JP2016156687A - Vehicle speed control device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両速度制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle speed control device.
耐久試験、排気浄化性能評価試験及び燃費計測試験などの車両試験は、例えばシャシダイナモメータのローラ上に実車両を実際に走行させることによって行われる。この際、実車両の運転は自動運転装置（所謂、ドライブロボット）が用いられる場合が多い。ドライブロボットは、実現すべき車両の速度に相当する車速指令が入力されると、この車速指令を実現するようにアクチュエータを駆動し、車両のアクセルペダル、ブレーキペダル及びシフトレバーなどを操作する。予め定められた車速指令に従った車両の運転は、モード運転と呼称される。 Vehicle tests such as an endurance test, an exhaust purification performance evaluation test, and a fuel consumption measurement test are performed by actually running an actual vehicle on a roller of a chassis dynamometer, for example. In this case, an automatic driving device (a so-called drive robot) is often used for driving an actual vehicle. When a vehicle speed command corresponding to the speed of the vehicle to be realized is input, the drive robot drives the actuator to realize the vehicle speed command, and operates the accelerator pedal, the brake pedal, the shift lever, and the like of the vehicle. Driving the vehicle in accordance with a predetermined vehicle speed command is referred to as mode driving.
車両試験において、車両の耐久性能、排気浄化性能及び燃費等は、人に替わってドライブロボットが行うモード運転の結果として評価される。従って、このようなドライブロボットを用いた試験では、例えばアクセルペダルの操作に不自然なばたつきのない人に近い車両の操作によって車速指令に忠実な走行が実現されることが好ましい。特許文献１には、車速追従性の向上を目的としたドライブロボットを用いた車両速度制御装置が示されている。 In the vehicle test, the durability performance, the exhaust purification performance, the fuel consumption, and the like of the vehicle are evaluated as a result of the mode operation performed by the drive robot in place of the person. Therefore, in a test using such a drive robot, it is preferable that traveling faithful to the vehicle speed command is realized by operating a vehicle close to a person who does not flutter unnaturally, for example, in the operation of an accelerator pedal. Patent Document 1 discloses a vehicle speed control device using a drive robot for the purpose of improving vehicle speed tracking.
特許文献１の車両速度制御装置では、駆動力特性マップを用いたフィードフォワード制御部によって得られる操作量と、車速偏差を小さくするフィードバック制御部によって得られる操作量とを合わせることとによってドライブロボットに入力されるアクセル開度指令を生成する。特許文献１の車両速度制御装置では、このような駆動力特性マップを用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせることによって、車速追従性を向上している。 In the vehicle speed control device disclosed in Patent Literature 1, the operation amount obtained by the feedforward control unit using the driving force characteristic map is combined with the operation amount obtained by the feedback control unit that reduces the vehicle speed deviation. An accelerator opening command to be input is generated. In the vehicle speed control device of Patent Document 1, the vehicle speed tracking performance is improved by combining the feedforward control and the feedback control using such a driving force characteristic map.
ところで、特許文献１の車両速度制御装置で用いられる駆動力特性マップは、実際の車両の加速時における車速と、駆動力と、アクセル開度との三者の関係を規定した３次元マップである。一方、制御対象である車両には、ドライブロボットによってアクセルを操作してから、実際に車両が加速するまでの間に遅れ時間が存在するが、特許文献１に記載の駆動力特性マップでは、このような車両の遅れを考慮することができない。このため、車速指令の変化に対する追従性能を向上することは、従来の車両速度制御装置では困難である。また駆動力特性マップはモード運転を行う前に事前に収録走行を行うことによって構築されるが、このマップを精度良く構築するためには時間がかかる。 Incidentally, the driving force characteristic map used in the vehicle speed control device of Patent Document 1 is a three-dimensional map that defines the three-way relationship among the vehicle speed, driving force, and accelerator opening during actual vehicle acceleration. . On the other hand, in the vehicle to be controlled, there is a delay time from when the accelerator is operated by the drive robot to when the vehicle is actually accelerated. In the driving force characteristic map described in Patent Document 1, Such vehicle delay cannot be taken into account. For this reason, it is difficult for a conventional vehicle speed control device to improve the follow-up performance with respect to changes in the vehicle speed command. The driving force characteristic map is constructed by performing a recording run in advance before the mode operation, but it takes time to construct this map with high accuracy.
本発明は、従来と比較して車速追従性が高くかつ事前に行う設定が比較的容易な車両速度制御装置を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a vehicle speed control device that has a higher vehicle speed followability than the prior art and is relatively easy to perform in advance.
（１）上記目的を達成するため本発明は、実現すべきアクセル開度に相当するアクセル開度指令が入力されると当該アクセル開度指令に応じて車両を操作するドライブロボットを用いて前記車両の速度を制御する車両速度制御装置（例えば、後述の車両速度制御装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）であって、前記車両の仕事率を実仕事率として測定又は推定する実仕事率取得部（例えば、後述の実仕事率推定部６，６Ｃ）と、前記車両の目標車速と実車速の偏差を無くすような条件の下で前記車両において実現すべき仕事率に相当する仕事率指令を算出する仕事率指令生成部（例えば、後述の仕事率指令生成部７，７Ｃ）と、前記ドライブロボットへのアクセル開度指令から前記車両の仕事率まで動特性を模した特性モデルを用いて前記仕事率指令と前記実仕事率との偏差が無くなるように前記アクセル開度指令を生成する開度指令生成部（例えば、後述の開度指令生成部８，８Ａ，８Ｂ）と、を備えることを特徴とする車両速度制御装置を提供する。 (1) In order to achieve the above object, the present invention uses the drive robot that operates the vehicle in response to the accelerator opening command when an accelerator opening command corresponding to the accelerator opening to be realized is input. Vehicle speed control device (for example, vehicle speed control device 1, 1A, 1B, 1C, which will be described later), which measures or estimates the power of the vehicle as the actual power. For example, an actual work rate estimation unit 6, 6C, which will be described later, and a work rate command corresponding to the work rate to be realized in the vehicle are calculated under conditions that eliminate the deviation between the target vehicle speed of the vehicle and the actual vehicle speed. The work rate command generation unit (for example, work rate command generation units 7 and 7C described later) and the work rate using a characteristic model simulating dynamic characteristics from an accelerator opening degree command to the drive robot to the work rate of the vehicle Command A vehicle having an opening command generating unit (for example, opening command generating units 8, 8A, 8B described later) that generates the accelerator opening command so that there is no deviation from the actual work rate; A speed control device is provided.
（２）この場合、前記開度指令生成部は、前記特性モデルの出力と前記実仕事率とのモデル偏差を算出する偏差算出部（例えば、後述のモデル偏差演算部８２）と、前記仕事率指令に基づいて算出される第１入力及び前記モデル偏差に基づいて算出される第２入力を入力として前記アクセル開度指令を算出するコントローラ（例えば、後述のコントローラ８３，８３Ａ）と、を備えることが好ましい。 (2) In this case, the opening degree command generation unit includes a deviation calculation unit (for example, a model deviation calculation unit 82 described later) that calculates a model deviation between the output of the characteristic model and the actual power, and the power A controller (for example, a controller 83, 83A, which will be described later) that calculates the accelerator opening command by using a first input calculated based on the command and a second input calculated based on the model deviation as inputs. Is preferred.
（３）この場合、前記コントローラは、前記第１及び第２入力に基づいて算出される入力から前記アクセル開度指令を算出する逆モデルを備え、前記逆モデルの伝達関数（Ｐｃ（ｓ））は、前記特性モデルの伝達関数を最小位相部分（ＰＭ（ｓ））と非最小位相部分（ＰＰ（ｓ））との積に分離したときに得られる最小位相部分の逆伝達関数（ＰＭ −１（ｓ））に、当該逆モデルの伝達関数がプロパーになるように定められたローパスフィルタ（ＧＬ（ｓ））を乗じたものであることが好ましい。 (3) In this case, the controller includes an inverse model that calculates the accelerator opening degree command from an input calculated based on the first and second inputs, and the transfer function (Pc (s)) of the inverse model Is the inverse transfer function (P of the minimum phase portion obtained when the transfer function of the characteristic model is separated into the product of the minimum phase portion (P M (s)) and the non-minimum phase portion (P P (s)). M −1 (s)) is preferably multiplied by a low-pass filter (G L (s)) determined so that the transfer function of the inverse model is proper.
（４）この場合、前記開度指令生成部は、所定の第１時定数（Ｔ１）によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記仕事率指令を入力として前記第１入力を出力する第１フィルタ（例えば、後述の第１ＩＭＣフィルタ８４）をさらに備えることが好ましい。 (4) In this case, the opening degree command generation unit is a filter element characterized by a predetermined first time constant (T 1 ) and outputs the first input with the power command as an input. It is preferable to further include (for example, a first IMC filter 84 described later).
（５）この場合、前記開度指令生成部は、所定の第２時定数（Ｔ２）によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記モデル偏差を入力として前記第２入力を出力する第２フィルタ（例えば、後述の第２ＩＭＣフィルタ８５）をさらに備えることが好ましい。 (5) In this case, the opening command generation unit is a filter element characterized by a predetermined second time constant (T 2 ) and outputs the second input with the model deviation as an input ( For example, it is preferable to further include a second IMC filter 85) described later.
（６）この場合、前記コントローラ（例えば、後述のコントローラ８３）は、前記第１入力から前記第２入力を減じて得られる入力を前記逆モデルに入力することによって前記アクセル開度指令を算出することが好ましい。 (6) In this case, the controller (for example, a controller 83 described later) calculates the accelerator opening command by inputting an input obtained by subtracting the second input from the first input to the inverse model. It is preferable.
（７）この場合、前記逆モデルは、前記第１入力、前記第２入力、及び第３入力に基づいて算出される入力から前記アクセル開度指令を算出し、前記特性モデルは、最小位相部分と、非最小位相部分と、の積に分離され、前記第３入力は、前記最小位相部分（ＰＭ（ｓ））の出力に基づいて算出されることが好ましい。 (7) In this case, the inverse model calculates the accelerator opening command from an input calculated based on the first input, the second input, and the third input, and the characteristic model includes a minimum phase portion And the non-minimum phase portion, and the third input is preferably calculated based on the output of the minimum phase portion (P M (s)).
（８）この場合、前記開度指令生成部は、所定の第３ゲイン及び第３時定数によって特徴付けられる擬似微分要素でありかつ前記最小位相部分の出力を入力として前記第３入力を出力する外乱振動低減特性モデル（例えば、後述の外乱振動低減特性モデル８６Ａ）をさらに備えることが好ましい。 (8) In this case, the opening command generation unit is a pseudo-differential element characterized by a predetermined third gain and a third time constant, and outputs the third input with the output of the minimum phase portion as an input. It is preferable to further include a disturbance vibration reduction characteristic model (for example, a disturbance vibration reduction characteristic model 86A described later).
（９）この場合、前記コントローラ（例えば、後述のコントローラ８３Ａ）は、前記第１入力から前記第２入力及び前記第３入力を減じて得られる入力を前記逆モデルに入力することによって前記アクセル開度指令を算出することが好ましい。 (9) In this case, the controller (for example, a controller 83A described later) opens the accelerator by inputting an input obtained by subtracting the second input and the third input from the first input to the inverse model. It is preferable to calculate the degree command.
（１０）この場合、前記開度指令生成部は、所定の第４ゲイン及び第４時定数（Ｔ４）によって特徴付けられる位相進み補償要素でありかつ前記第３入力を入力として補償入力を出力する位相進み補償モデル（例えば、後述の位相進み補償モデル８７Ｂ）と、所定の第１時定数によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記仕事率指令と前記補償入力との和を入力として前記第１入力を出力する第１フィルタ（例えば、後述の第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂ）をさらに備えることが好ましい。 (10) In this case, the opening degree command generation unit is a phase advance compensation element characterized by a predetermined fourth gain and a fourth time constant (T 4 ), and outputs a compensation input with the third input as an input. A phase lead compensation model (for example, a phase lead compensation model 87B described later) and a filter element characterized by a predetermined first time constant, and the sum of the power command and the compensation input as an input. It is preferable to further include a first filter (for example, a first IMC filter 84B described later) that outputs an input.
（１１）この場合、前記実仕事率取得部は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と、前記実車速と、に基づいて実仕事率を推定することが好ましい。 (11) In this case, it is preferable that the actual work rate acquisition unit estimates the actual work rate based on the running resistance acting on the running vehicle and the actual vehicle speed.
（１２）この場合、前記実仕事率取得部（例えば、後述の実仕事率推定部６Ｃ）は、前記走行抵抗力及び前記実車速に基づいて算出される基本値に、前記実車速に基づいて算出される補正係数を乗算することによって前記実仕事率を推定することが好ましい。 (12) In this case, the actual work rate acquisition unit (for example, an actual work rate estimation unit 6C described later) is based on the actual vehicle speed based on the basic value calculated based on the running resistance and the actual vehicle speed. The actual power is preferably estimated by multiplying the calculated correction coefficient.
（１３）この場合、前記仕事率指令生成部は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と、前記実車速と、前記目標車速と、に基づいて、前記目標車速と前記実車速の偏差を無くすような条件の下で前記仕事率指令を算出することが好ましい。 (13) In this case, the power command generation unit calculates a deviation between the target vehicle speed and the actual vehicle speed based on the traveling resistance acting on the traveling vehicle, the actual vehicle speed, and the target vehicle speed. It is preferable to calculate the power command under such conditions that it is eliminated.
（１４）この場合、前記仕事率指令生成部（例えば、後述の仕事率指令生成部７Ｃ）は、前記走行抵抗力、前記実車速及び前記目標車速に基づいて算出される基本値に、前記目標車速に基づいて算出される補正係数を乗算することによって前記仕事率指令を算出することが好ましい。 (14) In this case, the power command generation unit (for example, a power command generation unit 7C described later) sets the target value to the basic value calculated based on the traveling resistance, the actual vehicle speed, and the target vehicle speed. It is preferable to calculate the power command by multiplying a correction coefficient calculated based on the vehicle speed.
（１）本発明では、仕事率指令生成部は、目標車速と実車速の偏差を無くすような条件の下でその時の車両で実現すべき仕事率を仕事率指令として算出し、実仕事率取得部は、その時の車両の仕事率を実仕事率として測定又は推定する。そして開度指令生成部は、ドライブロボットへのアクセル開度指令から車両の仕事率までの動特性を模した特性モデルを用いることによって、仕事率指令と実仕事率と偏差が無くなるようにアクセル開度指令を生成する。本発明によれば、アクセル開度指令から仕事率までの特性モデルを用いることにより、従来では十分に考慮できなかった車両のむだ時間を考慮することができるので、目標車速の変化に対する追従性能を向上することができる。また本発明によれば、例えば従来用いられていた駆動力特性マップを構築する作業は、特性モデルを構築する作業に置き換えられることとなる。しかしながら、このような車両のむだ時間を含んだ特性モデルを構築する作業は、３次元マップを構築する作業に比べれば容易かつ短時間で行うことができる。よって本発明によれば、モード運転を行う前に必要な設定が従来と比較して容易である。 (1) In the present invention, the work rate command generation unit calculates the work rate to be realized in the vehicle at that time as a work rate command under a condition that eliminates the deviation between the target vehicle speed and the actual vehicle speed, and acquires the actual work rate. The unit measures or estimates the work rate of the vehicle at that time as the actual work rate. Then, the opening command generation unit uses a characteristic model that simulates the dynamic characteristics from the accelerator opening command to the drive robot to the vehicle work rate, so that the accelerator command opening and the actual work rate and deviation are eliminated. Generate a degree command. According to the present invention, by using the characteristic model from the accelerator opening command to the power factor, it is possible to take into account the vehicle dead time that could not be sufficiently considered in the past, so the follow-up performance with respect to changes in the target vehicle speed can be improved. Can be improved. Further, according to the present invention, for example, the work for constructing a driving force characteristic map that has been conventionally used is replaced with the work for constructing a characteristic model. However, the construction of the characteristic model including the vehicle dead time can be performed easily and in a short time compared to the construction of the three-dimensional map. Therefore, according to the present invention, setting necessary before mode operation is easier than in the prior art.
（２）本発明の開度指令生成部では、仕事率指令に基づいて算出される第１入力と、特性モデルの出力と実仕事率とのモデル偏差に基づいて算出される第２入力と、の２つの入力を用いてアクセル開度指令を算出する。換言すれば、開度指令生成部を、いわゆる内部モデル制御に基づく２自由度制御系として構成する。本発明ではこのようなコントローラを用いることにより、目標車速の変化に対する応答特性を意味する目標値応答特性と、外乱（すなわち、特性モデルと実車両とのずれ）に対する応答特性を意味する外乱応答特性とを、独立して調整することができる。 (2) In the opening degree command generation unit of the present invention, a first input calculated based on the power command, a second input calculated based on the model deviation between the output of the characteristic model and the actual power, The accelerator opening command is calculated using the two inputs. In other words, the opening degree command generation unit is configured as a two-degree-of-freedom control system based on so-called internal model control. In the present invention, by using such a controller, a target value response characteristic that means a response characteristic to a change in the target vehicle speed and a disturbance response characteristic that means a response characteristic to a disturbance (that is, a deviation between the characteristic model and the actual vehicle) And can be adjusted independently.
（３）本発明では、コントローラの逆モデルの伝達関数を、特性モデルの伝達関数の最小位相部分の逆伝達関数に、逆モデルの伝達関数がプロパーになるように定められたローパスフィルタを乗じたもので構成する。これにより、実仕事率と仕事率指令との間で定常偏差の無いコントローラを構成することができる。 (3) In the present invention, the transfer function of the inverse model of the controller is multiplied by the low-pass filter determined so that the transfer function of the inverse model is proper to the inverse transfer function of the minimum phase portion of the transfer function of the characteristic model. Consists of things. Thereby, a controller without a steady deviation can be configured between the actual power and the power command.
（４）本発明では、第１時定数で特徴付けられる第１フィルタを用いて、仕事率指令から上記コントローラへの入力となる第１入力を算出する。このような第１フィルタを設けることにより、第１時定数を調整するだけで好ましい目標値応答特性を実現できる。 (4) In this invention, the 1st input used as the input to the said controller from a power command is calculated using the 1st filter characterized by the 1st time constant. By providing such a first filter, a preferable target value response characteristic can be realized only by adjusting the first time constant.
（５）本発明では、第２時定数で特徴付けられる第２フィルタを用いて、モデル偏差から上記コントローラへの入力となる第２入力を算出する。このような第２フィルタを設けることにより、第２時定数を調整するだけで好ましい外乱応答特性を実現できる。 (5) In this invention, the 2nd input used as the input to the said controller is calculated from a model deviation using the 2nd filter characterized by the 2nd time constant. By providing such a second filter, a favorable disturbance response characteristic can be realized only by adjusting the second time constant.
（６）本発明では、第１入力から第２入力を減じて得られる入力を逆モデルに入力することによってアクセル開度指令を算出する。これにより、簡易な演算でアクセル開度指令を算出できる。 (6) In the present invention, the accelerator opening degree command is calculated by inputting an input obtained by subtracting the second input from the first input to the inverse model. Thereby, the accelerator opening degree command can be calculated by a simple calculation.
（７）本発明では、上述のような機能を有する第１入力及び第２入力に加えて、さらに第３入力を逆モデルに入力することによってアクセル開度指令を算出する。この際、第３入力は、特性モデルの最小位相部分の出力に基づいて算出する。本発明では、このような第３入力を用いることにより、外乱振動低減特性をさらに付与することができる。これにより、例えば車両の変速ショックなどの振動の影響を低感度化できるので、車速追従性能をさらに向上できる。 (7) In the present invention, in addition to the first input and the second input having the functions as described above, the accelerator opening command is calculated by inputting the third input to the inverse model. At this time, the third input is calculated based on the output of the minimum phase portion of the characteristic model. In the present invention, disturbance vibration reduction characteristics can be further imparted by using such a third input. Thereby, for example, the influence of vibration such as a shift shock of the vehicle can be reduced in sensitivity, so that the vehicle speed tracking performance can be further improved.
（８）本発明では、第３ゲイン及び第３時定数によって特徴付けられる擬似微分要素である外乱振動低減特性モデルを用いて、上述の最小位相部分の出力から第３入力を算出する。このような外乱振動低減特性モデルを設けることにより、第３ゲイン及び第３時定数を調整するだけで好ましい外乱振動低減特性を実現できる。 (8) In the present invention, the third input is calculated from the output of the minimum phase portion described above using a disturbance vibration reduction characteristic model that is a pseudo-differential element characterized by the third gain and the third time constant. By providing such a disturbance vibration reduction characteristic model, a preferable disturbance vibration reduction characteristic can be realized only by adjusting the third gain and the third time constant.
（９）本発明では、第１入力から第２入力及び第３入力を減じて得られる入力を逆モデルに入力することによってアクセル開度指令を算出する。これにより、簡易な演算でアクセル開度指令を算出できる。 (9) In the present invention, the accelerator opening command is calculated by inputting an input obtained by subtracting the second input and the third input from the first input to the inverse model. Thereby, the accelerator opening degree command can be calculated by a simple calculation.
（１０）本発明では、第４ゲイン及び第４時定数によって特徴付けられる位相進み補償モデルを用いて、上述の第３入力から補償入力を算出する。そしてさらに、この補償入力と仕事率指令との和を第１フィルタに入力することによって、コントローラに入力される第１入力を算出する。これにより、上述のような車両の変速ショックなどの振動の影響をさらに低感度化し、かつ応答性も向上できる。 (10) In the present invention, the compensation input is calculated from the above-described third input using the phase lead compensation model characterized by the fourth gain and the fourth time constant. Further, the first input to be input to the controller is calculated by inputting the sum of the compensation input and the power command to the first filter. Thereby, it is possible to further reduce the sensitivity of the influence of vibration such as a shift shock of the vehicle as described above and to improve the responsiveness.
（１１）本発明では、走行抵抗力と実車速とに基づいて実仕事率を推定する。これにより、限られた装置を用いて簡易な方法によって実仕事率を取得できる。 (11) In the present invention, the actual work rate is estimated based on the running resistance and the actual vehicle speed. Thereby, an actual work rate can be acquired by a simple method using a limited apparatus.
（１２）本発明では、上記走行抵抗力及び実車速を用いて算出される基本値に、実車速に基づいて算出される補正係数を乗算することにより、実仕事率を推定する。これにより、車速に依存する車両の特性（例えば、トランスミッション構造の特性）を考慮して、車速追従性をさらに向上できる。 (12) In the present invention, the actual work rate is estimated by multiplying the basic value calculated using the traveling resistance and the actual vehicle speed by a correction coefficient calculated based on the actual vehicle speed. Thereby, the vehicle speed followability can be further improved in consideration of the characteristics of the vehicle (for example, the characteristics of the transmission structure) depending on the vehicle speed.
（１３）本発明では、走行抵抗力と実車速と目標車速とに基づいて、目標車速と実車速との偏差を無くすような条件の下で仕事率指令を算出する。これにより、限られた装置を用いて簡易な方法によって適切な仕事率指令を算出することができる。 (13) In the present invention, the power command is calculated on the basis of the driving resistance, the actual vehicle speed, and the target vehicle speed under conditions that eliminate the deviation between the target vehicle speed and the actual vehicle speed. Thereby, an appropriate power command can be calculated by a simple method using a limited apparatus.
（１４）本発明では、上記走行抵抗力、実車速及び目標車速を用いて算出される基本値に、実車速に基づいて算出される補正係数を乗算することにより、仕事率指令を算出する。これにより、上述のような車速に依存する車両の特性を考慮して、車速追従性をさらに向上できる。 (14) In the present invention, the power command is calculated by multiplying the basic value calculated using the traveling resistance, the actual vehicle speed, and the target vehicle speed by a correction coefficient calculated based on the actual vehicle speed. Thereby, the vehicle speed followability can be further improved in consideration of the vehicle characteristics depending on the vehicle speed as described above.
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る車両速度制御装置１が適用された車両試験システムＳの制御系の構成を示す図である。
<First Embodiment>
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a control system of a vehicle test system S to which a vehicle speed control device 1 according to the present embodiment is applied.
車両試験システムＳは、車両速度制御装置１と、目標車速生成装置２と、制御対象３と、シャシダイナモメータ４と、走行抵抗力制御装置５と、を備える。 The vehicle test system S includes a vehicle speed control device 1, a target vehicle speed generation device 2, a controlled object 3, a chassis dynamometer 4, and a running resistance control device 5.
制御対象３は、試験対象としての車両と、この車両の運転席に搭載され、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、及びイグニッションスイッチ等の車両を走行させるために必要な装置を指令に応じて操作するドライブロボットが搭載されている。この制御対象３としての車両は、実路面上での実走行を模した走行抵抗力を発生するシャシダイナモメータ４に搭載される。 Control object 3 is a vehicle to be tested and mounted on the driver's seat of this vehicle, and operates the devices necessary for running the vehicle such as an accelerator pedal, a brake pedal, a shift lever, and an ignition switch in accordance with a command. A drive robot is installed. The vehicle as the control target 3 is mounted on a chassis dynamometer 4 that generates a traveling resistance force that simulates actual traveling on an actual road surface.
制御対象３は、車両駆動系３１と、加算部３２と、車両慣性系３３と、に分けられる。車両駆動系３１は、アクセル開度指令が入力されると、これに応じた駆動力を発生する。車両慣性系３３には、車両駆動系３１が発生する駆動力からシャシダイナモメータで発生する走行抵抗力を減じて得られる車両の加速力が入力される。車両慣性系３３は、車両の加速力が入力されるとこれに応じた車速を発生する。 The control target 3 is divided into a vehicle drive system 31, an addition unit 32, and a vehicle inertia system 33. When the accelerator opening degree command is input, the vehicle drive system 31 generates a driving force corresponding to the accelerator opening degree command. The vehicle inertia system 33 receives the vehicle acceleration force obtained by subtracting the driving resistance generated by the chassis dynamometer from the driving force generated by the vehicle drive system 31. The vehicle inertia system 33 generates a vehicle speed according to the input of the acceleration force of the vehicle.
走行抵抗力制御装置５は、シャシダイナモメータ４で発生し、車両に付与する走行抵抗力を制御する。この走行抵抗力は、空気抵抗力、ころがり抵抗力、及び勾配抵抗力等の実走行中の車両に作用し得る外力を模したものである。この走行抵抗力は、例えば図１に模式的に示すように車両の速度が大きくなるほど大きくなるように設定される。 The traveling resistance control device 5 controls the traveling resistance generated by the chassis dynamometer 4 and applied to the vehicle. This running resistance force imitates external forces that can act on the vehicle during actual running, such as air resistance force, rolling resistance force, and gradient resistance force. For example, as shown schematically in FIG. 1, the running resistance force is set so as to increase as the vehicle speed increases.
目標車速生成装置２は、試験内容に応じた規格等によって予め定められた基準車速指令と、この基準車速指令に対して予め設定された車速の許容範囲に相当するトレランスと、に関するデータを読み込み、これらを用いて目標車速を生成する。 The target vehicle speed generation device 2 reads data relating to a reference vehicle speed command determined in advance by a standard or the like according to the test content, and a tolerance corresponding to a vehicle speed allowable range set in advance with respect to the reference vehicle speed command, The target vehicle speed is generated using these.
車両速度制御装置１は、目標車速生成装置２によって生成される目標車速と、走行抵抗力制御装置５によって設定される走行抵抗力と、車両の実車速とを用いることによって、目標車速を実現するように（換言すれば、実車速が目標車速をトレースするように）、ドライブロボットを用いて車両の速度を制御する。 The vehicle speed control device 1 realizes the target vehicle speed by using the target vehicle speed generated by the target vehicle speed generation device 2, the travel resistance set by the travel resistance control device 5, and the actual vehicle speed of the vehicle. Thus (in other words, the actual vehicle speed traces the target vehicle speed), the speed of the vehicle is controlled using the drive robot.
なお図１には、ドライブロボットを構成する複数のアクチュエータのうちアクセルアクチュエータへの入力であるアクセル開度指令の決定に係る部分のみを示す。ドライブロボットには、車両のアクセルペダルを操作するアクセルアクチュエータの他、ブレーキペダルやシフトレバー等を操作するアクチュエータも含まれるが、これらへの入力を決定する構成については図示及び詳細な説明を省略する。 FIG. 1 shows only a portion related to determination of an accelerator opening command that is an input to an accelerator actuator among a plurality of actuators constituting the drive robot. The drive robot includes an actuator that operates a brake pedal, a shift lever, and the like in addition to an accelerator actuator that operates an accelerator pedal of a vehicle. However, illustration and detailed description of the configuration for determining input to these are omitted. .
車両速度制御装置１は、実仕事率推定部６と、仕事率指令生成部７と、開度指令生成部８とを備え、これらの機能を組み合わせることによって目標車速を実現するようなアクセル開度指令を生成する。以下、各モジュールの機能について順に説明する。 The vehicle speed control device 1 includes an actual work rate estimation unit 6, a work rate command generation unit 7, and an opening command generation unit 8, and an accelerator opening that achieves a target vehicle speed by combining these functions. Generate directives. Hereinafter, functions of each module will be described in order.
実仕事率推定部６は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と実車速とを取得し、これらを用いることによって、シャシダイナモメータ２上で設定された走行抵抗力の下で走行する車両がした仕事の単位時間当たりの量に相当する車両の仕事率を推定する。以下では、この実仕事率推定部６によって推定される車両の仕事率を、「実仕事率」という。 The actual work rate estimator 6 acquires a traveling resistance force and an actual vehicle speed that act on the traveling vehicle, and uses these to travel a vehicle that travels under the traveling resistance set on the chassis dynamometer 2. Estimate the work rate of the vehicle corresponding to the amount of work per unit time. Hereinafter, the vehicle work rate estimated by the actual work rate estimation unit 6 is referred to as “actual work rate”.
実仕事率推定部６は、車両で発生する駆動力に相当する発生駆動力を算出する発生駆動力演算部６１と、実車速の単位を変換する車速単位変換部６２と、単位変換後の実車速と発生駆動力とを乗算することによって実仕事率を算出する乗算部６３と、を備える。 The actual work rate estimating unit 6 includes a generated driving force calculating unit 61 that calculates a generated driving force corresponding to a driving force generated in the vehicle, a vehicle speed unit converting unit 62 that converts units of actual vehicle speed, and an actual vehicle after unit conversion. A multiplication unit 63 that calculates the actual work rate by multiplying the speed and the generated driving force.
車速単位変換部６２は、取得した実車速に変換係数ｃを乗算することによって、［ｍ／ｓ］を単位とした実車速を算出する。通常の車両において車両の速度単位として用いられる［ｋｍ／ｈ］を［ｍ／ｓ］に変換する場合、変換係数の値は“１／３．６”となる。 The vehicle speed unit converter 62 calculates the actual vehicle speed in units of [m / s] by multiplying the acquired actual vehicle speed by the conversion coefficient c. When converting [km / h] used as a vehicle speed unit to [m / s] in a normal vehicle, the value of the conversion coefficient is “1 / 3.6”.
発生駆動力演算部６１は、例えば図１に示すように、走行抵抗力と、単位変換後の実車速ｃ・Ｖを時間微分して得られる車両の加速度ｃ・ｄＶ／ｄｔに車両の質量Ｍを乗算して得られる力とを合算することによって、発生駆動力を算出する。なお、この発生駆動力演算部６１における実車速の時間微分の演算には、例えば擬似微分が用いられる。 For example, as shown in FIG. 1, the generated driving force calculation unit 61 calculates the vehicle mass M to the vehicle acceleration c · dV / dt obtained by time differentiation of the running resistance force and the actual vehicle speed c · V after unit conversion. The generated driving force is calculated by adding together the force obtained by multiplying. Note that, for example, pseudo differentiation is used for the calculation of the time differentiation of the actual vehicle speed in the generated driving force calculation unit 61.
以上、実仕事率推定部６において、走行抵抗力及び実車速の２つの入力を用いて車両の仕事率を推定する手順の一例について説明したが、車両の仕事率を推定する手段はこれに限られない。車両の仕事率は、これら走行抵抗力及び実車速の他の入力を用いてより直接的に測定するようにしてもよい。 As described above, the example of the procedure for estimating the power of the vehicle using the two inputs of the driving resistance and the actual vehicle speed in the actual power estimation unit 6 has been described. However, the means for estimating the power of the vehicle is not limited to this. I can't. The power of the vehicle may be measured more directly using other inputs of the driving resistance and the actual vehicle speed.
仕事率指令生成部７は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と実車速と目標車速とを取得し、これらを用いることによって、目標車速と実車速との偏差を無くすような条件の下で車両において実現すべき仕事率に相当する仕事率指令を算出する。 The power command generation unit 7 obtains a traveling resistance force, an actual vehicle speed, and a target vehicle speed that act on the traveling vehicle, and uses these to satisfy a condition that eliminates a deviation between the target vehicle speed and the actual vehicle speed. The power command corresponding to the power to be realized in the vehicle is calculated.
仕事率指令生成部７は、車両において発生させることを要求する駆動力に相当する要求駆動力を算出する要求駆動力演算部７１と、目標車速の単位を変換する車速単位変換部７２と、単位変換後の目標車速と要求駆動力とを乗算することによって仕事率指令を算出する乗算部７３と、を備える。 The power command generation unit 7 includes a required driving force calculation unit 71 that calculates a required driving force corresponding to a driving force that is required to be generated in the vehicle, a vehicle speed unit conversion unit 72 that converts a unit of the target vehicle speed, A multiplication unit 73 that calculates a work command by multiplying the converted target vehicle speed by the required driving force.
車速単位変換部７２は、上述の車速単位変換部６２と同様に、取得した目標車速に変換係数ｃを乗算することによって［ｍ／ｓ］を単位とした目標車速を算出する。 Similar to the vehicle speed unit conversion unit 62 described above, the vehicle speed unit conversion unit 72 calculates a target vehicle speed in units of [m / s] by multiplying the acquired target vehicle speed by the conversion coefficient c.
要求駆動力演算部７１は、目標車速と走行抵抗力とを用いて要求駆動力の基本値を算出する基本値演算部７１１と、目標車速から実車速を減算することによって車速偏差を算出する車速偏差演算部７１２と、車速偏差が無くなるように上記要求駆動力の基本値に対するフィードバック補正値を算出する車速偏差制御部７１３と、これら基本値及びフィードバック補正値を合算することによって要求駆動力を算出する合算部７１４と、を備える。 The required driving force calculating unit 71 calculates a basic value of the required driving force using the target vehicle speed and the running resistance force, and a vehicle speed that calculates a vehicle speed deviation by subtracting the actual vehicle speed from the target vehicle speed. Deviation calculation unit 712, vehicle speed deviation control unit 713 that calculates a feedback correction value for the basic value of the required driving force so that the vehicle speed deviation is eliminated, and the required driving force is calculated by adding these basic value and feedback correction value. And a summing unit 714.
基本値演算部７１１は、例えば図１に示すように、走行抵抗力と、単位変換後の目標車速ｃ・Ｖｓを時間微分して得られる車両の加速度ｃ・ｄＶｓ／ｄｔに車両の質量Ｍを乗算して得られる力とを合算することによって要求駆動力の基本値を算出する。なお、この基本値演算部７１１における目標車速の時間微分の演算には、発生駆動力演算部６１と同様に例えば擬似微分が用いられる。 For example, as shown in FIG. 1, the basic value calculation unit 711 sets the vehicle mass M to the vehicle acceleration c · dVs / dt obtained by time differentiation of the running resistance and the target vehicle speed c · Vs after unit conversion. The basic value of the required driving force is calculated by adding up the forces obtained by multiplication. For the calculation of the time derivative of the target vehicle speed in the basic value calculation unit 711, for example, pseudo differentiation is used as in the generated driving force calculation unit 61.
車速偏差制御部７１３は、目標車速と実車速との間で定常偏差を生じさせないような既知のフィードバック制御則（例えば、ＰＩＤ制御則）を用いて、車速偏差が無くなるようなフィードバック補正値を算出する。仕事率指令生成部７では、これら基本値とフィードバック補正値とを用いることにより、上記車速偏差を無くす条件を満たす仕事率指令を算出することができる。 The vehicle speed deviation control unit 713 calculates a feedback correction value that eliminates the vehicle speed deviation using a known feedback control law (for example, PID control law) that does not cause a steady deviation between the target vehicle speed and the actual vehicle speed. To do. By using these basic values and feedback correction values, the power command generation unit 7 can calculate a power command that satisfies the conditions for eliminating the vehicle speed deviation.
開度指令生成部８は、アクセル開度指令から仕事率までの動特性を模した車両の過渡特性モデルを定義し、この過渡特性モデルを用いた内部モデル（ＩＭＣ）制御によって仕事率指令と実仕事率との偏差が無くなるようなアクセル開度指令を算出する。 The opening command generation unit 8 defines a vehicle transient characteristic model that simulates the dynamic characteristics from the accelerator opening command to the power, and performs an internal model (IMC) control using the transient characteristic model and the actual power command. An accelerator opening command is calculated so that there is no deviation from the power.
図２は、開度指令生成部８における内部モデル制御の構成を示すブロック図である。
開度指令生成部８は、過渡特性モデル８１と、過渡特性モデル８１の出力と実仕事率との間のモデル偏差を算出するモデル偏差演算部８２と、第１入力及び第２入力から成る２つの入力に基づいてアクセル開度指令を算出するコントローラ８３と、仕事率指令に基づいて第１入力を算出する第１ＩＭＣフィルタ８４と、モデル偏差に基づいて第２入力を算出する第２ＩＭＣフィルタ８５と、を備える。
FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of internal model control in the opening degree command generation unit 8.
The opening command generation unit 8 includes a transient characteristic model 81, a model deviation calculation unit 82 that calculates a model deviation between the output of the transient characteristic model 81 and the actual work rate, and a first input and a second input 2 A controller 83 that calculates an accelerator opening command based on two inputs, a first IMC filter 84 that calculates a first input based on a power command, and a second IMC filter 85 that calculates a second input based on a model deviation, .
過渡特性モデル８１は、上述のように遅れ時間が存在するアクセル開度指令から車両の仕事率までの特性を模したモデルであり、アクセル開度指令が入力されると、このアクセル開度指令に応じて発生する車両の仕事率を車両の遅れ時間を考慮して出力する。この過渡特性モデル８１の伝達関数は、予め車両を定常及び過渡運転を含む任意の態様で走行させることによって取得したデータに基づいて決定される。具体的には例えば、この伝達関数Ｇ（ｓ）は、下記式（１）に示すように、一次遅れ要素とむだ時間要素の積によって近似したものが用いられる。下記式（１）において、記号“Ｔ”は車両固有の時定数であり、記号“Ｋ”は車両固有のゲイン定数であり、記号“Ｌ”は車両固有のむだ時間であり、記号“ｓ”はラプラス演算子である。
なお以下では、説明の便宜上、下記式（２−１）に示すように伝達関数Ｇ（ｓ）の最小位相部分を“ＰＭ（ｓ）”で示し、非最小位相部分を“ＰＰ（ｓ）”で示す。上記式（１）のように伝達関数Ｇ（ｓ）を定義した場合、最小位相部分及び非最小位相部分はそれぞれ下記式（２−２）に示すように定義される。
モデル偏差演算部８２は、実仕事率から過渡特性モデル８１の出力を減算することによってモデル偏差を算出する。上述のように過渡特性モデル８１は、後述のコントローラ８３によって算出されるアクセル開度指令を入力として、式（１）に示すようなむだ時間を含んだ過渡特性モデルを用いて仕事率を算出する。従って、過渡特性モデル８１の出力は、過渡特性モデルによる仕事率の推定値に相当する。よって、モデル偏差は、実際の車両と過渡特性モデルとの間の誤差に相当する。 The model deviation calculation unit 82 calculates the model deviation by subtracting the output of the transient characteristic model 81 from the actual work rate. As described above, the transient characteristic model 81 receives the accelerator opening degree command calculated by the controller 83 described later as an input, and calculates the power using the transient characteristic model including the dead time as shown in the equation (1). . Therefore, the output of the transient characteristic model 81 corresponds to an estimated value of the power by the transient characteristic model. Therefore, the model deviation corresponds to an error between the actual vehicle and the transient characteristic model.
コントローラ８３は、上記過渡特性モデルの最小位相部分ＰＭ（ｓ）の逆モデルを備える。コントローラ８３は、仕事率指令に基づいて算出される第１入力からモデル偏差に基づいて算出される第２入力を減算することによって得られる入力を、上記逆モデルに入力し、この逆モデルの出力をアクセル開度指令とする。 The controller 83 includes an inverse model of the minimum phase portion P M (s) of the transient characteristic model. The controller 83 inputs an input obtained by subtracting the second input calculated based on the model deviation from the first input calculated based on the power command to the inverse model, and outputs the inverse model. Is the accelerator opening command.
コントローラ８３が備える逆モデルの伝達関数ＰＣ（ｓ）は、下記式（３−１）に示すように、最小位相部分ＰＭ（ｓ）の逆伝達関数ＰＭ −１（ｓ）に、伝達関数ＰＣ（ｓ）がプロパーになるように定められたローパスフィルタＧＬ（ｓ）を乗じたものが用いられる。過渡特性モデルを上記式（１）によって定めた場合、逆モデルの伝達関数ＰＣ（ｓ）は、具体的には下記式（３−２）によって表される。下記式（３−２）において、記号“ＴＣ”は、任意の時定数である。
第１ＩＭＣフィルタ８４は、下記式（４）で示されるような任意の第１時定数Ｔ１によって特徴付けられるフィルタ要素Ｃ１（ｓ）である。コントローラ８３への第１入力は、仕事率指令を第１ＩＭＣフィルタ８４に入力することによって得られる。開度指令生成部８では、この第１時定数Ｔ１を調整することによって、好ましい目標値応答特性が実現される。
第２ＩＭＣフィルタ８５は、下記式（５）で示されるような任意の第２時定数Ｔ２によって特徴付けられるフィルタ要素Ｃ２（ｓ）である。コントローラ８３への第２入力は、モデル偏差を第２ＩＭＣフィルタ８５に入力することによって得られる。開度指令生成部８では、この第２時定数Ｔ２を調整することによって、好ましい外乱応答特性が実現される。
以上のような第１実施形態に係る車両速度制御装置１によれば、以下の効果を奏する。
（Ａ）本実施形態によれば、アクセル開度指令から仕事率までの過渡特性モデルＧ（ｓ）を用いることにより、従来では十分に考慮できなかった車両のむだ時間を考慮することができるので、目標車速の変化に対する追従性能を向上することができる。また本実施形態によれば、３次元マップを構築する作業が必要無くなるので、モード運転を行う前に必要な設定が従来と比較して容易である。
The vehicle speed control device 1 according to the first embodiment as described above has the following effects.
(A) According to the present embodiment, by using the transient characteristic model G (s) from the accelerator opening command to the power, it is possible to consider the vehicle dead time that could not be sufficiently considered in the past. In addition, it is possible to improve the follow-up performance with respect to changes in the target vehicle speed. In addition, according to the present embodiment, the work for constructing the three-dimensional map is not necessary, so that the setting required before performing the mode operation is easier than in the prior art.
（Ｂ）本実施形態によれば、開度指令生成部８を、いわゆる内部モデル制御に基づく２自由度制御系として構成することにより、目標車速の変化に対する応答特性を意味する目標値応答特性と、外乱に対する応答特性を意味する外乱応答特性とを、独立して調整することができる。また本実施形態によれば、コントローラ８３の逆モデルの伝達関数ＰＣ（ｓ）を、過渡特性モデルの伝達関数の最小位相部分の逆伝達関数ＰＭ −１（ｓ）に、逆モデルの伝達関数がプロパーになるように定められたローパスフィルタＧＬ（ｓ）を乗じたもので構成することにより、実仕事率と仕事率指令との間で定常偏差の無いコントローラ８３を構成することができる。 (B) According to the present embodiment, the opening degree command generation unit 8 is configured as a two-degree-of-freedom control system based on so-called internal model control, whereby a target value response characteristic that means a response characteristic to a change in the target vehicle speed The disturbance response characteristic which means the response characteristic to the disturbance can be adjusted independently. Further, according to this embodiment, the transfer function P C (s) of the inverse model of the controller 83 is transferred to the inverse transfer function P M −1 (s) of the minimum phase portion of the transfer function of the transient characteristic model. By configuring the function by multiplying the low pass filter G L (s) determined so that the function is proper, the controller 83 having no steady deviation between the actual power and the power command can be configured. .
（Ｃ）本実施形態によれば、第１時定数Ｔ１で特徴付けられる第１ＩＭＣフィルタ８４を用いて、仕事率指令からコントローラ８３への入力となる第１入力を算出することにより、第１時定数Ｔ１を調整するだけで好ましい目標値応答特性を実現できる。また本実施形態によれば、第２時定数Ｔ２で特徴付けられる第２ＩＭＣフィルタ８５を用いて、モデル偏差からコントローラ８３への入力となる第２入力を算出することにより、第２時定数Ｔ２を調整するだけで好ましい外乱応答特性を実現できる。 (C) According to the present embodiment, the first IMC filter 84 characterized by the first time constant T 1 is used to calculate the first input to be input to the controller 83 from the power command, thereby It can be realized preferred target value response characteristics by merely adjusting the constant T 1 time. According to the present embodiment, by using the first 2IMC filter 85 characterized by the second time constant T 2, by calculating the second input consisting of model deviation and input to the controller 83, at a second constant T A favorable disturbance response characteristic can be realized simply by adjusting 2 .
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る車両速度制御装置１Ａについて、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明及び図示を省略する。
Second Embodiment
Next, a vehicle speed control device 1A according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description and illustration thereof are omitted.
図３は、本実施形態の車両速度制御装置１Ａが備える開度指令生成部８Ａにおける内部モデル制御の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係る開度指令生成部８Ａは、外乱振動低減特性モデル８６Ａをさらに備える点と、コントローラ８３Ａの構成とが第１実施形態に係る開度指令生成部８と異なる。 FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of internal model control in the opening degree command generation unit 8A provided in the vehicle speed control device 1A of the present embodiment. As shown in FIG. 3, the opening degree command generation unit 8A according to the present embodiment is further provided with a disturbance vibration reduction characteristic model 86A and the configuration of the controller 83A is based on the opening degree command generation unit 8 according to the first embodiment. And different.
コントローラ８３Ａは、仕事率指令に基づいて算出される第１入力と、モデル偏差に基づいて算出される第２入力と、外乱振動低減特性モデル８６Ａによって算出される第３入力と、の３つの入力を用いてアクセル開度指令を算出する。より具体的には、コントローラ８３Ａは、第１入力から第２入力及び第３入力を減じて得られる入力を式（３−１）又は（３−２）によって定義された逆モデルに入力し、アクセル開度指令を算出する。 The controller 83A has three inputs: a first input calculated based on the power command, a second input calculated based on the model deviation, and a third input calculated based on the disturbance vibration reduction characteristic model 86A. Is used to calculate the accelerator opening command. More specifically, the controller 83A inputs an input obtained by subtracting the second input and the third input from the first input to the inverse model defined by the equation (3-1) or (3-2), Calculate the accelerator opening command.
外乱振動低減特性モデル８６Ａは、下記式（６）で示されるような任意の第３ゲインＫ３及び任意の第３時定数Ｔ３によって特徴付けられる擬似微分要素Ｃ３（ｓ）である。コントローラ８３Ａへの第３入力は、過渡特性モデル８１における最小位相部分ＰＭ（ｓ）の出力を外乱振動低減特性モデル８６Ａへ入力することによって得られる。
本実施形態に係る車両速度制御装置１Ａによれば、上記（Ａ）〜（Ｃ）の効果に加えて以下の効果を奏する。
（Ｄ）本実施形態によれば、外乱振動低減特性モデル８６Ａによって算出した第３入力を用いることにより、車両速度制御装置１Ａに外乱振動低減特性をさらに付与することができる。これにより、例えば車両の変速ショックなどの振動の影響を低感度化できるので、車速追従性能をさらに向上できる。また本実施形態によれば、第３ゲインＫ３及び第３時定数Ｔ３によって特徴付けられる擬似微分要素である外乱振動低減特性モデル８６Ａを用いることにより、第３ゲインＫ３及び第３時定数Ｔ３を調整するだけで好ましい外乱振動低減特性を実現できる。
According to 1A of vehicle speed control apparatuses which concern on this embodiment, in addition to the effect of said (A)-(C), there exist the following effects.
(D) According to the present embodiment, by using the third input calculated by the disturbance vibration reduction characteristic model 86A, it is possible to further impart disturbance vibration reduction characteristics to the vehicle speed control device 1A. Thereby, for example, the influence of vibration such as a shift shock of the vehicle can be reduced in sensitivity, so that the vehicle speed tracking performance can be further improved. According to this embodiment, by using the third gain K 3 and disturbance vibration reduction characteristic model 86A is a pseudo-differential element characterized by a third time constant T 3, the third gain K 3 and the third time constant T 3 a preferred disturbance vibration reducing characteristics only by adjusting can be realized.
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂについて、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明では、第２実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明及び図示を省略する。
<Third Embodiment>
Next, a vehicle speed control device 1B according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the second embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description and illustration thereof are omitted.
図４は、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂが備える開度指令生成部８Ｂにおける内部モデル制御の構成を示すブロック図である。図４に示すように、本実施形態に係る開度指令生成部８Ｂは、位相進み補償モデル８７Ｂをさらに備える点と、第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂの構成が第２実施形態に係る開度指令生成部８Ａと異なる。 FIG. 4 is a block diagram showing a configuration of internal model control in the opening degree command generation unit 8B provided in the vehicle speed control device 1B according to the present embodiment. As shown in FIG. 4, the opening command generation unit 8B according to the present embodiment further includes a phase advance compensation model 87B, and the configuration of the first IMC filter 84B is an opening command generation unit 8A according to the second embodiment. And different.
第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂは、上記式（４）で定義されるフィルタ要素Ｃ１（ｓ）である。コントローラ８３Ａへの第１入力は、仕事率指令と位相進み補償モデル８７Ｂによって算出される補償入力とを合算したものを第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂへ入力することによって得られる。 The first IMC filter 84B is a filter element C1 (s) defined by the above equation (4). The first input to the controller 83A is obtained by inputting the sum of the power command and the compensation input calculated by the phase advance compensation model 87B to the first IMC filter 84B.
位相進み補償モデル８７Ｂは、下記式（７）で示されるような１以下の任意の係数α、任意の補償ゲイン定数Ｋ４及び任意の第４時定数Ｔ４によって特徴付けられる位相進み補償要素Ｃ４（ｓ）である。上述の補償入力は、外乱振動低減特性モデル８６Ａによって算出される第３入力を位相進み補償モデル８７Ｂへ入力することによって得られる。
次に、図５を参照して本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂの効果を説明する。
図５は、モード運転を行ったときにおける車速と（上段）、目標車速と実車速との間の車速偏差と（中段）、ロボットによって実現されるアクセルペダル開度と（下段）、の変化を示す図である。図５には、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂを用いてモード運転を行った場合と、従来の車両速度制御装置を用いてモード運転を行った場合と、の両方を示す。ここで従来の車両速度制御装置とは、特開２００９−２２７１８６号公報に示されているような駆動力特性マップを用いてアクセル開度指令を生成したものをいう。
Next, the effect of the vehicle speed control device 1B according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
FIG. 5 shows changes in the vehicle speed (upper stage), the vehicle speed deviation between the target vehicle speed and the actual vehicle speed (middle stage), and the accelerator pedal opening degree (lower stage) realized by the robot when the mode operation is performed. FIG. FIG. 5 shows both a case where the mode operation is performed using the vehicle speed control device 1B according to the present embodiment and a case where the mode operation is performed using the conventional vehicle speed control device. Here, the conventional vehicle speed control device refers to a device that generates an accelerator opening command using a driving force characteristic map as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-227186.
図５に示すように、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂを用いた場合、従来のものを用いた場合よりも目標車速と実車速との偏差が小さく、車速追従性は高い。また本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂを用いた場合、従来のものを用いた場合よりもアクセルペダルを全閉にする回数が少ない。これは、ドライブロボットを用いた場合に生じがちなアクセルペダルの操作の不自然なばたつきを抑制し、人に近い操作が実現されていることを意味する。よって本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂによれば、従来のものよりも人に近い操作を実現でき、さらに目標車速の変化に対する追従性能を向上できる。なお、詳細な図示を省略するが、上記第１実施形態及び第２実施形態の車両速度制御装置を用いても同様の効果を奏する。 As shown in FIG. 5, when the vehicle speed control apparatus 1B according to the present embodiment is used, the deviation between the target vehicle speed and the actual vehicle speed is smaller than when the conventional one is used, and the vehicle speed followability is high. Further, when the vehicle speed control device 1B according to the present embodiment is used, the number of times that the accelerator pedal is fully closed is smaller than when the conventional one is used. This means that an unnatural fluttering of an accelerator pedal operation that tends to occur when a drive robot is used is suppressed, and an operation close to a person is realized. Therefore, according to the vehicle speed control device 1B according to the present embodiment, an operation closer to a person than the conventional one can be realized, and further, the follow-up performance with respect to changes in the target vehicle speed can be improved. In addition, although detailed illustration is abbreviate | omitted, there exists the same effect even if it uses the vehicle speed control apparatus of the said 1st Embodiment and 2nd Embodiment.
本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂによれば、上記（Ａ）〜（Ｄ）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（Ｅ）本実施形態によれば、補償ゲイン定数Ｋ４及び第４時定数Ｔ４によって特徴付けられる位相進み補償モデル８７Ｂを用いて、上述の第３入力から補償入力を算出し、この補償入力と仕事率指令との和を第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂに入力することによって、コントローラ８３Ａに入力される第１入力を算出する。これにより、上述のような車両の変速ショックなどの振動の影響をさらに低感度化し、かつ応答性も向上できる。
According to the vehicle speed control device 1B according to the present embodiment, in addition to the effects (A) to (D), the following effects can be obtained.
(E) According to this embodiment, the compensation gain constant K 4 and the fourth time phase characterized by a constant T 4 proceeds using a compensation model 87B, and calculates the compensation input from the third input of the above, the compensation input Is input to the first IMC filter 84B, thereby calculating a first input to be input to the controller 83A. Thereby, it is possible to further reduce the sensitivity of the influence of vibration such as a shift shock of the vehicle as described above and to improve the responsiveness.
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る車両速度制御装置１Ｃについて、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明及び図示を省略する。
<Fourth embodiment>
Next, a vehicle speed control device 1C according to a fourth embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description and illustration thereof are omitted.
図６は、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｃが適用された車両試験システムＳＣの制御系の構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｃは、実仕事率推定部６Ｃ及び仕事率指令生成部７Ｃの構成が第１実施形態に係る車両速度制御装置１と異なる。 FIG. 6 is a diagram illustrating a configuration of a control system of the vehicle test system SC to which the vehicle speed control device 1C according to the present embodiment is applied. As shown in FIG. 6, the vehicle speed control device 1C according to the present embodiment is different from the vehicle speed control device 1 according to the first embodiment in the configuration of the actual work rate estimation unit 6C and the work rate command generation unit 7C.
実仕事率推定部６Ｃは、図１を参照して説明したものに加えて、補正係数演算部６４Ｃをさらに備える。第１実施形態では、車両を質量Ｍの単純な剛体とみなし、車速に応じて変化する車両の特性（例えば、トランスミッション構造の特性）を無視して実仕事率を算出した。本実施形態では、このような車速に依存する車両の特性を考慮して実仕事率を算出すべく、補正係数演算部６４Ｃを設ける。 In addition to what was demonstrated with reference to FIG. 1, the actual work rate estimation part 6C is further provided with the correction coefficient calculating part 64C. In the first embodiment, the vehicle is regarded as a simple rigid body having a mass M, and the actual power is calculated ignoring the characteristics of the vehicle (for example, the characteristics of the transmission structure) that change according to the vehicle speed. In the present embodiment, a correction coefficient calculation unit 64C is provided in order to calculate the actual work rate in consideration of the characteristics of the vehicle depending on the vehicle speed.
補正係数演算部６４Ｃは、実車速に応じた補正係数Ｎを算出する。より具体的には、補正係数演算部６４Ｃは、例えば、実車速に基づいて予め定められたマップを検索することにより補正係数Ｎを算出する。乗算部６３Ｃは、発生駆動力と、実車速と、補正係数演算部６４Ｃによって算出された補正係数Ｎとを乗算することによって、実仕事率を算出する。 The correction coefficient calculation unit 64C calculates a correction coefficient N corresponding to the actual vehicle speed. More specifically, the correction coefficient calculation unit 64C calculates the correction coefficient N by searching a predetermined map based on the actual vehicle speed, for example. The multiplier 63C calculates the actual work rate by multiplying the generated driving force, the actual vehicle speed, and the correction coefficient N calculated by the correction coefficient calculator 64C.
仕事率指令生成部７Ｃは、図１を参照して説明したものに加えて、補正係数演算部７４Ｃをさらに備える。この補正係数演算部７４Ｃは、目標車速に応じた補正係数Ｎを、上記補正係数演算部６４Ｃと同じ方法によって算出する。乗算部７３Ｃは、要求駆動力と、目標車速と、補正係数演算部７４Ｃによって算出された補正係数Ｎとを乗算することによって、仕事率指令を算出する。 The power command generation unit 7C further includes a correction coefficient calculation unit 74C in addition to the one described with reference to FIG. The correction coefficient calculator 74C calculates the correction coefficient N corresponding to the target vehicle speed by the same method as the correction coefficient calculator 64C. The multiplying unit 73C calculates the power command by multiplying the required driving force, the target vehicle speed, and the correction coefficient N calculated by the correction coefficient calculating unit 74C.
本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｃによれば、上記（Ａ）〜（Ｃ）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（Ｆ）本実施形態では、走行抵抗力及び実車速を用いて算出される基本値に、実車速に基づいて算出される補正係数Ｎを乗算することにより、実仕事率を推定する。また本実施形態では、走行抵抗力、実車速及び目標車速を用いて算出される基本値に、実車速に基づいて算出される補正係数Ｎを乗算することにより、仕事率指令を算出する。これにより、車速に依存する車両の特性（例えば、トランスミッション構造の特性）を考慮して、車速追従性をさらに向上できる。
According to 1C of vehicle speed control apparatuses which concern on this embodiment, in addition to the effect of said (A)-(C), there exist the following effects.
(F) In the present embodiment, the actual work rate is estimated by multiplying the basic value calculated using the running resistance and the actual vehicle speed by the correction coefficient N calculated based on the actual vehicle speed. In the present embodiment, the power command is calculated by multiplying the basic value calculated using the traveling resistance, the actual vehicle speed, and the target vehicle speed by the correction coefficient N calculated based on the actual vehicle speed. Thereby, the vehicle speed followability can be further improved in consideration of the characteristics of the vehicle (for example, the characteristics of the transmission structure) depending on the vehicle speed.
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…車両速度制御装置
６，６Ｃ…実仕事率推定部（実仕事率取得部）
７，７Ｃ…仕事率指令生成部
８，８Ａ，８Ｂ…開度指令生成部
８１…過渡特性モデル
８２…モデル偏差演算部（偏差演算部）
８３，８３Ａ…コントローラ
８４，８４Ｂ…第１ＩＭＣフィルタ
８５…第２ＩＭＣフィルタ
８６Ａ…外乱振動低減特性モデル
８７Ｂ…位相進み補償モデル
1, 1A, 1B, 1C ... Vehicle speed control device 6, 6C ... Actual work rate estimation unit (actual work rate acquisition unit)
7, 7C: Work command generation unit 8, 8A, 8B ... Opening command generation unit 81 ... Transient characteristic model 82 ... Model deviation calculation unit (deviation calculation unit)
83, 83A ... Controller 84, 84B ... 1st IMC filter 85 ... 2nd IMC filter 86A ... Disturbance vibration reduction characteristic model 87B ... Phase advance compensation model
Claims (14)
前記車両の仕事率を実仕事率として測定又は推定する実仕事率取得部と、
前記車両の目標車速と実車速の偏差を無くすような条件の下で前記車両において実現すべき仕事率に相当する仕事率指令を算出する仕事率指令生成部と、
前記ドライブロボットへのアクセル開度指令から前記車両の仕事率まで動特性を模した特性モデルを用いて前記仕事率指令と前記実仕事率との偏差が無くなるように前記アクセル開度指令を生成する開度指令生成部と、を備えることを特徴とする車両速度制御装置。 When an accelerator opening command corresponding to an accelerator opening to be realized is input, a vehicle speed control device that controls the speed of the vehicle using a drive robot that operates the vehicle according to the accelerator opening command,
An actual work rate acquisition unit that measures or estimates the work rate of the vehicle as an actual work rate;
A work rate command generating unit that calculates a work rate command corresponding to the work rate to be realized in the vehicle under a condition that eliminates a deviation between the target vehicle speed and the actual vehicle speed of the vehicle;
The accelerator opening command is generated so that there is no deviation between the power command and the actual power using a characteristic model simulating dynamic characteristics from the accelerator opening command to the drive robot to the power of the vehicle. A vehicle speed control device comprising: an opening degree command generation unit.
前記特性モデルの出力と前記実仕事率とのモデル偏差を算出する偏差算出部と、
前記仕事率指令に基づいて算出される第１入力及び前記モデル偏差に基づいて算出される第２入力を入力として前記アクセル開度指令を算出するコントローラと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両速度制御装置。 The opening degree command generator is
A deviation calculating unit for calculating a model deviation between the output of the characteristic model and the actual power;
2. A controller that calculates the accelerator opening command by using a first input calculated based on the power command and a second input calculated based on the model deviation as inputs. The vehicle speed control device described in 1.
前記逆モデルの伝達関数は、前記特性モデルの伝達関数を最小位相部分と非最小位相部分との積に分離したときに得られる最小位相部分の逆伝達関数に、当該逆モデルの伝達関数がプロパーになるように定められたローパスフィルタを乗じたものであることを特徴とする請求項２に記載の車両速度制御装置。 The controller includes an inverse model that calculates the accelerator opening command from an input calculated based on the first and second inputs,
The transfer function of the inverse model is the inverse transfer function of the minimum phase portion obtained when the transfer function of the characteristic model is separated into the product of the minimum phase portion and the non-minimum phase portion. The vehicle speed control device according to claim 2, wherein the vehicle speed control device is multiplied by a low-pass filter determined to be.
前記特性モデルは、最小位相部分と、非最小位相部分と、の積に分離され、
前記第３入力は、前記最小位相部分の出力に基づいて算出されることを特徴とする請求項３に記載の車両速度制御装置。 The inverse model calculates the accelerator opening command from an input calculated based on the first input, the second input, and the third input,
The characteristic model is separated into a product of a minimum phase portion and a non-minimum phase portion;
The vehicle speed control device according to claim 3, wherein the third input is calculated based on an output of the minimum phase portion.
所定の第４ゲイン及び第４時定数によって特徴付けられる位相進み補償要素でありかつ前記第３入力を入力として補償入力を出力する位相進み補償モデルと、
所定の第１時定数によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記仕事率指令と前記補償入力との和を入力として前記第１入力を出力する第１フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の車両速度制御装置。 The opening degree command generator is
A phase lead compensation model characterized by a predetermined fourth gain and a fourth time constant and outputting a compensation input with the third input as an input;
The filter further comprises a first filter that is characterized by a predetermined first time constant and outputs the first input with a sum of the power command and the compensation input as an input. The vehicle speed control device according to any one of 1 to 9.
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