JP2018127146A - Steering assist device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、車両が目標走行ラインに沿って走行するようにドライバーの操舵操作を支援する車両の操舵支援装置に関する。 The present invention relates to a vehicle steering assist device that supports a driver's steering operation so that the vehicle travels along a target travel line.
従来から、特許文献1に提案されているように、車両が目標走行ラインに沿って走行するようにドライバーの操舵操作を支援する車両の操舵支援装置が知られている。この操舵支援装置では、ヨーレートセンサの検出値を使ってステアリング機構の舵角中立点を学習し、学習した舵角中立点を基準として操舵角を制御することにより、車両を目標走行ラインに沿って走行させる。これにより、ドライバーは、操舵操作の支援を受けることができる。こうした、制御を操舵支援制御と呼ぶ。
2. Description of the Related Art Conventionally, as proposed in
操舵支援制御を精度よく実施するためには、舵角中立点が正確に求められる必要がある。しかしながら、ヨーレートセンサは、自身の温度変化により検出値が変化する。図4は、ヨーレートセンサの検出特性を表す。横軸は時間であり、実線がヨーレートセンサの検出値、破線がヨーレートセンサの温度を表す。例えば、車両の起動(イグニッションスイッチのオン)直後においては、エアコンの作動開始等によってヨーレートセンサの温度は上昇するため、ヨーレートセンサの検出特性が変化する。 In order to perform the steering assist control with high accuracy, it is necessary to accurately obtain the steering angle neutral point. However, the detection value of the yaw rate sensor changes due to its own temperature change. FIG. 4 shows detection characteristics of the yaw rate sensor. The horizontal axis represents time, the solid line represents the detection value of the yaw rate sensor, and the broken line represents the temperature of the yaw rate sensor. For example, immediately after the vehicle is started (ignition switch is turned on), the temperature of the yaw rate sensor rises due to the start of operation of the air conditioner, etc., so that the detection characteristics of the yaw rate sensor change.
舵角中立点は、車両が直進走行するときの舵角である。従って、ヨーレートセンサの検出値が正確であれば、その検出値を用いて車両の直進走行を推定することができるため、舵角中立点についても要求精度を満足することができる。しかし、ヨーレートセンサの温度が安定する前においては、ヨーレートセンサの検出値が正確ではないため、その検出値を用いて車両の直進走行を推定して舵角中立点を求めた場合には、その舵角中立点は正確ではない。 The steering angle neutral point is a steering angle when the vehicle travels straight. Therefore, if the detected value of the yaw rate sensor is accurate, it is possible to estimate straight traveling of the vehicle using the detected value, so that the required accuracy can be satisfied for the steering angle neutral point. However, before the temperature of the yaw rate sensor stabilizes, the detected value of the yaw rate sensor is not accurate, so if the detected value is used to estimate the vehicle's straight travel and find the steering angle neutral point, The rudder angle neutral point is not accurate.
一般に、舵角中立点は、イグニッションスイッチがオンしている期間中に学習されて記憶される。そして、次の車両の起動時に、直前回に記憶した舵角中立点が読み込まれ、その読み込まれた舵角中立点を基準として操舵角が演算される。 Generally, the steering angle neutral point is learned and stored during a period in which the ignition switch is on. Then, at the time of starting the next vehicle, the steering angle neutral point stored immediately before is read, and the steering angle is calculated on the basis of the read steering angle neutral point.
例えば、寒冷地に駐車されている車両においては、ヨーレートセンサが冷え切っている。こうした状況から、イグニッションスイッチがオンすると、エアコン等の作動によってヨーレートセンサの温度は上昇する。しかし、ヨーレートセンサの温度が安定する前に、イグニッションスイッチがオフし、その間に、舵角中立点の学習値が記憶された場合には、学習された舵角中立点は正しい値からずれてしまう。この結果、次回のイグニッションスイッチがオンしたときに正しくない舵角中立点が読み込まれてしまう。 For example, in a vehicle parked in a cold region, the yaw rate sensor is cold. Under these circumstances, when the ignition switch is turned on, the temperature of the yaw rate sensor rises due to the operation of the air conditioner or the like. However, if the ignition switch is turned off before the temperature of the yaw rate sensor is stabilized and the learned value of the steering angle neutral point is stored during that time, the learned steering angle neutral point will deviate from the correct value. . As a result, an incorrect steering angle neutral point is read when the next ignition switch is turned on.
操舵支援制御を実施する場合、例えば、目標走行ラインの形状から設定されるフィードフォワード制御項と、自車両を目標走行ラインに沿って走行させるための目標値に対する実際に制御された状態値の偏差に応じて設定されるフィードバック制御項と、フィードバック制御項の値を積分して設定される積分制御項とを含んだ演算式によって目標舵角を演算するとよい。この場合、フィードバック制御項は、フィードフォワード制御項では自車両を目標走行ラインに沿わせることができなかったずれ量をゼロにするように働き、積分制御項は、フィードバック制御項では吸収できなかった定常偏差(各種のセンサの検出誤差によって発生する定常偏差)を吸収するように働く。 When steering assist control is performed, for example, a feedforward control term set from the shape of the target travel line and a deviation of the actually controlled state value from the target value for causing the host vehicle to travel along the target travel line The target rudder angle may be calculated by an arithmetic expression including a feedback control term set in accordance with the value and an integral control term set by integrating the value of the feedback control term. In this case, the feedback control term works so as to make the deviation amount that the vehicle could not follow the target travel line in the feedforward control term zero, and the integral control term could not be absorbed by the feedback control term. It works to absorb steady-state deviations (steady-state deviations generated by detection errors of various sensors).
積分制御項は、時間をかけて徐々に定常偏差を吸収するように用いられる。このため、積分制御項の制御ゲインは小さめの値に設定されている。従って、操舵支援制御の開始直後においては、積分制御項が有効に機能しない。 The integral control term is used to gradually absorb the steady-state deviation over time. For this reason, the control gain of the integral control term is set to a small value. Therefore, immediately after the start of the steering assist control, the integral control term does not function effectively.
このため、学習された舵角中立点がずれている場合には、操舵支援制御の開始直後に車両が車線から逸脱してしまうおそれがある。 For this reason, when the learned steering angle neutral point is deviated, the vehicle may deviate from the lane immediately after the start of the steering assist control.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、舵角中立点のずれに起因して車両が車線から逸脱してしまうことを抑制することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to suppress the vehicle from deviating from the lane due to the deviation of the steering angle neutral point.
上記目的を達成するために、本発明の特徴は、
温度に応じて検出特性が変化するヨーレートセンサ(60)の検出値を用いてステアリング機構の舵角中立点(θ0)を学習する中立点学習手段(50)と、
前記中立点学習手段によって学習された舵角中立点を取得し、取得した前記舵角中立点を基準とした舵角(θh)を検出する舵角検出手段(71)と、
自車両が目標走行ライン(Ld)に沿って走行するための目標舵角(θ*)を演算するとともに、前記舵角(θh)が前記目標舵角(θ*)に追従するように前記ステアリング機構に操舵トルクを付与する制御である操舵支援制御を実施する操舵支援制御手段(10,72,73)と
を備えた操舵支援装置において、
前記操舵支援制御手段は、
前記目標走行ラインの形状に応じて設定されるフィードフォワード制御項(θFF)と、前記目標走行ラインに対する自車両の道路幅方向のずれ量である横偏差に応じて設定される横偏差フィードバック制御成分(θFBd)を含み自車両を前記目標走行ラインに沿って走行させるための目標値に対する実際に制御された状態値の偏差に応じて設定されるフィードバック制御項(θFB)と、前記横偏差を積分して設定される積分制御項(θI)と、を含んだ演算式により前記目標舵角を演算する目標舵角演算手段(21,22,23b,24)と、
前記学習された舵角中立点のずれによって自車両が車線から逸脱するおそれがある前記操舵支援制御の開始直後の予め設定した特定期間においては、前記特定期間が経過した後に比べて、前記積分制御項の制御ゲインを高い値に設定する制御ゲイン可変手段(23a,S11〜S14)と
を備えたことにある。
In order to achieve the above object, the features of the present invention are:
Neutral point learning means (50) for learning the steering angle neutral point (θ0) of the steering mechanism using the detected value of the yaw rate sensor (60) whose detection characteristics change according to temperature;
Rudder angle detecting means (71) for obtaining a rudder angle neutral point learned by the neutral point learning means, and detecting a rudder angle (θh) based on the obtained rudder angle neutral point;
The target steering angle (θ *) for the host vehicle to travel along the target travel line (Ld) is calculated, and the steering angle (θh) follows the target steering angle (θ *). In a steering assist device comprising steering assist control means (10, 72, 73) for performing steering assist control, which is control for applying steering torque to the mechanism,
The steering assist control means includes
A feedforward control term (θFF) that is set according to the shape of the target travel line and a lateral deviation feedback control component that is set according to a lateral deviation that is a deviation amount in the road width direction of the host vehicle with respect to the target travel line Integrates the lateral deviation and the feedback control term (θFB) set according to the deviation of the actually controlled state value from the target value for driving the vehicle along the target travel line including (θFBd) A target rudder angle calculating means (21, 22, 23b, 24) for calculating the target rudder angle by an arithmetic expression including an integral control term (θI) set as
In the predetermined specific period immediately after the start of the steering assist control in which the own vehicle may deviate from the lane due to the learned deviation of the steering angle neutral point, the integral control is performed compared to after the specific period has elapsed. And a control gain variable means (23a, S11 to S14) for setting the control gain of the term to a high value.
本発明の操舵支援装置においては、中立点学習手段が、温度に応じて検出特性が変化するヨーレートセンサの検出値を用いてステアリング機構の舵角中立点を学習する。この場合、中立点学習手段は、少なくともヨーレートセンサの検出値を用いてステアリング機構の舵角中立点を学習すればよい。例えば、中立点学習手段は、ヨーレートセンサの検出値に基づいて、自車両が直進走行していると推定できる状況においてステアリング機構の舵角を舵角中立点に設定する。 In the steering assist device of the present invention, the neutral point learning means learns the steering angle neutral point of the steering mechanism using the detected value of the yaw rate sensor whose detection characteristic changes according to the temperature. In this case, the neutral point learning means may learn the steering angle neutral point of the steering mechanism using at least the detection value of the yaw rate sensor. For example, the neutral point learning means sets the steering angle of the steering mechanism to the steering angle neutral point in a situation where it can be estimated that the host vehicle is traveling straight, based on the detection value of the yaw rate sensor.
舵角検出手段は、中立点学習手段によって学習された舵角中立点を取得し、取得した舵角中立点を基準とした舵角を検出する。例えば、舵角検出手段は、車両の起動時に、中立点学習手段によって学習された舵角中立点を取得する。操舵支援制御手段は、自車両が目標走行ラインに沿って走行するための目標舵角を演算するとともに、舵角が目標舵角に追従するようにステアリング機構に操舵トルクを付与する制御である操舵支援制御を実施する。 The rudder angle detection means acquires the rudder angle neutral point learned by the neutral point learning means, and detects the rudder angle based on the obtained rudder angle neutral point. For example, the rudder angle detection means acquires the rudder angle neutral point learned by the neutral point learning means when the vehicle is started. The steering assist control means calculates the target rudder angle for the host vehicle to travel along the target travel line, and applies steering torque to the steering mechanism so that the rudder angle follows the target rudder angle. Implement support control.
ヨーレートセンサは、自身の温度に応じて検出特性が変化する。このため、ヨーレートセンサの温度が安定していない期間において学習された舵角中立点は、真の値からずれているおそれがある。 The detection characteristic of the yaw rate sensor changes according to its own temperature. For this reason, the steering angle neutral point learned during the period when the temperature of the yaw rate sensor is not stable may deviate from the true value.
そこで、操舵支援制御手段は、目標舵角演算手段と制御ゲイン可変手段とを備えている。 Therefore, the steering assist control means includes target steering angle calculation means and control gain variable means.
目標舵角演算手段は、目標走行ラインの形状(例えば、曲率)に応じて設定されるフィードフォワード制御項と、目標走行ラインに対する自車両の道路幅方向のずれ量である横偏差に応じて設定される横偏差フィードバック制御成分を含み自車両を目標走行ラインに沿って走行させるための目標値に対する実際に制御された状態値の偏差に応じて設定されるフィードバック制御項と、横偏差を積分して設定される積分制御項と、を含んだ演算式により目標舵角を演算する。 The target rudder angle calculation means is set according to a feedforward control term set according to the shape (for example, curvature) of the target travel line and a lateral deviation which is a deviation amount of the host vehicle with respect to the target travel line in the road width direction. Integrate the lateral deviation with the feedback control term set according to the deviation of the actually controlled state value from the target value for driving the vehicle along the target travel line. The target rudder angle is calculated by an arithmetic expression including an integral control term set in the above.
フィードバック制御項は、フィードフォワード制御項では自車両を目標走行ラインに沿わせることができなかったずれ量をゼロにするように働き、積分制御項は、フィードバック制御項では吸収できなかった定常偏差(各種のセンサの検出誤差によって発生する定常偏差)を吸収するように働く。 The feedback control term works so as to make the deviation amount that the vehicle could not follow the target travel line in the feedforward control term zero, and the integral control term is a steady deviation (which could not be absorbed in the feedback control term) It works so as to absorb the steady deviation generated by detection errors of various sensors.
積分制御項は、横風のような突発的な外乱によって車体の位置が変化した場合、その外乱がなくなったときに車両挙動が不安定にならないようにするために、時間をかけて定常偏差を吸収するように用いられる。このため、積分制御項における制御ゲインは、小さめに設定されることが望まれる。しかし、そのように制御ゲインを設定すると、操舵支援制御の開始直後においては、積分制御項が有効に機能しない。つまり、操舵支援制御の開始直後においては、積分制御項が十分に大きくなっていないため、定常偏差を吸収できない。このため、中立点学習手段によって学習された舵角中立点がずれている場合には、操舵支援制御の開始直後に車両が車線から逸脱するおそれがある。 The integral control term absorbs steady deviation over time to prevent the vehicle behavior from becoming unstable when the position of the vehicle changes due to sudden disturbance such as crosswind. Used to do. For this reason, it is desirable to set the control gain in the integral control term to be small. However, when the control gain is set in such a manner, the integral control term does not function effectively immediately after the start of the steering assist control. That is, immediately after the start of the steering assist control, the integral control term is not sufficiently large, so that the steady deviation cannot be absorbed. For this reason, when the steering angle neutral point learned by the neutral point learning means is deviated, the vehicle may deviate from the lane immediately after the start of the steering assist control.
そこで、制御ゲイン可変手段は、学習された舵角中立点のずれによって自車両が車線から逸脱するおそれがある操舵支援制御の開始直後の予め設定した特定期間においては、特定期間が経過した後に比べて、積分制御項の制御ゲインを高い値に設定する。 Therefore, the control gain varying means is configured such that the vehicle is likely to deviate from the lane due to the learned deviation of the steering angle neutral point. Set the control gain of the integral control term to a high value.
従って、操舵支援制御の開始直後においては、高い制御ゲインが設定された積分制御項を使って、定常偏差を早く吸収することができる。これにより、舵角中立点のずれに起因して車両が車線から逸脱してしまうことを抑制することができる。 Therefore, immediately after the start of the steering assist control, the steady deviation can be absorbed quickly by using the integral control term in which a high control gain is set. Thereby, it can suppress that a vehicle deviates from a lane due to the shift | offset | difference of a steering angle neutral point.
上記説明においては、発明の理解を助けるために、実施形態に対応する発明の構成要件に対して、実施形態で用いた符号を括弧書きで添えているが、発明の各構成要件は、前記符号によって規定される実施形態に限定されるものではない。 In the above description, in order to assist the understanding of the invention, the reference numerals used in the embodiments are attached to the constituent elements of the invention corresponding to the embodiments in parentheses. It is not limited to the embodiment defined by.
以下、本発明の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。図1は、実施形態の車両の操舵支援装置の概略システム構成図である。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic system configuration diagram of a vehicle steering assist device according to an embodiment.
操舵支援装置1は、運転支援ECU10と、中立点学習ECU50と、電動パワーステアリングECU70とを備えている。以下、電動パワーステアリングECU70をEPS・ECU70(Electric Power Steering ECU)と呼ぶ。ECUは、Electric Control Unitの略である。各ECU10,50,70は、マイクロコンピュータを主要部として備えている。以下の説明において、「車両」とは、操舵支援装置1が搭載された車両(自車両)を表す。
The
中立点学習ECU50は、車両の旋回方向の安定性を確保するための車両安定制御(VSC)を実施するVSC・ECUであって、そのVSCの実行時に推定される車両の直進走行状態の判定結果を用いて舵角中立点を学習する機能を備えている。本実施形態においては、VSCは特徴ではなく、本発明を理解するうえでVSCを説明する必要もないため、VSC・ECUを中立点学習ECU50と呼び、以下、舵角中立点の学習に係る構成のみについて説明する。
The neutral
舵角中立点とは、車両が直進するときのステアリング機構の舵角を意味する。中立点学習ECU50は、ヨーレートセンサ60、車速センサ61、横加速度センサ62、および、ステアリングセンサ66と接続されている。ヨーレートセンサ60は、車両の旋回時に発生する重心軸周りのヨーレートγを表すヨーレート検出信号を出力する。車速センサ61は、車両の走行速度(車速Vと呼ぶ)を表す車速検出信号を出力する。車速Vは車輪速に基づいて検出されるため、車速センサ61に代えて車輪速センサを用いることもできる。尚、VSCの実施時においては、車両の横滑り状態を検出するために4輪の車輪速センサの車輪速検出信号が用いられる。横加速度センサ62は、車両の横方向(車幅方向)の加速度である横加速度Gyを表す横加速度検出信号を出力する。ステアリングセンサ66は、操舵ハンドルの舵角であるハンドル舵角θshを表すハンドル舵角検出信号を出力する。
The steering angle neutral point means the steering angle of the steering mechanism when the vehicle goes straight. The neutral
回転角センサ63は、ステアリング機構に組み込まれ、回転角検出信号を出力する。ステアリング機構は、図示しないが、操舵輪を操舵するための機構(例えば、操舵ハンドル、ステアリングシャフト、ラックピニオン機構、ラックバー、タイロッド、ナックルアーム等)を表す。本実施形態の回転角センサ63は、例えば、ラックバーに噛合されたピニオンギヤが固着されたシャフト(ステアリングシャフトにおける最も車輪側のピニオンシャフト)の回転角θspを検出する。回転角の検出は、必ずしも、ピニオンシャフトの回転角である必要は無いが、車輪に近い位置の回転角を検出した方がステアリング機構のダイナミクス(摩擦など)の影響が少なく、目標舵角に対する追従性が良好になるため、本実施形態においては、ピニオンシャフトの回転角を検出している。
The
回転角センサ63は、イグニッションスイッチがオンしたときの回転位置を0degとした相対的な舵角を表す回転角検出信号を出力する。
The
中立点学習ECU50は、車速Vが予め設定された車速である学習許可車速Vref以上であり、かつ、ヨーレートγの絶対値|γ|が予め設定された直進走行判定閾値γref以下であり、かつ、横加速度Gyの絶対値|Gy|が予め設定された直進走行判定閾値Gyref以下であるという状況が所定時間以上継続するという直進走行判定条件が成立した場合に、車両が直進走行していると推定する。中立点学習ECU50は、直進走行判定条件が成立した場合に、その都度、そのときのステアリングセンサ66によって検出されているハンドル舵角θshを舵角中立点として不揮発性メモリに記憶更新する(学習する)。尚、中立点学習ECU50は、直進走行判定条件が成立した場合のハンドル舵角θshが閾値以上である場合においてのみ、舵角中立点の学習を行うようにしてもよい。この直進走行判定条件には、少なくとも、ヨーレートγの絶対値|γ|が予め設定された直進走行判定閾値γref以下であるという条件が含まれていればよく、他に付加される条件は、任意に設定できるものである。
The neutral
中立点学習ECU50は、イグニッションスイッチがオンしている期間において、上述した舵角中立点の学習を実施する。中立点学習ECU50は、イグニッションスイッチがオフし再度オンすると、不揮発性メモリに記憶してある学習値を読み込み、直前回に学習した舵角中立点θ0を表す情報をEPS・ECU70に供給する。また、中立点学習ECUは、舵角中立点θ0を学習する都度、その学習した舵角中立点θ0を表す情報をEPS・ECU70に供給する。
The neutral
ヨーレートセンサ60は、自身の温度に応じて検出値が変化する。このため、中立点学習ECU50は、例えば、車両にヨーレートが発生していないと推定される状況、例えば、車両が停止しているとき(車速V=0)に、ヨーレートセンサ60の出力のゼロ点のずれを補正する。つまり、車両にヨーレートが発生していないと推定される状況におけるヨーレートセンサ60の出力信号を、ヨーレートγがゼロであるとするゼロ点補正処理を実施する。
The detected value of the
EPS・ECU70は、電動パワーステアリング装置の制御装置であって、ハンドル舵角演算部71とモータ制御部72とを備えている。ハンドル舵角演算部71は、イグニッションスイッチがオンしたときに、中立点学習ECU50から供給された舵角中立点θ0を取得する。ハンドル舵角演算部71は、ステアリングセンサ66によって検出されるハンドル舵角θshと、中立点学習ECU50から供給された舵角中立点θ0と、回転角センサ63によって検出されるピニオンシャフトの回転角θsp(ピニオン角θspと呼ぶ)とを用いて、補正舵角を算出する。補正舵角は、次式によって算出される。
補正舵角=θsp−(θsh−θ0)
The EPS /
Corrected steering angle = θsp− (θsh−θ0)
この補正舵角の算出は、イグニッションスイッチのオン直後の1回のみ実施される。つまり、その後、中立点学習ECU50からEPS・ECU70に供給された舵角中立点θ0については、補正舵角の算出に利用されない。ハンドル舵角演算部71は、ピニオン角spを操舵ハンドルの回転角に変換したハンドル変換舵角θhを演算する。ハンドル変換舵角θhは、ピニオン角θspから補正舵角を減算して算出される(θh=θsp−補正舵角)。このハンドル変換舵角θhは、補正舵角を基準とした絶対角となる。換言すれば、ハンドル変換舵角θhは、学習された舵角中立点θ0を基準(舵角ゼロ)として検出されるハンドル舵角(絶対角)を表す。ハンドル変換舵角θhは、その符号(正負)によって操舵方向が特定される。
The calculation of the corrected steering angle is performed only once immediately after the ignition switch is turned on. That is, thereafter, the steering angle neutral point θ0 supplied from the neutral
尚、本実施形態においては、後述するLTA制御における目標舵角が操舵ハンドルの回転角で表されるため、シャフトの回転角がハンドル変換舵角θhに変換されるが、LTA制御における目標舵角が他の部位の回転角で表される場合には、その部位の回転角を用いた舵角が演算されればよい。 In the present embodiment, since the target steering angle in the LTA control described later is represented by the rotation angle of the steering handle, the rotation angle of the shaft is converted into the steering wheel conversion steering angle θh. Is expressed by the rotation angle of the other part, the steering angle using the rotation angle of that part may be calculated.
ハンドル舵角演算部71は、イグニッションスイッチがオンしたときに中立点学習ECU50から取得した舵角中立点θ0を、イグニッションスイッチがオフするまでの期間中、ハンドル変換舵角θhの演算に用いる。
The steering wheel
モータ制御部72は、ステアリングシャフトに設けられたトルクセンサ64に接続される。トルクセンサ64は、操舵ハンドルに入力された操舵トルクTrを表す検出信号を出力する。操舵トルクTrは、その符号によって左右方向が特定される。また、モータ制御部72は、図示しないモータ駆動回路を備え、モータ駆動回路を介してアシストモータ73に接続されている。アシストモータ73は、ステアリング機構に組み付けられ、操舵トルクを発生させることによって操舵輪の舵角を変化させる。
The
モータ制御部72は、トルクセンサ64によって、ドライバーが操舵ハンドル(図示略)に入力した操舵トルクを検出し、この操舵トルクに基づいてアシストモータ73を駆動制御することにより、ステアリング機構に操舵アシストトルクを付与して、ドライバーのハンドル操作が軽くなるように操舵操作をアシストする。
The
また、モータ制御部72は、運転支援ECU10から操舵指令を受信した場合には、操舵指令(目標舵角θ*)で特定される制御量でアシストモータ73を駆動して操舵アシストトルクを発生させる。この操舵アシストトルクは、上述のドライバーのハンドル操作を軽くするために付与される操舵アシストトルクとは異なり、ドライバーのハンドル操作力を必要とせずに、運転支援ECU10からの操舵指令によってステアリング機構に付与されるトルクを表す。
Further, when receiving a steering command from the driving
モータ制御部72は、ハンドル舵角演算部71によって算出されたハンドル変換舵角θhと、運転支援ECU10から送信された目標舵角θ*とを入力し、ハンドル変換舵角θhが目標舵角θ*に追従するように、アシストモータ73への通電を制御して、アシストモータ73にトルクを発生させる。これにより、ドライバーのハンドル操作無しに、車両の走行方向を所望の方向に制御することができる。
The
運転支援ECU10は、車速センサ61、カメラセンサ65、および、トルクセンサ64に接続されている。カメラセンサ65は、自車両の前方の風景を撮影し、撮影して得られた画像データを解析して、自車両の前方の道路に形成された白線を認識(検出)する。カメラセンサ65は、図2に示すように、左白線LLと右白線LRとを認識し、この左右の白線LL,LRの中央位置となる車線中央ラインを目標走行ラインLdに設定する。また、カメラセンサ65は、目標走行ラインLdのカーブ半径Rを演算する。尚、目標走行ラインLdは、必ずしも、左右の白線の中央位置に設定される必要はなく、中央位置から所定距離だけ左右方向にずらした位置に設定されてもよい。また、目標走行ラインLdは、左白線LLと右白線LRとの何れか一方の認識状態が良好でなくても、他方の白線位置が良好に認識できる場合には、一方の白線位置を推定することにより設定される。
The driving
カメラセンサ65は、左白線LLと右白線LRとで区画される走行車線における自車両の位置および向きを演算する。例えば、カメラセンサ65は、図3に示すように、自車両Cの基準点Pと目標走行ラインLdとのあいだの道路幅方向の距離Dy、つまり、自車両Cが目標走行ラインLdに対して道路幅方向にずれている距離Dyを演算する。この距離Dyを横偏差Dyと呼ぶ。尚、基準点Pは、自車両Cの車幅方向中心の位置であって、特定できる位置であれば、任意に設定することができる。例えば、基準点Pは、車両の重心点としてもよい。
The
また、カメラセンサ65は、図3に示すように、目標走行ラインLdの方向と自車両Cの向いている方向とのなす角度、つまり、目標走行ラインLdの方向に対して自車両Cの向いている方向が水平方向にずれている角度θyを演算する。この角度θyをヨー角θyと呼ぶ。
Further, as shown in FIG. 3, the
カメラセンサ65は、演算したカーブ半径R、横偏差Dy、および、ヨー角θyを表す情報(R、Dy、θy)を運転支援ECU10に供給する。カーブ半径R、横偏差Dy、および、ヨー角θyは、その符号によって左右方向が特定される。また、カメラセンサ65は、左右の白線LL,LRのそれぞれの認識レベル(認識できている距離)を表す情報についても運転支援ECU10に供給する。こうしたカメラセンサ65から運転支援ECU10に供給される情報を車線情報と呼ぶ。
The
尚、本実施形態においては、カメラセンサ65が車線情報を演算により求めるが、それに代えて、運転支援ECU10が車線情報を演算により求めてもよい。この場合、カメラセンサ65が画像データを運転支援ECU10に供給し、運転支援ECU10が、画像データに基づいて車線情報を演算により求める。
In the present embodiment, the
運転支援ECU10は、車線維持支援制御を実施する電子制御装置である。車線維持支援制御は、LTA(Lane Trace Assist)制御と呼ばれ、自車両の走行位置が目標走行ライン付近(例えば、走行車線の中央位置)に維持されるように、操舵アシストトルクをステアリング機構に付与してドライバーの操舵操作を支援する制御である。以下、車線維持支援制御をLTA制御と呼ぶ。
The driving
LTA制御は、図示しない設定操作器の操作によってLTA制御が要求されている場合であって、かつ、車速VがLTA許可車速範囲内であり、白線認識レベルが基準レベルを満足している場合等において、その開始条件が成立する。 LTA control is a case where LTA control is requested by an operation of a setting controller (not shown), the vehicle speed V is within the LTA-permitted vehicle speed range, and the white line recognition level satisfies the reference level, etc. The start condition is satisfied.
運転支援ECU10は、LTA制御の目標制御量である目標舵角θ*を演算するマイクロコンピュータを主要部として備え、そのマイクロコンピュータの機能に着目すると、図1に示すように、フィードフォワード制御部21と、フィードバック制御部22と、積分制御部23と、加算部24とから構成される。図中において、フィードフォワードをFFと表し、フィードバックをFBと表している。
The driving
目標舵角θ*は、次式(1)に示すように、目標走行ラインLdの曲率に応じて設定されるフィードフォワード制御項θFFと、目標走行ラインLdに対する自車両の道路幅方向のずれ量である横偏差Dyに応じて設定される横偏差フィードバック制御項θFBdと、目標走行ラインLdに対する自車両の向きのずれ角であるヨー角θyに応じて設定されるヨー角フィードバック制御項θFByと、横偏差Dyを時間で積分した積分制御項θIとを合算することに算出される。
θ*=θFF+θFBd+θFBy+θI ・・・(1)
As shown in the following equation (1), the target rudder angle θ * is a feedforward control term θFF that is set according to the curvature of the target travel line Ld, and a deviation amount in the road width direction of the host vehicle with respect to the target travel line Ld. A lateral deviation feedback control term θFBd set according to the lateral deviation Dy, and a yaw angle feedback control term θFBy set according to the yaw angle θy which is a deviation angle of the direction of the host vehicle with respect to the target travel line Ld, It is calculated by adding the integral control term θI obtained by integrating the lateral deviation Dy with time.
θ * = θFF + θFBd + θFBy + θI (1)
横偏差フィードバック制御項θFBd、および、ヨー角フィードバック制御項θFByは、フィードバック制御項を構成する要素である。以下、両者をまとめてフィードバック制御項θFBと呼ぶこともある(θFB=θFBd+θFBy)。 The lateral deviation feedback control term θFBd and the yaw angle feedback control term θFBy are elements that constitute the feedback control term. Hereinafter, both may be collectively referred to as a feedback control term θFB (θFB = θFBd + θFBy).
尚、フィードバック制御項θFBは、横偏差フィードバック制御項θFBd、および、ヨー角フィードバック制御項θFByだけでなく、例えば、車両のヨーレートの偏差、車両の横速度の偏差、車両の横加速度の偏差、操舵角の偏差等を用いたフィードバック制御項を任意に加えることもできる。その場合には、ヨーレートセンサ60、横加速度センサ62など、偏差の検出に必要となるセンサの検出信号が運転支援ECU10に供給され、目標値とセンサ検出値との偏差に応じたフィードバック制御量が演算される。
Note that the feedback control term θFB is not only the lateral deviation feedback control term θFBd and the yaw angle feedback control term θFBy, but also, for example, deviation of the vehicle yaw rate, deviation of the lateral velocity of the vehicle, deviation of the lateral acceleration of the vehicle, steering A feedback control term using angular deviation or the like can be arbitrarily added. In this case, detection signals from sensors such as the
例えば、フィードバック制御部22は、(θFF+θFBd+θFBy+θI)の値に応じて、目標ヨーレート、目標横加速度、目標横速度などの任意の目標値(1つでもよいし複数でもよい)をマップ等から算出し、その目標値とセンサ検出値との偏差に、フィードバック制御ゲインを乗算した値をフィードバック制御項θFBに加えるようにしてもよい。また、1演算周期前の目標舵角θ*とハンドル変換舵角θhとの偏差にフィードバック制御ゲインを乗算した値をフィードバック制御項θFBに加えるようにしてもよい。
For example, the
フィードフォワード制御部21は、フィードフォワード制御項θFFを次式(2)に示す演算式によって演算する。
θFF=(V2/R)×K1 ・・・(2)
ここで、Vは車速、Rは目標走行ラインの曲率半径、K1はフィードフォワード制御ゲインを表す。
The
θFF = (V 2 / R) × K1 (2)
Here, V is the vehicle speed, R is the radius of curvature of the target travel line, and K1 is the feedforward control gain.
フィードバック制御部22は、フィードバック制御項θFBを次式(3)に示す演算式によって演算する。
θFB=θFBd+θFBy ・・・(3)
θFBd=Dy×K2・・・(3−1)
θFBy=θy×K3・・・(3−2)
ここで、K2は横偏差フィードバック制御ゲインを表し、K3はヨー角フィードバック制御ゲインを表す。横偏差フィードバック制御における目標横偏差はゼロであり、ヨー角フィードバック制御における目標ヨー角はゼロである。従って、式(3−1)および式(3−2)においては、カメラセンサ65から供給される(Dy、θy)が、目標値に対する偏差として用いられる。
The
θFB = θFBd + θFBy (3)
θFBd = Dy × K2 (3-1)
θFBy = θy × K3 (3-2)
Here, K2 represents a lateral deviation feedback control gain, and K3 represents a yaw angle feedback control gain. The target lateral deviation in the lateral deviation feedback control is zero, and the target yaw angle in the yaw angle feedback control is zero. Therefore, in Expressions (3-1) and (3-2), (Dy, θy) supplied from the
積分制御部23は、積分制御項θIを次式(4)に示す演算式によって演算する。
θI=θI(n-1)+Dy×t×K4 ・・・(4)
ここで、θI(n-1)は1演算周期前の積分制御項θIを表し、tは演算周期を表し、K4は横偏差積分制御ゲインを表す。横偏差積分制御ゲインK4は、単位時間あたり(1演算周期あたり)に積分制御項θIを変化させることができる度合を設定する定数として機能する。積分制御項θIは、横偏差Dyを横偏差積分制御ゲインK4に比例させて積分した値である。従って、横偏差積分制御ゲインK4が大きいほど、横偏差Dyが蓄積される速度が速くなる。
The
θI = θI (n−1) + Dy × t × K4 (4)
Here, θI (n−1) represents the integral control term θI one calculation cycle before, t represents the calculation cycle, and K4 represents the lateral deviation integral control gain. The lateral deviation integral control gain K4 functions as a constant that sets the degree to which the integral control term θI can be changed per unit time (per calculation cycle). The integral control term θI is a value obtained by integrating the lateral deviation Dy in proportion to the lateral deviation integral control gain K4. Accordingly, the larger the lateral deviation integral control gain K4 is, the faster the lateral deviation Dy is accumulated.
尚、積分制御部23は、基本的には、上記の演算方法によって積分制御項θIを演算するが、後述するように、舵角中立点のずれに起因して、LTA制御の開始直後に車両が車線から逸脱してしまうことを抑制するために、上記の横偏差積分制御ゲインK4を可変設定する機能、および、積分制御項θIの値の変化率および上限値の制限を横偏差積分制御ゲインK4に応じて切り替える機能を備えている。積分制御部23は、その機能に大別すると、ゲイン設定部23aと積分演算部23bと制限部23cとから構成される。
The
ゲイン設定部23aは、後述するゲイン設定ルーチンを実施することによって、上記の式(4)における横偏差積分制御ゲインK4の値を設定し、その設定した横偏差積分制御ゲインK4を、積分演算部23bおよび制限部23cに供給する。この横偏差積分制御ゲインK4は、通常時に適用されるK4normalと、K4normalよりも大きな値に設定されたK4highとの2種類用意されており、ゲイン設定部23aによって、その一方が択一的に選択される。
The
積分演算部23bは、ゲイン設定部23aから供給された横偏差積分制御ゲインK4(K4normalまたはK4high)を上記の式(4)に適用して積分制御項θIを演算し、その演算結果を制限部23cに供給する。制限部23cは、積分演算部23bから供給された積分制御項θIに対して、変化率制限および上限値制限を施した値を、積分制御部23の最終的な演算結果として、その演算結果である積分制御項θIを加算部24に出力する。変化率制限および上限値制限は、ゲイン設定部23aから供給された横偏差積分制御ゲインK4(K4normalまたはK4high)の設定状態に応じて切り替えられる。
The
加算部24は、上記の式(1)に示すように、フィードフォワード制御項θFFと、フィードバック制御項θFB(=θFBd+θFBy)と、積分制御項θIとを合算して目標舵角θ*を演算する。
The adding
EPS・ECU70によって、ハンドル変換舵角θhが目標舵角θ*に追従するようにステアリング機構の舵角が制御されれば(アシストモータ73を制御すれば)、基本的には、自車両を目標走行ラインLdに沿って走行させることができるはずである。しかし、EPS・ECU70が使用している舵角中立点θ0(イグニッションスイッチがオンしたときに、中立点学習ECU50から取得した舵角中立点θ0)がずれている場合には、ハンドル変換舵角θhもずれてしまう。舵角中立点のずれとは、ステアリング機構の真の舵角中立点に対するずれを表す。
If the steering angle of the steering mechanism is controlled by the EPS /
積分制御項θIは、フィードバック制御項では吸収できなかった定常偏差を吸収するために設けられた制御量を表す。この定常偏差は、各種のセンサにおいて検出誤差(センサ誤差)が発生している場合に生じる。積分制御項θIは、横風のような突発的な外乱によって車体の位置が変化した場合、その外乱がなくなったときに車両挙動が不安定にならないようにするために、時間をかけて定常偏差を吸収するように用いられる。このため、積分制御項θIにおける制御ゲインは、小さめの値に設定されることが望まれる。 The integral control term θI represents a control amount provided to absorb a steady deviation that could not be absorbed by the feedback control term. This steady deviation occurs when detection errors (sensor errors) occur in various sensors. When the position of the vehicle body changes due to a sudden disturbance such as a crosswind, the integral control term θI is a constant deviation over time so that the vehicle behavior does not become unstable when the disturbance disappears. Used to absorb. For this reason, it is desirable that the control gain in the integral control term θI is set to a smaller value.
舵角中立点θ0がずれている場合には、定常偏差が大きくなる。このため、LTA制御の開始時においては、大きな定常偏差に対して、積分制御項θIが十分に大きくなっていないため(初期値はゼロであるため)、定常偏差を吸収できない。従って、車両が車線から逸脱してしまうおそれがある。 When the steering angle neutral point θ0 is deviated, the steady deviation becomes large. For this reason, at the start of LTA control, the integral control term θI is not sufficiently large with respect to a large steady deviation (since the initial value is zero), and thus the steady deviation cannot be absorbed. Therefore, the vehicle may deviate from the lane.
ここで、舵角中立点がずれる原因について説明する。 Here, the cause of the deviation of the rudder angle neutral point will be described.
上述したように、ヨーレートセンサ60は、自身の温度に応じて検出値が変化する。中立点学習ECU50は、車両が停止している状況においてヨーレートセンサ60の出力のゼロ点のずれを補正する。しかし、図4に示すように、ヨーレートセンサ60の温度Tyが変化している状況においては、その温度変化と合わせてヨーレートの検出値γも変化する。例えば、車両の起動(イグニッションスイッチのオン:IG−ON)直後においては、エアコンの作動開始等によってヨーレートセンサ60の温度は上昇するため、ヨーレートセンサ60の検出特性が変化する。ヨーレートセンサ60の温度が安定した後であれば、ヨーレートセンサ60のゼロ点補正が実施されることによって、最終的には、ヨーレートセンサ60の検出値は正しい値となる。しかし、ヨーレートセンサ60の温度が変化している状況においては、ヨーレートセンサ60の検出値は正確な値とならない。
As described above, the detected value of the
中立点学習ECU50は、ヨーレートセンサ60によって検出されたヨーレートγに基づいて、車両が直進走行していると推定されるときのステアリングセンサ66によって検出されているハンドル操舵角θshを舵角中立点θ0として不揮発性メモリに記憶する。このため、ヨーレートセンサ60の検出値が正確でない場合には、中立点学習ECU50の行う車両の直進走行の推定に誤りが発生し、その結果、舵角中立点θ0が真の舵角中立点からずれてしまう。舵角中立点のずれは、図5に示すように、ヨーレートセンサ60の誤差が大きいほど大きくなる。
Based on the yaw rate γ detected by the
例えば、寒冷地に駐車されている車両においては、ヨーレートセンサ60が冷え切っている。こうした状況から、イグニッションスイッチがオンすると、エアコン等の作動によってヨーレートセンサ60の温度は上昇する。しかし、ヨーレートセンサ60の温度が安定する前に、イグニッションスイッチがオフし、その間に、舵角中立点が学習されて記憶された場合には、記憶された舵角中立点は正しい値からずれてしまう。
For example, in a vehicle parked in a cold region, the
このため、次回のイグニッションスイッチがオンされたときには、EPS・ECU70は、中立点学習ECU50から、ずれた舵角中立点θ0を取得してしまうことになる。EPS・ECU70は、イグニッションスイッチがオンされたときの中立点学習ECU50から取得した舵角中立点θ0を、イグニッションスイッチがオフするまで用いてハンドル変換舵角θhを演算する。このため、イグニッションスイッチがオフされるまで、そのずれた舵角中立点θ0を基準としたハンドル変換舵角θhに基づいて、ステアリング機構の舵角が制御される。
For this reason, when the next ignition switch is turned on, the EPS •
舵角中立点θ0がずれている場合には、LTA制御の開始直後において、定常偏差を吸収する積分制御項θIの値が小さいため、車両が車線から逸脱してしまうおそれがある。 When the steering angle neutral point θ0 is deviated, the value of the integral control term θI that absorbs the steady-state deviation is small immediately after the start of the LTA control, so that the vehicle may deviate from the lane.
そこで、積分制御部23は、LTA制御の開始直後において、積分制御項θIの値を早く増加させることによって、積分制御項を有効に使って、車両が車線から逸脱してしまうことを抑制する。以下、積分制御部23の実施する処理について説明する。
Therefore, immediately after the start of the LTA control, the
図6は、積分制御部23の実施するゲイン設定ルーチンを表す。積分制御部23は、LTA制御を開始すると同時に、ゲイン設定ルーチンを開始する。
FIG. 6 shows a gain setting routine executed by the
ゲイン設定ルーチンが起動すると、積分制御部23は、ステップS11において、横偏差積分制御ゲインK4をK4highに設定開始する条件(積分high開始条件と呼ぶ)が成立したか否かについて判定する。
When the gain setting routine is started, the
積分制御部23は、以下の5つの条件(1−1〜1−5)が全て成立した場合に、積分high開始条件が成立したと判定する。
条件1−1:車速Vが閾値Vrefよりも高いこと(V>Vref)。
条件1−2:レーンチェンジ支援制御中ではないこと。
条件1−3:白線認識レベルが閾値以上であること。
条件1−4:操舵トルクTrが閾値Trref以下であること(Tr≦Trref)。
条件1−5:積分high終了条件を満たしていないこと。
The
Condition 1-1: The vehicle speed V is higher than the threshold value Vref (V> Vref).
Condition 1-2: The lane change support control is not in progress.
Condition 1-3: The white line recognition level is equal to or greater than a threshold value.
Condition 1-4: The steering torque Tr is not more than the threshold value Trref (Tr ≦ Trref).
Condition 1-5: The integration high end condition is not satisfied.
車速が低い場合には、車両が車線から逸脱しないまま積分制御項θIが最大値にまで増加した状態になるため、積分制御項θIを早く増加させる必要は無い。そこで、車速が閾値Vref以下となる場合には、条件1−1によって積分high開始条件から除外される。 When the vehicle speed is low, the integral control term θI is increased to the maximum value without departing from the lane, so there is no need to increase the integral control term θI quickly. Therefore, when the vehicle speed is equal to or lower than the threshold value Vref, it is excluded from the integral high start condition by the condition 1-1.
本実施形態においては、LTA制御には、レーンチェンジ支援制御が含まれている。レーンチェンジ支援制御は、ドライバーのレーンチェンジ支援要求操作が検出された場合に、その支援要求操作で指定される方向(左右方向)の隣接車線に向けて自車両を車線変更させる操舵制御である。レーンチェンジ支援制御が実施される場合には、横偏差Dyの値が大きくなるため、条件1−2によって積分high開始条件から除外される。 In this embodiment, the LTA control includes lane change support control. The lane change support control is steering control for changing the lane of the host vehicle toward an adjacent lane in a direction (left-right direction) specified by the support request operation when a driver's lane change support request operation is detected. When the lane change support control is performed, since the value of the lateral deviation Dy increases, it is excluded from the integration high start condition by the condition 1-2.
また、カメラセンサ65によって認識される白線の認識レベルが低い場合には、横偏差Dyを正しく検出できていない可能性があるため、条件1−3によって、積分high開始条件から除外される。
Further, when the recognition level of the white line recognized by the
また、LTA制御中であっても、ドライバーが操舵ハンドルを握って、車両を車線の左右一方に寄せて走行させる可能性がある。その場合は、ドライバーの意図による走行であるため、積分制御項θIを早く増加させる必要は無く、条件1−4によって積分high開始条件から除外される。 Even during LTA control, there is a possibility that the driver may hold the steering wheel and drive the vehicle toward the left or right side of the lane. In this case, since the vehicle travels according to the driver's intention, the integral control term θI does not need to be increased quickly, and is excluded from the integral high start condition by Condition 1-4.
また、条件1−5の積分high終了条件は、後述するステップS12の積分high終了条件を表す。 Further, the integration high end condition of condition 1-5 represents the integration high end condition of step S12 described later.
積分制御部23は、積分high開始条件が成立している場合には、続く、ステップS12において、積分high終了条件が成立したか否かについて判定する。
If the integration high start condition is satisfied, the
積分制御部23は、以下の3つの条件(2−1〜2−3)の何れか(少なくとも1つ)が成立した場合に、積分high終了条件が成立したと判定する。
条件2−1:積分highになってから所定時間経過したこと。
条件2−2:ヨー角θyが閾値以下となってから所定時間経過し、かつ、横偏差Dyが閾値以下となってから所定時間経過したこと。
条件2−3:積分制御項θIの値が上限値に到達したこと。
The
Condition 2-1: A predetermined time has elapsed since the integration high.
Condition 2-2: A predetermined time has elapsed since the yaw angle θy became equal to or less than the threshold value, and a predetermined time elapsed after the lateral deviation Dy became equal to or less than the threshold value.
Condition 2-3: The value of the integral control term θI has reached the upper limit value.
条件2−1は、積分high開始条件が成立してから、その成立している状態が所定時間以上継続したことを意味している。また、条件2−2は、ヨー角θyが閾値以下となっている継続時間が所定時間以上となり、かつ、横偏差Dyが閾値以下となっている継続時間が所定時間以上となったことを意味している。 Condition 2-1 means that the established condition has continued for a predetermined time or longer after the integration high start condition is established. Further, the condition 2-2 means that the duration when the yaw angle θy is equal to or less than the threshold is equal to or longer than the predetermined time, and the duration when the lateral deviation Dy is equal to or smaller than the threshold is equal to or longer than the predetermined time. doing.
積分制御部23は、積分high終了条件が成立していない場合(S12:No)、つまり、積分high開始条件が成立しており、かつ、積分high終了条件が成立していない場合、ステップS13において、横偏差積分制御ゲインK4をK4highに設定する。
When the integration high end condition is not satisfied (S12: No), that is, when the integration high start condition is satisfied and the integration high end condition is not satisfied, the
一方、積分high開始条件が成立していない場合(S11:No)、あるいは、積分high開始条件が成立していても、積分high終了条件が成立している場合(S11:Yes,S12:No)には、積分制御部23は、ステップS14において、横偏差積分制御ゲインK4をK4normalに設定する。
On the other hand, when the integration high start condition is not satisfied (S11: No), or even when the integration high start condition is satisfied, the integration high end condition is satisfied (S11: Yes, S12: No). In step S14, the
K4highは、舵角中立点がずれている場合を想定して、LTA制御の開始直後においてのみ積分制御項θIを早く増加させるために設定された横偏差積分制御ゲインであり、K4normalよりも大きな値に設定されている。K4normalは、突発的な外乱によって積分制御項θIの値が必要以上に大きくならないように小さめの値に設定されている。横偏差積分制御ゲインK4は、積分high開始条件が成立した場合、所定期間(積分high終了条件が成立するまでの期間)だけ、K4highに設定され、それ以降は、K4normalに設定されることになる。 K4high is a lateral deviation integral control gain set to increase the integral control term θI quickly only immediately after the start of the LTA control, assuming that the steering angle neutral point is deviated, and is larger than K4normal. Is set to K4normal is set to a small value so that the value of the integral control term θI does not become larger than necessary due to sudden disturbance. The lateral deviation integration control gain K4 is set to K4high only during a predetermined period (period until the integration high end condition is satisfied) when the integration high start condition is satisfied, and thereafter is set to K4normal. .
このステップS11〜S14の処理は、ゲイン設定部23aによって実施される処理である。
The processes in steps S11 to S14 are performed by the
積分制御部23は、ステップS13あるいはステップS14において横偏差積分制御ゲインK4を設定すると、続く、ステップS15において、上記の式(3)を用いて積分制御項θIを演算する。このステップS15の処理は、積分演算部23bによって実施される処理である。以下、横偏差積分制御ゲインK4としてK4highが設定されている演算モードを積分highモードと呼び、横偏差積分制御ゲインK4としてK4normalが設定されている演算モードを積分normalモードと呼ぶ。演算モードとして積分highモードが設定される期間が本発明の特定期間に相当する。
After setting the lateral deviation integral control gain K4 in step S13 or step S14, the
続いて、積分制御部23は、ステップS16において、積分制御項θIに対して変化率制限をかける。この変化率制限は、積分制御項θIの変化率の上限を設定して、その上限以内で積分制御項θIを変化させるものである。本実施形態においては、1演算周期前に算出された積分制御項θI(n-1)と今回算出された積分制御項θI(n)との差の大きさ(|θI(n)−θI(n-1)|)、つまり、単位時間当たりの積分制御項θIの変化量を使って、この変化量の上限値が設定されている。従って、ステップS15において演算された積分制御項θIの変化率が上限値を超えている場合には、その上限値を使って変化させた積分制御項θIが変化率制限後の積分制御項θIとして設定され、積分制御項θIの変化率が上限値を超えていない場合には、ステップS15において演算された積分制御項θIがそのまま変化率制限後の積分制御項θIとして設定される。
Subsequently, in step S <b> 16, the
変化率制限は、演算モードによって異なる。変化率制限は、積分highモードでは、積分normalモードに比べて緩和されている。つまり、積分highモードにおける変化率の上限値は、積分normalモードにおける変化率の上限値よりも高い値に設定されている。従って、積分highモードにおいては、変化率制限によって積分制御項θIの増加が妨げられないようになり、積分normalモードよりも早く積分制御項θIを増加させることができる。 The change rate limit varies depending on the calculation mode. The change rate limitation is relaxed in the integral high mode compared to the integral normal mode. That is, the upper limit value of the change rate in the integral high mode is set to a value higher than the upper limit value of the change rate in the integral normal mode. Therefore, in the integral high mode, the increase in the integral control term θI is not hindered by the change rate limitation, and the integral control term θI can be increased earlier than in the integral normal mode.
続いて、積分制御部23は、ステップS17において、積分制御項θIに対して上限値制限をかける。尚、積分制御項θIは、方向に応じた符号(正負)が設定されるため、正しくは、積分制御項θIの絶対値に対しての上限値制限、換言すれば、積分制御項θIの上下限値制限である。本明細書において制御量の大小を論じる場合には、その絶対値を用いている。積分制御部23は、ステップS16にて算出された積分制御項θI(変化率制限後のθI)が上限値を超えている場合には、上限値を上限制限後の積分制御項θIとして設定し、積分制御項θI(変化率制限後のθI)が上限値を超えていない場合には、ステップS16において演算された積分制御項θIをそのまま上限制限後の積分制御項θIとして設定する。この上限値は、積分high終了条件2−3における上限値でもある。
Subsequently, in step S17, the
積分制御項θIの上限値は、演算モードによって異なる。積分highモードにおける積分制御項θIの上限値は、積分normalモードにおける変化率の上限値よりも小さい値に設定されている。これは、積分highモード時において、突発的な外乱による積分制御項θIの誤学習(突発的な誤差を定常誤差としてみなして積分制御項θIを過剰な値にすること)を防止するためである。 The upper limit value of the integral control term θI varies depending on the calculation mode. The upper limit value of the integral control term θI in the integral high mode is set to a value smaller than the upper limit value of the change rate in the integral normal mode. This is to prevent erroneous learning of the integral control term θI due to a sudden disturbance in the integral high mode (making the integral control term θI an excessive value by considering a sudden error as a steady error). .
続いて、積分制御部23は、ステップS18において、ステップS17で演算された積分制御項θIの値を加算部24に出力する。このステップS16〜S18の処理が、制限部23cによって実施される処理である。
Subsequently, in step S18, the
続いて、積分制御部23は、ステップS19において、LTA制御が終了したか否かについて判定し、LTA制御が終了しない場合には(S19:No)、その処理をステップS11に戻して、上述した処理を繰り返す。LTA制御は、予め設定されたLTA制御終了条件が成立したときに終了する。
Subsequently, in step S19, the
積分制御部23は、LTA制御が終了すると、ゲイン設定ルーチンを終了する。
When the LTA control ends, the
以上説明した本実施形態の操舵支援装置によれば、LTA制御の開始とともに、積分high開始条件の成立が判定される。この積分high開始条件は、ドライバーの要求操作(ハンドル操作あるいはレーンチェンジ支援要求)によって車両の走行が制御されている状況、あるいは、白線認識レベルが低くLTA制御を所定の精度で実施できない恐れがある状況などを除いて、LTA制御の開始とともに成立する。 According to the steering assist device of the present embodiment described above, the establishment of the integral high start condition is determined as the LTA control starts. This integral high start condition is a situation where the vehicle is controlled by a driver's requested operation (handle operation or lane change support request), or there is a possibility that the white line recognition level is low and the LTA control cannot be performed with a predetermined accuracy. It is established with the start of LTA control except for the situation.
舵角中立点がずれている場合であっても、積分制御項θIによって、横偏差を吸収することができる。しかし、LTA制御の開始時点では、積分制御項θIの値はゼロであるため、横偏差積分制御ゲインK4が小さい場合には、積分制御項θIが横偏差を吸収できるまでの大きさに増加するのに時間がかかり、その間に、車両が車線から逸脱するおそれがある。 Even when the steering angle neutral point is deviated, the lateral deviation can be absorbed by the integral control term θI. However, since the value of the integral control term θI is zero at the start of the LTA control, when the lateral deviation integral control gain K4 is small, the integral control term θI increases to a level that can absorb the lateral deviation. It takes time, during which the vehicle may deviate from the lane.
そこで、本実施形態においては、車両が車線から逸脱することを抑制すべき状況においては、LTA制御の開始とともに、演算モードが積分highモードに設定される。これにより、横偏差積分制御ゲインK4の値がK4highに設定され、積分制御項θIの増加速度が高められる。従って、車両が車線から逸脱することを抑制できる。 Therefore, in the present embodiment, in a situation where the vehicle should be prevented from departing from the lane, the calculation mode is set to the integral high mode when the LTA control is started. As a result, the value of the lateral deviation integral control gain K4 is set to K4high, and the increasing speed of the integral control term θI is increased. Therefore, it can suppress that a vehicle deviates from a lane.
そして、積分high終了条件が成立すると、演算モードが積分normalモードに設定される。一旦、積分high終了条件が成立した場合には、その後は、積分high開始条件が成立しなくなり、積分normalモードが維持される。積分high終了条件が成立した場合には、車両が目標走行ライン近傍を走行しているか、積分制御項θIの値が十分に大きくなっている。 When the integral high end condition is satisfied, the calculation mode is set to the integral normal mode. Once the integration high end condition is satisfied, the integration high start condition is not satisfied and the integration normal mode is maintained. When the integral high end condition is satisfied, the vehicle is traveling near the target travel line, or the value of the integral control term θI is sufficiently large.
このように、横偏差積分制御ゲインK4の値がK4highに設定されるのは、舵角中立点のずれによって車両が車線から逸脱するおそれがあるLTA制御の開始直後においてのみとなる。従って、積分high終了条件が成立した後は、横偏差積分制御ゲインK4の値がK4normalに設定されるため、突然の外乱によって積分制御項θIにより車両の挙動が不安定になることを抑制することができる。 As described above, the value of the lateral deviation integral control gain K4 is set to K4high only immediately after the start of the LTA control in which the vehicle may deviate from the lane due to the deviation of the steering angle neutral point. Therefore, after the integration high termination condition is satisfied, the value of the lateral deviation integral control gain K4 is set to K4normal, so that the vehicle behavior is prevented from becoming unstable due to the integral control term θI due to sudden disturbance. Can do.
以上、本実施形態に係る車両の操舵支援装置について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を逸脱しない限りにおいて種々の変更が可能である。 As mentioned above, although the steering assistance apparatus of the vehicle which concerns on this embodiment was demonstrated, this invention is not limited to the said embodiment, A various change is possible unless it deviates from the objective of this invention.
例えば、本実施形態においては、カメラセンサ65によって白線を検出し、その白線に基づいて目標走行ラインLdを設定するが、例えば、自車両の前方に先行車両が存在する場合には、先行車両の走行軌跡を目標走行ラインLdに設定することもできる。この場合には、例えば、ミリ波レーダー、ライダー(LIDAR)などを用いて先行車両を検出することにより先行車両の走行軌跡を取得することができる。
For example, in the present embodiment, a white line is detected by the
また、本実施形態においては、EPS・ECU70は、イグニッションスイッチがオンされたときに中立点学習ECU50から取得した舵角中立点を、イグニッションスイッチがオフするまで使用するが、イグニッションスイッチがオンしている期間の途中で、中立点学習ECU50が学習した最新の舵角中立点に更新するようにしてもよい。
Further, in the present embodiment, the EPS /
また、本実施形態においては、積分制御部23は、横偏差Dyの積分を演算するが、横偏差Dyの積分に、ヨー角θyなど他の偏差の積分を加えた値を演算するようにしてもよい。
In this embodiment, the
1…操舵支援装置、10…運転支援ECU、21…フィードフォワード制御部、22…フィードバック制御部、23…積分制御部、23a…ゲイン設定部、23b…積分演算部、23c…制限部、24…加算部、50…中立点学習ECU、60…ヨーレートセンサ、61…車速センサ、62…横加速度センサ、63…回転角センサ、64…トルクセンサ、65…カメラセンサ、66…ステアリングセンサ、70…EPS・ECU、71…ハンドル舵角演算部、72…モータ制御部、73…アシストモータ、R…カーブ半径、Dy…横偏差、θy…ヨー角、γ…ヨーレート、V…車速、θsp…回転角、θsh…ハンドル舵角、Tr…操舵トルク、Ld…目標走行ライン、LL,LR…白線、θ*…目標舵角、θh…ハンドル変換舵角、θ0…舵角中立点、θFF…フィードフォワード制御項、θFB…フィードバック制御項、θFBd…横偏差フィードバック制御項、θFBy…ヨー角フィードバック制御項、θI…積分制御項、K4,K4high,K4normal…横偏差積分制御ゲイン。
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記中立点学習手段によって学習された舵角中立点を取得し、取得した前記舵角中立点を基準とした舵角を検出する舵角検出手段と、
自車両が目標走行ラインに沿って走行するための目標舵角を演算するとともに、前記舵角が前記目標舵角に追従するように前記ステアリング機構に操舵トルクを付与する制御である操舵支援制御を実施する操舵支援制御手段と
を備えた操舵支援装置において、
前記操舵支援制御手段は、
前記目標走行ラインの形状に応じて設定されるフィードフォワード制御項と、前記目標走行ラインに対する自車両の道路幅方向のずれ量である横偏差に応じて設定される横偏差フィードバック制御成分を含み自車両を前記目標走行ラインに沿って走行させるための目標値に対する実際に制御された状態値の偏差に応じて設定されるフィードバック制御項と、前記横偏差を積分して設定される積分制御項と、を含んだ演算式により前記目標舵角を演算する目標舵角演算手段と、
前記学習された舵角中立点のずれによって自車両が車線から逸脱するおそれがある前記操舵支援制御の開始直後の予め設定した特定期間においては、前記特定期間が経過した後に比べて、前記積分制御項の制御ゲインを高い値に設定する制御ゲイン可変手段と
を備えた操舵支援装置。 Neutral point learning means for learning the steering angle neutral point of the steering mechanism using the detected value of the yaw rate sensor whose detection characteristic changes according to temperature;
Rudder angle detecting means for obtaining a rudder angle neutral point learned by the neutral point learning means, and detecting a rudder angle based on the obtained rudder angle neutral point; and
Steering support control, which is a control for calculating a target rudder angle for the host vehicle to travel along the target travel line and applying steering torque to the steering mechanism so that the rudder angle follows the target rudder angle. In a steering support device comprising:
The steering assist control means includes
A feedforward control term set according to the shape of the target travel line, and a lateral deviation feedback control component set according to a lateral deviation which is a deviation amount of the vehicle in the road width direction with respect to the target travel line. A feedback control term set in accordance with a deviation of an actually controlled state value from a target value for causing the vehicle to travel along the target travel line; and an integral control term set by integrating the lateral deviation; , A target rudder angle calculating means for calculating the target rudder angle by an arithmetic expression including
In the predetermined specific period immediately after the start of the steering assist control in which the own vehicle may deviate from the lane due to the learned deviation of the steering angle neutral point, the integral control is performed compared to after the specific period has elapsed. A steering assist device comprising: control gain variable means for setting the control gain of the term to a high value.
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