JP2552341B2 - 車両用実舵角制御装置 - Google Patents

車両用実舵角制御装置

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JP2552341B2
JP2552341B2 JP63225824A JP22582488A JP2552341B2 JP 2552341 B2 JP2552341 B2 JP 2552341B2 JP 63225824 A JP63225824 A JP 63225824A JP 22582488 A JP22582488 A JP 22582488A JP 2552341 B2 JP2552341 B2 JP 2552341B2
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    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
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    • B62D7/15Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、操舵時にドライバーにとって操舵制御し易
い車両動特性が得られるように前輪もしくは後輪の少な
くとも一方の舵角を制御する車両用実舵角制御装置に関
する。
(従来の技術) 従来、車両用実舵角制御装置としては、例えば特開昭
62-241769号公報に記載されている装置が知られてい
る。
上記従来装置は、操舵角検出手段と、車速検出手段
と、前記両検出手段からの信号を入力して少なくとも前
輪もしくは後輪の一方の実舵角目標値を計算する実舵角
計算部と、該舵角計算部に対応する前輪もしくは後輪の
少なくとも一方の舵角を制御する実舵角制御部とを備え
ている。
そして、前記実舵角計算部は、所望の動特性をモデル化
した規範モデルと、自車の動特性をモデル化した推定モ
デルを持ち、実舵角計算部では、規範モデルと操舵角と
車速に基づいて設定される車両運動目標値に、推定モデ
ルによる車両運動推定値が一致もしくは追従する応答を
得るべく実舵角目標値が計算される。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の車両用実舵角制御装
置にあっては、予め与えた推定モデルの伝達特性が制御
対象である車両の伝達特性とほぼ一致している場合には
問題ないが、第8図に示すように、予め与えた推定モデ
ルの伝達特性(実線)が制御対象である車両の伝達特性
(点線)と一致していない場合には、第9図に示すよう
に、車両運動の目標値を与える規範モデル(実線)と、
制御結果としてあらわれる車両運動実際値(点線)との
誤差(ハンチング部)が大きくなり、車両は規範モデル
の運動目標値から外れ、所望する車両動特性が得られな
いという問題がある。
そこで、この問題を解決する方法は、即ち、車両運動
実際値を検出し、この検出値を実舵角計算における入力
情報として取り込んでフィードバック制御系を構成し、
早期に車両運動実際値を車両運動目標値に一致させる方
法がある。
しかし、この場合、フィードバックゲインを適応され
る車両の推定動特性に基づき一義的に設定した場合、横
風や路面摩擦係数の変化等の外乱に対する対応性が無
く、フィードバックゲインが高過ぎて過応答になった
り、逆に、低過ぎて応答遅れになったりするという問題
が残る。
本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、外乱に対し追従対応する最適な応答性により所望の
車両動特性を得ることが出来る車両用実舵角制御装置の
開発を課題とする。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために本発明の車両用実舵角制御
装置では、外乱による車両用実舵角制御装置では、外乱
による車両特性変化を車両運動目標値または車両運動推
定値と車両運動実際値との比較により判断してフィード
バックゲインを定常偏差が大の時には積分ゲインを増や
し、過渡的な偏差が大の時には微分ゲインを増やすよう
に修正する手段とした。
即ち、第1図のクレーム対応図に示すように、前輪も
しくは後輪の少なくとも一方の実舵角δを制御する実舵
角制御部aを備えた車両bにおいて、前記操舵角θを検
出する操舵角検出手段cと、車速Vを検出する車速検出
手段dと、前記両検出手段c,dからの信号を入力し、演
算により車両運動目標値または車両運動推定値を設
定する動特性モデルeと、前記車両運動目標値または
車両運動推定値に対応する車両運動実際値Mを検出す
る車両運動実際値検出手段fと、前記車両運動目標値
または車両運動推定値と車両運動実際値Mとの比較結
果に基づいて前記実舵角制御部aに対応する前輪もしく
は後輪の少なくとも一方の実舵角指令値δを計算する
実舵角計算部gと、前記車両運動目標値または車両運
動推定値と車両運動実際値Mとの偏差εの周波数分析
により定常偏差εと過渡的な偏差εを演算する偏差
演算部iと、前記実舵角計算部gでの計算に用いられる
積分ゲインK1と微分ゲインK2からなるフィードバックゲ
インK1,K2を、定常偏差εが大の時には積分ゲインK1
を増やし、過渡的な偏差εが大の時には微分ゲインK2
を増やす修正を行なうゲイン修正部hと、を備えている
ことを特徴とする手段とした。
尚、前記車両運動実際値Mとしては、車両ヨーレート
を用いても良い。
(作用) 旋回走行時等のように車両運動が変化する場合には、
実舵角計算部gにおいて、車両運動目標値または車両
運動推定値と車両運動実際値Mとの比較結果に基づい
て前記実舵角制御部aに対応する前輪もしくは後輪の少
なくとも一方の実舵角指令値δが計算され、車両運動
目標値または車両運動推定値と車両運動実際値Mと
一致もしくは追従する方向に前輪もしくは後輪の少なく
とも一方の実舵角が制御される。
そして、この制御ではゲイン修正部hにおいて、実舵
角計算部gでの計算に用いられる積分ゲインK1と微分ゲ
インK2からなるフィードバックゲインK1,K2が、定常偏
差εが大の時には積分ゲインK1を増やし、過渡的な偏
差εが大の時には微分ゲインK2を増やす修正が行なわ
れる。
即ち、フィードバックゲインK1,K2のうち、微分ゲイ
ンK2が過渡的な偏差εにより修正されることで、外乱
による車両特性変化に対応したゲイン設定になり、外乱
に対しても最適なフィードバックゲインK1,K2により実
舵角制御が行なわれる。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
尚、この実施例は、所望のヨーレート応答モデル(規
範モデル)を設定し、車両の応答がこれに一致するよう
に後輪の舵角を与えるヨーレートモデル適合制御による
車両用後輪舵角制御装置である。
まず、構成を説明する。
第2図は実施例の車両用後輪舵角制御装置が適応され
た車両を示す図であり、1はハンドル、2はステアリン
グシャフト、3はフロントステアリングギヤユニット、
4,5は前輪、6はリヤステアリングシリンダー、7,8は後
輪であり、前記前輪4,5はハンドル1の操作により転舵
され、前記後輪7,8は油圧源9からの供給油圧の制御に
より転舵される。
そして、後輪7,8の転舵角制御を行なう車両用後輪舵
角制御装置は、入力センサとして、操舵角センサ10(操
舵角検出手段)、車速センサ11(車速検出手段)、ヨー
レートセンサ12(車両運動実際値検出手段)が設けら
れ、電子制御回路として、マイクロコンピュータを主体
とする後輪舵角制御ユニット13(動特性モデル,実舵角
計算部,ゲイン修正部を含む)が設けられ、出力部材と
して、後輪転舵制御バルブ14が設けられている。
尚、前記リヤステアリングシリンダー6,油圧源9及び後
輪転舵制御バルブ14により、請求の範囲の実舵角制御部
が構成される。
第3図は後輪舵角制御ユニット13のブロック図であ
り、前記両センサ10,11からの信号を入力し、演算によ
りヨーレート目標値 (車両運動目標値)を設定する規範モデル131(動特性
モデル)と、前記ヨーレート目標値 とヨーレート実際値(車両運動実際値)との比較結果
に基づいて後輪実舵角指令値δ を計算する実舵角計
算部132と、該実舵角計算部132での計算に用いられるフ
ィードバックゲインK1,K2をヨーレート目標値 とヨーレート実際値との比較により判断される車両特
性変化に基づいて修正するゲイン修正部133とを備えて
いる 尚、実施例の車両用後輪舵角制御装置が搭載された車両
5は、操舵時に前輪操舵角θ及び後輪実舵角指令値δ
に応じた後輪転舵角の影響を受けて所定のヨーレート
を発生する。
次に、作用を説明する。
まず、規範モデル131では、操舵角センサ10からの前
輪操舵角θと、車速センサ11からの車速Vとを入力し、
ヨーレート目標値 が以下の伝達特性により演算される。
ここで、G(V)は車速Vに応じて予め与えるゲイ
ン、は予め与える時定数、Sはラプラス演算子、θは
前輪操舵角である。
次に、実舵角計算部132では、規範モデル131からのヨ
ーレート目標値 ヨーレートセンサ12からのヨーレート実際値とを入力
し、下記の式に従って後輪実舵角指令値δ が演算に
より求められる。
但し、上記式でK0,K1,K2はフィードバックゲインであ
り、そのうち、K1,K2は第4図に示すゲイン修正部133に
より修正される。
ゲイン修正部133では、フィードバックゲインK1,K
2が、下記の手順で修正される(第4図参照)。
まず、ヨーレート目標値 とヨーレート実際値とを入力し、その偏差εが下記の
式により求められる。
次に、偏差εにローパスフィルタ(LPF)をかけた信
号εと、ハイパスフィルタ(HPF)をかけた信号ε
とが演算される。
次に、ホールド部では、第5図及び第6図に示すよう
なアルゴリズムに従って|ε|≒0かつ|ε|≒0
かどうかでフィードバックが働いているかどうかが判断
され、働いていればフラグをおろし(フラグ=0)、働
いていなければフラグをたてる(フラグ=1)。そし
て、フラグ=0の場合には、前回のεL-1,εH-1と今回
のε,εとの大小関係をそれぞれ判断し、大きい方
をそれぞれとして選択する。
次に、ゲイン修正分決定部では、フラグのエッジ(0
→1)を検出した時、即ち、フィードバックループが働
いてから働なくなった時に、フィードバックループが働
いていた時のεLmax,εHmaxを入力し、εLmaxからゲイ
ン修正分ΔK1が決定され、εHmaxからゲイン修正分ΔK2
が決定される。ここで、εLmax,εHmaxは、それぞれフ
ィードバックループが働いていた時の最大値であり、ゲ
イン修正分ΔK1,ΔK2は下記の様に決定される。
即ち、偏差εのうち、定常偏差εが大の時には、上
記式の積分ゲインK1を増やし、過渡的な偏差εが大
の時には、上記式の微分ゲインK2を増やす。また、偏
差εが小の時にはゲインを減らしてフィードバックルー
プの安定を高め、逆応答等を防ぐ。
次に、上記の様にして求められたゲイン修正分ΔK1
ΔK2によりフィードバックゲインK1,K2が下記の式によ
り修正される。
K1=K1+ΔK1 K2=K2+ΔK2 次に、修正したフィードバックゲインK1,K2を予め設
定した上限及び下限と比較し、最終のフィードバックゲ
インK1,K2を決める。
つまり、最終のフィードバックゲインK1,K2は下記の様
にして決められる。
これは、フィードバックゲインK1,K2の符号が反転し
たり、ゲイン過大となって系が不安定となることを防止
するためである。
尚、上記ゲイン修正部133は、第7図の後輪舵角制御
ユニット13のブロック図に示す規範モデル131と共に推
定モデル134を適応した制御系にも、ヨーレート目標値 に代えてヨーレート推定値 を用いることでそのまま適応できる。但し、第7図の推
定モデル134は、自車の動特性をモデル化したものであ
る。
また、 は車両運動目標値としてのヨーレート目標値及び車両横
速度目標値であり、 は車両運動推定値としてのヨーレート推定値及び車両横
速度推定値であり、δは、後輪舵角目標値であり、δ
RBは後輪舵角補正値である。
以上説明したきたように、実施例の車両用後輪実舵角
制御装置にあっては、ヨーレート目標値 とヨーレート実際値との偏差εをみながらフィードバ
ックゲインK1,K2を定常偏差εが大の時には積分ゲイ
ンK1を増やし、過渡的な偏差εが大の時には微分ゲイ
ンK2を増やすように修正するゲイン修正部133を設けた
為、過渡的な偏差εにより横風や路面摩擦係数の変化
等の外乱が監視され、外乱に対し追従対応する最適な応
答性により所望の車両動特性を得ることが出来る。
また、ゲイン修正部133では偏差εが小の時にはゲイ
ンを減らすようにしてい為、フィードバックループの安
定が高められ、不要な逆応答等が防止される。
また、ゲイン修正部133では修正により得られたフィ
ードバックゲインK1,K2を最終的に予め設定した上限値
及び下限値と比較して上下限値内の値として決定するよ
うにした為、フィードバックゲインK1,K2の符号が反転
したり、ゲイン過大となって系が不安定となることが防
止される。
以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲における制御の追加や変更等が
あっても本発明に含まれる。
例えば、実施例では、後輪の舵角を制御する装置を示
したが、前輪のみや前後輪共に舵角の制御をする4輪操
舵車にも適応出来る。
また、車両の動特性をヨーレイトによりみる制御例を
示したが、車両の動特性を横加速度によりみる例や、ヨ
ーレートと横加速度の線形結合でみる例であっても勿論
良い。
(発明の効果) 以上説明していたように、本発明の車両用実舵角制御
装置にあっては、車両運動目標値または車両運動推定値
に対応する車両運動実際値を検出する車両運動実際値検
出手段と、車両運動目標値または車両運動推定値と車両
運動実際値との比較結果に基づいて実舵角制御部に対応
する前輪もしくは後輪の少なくとも一方の実舵角指令値
を計算する実舵角計算部と、車両運動目標値または車両
運動推定値と車両運動実際値との偏差の周波数分析によ
り定常偏差と過渡的な偏差を演算する偏差演算部と、実
舵角計算部での計算に用いられる積分ゲインと微分ゲイ
ンからなるフィードバックゲインを、定常偏差が大の時
には積分ゲインを増やし、過渡的な偏差が大の時には微
分ゲインを増やす修正を行なうゲイン修正部と、を備え
た手段とした為、車両運動目標値または車両運動推定値
と車両運動実際値との偏差のうち過渡的な偏差により横
風や路面摩擦係数の変化等の外乱が監視され、外乱に対
し追従対応する最適な応答性により所望の車両動特性を
得ることが出来るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の車両用実舵角制御装置を示すクレーム
対応図、第2図は本発明実施例の車両用後輪舵角制御装
置を適応した車両を示す全体図、第3図は実施例の車両
用後輪舵角制御装置の後輪舵角制御ユニットを示すブロ
ック図、第4図は後輪舵角制御ユニットのゲイン修正部
を示すブロック図、第5図及び第6図はゲイン修正部の
ホールド部での偏差フィルタ値の処理アルゴリズムを示
すフローチャート図、第7図は後輪舵角制御ユニットの
他例を示すブロック図、第8図は相違する推定モデルの
伝達特性と車両の伝達特性を示す図、第9図は従来装置
での規範モデルのヨーレート特性と車両のヨーレート特
性との比較図である。 a……実舵角装置部 b……車両 c……操舵角検出手段 d……車速検出手段 e……動特性モデル f……車両運動実際値検出手段 g……実舵角計算部 h……ゲイン修正部 i……偏差演算部

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】前輪もしくは後輪の少なくとも一方の実舵
    角を制御する実舵角制御部を備えた車両において、 前輪操舵角を検出する操舵角検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 前記両検出手段からの信号を入力し、演算により車両運
    動目標値または車両運動推定値を設定する動特性モデル
    と、 前記車両運動目標値または車両運動推定値に対応する車
    両運動実際値を検出する車両運動実際値検出手段と、 前記車両運動目標値または車両運動推定値と車両運動実
    際値との比較結果に基づいて前記実舵角制御部に対応す
    る前輪もしくは後輪の少なくとも一方の実舵角指令値を
    計算する実舵角計算部と、 前記車両運動目標値または車両運動推定値と車両運動実
    際値との偏差の周波数分析により定常偏差と過渡的な偏
    差を演算する偏差演算部と、 前記実舵角計算部での計算に用いられる積分ゲインと微
    分ゲインからなるフィードバックゲインを、定常偏差が
    大の時には積分ゲインを増やし、過渡的な偏差が大の時
    には微分ゲインを増やす修正を行なうゲイン修正部と、 を備えていることを特徴とする車両用実舵角制御装置。
  2. 【請求項2】前記車両運動実際値とは、車両ヨーレート
    である請求項1記載の車両用実舵角制御装置。
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JPS61244670A (ja) * 1985-04-23 1986-10-30 Nissan Motor Co Ltd 車両用舵角制御装置
JPS63112273A (ja) * 1986-10-30 1988-05-17 Nissan Motor Co Ltd 車両用実舵角制御装置
JPS63126173U (ja) * 1987-02-12 1988-08-17

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