JP2563997B2 - 後輪においても操舵される車両用能動後軸運動機構 - Google Patents

後輪においても操舵される車両用能動後軸運動機構

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JP2563997B2 JP63507837A JP50783788A JP2563997B2 JP 2563997 B2 JP2563997 B2 JP 2563997B2 JP 63507837 A JP63507837 A JP 63507837A JP 50783788 A JP50783788 A JP 50783788A JP 2563997 B2 JP2563997 B2 JP 2563997B2
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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
    • B62D7/14Steering 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
    • 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】 本発明は、西独国特許公開第3624457号公報から公知
の、請求項1の上位概念に記載の、後輪においても操舵
される車両用能動後軸運動機構に関している。
公知の後軸運動機構では、後軸操舵角の計算のために
微分方程式がプロセス計算機を用いて解かれる。この種
の微分方程式はデジタル方式、即ち非アナログ方式を用
いて通例反復方法によって解くことができる。その際、
解が−計算の開始時にはまだわからない−数の反復ステ
ップ後漸く十分に正確に解かれるという問題が生じる。
即ち迅速に反応しなければならない状況においては計算
機はもはや適時に結果を見つけられないか乃至どのくら
いの反復ステップが実施できたかに応じて著しく不正確
な解を予期しなければならない。
自動車においてこのことはまさに危険な状況において
突然操舵されるとき、問題を惹き起こすおそれがある。
また、微分方程式の反復的な解はプロセス計算機に対し
て比較的大きな所要記憶容量を要求する。
本発明の課題は、 −非常に短い計算時間にも拘らず正確な解を可能にする
こと、並びに −プロセス計算機における計算コストおよびその結果と
してこのプロセス計算機の所要記憶容量を低減できるよ
うにすること である。
この課題は、請求項1に記載の構成によって解決され
る。
この場合プロセス計算機が従来通り反復方法に従って
動作する場合、プロセス計算機は、後で説明するよう
に、本発明によるz変換を用いて、プロセス計算機がそ
の後、微分方程式に相応する差分方程式に従ってのみ動
作するように、プログラム変換することができる。
それでも、例えば制御の簡便さまたは極端な状態にお
ける信頼性を一層改善するために、本来与えられている
微分方程式は基本的に、複雑であって構わず、例えば−
微分方程式において通例そうであることが多いように−
比較的高次の項および多数のパラメータも含んでいてよ
い。それにも拘らず本発明により結果は非常に迅速かつ
正確に求めることができる。すなわち例えばそれぞれの
後軸ないし後輪操舵角も一緒に考慮することができる。
同様、請求項1の上位概念に記載された係数およびそこ
に挙げられている2つの“定数”の複雑な依存性−例え
ば速度依存性−を一緒に考慮することができる。
プロセス計算機の新しい動作法は、数学的な基礎に立
入るとき、よりよく理解される。
プロセス計算機は例えば、操舵角位置、操舵角速度お
よび車両速度に基づいて、後軸に対する調整部材を次の
アルゴリズムに応じて、すなわち微分方程式に従って制
御するという課題を有している: ただしδh=後軸操舵角 およびδv=前軸操舵角、その際以下 を delta"と表し、 を“ddelta"(および“Δ”を“Delta")と表す。
この場合、転舵係数PHA(Mitlenkfactor)、補正時定
数TD(Vorhaltezeit konstante)および遅延時定数T
1、更に速度に依存したパラメータおよびそのようなも
のとして、例えば特性曲線または所定の特徴的な個別値
としてメモリに記憶された相応の表によって(個別値の
間は必要の際は補間することもできる)表わすことがで
きる。本発明のプロセス計算機はその上に、特性曲線の
変更がこれらの表(Tab1,Tab2,Tab3)の記憶された値
を後からの変更によって可能であるようにすることがで
きる。速度に関連してPHA表に対して例えば100の値が記
憶され、速度に関連してTD表およびT1表に対して例えば
それぞれ10の値が記憶されている。これら値間のステッ
プ幅はPHA表では2.5km/hであり、TD表およびT1表では例
えばそれぞれ25km/hである。補間されない場合には、ス
テップ幅内において例えば低い方の値が有効である。
計算はそれ自体、例えば次の式に従って行うことがで
きる: deltah=Delta t・(−1/T1・deltah(t−Delta t)+
1/T1・PHA(deltaV(t)+ddeltav(t)・TD))+de
ltah(t−Delta t) が、これは反復近似方法を表している。
本発明は、求められた解を用いて後軸ないし後輪の角
度を制御するために、上記の微分方程式を反復近似方法
を用いて繁雑に、例えば上記の近似方法に従って、高い
時間コストをかけて解く必要を回避することができる。
更に本発明は、近似解に代わって正確な解を迅速に求め
るので、そのために本発明は、後輪を迅速かつ正確に操
舵する。
本発明は解を、反復近似方法に従って微分方程式から
直接求めない。問題の後軸運動機構は時間的に連続した
系ではなくて、標本化される、時間離散系であるので、
微分方程式はむしろまず、差分方程式に変換されてい
る。このためにまず、微分方程式からz変換を用いて同
じ作用をするフィルタの所属のz伝達関数が求められ、
その際このz伝達関数は1つまたは複数の特徴的な極位
置および零位置を含んでいる。それからプロセッサが本
発明により処理しなければならない差分方程式に変換さ
れている。このためにまず、微分方程式からz変換を用
いて同じ作用をするフィルタの所属のz伝達関数が求め
られ、その際このz伝達関数は1つまたは複数の特徴的
な極位置および零位置を含んでいる。それからプロセッ
サが本発明により処理しなければならない差分方程式が
求められる。すなわちこの方程式によってプロセッサは
本発明によりプログラミングすることができる。従って
この差分方程式は(標本化定理を維持していればいつで
も)本来の微分方程式に相応しかついわば、計算に対し
て差分方程式が利用されるのにも拘わらず、微分方程式
の解を導き出すデジタルフィルタを表している。従って
このフィルタは、標本化される系に対して正確な解を導
き出す特性を有している。
本発明の概念が第1図に示されており、以下に簡単に
説明する。
第1図本発明の概念を示すブロック図である。
プロセス計算機には、前軸操舵角deltaV、速度に依存
する補正時定数TD、速度に依存する遅延時定数T1および
速度に依存する転舵係数PHAが供給される。プロセス計
算機はこれら入力データを用いて、まず、前述の公知ア
ルゴリズム、即ち微分方程式を時間離散によって差分方
程式に変換する。次いでこの式をZ変換する。そこでZ
伝達関数が得られる。この系は安定しており、従ってデ
ジタルフィルタを用いた差分方程式の解を得ることがで
きる。
具体例:上述後軸運動機構の場合、いわば正準形にお
いて、すなわち最小数の記憶素子によって実現すること
ができる1次の巡回形フィルタが扱われている。必要な
フィルタ特性、ないしプロセス計算機によって処理すべ
きアルゴリズムは、標本化される系の場合に対して微分
方程式を解くための本発明の、迅速な変形の次のような
導出から明らかである(この場合標本化周期Tは例えば
10ms;例えば専門誌 Oppenheim/Schafer:Digital Signal Processing。
Englewood Cliffs 1975、並びに Rabiner/Gold:Theory and Application of Digi−tal Signal Processing。
Englewood Cliffs 1975 が参考になる)。
微分方程式から導出された差分方程式によって表され
るデジタルフィルタの出発状態が計算される。
微分方程式はまず、一般式 A・y′(t)+y(t)=B[x(t)+Cx′
(t)] ただしA:=T1 y:=deltah(後軸操舵角) B:=PHA x:=deltav(前軸操舵角) C:=TD に書き換えることができる。時間離散により、t=k・
T(T=標本周期)を有する次の差分方程式 ないし が生じる。
z変換によって が得られる。
それから次のz伝達関数が生じる: かつこの場合個別には次の式が成り立つ: ただし零位置:z0=1/(1+T/TD) および極位置:z00=1/(1+T/Tl) 従って安定した系に関する。その理由はTl>0(極は
単一回路内にある)であるからである。
従ってデジタルフィルタを用いた差分方程式の解は に相応し、 個別には次の式が成り立つ: v、すなわち車両速度の関数としてのPHA,Tl,TDを用
いて、次の差分方程式が得られる: Deltah(k)=Tab1(v)・Deltah(k−1)+Tab
2(v)・Deltav(k)+Tab3(v)・Deltav(k−
1) ただし それ故に微分方程式から導出された差分方程式を解く
ために、長くかかる、不正確でしかない結果を導き出す
反復計算方法に代わって、サイクル/標本周期当たり3
回の乗算と2回の加算しか必要でない。従ってプロセス
計算機のこの作動により次の利点が得られる: −近似ではなく正確な解 −少ない計算演算(除算なし!) −少ない記憶演算 −例えば安定性、数量化等に関するデジタルフィルタの
公知の特性の利用 −固定点算術における容易な実現、これによる計算およ
び記憶演算の一層の低減、および −コードおよびデータないし表に対する所要記憶容量の
著しい低減;例えば後軸運動機構の作動を、反復近似に
よる微分方程式の直接解を用いたその作動に比べて劣化
することなしに、表Tab1(v),Tab2(v)、Tab
3(v)に対する所要記憶容量が半減されるか半減可能
となることが多い。
この導出例は更に、プロセス計算機を、差分方程式に
従って選定されているデジタルフィルタとしても表すこ
ともできることを示しており、その際上記の利点は維持
される。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】後輪操舵角が電子制御される調整部材によ
    って後輪操舵角に対する目標値または該目標値から導出
    される目標値に従って設定され、ただし前記目標値は少
    なくとも その都度の前軸操舵角または該前軸操舵角から計算され
    る値に対する標本値、 速度に依存する補正時定数TD、 速度に依存する遅延時定数T1および 速度に依存する転舵係数PHA から求められる、後輪においても操舵される車両用能動
    後軸運動機構において、 公知の次の微分方程式: A・y′(t)+y(t)=B[x(t)+Cx′
    (t)] ただしA:=T1 y:=deltah(後軸操舵角) B:=PHA x:=deltav(前軸操舵角) C:=TD から時間離散を用いてt=k・TおよびT=標本化周期
    を有する次の差分方程式 ないし を発生する手段と、 引き続いてZ変換の後に を得、その結果次のZ伝達関数: が生じるようにする手段とを備え、後者の手段は微分方
    程式 を解くデジタルフィルタによって実現されている ことを特徴とする、能動後軸運動機構。
JP63507837A 1988-06-10 1988-10-05 後輪においても操舵される車両用能動後軸運動機構 Expired - Lifetime JP2563997B2 (ja)

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DE3819849.5 1988-06-10

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JPH03502561A JPH03502561A (ja) 1991-06-13
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