JP2605356B2 - Vehicle steering angle control device - Google Patents

Vehicle steering angle control device

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JP2605356B2
JP2605356B2 JP15430888A JP15430888A JP2605356B2 JP 2605356 B2 JP2605356 B2 JP 2605356B2 JP 15430888 A JP15430888 A JP 15430888A JP 15430888 A JP15430888 A JP 15430888A JP 2605356 B2 JP2605356 B2 JP 2605356B2
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disturbance
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rear wheel
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【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、車両用舵角制御装置に関し、特に、路面
等から外乱が入力された場合であっても、車両安定性及
び制御特性が損なわれないようにしたものである。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle steering angle control device, and in particular, the stability and control characteristics of a vehicle are impaired even when disturbance is input from a road surface or the like. It was made not to be.

〔従来の技術〕[Conventional technology]

従来の車両用舵角制御装置としては、例えば、第8図
に示すようなものがあり、これは、前輪操舵角及び車速
に応じて後輪を操舵する後輪舵角制御装置の制御系のブ
ロック線図を表している。
As a conventional vehicle steering angle control device, for example, there is one as shown in FIG. 8, which is a control system of a rear wheel steering angle control device that steers rear wheels according to a front wheel steering angle and a vehicle speed. FIG. 2 shows a block diagram.

即ち、前輪操舵角θ及び車速Vに応じて後輪の目標操
舵角を演算し出力する後輪舵角演算部50と、この後
輪舵角演算部50から出力された目標操舵角を定数
(KSR,K1)倍する比例要素51,52と、これら比較要素51,
52の出力と後述する積分要素の出力を定数倍した負のフ
ィードバックとを加算する加算器53と、この加算器53の
出力Tを定数(1/IKR)倍する比例要素54と、この比例
要素54の出力と後述する積分要素の出力を定数倍した負
のフィードバックとを加算する加算器55と、この加算器
55の出力を積分する積分要素56と、この積分要素56
の出力を加算器53に負のフィードバックする際に定
数(K2)倍する比例要素57と、同積分要素56の出力
を加算器55に負のフィードバックする際に定数(DKR/I
KR)倍する比例要素58と、同積分要素56の出力を積
分する積分要素59と、この積分要素59の出力δを加算
器53に負のフィードバックする際に定数(K1)倍する比
例要素60と、同積分要素59の出力δを加算器55に負の
フィードバックする際に定数(KSR/IKR)倍する比例要
素61とを備えており、積分要素59の出力δが、後輪に
舵角を発生する後輪舵角可変装置を駆動する図示しない
アクチュエータの駆動量即ち後輪実操舵角に対応する。
なお、Sはラプラス演算子、K1,K2はゲイン定数、IKR,D
KR,KSRはそれぞれホイール端に換算したアクチュエータ
の慣性,粘性及びバネ定数である。
That is, the wheel steering angle calculation section 50 after the operation and outputs the target steering angle R of the rear wheels in accordance with the front-wheel steering angle θ and vehicle speed V, the target steering angle R that is output from the rear wheel steering angle calculating unit 50 The proportional elements 51, 52 multiplied by the constant (K SR , K 1 ) and the comparison elements 51, 52
An adder 53 that adds the output of the adder 52 and a negative feedback obtained by multiplying the output of an integration element described later by a constant, a proportional element 54 that multiplies the output T of the adder 53 by a constant (1 / I KR ), An adder 55 for adding the output of the element 54 and a negative feedback obtained by multiplying the output of an integration element to be described later by a constant, and the adder 55
55, an integration element 56 for integrating the output R ,
Is proportional to a constant (K 2 ) when negatively feeding back the output R to the adder 53, and the output R of the integration element 56
Is fed back to the adder 55 by a constant (D KR / I
KR) and multiplied by the proportional element 58, an integral element 59 for integrating the output R of the integral element 56, which fold constant (K 1) at the time of negative feedback the output [delta] R of the integral element 59 to the adder 53 a proportional element 60, and a proportional element 61 is multiplied by a constant (K SR / I KR) when negative feedback to the adder 55 the output [delta] R of the integral element 59, the output of the integral element 59 [delta] R Corresponds to a driving amount of an actuator (not shown) that drives a rear wheel steering angle varying device that generates a steering angle for the rear wheels, that is, an actual rear wheel steering angle.
S is a Laplace operator, K 1 and K 2 are gain constants, I KR and D
KR and KSR are the inertia, viscosity and spring constant of the actuator converted to the wheel end, respectively.

ここで、この制御系の伝達関数G(S)は、下記の
(1)式のようになる。
Here, the transfer function G (S) of this control system is represented by the following equation (1).

なお、ωは固有角周波数、ξは減衰係数であり、そ
れぞれ下記の(2)及び(3)式のようになる。
Here, ω n is a natural angular frequency, and ξ is an attenuation coefficient, which are represented by the following equations (2) and (3), respectively.

ω={(K1+KSR)/IKR1/2 ……(2) ξ=(K2+DKR)/(2IKRω) ……(3) 従って、この従来の後輪舵角制御装置では、前輪の操
舵角θ及び車速Vに基づき、例えば低速走行時には前輪
及び後輪を逆相として車両の旋回性が向上し且つ高速走
行時には前輪及び後輪を同相として車両の走行安定性が
向上するような目標舵角が後輪舵角演算部50で算出
され、この算出された目標舵角と、後輪の実操舵角
δ及び実操舵角速度のフィードバック信号とに応じ
た後輪舵角制御が行われるから、実操舵角δが素早く
目標舵角に収束するようになる。
ω n = {(K 1 + K SR ) / I KR1/2 (2) ξ = (K 2 + D KR ) / (2I KR ω n ) (3) Based on the steering angle θ of the front wheels and the vehicle speed V, for example, the turning control of the vehicle is improved by setting the front wheels and the rear wheels in opposite phases during low-speed running, and the running stability of the vehicles is controlled by setting the front wheels and the rear wheels in phase during high-speed running. sex is calculated by the target steering angle R is rear-wheel steering angle calculation unit 50 so as to increase the target steering angle R of the calculated, depending on the actual steering angle [delta] R and the feedback signal of the actual steering angular speed of the rear wheel since wheel steering angle control is performed after, so the actual steering angle [delta] R converges quickly target steering angle R.

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、上記従来技術の制御系にあっては、路
面等から伝達される外乱に対する補償手段が備えられて
いなかったため、例えば、コーナリングフォースCRによ
る反力2ξCRや、路面摩擦係数μmの変化等のさまざま
な外乱qが入力されてしまうと、後輪舵角機構を駆動す
るアクチュエータにその外乱の影響が伝わるので、転舵
輪がふらつき、走行中の車両が不安定になってしまうと
いう未解決の課題があった。
[Problems to be Solved] However, the above in the conventional art control system, since the compensation means to the disturbance transmitted from a road surface or the like was not provided, for example, the cornering force C R reaction force 2ξC by R If various disturbances q such as changes in the road surface friction coefficient μm are input, the influence of the disturbances is transmitted to the actuator that drives the rear wheel steering angle mechanism, and the steered wheels fluctuate and the running vehicle becomes improper. There was an unsolved problem of becoming stable.

つまり、第8図に示すように、加算器53の出力Tに外
乱q(Q(S))がさらに加算されてしまうと、上記従
来の制御系の入力をU(S)、出力をX(S)とした場
合、これらの関数は下記の(4)式のようになるから、
出力X(S)則ち実操舵角δが不安定となる。
That is, as shown in FIG. 8, when the disturbance q (Q (S)) is further added to the output T of the adder 53, the input of the conventional control system is U (S), and the output is X ( S), these functions are as shown in the following equation (4).
Output X (S) Sokuchi actual steering angle [delta] R becomes unstable.

また、比例ゲインK1,K2を大きくすることにより外乱
qに対して強い制御系を設計してもよいが、この場合、
固有角周波数ω及び減衰係数ξがこれら比例ゲイン
K1,K2と共に変動するため(上記(2)及び(3)式参
照)、望ましい固有角周波数ω及び減衰係数ξを有す
る制御系を実現することが困難になるし、実現できた場
合であっても、低速走行中(車輪が少々ふらついても安
全な車速)に外乱に対する補償を実行すると、消費する
エネルギが大きくなるため不経済であった。
Further, a control system that is strong against disturbance q may be designed by increasing the proportional gains K 1 and K 2. In this case,
The natural angular frequency ω n and the damping coefficient ξ
Since it fluctuates with K 1 and K 2 (see the above equations (2) and (3)), it becomes difficult to realize a control system having a desired natural angular frequency ω n and damping coefficient ξ. Even so, if the compensation for the disturbance is performed during the low-speed running (the vehicle speed is safe even if the wheels slightly fluctuate), the energy consumed increases, which is uneconomical.

この発明は、上記従来技術における未解決の課題に着
目してなされたものであり、路面等から外乱が入力され
ても、車両の走行安定性を損なうことがない車両用舵角
制御装置を提供することを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned unsolved problems in the related art, and provides a vehicular steering angle control device that does not impair running stability of a vehicle even when disturbance is input from a road surface or the like. The purpose is to do.

〔課題を解決するための手段〕[Means for solving the problem]

上記目的を達成するために、この発明は、車輪に舵角
を発生する舵角可変機構と、制御信号に応じて前記舵角
可変機構を駆動するアクチュエータと、車両の走行状況
に応じた前記制御信号を出力するアクチュエータ制御装
置と、を備えた車両用舵角制御装置において、前記アク
チュエータの駆動状態を検出する駆動状態検出手段と、
前記アクチュエータ制御装置に備えられ前記アクチュエ
ータの駆動を害する外乱を前記駆動状態検出手段の検出
結果に基づいて補償し且つその補償の強さを少なくとも
車速及び舵角を含む走行状況に応じて可変とする外乱補
償手段と、を設け、前記外乱補償手段は、前記車速が低
い状況では前記補償の強さを小さくし、また、前記舵角
が小さい状況では前記補償の強さを小さくするようにし
た。
In order to achieve the above object, the present invention provides a steering angle variable mechanism for generating a steering angle on a wheel, an actuator for driving the steering angle variable mechanism in accordance with a control signal, and the control in accordance with a running condition of a vehicle. An actuator control device that outputs a signal, a vehicle steering angle control device including: a driving state detection unit that detects a driving state of the actuator;
Disturbance provided in the actuator control device, which impairs the driving of the actuator, is compensated based on the detection result of the driving state detecting means, and the strength of the compensation is made variable in accordance with at least a running condition including a vehicle speed and a steering angle. And a disturbance compensating means, wherein the disturbance compensating means reduces the strength of the compensation when the vehicle speed is low, and reduces the strength of the compensation when the steering angle is small.

〔作用〕[Action]

アクチュエータの駆動状態を検出する駆動状態検出手
段を設けるとともに、アクチュエータの駆動を害する外
乱を駆動状態検出手段の検出結果に基づいて補償する外
乱補償手段を、アクチュエータに対する制御信号を出力
するアクチュエータ制御装置に設けたため、路面等から
外乱が入力されても、この外乱によるアクチュエータの
挙動を補償するようにその外乱補償手段が作動するの
で、外乱の影響がアクチュエータに伝わらなくなり、そ
の結果、舵角可変機構が安定し、車両の走行安定性が向
上する。
A drive state detecting means for detecting a drive state of the actuator is provided, and a disturbance compensating means for compensating for a disturbance harming the drive of the actuator based on a detection result of the drive state detecting means is provided in an actuator control device for outputting a control signal to the actuator. With this arrangement, even if a disturbance is input from a road surface or the like, the disturbance compensating means operates so as to compensate for the behavior of the actuator due to the disturbance, so that the influence of the disturbance is not transmitted to the actuator. It is stable and the running stability of the vehicle is improved.

しかも、外乱補償手段の外乱に対する補償の強さを、
走行状況としての車速が低い状況では小さくするととも
に、走行状況としての舵角が小さい状況では小さくして
いるから、無駄なエネルギを消費することがなくなり経
済的な車両用舵角制御装置となる。
Moreover, the strength of the disturbance compensation means against disturbance is
Since it is reduced when the vehicle speed is low as the traveling condition and is small when the steering angle is small as the traveling condition, wasteful energy is not consumed and the vehicle steering angle control device is economical.

〔実施例〕〔Example〕

以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

第1図乃至第7図は、本発明の一実施例を示したもの
であり、これは、車両の後輪舵角制御装置に本発明を適
用した例である。
FIGS. 1 to 7 show an embodiment of the present invention, which is an example in which the present invention is applied to a rear wheel steering angle control device of a vehicle.

先ず、構成を説明する。第1図において、後輪操舵系
の一部をなすタイロッド2の端部(片端省略)には、ボ
ールジョイント3及びナックルアーム4を介してキング
ピン軸4aを中心に転舵可能な後輪5が連結されている。
First, the configuration will be described. In FIG. 1, a rear wheel 5 capable of turning around a kingpin shaft 4a via a ball joint 3 and a knuckle arm 4 is provided at an end (one end is omitted) of a tie rod 2 forming a part of a rear wheel steering system. Are linked.

タイロッド2の長手方向略中央部の外周部には、ウォ
ーム2aが一体に形成されており、このウォーム2aには、
軸方向の移動が阻止された回動のみ可能なボールナット
6が螺合している。
A worm 2a is formed integrally with the outer peripheral portion of the tie rod 2 at a substantially central portion in the longitudinal direction.
A ball nut 6 that can only rotate and is prevented from moving in the axial direction is screwed.

そして、このボールナット6には、その外周に同回転
軸で固定されたアシスト歯車8aと、このアシスト歯車8a
に噛合し且つアクチュエータとしての後輪操舵用のモー
タ7の出力軸に固定された駆動歯車8bとによって構成さ
れた減速機構8を介して、そのモータ7の回転力が伝達
されるようになっており、モータ7の回転力によってボ
ールナット6が回転すると、このボールナット6に噛合
するウォーム2aが一体に形成されたタイロッド2が長手
方向に移動し、その結果、後輪5に舵角が発生する。
The ball nut 6 has an assist gear 8a fixed to the outer periphery thereof by the same rotating shaft, and an assist gear 8a
The rotational force of the motor 7 is transmitted through a reduction mechanism 8 constituted by a drive gear 8b fixed to an output shaft of a rear wheel steering motor 7 as an actuator. When the ball nut 6 is rotated by the rotational force of the motor 7, the tie rod 2 integrally formed with the worm 2a meshing with the ball nut 6 moves in the longitudinal direction, and as a result, a steering angle is generated at the rear wheel 5. I do.

ここで、タイロッド2,ウォーム2a,ボールジョイント
3,ナックルアーム,ボールナット6及び減速機構8によ
って、舵角可変機構としての後輪操舵装置1が構成され
る。
Here, tie rod 2, worm 2a, ball joint
3, the knuckle arm, the ball nut 6, and the speed reduction mechanism 8 constitute the rear wheel steering device 1 as a variable steering angle mechanism.

また、図示しない車体に支持された部材9と、タイロ
ッド2に固定された部材2bとの間には、後輪5が直進状
態を維持するようにタイロッド2を付勢するコイルスプ
リング10と、タイロッド2の移動速度即ち後輪転舵速度
に応じた減衰力を発生するショックアブソーバ11とが介
装されている。なお、第1図の図示しない右側に位置す
るタイロッド2の他端近傍にも、上記と同様の構成によ
って別のコイルスプリング及びショックアブソーバが介
装されている。
A coil spring 10 for urging the tie rod 2 so as to maintain the rear wheel 5 in a straight state, and a tie rod 10 between a member 9 supported by a vehicle body (not shown) and a member 2b fixed to the tie rod 2 2 and a shock absorber 11 for generating a damping force according to the rear wheel turning speed. Further, another coil spring and a shock absorber having the same configuration as above are also provided near the other end of the tie rod 2 located on the right side (not shown) of FIG.

12は図示しない前輪操舵系の操舵角を検出する舵角セ
ンサであり、ステアリングホイールの回動位置を検出し
て、その操舵角に応じた舵角検出信号θを出力する。
Numeral 12 denotes a steering angle sensor for detecting a steering angle of a front wheel steering system (not shown), which detects a turning position of the steering wheel and outputs a steering angle detection signal θ corresponding to the steering angle.

13は車速を検出する車速センサであり、例えば、変速
機の出力軸の回転数を検出して、これに対応した周期パ
ルス信号からなる車速検出信号Vを出力する。
Reference numeral 13 denotes a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed, for example, detecting a rotation speed of an output shaft of a transmission and outputting a vehicle speed detection signal V including a periodic pulse signal corresponding thereto.

14は、舵角センサ12から供給される走行状況(操舵状
況)としての舵角検出信号θ及び車速センサ13から供給
される走行状況としての車速検出信号Vに基づいて、後
輪5の目標舵角を演算し出力する後輪舵角演算部で
あり、例えば、低速走行時には前輪及び後輪5を逆相と
して車両の旋回性が向上し且つ高速走行時には前輪及び
後輪5を同相として車両の走行安定性が向上するような
目標舵角を算出する。
Reference numeral 14 denotes a target steering of the rear wheels 5 based on a steering angle detection signal θ as a driving condition (steering condition) supplied from the steering angle sensor 12 and a vehicle speed detection signal V as a driving condition supplied from the vehicle speed sensor 13. A rear-wheel steering angle calculation unit that calculates and outputs an angle R. For example, the vehicle has improved turning performance by using the front and rear wheels 5 in opposite phases during low-speed running, and uses the front and rear wheels 5 in phase during high-speed running. running stability of calculating the target steering angle R as improved.

15は、例えばインタフェース回路やマイクロコンピュ
ータ等を備えると共に、前記後輪舵角演算部14から供給
される目標舵角と、モータ7の回動位置を出力する
ロータリエンコーダ7aから供給される検出信号に基づい
て求められる後輪の実操舵角δR,操舵角速度とに応
じて、モータ7に対する制御信号を演算し出力するアク
チュエータ制御装置としてのモータ制御装置である。ま
た、ローリエンコーダ7aと、その検出信号に基づいて後
輪の実操舵角δ及び操舵角速度を求める演算処理
とによって、駆動状態検出手段が構成される。
Reference numeral 15 includes, for example, an interface circuit and a microcomputer, and a detection signal supplied from a rotary encoder 7a that outputs a target steering angle R supplied from the rear wheel steering angle calculation unit 14 and a rotation position of the motor 7. Is a motor control device as an actuator control device that calculates and outputs a control signal for the motor 7 in accordance with the actual steering angle δ R and the steering angular velocity R of the rear wheel obtained based on the following. Further, the Lori encoder 7a, by an operation processing for obtaining the actual steering angle [delta] R and the steering angular velocity R of the rear wheels based on the detection signal, the driving state detecting means is constructed.

16は、パルス幅変調回路,左回転用パワー素子及び右
回転用パワー素子等を備え、前記モータ制御装置15から
供給される制御信号に応じてパルス幅変調制御を行い、
モータ7を駆動させる駆動回路である。
16 includes a pulse width modulation circuit, a left rotation power element, a right rotation power element, and the like, and performs pulse width modulation control according to a control signal supplied from the motor control device 15,
This is a drive circuit that drives the motor 7.

つまり、モータ駆動装置15が所定の演算を実行してモ
ータ7に対する制御信号を算出すると、その制御信号に
応じて、駆動回路16がパルス幅変調制御を行うから、そ
のパルス幅に応じて左右何れかの回転用パワー素子がモ
ータ7に電流を供給し、その結果、モータ7に所定の回
転力が発生するので、上述したように後輪操舵装置1が
駆動されて後輪5に舵角が発生する。
That is, when the motor drive device 15 performs a predetermined calculation to calculate a control signal for the motor 7, the drive circuit 16 performs pulse width modulation control in accordance with the control signal. The rotating power element supplies a current to the motor 7, and as a result, a predetermined rotational force is generated in the motor 7, so that the rear wheel steering device 1 is driven as described above, and the steering angle to the rear wheel 5 is increased. Occur.

第2図は、この制御系のブロック線図を表しており、
図中、Sはラプラス演算子、K1,K2はゲイン定数、Zは
ゲイン係数、IKR,DKR,KSRはそれぞれホイール端に換算
したモータ7の慣性,粘性及びバネ定数である。なお、
上述した従来技術の制御系(第8図)と同様の要素に
は、同じ符号を付し、その重複した説明は省略する。
FIG. 2 shows a block diagram of this control system.
In the figure, S is a Laplace operator, K 1 and K 2 are gain constants, Z is a gain coefficient, and I KR , D KR , and K SR are the inertia, viscosity, and spring constant of the motor 7 each converted to a wheel end. In addition,
Elements that are the same as those in the above-described conventional control system (FIG. 8) are denoted by the same reference numerals, and redundant description is omitted.

即ち、第2図の制御系において、破線内に示す構成が
本発明の外乱補償手段としての外乱補償部20であり、ア
クチュエータ即ちモータ7の駆動状態としての後輪実操
舵角δを定数(KSR)倍する比例要素21と、同モータ
7の他の駆動状態としての後輪操舵角速度を定数
(DKR)倍する比例要素22と、同後輪操舵角速度
定数(IKR)倍する比例要素23と、加算器24と、この加
算器24の出力を積分する積分要素25と、この積分要素25
の出力及び比例要素23の出力を加算する加算器26と、こ
の加算器26の出力を係数(Z)倍する比例要素27とを備
えている。なお、加算器24は、比例要素21,22及び比例
要素27の各出力値の負のフィードバックと、加算器53の
出力値及び比例要素27の出力値を加算する加算器62の出
力値Tの正のフィードバックとが供給され、これらを加
算して出力するようになっている。
That is, in the control system of FIG. 2, the configuration shown in dashed lines is the disturbance compensator 20 as disturbance compensation means of the present invention, wheel actual steering angle [delta] R constant after the driving state of the actuator or motor 7 ( K SR ), a proportional element 22 for multiplying the rear wheel steering angular velocity R as another driving state of the motor 7 by a constant (D KR ), and a rear element steering angular velocity R for a constant (I KR ) A proportional element 23 for doubling, an adder 24, an integral element 25 for integrating the output of the adder 24, and an integral element 25
And an output of the proportional element 23, and a proportional element 27 for multiplying the output of the adder 26 by a factor (Z). The adder 24 calculates the negative feedback of the output values of the proportional elements 21 and 22 and the proportional element 27 and the output value T of the adder 62 that adds the output value of the adder 53 and the output value of the proportional element 27. Positive feedback is supplied, and these are added and output.

そして、前記積分要素25及び比例要素27によって一次
フィルタが構成され、この比例要素27のゲイン係数Z
は、後述するようにフィルタの帯域幅に対応し、この外
乱補償部20の外乱に対する強さを決定する係数であっ
て、前輪操舵系の操舵角検出値θ及び車速検出値Vに応
じて可変であり、下記の(5)式に基づいて決定され
る。
A linear filter is constituted by the integral element 25 and the proportional element 27, and the gain coefficient Z
Is a coefficient that corresponds to the bandwidth of the filter and determines the strength of the disturbance compensator 20 against disturbance, as will be described later, and is variable according to the steering angle detection value θ and the vehicle speed detection value V of the front wheel steering system. And is determined based on the following equation (5).

Z=KS×θ+KV×V ……(5) ただし、KS及びKVは比例定数である。Z = K S × θ + K V × V (5) where K S and K V are proportional constants.

次に、上記実施例の作用を説明する。 Next, the operation of the above embodiment will be described.

今、路面から後輪5等を介してモータ7に伝達された
外乱をq(第3図参照)とすると、この制御系の運動方
程式は下記の(6)式のようになる。
Now, assuming that the disturbance transmitted from the road surface to the motor 7 via the rear wheel 5 and the like is q (see FIG. 3), the equation of motion of this control system is as shown in the following equation (6).

T+q=IKR +DKR +KSRδ …(6) ここで、上記(6)式に、下記の(7)式に示す外乱
補償値VTを加えて、外乱qを除去する(第4図参照)。
T + q = I KR R + D KR R + K SR δ R (6) Here, the disturbance compensation value V T shown in the following equation (7) is added to the above equation (6) to remove the disturbance q ( 4).

VT=−q =T−IKR −DKR −KSRδ …(7) しかし、後輪操舵角加速度の検出は困難であるの
で、本実施例では、後輪操舵角速度をローパスフィ
ルタの中に取り込んで擬似的に後輪操舵角加速度
算出する。
V T = −q = T−I KR R −D KR R −K SR δ R (7) However, since it is difficult to detect the rear wheel steering angular acceleration R , in this embodiment, the rear wheel steering angular velocity R In a low-pass filter to calculate the rear wheel steering angular acceleration R in a pseudo manner.

従って、外乱補償値VTとして、下記の(8)式に示す
外乱補償値VT′を利用する(第5図参照)。
Therefore, the disturbance compensation value V T, utilizing the disturbance compensation value V T 'shown in (8) below (see Figure 5).

この(8)式の〔Z/(S+Z)〕(第5図破線)が一
次フィルタ30であり、この一次フィルタ30の周波数特性
は第6図に示すようになるから、外乱qの周波数がフィ
ルタ帯域幅Zに比べて低い所では外乱補償値VTとVT′が
略一致する。
[Z / (S + Z)] (broken line in FIG. 5) in the equation (8) is the primary filter 30, and the frequency characteristic of the primary filter 30 is as shown in FIG. disturbance compensation value V T and V T 'is substantially identical at lower place than the bandwidth Z.

従って、上記(6)式に上記(8)式に示す外乱補償
値VT′を加える本実施例の制御系(第2図参照)におい
ては、下記の(9)式に示すように、運動方程式から外
乱が削除されたことと等価となる。
Therefore, in the control system (see FIG. 2) of the present embodiment in which the disturbance compensation value V T 'shown in the above equation (8) is added to the above equation (6), the motion is calculated as shown in the following equation (9). This is equivalent to removing the disturbance from the equation.

T+q+VT′=T+q+VT =IKR +DKR +KSRδ +(T−IKR −DKR −KSRδ) =T ……(9) つまり、第2図に示すような制御系を備える本実施例
においては、路面から外乱qが入力された場合であって
も、外乱補償部20がその外乱qを補償するため、外乱に
対して強い後輪舵角制御装置となる。
T + q + V T '= T + q + V T = I KR R + D KR R + K SR δ R + (T-I KR R -D KR R -K SR δ R) = T ...... (9) that is, as shown in Figure 2 In the present embodiment including the control system, even when disturbance q is input from the road surface, the disturbance compensator 20 compensates for the disturbance q, so that the rear wheel steering angle control device is strong against disturbance. .

第7図は、後輪舵角制御装置の制御系に所定の外乱を
与えた場合の後輪舵角及びヨーレートの変動のシミュレ
ート結果を、外乱補償部を備える装置と備えない装置と
を比較して表したグラフである。即ち、後輪5に、第7
図(a)に示すようなトルク外乱qが入力されると、外
乱補償部20を備える本実施例の後輪舵角制御装置では、
舵角の変動は殆どないが(第7図(b)L1参照)、外乱
補償部を備えない装置では、目標舵角から大きくずれて
しまい(第7図(b)L2参照)、車両の走行安定性が損
なわれてしまう。また、そのときのヨーレートの変化
も、外乱補償部を備える装置では、目標値からの変動は
僅かであり且つ素早く目標値に収束するが(第7図
(c)L3参照)、備えていない装置では、目標値からの
変動が大きく且つ収束にも長い時間を必要とする(第7
図(c)L4参照)。このシミュレート結果からも、外乱
補償部20を備える本実施例の後輪舵角制御装置が、外乱
に対して強い補償力を有することが判る。
FIG. 7 compares the results of simulating fluctuations in the rear wheel steering angle and yaw rate when a predetermined disturbance is given to the control system of the rear wheel steering angle control device, with a device with a disturbance compensating unit and a device without the disturbance compensating unit. FIG. That is, the rear wheel 5
When a torque disturbance q as shown in FIG. 1A is input, the rear wheel steering angle control device of the present embodiment including the disturbance compensation unit 20
While little variation in the steering angle (see FIG. 7 (b) L 1), in devices without a disturbance compensation unit deviates greatly from the target steering angle (FIG. 7 (b) refer to L 2), the vehicle Running stability is impaired. Also, the change in yaw rate at the time, the apparatus comprising a disturbance compensation unit (see FIG. 7 (c) L 3) fluctuations from the target value converges to a slight and and quickly target value but does not include In the device, the fluctuation from the target value is large and the convergence requires a long time (No. 7).
Figure (c) refer to L 4). From this simulation result, it can be seen that the rear wheel steering angle control device including the disturbance compensating unit 20 according to the present embodiment has a strong compensation force against disturbance.

また、第2図に示す制御系の伝達関数G′(S)は、
下記の(10)式のようになる。
The transfer function G '(S) of the control system shown in FIG.
Equation (10) below is obtained.

つまり、外乱補償部20は、制御系の伝達関数G(S)
に何ら影響を与えていないから、外乱補償部20によって
制御系の制御特性が損なわれないので、望ましい固有角
周波数ωや減衰係数ξ等を有する制御系とすることが
できる。
That is, the disturbance compensating unit 20 calculates the transfer function G (S) of the control system.
Since not any influence, because the control characteristic of the control system by the disturbance compensator 20 is not impaired, can be a control system having a desirable natural angular frequency omega n and attenuation coefficient ξ like.

そして、上記実施例では、一次フィルタ30の帯域幅Z
即ち外乱補償部20の外乱に対する補償の強さを、走行状
況としての操舵角検出値θ及び車速検出値Vに応じ、上
記(5)式に基づいて可変としたため、低車速又は直進
状態等のように外乱が発生し難い状態では、無駄な電力
を消費しないので、経済的な後輪舵角制御装置となる。
In the above embodiment, the bandwidth Z of the primary filter 30
That is, since the strength of the disturbance compensation by the disturbance compensating unit 20 is made variable based on the above equation (5) according to the steering angle detection value θ and the vehicle speed detection value V as the driving conditions, the vehicle speed in a low vehicle speed or a straight traveling state is determined. In such a state in which disturbance is unlikely to occur, unnecessary power is not consumed, and the rear wheel steering angle control device is economical.

また、上記実施例では、後輪操舵装置1を構成するタ
イロッド2と車体側の部材9との間に、コイルスプリン
グ10及びショックアブソーバ11を介装させているため、
上述した制御系の特性に加えて、さらに後輪舵角の変動
を抑えられると共に、目標舵角への収束性を良好にする
ことができるし、モータ7やモータ制御装置15が故障し
後輪舵角制御が実行不可能になった場合であっても、コ
イルスプリング10の付勢力とショックアブソーバ11の減
衰力によって後輪操舵装置1を安定させることができ
る。
Further, in the above embodiment, the coil spring 10 and the shock absorber 11 are interposed between the tie rod 2 constituting the rear wheel steering device 1 and the member 9 on the vehicle body side.
In addition to the characteristics of the control system described above, the fluctuation of the rear wheel steering angle can be further suppressed, the convergence to the target steering angle can be improved, and the motor 7 and the motor control device 15 fail and the rear wheel Even when the steering angle control cannot be executed, the rear wheel steering device 1 can be stabilized by the urging force of the coil spring 10 and the damping force of the shock absorber 11.

なお、上記実施例では、本発明を後輪舵角制御装置に
適用した場合について説明したが、これに限定されるも
のではなく、前輪操舵系の舵角制御装置とすることもで
きる。
In the above-described embodiment, the case where the present invention is applied to the rear wheel steering angle control device has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be a front wheel steering system steering angle control device.

また、上記実施例においては、後輪5の目標舵角
を、前輪の操舵角θ及び車速Vに基づいて算出する場合
について説明したが、これに限定されるものではなく、
これに代えて又はこれと共に、例えば、前輪の転舵速度
や前輪操舵系に発生する操舵トルク、さらには、走行路
面の摩擦係数等の他の走行状況を考慮して目標舵角を算
出してもよい。
Further, in the above embodiment, the target steering angle R of the rear wheel 5 is set.
Has been described based on the steering angle θ of the front wheels and the vehicle speed V, but is not limited thereto.
Instead or together with this, for example, the target steering angle is calculated in consideration of other traveling conditions such as the steering speed of the front wheels and the steering torque generated in the front wheel steering system, and the friction coefficient of the traveling road surface. Is also good.

さらに、上記実施例では、前輪の操舵角θ及び車速V
に応じ、上記(5)式に従って外輪補償部20の外乱に対
する補償の強さ即ち一次フィルタ30の帯域幅Zを可変と
してが、これに限定されるものではなく、この操舵角θ
及び車速Vと共に、上記目標舵角を決定する際と同様に
他の走行状況を考慮することも可能である。
Further, in the above embodiment, the steering angle θ of the front wheels and the vehicle speed V
In accordance with the above equation (5), the strength of the compensation for the disturbance of the outer ring compensator 20, that is, the bandwidth Z of the primary filter 30 is made variable, but the present invention is not limited to this.
Along with the vehicle speed V, it is also possible to consider other driving situations as in the case of determining the target steering angle.

〔発明の効果〕〔The invention's effect〕

以上説明したように、本発明の車両用舵角制御装置に
あっては、舵角可変機構を駆動するアクチュエータの制
御装置に、アクチュエータの駆動を害する外乱をアクチ
ュエータの駆動状態に基づいて補償する外乱補償手段を
設けたため、路面等からの外乱が入力されても、外乱補
償手段がその外乱を補償するので、外乱に対して強い車
両用舵角制御装置とすることができ、その結果、車両の
走行安定性を向上させることができるし、しかも、外乱
補償手段の外乱に対する補償の強さを、走行状況として
の車速が低い状況では小さくするとともに、走行状況と
しての舵角が小さい状況では小さくしているので、無駄
なエネルギを消費しなくなるから、経済的な車両用舵角
制御装置とすることができるという効果がある。
As described above, in the vehicle steering angle control device of the present invention, the disturbance that hinders the driving of the actuator is compensated based on the driving state of the actuator in the control device of the actuator that drives the variable steering angle mechanism. Since the compensation means is provided, even if disturbance from a road surface or the like is input, the disturbance compensation means compensates for the disturbance, so that the vehicle steering angle control device can be made strong against the disturbance. Driving stability can be improved, and the strength of the disturbance compensation means against disturbances should be reduced in situations where the vehicle speed is low as the driving situation, and should be reduced in situations where the steering angle as the driving situation is small. As a result, useless energy is not consumed, so that an economical vehicle steering angle control device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は本発明の一実施例を示す構成図、第2図はこの
実施例の制御系を示すブロック線図、第3図はこの制御
系の運動方程式を説明するブロック線図、第4図は第3
図のブロック線図に外乱補償値を加えたブロック線図、
第5図は外乱補償部を説明するブロック線図、第6図は
外乱補償部の一部をなす一次フィルタの周波数特性を示
すボード線図、第7図は本実施例の効果を説明するグラ
フであり、同図(a)は後輪トルク外乱、同図(b)は
後輪舵角の変動、同図(c)は車両のヨーレートの変動
をそれぞれ示している。第8図は従来例の制御系を示す
ブロック線図である。 1……後輪操舵装置(舵角可変機構)、2……タイロッ
ド、6……ボールナット、5……後輪、7……モータ
(アクチュエータ)、12……舵角センサ、13……車速セ
ンサ、15……モータ制御装置(アクチュエータ制御装
置)、20……外乱補償部(外乱補償手段)。
FIG. 1 is a block diagram showing one embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a control system of this embodiment, FIG. 3 is a block diagram explaining the equation of motion of this control system, FIG. Figure 3
A block diagram obtained by adding a disturbance compensation value to the block diagram of FIG.
FIG. 5 is a block diagram illustrating a disturbance compensator, FIG. 6 is a Bode diagram illustrating a frequency characteristic of a primary filter forming a part of the disturbance compensator, and FIG. 7 is a graph illustrating an effect of the present embodiment. 9A shows a rear wheel torque disturbance, FIG. 9B shows a change in the rear wheel steering angle, and FIG. 9C shows a change in the yaw rate of the vehicle. FIG. 8 is a block diagram showing a conventional control system. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Rear wheel steering device (variable steering angle mechanism) 2, ... Tie rod, 6 ... Ball nut, 5 ... Rear wheel, 7 ... Motor (actuator), 12 ... Steering angle sensor, 13 ... Vehicle speed Sensor, 15: Motor control device (actuator control device), 20: Disturbance compensation unit (disturbance compensation means).

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】車輪に舵角を発生する舵角可変機構と、制
御信号に応じて前記舵角可変機構を駆動するアクチュエ
ータと、車両の走行状況に応じた前記制御信号を出力す
るアクチュエータ制御装置と、を備えた車両用舵角制御
装置において、 前記アクチュエータの駆動状態を検出する駆動状態検出
手段と、前記アクチュエータ制御装置に備えられ前記ア
クチュエータの駆動を害する外乱を前記駆動状態検出手
段の検出結果に基づいて補償し且つその補償の強さを少
なくとも車速及び舵角を含む走行状況に応じて可変とす
る外乱補償手段と、を設け、前記外乱補償手段は、前記
車速が低い状況では前記補償の強さを小さくし、また、
前記舵角が小さい状況では前記補償の強さを小さくする
ようになっていることを特徴とする車両用舵角制御装
置。
1. A variable steering angle mechanism for generating a steering angle on a wheel, an actuator for driving the variable steering angle mechanism in response to a control signal, and an actuator control device for outputting the control signal in accordance with a running condition of a vehicle A driving state detecting means for detecting a driving state of the actuator; and a detection result of the driving state detecting means for detecting a disturbance provided in the actuator control apparatus and impairing the driving of the actuator. Disturbance compensating means for compensating based on the vehicle speed and varying the strength of the compensation at least in accordance with the driving conditions including the vehicle speed and the steering angle, wherein the disturbance compensating means performs the compensation when the vehicle speed is low. Reduce the strength,
A steering angle control device for a vehicle, wherein the magnitude of the compensation is reduced when the steering angle is small.
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