JP2691628B2 - 減衰力可変式サスペンション制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は走行装置におけるサスペンションの特性を連
続的に最適可変制御するサスペンション制御装置に関す
る。

［従来の技術］ 従来、車両のサスペンションにあって、路面の状態あ
るいは加減速等の走行状態の影響により振動が生じてい
る場合、いわゆる現代制御理論に従い、サスペンション
を含む車両の動きを反映した状態量から、その後の車両
の運動状態を予測し、これに基づいて最適制御量を求め
てサスペンションの減衰力を制御するものが知られてい
る。また、本出願人は既に、状態量の変化分を予測する
ことにより、車両走行時の路面突起，段差などの外乱を
はじめとする過渡的入力に対する制振特性を向上するも
の（例えば、特開平１−111513号公報）、更に車両全体
の状態量の変化を予測して制御するもの（特開平１−11
1515号公報）、あるいは車両の振動モードに対応した制
御を行なうもの（特開平１−111514号公報）等を提案し
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ これらのサスペンション制御装置は、サスペンション
や車両の状態量と最適フィードバックゲインに基づき、
ショックアブソーバに最適な目標減衰力を時系列的に与
え、ショックアブソーバの減衰力を連続的に可変するア
クチュエータによりその減衰力を制御して車両の振動を
抑制する優れたものであるが、現実の制御装置として実
現する場合には、次の問題がなお残されていた。即ち、 ［Ｉ］ アクチュエータにより制御し得る減衰力には上
下限があり、演算された目標減衰力を実現できず、所望
の制振効果が得られないという問題や、 ［II］ 目標減衰力をディジタル演算する上での遅れや
アクチュエータの応答遅れがあり、減衰力制御がなされ
ても予想される制振効果が得られないという問題等であ
る。

従って、これらの場合には、車両の振動を充分に抑制
することができない。もとより、こうした制御力の上下
限や応答の遅れ等は予め仮定して制御系を設計するので
あるが、経時変化等もあり現実の挙動との間に誤差を生
じる場合がある。特に、減衰力の場合には、サスペンシ
ョンの動きに対して作用するものであるから、サスペン
ションのばね上−ばね下相対速度が小さい場合には、現
実の減衰力係数を無限大にし得ない以上、制振作用をは
たすべき減衰力も小さくなってしまう。従って、ばね上
−ばね下相対速度が小さい場合には、減衰力制御を好適
に行うことができない。

また、段差を乗り越す場合の車両の挙動を考えてみる
と、一般に同一の路面突起でも車速が高くなるほど、ば
ね上−ばね下相対速度は大きく発生する。この場合、減
衰力係数を瞬時に０に制御できれば、減衰力は発生せ
ず、乗り心地は悪化しないが、実際上不可能である。更
に、現実の制御装置には遅れが存在するから、車速が高
いほど相対的に速くなる路面変動に対して、減衰力を大
幅に変化させることは却って路面からの突き上げ入力を
促進することになり、好ましくない。

本発明は、これらの問題点を解決することを目的と
し、制御量の上下限やアクチュエータ等の応答の遅れ等
を考慮して、制振効果を充分に引き出す減衰力可変式サ
スペンション制御装置を提供するものである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明の減衰力可変式サスペンション制御装置は、上
記目的を達成するために、第１図に例示するように、 少なくともばね上−ばね下相対変位を含むサスペンシ
ョンSAの動きを示す状態量及び車両ｍの走行状態を示す
状態量を検出する状態量検出手段M1と、 該検出された状態量に基づき、車両全体のその後の運
動状態を、走行時の運動状態に対応する基準モデルに従
って予測演算し、車両全体の運動状態の変化を評価する
評価値を演算する車両状態予測手段M2と、 該評価値に基づいて、予測される車両の運動状態の変
化量が最小となる最適フィードバックゲインを求めるゲ
イン演算手段M3と、 該演算された各ゲインを、前記状態両検出手段M1によ
って検出された状態量に乗算し、最適目標制御量を出力
する目標制御量演算手段M4と、 該最適目標制御量に従って、前記サスペンションSAの
減衰力特性を連続的に可変制御するアクチュエータM5と を備えた減衰力可変式サスペンション制御装置におい
て、 前記状態量検出手段M1が検出するばね上−ばね下相対
変位からばね上−ばね下相対速度yvを算出するばね上−
ばね下相対速度演算手段M6と、 前記目標制御量演算手段M4が出力する最適目標制御量
を、前記ばね上−ばね下相対速度演算手段が算出したば
ね上−ばね下相対速度が小さいほど大きな値に補正する
制御量補正手段M7を備えたことを特徴とする。

また、制御量補正手段M7によって補正された最適目標
制御量を、状態量のひとつとして検出された車速が小さ
いほど大きな値に補正する車速感応補正手段M8を備え、
車速による補正を更に行なうことも好適である。

（作用） 上記構成よりなる本発明のサスペンション制御装置
は、状態量検出手段M1が、少なくともばね上−ばね下相
対変位を含むサスペンションSAの動き及び車両ｍの走行
状態を示す状態量を検出し、この状態量に基づき、車両
状態予測手段M2が、車両全体のその後の運動状態を、走
行時の運動状態に対応する基準モデルに従って予測演算
し、車両全体の運動状態の変化を評価する評価値を演算
する。この評価値に基づいて、ゲイン演算手段M3が、予
測される車両の運動状態の変化量を最小とする最適フィ
ードバックゲインを求め、目標制御量演算手段M4が、各
ゲインを状態量に乗算し、最適目標制御量ｕを出力す
る。更に、ばね上−ばね下相対速度算出手段M6が、ばね
上−ばね下相対変位からばね上−ばね下相対速度yvを算
出し、例えば、最適目標制御量ｕをyvで除算することに
より、制御量補正手段M7が、最適目標制御量ｕをばね上
−ばね下相対速度yvが小さいほど大きな値ｕ′＝u/yvに
補正する。こうして補正された最適目標制御量に従っ
て、アクチュエータM5が、サスペンションの減衰力特性
を連続的に可変制御する。

この結果、本発明のサスペンション制御装置では、ば
ね上−ばね下相対速度が小さいほど最適目標制御量は大
きく補正されてサスペンションの減衰力は大きく制御さ
れ、減衰力の上下限の存在による制限やアクチュエータ
M5の動作遅れが補償される。更に、ばね上−ばね下相対
速度により補正された最適目標制御量を、車速が小さく
なるほど大きな値に補正すれば、路面からの突き上げ入
力を抑制し、より幅広い路面に対応することができる。

次に、本発明における車両状態予測手段M2やゲイン演
算手段M3,目標制御量演算手段M4の作用に関し、その原
理を、モデルを例示して簡略に説明する。

車体を支えるサスペンションSAを、車両の加減速時に
おける運動を想定し、第２図に示すように、４自由度モ
デルとしてモデル化する。また、バネ上、バネ下質量を
考え、３質点系の４自由度制御系として式を立てる（特
開平１−111515参照）。なお、同図のm1,m2,m3,kT1,kT
2,k1,k2,c1,c2は第１表に示す諸量であり、Z1,Z2はバネ
下の変位、Z10,Z20は路面の変位、Z3f,Z3rはバネ上変
位、θは操舵角である。従って、ばね上−ばね下相対変
位ｙは、y1＝Z1−Z3f,y2＝Z2−Z3rと表せる。

この系に働く外力または外乱によって振動する場合の
運動を状態方程式により記述すると、 を状態変数、 を入力量として、離散的には、 と表せる。ここで行列 はサスペンションの運動方程式を解いて、あるいはシス
テム同定の手法により基準モデルを求めて得られるもの
であり、システムに遅れの要素や非線形性が存在する場
合には、変数変換等により、線形の形に導かれたもので
ある。なお、上記の４自由度モデルにおいては、各諸元
として、第１表（ａ）欄に示すものを想定すると、車両
の加減速時のピッチ・バウンス運動（車両前後方向の運
動）を記述する状態方程式が導かれ、第１表（ｂ）欄に
示す諸元を想定すると、車両の操縦時あるいは左右異位
相でわだちを乗り越した場合のロール・バウンス運動
（車両の左右方向の運動）を記述する状態方程式が導か
れる。

次に、この様にして得られた状態方程式に基づいて、
評価値である評価関数Ｊを用いて最適フィードバックゲ
イン を求める手法について説明する。評価関数Ｊは、一般
に、 と示され、この評価関数Ｊを最小にする制御入力量 は、線形状態フィードバック則（３）で与えられる。

ここで、 は、次の離散時間形のリカッチ方程式（４）を満足する
正定対称解である。

なお、評価関数Ｊは、制御入力 の挙動を制約する重み行列 を決定するものであり、その重みパラメータ行列 は当初任意に与えられる。任意に与えられた重みパラメ
ータ行列（初期値）を用いてシミュレーションを行な
い、得られた制御入力量 の挙動からパラメータ行列 を所定量変更してシミュレーションを繰り返し、最適な
値を決定する。この結果、最適フィードバックゲイン が定まるのである。

評価関数Ｊは、第２図に示したように、３質点系４自
由制御系の場合、複数定義することができる。即ち、
定常走行中の乗心地、即ちバネ上の振動レベルを低くす
る場合、荒れた路面を走行中の接地性を考慮してバネ
下振動レベルを低くする場合、操舵時のロール運動の
ゆりかえし等を考慮してバネ上バネ下相対変位を低くす
る場合、フロントとリヤのゆりかえしのおさまり程度
を配分してロール剛性配分を最適とする場合、に対応す
る評価関数である。従って、これらのないしのどれ
を重視した制御を行なうかに応じて、評価関数J1ないし
J4を用いることが可能である。

以上最適フィードバックゲイン の算出について概観したが、状態変数 と最適フィードバックゲイン の積として得られる目標制御力 は、本発明の制御量補正手段M7によりばね上−ばね下相
対速度による補正を受けた上でサスペンションSAのアク
チュエータM5に出力され、この最適目標制御量 によりサスペンションSAの減衰力特性が変更される。こ
こで、アクチュエータM5が制御量に直接対応した減衰力
を直ちに発生し得るものであれば、補正後の最適目標制
御量 をそのまま制御に供すれば良いが、通常は最適目標制御
量と実際の制御力（即ち、サスペンションSAに作用して
いる物理量）との偏差εの出力をパワー増幅し、アクチ
ュエータM5を駆動し、目標制御量まで連続的に制御す
る。

（実施例） 以下、本発明の減衰力可変式サスペンション制御装置
の好適な実施例について、図面と共に説明する。第３図
（ａ）は車両懸架装置の振動系の４自由度モデルを示
し、第３図（ｂ）は４輪の減衰力を可変する機構を示
し、第３図（ｃ）は減衰力を連続可変する装置の構造を
示す。

まず、第３図（ａ）ないし（ｃ）に従い、減衰力可変
式サスペンション制御装置の装置構成について説明す
る。第３図（ａ），（ｂ）に示すように、このサスペン
ション制御装置は、前後左右の各車輪Wfl,fr,rl,rrに、
車高と共に減衰力を可変し得る懸架装置1f1,fr,rl,rrを
備える。各懸架装置1fl,fr,rl,rrは、同一の構成を有す
るので、以下、右前輪Wfrの懸架装置1frを中心に説明す
る。また、各車輪について差異のない構成に付いては、
添え字fl,fr,rl,rrを省略して説明する。

懸架装置１には、車高可変用のアクチュエータ２が備
えられている。アクチュエータ２は、車両の車体に連結
されたシリンダ３とピストン４から成っており、これら
により区画された作動流体室としてのシリンダ室５に対
しオイルが給排されることにより、このアクチュエータ
２が取り付けられた位置の車高を増減することができ
る。アクチュエータ２は、作動流体室に対しオイルの如
き作動流体が給排されることにより対応する位置の車高
を増減し、また、車輪のバウンドおよびリバウンドに応
じてそれぞれ作動流体室の圧力が増減するよう構成され
たものである限り、例えば油圧ラム装置の如き任意の装
置であってもよい。

アクチュエータ２の作動流体であるオイルは、オイル
供給装置10から供給される。このオイル供給装置10に
は、オイルを貯溜するリザーブタンク11,オイルポンプ1
6,流量制御弁17,アンロード弁18,逆止弁19がこの順に備
えられ、導管20を介して各懸架装置1fl,fr,rl,rrに接続
されている。ポンプ16はエンジン21により駆動され、リ
ザーブタンク11からオイルを汲み上げて高圧のオイルを
吐出する。流量制御弁17はその下流側に流れるオイルの
流量を制御するものである。アンロード弁18は逆止弁19
よりも下流側の圧力を検出し、その圧力が所定値を越え
た時には導管22を経てポンプ16よりも上流側へオイルを
戻すことにより、逆止弁19よりも下流側のオイルの圧力
を所定値以下に維持する。逆止弁19は、各懸架装置1fl,
ar,rl,rrからアンロード弁18側へと、オイルが逆流する
ことを阻止するものである。ポンプ16によりリザーバタ
ンク11から汲み出されたオイルは、導管20を介して、４
輪の系統に分流する。

各懸架装置１は、導管20からアクチュエータ２のシリ
ンダ室５に至る供給経路と、シリンダ室５から返戻管23
を介してリザーバタンク11に至る排出経路とが備えられ
ている。供給経路には、導管20の側（上流側）から順
に、逆止弁24,電磁開閉弁26,電磁流量制御弁28が設けら
れている。電磁開閉弁26および電流流量制御弁28は、オ
イルの流路の遮断／連通および流量制御を行なうもので
あり、これらの弁26,28が制御されることにより、アク
チュエータ２のシリンダ室５へのオイルの供給およびそ
の流量が適宜に可変される。一方、排出経路には、アク
チュエータ２の側から順に、供給側に設けられたものと
同一の構造を有する電磁流量制御弁32,電磁開閉弁34が
設けられている。従って、アクチュエータ２のシリンダ
５内のオイルは、電磁開閉弁34が制御されることによ
り、選択的にリザーブタンク１へ排出される構成になっ
ており、その流量は、流量制御弁32が制御されることに
より適宜制御される。

図示の実施例においては、開閉弁26,34は常閉型であ
り、それぞれ対応するソレノイドに通電が行なわれてい
ない時には、図の如く閉弁状態を維持して、対応する経
路の連通を遮断する。一方、対応するソレノイドに通電
が行なわれている時には、開弁して対応する経路の連通
を許す。また、流量制御弁28,32は、それぞれに備えら
れたソレノイドに通電される駆動電流のデューティが変
更されるとその絞り度合を変え、これによりオイルの流
量を制御する。

各懸架装置１の供給経路には、オイルを蓄圧するアキ
ュムレータ45が、逆止弁24よりも上流側の位置に接続さ
れている。各アキュムレータ45は、ダイヤフラムにより
互いに分離されたオイル室49と空気室50とより成ってお
り、ポンプ16によりオイルの脈動、アンロード弁18の作
用に伴う導管20内の圧力変化を補償し、供給経路内のオ
イルに対し蓄圧作用をなす。

以上説明したオイルの供給・排出の作用により、アク
チュエータ２のシリンダ５内のオイルの増加・減少が制
御され、ピストン４の位置が変更され、結果的に車高が
調整されることになる。次に、減衰力を可変する構成と
その作用について説明する。

各アクチュエータ２のシリンダ５にオイルが流入・流
出するポートには、可変絞り装置51を介して主ばね52が
接続されており、また、この主ばね52と並列に、常開型
の開閉弁54を介して副ばね55が接続されている。主ばね
52は、ダイヤフラムにより互いに分離されたオイル室57
と空気室58とから成っており、同様に、副ばね55はダイ
ヤフラムにより互いに分離されたオイル室60と空気室61
とから成っている。

可変絞り装置51は、第３図（ｃ）に示すように、バル
ブボディ62に摺動可能に組み込まれたスプール63の位置
により、オイルの流路断面積（絞り開度）が変更可能な
ものであり、駆動源としてリニアアクチュエータ65を備
える。リニアアクチュエータ65のムービングコイル66に
は、変位センサ67が直結して設けられており、油路を連
続に開閉する可変絞りとしてのスプール63の変位ｘを検
出することができる。リニアアクチュエータ65は、入力
される制御信号（−100〜＋100）に対して、第４図に示
すように、その変位ｘについてはリニアな特性を、絞り
開度Ｄおよび減衰係数Ｃについてはノンリニアな特性を
有する。このリニアアクチュエータ65を駆動して可変絞
り装置51を制御することにより、前輪および後輪のばね
上−ばね下の相対変位速度ｙv1,yv2を自由に設定するこ
とができる。実際には、乗車時の乗心地を確保するため
に、制御入力が零のときにはスプール変位ｘを中立位置
（０％）に保ち、乗心地を満足するようなオリフィス開
度、すなわち減衰係数Ｃを与える。そのときの減衰係数
Ｃの値は、各車輪Wfl,fr,rl,rrの相対速度ｙv1,yv2の関
数である。

こうして、第３図（ａ）に示すように、車輪Ｗのバウ
ンドおよびリバウンドに伴い、各アクチュエータ2fl,f
r,rl,rrのシリンダ室５の容積が変化すると、シリンダ
室５およびオイル室57,60内のオイルが可変絞り装置51
を経て相互に流通し、その際の流体抵抗により振動減衰
作用が発揮される。この場合、可変絞り装置51の絞り度
合が、可変絞り装置51に設けられたリニアアクチュエー
タ65によって制御されることにより、減衰力が連続的に
無段階に制御される。また、開閉弁54が、これに設けら
れたソレノイド68によって選択的に開閉されることによ
り、ばね定数ｋが高，低の二段階に切り換えられるので
ある。なお、リニアアクチュエータ65およびソレノイド
68は、車両のノーズダイブ，スクオート，ロールを低減
すべく、後に説明する電子制御装置80（第５図）により
制御される。

次に、この電子制御装置80の構成とこれに接続された
センサ群等について説明する。センサ群の内、車高を検
出する車高センサ82だけは、第３図（ｂ）に示されてい
る。この車高センサ82は、各アクチュエータ2fr,2fl,2r
r,2rlに設けられており、シリンダ３とピストン４また
は図には示されていないサスペンションアームとの間の
相対変位（即ちばね上−ばね下の相対変位）ｙを測定す
ることにより、対応する位置の車高を検出する。

電子制御装置80は、第５図に示すように、中央処理ユ
ニット（CPU）84と、リードオンリメモリ（ROM）85と、
ランダムアクセスメモリ（RAM）86と、入力ポート装置8
7および出力ポート装置88と、これらを互いに接続する
双方性のコモンバス89とを備え、算術論理演算回路とし
て形成されている。

ROM85は、CPU84による演算処理に必要な固定的なデー
タや制御手段の機能を実行するためのプログラム等を記
憶している。そのデータとしては、例えば車両状態量予
測演算を行なうためのマップ、最適フィードバックゲイ
ンの初期値マップ等がある。また、車高選択スイッチ90
がハイ，ノーマル，ローに設定されている場合における
前輪および後輪の目標車高としての基準車高HhfおよびH
hr,HnfおよびHrn,HlfおよびHlr（Hhr＞Hnf＞Hlf＞,Hhr
＞Hnr＞Hlr）を記憶している。

RAM86は、状態量検出手段を構成する各種センサ（後
述）からの検出信号等に基づくCPU84の演算処理に必要
な諸データ、演算結果等を記憶するものである。

入力ポート装置87には、車室内に設けられ運転者によ
り操作される車高選択スイッチ90と、A/Dコンバータ92
が接続されている。車高選択スイッチ90からは、選択さ
れた車高がハイ（Ｈ），ノーマル（Ｎ），ロー（Ｌ）の
何れであるかを示すスイッチ関数の信号が入力される。
また、A/Dコンバータ92には、マルチプレクサ94が接続
されており、増幅器82aを介して接続された車高センサ8
2の外、増幅器群100aないし115aを介して接続された次
のセンサ群100ないし115からの信号を、選択的にディジ
タル量に変換する。なお、以下、速度に関する量は添え
字ｖを付して、加速度に関する添え字ａを付して、各々
記載する。

前方路面センサ100:車高走行前方の路面状態、例えば
段差の存在などを検出して出力する。

車速センサ101:車両の走行速度ｖを検出して出力す
る。

操舵角センサ103:ハンドルの操作量である操舵角δ
（右旋回が正）を検出して出力する。

スロットル開度センサ105:図示しないアクセルに連結
されたスロットルバルブの開度θを検出して出力する。

制動センサ107:図示しないマスタブレーキシリンダの
油圧Ｐ等の制動状態を示す信号を検出して出力する。

ばね上加速度センサ109:車体の上下方向の加速度ｚa3
を検出して出力する。

ガス温度センサ111:オイルを蓄圧するアキュムレータ
45のガス温度、即ちオイルの温度ｔを状態量のひとつと
して検出し出力する。

荷重センサ113:アクチュエータ２のシリンダ室５の圧
力ｗを検出して出力する。シリンダ室５の圧力ｗは、乗
員数等により変化する荷重を検出するためのものであ
る。

変位センサ115:モータ62によって可変される可変絞り
装置51の変位量を検出して出力する。即ち、油路を連続
に開閉する可変絞りとしてのスプール63の変位ｘを検出
するものである。

なお、前方路面センサ100は、車体前部の左右に計２
個設けられており、車高センサ82,ガス温度センサ111,
荷重センサ113,変位センサ115は、各懸架装置1fl,fr,r
l,rrに合わせて、各４個設けられている。

CPU84は、ROM85に記憶されているプログラムに従って
予測状態の演算、最適フィードバックゲインの選択、最
適目標制御量の演算等の演算処理を行なう。また、こう
した演算結果に基づき、CPU84は、各アクチュエータ２
に対応して設けられた開閉弁26,34および流量制御弁28,
32へ、出力ポート装置88からそれぞれ対応するD/Aコン
バータ120ないし121および駆動回路124ないし125を経て
選択的に制御信号を出力し、更に可変絞り装置51を駆動
するリニアアクチュエータ65および開閉弁54を駆動する
ソレノイド67へ、出力ポート装置88からそれぞれ対応す
るD/Aコンバータ130,131および駆動回路134,135を経て
選択的に制御信号を出力する。このほか、出力ポート88
には表示器136が接続されており、車高選択スイッチ90
により選択された標準車高が、ハイ，ノーマル，ローの
何れであるかが表示されるようになっている。

次に、第６図に示すフローチャートを参照して、第３
図（ｂ），（ｃ）に示された実施例装置の作動について
説明する。なお、上述したハードウェアの構成において
以下の処理を実行した場合に実現される制御の概要をブ
ロック図として示したのが第７図である。電子制御装置
80は、電源が投入されると、第６図に示す減衰力制御ル
ーチンを起動し、まず初期設定の処理を行なう（ステッ
プP1）。初期設定としては、例えば、最適フィードバッ
クゲイン を設定する処理などがある。次に、各センサ82,100ない
し115から操作角δなどの信号を読み込み処理を行なう
（ステップP2）。 次に、入力した各センサからの信号
に基づいて、車両の走行状態を判別し（ステップP3）、
最適フィードバックゲイン を設定する（ステップP4）。最適フィードバックゲイン は、作用の項で説明したように、評価関数Ｊを用いて予
め定めたものであり、車両状態量の予測演算により予測
された走行状態に基づいて最適な最適フィードバックゲ
イン の組み（G1,G2,…）が設定されるのである。車両状態の
予測とは、加速，操舵，突起段差および減速の各々の関
連センサからの検出信号に基でき、車両の走行状態を判
定して、左右異位相変動（即ち、うねり路面状態に入る
状態）が、加減速状態か、操舵旋回状態か、それらのい
ずれでもない定速状態か等を判定するのである。これら
の判定に基づいて、予測状態に従って目標制御力算定の
ために、ロール・バウンス制御あるいはピッチ・バウン
ス制御について最適フィードバックゲイン を設定する。

次に、加速センサ109等から、車両の振動状態を反映
した信号を読み込む処理を行なう（ステップP5）。こう
した信号としては、車輪Ｗと車体ｍとの相対変位である
車高y1（ｎ），ばね上である車体の上下方向加速度ｚa3
（ｎ），減衰力を設定する可変絞り装置51のスプール11
7の変位量ｘ（ｎ）がある。こうして読み込んだ諸量か
ら、以下のステップP6ないしP10において、微積分処理
あるいはマップを用いた変換処理を行なって、次の諸量
を演算する。

ｙv1：ステップP5で取り込んだ車高、即ちばね上−ば
ね下の相対変位y1（ｎ）を微分して、演算された相対速
度（ステップP6）。なお、CPU84内部では、処理は所定
期間毎に繰り返し離散的に実行されるから、微分処理
は、この時刻ｎ＋１と時刻ｎとの間の偏差として演算さ
れる。

ｚv3：ステップP5において取り込んだ加速度Ｚa3
（ｎ）を積分して求められたばね上の速度（ステップ
７）。積分処理は、離散系では総和を演算することによ
り行なわれる。

z3:ステップP7で求めたばね上の速度ｚv3を積分して
求められたばね上の変位（ステップP8）。

f1:ステップP5で求めたスプールの変位ｘ（ｎ）から
予めROM85内に用意されたマップを参照して求められた
値K,L（ステップP9）と、ステップP6で求めたばね上−
ばね下の相対速度ｙvとから、次式 f1＝Ｋ・ｙv^Ｌ として求められた減衰力（ステップP10）。なお、マッ
プにより求められる値Ｋは、可変絞り装置51の駆動ゲイ
ンに対応した量であり、値Ｌは、相対速度にかかわるベ
キ指数に対応した値である。

次にこうして求めた諸量y1,yv1,z3,zv3,f1を、状態量 として座標変換する処理を行ない（ステップP11）、こ
の状態量 にステップP4で求めた最適フィードバックゲイン を次式のように乗算して目標制御量ｕを算出する（ステ
ップP12）。

u1＝G1・y1＋G2・ｙv1 ＋G3・z3＋G4・ｚv3＋G5・f1 目標制御量ｕとは、懸架装置１が発揮すべき減衰力に
相当する量である。実際の装置では、装置の応答遅れな
どの要因により目標となる減衰力u1と実減衰力f1とは相
違する。両者の間には遅れ時間T1を見込んで、 f1＋T1・１＝u1 の関係が成り立つ。そこで、最適な目標制御量u1に対し
て実際の減衰力f1との偏差εを算出し（ステップP1
3）、この偏差εをばね上の相対速度ｙv1で除算し（ス
テップP14）、更に車速ｖで除算して（ステップP15）、
最終的な制御量ｉを算出する。ここで、偏差εを相対速
度ｙv1で除算するのは、実際に生じる減衰力f1が、ばね
上−ばね下の相対速度ｙv1の関数となっていることか
ら、相対速度ｙv1が小さい場合に、減衰力f1も小さくな
るという現象を補償して、充分な減衰力を得るためであ
る。即ち、見かけ上、偏差εに対するゲインを高くして
可変絞り装置51のリニアアクチュエータ65の変位に変換
し、実際には遅れて発生する減衰力f1のその遅れを見込
んで制御するのである。同様に、車速ｖで除算するの
は、速い路面変化（即ち高車速）に対して減衰力f1の変
化を小さくするためである。

その後、求めた制御量ｉに従い、懸架装置の減衰力を
制御する（ステップP16）。なお、偏差εのオフセット
（残留偏差）をなくすために、制御量ｉを積分して、ア
クュエータである可変絞り装置51に出力している。かか
る積分の機能や、スプール63の変位の信号ｘをネガティ
ブフィードバックし、その偏差信号に比例した電流を出
力する機能は、駆動回路134に組み込まれている。

以上の処理の後、演算・処理のタイミングを示す変数
ｎを値１だけインクリメントし（ステップP17）、ステ
ップP2に戻って上述した処理を繰り返す（ステップP2な
いしP17）。

以上説明した本実施例の減衰力可変式サスペンション
制御装置は、路面からの外力または外乱に対して、車速
ｖと車輪荷重ｗとばね上−ばね下相対変位ｙとガス温度
ｔとに基づいて、相対変位y,相対速度ｙv，バネ上変位z
3,バネ上速度ｙz3減衰力f1に対する最適フィードバック
ゲイン （G1〜G5）を出力し、最適な目標制御力ｕを出力する。
この目標制御力ｕの出力に対して制御しようとする減衰
力f1との偏差εをとり、その偏差εを、ばね上−ばね下
相対速度ｙv1と車速ｖとで除算し、こうして得られた信
号ｉの出力に応じた大きさの電流を、駆動回路134を経
てリニアアクチュエータ65に与える。この結果、スプー
ル63が移動され、減衰係数Ｃが変わって、最適な減衰力
f1が設定される。

上述の実施例の装置は、気液流体タイプの懸架装置１
において、最適フィードバックを用いて算出した最適目
標制御量ｕの信号に基づいて減衰力f1を連続的に制御す
るので、あらゆる走行状態に適応することができ、その
結果、乗り心地や走行安定性等をはるかに向上させるこ
とができるという利点がある。しかも、最適目標制御量
ｕを、ばね上−ばね下相対速度ｙv1が小さいほど大きな
値に補正しているので、サスペンションのばね上−ばね
下相対速度が小さい場合でも、充分な制振作用をはたす
ことができる。しかも、車速ｖが大きいほど小さな値に
補正する処理も行なっているので、車速が高い場合の段
差の乗越しなどでの路面からの突き上げ入力も抑制され
る。従って、異なる車速で同一の段差を乗り越す場合で
も、乗り心地を充分に確保することができる。

これらの結果、最適フィードバックゲインを算出する
際に仮定した遅れ要素が現実と誤差を生じても、これを
補完することができ、実際の車両で経時変化により遅れ
量が変化しても、減衰力の好適な制御を継続することが
できる。また、減衰力制御に使用し得るアクチュエータ
として、低応答性のものの採用が可能となり、設計の自
由度の向上、コストの低減等を図ることも可能となる。

なお、本実施例では、減衰力f1を制御するアクチュエ
ータ２は、リニアアクチュエータ65で発生する力に対し
てリターンスプリングを用いる代わりに、スプール63の
変位ｘをフィードバックする制御を行なっている。従っ
て、わずかな電気エネルギでスプール63を動かすことが
でき、それによって発生する力を有効に利用できるの
で、応答性が向上し、周波数の高い細かな振動まで制御
でき、かつ、油圧源，空気圧源等の動力源が不要で、そ
れによる配管等の重量，スペース，コストの低減を図る
ことができるという利点がある。

以上説明した実施例では、CPU84が、請求項１にいう
「車両状態予測手段」、「ゲイン演算手段」、「目標制
御量演算手段」、「ばね上−ばね下相対速度演算手
段」、「制御量補正手段」および「車速感応補正手段」
としての各機能を達成している。その対応関係を整理す
ると以下の通りである。

車両状態予測手段:CPU84がステップP3の処理を実行す
ることにより構成される。

ゲイン演算手段:CPU84がステップP4の処理を実行する
ことにより構成される。

目標制御量演算手段:CPU84がステップP12の処理を実
行することにより構成される。

ばね上−ばね下相対速度演算手段:CPU84がステップP6
の処理を実行することにより構成される。

制御量補正手段:CPU84がステップP14の処理を実行す
ることにより構成される。

車速感応補正手段:CPU84がステップP15の処理を実行
することにより構成される。

（発明の効果） 本発明の減衰力可変式サスペンション制御装置は、走
行時の運動状態に対応する基準モデルに従って求めた最
適フィードバック制御ゲインを用いて最適目標制御量を
求め、この最適目標制御量をばね上−ばね下相対速度が
小さいほど大きな値に補正する。従って、サスペンショ
ンの減衰力は、ばね上−ばね下相対速度が小さいほど大
きく制御され、アクチュエータの動作遅れが補償され
て、より的確に車両の挙動を制御することができるとい
う極めて優れた効果を奏する。この結果、アクチュエー
タにより変更可能な減衰力に上下限が存在したり、最適
フィードバックゲインを算出する際に仮定した遅れ要素
が現実と誤差を生じるといった場合でも、これを補完す
ることができ、実際の車両で経時変化により遅れ量が変
化しても、減衰力の好適な制御を継続することができ
る。また、減衰力制御に使用し得るアクチュエータとし
て、低応答性のものの採用が可能となり、設計の自由度
の向上等を図ることも可能となる。

更に、上ばね下相対速度により補正された最適目標制
御量を、車速が小さくなるほど大きな値に補正すれば、
路面からの突き上げ入力を抑制し、より幅広い路面に対
応することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の基本的構成を例示するブロック図、第
２図は振動系の４自由度モデルを示す概念図、第３図
（ａ）は本発明を自動車に適用した実施例の振動制御装
置における懸架装置１の位置を示す説明図，同図（ｂ）
は実施例の制御機構の概略をオイル系統を中心に示す説
明図、同図（ｃ）は減衰力を可変する可変絞り装置51の
構成を示す断面図、第４図は制御入力と絞り開度，スプ
ール変位，減衰係数の関係を示す特性図、第５図は懸架
装置１を制御する電子制御装置80の構成を示すブロック
図、第６図は電子制御装置80における処理の一例を示す
フローチャート、第７図は実施例における制御の概要を
示すブロック図、である。 １……懸架装置、２……アクチュエータ ５……シリンダ室、10……オイル供給装置 26,34……電磁開閉弁 28,32……電磁流量制御弁 51……可変絞り装置、52……主ばね 55……副ばね、65……リニアアクチュエータ 80……電子制御装置、82……車高センサ 109……ばね上加速度センサ 115……変位センサ

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−115209（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−55209（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−111513（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】少なくともばね上−ばね下相対変位を含む
   サスペンションの動きを示す状態量及び車両の走行状態
   を示す状態量を検出する状態量検出手段と、 該検出された状態量に基づき、車両全体のその後の運動
   状態を、走行時の運動状態に対応する基準モデルに従っ
   て予測演算し、車両全体の運動状態の変化を評価する評
   価値を演算する車両状態予測手段と、 該評価値に基づいて、予測される車両の運動状態の変化
   量が最小となる最適フィードバックゲインを求めるゲイ
   ン演算手段と、 該演算された各ゲインを、前記状態量検出手段によって
   検出された状態量に乗算し、最適目標制御量を出力する
   目標制御量演算手段と、 該最適目標制御量に従って、前記サスペンションの減衰
   力特性を連続的に可変制御するアクチュエータと を備えた減衰力可変式サスペンション制御装置におい
   て、 前記状態量検出手段が検出するばね上−ばね下相対変位
   からばね上−ばね下相対速度を算出するばね上−ばね下
   相対速度演算手段と、 前記目標制御量演算手段が出力する最適目標制御量を、
   前記ばね上−ばね下相対速度演算手段が算出したばね上
   −ばね下相対速度が小さいほど大きな値に補正する制御
   量補正手段を備えたことを特徴とする減衰力可変式サス
   ペンション制御装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の減衰力可変式サスペンショ
   ン制御装置であって、 制御量補正手段によって補正された最適目標制御量を、
   状態量のひとつとして検出された車速が小さいほど大き
   な値に補正する車速感応補正手段を備えた減衰力可変式
   サスペンション制御装置。