JP2722883B2 - 車両の補助操舵装置 - Google Patents

車両の補助操舵装置

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JP2722883B2 JP3224291A JP22429191A JP2722883B2 JP 2722883 B2 JP2722883 B2 JP 2722883B2 JP 3224291 A JP3224291 A JP 3224291A JP 22429191 A JP22429191 A JP 22429191A JP 2722883 B2 JP2722883 B2 JP 2722883B2
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    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60GVEHICLE SUSPENSION ARRANGEMENTS
    • B60G2400/00Indexing codes relating to detected, measured or calculated conditions or factors
    • B60G2400/80Exterior conditions
    • B60G2400/84Atmospheric conditions
    • B60G2400/841Wind

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  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はステアリングホイールに
よる主操舵時、主操舵される車輪または他の車輪、ある
いはこれら双方を補助操舵する装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】かかる車両の補助操舵装置としては従
来、実開昭62ー23774号公報に記載のごとく、ステアリン
グホイールによる前輪の主操舵時後輪をステアリングホ
イール操舵角に基ずきフィードフォワード制御ゲインに
応じ、又車両のヨーレイトに基ずきフィードバック制御
ゲインに応じて補助操舵するようにしたものが知られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、フィードフォ
ワード制御ゲイン及びフィードバック制御ゲインが共
に、車速によっては変化するが、ステアリングホイール
操舵角やヨーレイトに応じて変化するものでなかったた
め以下の問題を生じていた。即ち、補助操舵による所定
の車両運動性能が得られるようフィードフォワード制御
ゲイン及びフィードバック制御ゲインを決定すると、直
進走行中に僅かなステアリングホイール操作があっただ
けで、又この直進走行中に僅かな路面の凹凸や僅かな横
風等の外乱があっただけで、微小ながら補助操舵がなさ
れることとなり、車両がぴくつくような違和感を生ず
る。
【0004】本発明は、ステアリングホイールの中立付
近でフィードフォワード制御ゲインやフィードバック制
御ゲインを小さくすることにより、上述の問題を解消す
ることを骨子とする。ところでこの際、フィードバック
制御ゲインをフィードフォワード制御ゲインよりも小さ
くすると、フィードバック制御ゲインの過小によりフィ
ードバック制御の狙いである耐外乱性が阻害され、車両
の走破性に悪影響がでる。本発明は、上記のようにステ
アリングホイールの中立付近でフィードフォワード制御
ゲインやフィードバック制御ゲインを小さくするに際し
て、当該問題が発生しないよう考慮することをも目的と
するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】この目的のため、本発明
による車両の補助操舵装置は、ステアリングホイールに
より或る車輪を主操舵する時、該或る車輪または他の車
輪、或はこれら双方を、ステアリングホイール操舵角に
基ずきフィードフォワード制御ゲインに応じて補助操舵
すると共に、車両挙動に基ずきフィードバック制御ゲイ
ンに応じて補助操舵するようにした車両を前提とし、こ
れに以下の各手段を附加して要旨部分を構成したもので
ある。
【0006】つまり本発明による車両の補助操舵装置
は、上記の車両に、ステアリングホイール操舵角が中立
近辺の小さな領域であるのを検出する小操舵角域検出手
段と、該手段からの信号に応答してこの小操舵角域で前
記フィードフォワード制御ゲインを減ずるフィードフォ
ワード制御ゲイン減少手段と、前記小操舵角域検出手段
からの信号に応答し、中立近辺の小操舵角域で前記フィ
ードバック制御ゲインを、前記減じられたフィードフォ
ワード制御ゲイン以下にならない範囲内で低下させるフ
ィードバック制御ゲイン減少手段とを附加したものであ
る。
【0007】
【作用】本発明の補助操舵装置は、ステアリングホイー
ルによる或る車輪の主操舵時この或る車輪または他の車
輪、或はこれら双方を、ステアリングホイール操舵角に
基ずきフィードフォワード制御ゲインに応じて補助操舵
すると共に、車両挙動に基ずきフィードバック制御ゲイ
ンに応じた補助操舵をも行う。一方、小操舵角域検出手
段が小さなステアリングホイール操舵角域であることを
検出する時、これに応答してフィードフォワード制御ゲ
イン減少手段は前記のフィードフォワード制御ゲインを
減ずる。よって、直進走行中に僅かな無意識のステアリ
ングホイール操作があっても、これに呼応して前記の補
助操舵がなされることはなく、このような直進走行中に
車両がぴくつくような違和感を防止することができる。
【0008】更に、小操舵角域検出手段が小さなステア
リングホイール操舵角域であることを検出する時、これ
に応答してフィードバック制御ゲイン減少手段は前記の
フィードバック制御ゲインを減ずる。よって、直進走行
中に僅かな路面の凹凸や僅かな横風等の外乱があって
も、前記の補助操舵がなされることはなく、このような
走行中に車両がぴくつくような違和感を防止することが
できる。ところで本発明においては、フィードバック制
御ゲイン減少手段が上記フィードバックゲインを減少す
るに際し、このフィードバック制御ゲインを、前記減じ
られたフィードフォワード制御ゲイン以下にならない範
囲内で減少させることから、フィードバック制御ゲイン
がフィードフォワード制御ゲイン以下になることがなく
なり、これが原因でフィードバック制御ゲインの過小に
よりフィードバック制御の狙いである耐外乱性が阻害さ
れ、車両の走破性に悪影響がでるという問題を解消する
ことができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づき詳細に
説明する。図1は本発明補助操舵装置の一実施例で、1
L,1Rは左右前輪、2L,2Rは左右後輪をそれぞれ
示す。前輪1L,1Rはステアリングホイールにより前
輪ステアリングギヤ4を介して主操舵可能とし、この主
操舵時後輪2L,2Rを電動モータ5により後輪ステア
リングギヤ6を介して補助操舵可能とする。
【0010】この補助操舵に当たって後輪舵角δr はコ
ントローラ7により決定し、このためコントローラ7に
はステアリングホイール操舵角θを検出する操舵角セン
サ8からの信号と、車速Vを検出する車速センサ9から
の信号と、車両のヨーレトφを検出するヨーレイトセン
サ10からの信号をそれぞれ入力する。コントローラ7
は図2の構成になり、デジタル演算制御回路17a を主
たる構成要素とし、これに関連してデジタル検出回路7
b と、A/D変換器7c と、記憶回路7d と、D/A変
換器7e と、駆動回路7f とを具える。回路7b はセン
サ8,9からの信号と、変換器7c でデジタル信号に変
換されたセンサ10からの信号とを制御回路7a に入力
し、この回路7a は各センサ8〜10からの入力情報を
基に記憶回路7d 内の図3に示す制御プログラムを実行
して後輪舵角δrを決定し、対応する信号をD/A変換
器7e によりアナログ信号にして駆動回路7f を介しモ
ータ5に供給する。このモータ5は後輪ステアリングギ
ヤ6を介し後輪2L,2Rを演算舵角δr だけ操舵す
る。この際、電動モータ5の回転、つまり後輪実舵角δ
R がポテンショメータ11により検出されて制御回路7
a にフィードバックされ、制御回路7a はこの実舵角が
演算舵角に一致するようD/A変換器7e への出力を修
正する。
【0011】次に図3の後輪舵角演算プログラムを説明
する。先ず、ステアリングホイール操舵角θ、車速V、
及びヨーレイトφを読み込み、次にθからステアリング
ギヤ比を乗じて前輪舵角δf を求める。そして、車速V
から、フィードフォワード制御ゲインに関与する制御定
数C1 、及びフィードバック制御ゲインに関与する制御
定数C2 をそれぞれテーブルルックアップする。これら
制御定数は車速Vの関数として周知のもので、ちなみに
従来は後輪舵角δr を次式により決定していた。
【0012】 δr =C1 δf +C2 φ ------------------ (1) しかして、本例においては特に、右辺第一項のフィード
フォワード項にそのフィードフォワード制御ゲインを変
えうるよう重み付け係数K1 を掛け、又、右辺第二項の
フィードバック項にそのフィードバック制御ゲインを変
えうるよう重み付け係数K2 を掛け、後輪舵角を次式に
より決定することとする。
【0013】 δr =K1 (C1 δf )+K2 (C2 φ)----- (2) ここで、重み付け係数K1 ,K2 は本発明の前記目的に
照らして例えば図4中(a),(b)で示すように定め
る。即ち、θ=0の中立付近にK1 の場合d1、K2
場合d2 の不感帯を設定し、この不感帯よりステアリン
グホイール操舵角θが大きくなるにつれ重み付け係数K
1 ,K2 が0から漸増して±θ1 、±θ2 で最大値の1
になるものとする。なお、これら係数が1未満である
間、対応する制御ゲインが従来より小さくなることを意
味する。
【0014】図3の制御プログラムにおいて、次のステ
ップでは、ステアリングホイール操舵角θから図4に対
応するテーブルデータを基に重み付け係数K1 , K2
ルックアップし、その後次のステップにおいて前記
(2)式の演算により後輪舵角δr を求める。図1及び
図2に示すコントローラ7は、このように決定した舵角
となるよう後輪を前記作用により転舵するが、後輪舵角
の演算に当たって付加した重み付け係数K1 ,K2 を図
4のごとくに定めることから、ステアリングホイールの
中立付近でフィードフォワード制御ゲイン及びフィード
バック制御ゲインが小さくされることとなる。フィード
フォワード制御ゲインがこのように中立付近で小さくな
ることによって、直進走行中に僅かにステアリングホイ
ールが動いても、後輪の補助操舵がなされることはなく
なり、このような直進走行中に車両がぴくつくような違
和感を防止することができる。又、フィードバック制御
ゲインが中立付近で小さくなることによって、直進走行
中に僅かな路面の凹凸や僅かな横風等の外乱があっただ
けでは、後輪の補助操舵がなされることはなく、このよ
うな走行中に車両がぴくつくような違和感を防止するこ
とができる。
【0015】ここで本発明においては、フィードフォワ
ード制御ゲインよりもフィードバック制御ゲインの方が
大きくなるよう、図5に示すごとくK1 よりもK2 の方
を大きくする。これがためフィードバック制御ゲインが
フィードフォワード制御ゲイン以下の小さな値になるこ
とがなく、従って、フィードバック制御ゲインをあまり
小さくするとフィードバック制御の狙いである耐外乱性
が阻害され、車両の走破性に悪影響が及ぶところなが
ら、かかる耐外乱性の阻害をまねくことなく、上記諸々
の作用効果を達成することができる。なお、重み付け係
数K1 、K2 はそれぞれ図6にKとしてその傾向を示す
ように、車速Vの増大につれ不感帯dが小さくなり且つ
制御ゲインの減少域が小さくなるようにするのが良い。
その理由は、高車速域では補助操舵による本来の高速安
定性及び耐外乱性を従来のままに維持する必要があるた
めである。
【0016】又、重み付け係数K1 、K2 は、図7にK
として示すようにステアリングホイール操舵角θに対し
必ずしも直線的に変化する特性αである必要はなく、同
図にβまたはγで示すように非線形に変化する特性でも
良い。いずれにしても、これらの特性は、不感帯幅d及
び制御ゲイン低減域Dを含めてベース車両の特性等に応
じ官能評価等によって決定する。
【0017】更に、重み付け係数K1 ,K2 はそれぞれ
図8にKとしてして示すように、不感帯域で実線のごと
く必ずしも0である必要はなく、一点鎖線で示すように
或る値を与えても良い。なお、ヨー回転中心の制御を行
う場合、後輪舵角δr は周知のように δr =C1 δf +C2 φ+C3 ( d/dt)φ ---------------- (3) の制御則によって求めるが、この場合も、 δr =K1(C1 δf +K2(C2 φ) +K3 {C3(d/dt)φ}---(4) のように重み付け係数K1 ,K2 ,K3 を付加し、又こ
れら係数を図9に示すごとくに定めることで、前述した
と同様な作用効果を奏し得る。
【0018】ところで、上記では後輪を補助操舵する場
合について本発明の適用例を説明したが、もちろん前輪
を補助操舵する場合も、又前輪及び後輪の双方を補助操
舵する場合も、前記したと同様な考え方により本発明を
適用し得ることはいうまでもない。加えて、各重み付け
係数はステアリングホイール操舵角θだけでなく、その
一階微分値や二階微分値に応じても同様に変化させるこ
とができ、この場合ステアリングホイールの操作過渡期
にも同様な作用効果を奏し得る。
【0019】
【発明の効果】かくして本発明補助操舵装置はステアリ
ングホイールの小舵角域で、フィードフォワード制御ゲ
インを減ずると同時に、フィードバック制御ゲインをフ
ィードフォワード制御ゲイン以下になることのない範囲
内で減ずる構成にしたから、車両直進走行中に僅かなス
テアリングホイールの動きや、僅かな路面の凹凸または
横風等の外乱があっただけで車両が補助操舵を行ってし
まうようなことがなくなり、これに伴う車両のぴくつき
をなくすことができると共に、フィードバック制御ゲイ
ンの過小状態が起きることがなくなって、これが原因で
フィードバック制御の狙いである耐外乱性が阻害され、
車両の走破性に悪影響がでるという問題を伴うことなく
上記の作用効果を達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明補助操舵装置の一実施例を示すシステム
図である。
【図2】同例のコントローラを示すブロック線図であ
る。
【図3】同コントローラが実行する後輪舵角演算プログ
ラムのフローチャートである。
【図4】同例で用いる重み付け係数を例示する線図であ
る。
【図5】フィードフォワード制御ゲイン及びフィードバ
ック制御ゲインに関わる重み付け係数を比較して示す線
図である。
【図6】重み付け係数の車速に対する変化傾向を示す線
図である。
【図7】重み付け係数の他の例を示す線図である。
【図8】重み付け係数の更に他の例を示す線図である。
【図9】重み付け係数の更に他の例を示す線図である。
【符号の説明】
1L 左前輪 1R 右前輪 2L 左後輪 2R 右後輪 3 ステアリングホイール 4 前輪ステアリングギヤ 5 電動モータ 6 後輪ステアリングギヤ 7 コントローラ 8 操舵角センサ 9 車速センサ 10 ヨーレイトセンサ

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ステアリングホイールにより或る車輪を
    主操舵する時、該或る車輪または他の車輪、或はこれら
    双方を、ステアリングホイール操舵角に基ずきフィード
    フォワード制御ゲインに応じて補助操舵すると共に、車
    両挙動に基ずきフィードバック制御ゲインに応じて補助
    操舵するようにした車両において、 ステアリングホイール操舵角が中立近辺の小さな領域で
    あるのを検出する小操舵角域検出手段と、 該手段からの信号に応答してこの小操舵角域で前記フィ
    ードフォワード制御ゲインを減ずるフィードフォワード
    制御ゲイン減少手段と、 前記小操舵角域検出手段からの信号に応答し、中立近辺
    の小操舵角域で前記フィードバック制御ゲインを、前記
    減じられたフィードフォワード制御ゲイン以下にならな
    い範囲内で低下させるフィードバック制御ゲイン減少手
    段とを設けてなることを特徴とする車両の補助操舵装
    置。
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JP3759681B2 (ja) * 1998-12-25 2006-03-29 日野自動車株式会社 後輪操舵装置
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