JP2936962B2 - 車両の後輪舵角制御装置 - Google Patents
車両の後輪舵角制御装置Info
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- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両のヨー運動を検出
してフィードバックしつつ、これに基づき後輪舵角を制
御するための後輪舵角制御装置に関するものである。
してフィードバックしつつ、これに基づき後輪舵角を制
御するための後輪舵角制御装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種ヨーレイトフィードバック式後輪
舵角制御装置としては従来、特開昭５７−４４５６８号
公報に記載の如きものが知られている。
舵角制御装置としては従来、特開昭５７−４４５６８号
公報に記載の如きものが知られている。
【０００３】これに代表される従来の後輪舵角制御装置
においては、車両のヨーレイトを検出し、この検出値に
基づき後輪舵角をフィードバック制御するが、このフィ
ードバック制御に当たっては、前輪操舵に対する後輪操
舵の応答遅れを改善する等の目的に照らして、この目的
が達成されるようフィードバック係数を決定していた。
においては、車両のヨーレイトを検出し、この検出値に
基づき後輪舵角をフィードバック制御するが、このフィ
ードバック制御に当たっては、前輪操舵に対する後輪操
舵の応答遅れを改善する等の目的に照らして、この目的
が達成されるようフィードバック係数を決定していた。
【０００４】しかし車両はもともと、ヨーレイト運動を
生ずると、これに伴って横滑り運動が発生するのを免れ
ず、また横滑り運動を生ずると、これに伴ってヨー運動
が発生するのを免れないが、従来はこれらの実情を考慮
してフィードバック係数を決定しておらず、以下の問題
を生じていた。
生ずると、これに伴って横滑り運動が発生するのを免れ
ず、また横滑り運動を生ずると、これに伴ってヨー運動
が発生するのを免れないが、従来はこれらの実情を考慮
してフィードバック係数を決定しておらず、以下の問題
を生じていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】即ち、図６に示す２輪
車両モデルにおいて、車両の運動方程式は次式の如くに
表される。但し、図６においてδf は前輪舵角、δr は
後輪舵角、ａは前輪・重心点間距離、ｂは後輪・重心点
間距離、Ｖは車速、（ｄ／ｄｔ）ｙは横滑り速度、（ｄ
／ｄｔ）φはヨーレイトを夫々示す。
車両モデルにおいて、車両の運動方程式は次式の如くに
表される。但し、図６においてδf は前輪舵角、δr は
後輪舵角、ａは前輪・重心点間距離、ｂは後輪・重心点
間距離、Ｖは車速、（ｄ／ｄｔ）ｙは横滑り速度、（ｄ
／ｄｔ）φはヨーレイトを夫々示す。
【数１】 ｍ〔Ｖ（ｄ／ｄｔ）φ＋（ｄ2 ／ｄｔ2 ）ｙ〕＝ Ｃf ｛δf −〔ａ（ｄ／ｄｔ）φ＋（ｄ／ｄｔ）ｙ〕／Ｖ｝ ＋Ｃr ｛δr −〔（ｄ／ｄｔ）ｙ−ｂ（ｄ／ｄｔ）φ〕／Ｖ｝ ＋Ｆ0 ・・・・（１）
【数２】 Ｉ（ｄ2 ／ｄｔ2 ）φ＝ ａＣf ｛δf −〔ａ（ｄ／ｄｔ）φ＋（ｄ／ｄｔ）ｙ〕／Ｖ｝ −ｂＣr ｛δr −〔（ｄ／ｄｔ）ｙ−ｂ（ｄ／ｄｔ）φ〕／Ｖ｝ ＋Ｍ0 ・・・・（２） 但し：ｍ ・・・車両質量 Ｃf ・・・前輪コーナリングパワー Ｃr ・・・後輪コーナリングパワー Ｉ ・・・ヨー慣性モーメント Ｆ0 ・・・外乱横力 Ｍ0 ・・・外乱モーメント
【０００６】上記（１），（２）式から、ヨー運動（ｄ
／ｄｔ）φ，（ｄ2 ／ｄｔ2 ）φ、および横滑り運動
（ｄ／ｄｔ）ｙ，（ｄ2 ／ｄｔ2 ）ｙ、並びに外乱Ｆ
0 ，Ｍ0の関係は次式のように書き表すことができる。
／ｄｔ）φ，（ｄ2 ／ｄｔ2 ）φ、および横滑り運動
（ｄ／ｄｔ）ｙ，（ｄ2 ／ｄｔ2 ）ｙ、並びに外乱Ｆ
0 ，Ｍ0の関係は次式のように書き表すことができる。
【数３】ｍ（ｄ2 ／ｄｔ2 ）ｙ＝ −〔ｍＶ＋（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕（ｄ／ｄｔ）φ −〔（Ｃf ＋Ｃr ）／Ｖ〕（ｄ／ｄｔ）ｙ ＋Ｃf δf ＋Ｃr δr ＋Ｆ0 ・・・（３）
【数４】Ｉ（ｄ2 ／ｄｔ2 ）φ＝ −〔（ａ2 Ｃf −ｂ2 Ｃr ）／Ｖ〕（ｄ／ｄｔ）φ〕 −〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕（ｄ／ｄｔ）ｙ ＋ａＣf δf ＋ｂＣr δr ＋Ｍ0 ・・・（４）
【０００７】これら（３），（４）式により表現される
車両の固有系を模式図により表すと、図７の如くにな
り、この図中Ｓは微分演算子ｄ／ｄｔである。図７から
明かなように一般の車両においては、ヨーレイト（ｄ／
ｄｔ）φが発生すると、ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち
のブロックＣが横滑り速度（ｄ／ｄｔ）ｙを生起させ、
横滑り速度（ｄ／ｄｔ）ｙが発生すると、ブロックＤが
ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φを生起させるという固有系と
なっている。従って、これらヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φ
および横滑り速度（ｄ／ｄｔ）ｙは、上記のブロック
Ｃ，Ｄで表される関数をもって相互に影響し合う。
車両の固有系を模式図により表すと、図７の如くにな
り、この図中Ｓは微分演算子ｄ／ｄｔである。図７から
明かなように一般の車両においては、ヨーレイト（ｄ／
ｄｔ）φが発生すると、ブロックＡ，Ｂ，Ｃ，Ｄのうち
のブロックＣが横滑り速度（ｄ／ｄｔ）ｙを生起させ、
横滑り速度（ｄ／ｄｔ）ｙが発生すると、ブロックＤが
ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φを生起させるという固有系と
なっている。従って、これらヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φ
および横滑り速度（ｄ／ｄｔ）ｙは、上記のブロック
Ｃ，Ｄで表される関数をもって相互に影響し合う。
【０００８】これがため従来のように、かかる車両固有
系を考慮せず、単にヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φをフィー
ドバックし、これに基づいて後輪舵角δr を決定するの
では、例えば比例定数Ｋ1 によって後輪舵角δr をδr
＝Ｋ1 ・（ｄ／ｄｔ）φのように決定する場合について
説明すると、前記（３），（４）式が次の（５），
（６）式のように変化して、以下の問題を生ずる。
系を考慮せず、単にヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φをフィー
ドバックし、これに基づいて後輪舵角δr を決定するの
では、例えば比例定数Ｋ1 によって後輪舵角δr をδr
＝Ｋ1 ・（ｄ／ｄｔ）φのように決定する場合について
説明すると、前記（３），（４）式が次の（５），
（６）式のように変化して、以下の問題を生ずる。
【数５】 ｍ（ｄ2 ／ｄｔ2 ）ｙ＝ −｛ｍＶ＋〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕−Ｃr Ｋ1 ｝（ｄ／ｄｔ）φ −〔（Ｃf ＋Ｃr ）／Ｖ〕（ｄ／ｄｔ）ｙ ＋Ｃf δf ＋Ｆ0 ・・・（５）
【数６】 Ｉ（ｄ2 ／ｄｔ2 ）φ＝ −｛〔（ａ2 Ｃf −ｂ2 Ｃr ）／Ｖ〕＋ｂＣr Ｋ1 ｝（ｄ／ｄｔ）φ〕 −〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕（ｄ／ｄｔ）ｙ ＋ａＣf δf ＋Ｍ0 ・・・（６）
【０００９】これら（５），（６）式から明かなよう
に、ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φをフィードバックした場
合、図７のブロックＡおよびＣが変化する。そして、ブ
ロックＣが大きくなるよう変化した場合、これを経由し
てヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φに起因する横滑り速度（ｄ
／ｄｔ）ｙの成分が大きくなり、後輪操舵による所期の
作用効果を十分に奏し得なくなっていた。
に、ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φをフィードバックした場
合、図７のブロックＡおよびＣが変化する。そして、ブ
ロックＣが大きくなるよう変化した場合、これを経由し
てヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φに起因する横滑り速度（ｄ
／ｄｔ）ｙの成分が大きくなり、後輪操舵による所期の
作用効果を十分に奏し得なくなっていた。
【００１０】また、ブロックＣは、上記のヨーレイトフ
ィードバックにより、（３），（５）式の比較から明ら
かなように〔Ｖ＋（ａＣf −ｂＣr ）／ｍＶ〕から｛Ｖ
＋〔（ａＣf −ｂＣr ）／ｍＶ〕−Ｃr Ｋ1 ｝へと変化
し、定数Ｋ1 を大きくすると、ブロックＣが負の値にな
ってしまう。この場合、ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φが正
に発生した時、横滑り速度（ｄ／ｄｔ）ｙも正に変化
し、これがブロックＤを経由して正のヨーモーメントを
車両に生起させることとなり、車両の系を不安定な系に
してしまう。このような状態のもとで車両に外乱モーメ
ントが入ると、車両のヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φが発散
するといった問題を生ずる。
ィードバックにより、（３），（５）式の比較から明ら
かなように〔Ｖ＋（ａＣf −ｂＣr ）／ｍＶ〕から｛Ｖ
＋〔（ａＣf −ｂＣr ）／ｍＶ〕−Ｃr Ｋ1 ｝へと変化
し、定数Ｋ1 を大きくすると、ブロックＣが負の値にな
ってしまう。この場合、ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φが正
に発生した時、横滑り速度（ｄ／ｄｔ）ｙも正に変化
し、これがブロックＤを経由して正のヨーモーメントを
車両に生起させることとなり、車両の系を不安定な系に
してしまう。このような状態のもとで車両に外乱モーメ
ントが入ると、車両のヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φが発散
するといった問題を生ずる。
【００１１】本発明は、上記のフィードバック制御に当
り、その制御関数を、上述した問題の原因となっていた
ブロックＣの影響が小さくなるようなものに決定するこ
とで、当該問題の解消を図ることを目的とする。
り、その制御関数を、上述した問題の原因となっていた
ブロックＣの影響が小さくなるようなものに決定するこ
とで、当該問題の解消を図ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】この目的のため本発明の
車両用後輪舵角制御装置は、請求項１に記載の如く、車
両のヨー運動に関する物理量を検出し、該検出された物
理量に基づくフィードバック制御により後輪舵角を決定
するようにした車両の後輪操舵装置において、前記ヨー
運動によって生ずる車両横滑り運動の発生量を決定する
車両固有の影響関数を打ち消すような、前記フィードバ
ック制御のための制御関数を求めるフィードバック関数
演算手段と、該制御関数により得られる値以下のフィー
ドバック係数を用いて、ヨー運動に伴う横滑り運動が最
小となるような後輪舵角を求める後輪舵角演算手段とを
具えた構成に特徴づけられる。
車両用後輪舵角制御装置は、請求項１に記載の如く、車
両のヨー運動に関する物理量を検出し、該検出された物
理量に基づくフィードバック制御により後輪舵角を決定
するようにした車両の後輪操舵装置において、前記ヨー
運動によって生ずる車両横滑り運動の発生量を決定する
車両固有の影響関数を打ち消すような、前記フィードバ
ック制御のための制御関数を求めるフィードバック関数
演算手段と、該制御関数により得られる値以下のフィー
ドバック係数を用いて、ヨー運動に伴う横滑り運動が最
小となるような後輪舵角を求める後輪舵角演算手段とを
具えた構成に特徴づけられる。
【００１３】なお、上記フィードバック係数の限界値は
請求項２に記載の如く、上記制御関数により得られる値
の７０％以下にするのが良い。
請求項２に記載の如く、上記制御関数により得られる値
の７０％以下にするのが良い。
【００１４】なお、ヨー運動に関する検出物理量のフィ
ードバックに当たっては、これをそのままフィードバッ
クする代わりに、請求項３に記載の如く、目標とする車
両モデルに基づく演算によりヨー運動目標値を求める目
標ヨー運動演算手段と、このヨー運動目標値および上記
検出されたヨー運動に関する物理量間の偏差を算出する
ヨー運動偏差算出手段とを付加し、この偏差をフィード
バックして、これに基づき後輪舵角を決定するようにな
すのが良い。
ードバックに当たっては、これをそのままフィードバッ
クする代わりに、請求項３に記載の如く、目標とする車
両モデルに基づく演算によりヨー運動目標値を求める目
標ヨー運動演算手段と、このヨー運動目標値および上記
検出されたヨー運動に関する物理量間の偏差を算出する
ヨー運動偏差算出手段とを付加し、この偏差をフィード
バックして、これに基づき後輪舵角を決定するようにな
すのが良い。
【００１５】
【作用】請求項１において後輪操舵装置は、車両のヨー
運動に関する物理量を検出し、これに基づくフィードバ
ック制御により後輪舵角を決定する。
運動に関する物理量を検出し、これに基づくフィードバ
ック制御により後輪舵角を決定する。
【００１６】ところでこの際、フィードバック関数演算
手段は、ヨー運動によって生ずる車両横滑り運動の発生
量を決定する車両固有の影響関数を打ち消すような、フ
ィードバック制御のための制御関数を求め、後輪舵角演
算手段は、この制御関数により得られる値以下のフィー
ドバック係数を用いて、上記の後輪舵角を算出する。
手段は、ヨー運動によって生ずる車両横滑り運動の発生
量を決定する車両固有の影響関数を打ち消すような、フ
ィードバック制御のための制御関数を求め、後輪舵角演
算手段は、この制御関数により得られる値以下のフィー
ドバック係数を用いて、上記の後輪舵角を算出する。
【００１７】かようにして算出した後輪舵角は、ヨー運
動に伴う横滑り運動が最小となるようなものであり、ヨ
ー運動および横滑り運動が相互に影響し合う車両固有系
にも係わらず、この影響を最小にして、後輪操舵による
作用効果を狙い通りに達成することができる。
動に伴う横滑り運動が最小となるようなものであり、ヨ
ー運動および横滑り運動が相互に影響し合う車両固有系
にも係わらず、この影響を最小にして、後輪操舵による
作用効果を狙い通りに達成することができる。
【００１８】また、同様の理由から車両の系が不安定な
系になることが決してなく、外乱モーメントの入力時に
ヨーレイトが発散するといった弊害を完全になくすこと
ができる
系になることが決してなく、外乱モーメントの入力時に
ヨーレイトが発散するといった弊害を完全になくすこと
ができる
【００１９】なお、上記フィードバック係数の限界値を
請求項２に記載の如く、上記制御関数により得られる値
の７０％以下にする場合、一般的なタイヤの路面摩擦係
数変化幅の全域において上記ヨーレイトの発散を防止す
ることができる。
請求項２に記載の如く、上記制御関数により得られる値
の７０％以下にする場合、一般的なタイヤの路面摩擦係
数変化幅の全域において上記ヨーレイトの発散を防止す
ることができる。
【００２０】なお、ヨー運動に関する検出物理量のフィ
ードバックに当たって、これをそのままフィードバック
する代わりに、請求項３に記載の如く、目標ヨー運動演
算手段で目標車両モデルに基づく演算によりヨー運動目
標値を求め、このヨー運動目標値および検出されたヨー
運動に関する物理量間の偏差をヨー運動偏差算出手段に
より算出し、この偏差をフィードバックして、これに基
づき後輪舵角を決定する場合、当該偏差があった時のみ
フィードバック制御がなされることとなり、フィードバ
ック制御とフィードフォワード制御との分離が可能とな
って、外乱に対する車両挙動の抑制と、操舵入力に対す
る高応答とを両立させることができる。
ードバックに当たって、これをそのままフィードバック
する代わりに、請求項３に記載の如く、目標ヨー運動演
算手段で目標車両モデルに基づく演算によりヨー運動目
標値を求め、このヨー運動目標値および検出されたヨー
運動に関する物理量間の偏差をヨー運動偏差算出手段に
より算出し、この偏差をフィードバックして、これに基
づき後輪舵角を決定する場合、当該偏差があった時のみ
フィードバック制御がなされることとなり、フィードバ
ック制御とフィードフォワード制御との分離が可能とな
って、外乱に対する車両挙動の抑制と、操舵入力に対す
る高応答とを両立させることができる。
【００２１】
【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は本発明後輪舵角制御装置の一実施例を
示す車両用操舵系のシステム図である。１は左右前輪、
２は左右後輪で、前輪１はステアリングホイール３によ
りステアリングギヤ４を介して主操舵（舵角は、ステア
リングギヤ比をＮとした時、θ／Ｎ）されると共に、ア
クチュエータ５によりステアリングギヤ４を車幅方向に
変位させることで、δF のように切り増し方向または切
り戻し方向に補助操舵可能とする。また、後輪２はアク
チュエータ６によりδr のように操舵可能とする。
説明する。図１は本発明後輪舵角制御装置の一実施例を
示す車両用操舵系のシステム図である。１は左右前輪、
２は左右後輪で、前輪１はステアリングホイール３によ
りステアリングギヤ４を介して主操舵（舵角は、ステア
リングギヤ比をＮとした時、θ／Ｎ）されると共に、ア
クチュエータ５によりステアリングギヤ４を車幅方向に
変位させることで、δF のように切り増し方向または切
り戻し方向に補助操舵可能とする。また、後輪２はアク
チュエータ６によりδr のように操舵可能とする。
【００２２】なお、前輪補助操舵用アクチュエータ５
は、常態で内蔵スプリングにより中立位置に弾支され
て、前輪補助舵角δF を０に保ち、何れか一方のシリン
ダ室に圧力を印加される時、前輪１を対応する方向にδ
F だけ補助操舵するものとする。また、後輪操舵用アク
チュエータ６も、常態で内蔵スプリングにより中立位置
に弾支されて、後輪舵角δr を０に保ち、何れか一方の
シリンダ室に圧力を印加される時、後輪２を対応する方
向にδr だけ操舵するものとする。
は、常態で内蔵スプリングにより中立位置に弾支され
て、前輪補助舵角δF を０に保ち、何れか一方のシリン
ダ室に圧力を印加される時、前輪１を対応する方向にδ
F だけ補助操舵するものとする。また、後輪操舵用アク
チュエータ６も、常態で内蔵スプリングにより中立位置
に弾支されて、後輪舵角δr を０に保ち、何れか一方の
シリンダ室に圧力を印加される時、後輪２を対応する方
向にδr だけ操舵するものとする。
【００２３】アクチュエータ５，６の各シリンダ室に対
する圧力供給は、夫々の電磁弁７，８によりこれを行
い、これがため該電磁弁７，８に、ポンプ９および分流
弁１０よりなる圧力源から液圧回路１１，１２を接続す
ると共に、共通なドレン回路１３を接続する。
する圧力供給は、夫々の電磁弁７，８によりこれを行
い、これがため該電磁弁７，８に、ポンプ９および分流
弁１０よりなる圧力源から液圧回路１１，１２を接続す
ると共に、共通なドレン回路１３を接続する。
【００２４】電磁弁７は３位置弁とし、ソレノイド７
Ｌ，７Ｒを共にＯＦＦする常態でアクチュエータ５の両
側シリンダ室を回路１３よりドレンして前輪補助舵角δ
F を０にし、ソレノイド７ＬをＯＮする時その通電量に
応じた圧力を回路１１からアクチュエータ５の対応する
シリンダ室に供給して該アクチュエータ５を対応する方
向に対応距離だけストロークさせ、これにより前輪１を
左に対応舵角だけ補助操舵し、ソレノイド７ＲをＯＮす
る時その通電量に応じた圧力をアクチュエータ５の対応
するシリンダ室に供給して該アクチュエータ５を対応す
る方向に対応距離だけストロークさせ、これにより前輪
１を右に対応舵角だけ補助操舵するものとする。
Ｌ，７Ｒを共にＯＦＦする常態でアクチュエータ５の両
側シリンダ室を回路１３よりドレンして前輪補助舵角δ
F を０にし、ソレノイド７ＬをＯＮする時その通電量に
応じた圧力を回路１１からアクチュエータ５の対応する
シリンダ室に供給して該アクチュエータ５を対応する方
向に対応距離だけストロークさせ、これにより前輪１を
左に対応舵角だけ補助操舵し、ソレノイド７ＲをＯＮす
る時その通電量に応じた圧力をアクチュエータ５の対応
するシリンダ室に供給して該アクチュエータ５を対応す
る方向に対応距離だけストロークさせ、これにより前輪
１を右に対応舵角だけ補助操舵するものとする。
【００２５】電磁弁８も３位置弁とし、ソレノイド８
Ｌ，８Ｒを共にＯＦＦする常態でアクチュエータ６の両
側シリンダ室を回路１３よりドレンして後輪舵角δr を
０にし、ソレノイド８ＬをＯＮする時その通電量に応じ
た圧力を回路１２からアクチュエータ６の対応するシリ
ンダ室に供給して該アクチュエータ６を対応する方向に
対応距離だけストロークさせ、これにより後輪２を左に
対応舵角だけ操舵し、ソレノイド８ＲをＯＮする時その
通電量に応じた圧力をアクチュエータ６の対応するシリ
ンダ室に供給して該アクチュエータ６を対応する方向に
対応距離だけストロークさせ、これにより後輪２を右に
対応舵角だけ操舵するものとする。
Ｌ，８Ｒを共にＯＦＦする常態でアクチュエータ６の両
側シリンダ室を回路１３よりドレンして後輪舵角δr を
０にし、ソレノイド８ＬをＯＮする時その通電量に応じ
た圧力を回路１２からアクチュエータ６の対応するシリ
ンダ室に供給して該アクチュエータ６を対応する方向に
対応距離だけストロークさせ、これにより後輪２を左に
対応舵角だけ操舵し、ソレノイド８ＲをＯＮする時その
通電量に応じた圧力をアクチュエータ６の対応するシリ
ンダ室に供給して該アクチュエータ６を対応する方向に
対応距離だけストロークさせ、これにより後輪２を右に
対応舵角だけ操舵するものとする。
【００２６】電磁弁ソレノイド７Ｌ，７Ｒ，８Ｌ，８Ｒ
のＯＮ，ＯＦＦおよび通電量、つまり前輪補助舵角およ
び後輪舵角はコントローラ１４によってこれらを行い、
これがためコントローラ１４には、ステアリングホイー
ル３の操舵角θを検出する操舵角センサ１５からの信
号、および車速Ｖを検出する車速センサ１６からの信号
を入力し、その他にヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φを検出す
るヨーレイトセンサ１７からの信号、およびアクチュエ
ータ６のストローク、つまり実際の後輪舵角を検出する
ストロークセンサ１８からの信号を入力する。
のＯＮ，ＯＦＦおよび通電量、つまり前輪補助舵角およ
び後輪舵角はコントローラ１４によってこれらを行い、
これがためコントローラ１４には、ステアリングホイー
ル３の操舵角θを検出する操舵角センサ１５からの信
号、および車速Ｖを検出する車速センサ１６からの信号
を入力し、その他にヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φを検出す
るヨーレイトセンサ１７からの信号、およびアクチュエ
ータ６のストローク、つまり実際の後輪舵角を検出する
ストロークセンサ１８からの信号を入力する。
【００２７】コントローラ１４はこれら入力情報を基
に、前輪補助舵角δF および後輪舵角δr を演算し、こ
れら演算舵角が達成されるよう電磁弁７，８のソレノイ
ド７Ｌ，７Ｒ，８Ｌ，８ＲをＯＮ、ＯＦＦ制御および通
電量制御して、アクチュエータ５，６をストロークさせ
る。但し、後輪２の舵角制御に当たっては、ストローク
センサ１８で検出した実舵角と演算舵角δr との偏差が
０となるように電磁弁８の制御を実行するものとする。
に、前輪補助舵角δF および後輪舵角δr を演算し、こ
れら演算舵角が達成されるよう電磁弁７，８のソレノイ
ド７Ｌ，７Ｒ，８Ｌ，８ＲをＯＮ、ＯＦＦ制御および通
電量制御して、アクチュエータ５，６をストロークさせ
る。但し、後輪２の舵角制御に当たっては、ストローク
センサ１８で検出した実舵角と演算舵角δr との偏差が
０となるように電磁弁８の制御を実行するものとする。
【００２８】ここで、前輪補助舵角δF は周知のよう
に、次式により決定することとし、
に、次式により決定することとし、
【数７】 δF ＝Ｋf ・θ＋Ｔf ・（ｄ／ｄｔ）θ・・・（７） 但し、Ｋf ：車速Ｖに応じた比例定数 Ｔf ：車速Ｖに応じた微分定数 その目的は、操舵量θが小さく、操舵速度（ｄ／ｄｔ）
θが速い操舵過渡期においては、上式中の微分項Ｔf ・
（ｄ／ｄｔ）θを効かして応答性を高め、操舵量θが大
きく、操舵速度（ｄ／ｄｔ）θが遅い保舵期において
は、上式中の比例項Ｋf ・θを効かして安定性を高める
ことにある。
θが速い操舵過渡期においては、上式中の微分項Ｔf ・
（ｄ／ｄｔ）θを効かして応答性を高め、操舵量θが大
きく、操舵速度（ｄ／ｄｔ）θが遅い保舵期において
は、上式中の比例項Ｋf ・θを効かして安定性を高める
ことにある。
【００２９】この意味合いにおいて、後輪舵角δR も同
様な考え方に基づき、
様な考え方に基づき、
【数８】 δR ＝Ｋr ・θ＋Ｔr ・（ｄ／ｄｔ）θ・・・（８） 但し、Ｋr ：車速Ｖに応じた比例定数 Ｔr ：車速Ｖに応じた微分定数 により決定するところながら、本例においてはセンサ１
７で検出したヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φをフィードバッ
クし、これをも考慮した次式により表される後輪舵角δ
r を採用することとする。
７で検出したヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φをフィードバッ
クし、これをも考慮した次式により表される後輪舵角δ
r を採用することとする。
【数９】 δr ＝Ｋr ・θ＋Ｔr ・（ｄ／ｄｔ）θ＋Ｋ・（ｄ／ｄｔ）φ・・・（９） 但し、Ｋ：フィードバック係数 （単純な比例定数でも良いし、動特性を持たせても良
い）
い）
【００３０】かかる後輪舵角δr の演算および出力に当
たっては、図２の制御プログラムを実行してこれを行
う。即ち、先ず車速Ｖおよび操舵角θを読み込み、次い
で制御定数Ｋr ，Ｔr ，Ｋを演算し、ヨーレイト（ｄ／
ｄｔ）φを読み込む。そして、上記（９）式の演算によ
り後輪舵角δr を求め、これを電磁弁８に指令する。
たっては、図２の制御プログラムを実行してこれを行
う。即ち、先ず車速Ｖおよび操舵角θを読み込み、次い
で制御定数Ｋr ，Ｔr ，Ｋを演算し、ヨーレイト（ｄ／
ｄｔ）φを読み込む。そして、上記（９）式の演算によ
り後輪舵角δr を求め、これを電磁弁８に指令する。
【００３１】上述した前輪補助舵角制御および後輪舵角
制御による車両の操舵系統を図面に表すと図３の如くに
なり、この図３において１点鎖線で囲んだ部分は、図７
に示したと同じ車両の固有系である。また、この図にお
いてＡf は前記（７）式における前輪補助操舵の制御関
数、Ａr は前記（８）式における後輪操舵の制御関数を
示し、また制御関数Ａf をバイパスするθ／Ｎはステア
リングギヤ４による前輪主舵角を示す。前輪舵角δf は
主舵角θ／Ｎと補助舵角δF との和値で表され、後輪舵
角δr はδR とフィードバック係数Ｋを経由したＫ・
（ｄ／ｄｔ）φとの和値で表される。
制御による車両の操舵系統を図面に表すと図３の如くに
なり、この図３において１点鎖線で囲んだ部分は、図７
に示したと同じ車両の固有系である。また、この図にお
いてＡf は前記（７）式における前輪補助操舵の制御関
数、Ａr は前記（８）式における後輪操舵の制御関数を
示し、また制御関数Ａf をバイパスするθ／Ｎはステア
リングギヤ４による前輪主舵角を示す。前輪舵角δf は
主舵角θ／Ｎと補助舵角δF との和値で表され、後輪舵
角δr はδR とフィードバック係数Ｋを経由したＫ・
（ｄ／ｄｔ）φとの和値で表される。
【００３２】ところで本例においては、フィードバック
係数Ｋを以下の如くに決定する。ヨーレイト（ｄ／ｄ
ｔ）φをフィードバックしてこれに基づき後輪舵角δr
を制御するに際し、前記した問題を解消するという本発
明の目的に照らして、図３のブロックＣをできるだけ小
さくし、好ましくは０にする必要がある。ここで、ブロ
ックＣを０にするための臨界値ＫOPを求めるに、この臨
界値は（５）式におけるヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φの係
数｛ｍＶ＋〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕−Ｃr Ｋ 1 ｝を
０にする値に相当し、従って、臨界値ＫOPは次式で表さ
れる。
係数Ｋを以下の如くに決定する。ヨーレイト（ｄ／ｄ
ｔ）φをフィードバックしてこれに基づき後輪舵角δr
を制御するに際し、前記した問題を解消するという本発
明の目的に照らして、図３のブロックＣをできるだけ小
さくし、好ましくは０にする必要がある。ここで、ブロ
ックＣを０にするための臨界値ＫOPを求めるに、この臨
界値は（５）式におけるヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φの係
数｛ｍＶ＋〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕−Ｃr Ｋ 1 ｝を
０にする値に相当し、従って、臨界値ＫOPは次式で表さ
れる。
【数１０】 ＫOP＝｛ｍＶ＋〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕｝１／Ｃr ・・・（１０）
【００３３】この時のブロックＡは、ホイールベースａ
＋ｂをＬと置くと、
＋ｂをＬと置くと、
【数１１】 Ａ＝（ａＬＣf ／ＶＩ）＋（ｂｍＶ／Ｉ）・・・（１１） となり、ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φのフィードバックを
かけない車両よりも大きい。ちなみに、このような車両
に外乱モーメントＭ0 が入力された時の応答は、
かけない車両よりも大きい。ちなみに、このような車両
に外乱モーメントＭ0 が入力された時の応答は、
【数１２】 （ｄ／ｄｔ）φ＝（１／Ｉ）｛（１／Ａ）／〔１＋（１／Ａ）Ｓ〕｝Ｍ0 ・・・（１２） で表される１次遅れ系となり、振動しない。
【００３４】基本的には、フィードバック係数Ｋを上記
の臨界値ＫOPに決定するのが理論上の最適値で、この場
合ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φによって生ずる車両横滑り
速度ｙの発生量を決定する車両固有の影響関数、つまり
ブロックＣによる影響を理論上完全になくすことができ
る。従って、Ｋ＝ＫOPにするのが良いが、実際には、Ｋ
OPの決めてであるＣf ，Ｃr が路面状態に応じて種々に
変化し、またａ，ｂも乗車人数に応じて変化し、そして
フィードバック係数Ｋが臨界値ＫOPを僅かでも越える
と、前述したように車両系が発散してしまうため、フィ
ードバック係数Ｋを決めるに当たってはＫが決してＫOP
を越えることのないような或る幅を持たせる必要があ
る。
の臨界値ＫOPに決定するのが理論上の最適値で、この場
合ヨーレイト（ｄ／ｄｔ）φによって生ずる車両横滑り
速度ｙの発生量を決定する車両固有の影響関数、つまり
ブロックＣによる影響を理論上完全になくすことができ
る。従って、Ｋ＝ＫOPにするのが良いが、実際には、Ｋ
OPの決めてであるＣf ，Ｃr が路面状態に応じて種々に
変化し、またａ，ｂも乗車人数に応じて変化し、そして
フィードバック係数Ｋが臨界値ＫOPを僅かでも越える
と、前述したように車両系が発散してしまうため、フィ
ードバック係数Ｋを決めるに当たってはＫが決してＫOP
を越えることのないような或る幅を持たせる必要があ
る。
【００３５】次ぎに、この幅について考察するに、上記
の条件を満たすためにフィードバック係数Ｋは、（１
０）式から
の条件を満たすためにフィードバック係数Ｋは、（１
０）式から
【数１３】 Ｋ≦｛ｍＶ＋〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕｝１／Ｃr ・・・（１３） である必要がある。ところで、路面状態に応じてＣf ，
Ｃr が同じように変化すると考えられることから、上式
における〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕｝１／Ｃrは
Ｃf ，Ｃr の変化に影響されないと考えて差し支えな
い。また、ａ，ｂによる上式右項の変化は、制御による
挙動変化が大きい高車速では極めて小さくなるため、考
慮しなくてもよいと考えられる。以上のことから、（１
３）式においてはｍＶ／Ｃr のみを考慮するだけでよい
ことになる。
Ｃr が同じように変化すると考えられることから、上式
における〔（ａＣf −ｂＣr ）／Ｖ〕｝１／Ｃrは
Ｃf ，Ｃr の変化に影響されないと考えて差し支えな
い。また、ａ，ｂによる上式右項の変化は、制御による
挙動変化が大きい高車速では極めて小さくなるため、考
慮しなくてもよいと考えられる。以上のことから、（１
３）式においてはｍＶ／Ｃr のみを考慮するだけでよい
ことになる。
【００３６】摩擦係数の高い乾燥路を想定してＣr を大
きく見積った場合、実際の路面摩擦係数がそれより小さ
く、この状態での制御時は、制御の効果は小さくなる
が、発散の危険はない。危険なのは、Ｃr を小さく見積
って実際の路面摩擦係数が見込みよりも大きかった場合
である。一般に、乾燥路でのタイヤの摩擦係数は０．７
〜１．０程度である。実際はμ＝０．７の路面であるに
もかかわらず、μ＝１であると思い込んで後輪コーナリ
ングパワーＣr を見積りながら、実際にμ＝１．０の路
面を走行した場合、１／Ｃr ＝１／０．７＝１４３％と
なり、発散してしまう。従って、前記の幅は臨界値ＫOP
の７０％〜１００％の幅をマージンとして確保して設定
するのが良く、フィードバック係数Ｋは図４に示すよう
に、臨界値ＫOPと、該臨界値の７０％に相当する限界値
ＫDLとの間の、斜線領域をマージンとして確保して設定
するのが良い。つまり、フィードバック係数Ｋは、臨界
値ｋｏｐの７０％以下の値に設定するのがよい。
きく見積った場合、実際の路面摩擦係数がそれより小さ
く、この状態での制御時は、制御の効果は小さくなる
が、発散の危険はない。危険なのは、Ｃr を小さく見積
って実際の路面摩擦係数が見込みよりも大きかった場合
である。一般に、乾燥路でのタイヤの摩擦係数は０．７
〜１．０程度である。実際はμ＝０．７の路面であるに
もかかわらず、μ＝１であると思い込んで後輪コーナリ
ングパワーＣr を見積りながら、実際にμ＝１．０の路
面を走行した場合、１／Ｃr ＝１／０．７＝１４３％と
なり、発散してしまう。従って、前記の幅は臨界値ＫOP
の７０％〜１００％の幅をマージンとして確保して設定
するのが良く、フィードバック係数Ｋは図４に示すよう
に、臨界値ＫOPと、該臨界値の７０％に相当する限界値
ＫDLとの間の、斜線領域をマージンとして確保して設定
するのが良い。つまり、フィードバック係数Ｋは、臨界
値ｋｏｐの７０％以下の値に設定するのがよい。
【００３７】上述の例では図３から明かなように、ヨー
レイト（ｄ／ｄｔ）φをそのまま常時フィードバックす
るため、外乱に対する車両挙動を確実に抑制しようとす
ると、操舵入力θに対する応答も鈍くなるのを免れな
い。図５は、この問題を解消し得るようにした例を示
し、本例では希望する車両挙動を発揮する車両規範モデ
ルを用意し、これを基に前輪主舵角から目標ヨーレイト
（ｄ／ｄｔ）φm を求める。そして、この目標ヨーレイ
ト（ｄ／ｄｔ）φm と、センサ１７で検出した実測ヨー
レイト（ｄ／ｄｔ）φとの偏差△（ｄ／ｄｔ）φを算出
し、これに応じて後輪舵角をフィードバック制御するこ
ととする。
レイト（ｄ／ｄｔ）φをそのまま常時フィードバックす
るため、外乱に対する車両挙動を確実に抑制しようとす
ると、操舵入力θに対する応答も鈍くなるのを免れな
い。図５は、この問題を解消し得るようにした例を示
し、本例では希望する車両挙動を発揮する車両規範モデ
ルを用意し、これを基に前輪主舵角から目標ヨーレイト
（ｄ／ｄｔ）φm を求める。そして、この目標ヨーレイ
ト（ｄ／ｄｔ）φm と、センサ１７で検出した実測ヨー
レイト（ｄ／ｄｔ）φとの偏差△（ｄ／ｄｔ）φを算出
し、これに応じて後輪舵角をフィードバック制御するこ
ととする。
【００３８】かかる本例の構成においては、フィードフ
ォワード制御と、フィードバック制御とが完全に分離さ
れることとなり、操舵入力に対する応答を高く保ったま
ま、これとは別に、外乱に対する車両挙動の抑制を確実
なものにすることができる。また、フィードフォワード
のチューニングと、フィードバックのチューニングとを
単独に行うことができ、開発段階での効率を向上させる
ことができる。更に、操舵角センサ１５やヨーレイトセ
ンサ１７が故障して、これらからの情報が得られなくな
っても、フィードフォワード制御か、フィードバック制
御の少なくとも一方は確保することができ、安全上大い
に有利である。
ォワード制御と、フィードバック制御とが完全に分離さ
れることとなり、操舵入力に対する応答を高く保ったま
ま、これとは別に、外乱に対する車両挙動の抑制を確実
なものにすることができる。また、フィードフォワード
のチューニングと、フィードバックのチューニングとを
単独に行うことができ、開発段階での効率を向上させる
ことができる。更に、操舵角センサ１５やヨーレイトセ
ンサ１７が故障して、これらからの情報が得られなくな
っても、フィードフォワード制御か、フィードバック制
御の少なくとも一方は確保することができ、安全上大い
に有利である。
【００３９】なお、上記何れの実施例においても、ヨー
レイトのフィードバック係数Ｋを比例係数としたが、ア
クチュエータ系の遅れを補償するための進み要素を加え
てもよいことはいうまでもない。
レイトのフィードバック係数Ｋを比例係数としたが、ア
クチュエータ系の遅れを補償するための進み要素を加え
てもよいことはいうまでもない。
【００４０】
【発明の効果】かくして本発明による車両の後輪舵角制
御装置は、請求項１に記載の如く、車両のヨー運動に関
する物理量に基づくフィードバック制御により後輪舵角
を決定するに際し、ヨー運動によって生ずる車両横滑り
運動の発生量を決定する車両固有の影響関数を打ち消す
ような、フィードバック制御のための制御関数を求め、
この制御関数により得られる値以下のフィードバック係
数を用いて、上記の後輪舵角を算出する構成としたか
ら、当該後輪舵角は、ヨー運動に伴う横滑り運動が最小
となるようなものとなり、ヨー運動および横滑り運動が
相互に影響し合う車両固有系にも係わらず、この影響を
最小にして、後輪操舵による作用効果を狙い通りに達成
することができる。
御装置は、請求項１に記載の如く、車両のヨー運動に関
する物理量に基づくフィードバック制御により後輪舵角
を決定するに際し、ヨー運動によって生ずる車両横滑り
運動の発生量を決定する車両固有の影響関数を打ち消す
ような、フィードバック制御のための制御関数を求め、
この制御関数により得られる値以下のフィードバック係
数を用いて、上記の後輪舵角を算出する構成としたか
ら、当該後輪舵角は、ヨー運動に伴う横滑り運動が最小
となるようなものとなり、ヨー運動および横滑り運動が
相互に影響し合う車両固有系にも係わらず、この影響を
最小にして、後輪操舵による作用効果を狙い通りに達成
することができる。
【００４１】また、同様の理由から車両の系が不安定な
系になることが決してなく、外乱モーメントの入力時に
ヨーレイトが発散するといった弊害を完全になくすこと
ができる
系になることが決してなく、外乱モーメントの入力時に
ヨーレイトが発散するといった弊害を完全になくすこと
ができる
【００４２】なお、上記フィードバック係数の限界値を
請求項２に記載の如く、上記制御関数により得られる値
の７０％以下にしたから、一般的なタイヤの路面摩擦係
数変化幅の全域において上記ヨーレイトの発散を防止す
ることができる。
請求項２に記載の如く、上記制御関数により得られる値
の７０％以下にしたから、一般的なタイヤの路面摩擦係
数変化幅の全域において上記ヨーレイトの発散を防止す
ることができる。
【００４３】なお、ヨー運動に関する検出物理量のフィ
ードバックに当たって、これをそのままフィードバック
する代わりに、請求項３に記載の如く、目標車両モデル
に基づく演算により求めたヨー運動目標値と、ヨー運動
に関する実測物理量との偏差をフィードバックして、こ
れに基づき後輪舵角を決定することとしたから、当該偏
差があった時のみフィードバック制御がなされることと
なり、フィードバック制御とフィードフォワード制御と
の分離が可能となって、外乱に対する車両挙動の抑制
と、操舵入力に対する高応答とを両立させることができ
る。
ードバックに当たって、これをそのままフィードバック
する代わりに、請求項３に記載の如く、目標車両モデル
に基づく演算により求めたヨー運動目標値と、ヨー運動
に関する実測物理量との偏差をフィードバックして、こ
れに基づき後輪舵角を決定することとしたから、当該偏
差があった時のみフィードバック制御がなされることと
なり、フィードバック制御とフィードフォワード制御と
の分離が可能となって、外乱に対する車両挙動の抑制
と、操舵入力に対する高応答とを両立させることができ
る。
【図１】本発明による車両用後輪舵角制御装置の一実施
例を示す操舵システムのハードウエア構成図である。
例を示す操舵システムのハードウエア構成図である。
【図２】同例のコントローラが実行する後輪舵角制御プ
ログラムを示すフローチャートである。
ログラムを示すフローチャートである。
【図３】同例における前後輪操舵制御の系統図である。
【図４】同例において用いるフィードバック係数の好適
な領域線図である。
な領域線図である。
【図５】本発明による後輪舵角制御装置の他の例を示す
図３と同様な制御系統図である。
図３と同様な制御系統図である。
【図６】車両の２輪モデル図である。
【図７】車両固有の系を示す系統図である。
１ 前輪 ２ 後輪 ３ ステアリングホイール ４ ステアリングギヤ ５ 前輪補助操舵アクチュエータ ６ 後輪操舵アクチュエータ ７ 電磁弁 ８ 電磁弁 10 分流弁 14 コントローラ 15 操舵角センサ 16 車速センサ 17 ヨーレイトセンサ 18 ストロークセンサ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 137:00 (56)参考文献 特開 平２−14973（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−106469（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 7/14
Claims (3)
- 【請求項１】 車両のヨー運動に関する物理量を検出
し、該検出された物理量に基づくフィードバック制御に
より後輪舵角を決定するようにした車両の後輪操舵装置
において、 前記ヨー運動によって生ずる車両横滑り運動の発生量を
決定する車両固有の影響関数を打ち消すような、前記フ
ィードバック制御のための制御関数を求めるフィードバ
ック関数演算手段と、 該制御関数により得られる値以下のフィードバック係数
を用いて、ヨー運動に伴う横滑り運動が最小となるよう
な後輪舵角を求める後輪舵角演算手段とを具えることを
特徴とする車両の後輪舵角制御装置。 - 【請求項２】 請求項１において、前記フィードバック
係数の限界値を、前記制御関数により得られる値の７０
％以下にしたことを特徴とする車両の後輪舵角制御装
置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２において、目標
とする車両モデルに基づく演算によりヨー運動目標値を
求める目標ヨー運動演算手段と、このヨー運動目標値お
よび前記検出されたヨー運動に関する物理量間の偏差を
算出するヨー運動偏差算出手段とを付加し、この偏差に
基づくフィードバック制御により後輪舵角を決定するよ
うにしたことを特徴とする車両の後輪舵角制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15915593A JP2936962B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 車両の後輪舵角制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15915593A JP2936962B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 車両の後輪舵角制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0710026A JPH0710026A (ja) | 1995-01-13 |
| JP2936962B2 true JP2936962B2 (ja) | 1999-08-23 |
Family
ID=15687475
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15915593A Expired - Fee Related JP2936962B2 (ja) | 1993-06-29 | 1993-06-29 | 車両の後輪舵角制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2936962B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4867313B2 (ja) | 2004-12-27 | 2012-02-01 | 日産自動車株式会社 | 車線逸脱防止装置 |
-
1993
- 1993-06-29 JP JP15915593A patent/JP2936962B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0710026A (ja) | 1995-01-13 |
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