JP2955458B2 - 動的システムの診断装置およびこれを用いたタイヤ空気圧診断装置、車体重量変動検出装置、内部外乱分離装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は動的システムの診断装置
およびこれを用いたタイヤ空気圧診断装置、車体重量変
動検出装置、特に故障を動的システム内で発生する外乱
として推定し、その推定外乱から動的システムの故障の
診断、タイヤ空気圧の異状検出、車体重量の変動の検出
等を行う診断装置およびこれを用いたタイヤ空気圧診断
装置、車体重量変動検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、動的システムの故障診断を行
う装置が周知である。この診断装置は、動的システムの
正常モデルから推定された動的システムの応答と、実際
にセンサ等で測定した応答との残差を用いて、故障の有
無および故障箇所を判定している。

【０００３】この代表として、一般化尤度比較検定法
（A.S.Willsky & H.L.Jones ，“AGeneralized Likelih
ood Ratio Approach to Detection and Estimation ofJ
umps in Linear Systems,"IEEE Trans. AC-21,No.1）
が挙げられる。

【０００４】図７には、この尤度比較検定法を具現化し
た装置が示されている。この故障診断装置２０は、制御
器１２からの制御入力１４に基づき制御される動的シス
テム１０を診断対象としている。ここにおいて、ｕ、ｄ
は動的システム１０に入力される制御入力ベクトル、外
部外乱ベクトルである。ｙは動的システムの制御出力ベ
クトルである。ｘはセンサー等を用いて測定した動的シ
ステム１０の内部状態量ベクトルである。

【０００５】故障診断装置２０は、正常モデル用のオブ
ザーバー２２と、故障モデル用の複数のオブザーバ２４
−１、２４−２…と、各故障モデル用オブザーバに対応
して設けられた尤度比検定部２６−１、２６−２…と、
故障判定部２８とを含む。

【０００６】前記正常モデルオブザーバ２２は、動的シ
ステム１０の制御入力ベクトルｕと制御出力ベクトルｙ
から、正常なモデルに基づいて動的システム１０の状態
を推定出力する。この推定出力信号２３と、実際にセン
サー等で測定した動的システム１０の状態量ｘとの残差
２５が、尤度比検定部２６−１、２６−２…へ入力され
る。

【０００７】故障モデルオブザーバ２４−１、２４−２
…は、それぞれ異なる故障モデルに基づいて動的システ
ム１０の状態を推定演算する。そして、これら各故障モ
デルオブザーバ２４−１、２４−２…の推定出力２７−
１、２７−２…と、実際に測定された動的システム１０
の状態ｘとの残差２９−１、２９−２…が、対応する尤
度比検定部２６−１、２６−２…へ入力される。

【０００８】各尤度比検定部２６−１、２６−２…は、
正常モデルオブザーバ２２からの残差信号２５と、故障
モデルオブザーバ２４からの残差信号２９とから、対応
する故障モデルと現在の動的システム１０とが一致する
確率（尤度）を演算する。その演算結果は、故障判別部
２８へ向け出力される。

【０００９】このようにして尤度比検定部２６−１、２
６−２…は、故障モデルと、現在の動的システム１０と
が一致する確率の演算を、想定される故障モデル毎に行
っている。そして、故障判定部２８は、入力される信号
から、尤度の最も高い故障モデルを決定し、これをもっ
て動的システム１０の故障の発生および故障箇所を判定
している。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前記故障診断
装置２０は、次のような課題がある。

【００１１】まず、この従来装置は、オブザーバ２２、
２４が推定する状態２３、２７と、実際の測定値ｘとの
残差２５、２９から、故障に対応するモデルを求めてい
る。しかし、この残差は、オブザーバの設計に大きく依
存し、オブザーバの状態検出速度（故障検出速度）を早
めようとすると、残差そのものが小さくなり、故障検出
感度が低下するという問題があった。

【００１２】特に、雑音の多いシステム等では、大きく
かつ急変する故障でなければ検知することができないと
いう問題があった。

【００１３】また、この従来装置は、故障検出のための
尤度の計算が複雑である。しかもこの計算は、個々の故
障モデルに応じて行わなければならない。このため計算
量が膨大となり、実時間での診断に対応できないという
問題があった。

【００１４】さらに、この従来装置は、診断対象となる
動的システム１０の内部状態量ｘが一つでも測定できな
い場合、診断対象の内部故障を検出特定することができ
ないという問題があった。すなわち動的システム１０の
内部状態量ｘは、複数の要素からなる状態量ベクトルと
して検出される。従って、この状態量ベクトルｘの要素
の一つでも測定できない場合、診断対象の内部故障の検
出、特定をすることができなかった。

【００１５】さらに、この従来装置は、外部から侵入す
る外部外乱ｄと、内部故障によって発生する内部外乱と
の分離が考慮されていない。このため、外部外乱によっ
てその測定精度が影響を受けやすいという問題があっ
た。

【００１６】本発明は、このような従来の課題に鑑みな
されたものであり、その目的は、動的システムの診断箇
所を特定しながらその診断を行うことができ、特に複数
箇所の診断を各箇所に対応した多くのオブザーバを用い
ることなく、少ない計算量で精度よく行うことができる
動的システムの診断装置を提供することにある。

【００１７】また、本発明の他の目的は、サスペンショ
ンと車輪で構成される動的システムにおいて、車輪のタ
イヤ空気圧の診断を簡単かつ正確に行うことができるタ
イヤ空気圧診断装置を提供することにある。

【００１８】また、本願発明の他の目的は、サスペンシ
ョンと車輪で構成される動的システムの車体重量の変動
を検出する車体重量変動検出装置を提供することにあ
る。また、本発明の他の目的は、動的システムの内部外
乱を分離することができる動的システムの内部外乱分離
装置を提供することにある。

【００１９】

【課題を解決するための手段及び作用】

（１）動的システムの診断装置に関する発明 本発明の動的システムの診断装置は、動的システムの故
障を検出する動的システムの診断装置であって、前記動
的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的システ
ムの外部外乱ベクトルおよび内部外乱ベクトルの和とし
ての総合的外乱ベクトルを推定する外乱推定手段と、推
定された前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量ベ
クトルとの相互相関を演算する演算手段と、前記総合的
外乱ベクトルから内部外乱に関連する成分を分離する分
離手段と、分離された内部外乱に関連する成分から、前
記動的システムの対応箇所を特定しその診断を行う診断
手段と、を含み、動的システムの診断を行うことを特徴
とする。

【００２０】ここにおいて、前記演算手段は、前記総合
的外乱ベクトルの要素と、前記内部状態量ベクトルの外
部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演算し、前
記分離手段は、総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱
に関連する成分を分離するように形成することができ
る。

【００２１】また、前記演算手段は、前記相互相関演算
として、前記総合的外乱ベクトルと、前記内部外乱ベク
トルとの誤差の自乗の時間的な和が最小となるように、
前記内部状態量ベクトルを基底ベクトルとする総合的外
乱の方向ベクトルの演算を実行し、前記分離手段は、総
合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する成分を
分離するよう形成されたことを特徴とする。

【００２２】また、前記演算手段は、推定された前記総
合的外乱ベクトルの複数の要素について、前記内部状態
量ベクトルの外部外乱に対し相関の無い要素との相互相
関を演算し、前記分離手段は、総合的外乱ベクトルの複
数の要素から内部外乱に関連する成分の各要素を分離す
るよう形成され、前記診断手段は、分離された内部外乱
に関連する成分の各要素から、前記動的システムの診断
箇所を特定し、その診断を行うよう形成されたことを特
徴とする。

【００２３】また、前記診断手段は、予め内部外乱に関
連する成分の各要素に対応した故障検出用基準値が記憶
されたメモリ部と、分離された内部外乱に関連する成分
の各要素と、対応する故障検出用基準値とを比較し、前
記動的システムの故障箇所を特定する故障特定部と、を
含むよう形成することが好ましい。

【００２４】また、前記診断装置は、前記動的システム
の内部状態量ベクトルの各要素の全てまたはその一部を
測定するセンサ手段を含むよう形成することが好まし
い。

【００２５】また、前記外乱推定手段は、動的システム
の内部状態量ベクトルの要素の一部または全てを推定演
算するよう形成することができる。

【００２６】図１には、本発明に係る動的システム診断
装置が示されている。ここにおいて、診断装置３０の診
断対象となる動的システム１０は、制御器１２からの制
御入力１４に基づき制御されている。この動的システム
１０は、前記制御入力１４と、外部から入力される外部
外乱１５とに基づき内部状態が変化し、これにより制御
出力１６が変化する。制御器１２は、この制御出力１６
をフィードバック信号として用い、動的システム１０の
制御を行っている。

【００２７】ここにおいて、動的システム１０はｎ個の
内部状態量（すなわち、システムの次数はｎ）を有す
る。ｕは、ｍ個の要素から成るシステム１０への制御入
力ベクトル１４を表す。ｙは、システム１０から出力さ
れるｐ個の要素から成る制御出力ベクトル１６を表して
いる。またｄは、動的システム１０と同じ次数であるｎ
個の要素を持つ外部外乱ベクトル１５を表している。

【００２８】また、本発明の診断装置３０は、外乱推定
手段３２と、相関演算手段３４と、診断手段３６とを含
み、動的システム１０の故障を内部外乱として検出する
よう構成されている。ここで相関演算手段３４は、演算
手段および分離手段として機能する。

【００２９】前記外乱推定手段３２は、前記動的システ
ム１０の内部状態量ベクトル（動的システム１０の内部
の状態量を表す各要素から構成されるベクトル）に基づ
き、動的システム１０の外部外乱ベクトルｄおよび内部
外乱ベクトルの和としての総合的外乱ベクトルｗを推定
し、相関演算手段３４へ向け出力するよう構成されてい
る。

【００３０】なお、図１では、動的システム１０の制御
出力ベクトルｙが外乱推定手段３２に入力される。そし
て、外乱推定手段３２は、制御出力ベクトルｙから動的
システム１０の内部状態量ベクトルｘを推定演算し、相
関演算手段３４へ向け出力している。このような推定演
算は、制御出力ベクトルｙに、内部状態量ベクトル量ｘ
の各要素を演算できる情報が含まれている場合に行われ
る。前述した内部状態量ベクトルｘの推定演算は、総合
的外乱ベクトルｗの推定と同時に行われる。具体的に
は、数８で示した総合的外乱ベクトルｗと状態量ｘとで
構成した新たな状態量を、従来の線形制御理論（例え
ば、古田、佐野著：「基礎システム理論」，コロナ社
１９７８，ｐｐ１２７−１３７）に基づいて演算して求
める。

【００３１】また、制御出力ベクトルｙに含まれる情報
量が内部状態量ベクトルを推定するのに足りない場合に
は、必要に応じ動的システム１０の内部に内部状態量を
検出するセンサを設け、そのセンサ出力を外乱推定手段
３２へ入力するようにすればよい。

【００３２】また、動的システム１０の制御出力ベクト
ルｙまたは必要に応じ動的システム１０内に設けられた
内部状態量センサから、全ての内部状態量ベクトルｘの
情報が直接得られる場合には、内部状態量ｘを相関演算
手段３４へ向け直接出力するよう形成すればよい。

【００３３】相関演算手段３４は、推定された前記総合
的外乱ベクトルｗの各要素と、内部状態量ベクトルｘの
要素との相互相関を演算し、前記総合的外乱ベクトルｗ
の各要素から内部外乱に関連する成分を分離する。分離
された内部外乱に関連する成分は、診断手段３６へ向け
出力される。

【００３４】診断手段３６は、分離された内部外乱に関
連する成分から、前記動的システム１０の診断箇所を特
定し、その状態を求めるよう形成されている。

【００３５】ここにおいて、前記相関演算手段３４は、
総合的外乱ベクトルｗの複数の要素に対する相互相関を
演算し、総合的外乱ベクトルｗの複数の要素から内部外
乱に関連する成分を分離するよう形成することが好まし
い。

【００３６】このとき分離された内部外乱に関連する成
分の各要素は、動的システム１０内に発生する各故障箇
所に対応するものである。このため、診断手段３６は、
分離された内部外乱に関連する成分の各要素から、動的
システム１０内における故障の発生およびその故障箇所
を特定することができる。

【００３７】この場合には、診断手段３６は、あらかじ
め内部外乱に関連する成分の各要素に対応した故障検出
用基準値が記憶されたメモリ部４０と、分離された内部
外乱に関連する成分の要素と、対応する故障検出用基準
値とを比較し、前記動的システム１０の故障箇所を特定
する故障特定部３８と、を含むよう形成することが好ま
しい。

【００３８】本発明は以上の構成からなり、次にその作
用を説明する。

【００３９】まず、外乱推定手段３２について説明す
る。

【００４０】診断対象となる動的システム１０に故障が
発生すると、診断対象の内部状態量は正常時とは異なる
応答を示す。この応答は、見方を変えれば、正常時の応
答に、その故障に対応したある種の外乱が加わったもの
であると考えることができる。この外乱は、診断対象１
０に外部から侵入したものではなく、内部で発生したも
のである。外乱推定手段３２は、故障によって生じたこ
の内部外乱を、外部外乱との和としての総合的外乱ｗと
して推定する。

【００４１】この外乱推定手段３２の、外乱推定原理を
以下に説明する。

【００４２】まず動的システム１０は、次の状態方程式
で表現されているものと仮定する。

【００４３】

【数１】 ここで、ｘ（ｔ）は、診断対象となる動的システム１０
の内部状態量ベクトル，ｕ（ｔ）は制御入力ベクトル，
ｙ（ｔ）は制御出力ベクトル，ｄ（ｔ）は外部外乱ベク
トルを表す。また、行列Ａ，Ｂ，Ｃは診断対象の構造に
よって決まる定数行列（診断対象を構成するシステムの
パラメータ）である。

【００４４】従って、前記数１は、次式で表されること
になる。

【００４５】

【数２】 故障時の診断対象１０は等価的に行列Ａ，Ｂの変動（パ
ラメータの変動）を用いて表現できる。すなわち、故障
に応じて、行列ＡはΔＡ（ｔ），行列ＢはΔＢ（ｔ）だ
け変動したとすると、故障後の診断対象、すなわち故障
後の動的システム１０は、次のように書き表される。

【００４６】

【数３】 ここで、前記Ｄｗ（ｔ）は、総合的外乱ベクトルであ
り、次式で書き表される。

【００４７】

【数４】 Ｄｗ（ｔ）＝△Ａ（ｔ）×（ｔ）＋ΔＢ（ｔ）ｕ（ｔ）＋ｄ（ｔ）ここで、内部外乱とは、数４に示す ΔＡｘ＋ΔＢｕ のように、システムのパラメータ変動行列ΔＡ、ΔＢと
システムの内部状態量ベクトルｘ、入出力ｕ、ｙから表
すことの出来る量で、変動前のシステムにあたかも外乱
として加わったかのように表現できる量をいう。 また、
内部外乱に関連する成分とは、数４に示す内部外乱 ΔＡｘ＋ΔＢｕ において、内部外乱を構成するパラメータ変動行列Δ
Ａ、ΔＢ、あるいはこれらの行列の要素をいう。 また行
列Ｄは、故障によって外乱が診断対象１０のどの経路に
発生するかを表すもので、外部外乱の侵入経路と想定し
た故障に対応して設定される。

【００４８】なお、前記数３，数４を一般的な行列式で
書き表すと次式のようになる。

【００４９】

【数５】

【００５０】

【数６】 このように、故障時の診断対象の状態ベクトルの応答
は、正常時の応答｛Ａｘ（ｔ）＋Ｂｕ（ｔ）｝と、外乱
｛Ｄｗ（ｔ）｝との和で表すことができる。外乱推定手
段３２は、この外乱Ｄｗ（ｔ）を推定すべく構成されて
いる。

【００５１】このときの外乱の推定は次のようにして行
われる。

【００５２】まず第１のステップでは、外乱ｗ（ｔ）を
状態に含めた診断対象１０の拡張系を構成する。そのた
めにｗ（ｔ）に次の仮定を設け、ｗ（ｔ）を診断対象の
状態として追加する。

【００５３】

【数７】 これにより、ｗ（ｔ）を状態に含めたシステムの拡張系
は、次式で書き表される。

【００５４】

【数８】 そして、第２のステップで、前記数８の状態［ｘＴｗ
Ｔ］Ｔを、従来の線形制御理論を用いて推定演算する。

【００５５】なお、前記数７の仮定は、図２に示すよ
う、本来連続的に変化する外乱１００を、同図において
１１０で示すよう階段状に近似することを意味してい
る。この階段の幅は狭いほど近似の精度はよい。この幅
は、外乱推定手段３２の外乱推定時間に対応しており、
実施する上では推定時間は外乱の変化する速さに比べて
非常に短くすることができるので、この近似は充分実用
に耐えるものである。

【００５６】このように、外乱推定手段３２は、拡張し
た系が可観測であれば、診断対象の状態が全て測定でき
ない場合でも、測定できない状態を推定すると同時に故
障に対応する外乱を推定することができる。

【００５７】次に、相関演算手段３４について説明す
る。

【００５８】前述したように、外乱推定手段３２が推定
した総合的外乱ベクトルｗ（ｔ）は、診断対象１０の故
障によって生じる内部外乱と、正常、故障にかかわら
ず、診断対象に外部から侵入して来る外部外乱ｄとが混
在したものになっている。

【００５９】前記外部外乱ｄは、不規則な信号ではある
が、一定時間の平均をとるとその値が零になるという特
徴を有する。本発明では、前記外部外乱ｄの特徴に着目
し、推定された総合的外乱ｗ（ｔ）から、故障によって
生じた内部外乱に関連する成分（パラメータの変動成分
ΔＡ，ΔＢ）を分離するための演算を行う。このような
演算の代表的手法は最小自乗法である。

【００６０】まず、前記数４から、次式を定義する。

【００６１】

【数１１２】 θ^Ｔ＝［ΔＡΔＢ］，ζ^Ｔ＝［ｘ^Ｔｕ^Ｔ］ここにおいて、θは、故障によって生じた内部外乱に関
連する成分を表す。また、ｘは、内部状態量ベクトル、
ｕは制御入力ベクトルを表す。さらに、ζは動的システ
ムの内部外乱の抽出における内部状態量として再定義す
る。 そして、最小自乗法の手法を用い、Ｎ個のデータか
ら

【００６２】

【数１１３】

【００６３】を最小にする

【外５９】を求める。 トルを表す。

【００６４】これは、上式を

【外６０】 で偏微分した式を零とおいて求められ、次式であらわさ
れる。

【００６５】

【数１１４】 さらにこれを漸化式に直すと、

【００６６】

【数１１５】 となり、逐次的にパラメータ変動ΔＡ、ΔＢを推定でき
るようになる。上記数１１３、１１４を請求項３の発明
に対応させて説明する。 前記総合的外乱ベクトルと、前
記内部外乱ベクトルと前記内部状態量ベクトルとの積の
誤差の自乗の時間的な和とは、数１１３を指す。すなわ
ち、数１１３は さらに、内部状態量ベクトルを基底ベクトルとする総合
的外乱の方向ベクトルの演算の実行とは、数１１４を指
す。すなわち、総合的外乱の方向ベクトルとは、

【００６７】上述した説明において、相互相関を表す式
は、数１１４の右辺にある である。この式から得られるベクトルのｉ番目の要素を
取りあげると、 となっており、各項が、ベクトルζの要素とｘ _ｉ との相
互相関となっている。次に、この様な相互相関演算の具
体例を、ベクトルζとの各要素との間に相関がない場合
を例にとり説明する。この場合には、総合的外乱ｗ
（ｔ）と、外部外乱に対し相関のない内部状態量ｘ
（ｔ）との相関関係を求めることで、総合的外乱ｗ
（ｔ）から内部外乱に関連する成分を分離することがで
きる。

【００６８】例えば、外乱ベクトルｗ(t) の推定値のｉ
番目の要素を取り上げると、これは次式で表される。

【００６９】

【数９】 この数９から明らかなように、推定された外乱のｉ番目
の要素は、診断対象１０の故障を表す量Δａｉｊと、内
部状態量ベクトルｘ（ｔ）の各要素ｘ１，ｘ２…との線
形結合からなっている。

【００７０】そこで、推定外乱のｉ番目の要素から、そ
の故障量を取り出すために、推定外乱のｉ番目の要素と
診断対象１０の内部状態量との相互相関を取る。そのと
き、相互相関演算に用いられる診断対象の内部状態量
は、動的システム１０の内部に設けられたセンサ等で直
接測定された値を用いてもよく、前述したように外乱推
定手段３２によって推定された値を用いてもよい。

【００７１】まず、前記数９に示す、推定外乱のｉ番目
の要素と、ｘのｊ番目の要素ｘｊとの相互相関関数を求
める場合を考える。このとき、前記相互相関関数は次式
で定義される。

【００７２】

【数１０】 なお、ここでは前述したように、制御器１２の働きによ
り、外部外乱ベクトルｄ（ｔ）の各要素と、内部状態量
ベクトルｘの各要素ｘｊとの間に相関はないものと仮定
している。

【００７３】前記相互相関関数、自己相関関数は、次式
で表される。

【００７４】

【数１１】 この数１１における各値は、次式で表される。

【００７５】

【数１２】 なお、前記数９を用いた演算は、内部状態量ｘｊがセン
サなどを用いて直接測定された場合を想定している。こ
れに対し、ｘｊが直接測定されない場合には、外乱推定
手段３２からの推定値を用いて相互相関関数を次式に基
づき求めればよい。

【００７６】

【数１３】

【００７７】

【数１４】 外乱推定手段３２は、故障や外部外乱の有無にかかわら
ず、診断対象の内部状態量ｘｊを誤差なく推定すること
ができるので、前記数１３、数１４のような相関をとっ
ても、内部状態を直接測定した場合とほとんど変わらな
い結果を得ることができる。

【００７８】次に、診断手段３６について説明する。

【００７９】診断手段３６は、相関演算手段３４により
演算される内部外乱に関連する成分である相関関数Ｃｉ
ｊにより、故障の発生の検出およびその故障個所の特定
を行う。すなわち、相関Ｃｉｊを状態の自己相関ｖｘｊ
で割って正規化することによりパラメータ変動、すなわ
ち内部外乱に関連する成分Δａｊｉを検出することがで
きる。整理すると、

【００８０】

【数１１６】 となる。上式は平均値を零とすれば、数１１４において
ベクトルζの各要素間に相関がないと仮定した場合と等
しい。

【００８１】例えば、診断対象となる動的システム１０
の構成要素に、構成要素Ｉと構成要素IIとがあり、構成
要素Ｉを表現するパラメータが前記状態方程式の数１で
表現された動的システムのＡ行列の１行１列目にあり、
構成要素IIを表現するパラメータがＡ行列の１行１列目
および１行２列目にあると仮定する。このとき、相関関
数Ｃ12、すなわちΔａ12が値を持てば、ただちに構成要
素IIの故障であると判断する。また、Ｃ12に値がなく、
Ｃ11、すなわちΔａ11が値を持てば、構成要素Ｉの故障
であると判定する。

【００８２】このようにして、本発明によれば、動的シ
ステム１０を構成する各構成要素に発生する故障を確実
に検出すると共に、その故障個所を正確に特定すること
ができる。以上の説明を、請求項１に係る発明の構成と
対比する。 請求項１における、「推定された前記総合的
外乱ベクトルと、前記内部状態ベクトルとの相互相関を
演算し」とは、例えば数１３を指す。すなわち、数１３
では、ベクトルの要素毎の演算が記されており、推定さ
れた前記総合的外乱ベクト また、「内部外乱ベクトルに関連する成分を分離する」
とは、例えば数１１６の演算を指しており、同演算によ
って、内部外乱ベクトルに関連する成分Δａｉｊを推定
している。 なお、分離するとは、例えば数９に示されて
いる総合的外乱ベクトルから、数１１６に示す演算によ
って、内部外乱ベクトルに関連する成分Δａｉｊを取り
出すことを意味している。

【００８３】ちなみに、故障に対応する量を、オブザー
バによって推定された状態と直接測定した状態との残差
から求める従来技術は、この残差が故障と簡潔な関係に
はない（前記数９のような簡潔な関係にはない）ので、
相関演算のような簡単な計算によって故障を特定するこ
とは出来ない。

【００８４】なお、本発明は、外乱推定手段３２の設計
に応じて、以下のような態様を取り得る。

【００８５】第１の態様は、診断対象１０の全ての内部
状態量ｘ（ｔ）がセンサ等を用いて測定でき、外乱推定
手段３２は総合的外乱ベクトルｗ（ｔ）のみを推定する
ように形成された場合である。この場合は、外乱推定手
段３２は、その次数が外乱の次数だけで済むため、構成
が最も簡単で、故障検出精度も最も高いという利点があ
る。

【００８６】第２の態様は、診断対象１０の内部状態量
ｘ（ｔ）の一部が測定できない場合または、測定しなく
ても外乱推定手段によって推定できる場合である。これ
らの場合には、外乱推定手段３２は、総合的外乱ベクト
ルｗ（ｔ）と、測定できないまたは測定しない内部状態
量ベクトルの要素とを推定演算するよう形成される。

【００８７】この場合には、診断対象１０の内部状態量
の一部を測定する必要がないので、センサの削減が可能
となる。外乱推定手段３２は、総合的外乱ベクトルと共
に測定できない内部状態量をも推定するので、この推定
値を相関演算を用いることによって、全ての内部状態を
測定した場合とほぼ等しく故障を測定することができ
る。

【００８８】第３の態様は、診断対象１０の内部状態量
ベクトルの一部が測定できないとき、外乱推定手段３２
が総合互的外乱ベクトルｗ（ｔ）と、測定できない内部
状態量含めた全ての内部状態量とを推定演算するよう形
成した場合である。

【００８９】この場合も、第２の態様と同様に、センサ
の削減が可能となると共に、全ての内部状態量を測定し
た場合とほぼ等しく故障を特定することができる。

【００９０】また、外乱推定手段３２の設計が、第２の
対応より若干簡単になるという利点もある。

【００９１】以下に、前記第１〜第３の態様を採る場合
の演算を詳細に説明する。まず、第１の態様でのべたよ
うに、診断対象１０の全ての内部状態量が測定される場
合である。

【００９２】この場合に、前記数９の総合的外乱ベクト
ルの平均をとると、この演算式は次式で表わされる。

【００９３】

【数５２】 従って、診断対象の状態量を全て測定できるとき、推定
された総合的外乱ベクトルと外部外乱ベクトルとの相関
のない内部状態量ベクトルｘｊとの相互相関関数を求め
ると、その値は次式で示すようになる。

【００９４】

【数５３】 ここで、診断対象の内部状態量の間に相関がないという
仮定から、前記数５３の各項は次式で表わされる。

【００９５】

【数５４】 また、診断対象のｘｊと外部外乱との間にも相関がない
と仮定しているので、次式で示す関係が成立する。

【００９６】

【数５５】 この結果、前記相関関数の値は、最終的に次式で表わさ
れることになる。

【００９７】

【数５６】

【００９８】

【数５７】 また、前記第２の態様，第３の態様のように、外乱推定
手段３２からの推定値を用いて相互相関を演算する場合
には、その演算式は次式で表わされる。

【００９９】

【数５８】 ここにおいて、診断対象の内部状態量の間に相関がない
と仮定しているため、前記数５８の各項は次式で表わさ
れることになる。

【０１００】

【数５９】 したがって、前記相互相関の値は、次式で表わされるこ
とになる。

【０１０１】

【数６０】

【０１０２】

【数６１】 このようにして求めた相関関数を用いることによって
も、同様にして故障の発生およびその故障箇所の特定を
行うことができる。

【０１０３】（発明の効果）以上説明したように、本発
明によれば、故障検出手段として、故障によって生じる
外乱を診断対象の１つの状態として推定する外乱推定手
段を用いているため、従来技術に見られる故障検出速度
と故障検出感度のトレードオフが存在せず、従来技術に
比べて故障検出速度，故障検出感度が格段に向上するこ
とになる。

【０１０４】また、推定された外乱と故障箇所との関係
が、簡単な数式によって表現できるので、診断対象の内
部状態量との相関を求めるという簡単な演算によって、
容易に外部からの外乱と故障によって発生した内部外乱
とを分離し、故障箇所の特定を行うことができる。

【０１０５】このとき、相関演算に用いられる内部状態
量としては、単にセンサによって直接測定されたものだ
けでなく、必要に応じ外乱推定手段が外乱と同時に推定
した内部状態量を用いることができ、これによって、診
断対象の全ての内部状態量が測定されていなくても、詳
細な故障検出が可能となる。

【０１０６】このように、本発明によれば、従来技術に
あるような故障に応じた多くのオブザーバを用いる必要
がなく、また必要に応じ診断対象の全ての状態を測定し
なくても、診断対象の故障箇所を感度よく特定すること
ができる。

【０１０７】さらに、故障の特定に用いた演算結果は、
診断対象の故障規模に対応しているため、故障後のパラ
メータの同定や、制御系再設計のための情報としても用
いることができる。

【０１０８】（２）タイヤ空気圧診断装置に関する発明 ［発明の説明］次に、前述した動的システムの診断装置
の原理を用いて構成された、本発明のタイヤ空気圧診断
装置（請求項５）について詳細に説明する。

【０１０９】（構成および作用）本発明は、サスペンシ
ョンと車輪から構成される動的システムのタイヤ空気圧
の状態を診断するタイヤ空気圧診断装置において、前記
動的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的シス
テム内でタイヤの空気圧の変動により発生する内部外乱
ベクトルと、路面から動的システムに入力される外部外
乱ベクトルと、の和としての総合的外乱ベクトルを推定
する外乱推定手段と、推定された前記総合的外乱と、前
記内部状態量ベクトルとの相互相関を演算する演算手段
と、前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連
する成分を分離する分離段と、分離された内部外乱に関
連する成分から、前記動的システムのタイヤ空気圧の状
態を求める診断手段と、を含むことを特徴とする。

【０１１０】ここにおいて、前記演算手段は、前記総合
的外乱ベクトルの要素と、前記内部状態量ベクトルの外
部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演算し、前
記分離手段は、総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱
に関連する成分を分離するよう形成できる。

【０１１１】また、前記演算手段は、前記相互相関演算
として、前記総合的外乱ベクトルと、前記内部外乱ベク
トルとの誤差の自乗の時間的な和が最小となるように、
前記内部状態量ベクトルを基底ベクトルとする総合的外
乱の方向ベクトルの演算を実行し、前記分離手段は、総
合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する成分を
分離するように形成できる。

【０１１２】また、演算手段は、推定された前記総合外
乱ベクトルの複数の要素について、前記内部状態量ベク
トルの外部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演
算し、前記分離手段は、総合的外乱ベクトルの複数の要
素から内部外乱に関連する成分の各要素を分離し、前記
診断手段は、分離された内部外乱に関連する成分の各要
素から、前記動的システムの診断箇所を特定し、その診
断を行うよう形成できる。

【０１１３】本発明のタイヤ空気圧診断装置を、前述し
た図１の動的システム診断装置に基づいてより詳細に説
明する。

【０１１４】本発明において診断対象となる動的システ
ム１０は、サスペンションと車輪からなるシステムであ
る。タイヤの空気圧などが変動すると、同システムの各
状態量は、正常時とは異なった応答を示すことになる。
この応答は見方を変えれば、正常時の応答に空気圧など
の変動に対応した内部外乱が加わったものであると考え
ることができる。そこでこの外乱、すなわち総合的外乱
ベクトルを外乱推定手段３２を用いて推定すれば、タイ
ヤの空気圧の変動を検知することができる。

【０１１５】今、サスペンションと車輪からなる動的シ
ステム１０が、次の状態方程式で表現されているものと
する。

【０１１６】

【数２０】 ここにおいて、ｘはシステム１０の内部状態量ベクトル
である。ｕは制御入力であり、サスペンションはアクテ
ィブサスペンションであるであるときの操作量に対応す
る。また、ｙはシステム１０のセンサなどから直接検出
出力される制御出力ベクトル（内部状態量ベクトルの一
部）である。ｄは路面から受ける路面外乱（外部外乱）
を表す。また、行列Ａ，Ｂ，Ｃは、システム１０の物理
パラメータによって定まる定数行列である。

【０１１７】以下、動的システム１０を構成するサスペ
ンションが、アクティブサスペンションのようにシステ
ム１０に入力ｕが存在する場合と、従来のサスペンショ
ンのように、システム１０に入力ｕが存在しない場合と
に分けて本発明の説明を行う。 システム入力が存在する場合 この場合には、タイヤの空気圧等の変動は、システム１
０の物理パラメータの変動に置き換えられる。この変動
は、行列Ａの変動を用いて表現できる。すなわち、空気
圧などの変動によって、行列ＡはΔＡだけ変動したとす
ると、変動後のシステムは次のように書き表される。

【０１１８】

【数２１】 ここにおいて、前記Ｄｗは次式で表される。

【０１１９】

【数２２】 この数２２から、タイヤの空気圧の変動によって、ΔＡ
ｘという新たな外乱が生じることが判る。また、前記Ｄ
は、１と０の要素で構成される行列であり、路面外乱の
侵入経路と、システム１０のパラメータの変動によって
生じる外乱の発生源とに応じて設定するものである。

【０１２０】このように、変動時の状態ベクトルの応答
は、正常時の応答と外乱Ｄｗ（ｔ）との和で表すことが
できる。外乱推定手段３２は、この外乱ｗを推定すべく
構成することになる。

【０１２１】外乱推定手段３２は、次の二つのステップ
に分けて構成される。

【０１２２】第１のステップでは、外乱ｗ（ｔ）を状態
に含めたシステムの拡張系を構成する。そのために、ｗ
（ｔ）に次の仮定を設け、ｗ（ｔ）を診断対象１０の状
態として追加する。

【０１２３】

【数２３】 これにより、外乱ｗを状態に含めたシステム１０の拡張
系は、次式で表されることになる。

【０１２４】

【数２４】

【０１２５】

【数２５】 そして、第２ステップにおいて、前記数２４の状態［ｘ
ＴｗＴ］Ｔを推定する推定手段３２を、従来の線形制御
理論を用いて構成する。このようにして設計された推定
手段３２によって、外乱ｗを推定する。

【０１２６】また、前記式２３の仮定は、連続的に変化
する外乱ｗ（ｔ）を、図２に示すよう階段状に近似する
ことを意味していることは既に説明した。

【０１２７】このようにして構成された外乱推定手段３
２は、システム１０の内部状態量ベクトルｘが全て測定
できない場合でも、測定できない状態を推定すると同時
に、空気圧等の変動に対応する外乱を推定することがで
きる。

【０１２８】前記数２２からも判るように、推定手段３
２が推定する外乱は、路面から受けとる外部外乱ｄと、
タイヤの空気圧などの変動によってシステム１０の内部
で生じる内部外乱ベクトルΔＡｘとの和となっている。
数２２はベクトルとして表現されているが、例えばこの
ベクトルの第１要素を取り上げると、これは次式で表さ
れる。

【０１２９】

【数２６】 以下、前記数２６に基づいて、具体的な説明を行う。

【０１３０】前記数２６において、Δａ１１がタイヤの
空気圧の変動による要素であり、その他の要素はタイヤ
の空気圧以外の変動によって生じるものと仮定する。こ
の場合、タイヤの空気圧の変動によって発生する内部外
乱は、内部状態量ｘ１に依存していることが判る。すな
わち、この場合、タイヤの空気圧の変動によってシステ
ム１０に影響を及ぼす状態量はｘ１である。

【０１３１】そこで、推定手段３２が推定した外乱［Ｄ
ｗ］１から、路面外乱なとの外部外乱ｄ１を除去し、タ
イヤの空気圧変動による内部外乱に関連する成分のみを
検出するために、推定した総合的外乱ベクトルの第１要
素［Ｄｗ］１と内部状態量ｘ１との相互相関を演算す
る。この演算は相関演算手段３４にて行われる。このと
き演算される相互相関をＣ（［Ｄｗ］１，ｘ１）と置く
と、これは結果的に次式に示す値を持つ。

【０１３２】

【数２７】 ここにおいて、路面外乱なとの外部外乱及び空気圧以外
の変動による他の内部外乱の項は、内部状態量ｘ１と相
関が無いことは前述した。従って、前記数２７の相関演
算をすることにより、総合的外乱［Ｄｗ］ _１ からタイヤ
の空気圧変動に対応した内部外乱のみを抽出することが
できる。

【０１３３】このようにして計算された相関関数は、推
定外乱ｗに含まれるいろいろな周波数成分の中から、タ
イヤのバネ定数の変動によってのみ生じる内部外乱の周
波数成分に相当する値を持っている。従ってこの相関関
数の計算値から、バネ定数の変動量が検出できる。

【０１３４】前記数２７に示す相互相関関数は、バネ定
数の変動を表す項Δａ11と、次式で表す状態量の自己相
関関数との積で表現できる。ここにおいて、診断手段３
６は、例えば前記相互相関関数を状態量の自己相関関数
で割ることによって、バネ定数の変動量Δａ11を定量的
に検出することができる。

【０１３５】

【数２８】 そして、診断手段３６は、得られたバネ定数の変動量Δ
ａ11が、異常と判断すべきタイヤ空気圧に対応するバネ
定数の変動量に達したとき、空気圧が異常と判定を下
す。 システム１０に入力が存在しない場合 次に、サスペンションがアクティブサスペンションでは
なく、従来のサスペンションのようにシステム１０に入
力が存在しない場合について説明する。

【０１３６】この場合、サスペンションと車輪からなる
動的システム１０は、次の状態方程式で表現される。

【０１３７】

【数２９】 ここにおいて、ｘはシステム１０の状態量ベクトルであ
り、ｙはシステムのセンサなどから直接測定される出力
ベクトルであり、ｄは路面から受ける路面外乱を表す。
また、行列Ａ，Ｂ，Ｃはシステム１０の物理パラメータ
によって決まる定数行列である。アクティブサスペンシ
ョンと異なる点は、数２０に見られるシステム１０への
入力ｕが存在しないことである。

【０１３８】そして、空気圧などの変動によって、行列
ＡがΔＡだけ変動したとすると、変動後のシステムは次
式で表される。

【０１３９】

【数３０】 ここにおいて、前記Ｄｗは次式で表される。

【０１４０】

【数３１】 前記数３０、３１から、外乱ｗを含めたシステム１０の
拡張系は次式で表されることになる。

【０１４１】

【数３２】

【０１４２】

【数３３】 そして、外乱オブザーバ３２の構成を含めた以後の構成
及び作用は、入力ｕを除けば、前記アクティブサスペン
ションと全く同様である。

【０１４３】このように、従来のサスペンションの用に
システム１０に入力が存在しない場合でも、タイヤの空
気圧異常を検出することができる。

【０１４４】従来技術との比較 従来より、タイヤの空気圧の異常検出手段としては、大
きく分けて次の二つのものがあった。

【０１４５】第一の手段は、タイヤ（回転）側に、圧力
センサと、その圧力センサからの信号を車体側に送信す
るワイヤレス型信号伝達装置とを装着し、車体側で受信
した信号により、タイヤの空気圧の異常を判断するもの
である。

【０１４６】しかし、この従来技術では、圧力センサを
タイヤに埋め込むための特別な加工が必要であり、また
センサ取付部からの空気漏れ等の対策も必要であった。
さらに、回転するタイヤに装着される圧力センサ、信号
伝達装置は、振動、衝撃、遠心力、温度変化、冷水、雪
などを直接受ける苛酷な環境下にさらされるため、長時
間に渡って高い信頼性を維持することが困難であった。

【０１４７】また、第二の手段は、センサをタイヤに直
接装着せずに、タイヤの空気圧異常を検出するものであ
る。

【０１４８】このようなものとしては、四輪の車軸と地
面との距離を測定して、距離の短い部分のタイヤの空気
圧を異常と判断する方法や、四輪の回転数を検出して回
転速度の速いタイヤの空気圧を異常と見なす方法や、車
軸の上下の加速度信号を用いてタイヤの空気圧異常を検
出する方法などが知られている。

【０１４９】例えば、特開昭６３−２２７０７号にかか
る提案では、タイヤの空気圧が変化すると、車体が受け
る加速度周波数（加速度スペクトラム）にも変化が生じ
るという現象を利用して、空気圧の異常を検出してい
る。

【０１５０】図１７には、この従来装置のブロック図が
示されている。この従来装置では、加速度変換器１によ
り、検出対象となる車両の車輪の上下動の加速度を検出
し、この検出加速度を増幅器２を介して各フィルタ３
ａ、３ｂ向け出力している。各フィルタ３ａ、３ｂは、
通過周波数帯域がそれぞれ異なる帯域フィルタとして形
成され、レベル変換器４ａ、４ｂは各フィルタ３ａ、３
ｂの各出力信号実効値を直流電圧レベルＶ１、Ｖ２の信
号に変換して、割り算器５へ向け出力する。割り算器５
は、入力された電圧Ｖ１、Ｖ２を割り算し、その値Ｖ＝
Ｖ２／Ｖ１を比較器６へ向け出力している。

【０１５１】ここにおいて、前記加速度変換器１から得
られる車輪の上下加速度レベルは、ある周波数帯域に応
じて大きな値を持ち、その周波数帯域は、走行道路状態
や走行速度に余り関係なく、タイヤの空気圧によって変
動し、特に空気圧が低くなると低周波側にシフトする。

【０１５２】そこで、前記フィルタ３ａは、空気圧正常
時の周波数帯域の信号のみを通過するよう形成され、フ
ィルタ３ｂは、異常と判定すべき空気圧の周波数帯域の
信号のみを通過させるよう形成されている。これによ
り、タイヤ空気圧が正常な時は、フィルタ３ａの出力の
実効値に対応する電圧Ｖ１は大きく、フィルタ３ｂの実
効値に対応する電圧Ｖ２の値は小さい。従って、割り算
器５で得られる出力Ｖは小さな値をとる。

【０１５３】一方、空気圧が低下し、加速度レベルの周
波数帯域がフィルタ３ｂで設定した周波数帯域に近付く
と、Ｖ２の値は小さくなり、電圧Ｖ１の値は大きくな
る。従って、割り算器５で得られる出力Ｖは大きな値と
なる。

【０１５４】そこで、割り算器５から出力される電圧Ｖ
を、設定器７で設定された基準値と比較し、Ｖが基準値
より大きい場合に比較器６から信号を出力し、警報器８
を動作させる。

【０１５５】このように、この従来技術では、一つの車
輪からの信号だけで空気圧の判定を行うことができると
いう利点はあるものの、空気圧の変動が少ない場合は、
加速度レベルの周波数帯域が正常値からほとんど変化せ
ず、空気圧の検出精度が低いという問題があった。

【０１５６】図１８は、タイヤの空気圧が正常であると
きにおける、車輪の上下加速度のスペクトラムを示した
ものであり、加速度レベルが最大となる矢印Ａの領域の
周波数は１０ヘルツ付近である。

【０１５７】一方、図１９は、空気圧が減少し、タイヤ
のバネ定数が２０％減少した場合の車輪の上下加速度ス
ペクトラムを示しており、加速度レベルが最大となる周
波数は矢印Ｂで示す１０ヘルツ付近となる。

【０１５８】これら図１８，１９から明らかなように、
空気圧の変動が小さな場合には、加速度レベルの周波数
帯域がほとんど移動しないので、これを検出することは
不可能であり、空気圧に大きな変動が生ずるまでこの異
常を検知できないという問題があった。

【０１５９】これに対し、本発明のタイヤ空気圧診断装
置では、従来技術のように、タイヤ側に直接圧力センサ
及び信号伝達装置を装着する必要がなく、これら圧力セ
ンサ及び信号伝達装置の信頼性、耐久性などの問題もな
い。

【０１６０】これに加えて、本発明では、空気圧検出手
段として、空気圧の変動によって生ずる外乱を診断対象
の一つの状態として推定する外乱推定手段３２を用い、
しかも推定された外乱と空気圧との関係が、簡単な数式
によって表現できる。したがって、診断対象の状態との
相関をとるという簡単な演算によって、容易に空気圧の
値を検出し、その異常判別を行うことができる。

【０１６１】特に、本発明では、加速度変換器を用いる
従来技術に比べ、空気圧の変動が少ない場合でも、その
値を確実に検出することができる。

【０１６２】（発明の効果）以上説明したように、本発
明によれば、空気圧検出手段として、空気圧の変動によ
って生じる外乱を診断対象の一つの状態として推定する
外乱推定手段を用い、しかも推定された外乱と空気圧と
の関係を簡単な相関演算によって求める構成とすること
により、タイヤの空気圧の変動を簡単な構成でかつ精度
よく求めることができるタイヤの空気圧診断装置を得る
ことができるという効果がある。

【０１６３】また、本発明の装置を、アクティブサスペ
ンションに装着されたタイヤに対する空気圧診断用に適
用する場合は、サスペンションの制御に使用されている
センサ、例えば加速度検出器などをそのまま用い、タイ
ヤの空気圧診断を行うことができるため、空気圧異常検
出のために新たな加速度センサを設ける必要が無いとい
う効果もある。

【０１６４】また、アクティブではない従来のサスペン
ションに装着されるタイヤの診断を行う場合には、サス
ペンションのバネ上、バネ下部の上下加速度を検出する
加速度センサを設けるだけで、タイヤの空気圧を診断す
ることができる。

【０１６５】これに加えて本発明によれば、異常と判断
すべきタイヤの空気圧変動量の基準値を設け、これと外
乱推定手段によって得られた変動量の比較から、タイヤ
の空気圧の異常判定を行うこともできる。

【０１６６】さらに、前記診断手段が、前記内部状態量
ベクトルの外部外乱に対し相関のない要素の自己相関を
演算する自己相関演算部を含み、前記相互相関値と自己
相関値とに基づきタイヤの空気圧の状態を診断するよう
形成すれば、タイヤの空気圧の変動がバネ定数の変動量
としてそのまま精度よく検出できるので、空気圧の異常
を常に運転者に表示する空気圧モニタとしても利用する
ことができ、さらにこの情報をアクティブサスペンショ
ンの制御則に利用したり、減衰器定数を変化させること
のできるサスペンションに利用すれば、空気圧の変動に
対応した適切な乗り心地を実現することもできる。

【０１６７】（３）車体重量変動検出装置に関する発明 次に、前述した動的システムの診断装置の原理を用いて
構成された、本発明にかかる車体重量変動検出装置（請
求項１１）について説明する。

【０１６８】本発明は、サスペンションと車輪から構成
される動的システムの車体重量の変動を診断する車体重
量変動検出装置において、前記動的システムの内部状態
量ベクトルに基づき、動的システム内で車体重量の変動
により発生する内部外乱ベクトルと、路面から動的シス
テムに入力される外部外乱ベクトルとの和としての総合
的外乱ベクトルを推定する外乱推定手段と、推定された
前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量ベクトルと
の相互相関を演算する演算手段と、前記総合的外乱ベク
トルから内部外乱に関連する成分を分離する分離手段
と、分離された内部外乱に関連する成分から、前記動的
システムの車体重量の変動を検出する検出手段と、を含
むことを特徴とする。

【０１６９】ここにおいて、前記演算手段は、前記総合
的外乱ベクトルの要素と、前記内部状態量ベクトルの外
部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演算し、前
記分離手段は、総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱
に関連する成分を分離するよう形成できる。

【０１７０】また、前記演算手段は、前記相互相関演算
として、前記総合的外乱ベクトルと、前記内部外乱ベク
トルとの誤差の自乗の時間的な和が最小となるように、
前記内部状態量ベクトルを基底ベクトルとする総合的外
乱の方向ベクトルの演算を実行し、前記分離手段は、総
合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する成分を
分離するよう形成できる。

【０１７１】このようにして、実施例の装置は、前述し
た動的システム診断装置の手法を用い、動的システムの
車体重量の変動を診断することができる。

【０１７２】 （４）動的システムの診断装置に関する他の発明 次に、内部状態量と外部外乱との間に相関がある場合に
効果的な、動的システムの診断装置の発明（請求項９）
を説明する。

【０１７３】本発明は、動的システムの故障を検出する
動的システムの診断装置であって、前記動的システムの
内部状態量ベクトルに基づき、動的システムの外部外乱
ベクトルおよび内部外乱ベクトルの和としての総合的外
乱ベクトルを推定する外乱推定手段と、所定基準状態に
おける内部状態量ベクトルと、外部外乱ベクトルとの相
関を補正値として記憶する補正値記憶手段と、推定され
た前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量ベクトル
との相互相関を演算する相関演算手段と、前記内部状態
量ベクトルと前記補正値とに基づき、前記相関演算手段
の演算する相互相関を補正することによって、前記総合
的外乱ベクトルから外部外乱の影響を受けることなく内
部外乱に関連する成分を分離する相関補償手段と、分離
された内部外乱に関連する成分から、前記動的システム
の対応箇所を特定しその診断を行う診断手段と、を含
み、動的システムの診断を行うことを特徴とする。

【０１７４】ここにおいて、前記相関補償手段は、前記
内部状態量ベクトルと前記補正値とに基づき、前記相関
演算手段の演算する相互相関を補正することによって、
前記総合的外乱ベクトルの要素から外部外乱の影響を受
けることなく内部外乱に関連する成分を分離するよう形
成できる。

【０１７５】ここにおいて、前記基準状態としては、動
的システムが所定の条件の下で正常に動作している場合
を想定すればよい。例えば、後述するようにタイヤ空気
圧を診断する場合には、正常時においてタイヤの空気圧
がある値を持つ状態を基準状態とすればよい。

【０１７６】以上の構成とすることにより、相関演算手
段が、総合的外乱ベクトルの要素と、内部状態ベクトル
の要素との相互相関を演算すると、相関補正手段が、あ
らかじめ補正記憶手段に設定されている補正値を読出
し、前記相互相関を補正することによって、外乱に影響
されることなく、前記総合的外乱ベクトルの要素から内
部外乱に関連する成分を分離することができる。

【０１７７】このようにして、外部外乱に影響されるこ
となく、動的システムの診断を正確に行うことができ
る。

【０１７８】また、このような手法を用い、動的システ
ムのタイヤ空気圧の診断や、車体重量変動の検出を行う
ことができる。

【０１７９】また、本件出願にかかる他の発明（請求項
１０）は、サスペンションと車輪から構成される動的シ
ステムのタイヤ空気圧の状態を診断するタイヤ空気圧診
断装置において、前記動的システムの内部状態量ベクト
ルに基づき、動的システム内でタイヤの空気圧の変動に
より発生する内部外乱ベクトルと、路面から動的システ
ムに入力される外部外乱ベクトルとの和としての総合的
外乱ベクトルを推定する外乱推定手段と、所定基準状態
における内部状態量ベクトルと、外部外乱ベクトルとの
相関を補正値として記憶する補正値記憶手段と、推定さ
れた前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量ベクト
ルとの相互相関を演算する相関演算手段と、前記内部状
態量ベクトルと前記補正値とに基づき、前記相関演算手
段の演算する相互相関を補正することによって、前記総
合的外乱ベクトルから外部外乱の影響を受けることなく
内部外乱に関連する成分を分離する相関補償手段と、分
離された内部外乱に関連する成分から、前記動的システ
ムのタイヤ空気圧の状態を求める診断手段と、を含むこ
とを特徴とする。

【０１８０】以上の構成とすることにより、外部外乱に
影響されることなく、動的システムのタイヤ空気圧の状
態を診断することができる。

【０１８１】また、本件出願にかかる他の発明（請求項
１３）は、サスペンションと車輪から構成される動的シ
ステムの車体重量の変動を診断する車体重量変動検出装
置において、前記動的システムの内部状態量ベクトルに
基づき、動的システム内で車体重量の変動により発生す
る内部外乱ベクトルと、路面から動的システムに入力さ
れる外部外乱ベクトルとの和としての総合的外乱ベクト
ルを推定する外乱推定手段と、所定基準状態における内
部状態量ベクトルと、外部外乱ベクトルとの相関を補正
値として記憶する補正値記憶手段と、推定された前記総
合的外乱ベクトルと、前記内部状態量ベクトルとの相互
相関を演算する相関演算手段と、前記内部状態量ベクト
ルと前記補正値とに基づき、前記相関演算部の演算する
相互相関を補正することによって、前記総合的外乱ベク
トルから外部外乱の影響を受けることなく内部外乱に関
連する成分を分離する相関補償手段と、分離された内部
外乱に関連する成分から、前記動的システムの車体重量
の変動を検出する検出手段と、を含むことを特徴とす
る。

【０１８２】ここにおいて、前記基準状態としては、車
重がある一定値をもつ場合を想定すればよい。

【０１８３】以上の構成とすることにより、外部外乱に
影響されることなく、車体重量の変動を検出することが
できる。 （５）動的システムの内部外乱分離装置に関する発明本発明は、動的システムの内部外乱を分離する装置であ
って、 前記動的システムの内部状態量ベクトルに基づ
き、動的システムの外部外乱ベクトルおよび内部外乱ベ
クトルの和としての総合的外乱ベクトルを推定する外乱
推定手段と、 推定された前記総合的外乱ベクトルと、前
記内部状態量ベクトルとの相互相関を演算する演算手段
と、 前記総合的外乱ベクトルから内部外乱に関連する成
分を分離する分離手段と、 を含むこと特徴とする。 ここ
において、前記演算手段は、 前記総合的外乱ベクトルの
要素と、前記内部状態量ベクトルの外部外乱に対し相関
の無い要素との相互相関を演算し、 前記分離手段は、 前
記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する成
分を分離するように形成しても良い。 また、前記演算手
段は、 前記相互相関演算として、前記総合的外乱ベクト
ルと、前記内部外乱ベクトルとの誤差の自乗の時間的な
和が最小となるように、前記内部状態量ベクトルを基底
ベクトルとする総合的外乱の方向ベクトルの演算を実行
し、 前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素か
ら内部外乱に関連する成分を分離するように形成しても
良い。 また、前記演算手段は、 推定された前記総合的外
乱ベクトルの複数の要素について、前記内部状態量ベク
トルの外部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演
算し、 前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの複数
の要素から内部外乱に関連する成分の各要素を分離する
ように形成しても良い。 また、本発明は、動的動的シス
テムの内部外乱を分離する装置であって、 前記動的動的
システムの内部外乱分離装置の内部状態量ベクトルに基
づき、動的動的システムの内部外乱分離装置の外部外乱
ベクトルおよび内部外乱ベクトルの和としての総合的外
乱ベクトルを推定する外乱推定手段と、 所定基準状態に
おける内部状態量ベクトルと、外部外乱ベクトルとの相
関を補正値として記憶する補正値記憶手段と、 推定され
た前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量ベクトル
との相互相関を演算する相関演算手段と、 前記内部状態
量ベクトルと前記補正値とに基づき、前記相関演算手段
の演算する相互相関を補正することによって、前記総合
的外乱ベクトルから外部外乱の影響を受けることなく内
部外乱に関連する成分を分離する相関補償手段と、 を含
むことを特徴とする。

【０１８４】

【実施例】

（第１実施例）次に、本発明（請求項１）を自動車のア
クティブサスペンション制御系の故障検出に適用した実
施例を、第１実施例として説明する。

【０１８５】図３には、本実施例の診断対象となる動的
システム１０の具体例が示されている。実施例の動的シ
ステム１０は、自動車の単輪サスペンションの振動モデ
ルを現している。同図において、ホイール４１は、パラ
メータｍ１で表されるバネ下質量部と、バネ定数ｋ１で
表されるホイール（タイヤ）のバネ部で表現される。ま
た、４２は、バネ上定数ｍ２を持つ車体部を表し、４６
はバネ定数ｋ２を持つガスバネを表し、４８は減衰器定
数Ｄｍを有する減衰器を表し、５６は変数ｘ０で表され
る路面変位を表す。また、５２は、変数ｘ１で表される
バネ下変位、５０は変数ｘ２で表されるバネ上範囲、５
４は変数ｙで表される相対変位（ｘ１−ｘ２）、４４は
サスペンションを制御する制御器から出力される操作量
ｕから制御に必要なアクティブ制御力ｆを発生する制御
力発生器を表す。

【０１８６】同図より、数式１の状態方程式は、以下の
ように表される。

【０１８７】

【数１５】 ここにおいて、Ｔは制御力発生器４４の応答時間、すな
わち操作量ｕとアクティブ制御力ｆとの間の時間的遅れ
を表している。

【０１８８】ａ，ｂは次式で表される。

【０１８９】ａ＝ｋ１／ｍ１＋ｋ２／ｍ１＋ｋ２／ｍ２ ｂ＝１／ｍ１＋１／ｍ２ 本実施例では、路面変位５６が外部からの外乱ｘ０とな
る。

【０１９０】本実施例では、故障として、故障タイヤの
空気圧の異常、ガスバネ４６の圧力異常及び減衰器４８
の故障を想定する。そしてこれらの故障をそれぞれパラ
メータｋ１，ｋ２，Ｄｍの変動として扱う。そして上記
振動モデル１０に基づいて外乱オブザーバ３２を構成す
る。

【０１９１】すなわち、前記数１５において、パラメー
タｋ１，ｋ２，Ｄｍは、右辺の第２要素及び第４要素に
ある。従って、想定した故障によって発生する内部外乱
の侵入経路も、この２ヵ所に設定する。設定は、前記数
３で表される行列Ｄに基づいて行われる。この場合は、
次式のように設定すればよい。

【０１９２】

【数１６】 このＤを用いて、前記数８に示す拡張系を作成し、図４
の外乱オブザーバ３２を構成する。

【０１９３】本実施例では、外乱オブザーバ３２が以下
の３つの態様に分けて構成される。

【０１９４】第１の態様は、サスペンションモデル１０
におけるバネ上変位ｘ２，バネ上速度，相対変位ｙ，相
対速度及びアクティブ制御力ｆが全て測定できる場合で
ある。このような場合に用いられる外乱オブザーバ３２
は、内部状態量の推定を行う必要はない。なお、前記バ
ネ上速度，相対速度は次式で表される。

【０１９５】

【数１７】 第２の態様は、バネ上変位ｘ２，相対変位ｙのみが測定
でき、外乱オブザーバ３２は、その他の測定されない内
部状態量（ここではバネ上速度，相対速度）を推定する
場合である。

【０１９６】第３の態様は、バネ上変位ｘ２，相対変位
ｙのみが測定でき、外乱オブザーバ３２は、これらを含
めた内部状態量の全てを推定する場合である。

【０１９７】以下、前記各態様について用いられる外乱
オブザーバ３２と、これを用いて構成される診断装置３
０を詳細に説明する。

【０１９８】第１の態様 図４には、前記第１の態様として用いられる診断装置３
０のブロック図が示されている。同図において、１０は
図３に示す動的システム（単輪サスペンション）を表
し、１２は前記サスペンションを制御している制御器を
表し、１４はサスペンションを制御するために制御器１
２から出力された操作量を表し、１６は図示しないセン
サを用いて測定されたサスペンションの全ての内部状態
量を表している。ここでは、内部状態量の全てがセンサ
を用いて測定されるため、外乱オブザーバ３２は後述す
る第２の態様、第３の態様のように、内部状態量の一部
またはその全てを推定する必要は無い。

【０１９９】実施例の外乱オブザーバ３２は、診断対象
１０内におけるタイヤの空気圧の異常、ガスバネの圧力
異常及び減衰器の故障を、診断対象となる動的システム
１０の内部外乱として捉らえる。そして、制御器１２の
操作量１４と、測定されたサスペンション１０の全ての
状態量１６とから、動的システム１０の外部外乱ベクト
ル及び内部外乱ベクトルの和としての総合的外乱ベクト
ルｗを推定演算し、相関演算部３４へ向け出力する。

【０２００】相関演算部３４は、外乱オブザーバ３２が
推定演算した総合的外乱ベクトルの推定値と、動的シス
テム１０の内部状態量であるバネ上変位，相対変位及び
相対速度との相互相関を演算する。このとき、前記バネ
上変位，相対変位及び相対速度等の内部状態量は、外部
外乱に対し相関のない要素である。このため、これら内
部状態量と前記総合的外乱ベクトルの推定値との相互相
関を演算することにより、外部外乱として侵入する路面
変位の影響を除外し故障によって発生する内部外乱に関
連する成分を分離し、その演算結果を診断部３６へ向
け、出力することができる。

【０２０１】診断部３６は、このようにして相互相関演
算部３４から入力される演算結果に基づき、動的システ
ム１０内における故障の発生を検出すると共に、前記相
関演算部３４によって演算された内部外乱の発生箇所に
基づき、サスペンションの具体的な故障箇所を特定する
よう形成されている。

【０２０２】実施例の故障診断装置３０は以上の構成か
らなり、次にその作用を説明する。

【０２０３】図３に示す振動モデル１０内において、想
定された故障が発生した場合を想定する。この場合、外
乱オブザーバ３２は、サスペンション１０への制御入力
ｆと、診断対象の状態とから、故障に応じて先に設定し
た総合的外乱ベクトルの第２および第４要素ｗ２、ｗ４
を推定する。このとき、これら外乱の推定遅れが無視で
きるほど小さいと仮定すると、これらの推定値は次式で
表される。

【０２０４】

【数１８】 ここにおいて、Δｋ１はタイヤの空気圧異常によって生
じたパラメータ変動、Δｋ２はガスバネの圧力異状によ
って生じたパラメータ変動、ΔＤｍは減衰器の故障によ
って生じたパラメータ変動を表している。

【０２０５】推定された総合的外乱は、前述したパラメ
ータ変動分とサスペンションの状態変数（相対変位ｙ、
その相対速度及びバネ上変位ｘ２）の積和からなる分
と、外部外乱として加わっている路面変位ｘ０との和と
なっている。

【０２０６】そこで、相互相関部３４及び診断部３６
は、推定された総合的外乱から，外部外乱と内部外乱と
の分離及び故障の判定を次のようにして行う。

【０２０７】まず、ｗ２の推定値と、測定値ｙの相関関
数Ｃ21、ｗ４の推定値と測定値ｙの相関関数Ｃ41、ｗ４
の推定値と測定値（相対速度）との相関関数Ｃ42を演算
する。ｗ２の推定値には、路面変位が外部外乱として含
まれているが、測定値ｙとの相関を取ることによって、
ｙと相関のない路面変位の影響は除去され、故障分のみ
が、例えば相関関数Ｃ21の値として抽出されることにな
る。

【０２０８】次に、これら相関関数の値から故障箇所を
特定する。例えば、相関関数Ｃ41には、ガスバネの変動
分しか表れない。このため、この値に異常があればただ
ちにガスバネの故障と特定できる。

【０２０９】同様に、相関関数Ｃ42に異常があれば減衰
器の故障であると判定される。

【０２１０】残るタイヤの空気圧異常は、相関関数Ｃ21
によって判定される。Ｃ21は、ガスバネの故障もしくは
タイヤ空気圧異常によって値を持つことになるが、前記
Ｃ41による判定により、ガスバネの故障が検出されるの
で、ガスバネに故障が無くＣ21の値に異常があれば、タ
イヤの空気威圧異常と判定できる。なお、ガスバネとタ
イヤの空気圧異常が同時に発生すれば両者の区別はでき
ないが、この様なことは実際にはまれにしか起こり得な
いので問題は無い。

【０２１１】このように、本実施例では総合的外乱の推
定値と、故障箇所との関係が簡単な数式によって表現で
き、診断対象の状態との相関を求めるという簡単な演算
によって、容易に外部からの外乱と故障によって発生す
る内部外乱とを分離し、故障箇所の特定を行うことがで
きる。

【０２１２】第２の態様 図５には、前述した第２の態様に応じて構成された外乱
オブザーバ３２と、これを用いて構成された診断装置３
０のブロック図が示されている。なお、図４に示す実施
例と対応する場合には同一符号を付し、その説明は省略
する。

【０２１３】本実施例では、サスペンションの振動モデ
ルを構成する動的システム１０からは、その内部状態量
としてバネ上変位ｘ２、相対変位ｙのみが検出され、他
の内部状態量、例えば相対速度が直接測定されない場合
を表している。

【０２１４】この様な場合、外乱オブザーバ３２は、操
作量１４と測定値１６とから、その総合的外乱ベクトル
と共にサスペンション１０の内部状態量のうち測定され
なかった状態であるバネ上速度，相対速度及びアクティ
ブ制御力を推定演算し、相関演算部３６へ向け出力す
る。

【０２１５】このオブザーバは以下のように設計され
る。

【０２１６】まず、数８と数１５，数１６に基づいて拡
張系を作成する。

【０２１７】

【数６２】 次に、数６２において、測定できる状態量ｙ，ｘ２とで
きない状態量とを分ける。

【０２１８】

【数６３】 簡単のために、数６３を次式のようにおく。

【０２１９】

【数６４】 そして、総合的外乱を含んだ測定できない状態量ｘb
を、次式に基づいて推定する。

【０２２０】

【数６５】 ここで、数６４と数６５より、真値ｘb とその推定値の
誤差が次式のように書ける。

【０２２１】

【数６６】 したがって、数６６の（Ａ22−ＧＡ12）のすべてのベク
トルの固有値が、全て負となるように、実数行列Ｇを決
めれば、数６６で表される誤差は時間とともに零に収束
する。すなわち、推定値が真値に収束することになる。

【０２２２】前記数６５を図示すると、図２０のように
なる。同図に示すように、制御入力ｕと、測定できる状
態量ｘa ＝［ｙ ｘ２］Ｔとにより、測定できない状態
量ｘb を推定することができる。

【０２２３】このように、実施例の外乱オブザーバ６５
は、サスペンションへの制御入力と、サスペンションの
測定内部状態量ｘ２，ｙとに基づき、総合的外乱ｗと、
測定されない内部状態量、例えば相対速度とを推定する
最小次元オブザーバとして構成される。このように外乱
オブザーバ３２を構成しても、推定された総合的外乱は
前記数１８で表されるので、前述した第１の態様の場合
と同様に相関演算部３４が相関演算を行うことにより、
診断部３６は故障の発生及び故障の箇所を特定すること
ができる。

【０２２４】すなわち、相関演算に必要な相対速度の推
定値は次式で表される。

【０２２５】

【数１９】 従って、相対速度を前記推定値に置き換えて、前記第１
の態様と同様な相関演算を実施すればよい。

【０２２６】外乱オブザーバ３２は、故障が発生しても
内部状態量をほとんど誤差無く推定するので、前述した
ように推定値を用い相関演算を行っても、前記第１の態
様とほぼ同様に相関関数を得ることができる。相関関数
が得られた以後は、前記第１の態様と同様に故障を特定
できるので、ここではその説明は省略する。

【０２２７】このように、本実施例において、相関関数
に用いる状態量は、単にセンサ等によって直接測定され
たものだけではなく、外乱オブザーバ３２が総合的外乱
と同時に推定した内部状態量をも用いることができる。
従って、診断対象１０の内部状態量全てが、直接測定さ
れなくても、詳細な故障検出が可能となる。

【０２２８】第３の態様 図６には、前述した第３の態様に応じて用いられる外乱
オブザーバ３２と、これを用いて構成された診断装置３
０のブロック図が示されている。

【０２２９】本実施例と、前記第２の態様の実施例との
相違は、外乱オブザーバ３２を完全次元オブザーバとし
て構成したことにある。

【０２３０】すなわち、実施例の外乱オブザーバ３２
は、サスペンション１０の制御入力ｆと診断対象１０に
おいて直接測定された内部状態量ｘ２，ｙとにより、総
合的外乱と診断対象１０の内部状態量の全てを推定する
よう構成されている。

【０２３１】このオブザーバは、数８と、数１５，数１
６より、次式に基づいて設計される。

【０２３２】

【数６７】 このときも、数６６と同様な推定値と、真値との誤差に
関する微分方程式を作り、この方程式のすべてのベクト
ルの固有値が、すべて負となるように実数行列Ｇを決め
る。固有値の絶対値は大きいほど良いが、−３００〜−
７００ｒａｄ／ｓ程度に設定するのが望ましい。

【０２３３】このようにして、制御入力ｕと、推定値
ｙ，ｘ２より次式で示す推定値を求めることができる。

【０２３４】

【数６８】 推定された総合的外乱は、前記数１８で表されるので、
前記第１の態様と同様に相関演算を行う。相関演算に
は、相対変位、相対速度の推定値を用い、相関関数が得
られた後は、前記第１の態様と同様に故障箇所を特定す
る。

【０２３５】このように、本実施例では簡単な演算によ
り、故障箇所の特定ができる。これに加えて、実施例に
て用いられる外乱オブザーバ３２は完全次元オブザーバ
として構成されているので、前記第２の態様で用いられ
た最小次元オブザーバよりも構成手順が簡単であるとい
う利点がある。

【０２３６】（第２〜第６実施例）次に、本発明（請求
項５）にかかる実施例を第２〜第６実施例として説明す
る。ここでは、本発明を、アクティブサスペンションと
車輪からなる動的システムに適用した場合を第２、第３
実施例として、従来から用いられているバネ及び減衰器
からなるサスペンションと車輪とからなる動的システム
に適用した場合を第４〜第６実施例として詳細に説明す
る。

【０２３７】アクティブサスペンションを含む動的シス
テムに適用する場合（第２，第３実施例） （第２実施例）図８には、本実施例の診断対象となる動
的システム１０の具体例が示されている。なお、図３に
示す動的システムと対応する部材には同一符号を付し、
その説明は省略する。

【０２３８】本実施例の動的システム１０は、アクティ
ブサスペンションと車輪からなるシステムである。この
動的システム１０において、車輪４１はパラメータｍ１
で表されるバネ下質量部と、バネ定数ｋ１で表されるタ
イヤのバネ部で表現される。また、４２はバネ上質量ｍ
２を持つ車体部を表し、４６はバネ定数ｋ２を持つガス
バネを表し、５６は変数ｘ０で表される路面変位を表
し、５２は変数ｘ１で表されるバネ下変位を表し、５０
は変数ｘ２で表されるバネ上変位を表し、５４は変数ｙ
で表される相体変位（ｘ１−ｘ２）を表している。さら
に、４４は、サスペンションを制御する制御器１２から
出力される操作量ｕから、制御に必要なアクティブ制御
力ｆを発生する制御力発生器である。

【０２３９】通常このようなアクティブサスペンション
システムでは、サスペンションのアクティブ制御に必要
なものとして圧力センサ６０ａが設けられている。この
圧力センサ６０ａは、アクティブ制御力ｆを測定できる
よう制御力発生器１６に設置されている。さらに、タイ
ヤの空気圧異常検出のために加速度センサ６０ｂ，６０
ｃが設けられており、これら各加速度センサ６０ｂ，６
０ｃは、それぞれバネ上部及びバネ下部に、上下振動の
加速度を検出できるよう設置されている。

【０２４０】このような動的システム１０において、前
述した数２４で示す状態方程式は、具体的には次式で表
されることになる。

【０２４１】

【数３４】 図９には、本実施例のシステムのブロック図が示されて
いる。ここにおいて診断対象となるサスペンションシス
テム１０は、制御器１２から出力される操作量ｕを入力
し、数３４に含まれるベクトル

【０２４２】

【外１】 を内部状態量とするよう構成されたシステムであること
は前述した。

【０２４３】前記内部状態量ベクトルｘに含まれる各要
素のうち、バネ上加速度は、図８に示される加速度セン
サ６０ｂから直接検出され、バネ上速度はバネ上加速度
を積分することによって求められる。相対加速度は、加
速度センサ６０ｂにより検出されるバネ下加速度と、バ
ネ上加速度との差から求められる。相対速度は、相対加
速度を積分することによって求められる。この様な演算
を行う各演算部は、実施例のサスペンションシステム１
０内に常に組み込まれているものとする。従って、サス
ペンションシステム１０の出力は、前記数３４に含まれ
る内部状態量ベクトル

【０２４４】

【外２】 となる。

【０２４５】本実施例の制御器１２は、このようにして
出力される内部状態量ベクトルｘを入力とし、アクティ
ブサスペンションシステム１０の入力信号となる操作量
ｕを演算出力している。

【０２４６】また、前記アクティブサスペンションシス
テム１０を診断対象とする実施例の診断装置３０は、外
乱オブザーバ３２と、相関演算部３４と、診断部３６と
を含む。

【０２４７】前記外乱オブザーバ３２は、制御器１２の
出力ｕと、アクティブサスペンションシステム１０の出
力ｘとを入力信号とし、タイヤのバネ定数ｋ１の変動
を、サスペンションシステム１０内で発生する内部外乱
として推定演算するよう形成されている。

【０２４８】状態量検出部６０は、アクティブサスペン
ションシステム１０の出力ｘから、タイヤの空気圧の変
動によってシステム１０に影響を及ぼす状態量（この場
合は、相対速度）を抽出する。

【０２４９】前記相関演算部３４は、相互相関演算部７
０と、正規化部７２と、自己相関演算部７４とを含む。

【０２５０】そして、相互相関演算部７０は、外乱オブ
ザーバ３２が推定した総合的外乱と相対速度との相互相
関を演算出力する。

【０２５１】また、前記自己相関演算部７４は、前記相
対速度の自己相関関数を演算する。

【０２５２】そして、正規化部７２は、相互相関演算部
７０が演算した相互相関関数を、前記自己相関演算部７
４が演算した自己相関関数で割って正規化し、タイヤの
バネ定数の変動量のみを抽出出力し、これを診断部３６
へ向け出力する。

【０２５３】診断部３６は、基準値が記憶されたメモリ
７６と、異常判定部７８とを含む。そして、前記正規化
部７２で求められたタイヤのバネ定数の変動量と、メモ
リ７６に記憶された異常と判定すべき空気圧に対応する
バネ定数の変動量の基準値とを比較し、タイヤの空気圧
の異常を判定出力するよう形成されている。

【０２５４】本第２実施例は以上の構成からなり、次に
その作用を説明する。

【０２５５】図８に示されるアクティブサスペンション
と車輪とからなるシステム１０において、タイヤの空気
圧が変動し、タイヤのバネ定数が変動すると、同システ
ム１０の各状態量ｘは、空気圧正常時とは異なった応答
を示すことになる。この応答は、正常時の応答に、空気
圧の変動に対応した内部外乱が加わったものと見なすこ
とができる。

【０２５６】この外乱オブザーバ３２は、サスペンショ
ンシステム１０の出力信号ｘと、サスペンションシステ
ム１０に加える操作量ｕとを入力とし、前記内部外乱
と、外部外乱（路面変位などのシステムの外部から侵入
する外部外乱）とを含む総合的外乱を推定演算して出力
する。

【０２５７】したがって、タイヤの空気圧が正常で、そ
の時のタイヤのバネ定数がｋ１であるとすると、前記外
乱オブザーバ３２からは、次式で表される外部外乱が演
算出力される。

【０２５８】

【数３５】 このように推定演算出力される外部外乱は、路面外乱の
微分値に対応しており、システム１０の状態とは全く相
関のないランダムな外乱となっている。

【０２５９】このような状態において、タイヤの空気圧
が変動し、そのバネ定数がΔｋ１だけ変動して（ｋ１＋
Δｋ１）になった場合を想定すると、外乱オブザーバ３
２は、次式で表される総合的外乱を出力することにな
る。

【０２６０】

【数３６】 したがって、外乱オブザーバ３２が推定演算した総合的
外乱の推定値から、路面外乱等の外部外乱を除去し、タ
イヤの空気圧変動による内部外乱のみを検出することが
必要となる。このために、相関演算部７０は、推定した
総合的外乱と、外部外乱に対し相関のない内部状態量の
要素との相互相関を演算する。前記数３６には、該当す
る状態量として相対速度とバネ上速度とが含まれるが、
本実施例では、サスペンションシステム１０から得られ
た相対速度との相関を演算する。この相関関数を

【０２６１】

【外３】 とすると、これは次式のように演算される。

【０２６２】

【数３７】 このような相互相関を演算することにより、タイヤ空気
圧変動量Δｋの抽出と、路面外乱の項の分離とを行うこ
とができる。すなわち、出力される推定された総合的外
乱、相対速度を、Ｎ点続けてサンプリングし、次式で示
す平均値を求める。

【０２６３】

【数３８】 そして、これらの平均値を用いて前記数３７の相関演算
を行う。このようにして相関関数

【０２６４】

【外４】 を求めると、バネ上速度の項及び路面変位速度が消え、
この値は、次式に示すようになる。

【０２６５】

【数３９】 このようにして計算された相関関数は、タイヤのバネ定
数の変動を表す項（Δｋ１／ｍ１）と、相関演算に用い
たサスペンションの相対速度の自己相関関数（数４０で
示す）との積で表現できる。従って、得られた相関関数
を、状態量（相対速度）の自己相関関数で割れば、バネ
定数の変動量を定量的に検出できる。

【０２６６】

【数４０】 すなわち、前記した数式３９から判るように、総合的推
定外乱の様々な周波数成分の中から、前述した相関関数

【０２６７】

【外５】 は、タイヤのバネ定数の変動によってのみ生じる内部外
乱の周波数成分に相当する値を持っている。したがっ
て、この相関関数

【０２６８】

【外６】 から、バネ定数の変動量を検出することができる。

【０２６９】前述した相対速度の自己相関関数は、自己
相関演算部７４により演算され、正規化部７２に入力さ
れるようになっている。そして、正規化部７２は、相互
相関演算部７０から出力される相関関数

【０２７０】

【外７】 を、自己相関演算部７４から出力される自己相関関数

【０２７１】

【外８】 で割ることにより、次式で示すようタイヤのバネ定数の
変動量を検出出力している。

【０２７２】

【数４１】 ここにおいて、パラメータｍ１は、タイヤの質量であり
既に知られた値であるため、正規化部７２の出力Ｊか
ら、バネ定数の変動量Δｋ１を正確に知ることができ
る。

【０２７３】そして、異常判定部７８は、このようにし
て得られたバネ定数の変動量Δｋ１と、異常と判断すべ
き変動量基準値とを比較し、空気圧の異常を判定してい
る。

【０２７４】図１１には、このようにして行われるタイ
ヤ空気圧の異常検出アルゴリズムのフローチャートが示
されている。

【０２７５】本実施例では、フロー１００に沿って、外
乱の推定及びデータのサンプリングを５ms毎に、Ｎ＝４
００回繰り返して行う。

【０２７６】次に、フロー１１０に沿って、前回の４０
０回のサンプリング（過去２秒間のサンプリングとす
る）によって得られたデータを用い、相互相関及び自己
相関の演算を行い、数４１で示される正規化された値Ｊ
を求め、タイヤの空気圧の正常、異常判別を行ってい
る。

【０２７７】なお、本実施例では、外乱オブザーバ３２
として、応答性が５ｍｓのものを用いているため、動的
システム１０の総合的外乱Ｗの微分値がほぼ０となる関
係が成立する。

【０２７８】図１２には、図１１に示す異常検出アルゴ
リズムに従って、タイヤのバネ定数を推定した値と、実
際に測定されたバネ定数の値との相関関係が示されてい
る。

【０２７９】このとき測定実験は、次のような方法によ
って実行した。

【０２８０】まず、空気圧が正常であるときのバネ定数
ｋ１に対し、変動量Δｋ１／ｋ１を設定し、その設定値
となるように予め空気圧を減少させておく。

【０２８１】次に車を走らせ、推定開始後２秒経過した
後のバネ定数変動量の推定値を記録する。その後の推定
値は、その時点の推定値と同一となる。

【０２８２】次に、Δｋ１／ｋ１の設定値を、０．１刻
みに変化させ、実験を繰り返す。このようにして得られ
たデータが、図１２に示すようなものとなる。この実験
結果から、本実施例の診断装置３５を用いることによ
り、±３％以内の高い精度でバネ定数の変動量を推定可
能であることが理解される。

【０２８３】なお、本実施例では、相互相関演算に相対
速度を用いたが、バネ上速度を用いて相関演算を行って
もよい。この場合、前記相互相関演算部７０は、推定さ
れた総合的外乱とバネ上速度の相互相関を次式に基づき
演算し、自己相関演算部７４は、バネ上速度の自己相関

【０２８４】

【外９】 を演算し、正規化部７２は、前記相互相関を自己相関で
割ることにより、同様にタイヤの空気圧の異常を検出す
るように構成される。

【０２８５】

【数４２】 このように本第２実施例によれば、従来技術にあるよう
に、直接タイヤに圧力センサ及び無線装置等を装着する
必要がないので、これらに関する信頼性、耐久性等の問
題が生じることはない。

【０２８６】また、本第２実施例を実施するのに必要な
センサも、アクティブサスペンションの制御に従来から
使われているセンサ６０ａ，６０ｂ，６０ｃをそのまま
流用でき、空気圧異常検出のために新たなセンサを設け
る必要が無い。

【０２８７】なお、本第２実施例は、異常と判断すべき
タイヤの空気圧変動量基準値を設定しておき、外乱オブ
ザーバ１２によって得られた変動量と、前記基準値とを
比較し、タイヤの空気圧異常の判定を行っていた。本発
明の装置は、これに限らず、各種の用途に用いることが
できる。例えば、、タイヤのバネ定数の変動量がそのま
ま精度よく検出できるので、検出された空気圧の状態を
常に運転者に標示する空気圧モニタとしても利用するこ
とができる。さらに、検出された空気圧の情報を、アク
ティブサスペンションの制御則に利用すれば、空気圧の
変動に対応した適切な乗り心地を実現することが出来
る。さらに減衰器定数を変化することが出切るサスペン
ションの制御に、この空気圧の情報を利用すれば、空気
圧の変動に適切に対応し、より快適な乗り心地を実現す
ることもできる。

【０２８８】また、前記第２実施例では、サスペンショ
ンと車輪からなるシステム１０を、前述した数３４に示
す状態方程式でモデル化し、サスペンションのバネ上、
バネ下部の加速度のみがセンサで測定できるものとし、
他の状態量はこれらの信号の積分によって求めている。
しかし、サスペンションの状態を測定するセンサが、加
速度センサではなく、別のセンサであっても、そのセン
サが測定する状態量に対応させてモデルを変更すれば、
同様な方法でタイヤの空気圧異常を判定することができ
る。

【０２８９】例えば、センサによって測定できる状態量
が、加速度信号ではなく、バネ上変位ｘ２及び相対変位
ｙであるとき、前記数式３４に対応するモデルは次式の
ように設定される。

【０２９０】

【数４３】 この数４３において、サスペンションの状態

【０２９１】

【外１０】 の中で、バネ上速度及び相対速度は、それぞれバネ上変
位ｘ２及び相対変位ｙの差分から求めるものとする。

【０２９２】（第３実施例）図１０にはこの様なサスペ
ンションモデル１０を診断対象とした時の診断装置３０
の実施例が、第３実施例として示されている。

【０２９３】タイヤの空気圧が変動し、タイヤのバネ定
数が変動すると、外乱オブザーバ３２は、次式で表現さ
れる総合的外乱を推定演算するよう構成されている。

【０２９４】

【数４４】 したがって、推定された総合的外乱と変位ｙの相互相関
を、相対変位の自己相関で割り算することにより、前記
実施例と同様に、タイヤの空気圧異常の判定を行うこと
ができる。このとき、推定外乱とバネ上変位ｘ２との相
互相関をバネ上変位ｘ２の自己相関関数で割っても、同
様にタイヤの空気圧異常の判定を行うことができる。

【０２９５】このように、本願第２実施例及び第３実施
例では、推定された総合的外乱との相互相関演算に用い
る状態量は、空気圧の変動によってシステムに影響を及
ぼす状態量を用いればよい。

【０２９６】アクティブではない従来型サスペンション
に適用する場合（第４〜第６実施例） 図１３には、アクティブではない従来型のサスペンショ
ンと、車輪とを含むサスペンションシステム１０が示さ
れている。このサスペンションシステム１０において、
車輪４１は、パラメータｍ１で表されるバネ下質量部
と、バネ定数ｋ１で表されるタイヤのバネ部で表現され
る。また、４２はバネ上質量ｍ２を持つ車体部を表し、
４６はバネ定数ｋ２を持つバネを表し、４８は減衰器定
数Ｄｍを有する減衰器を表し、５６は変数ｘ０で表す路
面変位を表し、５２は変数ｘ１で表されるバネ下変位を
表し、５０は変数ｘ２で表されるバネ上変位を表し、５
４は変数ｙで表される相対変位（ｘ１−ｘ２）を表す。
なお、この動的システム１０においても、前記実施例と
同様、バネ上部及びバネ下部に、車輪の上下振動を検出
する加速度センサ６０ｂ、加速度センサ６０ｃが設けら
れている。

【０２９７】このようなサスペンションシステム１０
を、状態方程式で表現すると、次式のように表される。

【０２９８】

【数４５】 （第４実施例）図１４には、前述した図１３に示すサス
ペンションシステム１０を診断対象とした実施例が、第
４実施例として示されている。

【０２９９】なお、現状のサスペンションシステム１０
では、路面の状況や運転者の判断に応じてサスペンショ
ンの減衰力を変化させるものも実現されているが、これ
は、減衰器定数Ｄｍが変化するものと仮定することによ
ってモデル化できる。このとき、図１３に示されたＤｍ
は、変化するＤｍの代表値を示すものとする。

【０３００】前述した数４５に含まれる状態量ｘの各要
素は、前記実施例と同様、サスペンションシステム１０
内に設けられた演算部によって演算出力される。すなわ
ち、バネ上加速度は、センサ６２ｂの出力から直接出力
し、バネ上速度は、バネ上加速度の値を積分することに
より求める。相対加速度は、バネ下加速度とバネ上加速
度の差から求め、相対速度は、相対加速度等を積分する
ことにより求める。従って、サスペンションシステム１
０の出力は、前述した数４５の内部状態量ベクトルｘと
なる。

【０３０１】このように構成されたサスペンションシス
テム１０を診断対象とする本実施例の診断装置３０を、
以下に詳細に説明する。

【０３０２】タイヤの空気圧が正常で、このときのタイ
ヤのバネ定数がｋ１であるとき、外乱オブザーバ３２は
次式で表わされる総合的外乱を推定演算する。

【０３０３】

【数４６】 ここにおいて、サスペンションの減衰定数Ｄm は変化す
るものと仮定し、その代表値からの変化量をΔＤm で表
現している。

【０３０４】そして、タイヤの空気圧が変動し、そのバ
ネ定数がΔｋ１だけ変動して（ｋ１＋Δｋ１）になる
と、外乱オブザーバ３２は、次式で表わす信号を出力す
ることになる。

【０３０５】

【数４７】 このように、外乱オブザーバ３２が推定した総合的外乱
には、減衰器定数が変動したことによって生ずる外乱
と、タイヤ空気圧の変動によって生じた内部外乱と、路
面から受ける外部外乱とが含まれていることがわかる。

【０３０６】そこで、相互相関演算部７０は、タイヤの
空気圧変動によって生じた内部外乱が含まれる推定され
た総合的外乱の第２要素と、相対速度との相互相関を演
算する。また、自己相関演算部７４は、前記実施例と同
様な手法により、相対速度の自己相関を演算出力する。

【０３０７】そして、正規化部７２は、相互相関演算部
７０の出力を、自己相関演算部７４の出力で割り算し、
バネ定数の変動量を検出し、異常判定部７８へ向け出力
する。

【０３０８】したがって、異常判定部７８は、このよう
にして入力されるバネ定数の変動量を、所定の基準値と
比較し、空気圧の異常判定を行う。

【０３０９】以上説明したように、本実施例では、アク
ティブでない従来型のサスペンションに装着された車輪
においても、サスペンションのバネ上，バネ下部の上下
加速度を検出する加速度センサ６０ｂ，６０ｃを設ける
だけで、タイヤの空気圧の異常を検出することができ
る。

【０３１０】なお、本第４実施例では、サスペンション
と車輪からなるシステム１０を、前述した数４３で示し
た状態方程式でモデル化し、サスペンションのバネ上，
バネ下下部の加速度のみが、センサで測定できるものと
して、他の状態量をこれらの信号の積分によって求めて
いる。しかし、これに限らず、サスペンション状態を測
定するセンサが加速度センサでなく、別のセンサであっ
ても、そのセンサが測定する状態量に対応させてモデル
を変更すれば、同様な手法でタイヤの空気圧異常を判定
することができる。

【０３１１】（第５実施例）本発明の第５実施例は、セ
ンサによって測定できる状態量は、加速度信号ではな
く、バネ上変位ｘ２および相対変位ｙであることを特徴
とする。本第５実施例において、数４３に対応するモデ
ルは、次式で表わされることになる。

【０３１２】

【数４８】 同式において、サスペンションの状態ｘの中で、バネ上
速度および相対速度は、それぞれバネ上変位ｘ2 および
相対変位ｙの差分から求めるものとする。

【０３１３】図１５には、このようなサスペンションシ
ステム１０を診断対象とする第５実施例の装置が示され
ている。

【０３１４】タイヤの空気圧が変動し、タイヤのバネ定
数が変動すると、外乱オブザーバ３２は次式で表現され
る総合的外乱を推定演算する。

【０３１５】

【数４９】 そして、相関演算部７０，自己相関演算部７４を用い、
推定された総合的外乱の第２要素および相対変位ｙの相
互相関の演算と、相対変位ｙの自己相関の演算とを行
い、このようにして求めた相互相関の値と自己相関の値
を正規化部７２で割り算することにより、前実施例と同
様にタイヤの空気圧異常を判定することができる。この
とき、推定された総合的外乱の第２要素とバネ上変位ｘ
２との相互相関関数を、バネ上変位の自己相関関数で割
っても同様にタイヤの空気圧の異常判定を行うことがで
きる。

【０３１６】なお、本第５実施例では相互相関の演算に
よって、推定された総合的外乱の第２要素に含まれる外
乱

【０３１７】

【外１１】 （減衰比定数が変化したことによって生ずる内部外乱で
ある）を外部外乱と同様に除去しているが、本発明で
は、推定された総合的外乱の第２要素からこの内部外乱
の項を予め消去してから相関演算を行うこともできる。

【０３１８】（第６実施例）図１６には、この手法を組
み入れた本発明の第６実施例の診断装置のブロック図が
示されている。同図において、減衰定数補償部８０は、
外乱オブザーバ３２からの推定された総合的外乱を用い
て以下の計算を行う。

【０３１９】

【数５０】 この式は、数４７より、

【０３２０】

【数５１】 となるから、減衰器定数の変動による項が消去されたこ
とがわかる。そして、ｗ12と、相対速度あるいはバネ上
速度との相互相関を演算することにより、同様に空気圧
の異常を検出することができる。

【０３２１】なお、図１５に示す第５実施例において
も、減衰器定数補償部８０を同様に設けることにより、
相互相関演算の前に減衰器定数の変動による外乱が予め
消去されることになる。従って、減衰器定数の変動が極
めて大きいサスペンションに、本発明を適用する場合に
おいて、その空気圧異常検出精度が向上するという利点
がある。

【０３２２】（第７実施例）なお、前記第１実施例で
は、動的システム１０の内部状態量は外部外乱に対し相
関がないと仮定していたが、動的システムの構造や制御
器の制御則によっては、内部状態量と外部外乱の間に相
関がある場合もある。

【０３２３】この場合の実施例を第７実施例として、第
１実施例の第１〜第３態様に対応させて説明する。な
お、前記第１実施例に対応する部材には、同一符号を付
し、その説明は省略する。

【０３２４】第１の態様 本実施例の第１の態様は、診断対象１０のすべての内部
状態量ｘ（ｔ）がセンサ等を用いて測定でき、外乱推定
手段３２は総合的外乱ベクトルｗ（ｔ）のみを推定する
ように形成された場合である。

【０３２５】診断装置３０のブロック図は図２１の様に
構成される。

【０３２６】実施例の診断装置３０は、相関補償部３５
と、補正値メモリ３７とを含むよう構成されている。

【０３２７】すなわち、相関演算部３４は、前記内部状
態量と総合的外乱ベクトルの推定値との相互相関を演算
するが、前記内部状態量と外部外乱として侵入する路面
外乱との間に若干の相関がある場合には、このままでは
外部外乱として侵入する路面外乱の影響を効果的に除去
することはできない。

【０３２８】そこで、相関補償部３５において、相関演
算結果と内部状態量、およびあらかじめ補正値メモリ３
７に設定しておいた補正値とによって、相関演算結果を
補正し、路面外乱の影響を除外する。

【０３２９】診断部３６では、補正された相関演算結果
を補正し、故障の発生を検出すると共に、具体的な故障
箇所を特定することができる。

【０３３０】以下に相関補償部３５の構成、作用につい
て説明する。

【０３３１】数１８より、総合的外乱の中で外部外乱で
ある路面外乱ｘ0 が含まれるのは総合的外乱の第２要素
であるから、該第２の要素の推定値と測定値ｙの相関関
数Ｃ21について補正を行う。

【０３３２】まず、メモリ３７にあらかじめ設定する補
正値は次のようにして求める。

【０３３３】動的システムが基準状態（例えば故障がな
い状態）で動作している状態で、外乱オブザーバ３２に
よって外乱を推定する。この推定値は、数１８におい
て、

【０３３４】

【数６９】 としたものに等しい。すなわち、

【０３３５】

【数７０】 となる。

【０３３６】したがって、このｗ2 の推定値と測定値ｙ
との相関は、路面外乱ｘ0 と測定値ｙとの相関と等価な
ものとする。すなわち、次式のように書くことが出来
る。

【０３３７】

【数７１】 そこで、基準状態の下で、この相関演算を行い、この値
を測定値ｙの自己相関Ｃ（ｙ，ｙ）で割って正規化した
値を補正値ｈとしてメモリ３７に記憶しておく。この補
正値は、次式のように求められる。

【０３３８】

【数７２】 この補正値ｈは、路面外乱の大きさによらずほぼ一定の
値をもつのである。他の動作状態における路面外乱ｘ0
と測定値ｙとの相関は、補正値ｈにそのときの測定値ｙ
の自己相関を掛けることによって求めることができる。
すなわち、故障時のｗ2 の推定値と測定値ｙとの相関Ｃ
21は、次式のように近似できる。

【０３３９】

【数７３】 したがって、故障診断時において、相関補償部３５で
は、測定値ｙの自己相関Ｃ（ｙ，ｙ）を計算する。そし
て、この値Ｃ（ｙ，ｙ）と、あらかじめメモリ３７に記
憶してある補正値ｈとを用い、相関演算部３４の出力Ｃ
21を次式のように補正し、この結果を改めてＣ21として
診断部３６に出力する。

【０３４０】

【数７４】 補正された相関Ｃ21は、次式のように表せる。

【０３４１】

【数７５】 診断部３６では、前記第１実施例と同様にして、補正さ
れた相関演算結果に基づき、故障の発生を検出すると共
に、具体的な故障箇所を特定する。例えば、

【０３４２】

【外５５】 とｙの相関Ｃ41にはガスバネの変動分しか現れないの
で、この値に異常があれば直ちにガスバネの故障と特定
できる。同様に、

【０３４３】

【外５６】 と測定値

【０３４４】

【外５７】 の相関関係Ｃ42に異常があれば減衰器の故障であると判
定される。残るタイヤの空気圧異常は、相関関数Ｃ21に
よって判定される。Ｃ21はガスバネの故障もしくはタイ
ヤの空気圧異常によって値をもつことになるが、上記Ｃ
41による判定によりガスバネの故障は検出されるので、
そこでガスバネに故障はなく、Ｃ21の値に異常があれ
ば、タイヤの異常と判定する。

【０３４５】このように、本実施例では、動的システム
１０の内部状態量が外部外乱に対し相関がある場合で
も、容易に外部からの外乱と故障によって生ずる内部外
乱とを分離し、故障箇所の特定を行うことができる。

【０３４６】また、本実施例では、補正値ｈは路面外乱
によらずほぼ一定の値の場合を示した。本発明は、これ
に限らず、補正値ｈが路面外乱ｘ0 によって変わる場合
は、測定値ｙと路面外乱ｘ0 との相関演算を行い、この
演算結果を補正値ｈとしてメモリ３７に記憶しておき、
相関補償部３５において測定値ｙに対応する補正値ｈに
よって補正することもできる。

【０３４７】第２の態様 本第７実施例の第２の態様は、診断対象１０の内部状態
量ｘ（ｔ）の一部が測定できない場合または、測定しな
くても外乱推定手段３２によって推定できる場合であ
る。これらの場合には、外乱推定手段３２は、総合的外
乱ベクトルｗ（ｔ）と、測定できないまたは測定しない
内部状態量とを推定するよう形成される。

【０３４８】このときの診断装置のブロック図を図２２
に示す。同図における相関補償部３５及び補正値メモリ
３７は、図21に示す実施例のものと同様な構成、作用で
あるので、ここではその説明を省略する。

【０３４９】第３の態様 本第７実施例の第３の態様は、診断対象１０の内部状態
量ｘ（ｔ）の一部が測定できない時、外乱推定手段３２
が、総合的外乱ベクトルｗ（ｔ）と、測定できない内部
状態量を含めたすべての内部状態量ｘ（ｔ）とを推定演
算するよう形成した場合である。

【０３５０】このときの診断装置のブロック図を図２３
に示す。同図における相関補償部３５および補正値メモ
リ３７は、図２１に示す実施例のものと同様な構成、作
用をもつので説明は省略する。

【０３５１】（第８〜第１２実施例）なお、前記第２〜
第６実施例では、路面外乱と内部状態量の間に相関がな
いものと仮定して故障診断装置３０を構成したが、サス
ペンション１０の構成や制御器１２の制御アルゴリズム
によっては、前記路面外乱と前記内部状態量との間に相
関がある場合も生ずる。このような場合における空気圧
診断装置を第８〜第１２実施例として説明する。

【０３５２】（第８実施例）まず、図９で示された第２
実施例において、路面外乱とサスペンション１０の内部
状態量との間に相関がある場合の実施例を、第８実施例
として説明する。

【０３５３】図２４は、本実施例のブロック図を表して
いる。

【０３５４】同図において、相互相関演算部７０は、前
記内部状態量であるサスペンションの相対速度と外乱オ
ブザーバ３２が推定した総合的外部外乱の推定値との相
互相関を演算する。このとき、両者の間に相関がある場
合は、外部外乱として侵入する路面外乱の影響を除去す
ることはできない。

【０３５５】そこで、相関補償部３５において、相関演
算結果と内部状態量およびあらかじめメモリ３７に設定
しておいた補正値によって、相関演算結果を補正し、路
面外乱の影響を除外する。

【０３５６】診断部３６では、図９で示された実施例と
同様な作用により、補正された相関演算結果に基づき、
タイヤ空気圧の異常を検出する。

【０３５７】以下に、相関補償部３５の作用を述べる。

【０３５８】タイヤの空気圧が変動し、タイヤのバネ定
数が変動すると、外乱オブザーバ３２は数３６で表され
る外乱を推定することはすべに述べた。そして、前記実
施例と同様に相関演算部７０において、外乱の測定値と
相対速度との相互相関を演算し、その結果を正規化部７
２において相対速度の自己相関関数で割ると、正規化部
７２の出力は次に示すようになる。

【０３５９】

【数７６】 ここに、

【０３６０】

【外５８】 は次式に示すものである。

【０３６１】

【数７７】 ただし、

【０３６２】

【数７８】 である。

【０３６３】このように、路面外乱と相対速度に相関が
あると、数７６の右辺第２項が相関演算結果に影響を及
ぼすことになる。

【０３６４】一方、空気圧が正常な状態の下では、正規
化部７２の出力Ｊは、数７６において

【０３６５】

【数７９】 としたものと等しくなる。この値は次のように表すこと
ができる。

【０３６６】

【数８０】 そこで、この出力結果Ｊをｋ１／ｍ１で割った値

【０３６７】

【数８１】 を補正値ｈとしてあらかじめメモリ３７に記憶してお
く。

【０３６８】この補正値ｈは、路面外乱の大きさによら
ずほぼ一定の値をもつ。したがって、あらかじめ空気圧
が正常であるときに、サスペンション１０の適当な動作
状態の下で正規化部７２の出力Ｊと数８１に基づいた演
算結果とを対応づけてメモリに記憶し、補正値として用
いればよい。

【０３６９】数７６と数８１より、正規化部７２の出力
は、

【０３７０】

【数８２】 で表せるので、バネ定数の変動量は、

【０３７１】

【数８３】 で求めることができる。

【０３７２】そこで、相関補償部３５では、正規化部７
２より出力されたＪを用いて補正値ｈを読出し、この補
正値ｈを用い、数８３の演算式に従って演算を行い、こ
の演算結果を改めてＪとして診断部３６に出力する。

【０３７３】そして、診断部３６において図９の実施例
と同様な作用により、空気圧の異常を判定する。

【０３７４】このように、本実施例では、サスペンショ
ンの内部状態量が路面外乱に対し相関がある場合でも、
容易に外部からの外乱と空気圧の異常によって生ずる内
部外乱とを分離し、空気圧の異常を判定することができ
る。

【０３７５】図２９には、このようにして行われるタイ
ヤ空気圧の異常検出アルゴリズムのフローチャートが示
されている。フロー１２０に沿って、相互相関および自
己相関の演算を行い、数７６で示される正規化された値
Ｊおよび補正値ｈを用いて数８３の演算を行い、その演
算値を改めてＪとして用い、タイヤの空気圧の正常、異
常判別を行っている。

【０３７６】図３０（ａ）は、故意にサスペンションの
相対速度と路面外乱との間に相関が生じるように制御器
を調整し、空気圧が２．０Ｋｇ／ｃｍ2 である状態（基
準状態の一例）の下で車を走らせ、数８１の演算を行っ
た結果の時間的変動が示されている。図３０（ｂ）は、
図３０（ａ）の測定時より粗い路面で車を走らせ、同様
な演算を行った結果が示されている。これらの結果か
ら、数８１の演算結果は、時間的な変化も少なく、路面
の状態が変化してもほとんど変わらないことがわかる。
したがって、この値の代表値を補正値ｈとして利用でき
ることが理解される。

【０３７７】図３１（ａ）は、このようにサスペンショ
ンの相対速度と路面外乱との間に相関がある状態の下
で、図１１に示す異常検出アルゴリズムに従って、タイ
ヤのバネ定数を推定した値と、実際に測定されたバネ定
数との値の相関関係が示されている。同図から、相対速
度と路面外乱との間に相関がある場合は、バネ定数の変
動量は精度良く推定されないことがわかる。

【０３７８】図３１（ｂ）は、図２９に示す異常検出ア
ルゴリズムに従って、タイヤのバネ定数を推定した値
と、実際に測定されたバネ定数との値の相関関係が示さ
れている。このアルゴリズムでは、補正値として、図３
０（ａ）で示された値の平均値を用いている。同図よ
り、数８３に従って補正演算を行うことにより、高い精
度でバネ定数の変動量が推定可能であることが理解され
る。

【０３７９】（第９実施例）つぎに、図１０で示された
第３実施例において、路面外乱とサスペンション１０の
相対変位との間に相関がある場合の実施例を第９実施例
として説明する。

【０３８０】図２５は、本実施例のブロック図を表して
いる。相関補償部３５において、相関演算結果と相対変
位及びあらかじめメモリ３７に設定しておいた補正値ｈ
によって、相関演算結果を補正し、路面外乱の影響を除
外することができる。この場合、補正値ｈとしては、空
気圧が正常であるときの正規化部７２の出力に基づいて
計算された値を用いる。

【０３８１】（第１０実施例）つぎに、図１４で示され
た第４実施例において、路面外乱とサスペンション１０
の相対速度との間に相関がある場合の実施例を第１０実
施例として説明する。

【０３８２】図２６は、本実施例のブロック図を表して
いる。同図において、相関演算部７０は、サスペンショ
ンの相対速度と外乱オブザーバ３２が推定した総合的外
乱の第２の要素の推定値との相互相関を演算する。

【０３８３】相関補償部９０において、相関演算結果と
相対速度、及びあらかじめメモリ３７に設定しておいた
補正値ｈによって、相関演算結果を補正し、路面外乱の
影響を除外する。

【０３８４】診断部３６では、図９で示された実施例と
同様な作用により、補正された相関演算結果に基づき、
空気圧の異常を検出する。なお、補正値ｈとしては、空
気圧が正常であるときの正規化部７２の出力に基づいて
計算された値を用いる。

【０３８５】（第１１実施例）つぎに、図１５で示され
た第５実施例において、路面外乱とサスペンション１０
の相対変位との間に相関がある場合の実施例を第１１実
施例として説明する。

【０３８６】図２７は、本実施例のブロック図を表して
いる。同図において、相関演算部７０は、サスペンショ
ンの相対変位と外乱オブザーバ３２が推定した総合的外
部外乱ｗ2 の推定値との相互相関を演算する。

【０３８７】相関補償部９０は、相関演算結果と相対変
位、及びあらかじめメモリ３７に設定しておいた補正値
ｈによって、相関演算結果を補正し、路面外乱の影響を
除外する。

【０３８８】診断部３６では、図９で示された実施例と
同様な作用により、補正された相関演算結果に基づき、
空気圧の異常を検出する。なお、補正値ｈには、空気圧
が正常であるときの正規化部７２の出力に基づいて計算
された値を用いる。

【０３８９】（第１２実施例）つぎに、図１６で示され
た第６実施例において、路面外乱とサスペンション１０
の相対速度との間に相関がある場合の実施例を第１２実
施例として説明する。

【０３９０】図２８は、本実施例のブロック図を表して
いる。同図において、相関演算部７０は、サスペンショ
ンの相対速度と減衰器定数補償部８０の出力であるｗ12
との相互相関を演算する。

【０３９１】相関補償部３５は、相関演算結果と相対速
度、及びあらかじめメモリ３７に設定しておいた補正値
ｈによって、相関演算結果を補正し、路面外乱の影響を
除外する。

【０３９２】診断部３６では、図９で示された実施例と
同様な作用により、補正された相関演算結果に基づき、
空気圧の異常を検出する。なお、補正値ｈとして、空気
圧が正常であるときの正規化部７２の出力に基づいて計
算された値を用いる。

【０３９３】このように、本発明では、サスペンション
の内部状態量が外部外乱に対し相関がある場合でも、容
易に路面外乱と空気圧異常によって生ずる内部外乱とを
分離し、タイヤ空気圧の異常を検出することができる。

【０３９４】（第１３実施例）次に、本発明の動的シス
テムの診断装置の原理を用い、車体重量の変動を検出す
る車体重量検出装置の実施例を詳細に説明する。なお、
前記実施例と対応する部材には、同一符号を付してその
説明は省略する。

【０３９５】本実施例をアクティブサスペンションに適
用した場合と、従来のパッシブなサスペンションに適用
した場合について説明する。 アクティブサスペンションに適用した場合 本実施例の診断対象となるサスペンションシステムを図
３２に示す。同図は、図３に示された診断対象と同じで
あるため、対応する部材には同一番号を付し、その説明
は省略する。なお、この動的システム１０では、第２実
施例、第３実施例と同様、ばね上部およびばね下部に、
車輪の上下振動を検出する加速度センサ６０ｂ、加速度
センサ６０ｃが、また、サスペンションのアクティブ制
御のために圧力センサ６０ａが設けられているものとす
る。このようなサスペンションシステム１０を、状態方
程式で表すと次式のようになる。

【０３９６】

【数８４】 ここに、ａ＝ｋ１／ｍ１＋ｋ２／ｍ１＋ｋ２／ｍ２，ｂ
＝１／ｍ１＋１／ｍ２，Ｔは操作量ｕとアクティブ制御
力ｆ間の遅れ時間を意味している。

【０３９７】図３２において、ばね上質量ｍ２が車体重
量を表している。そこで、本実施例では、車体重量の変
動をパラメータｍ２の変動で表し、同時に、タイヤ４０
の空気圧異常、ガスバネ４６の異常および減衰器４８の
異常を想定し、それぞれ、パラメータｋ１，ｋ２および
Ｄｍの変動として扱う。

【０３９８】図３３には、本実施例のシステムのブロッ
ク図が示されている。診断対象となるサスペンションシ
ステム１０は、制御器１２から出力される操作量ｕを入
力とし、数８４に含まれるベクトル

【０３９９】

【外１２】 を内部状態量とするよう構成されたシステムである。

【０４００】前記内部状態量ベクトルのｘに含まれる各
要素のうち、ばね上加速度は図３２に示される加速度セ
ンサ６０ｂから直接検出され、ばね上速度はばね上加速
度を積分することによって求められる。相対加速度は加
速度センサ６０ｃにより検出されるばね下加速度とばね
上加速度の差から求められる。相対速度は、相対加速度
を積分することによって求められる。このような演算を
行う各演算部は、実施例のサスペンションシステム１０
内に常に組み込まれているものとする。したがって、サ
スペンション１０の出力は、前記数８４に含まれる内部
状態量ベクトル

【０４０１】

【外１３】 となる。

【０４０２】本実施例の制御器１２は、このようにして
出力される内部状態量ベクトルｘを入力とし、アクティ
ブサスペンションシステム１０の入力となる操作量ｕを
演算出力している。

【０４０３】また、前記アクティブサスペンションシス
テム１０を診断対象とする実施例の診断装置３０は、外
乱オブザーバ３２と、相関演算部３４と、変動量検出部
９０とを含む。

【０４０４】前記外乱オブザーバ３２は、制御器１２の
出力ｕとアクティブササスペンションシステム１０の出
力ｘとを入力とし、上記で想定したパラメータの変動を
アクティブサスペンションシステム１０内で発生する内
部外乱として推定するよう形成されている。

【０４０５】状態量検出部６０は、アクティブサスペン
ションシステム１０の出力ｘから車体重量ｍ２の変動に
よってシステム１０に影響を及ぼす状態量（この場合は
ｆ−ｕ）を抽出する。状態量として（ｆ−ｕ）を選ぶ理
由は後述の作用で述べる。

【０４０６】前記相関演算部３４は、相互相関演算部７
０と、正規化部７２と、自己相関演算部７４とを含む。

【０４０７】そして、相互相関演算部７０は、外乱オブ
ザーバ３２が推定した総合的外乱と、（ｆ−ｕ）との相
互相関を演算し出力する。

【０４０８】また、前記自己相互相関演算部７４は、前
記状態量（ｆ−ｕ）の自己相関関数を演算する。

【０４０９】そして、正規化部７２は、相互相関演算部
７０が演算した相互相関関数を、前記自己相関演算部７
４が演算した自己相関関数で割って正規化し、変動量検
出部９０において車体重量の変動を検出する。

【０４１０】本実施例は以上の構成からなり、つぎにそ
の作用を説明する。

【０４１１】想定したパラメータ変動を以下のように定
義する。

【０４１２】

【数８５】 上記のようなパラメータ変動が発生すると、変動によっ
て変化したシステム１０の応答は、正常な応答にパラメ
ータ変動に対応した内部外乱が加わったものとみなすこ
とができる。

【０４１３】外乱オブザーバ３２は、サスペンションシ
ステム１０の出力信号ｘと入力信号ｕを入力とし、前記
内部外乱と外部外乱とを含む総合的外乱ベクトルｗを推
定演算して出力する。そのときの総合的外乱の推定値は

【０４１４】

【数８６】 となる。

【０４１５】上式において、車体重量ｍ2 の変動だけで
表される項は外乱要素

【０４１６】

【外１４】 の第３項のΔａ25ｆ，第４項のΔｂ２ｕおよび

【０４１７】

【外１５】 の第４項のΔａ45ｆ，第５項のΔｂ４ｕである。上式で
示された総合的外乱から車体重量ｍ２の変動を抽出する
には、外部外乱である路面外乱

【０４１８】

【外１６】 の存在しない外乱要素

【０４１９】

【外１７】 を用いることが望ましい。

【０４２０】上式

【０４２１】

【外１８】 は次式のように書き直せる。

【０４２２】

【数８７】 上式から車体重量ｍ２の変動を表す量Δａ25を抽出す
る。そこで、相関演算部７０では推定した総合的外乱

【０４２３】

【外１９】 と（ｆ−ｕ）との相互相関を演算する。この相関関係を

【０４２４】

【数８８】 とすると、これは次式のように演算される。

【０４２５】

【数８９】 このような相互相関を演算することにより、Δａ25の項
と他の項が分離され、車体重量ｍ２の変動のみが抽出さ
れることになる。すなわち、出力される総合的外乱の推
定値

【０４２６】

【外２０】 を求めるとともに、（ｆ−ｕ）をＮ点続けてサンプリン
グして次式で示す平均値を求める。

【０４２７】

【数９０】 そして、これらの平均値を用いて前記数８９の相関演算
を行う。この相関関数を行うと、Δａ25の項以外の項が
消え、その値は次式に示すようになる。

【０４２８】

【数９１】 このようにして計算された相関関数は、車体重量ｍ２の
変動を表す項と、相関演算に用いたサスペンションの状
態量（ｆ−ｕ）の自己相関関数との積で表現できる。し
たがって、得られた相関関数を、状態量（ｆ−ｕ）の自
己相関関数で割れば、車体重量ｍ2 の変動を定量的に検
出できる。

【０４２９】この状態量（ｆ−ｕ）の自己相関関数は、
自己相関演算部７４により演算され、正規化部７２に入
力されることになっている。そして、正規化部７２は、
相互相関演算部７０から出力される相関関数を自己相関
演算部７４から出力される自己相関関数で割ることによ
り次式で示すよう、車体重量ｍ２の変動を検出出力して
いる。

【０４３０】

【数９２】 ここにおいて、パラメータｍ２およびＴは既知である。
したがって、変動量検出部９０は、正規化部７２の出力
Ｊを用い次式に示す演算を行い、車体重量ｍ２の変動量
Δｍ２を正確に求めることができる。

【０４３１】

【数９３】 なお、本実施例では、相関演算に用いた状態量を（ｆ−
ｕ）に選んだが、これをｆに選んでもよい。そのとき相
互相関演算部７０は、総合的外乱の第１要素の推定値と
状態ｆとの相関を演算し、次式で示す値を出力する。

【０４３２】

【数９４】 ここで、状態ｆは操作量ｕが時間Ｔだけ遅れたものであ
るから、操作量ｕと状態ｆの相関Ｃ（ｕ，ｆ）は零とは
ならないこともある。そこで、車体重量ｍ２の変動を求
めるためには、まず状態ｆの自己相関演算と同時に、操
作量ｕと状態ｆとの相互相関Ｃ（ｕ，ｆ）を求める。次
に、この値と、状態ｆの自己相関関数Ｃ（ｆ，ｆ）との
差Ｃ（ｆ，ｆ）−Ｃ（ｕ，ｆ）を求める。そして、正規
化部７２において、相互相関演算部７０の出力を、求め
た差の値で割ることにより、車体重量ｍ２の変動を検出
できる。その時の正規化部７２の出力Ｊは次式のように
なる。

【０４３３】

【数９５】 また、同様な方法により、相互相関演算部７０において
外乱

【０４３４】

【外２１】 の推定値と相対速度

【０４３５】

【外２２】 との相関関数

【０４３６】

【外２３】 を求め、自己相関演算部７４において相対速度

【０４３７】

【外２４】 の自己相関関数

【０４３８】

【外２５】 を求め、正規化部７２において、相関関数

【０４３９】

【外２６】 を相対速度

【０４４０】

【外２７】 の自己相関関数

【０４４１】

【外２８】 で割ると、正規化部７２の出力Ｊとして、ガスバネ定数
ｋ２の変動と車体重量ｍ2 の変動で表される量

【０４４２】

【数９６】 が求められる。ところが、車体重量ｍ２の変動量Δｍ２
は、上記実施例で示された方法により求められるので、
このΔｍ２を用いることにより、ガスバネ定数ｋ２の変
動量Δｋ２も求めることができる。

【０４４３】さらに、相互相関演算部７０において外乱

【０４４４】

【外２９】 の推定値と相対加速度

【０４４５】

【外３０】 との相関関数

【０４４６】

【外３１】 を求め、自己相関演算部７４において相対加速度

【０４４７】

【外３２】 の自己相関関数

【０４４８】

【外３３】 を求め、正規化部７２において、相関関数

【０４４９】

【外３４】 を相対加速度

【０４５０】

【外３５】 の自己相関関数

【０４５１】

【外３６】 で割ると、正規化部７２の出力Ｊとして、減衰器定数Ｄ
ｍの変動と車体重量ｍ２の変動で表される量

【０４５２】

【数９７】 が求められ、上記実施例で求めた車体重量ｍ２の変動量
Δｍ２を用いることにより、減衰器定数Ｄｍの変動量Δ
Ｄｍが求められる。

【０４５３】同様に、相互相関演算部７０において総合
的外乱の推定値

【０４５４】

【外３７】 と相対速度

【０４５５】

【外３８】 との相関関数

【０４５６】

【外３９】 を求め、自己相関演算部７４において相対加速度

【０４５７】

【外４０】 の自己相関関数

【０４５８】

【外４１】 を求め、正規化部７２において、相関関数

【０４５９】

【外４２】 を相対速度

【０４６０】

【外４３】 の自己相関関数

【０４６１】

【外４４】 で割ると、タイヤばね定数ｋ１の変動量Δｋ１と、正規
化部７２の出力Ｊとして、ガスバネ定数ｋ２の変動量Δ
ｋ２と車体重量ｍ２の変動量Δｋ２で表される量

【０４６２】

【数９８】 が求められ、上記の手法により既に、ガスバネ定数ｋ２
の変動量Δｋ２および車体重量ｍ２の変動量Δｍ２は求
められているので、タイヤばね定数ｋ１の変動量Δｋ１
も知ることができる。

【０４６３】このように、本実施例によれば、車体重量
ｍ２の変動量が容易に検出でき、求められた値を用いて
他のパラメータ変動量も順次求めることができる。

【０４６４】そして、このようにして求められた車体重
量の変動量および種々のパラメータの変動量をアクティ
ブサスペンションの制御則に利用することにより、これ
らの変動に応じた最適な乗り心地を達成することができ
る。

【０４６５】図３３のブロック図に基づいて行ったシミ
ュレーション結果を図３６に示す。このシミュレーショ
ンでは、外乱推定およびデータのサンプルを５ms毎に行
い、相互相関及び自己相互相関を過去２秒間に得られた
情報を用いて行っている。同図では、車体重量は基準と
なる重量に対して０％から４０％まで変化させ、そのと
きの車体重量変動量の推定値からその変動率を算出して
いる。この結果より、車体重量の変動率が±１０％以内
の精度で推定されていることがわかる。

【０４６６】パッシブサスペンションに適用した場合 本実施例の診断対象となるサスペンションシステムは、
図１３に示されたタイヤ空気圧診断装置における診断対
象と同じであるため、その説明は省略する。このサスペ
ンションシステム１０の状態方程式は、数４５のように
なることはすでに述べた。

【０４６７】図１３において、ばね上質量ｍ２が車体重
量を表している。そこで、本実施例では、車体重量の変
動をパラメータｍ２の変動で表し、同時に、タイヤ４０
の空気圧異常、ガスバネ４６の異常および減衰器４８の
異常を想定し、それぞれ、パラメータｋ１，ｋ２および
Ｄｍの変動として扱う。

【０４６８】図３４には、本実施例のシステムのブロッ
ク図が示されている。また、診断対象となるサスペンシ
ョンシステム１０の出力は、数４５の内部状態ベクトル
ｘであることも既に述べた。

【０４６９】また、前記サスペンションシステム１０を
診断対象とする実施例の診断装置３０は、外乱オブザー
バ３２と、相関演算部３４と、状態量検出部６０と、変
動量検出部９０とを含む。

【０４７０】前記外乱オブザーバ３２は、パッシブサス
ペンションシステム１０の出力ｘとを入力とし、上記で
想定したパラメータの変動をパッシブサスペンションシ
ステム１０内で発生する内部外乱として推定するよう形
成されている。

【０４７１】状態量検出部６０は、パッシブサスペンシ
ョンシステム１０の出力ｘから車体重量ｍ２の変動によ
ってシステム１０に影響を及ぼす状態量（この場合は相
対速度及び相対加速度）を抽出する。

【０４７２】前記相対演算部３４は、相互相関演算部７
０と、正規化部７２と、自己相関演算部７４とを含む。

【０４７３】そして、相互相関演算部７０は、外乱オブ
ザーバ３２が推定した総合的外乱と相対速度および相対
加速度との相互相関を演算し出力する。

【０４７４】また、前記自己相互相関演算部７４は、前
記相対速度および相対加速度それぞれの自己相関関数を
演算する。

【０４７５】そして、正規化部７２は、相互相関演算部
７０が演算した相互相関関数を、前記自己相関演算部７
４が演算した自己相関関数で割って正規化し、変動量検
出部９０において車体重量の変動を検出する。

【０４７６】本実施例は以上の構成からなり、つぎにそ
の作用を説明する。

【０４７７】想定したパラメータ変動を以下のように定
義する。

【０４７８】

【数９９】 上記のようなパラメータ変動が発生すると、変動によっ
て変化したサスペンションシステム１０の応答は、正常
な応答にパラメータ変動に対応した内部外乱が加わった
ものとみなすことができる。

【０４７９】外乱オブザーバ３２は、サスペンションシ
ステム１０の出力信号ｘと入力信号ｕを入力とし、前記
内部外乱とを含む総合的外乱ベクトルｗを推定演算して
出力する。そのときの推定された総合的外乱は

【０４８０】

【数１００】 となる。

【０４８１】上式において、車体重量ｍ２の変動だけで
表される項は存在しないので、いくつかの変動項を用い
て車体重量ｍ２の変動を検出する。

【０４８２】まず、相互相関演算部７０において推定さ
れた総合的外乱の第１要素および第２要素

【０４８３】

【外４５】

【０４８４】

【外４６】 と相対速度および相対加速度との相互相関を演算する。

【０４８５】ここにおいて、

【０４８６】

【外４７】 と相対速度との相互相関関数を

【０４８７】

【外４８】 とし、

【０４８８】

【外４９】 と相対加速度との相互相関関数を

【０４８９】

【外５０】 とし、

【０４９０】

【外５１】 と相対速度との相互相関関数を

【０４９１】

【外５２】 とし、

【０４９２】

【外５３】 と相対加速度との相互相関関数を

【０４９３】

【外５４】 とすると、これらの値は次式のようになる。

【０４９４】

【数１０１】

【０４９５】

【数１０２】 このような相互相関を演算することにより、推定された
総合的外乱の各変動項が他の項と分離される。

【０４９６】そして、このようにして計算された相関関
数を、相対速度および相対加速度の自己相関関数で割れ
ば、前記変動項が抽出できる。正規化部７２は、相互相
関演算部７０から出力される相関関数を自己相関演算部
７４から出力される自己相関関数で割ることにより次式
で示すような４つの値を出力する。

【０４９７】

【数１０３】 このようにして求められた値Ｊij（但し、ｉ，ｊ＝１，
２）から、変動量検出部９は、車体重量の変動を検出す
る。いま想定したパラメータ変動はΔｍ２，Δｋ１，Δ
ｋ２，ΔＤｍの４種類であり、正規化部７２の出力もＪ
11，Ｊ12，Ｊ21，Ｊ22の４つであるから、連立方程式な
どの手法を用いて前記変動量を検出することができる。

【０４９８】例えば、Ｊ12にＪ22を加えると、

【０４９９】

【数１０４】 となる。ここでｍ１，Ｄｍは既知であるから、上式より
減衰器定数の変動量ΔＤｍが求められる。

【０５００】そして、このようにして求められたΔＤｍ
とＪ12により車体重量の変動量Δｍ２が求められる。

【０５０１】さらに、このようにして求められたΔｍ２
とＪ11より、ガスバネ定数の変動量Δｋ２が求められ、
ここまででΔｍ２とΔｋ２が求められたので、これらの
値とＪ21よりタイヤバネ定数の変動量Δｋ１が求められ
る。

【０５０２】このように本実施例では、正規化部７２の
出力によって直接車体重量の変動量が検出できない場合
でも、正規化部７２の出力を複数用いることによって重
体重量の変動量を検出することができ、さらにその他の
パラメータ変動量も同様に検出することができる。

【０５０３】なお、本実施例でパッシブサスペンション
に適用した例は同様にアクティブサスペンションにも適
用できる。

【０５０４】また、本実施例では、路面外乱と内部状態
量の間に相関がないものと仮定して診断装置３０を構成
したが、サスペンション１０の構成や制御器１２の制御
アルゴリズムによっては、前記路面外乱と前記内部状態
量との間に相関がある場合も生ずる。このような場合に
おける車体重量変動検出装置を次の実施例として説明す
る。

【０５０５】（第１４実施例）図３５には、路面外乱と
サスペンション１０の内部状態量との間に相関がある場
合の実施例が示されている。

【０５０６】同図において、相関演算部７０は、前記内
部状態量であるサスペンションの相対速度および相対加
速度と外乱オブザーバ３２が推定した総合的外乱の推定
値との相互相関を演算するが、両者の間に相関がある場
合は、外部外乱として侵入する路面外乱の影響を除去す
ることはできない。

【０５０７】そこで、相関補償部３５において、相関演
算結果と内部状態量およびあらかじめメモリ３７に設定
しておいた補正値ｈによって、相関演算結果を補正し、
路面外乱の影響を除外する。

【０５０８】変動量検出部９０では、図３４で示された
実施例と同様な作用により、補正された相関演算結果に
基づき、車体重量の変動量を検出する。

【０５０９】以下に、相関補償部３５の作用を述べる。

【０５１０】まず、前記実施例と同様に、想定したパラ
メータ変動を以下のように定義する。

【０５１１】

【数１０５】 上記のような変動が生じると、外乱オブザーバ３２は数
１００で表される外乱を推定することはすべに述べた。
そして、前記実施例と同様に、相関演算部７０は、総合
的外乱の推定値と相対速度との相関を演算し、その結果
を正規化部７２において相対速度の自己相関関数で割る
と、正規化部７２の出力は次に示すようになる。

【０５１２】

【数１０６】 このように、路面外乱と相対速度および相対加速度に相
関があると、数１０６のＪ21の右辺第２項およびＪ22の
右辺第３項が相関演算結果に影響を及ぼすことになる。

【０５１３】一方、パラメータ変動が生じない正常な状
態の下では、正規化部７２の出力は、数１０６において

【０５１４】

【数１０７】 としたものと等しくなる。この値は次のように表すこと
ができる。

【０５１５】

【数１０８】 そこで、この出力結果のなかでＪ21およびＪ22をｋ１／
ｍ１で割った値

【０５１６】

【数１０９】 を補正値ｈとしてあらかじめメモリ３７に記録してお
く。

【０５１７】すなわち、この補正値ｈ１およびｈ２は、
路面外乱の大きさによらずほぼ一定の値をもつのであ
る。従って、あらかじめパラメータ値が正常であるとき
に、サスペンション１０の適当な動作状態の下で正規化
部７２の出力のＪ21およびＪ22と数１０９に基づいた演
算結果とをメモリ３７に記録し、補正値として用いれば
よい。

【０５１８】相関補償部３５では、この補正値を用いて
以下の補正を行う。

【０５１９】

【数１１０】 その結果、相関補償部３５では以下の値を出力する。

【０５２０】

【数１１１】 そこで、変動量検出部９０において、上式に基づき、車
体重量の変動量を検出する。すなわち、数１１１では求
める変数は、Δｋ１，Δｋ２，Δｍ２，ΔＤｍの４つあ
り、数１１１には４つの方程式があるから連立方程式の
解法などを用いて、車体重量の変動量Δｍ２を含めたパ
ラメータ変動量Δｋ１，Δｋ２，Δｍ２，ΔＤｍを求め
ることができる。

【０５２１】本実施例では、補正値ｈを記録する際の実
験時における車体重量を車体重量の基準状態とした。

【０５２２】本実施例による車体重量の実際の変動と、
推定値との相関を図３６に示す。本実施例によれば、車
体重量の変動を精度よく推定することができる。

【０５２３】（第１５実施例）次に、請求項３に対応す
る実施例を説明する。

【０５２４】以上の実施例では、動的システムの状態間
に相関がないとして、総合的外乱からシステムの故障を
診断したが、システムによっては状態間に相関がある場
合もある。この場合は、相関演算部３４に示されるよ
う、総合的外乱と状態との相関を、状態の自己相関で正
規化する方法では診断に誤差が生ずることがある。

【０５２５】このような場合には、最小自乗法のような
手法を用いることで、状態間の相関を補償する。図３７
はそのブロック図を示している。同図において、タイヤ
の空気圧等の変動は、システム１０の物理パラメータの
変動に置き換えられ、この変動は、外乱オブザーバ３２
によって内部外乱として推定され、結局、外乱オブザー
バは、外部外乱ｄと内部外乱ΔＡｘとの和で表される総
合的外乱ベクトルを推定することは既に述べた。そのと
きの総合的外乱ベクトルの第一要素を取り上げると数２
６のように書ける。

【０５２６】数２６において、Δａ11はタイヤの空気圧
の変動による要素であり、その他の要素はタイヤの空気
圧以外の変動によって生じるものと仮定する。いまここ
で、例えば状態ｘ１とｘ２に相関があるとする。この場
合、Δａ11を検出するために、［Ｄｗ］１とｘ１との相
関Ｃ（［Ｄｗ］１，ｘ１）をとると、

【０５２７】

【数１１７】 となる。ここで、上式を状態ｘ１の自己相関Ｃ（ｘ１，
ｘ１）で割ると、次式のようになるが、前述のように状
態ｘ１とｘ２に相関があるため上式右辺第２項は零とは
ならない。

【０５２８】

【数１１８】 また、この場合は、あらかじめ状態ｘ１とｘ２の相関Ｃ
（ｘ１，ｘ２）を求めておいてもΔａ12がわからないの
で補償することはできない。すなわち、Δａ12が零でな
い限り、Δａ11を正確に求めることはできないことにな
る。

【０５２９】そこで、数２６を次式のように書き替え、

【０５３０】

【数１１９】 次式で示す自乗誤差指標を最小にするようなΔａを求め
ることを考える。

【０５３１】

【数１２０】 これは、上式をΔａで偏微分して零とおいて求められ
る。

【０５３２】

【数１２１】 この方法では、システムの変動はΔａ11だけでなく、そ
の他の変動も含めて変動ベクトルΔａとして同時に求め
られるという特徴がある。

【０５３３】なお、前記数１１９，１２０，１２１は、
前述した数１１２，１１３，１１４に対応する。

【０５３４】さらに、この手法では状態間の相関も自動
的に打ち消されるという利点がある。例えば、

【０５３５】

【数１２２】 であるとき、数１２１の右辺の各項は、次のように表さ
れる。

【０５３６】

【数１２３】 そこで、数１２１の右辺を計算すると、

【０５３７】

【数１２４】 となって、状態間の相関Ｃ（ｘ１，ｘ２）を含む項が打
ち消され、システムの変動Δａ11，Δａ12が同時に求め
られるのである。

【０５３８】このような作用により、最小自乗法演算部
１３４では数１２１の右辺に基づいて、システムの変動
を推定し、診断部に出力している。

【０５３９】また、数１２１では逆行列を演算しなけれ
ばならないが、行列の次数が高いときは逆行列の演算に
は多くのメモリと演算時間を要する。しかし、これは以
下に示す漸化式を用いることにより回避できる。すなわ
ち、

【０５４０】

【数１２５】 とおくことにより、数１２１は次式のように書き替えら
れる。この数１２１は、前述した数１１５式に対応す
る。

【０５４１】

【数１２６】 上式の方法では、漸化式の初期値を

【０５４２】

【数１２７】 とおいて、Ｎ＝０から計算を始めればよい。この方法で
は行列の逆行列を計算する必要がないため、行列の次数
が高い場合には、数１２１をそのまま計算する方法と比
べてメモリ、演算時間を低減することができる。

【０５４３】さらに、誤差指標の数１２０の代わりに

【０５４４】

【数１２８】 を用いると、以下の漸化式が得られる。

【０５４５】

【数１２９】 ここに、λは忘却係数と呼ばれている。この方法は、古
いデータにより小さな重みをかけてシステムの変動を求
めようとするものであり、数１２６と比べて集束が早
く、システムの変動が時間的によく変化する場合に有効
である。

【０５４６】以下に図３に示した動的システムに適用し
た実施例を説明する。図３８は、本実施例を示すブロッ
ク図である。本実施例では第１実施例と同じく、故障と
してタイヤ空気圧の異常、ガスバネ４６の圧力異常、お
よび減衰器４８の故障を想定する。そのとき、動的シス
テムの状態方程式は数１５で表され、故障時に外乱オブ
ザーバ３２が推定する総合的外乱は数１８で示されるこ
とは既に述べた。

【０５４７】そこで、最小自乗法演算部１３４におい
て、

【０５４８】

【数１３０】 とおき、

【０５４９】

【数１３１】 あるいはそれに対応した漸化式を用いることによって、
次式で表す変動分

【０５５０】

【数１３２】 を求めることができる。さらに新たに

【０５５１】

【数１３３】 とおき、

【０５５２】

【数１３４】 あるいは、それに対応した漸化式を用いることによっ
て、次式で表す変動分

【０５５３】

【数１３５】 を求めることができる。

【０５５４】これらのΔａにより、Δｋ１，Δｋ２，Δ
Ｄｍを求めることができる。

【０５５５】なお、本実施例ではｕが零でない場合のア
クティブサスペンションを例にとり説明したが、本発明
をｕ＝０のパッシブサスペンションにも適用できること
はいうまでもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる動的システムの診断装置の一例
を示すブロック図である。

【図２】第１実施例に用いられる外乱の近似法を示す曲
線図である。

【図３】第１実施例の診断対象となる自動車のサスペン
ションシステムの概略説明図である。

【図４】図３に示すサスペンションモデルを診断対象と
する第１実施例における第１態様の診断装置を示すブロ
ック図である。

【図５】第１実施例における第２態様の診断装置を示す
ブロック図である。

【図６】第１実施例における第３態様の診断装置を示す
ブロック図である。

【図７】従来の診断装置の説明図である。

【図８】アクティブサスペンションと車輪とを含む動的
システムの概略説明図である。

【図９】図８に示す動的システムを診断対象とする本発
明の第２実施例の診断装置のブロック図である。

【図１０】図９に示す診断装置の変形例である本発明の
第３実施例のブロック図である。

【図１１】図９に示す診断装置の動作を示すフローチャ
ート図である。

【図１２】図９に示す診断装置を用いて推定したバネ定
数の変動量と実際に測定したバネ定数との相関を示す実
測データ図である。

【図１３】従来のサスペンションと、車輪とを含む動的
システムの概略説明図である。

【図１４】図１３に示す動的システムを診断対象とする
本発明の第４実施例の診断装置のブロック図である。

【図１５】図１４に示す診断装置の変形例である本発明
の第５実施例のブロック図である。

【図１６】図１４に示す診断装置の変形例である本発明
の第６実施例のブロック図である。

【図１７】従来のタイヤ空気圧診断装置のブロック図で
ある。

【図１８】図１７に示す従来装置を用いて測定した正常
時のデータ測定図である。

【図１９】図１７に示す従来装置を用いて測定した異常
時のデータ測定図である。

【図２０】本実施例の最小次元オブザーバのブロック図
である。

【図２１】本発明の第７実施例のブロック図である。

【図２２】前記第７実施例の変形例のブロック図であ
る。

【図２３】前記第７実施例の他の変形例のブロック図で
ある。

【図２４】本発明の第８実施例のブロック図である。

【図２５】本発明の第９実施例のブロック図である。

【図２６】本発明の第１０実施例のブロック図である。

【図２７】前記第１１実施例のブロック図である。

【図２８】前記第１２実施例のブロック図である。

【図２９】第８実施例の装置の動作を示すフローチャー
ト図である。

【図３０】一定の条件の下で車両を走行させた際に得ら
れる補正値の時間的変動の説明図である。

【図３１】タイヤのばね定数の推定値と、実際に測定さ
れたばね定数との相関関係の説明図である。

【図３２】第１３実施例の診断対象となる自動車のサス
ペンションシステムの概略説明図である。

【図３３】第１３実施例のブロック図である。

【図３４】第１３実施例の変形例のブロック図である。

【図３５】第１４実施例のブロック図である。

【図３６】図３３に示す装置を用いて行った実験結果の
説明図である。

【図３７】第１５実施例のブロック図である。

【図３８】第１５実施例の具体例のブロック図である。

【符号の説明】

１０ 動的システム ３０ 診断装置 ３２ 外乱オブザーバ ３４ 相関演算部 ３６ 診断部 ３８ 故障特定部 ７０ 相互相関演算部 ７２ 正規化部 ７４ 自己相関演算部 ７６ メモリ ７８ 異常判定部 ８０ 減衰器定数補償部 ｕ 制御入力ベクトル ｄ 外部外乱ベクトル ｙ 制御出力ベクトル ｘ 状態量ベクトル

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−12278（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01M 19/00 B60C 23/00 G01M 17/00 - 17/10 G05B 23/00

Claims (19)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 動的システムの故障を検出する動的シス
   テムの診断装置であって、 前記動的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的
   システムの外部外乱ベクトルおよび内部外乱ベクトルの
   和としての総合的外乱ベクトルを推定する外乱推定手段
   と、 推定された前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量
   ベクトルとの相互相関を演算する演算手段と、 前記総合的外乱ベクトルから内部外乱に関連する成分を
   分離する分離手段と、分離された内部外乱に関連する成
   分から、前記動的システムの対応箇所を特定しその診断
   を行う診断手段と、 を含み、動的システムの診断を行うことを特徴とする動
   的システムの診断装置。
2. 【請求項２】 請求項１において、 前記演算手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素と、前記内部状態量ベク
   トルの外部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演
   算し、前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
   成分を分離することを持徴とする動的システムの診断装
   置。
3. 【請求項３】 請求項１において、 前記演算手段は、 前記相互相関演算として、前記総合的外乱ベクトルと前
   記内部外乱ベクトルとの誤差の自乗の時間的な和が最小
   となるように、前記内部状態量ベクトルを基底ベクトル
   とする総合的外乱の方向ベクトルの演算を実行し、前記分離手段は 、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
   成分を分離することを特徴とする動的システムの診断装
   置。
4. 【請求項４】 請求項１、２のいずれかにおいて、 前記演算手段は、 推定された前記総合的外乱ベクトルの複数の要素につい
   て、前記内部状態量ベクトルの外部外乱に対し相関の無
   い要素との相互相関を演算し、前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの複数の要素から内部外乱に関
   連する成分の各要素を分離し、 前記診断手段は、 分離された内部外乱に関連する成分の各要素から、前記
   動的システムの診断箇所を特定し、その診断を行うよう
   形成されたことを特徴とする動的システムの診断装置。
5. 【請求項５】 サスペンションと車輪から構成される動
   的システムのタイヤ空気圧の状態を診断するタイヤ空気
   圧診断装置において、 前記動的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的
   システム内でタイヤの空気圧の変動により発生する内部
   外乱ベクトルと、路面から動的システムに入力される外
   部外乱ベクトルと、の和としての総合的外乱ベクトルを
   推定する外乱推定手段と、 推定された前記総合的外乱と、前記内部状態量ベクトル
   との相互相関を演算する演算手段と、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
   成分を分離する分離段と、 分離された内部外乱に関連する成分から、前記動的シス
   テムのタイヤ空気圧の状態を求める診断手段と、 を含むことを特徴とするタイヤ空気圧診断装置。
6. 【請求項６】 請求項５において、 前記演算手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素と、前記内部状態量ベク
   トルの外部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演
   算し、前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
   成分を分離することを特徴とするタイヤ空気圧診断装
   置。
7. 【請求項７】 請求項５において、 前記演算手段は、 前記相互相関演算として、前記総合的外乱ベクトルと、
   前記内部外乱ベクトルとの誤差の自乗の時間的な和が最
   小となるように、前記内部状態量ベクトルを基底ベクト
   ルとする総合的外乱の方向ベクトルの演算を実行し、前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
   成分を分離することを特徴とするタイヤ空気圧診断装
   置。
8. 【請求項８】 請求項５〜７のいずれかにおいて、 前記診断手段は、 前記内部状態量ベクトルの外部外乱に対し相関のない要
   素の自己相関を演算する自己相関演算部を含み、前記相
   互相関値と自己相関値とに基づきタイヤの空気圧の状態
   を診断することを特徴とするタイヤ空気圧診断装置。
9. 【請求項９】 動的システムの故障を検出する動的シス
   テムの診断装置であって、 前記動的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的
   システムの外部外乱ベクトルおよび内部外乱ベクトルの
   和としての総合的外乱ベクトルを推定する外乱推定手段
   と、 所定基準状態における内部状態量ベクトルと、外部外乱
   ベクトルとの相関を補正値として記憶する補正値記憶手
   段と、 推定された前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量
   ベクトルとの相互相関を演算する相関演算手段と、 前記内部状態量ベクトルと前記補正値とに基づき、前記
   相関演算手段の演算する相互相関を補正することによっ
   て、前記総合的外乱ベクトルから外部外乱の影響を受け
   ることなく内部外乱に関連する成分を分離する相関補償
   手段と、 分離された内部外乱に関連する成分から、前記動的シス
   テムの対応箇所を特定しその診断を行う診断手段と、 を含み、動的システムの診断を行うことを特徴とする動
   的システムの診断装置。
10. 【請求項１０】 サスペンションと車輪から構成される
    動的システムのタイヤ空気圧の状態を診断するタイヤ空
    気圧診断装置において、 前記動的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的
    システム内でタイヤの空気圧の変動により発生する内部
    外乱ベクトルと、路面から動的システムに入力される外
    部外乱ベクトルとの和としての総合的外乱ベクトルを推
    定する外乱推定手段と、 所定基準状態における内部状態量ベクトルと、外部外乱
    ベクトルとの相関を補正値として記憶する補正値記憶手
    段と、 推定された前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量
    ベクトルとの相互相関を演算する相関演算手段と、 前記内部状態量ベクトルと前記補正値とに基づき、前記
    相関演算手段の演算する相互相関を補正することによっ
    て、前記総合的外乱ベクトルから外部外乱の影響を受け
    ることなく内部外乱に関連する成分を分離する相関補償
    手段と、 分離された内部外乱に関連する成分から、前記動的シス
    テムのタイヤ空気圧の状態を求める診断手段と、 を含むことを特徴とするタイヤ空気圧診断装置。
11. 【請求項１１】 サスペンションと車輪から構成される
    動的システムの車体重量の変動を診断する車体重量変動
    検出装置において、 前記動的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的
    システム内で車体重量の変動により発生する内部外乱ベ
    クトルと、路面から動的システムに入力される外部外乱
    ベクトルとの和としての総合的外乱ベクトルを推定する
    外乱推定手段と、 推定された前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量
    ベクトルとの相互相関を演算する演算手段と、 前記総合的外乱ベクトルから内部外乱に関連する成分を
    分離する分離手段と、分離された内部外乱に関連する成
    分から、前記動的システムの車体重量の変動を検出する
    検出手段と、 を含むことを特徴とする車体重量変動検出装置。
12. 【請求項１２】 請求項１１において、 前記演算手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素と、前記内部状態量ベク
    トルの外部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演
    算し、前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
    成分を分離することを特徴とする車体重量変動検出装
    置。
13. 【請求項１３】 サスペンションと車輪から構成される
    動的システムの車体重量の変動を診断する車体重量変動
    検出装置において、 前記動的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的
    システム内で車体重量の変動により発生する内部外乱ベ
    クトルと、路面から動的システムに入力される外部外乱
    ベクトルとの和としての総合的外乱ベクトルを推定する
    外乱推定手段と、 所定基準状態における内部状態量ベクトルと、外部外乱
    ベクトルとの相関を補正値として記憶する補正値記憶手
    段と、 推定された前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量
    ベクトルとの相互相関を演算する相関演算手段と、 前記内部状態量ベクトルと前記補正値とに基づき、前記
    相関演算部の演算する相互相関を補正することによっ
    て、前記総合的外乱ベクトルから外部外乱の影響を受け
    ることなく内部外乱に関連する成分を分離する相関補償
    手段と、 分離された内部外乱に関連する成分から、前記動的シス
    テムの車体重量の変動を検出する検出手段と、 を含むことを特徴とする車体重量変動検出装置。
14. 【請求項１４】 請求項１１において、 前記演算手段は、 前記相互相関演算として、前記総合的外乱ベクトルと、
    前記内部外乱ベクトルとの誤差の自乗の時間的な和が最
    少となるように、前記内部状態量ベクトルを基底ベクト
    ルとする総合的外乱の方向ベクトルの演算を実行し、前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
    成分を分離することを特徴とする車体重量変動検出装
    置。
15. 【請求項１５】 動的システムの内部外乱を分離する装
    置であって、 前記動的システムの内部状態量ベクトルに基づき、動的
    システムの外部外乱ベクトルおよび内部外乱ベクトルの
    和としての総合的外乱ベクトルを推定する外乱推定手段
    と、 推定された前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量
    ベクトルとの相互相関を演算する演算手段と、 前記総合的外乱ベクトルから内部外乱に関連する成分を
    分離する分離手段と、 を含むこと特徴とする動的システ
    ムの内部外乱分離装置。
16. 【請求項１６】 請求項１５において、 前記演算手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素と、前記内部状態量ベク
    トルの外部外乱に対し相関の無い要素との相互相関を演
    算し、 前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
    成分を分離することを特徴とする動的システムの内部外
    乱分離装置。
17. 【請求項１７】 請求項１５において、 前記演算手段は、 前記相互相関演算として、前記総合的外乱ベクトルと、
    前記内部外乱ベクトルとの誤差の自乗の時間的な和が最
    小となるように、前記内部状態量ベクトルを基底ベクト
    ルとする総合的外乱の方向ベクトルの演算を実行し、 前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの要素から内部外乱に関連する
    成分を分離することを特徴とする動的システムの内部外
    乱分離装置。
18. 【請求項１８】 請求項１５〜１７のいずれかにおい
    て、 前記演算手段は、 推定された前記総合的外乱ベクトルの複数の要素につい
    て、前記内部状態量ベクトルの外部外乱に対し相関の無
    い要素との相互相関を演算し、 前記分離手段は、 前記総合的外乱ベクトルの複数の要素から内部外乱に関
    連する成分の各要素を分離することを特徴とする動的シ
    ステムの内部外乱分離装置。
19. 【請求項１９】 動的動的システムの内部外乱を分離す
    る装置であって、 前記動的動的システムの内部外乱分離装置の内部状態量
    ベクトルに基づき、動的動的システムの内部外乱分離装
    置の外部外乱ベクトルおよび内部外乱ベクトルの和とし
    ての総合的外乱ベクトルを推定する外乱推定手段と、 所定基準状態における内部状態量ベクトルと、外部外乱
    ベクトルとの相関を補正値として記憶する補正値記憶手
    段と、 推定された前記総合的外乱ベクトルと、前記内部状態量
    ベクトルとの相互相関を演算する相関演算手段と、 前記内部状態量ベクトルと前記補正値とに基づき、前記
    相関演算手段の演算する相互相関を補正することによっ
    て、前記総合的外乱ベクトルから外部外乱の影響を受け
    ることなく内部外乱に関連する成分を分離する相関補償
    手段と、 を含むことを特徴とする動的システムの内部外乱分離装
    置。