JP2969940B2 - 車両諸元検出装置 - Google Patents

車両諸元検出装置

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JP2969940B2 JP2338746A JP33874690A JP2969940B2 JP 2969940 B2 JP2969940 B2 JP 2969940B2 JP 2338746 A JP2338746 A JP 2338746A JP 33874690 A JP33874690 A JP 33874690A JP 2969940 B2 JP2969940 B2 JP 2969940B2
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、4輪操舵システム等に適用され、走行中の
車両の動特性を表現する運動方程式に必要な車両諸元値
を検出する車両諸元検出装置に関する。
(従来の技術) 従来、車両諸元検出装置としては、例えば、『計測自
動制御学会論文集Vol.23,No.8』(昭和62年8月発行)
の55ページ〜61ページに記載されている装置が知られて
いる。
この従来出典には、四輪操舵制御車両にあって、ヨー
角速度検出手段と、操舵角検出手段を備え、両手段から
の検出信号によりパラメータ同定手法を用いて車両諸元
値を検出する装置が示されていて、検出した車両諸元値
と操舵角に応じた目標ヨー角速度を算出し、ヨー角速度
検出手段の信号が目標ヨー角速度と一致するように後輪
舵角を制御することで、車両運動特性が環境等の変化に
より受ける影響を小さくするようにしている。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、上記従来の車両諸元検出装置にあって
は、パラメータ同定則を設計する際、車速Vを時間関数
ではなく定数として取り扱っている為、一定車速で走行
しているという仮定のもとでは問題は生じないが、車速
Vの変化がある場合には、パラメータは真値に収束しな
い。
従って、車両が加速走行していると、算出されたパラ
メータは真値に対して誤差が発生する。
本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、走行中の車両の動特性を表現する運動方程式に必要
な車両諸元値を検出する車両諸元検出装置において、車
両の加減速といった走行状態にかかわらず正確に車両諸
元を検出することを共通の課題とする。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために請求項1記載の車両諸元検
出装置では、ヨー角速度検出手段,操舵検角出手段に前
後加速度検出手段を加え、車速を時間関数として取り扱
う手段とした。
即ち、第1A図のクレーム対応図に示すように、車両の
平面運動を運動方程式で表現したシステムaと、ステア
リングホイールのハンドル角もしくは前輪舵角を検出す
る前輪舵角検出手段bと、車両走行中のヨー角速度を検
出するヨー角速度検出手段cと、車両走行中の前後方向
加速度を検出する前後加速度検出手段dと、上記3種の
検出手段b,c,dからの検出値を入力し、上記システムa
を表現した運動方程式の未知のパラメータを同定するパ
ラメータ同定手段eと、前記パラメータ同定手段eによ
り算出されたパラメータを用い、パラメータを構成する
車両諸元値のうち未知の車両諸元値を算出する車両諸元
値算出手段fとを備えている事を特徴とする。
上記課題を解決するために請求項2記載の車両諸元検
出装置ではヨー角速度検出手段,操舵角検出手段にヨー
角加速度検出手段と車両速度検出手段を加え、車速を時
間関数として取り扱う手段とした。
即ち、第1B図のクレーム対応図に示すように、車両の
平面運動を運動方程式で表現したシステムaと、ステア
リングホイールのハンドル角もしくは前輪舵角を検出す
る前輪舵角検出手段bと、車両走行中のヨー角速度を検
出するヨー角速度検出手段cと、車両走行中のヨー角加
速度を検出するヨー角加速度検出手段gと、車両走行中
の速度を検出する車両速度検出手段hと、上記4種の検
出手段b,c,g,hからの検出値を入力し、上記システムa
を表現した運動方程式の未知のパラメータを同定するパ
ラメータ同定手段iと、前記パラメータ同定手段iによ
り算出されたパラメータを用い、パラメータを構成する
車両諸元値のうち未知の車両諸元値を算出する車両諸元
値算出手段jとを備えている事を特徴とする。
(作 用) 請求項1記載の発明の作用を説明する。
車両諸元値を算出する時は、まず、パラメータ同定手
段eにおいて、前輪舵角検出手段bとヨー角速度検出手
段cと前後加速度検出手段dからの検出値を入力し、車
両の平面運動を運動方程式で表現したシステムaの未知
のパラメータが同定される。そして、車両諸元値算出手
段fにおいて、パラメータ同定手段eにより算出された
パラメータを用い、パラメータを構成する車両諸元値の
うち未知の車両諸元値が算出される。
従って、パラメータを同定する場合の検出手段として
前後加速度検出手段dを含むことで車速が時間関数とし
て取り扱われ、これによって、車速に変化がある加速時
でもパラメータが真値に収束する。
請求項2記載の発明の作用を説明する。
車両諸元値を算出する時は、まず、パラメータ同定手
段iにおいて、前輪舵角検出手段bとヨー角速度検出手
段cとヨー角加速度検出手段gと車両速度検出手段hか
らの検出値を入力し、車両の平面運動を運動方程式で表
現したシステムaの未知のパラメータが同定される。そ
して、車両諸元値算出手段jにおいて、パラメータ同定
手段iにより算出されたパラメータを用い、パラメータ
を構成する車両諸元値のうち未知の車両諸元値が算出さ
れる。
従って、パラメータを同定する場合の検出手段として
ヨー角加速度検出手段gと車両速度検出手段hを含むこ
とで車速が時間関数として取り扱われ、これによって、
車速に変化がある加減速時でもパラメータが真値に収束
する。
(第1実施例) まず、構成を説明する。
第2図は請求項1記載の本発明に対応する第1実施例
の車両諸元検出装置が適用された四輪操舵車を示す全体
システム図である。
第1実施例の車両諸元検出装置は、ステアリングホイ
ールの操舵角θを検出する操舵角センサ1(前輪舵角
検出手段に相当)と、車両走行中のヨー角速度を検出
するヨー角速度センサ2(ヨー角速度検出手段に相当)
と、車両走行中の前後方向加速度を検出する前後加速
度センサ3(前後加速度検出手段に相当)と、上記3種
のセンサ1,2,3からのセンサ信号を入力し、パラメータ
同定手段により車両諸元値を算出する車両諸元演算装置
4(パラメータ同定手段及び車両諸元値算出手段に相
当)とを備えている。
そして、上記パラメータ同定手法により未知のパラメ
ータが同定される四輪操舵システムは、ヨーイングと横
方向の運動に関する平面2自由度車両モデルに基づく伝
達関数で表現されるシステムであり、四輪操舵システム
としては、前記車両諸元演算装置4から車両諸元値を入
力すると共に操舵角センサ1とヨー角速度センサ2から
のセンサ信号を入力し、所定の制御則に従って後輪舵角
指令値を算出する後輪舵角演算装置5と、後輪舵角指令
値に従い後輪6を転舵する後輪転舵用アクチュエータ7
とを備えている。
次に、作用を説明する。
まず、車両諸元値の算出について詳細に述べる。尚、
各式の符号は下記の通りである。
;ヨー角速度 VY ;横方向速度 M;質量 V;車速 IZ ;ヨー慣性モーメント LF ;前軸〜重心間距離 LR ;後軸〜重心間距離 KF ;前輪等価コーナリングパワー KR ;後輪コーナリングパワー θS;操舵角 N;ステアリングギヤ比 車両の動特性を表す式として車両の平面2自由度運動
方程式は次式となる。この(1)式は、請求項1記載の
車両の平面運動を運動方程式で表現したシステムに相当
する。
上記a11,a12,a21,a22,b11,b12,b21,b22が請求項1記
載のシステムのパラメータに相当し、各式のM,IZ,LF,
LR,KF,KRが車両諸元値に相当する。(1)式を展開する
と(s=d/dt) (2)式を書き直し 両辺を微分して整理する。ただし、Vは時間関数であ
るので以下のようになる。
(4),(5)式を(3)に代入する。
ただし、 ay1=a11+a22 ay2=a11a22−a12a21 ay3=a12 by1=b11 by0=a12b21−a22b11 b1=2b12 bo1=a12b22−a22b12 ここで、次数2の安定多項式F(S)を導入する。
F(S)=S2+(f0+g0)S+f0・g0 (7) (7)式を用いて(6)式は次のように書き換えられ
る。
上式は等価的に以下のように表せる。
(9)式に対応して のようにパラメータ同定器を設定する。
サンプリング時間をΔTとすると、t=k・ΔT(k
=0,1,2,…)時点において(9),(10)式は次のよう
に表わすことができる。
ここで同定則として重み付の最小二乗法を用いるが、
同定則について時に制限はない。
この偏差ε(k)をゼロに近づけてゆきゼロに収束す
る時点でパラメータ同定を終了する。
ただし、 第3図は上記車両諸元値算出手法に基づいて車両諸元
演算装置4で行なわれる車両諸元値の算出処理の流れを
示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明
する。
ステップ30では、例えば、旋回時であるかどうかの判
断等によって車両諸元値を算出するかどうかが判断され
る。
ステップ30でYESと判断された場合には、ステップ31
へ進み、サンプリング時間ΔTかどうかが判断される。
ステップ32では、ステップ31でサンプリング時間ΔT
であることが判断された場合、操舵角θとヨー角速度
と前後方向加速度が入力される。
ステップ33では、上記(11)式及び(12)式に基づい
てパラメータが演算されると共に、上記(15)式に基づ
いて同定則が実行される。
ステップ34では、ε(k)=0かどうかの判断により
パラメータ同定を終了したかどうかが判断され、ε
(k)≠0の時にはステップ31へ戻り、ε(k)=0の
時にはステップ35へ進み、車両諸元値のうち未知の前輪
等価コーナリングパワーKFと後輪コーナリングパワーKR
が算出される。
以上説明してきたように、第1実施例の車両諸元検出
装置におっては、走行中に車両の操舵角θとヨー角速
度と前後方向加速度とを検出し、これらの検出信号
に基づいてパラメータを同定するようにした為、車速に
変化がある加減速時でもパラメータが真値に収束し、車
両諸元を正確に算出することが出来る。
即ち、上記(9)式に前後方向加速度の項が含ま
れ、車速が時間関数として取り扱われることによる。
例えば、以下に示す車両諸元を持つ車両が4m/s2の加
速度で走行している場合、 M=139.08(kgf・s2/m) IZ=230(kgf・m・s2) LF=1.039(m) IR=1.151(m) KF=4345(kgf/rad) KR=6464(kgf/rad) N=17.6 従来の方法では、 の第1項が、 と算出されてしまい、真値から5.89%ずれた結果になっ
てしまう。
(第2実施例) まず、構成を説明する。
第4図は請求項2記載の本発明に対応する第2実施例
の車両諸元検出装置が適用された四輪操舵車を示す全体
システム図である。
第2実施例の車両諸元検出装置は、ステアリングホイ
ールの操舵角θを検出する操舵角センサ1(前輪舵角
検出手段に相当)と、車両走行中のヨー角速度を検出
するヨー角速度センサ2(ヨー角速度検出手段に相当)
と、車両走行中のヨー角加速度を検出するヨー角加速
度センサ8(ヨー角加速度検出手段に相当)と、車両走
行中の車速Vを検出する車速センサ9(車両速度検出手
段)と、上記3種のセンサ1,2,8,9からのセンサ信号を
入力し、パラメータ同定手法により (21)式を展開すると(s=d/dt) (22)式を書き直し 両辺を微分して整理する。ただし、Vは時間関数である
ので以下のようになる。
車両諸元値を算出する車両諸元演算装置10(パラメー
タ同定手段及び車両諸元値算出手段に相当)とを備えて
いる。
尚、ヨー角加速度センサ8に関しては、例えば、特開
昭62−70767号公報を参照のこと。
そして、上記パラメータ同定手法により未知のパラメ
ータが同定される四輪操舵システムは、ヨーイングと横
方向の運動に関する平面2自由度車両モデルに基づく伝
達関数で表現されるシステムであり、四輪操舵システム
としては、前記車両諸元演算装置10から車両諸元値を入
力すると共に操舵角センサ1とヨー角速度センサ2と車
速センサ9からのセンサ信号を入力し、所定の制御則に
従って後輪舵角指令値を算出する後輪舵角演算装置11
と、後輪舵角指令値に従い後輪6を転舵する後輪転舵用
アクチュエータ7とを備えている。
次に、作用を説明する。
まず、車両諸元値の算出について詳細に述べる。
車両の動特性を表す式として車両の平面2自由度運動
方程式は次式となる。
(24),(25)式を(23)に代入する。
ただし、 ay1=a11+a22 ay2=a11a22−a12a21 ay3=a12 by1=b11 by0=a12b21−a22b11 b1=2b12 bo1=a12b22−a22b12 ここで、次数2の安定多項式(F)Sを導入する。
F(S)=S2+(f0+g0)S+f0・g0 (27) (27)式を用いて(26)式は次のように書き換えられ
る。
上式は等価的に以下のように表せる。
(29)式に対応して のようにパラメータ同定器を設定する。
サンプリング時間をΔTとすると、t=k・ΔT(k
=0,1,2,…)時点において(29),(30)式は次のよう
に表わすことができる。
ここで同定則として重み付の最小二乗法を用いる。し
かし同定則の方法については特に指定はない。
第5図は上記車両諸元値算出手法に基づいて車両諸元
演算装置10で行なわれる車両諸元値の算出処理の流れを
示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明
する。
ステップ50では、例えば、旋回時であるかどうかの判
断等によって車両諸元値を算出するかどうかが判断され
る。
ステップ50でYESと判断された場合には、ステップ51
へ進み、サンプリング時間ΔTかどうかが判断される。
ステップ52では、ステップ51でサンプリング時間ΔT
であることが判断された場合、操舵角θとヨー角速度
とヨー角加速度と車速Vが入力される。
ステップ53では、上記(31)式及び(32)式に基づい
てパラメータが演算されると共に、上記(35)式に基づ
いて同定則が実行される。
ステップ54では、ε(k)=0かどうかの判断により
パラメータ同定を終了したかどうかが判断され、ε
(k)≠0の時にはステップ51へ戻り、ε(k)=0の
時にはステップ55へ進み、車両諸元値が算出される。
以上説明してきたように、第2実施例の車両諸元検出
装置にあっては、走行中に車両の操舵角θとヨー角速
度とヨー角加速度と車速Vとを検出し、これらの検
出信号に基づいてパラメータを同定するようにした為、
車速に変化がある加減速時でもパラメータが真値に収束
し、車両諸元を正確に算出することが出来る。
即ち、上記(29)式のξにヨー角加速度と車速Vの
項が含まれ、車速が時間関数として取り扱われることに
よる。
以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではない。
例えば、実施例では四輪操舵システムへの適用例を示
したが、サスペンション制御システム等の車載の他の制
御システムに適用しても良い。
(発明の効果) 以上説明してきたように、請求項1記載の本発明にあ
っては、走行中の車両の動特性を表現する運動方程式に
必要な車両諸元値を検出する車両諸元検出装置におい
て、ヨー角速度検出手段,操舵角検出手段に前後加速度
検出手段を加え、車速を時間関数として取り扱う手段と
した為、車両の加減速といった走行状態にかかわらず正
確に車両諸元を検出することが出来るという効果が得ら
れる。
また、請求項2記載の本発明にあっては、走行中の車
両の動特性を表現する運動方程式に必要な車両諸元値を
検出する車両諸元検出装置において、ヨー角速度検出手
段,操舵角検出手段にヨー角加速度検出手段と車両速度
検出手段を加え、車速を時間関数として取り扱う手段と
した為、車両の加減速といった走行状態にかかわらず正
確に車両諸元を検出することが出来るという効果が得ら
れる。
【図面の簡単な説明】
第1A図及び第1B図は本発明の車両諸元検出装置を示すク
レーム対応図、第2図は第1実施例の車両諸元検出装置
が適用された四輪操舵車を示す全体システム図、第3図
は第1実施例装置の車両諸元演算装置で行なわれる車両
諸元演算処理作動の流れを示すフローチャート、第4図
は第2実施例の車両諸元検出装置が適用された四輪操舵
車を示す全体システム図、第5図は第2実施例装置の車
両諸元演算装置で行なわれる車両諸元演算処理作動の流
れを示すフローチャートである。 a……システム b……前輪舵角検出手段 c……ヨー角速度検出手段 d……前後加速度検出手段 e……パラメータ調整手段 f……車両諸元値算出手段 g……ヨー角加速度検出手段 h……車両速度検出手段 i……パラメータ同定手段 j……車両諸元値算出手段
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI B62D 113:00 137:00 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G01M 17/00 - 17/10 B62D 6/00 B62D 101:00 B62D 103:00 B62D 113:00 B62D 137:00

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両の平面運動を運動方程式で表現したシ
    ステムと、 ステアリングホイールのハンドル角もしくは前輪舵角を
    検出する前輪舵角検出手段と、 車両走行中のヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段
    と、 車両走行中の前後方向加速度を検出する前後加速度検出
    手段と、 上記3種の検出手段からの検出値を入力し、上記システ
    ムを表現した運動方程式の未知のパラメータを同定する
    パラメータ同定手段と、 前記パラメータ同定手段により算出されたパラメータを
    用い、パラメータを構成する車両諸元値のうち未知の車
    両諸元値を算出する車両諸元値算出手段と、 を備えている事を特徴とする車両諸元検出装置。
  2. 【請求項2】車両の平面運動を運動方程式で表現したシ
    ステムと、 ステアリングホイールのハンドル角もしくは前輪舵角を
    検出する前輪舵角検出手段と、 車両走行中のヨー角速度を検出するヨー角速度検出手段
    と、 車両走行中のヨー角加速度を検出するヨー角加速度検出
    手段と、 車両走行中の速度を検出する車両速度検出手段と、 上記4種の検出手段からの検出値を入力し、上記システ
    ムを表現した運動方程式の未知のパラメータを同定する
    パラメータ同定手段と、 前記パラメータ同定手段により算出されたパラメータを
    用い、パラメータを構成する車両諸元値のうち未知の車
    両諸元値を算出する車両諸元値算出手段と、 を備えている事を特徴とする車両諸元検出装置。
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JP2011013023A (ja) * 2009-06-30 2011-01-20 Advics Co Ltd 積載重量検出装置および積載重量検出方法

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