JP2982596B2 - 車両用補助舵角制御装置 - Google Patents
車両用補助舵角制御装置Info
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- JP2982596B2 JP2982596B2 JP33270293A JP33270293A JP2982596B2 JP 2982596 B2 JP2982596 B2 JP 2982596B2 JP 33270293 A JP33270293 A JP 33270293A JP 33270293 A JP33270293 A JP 33270293A JP 2982596 B2 JP2982596 B2 JP 2982596B2
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- vehicle
- auxiliary steering
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- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ヨーレイトフィードバ
ック制御等により補助舵角を与える車両用補助舵角制御
装置に関する。
ック制御等により補助舵角を与える車両用補助舵角制御
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、フィードフォワード制御＋ヨーレ
イトフィードバック制御により後輪に補助舵角を与える
車両用補助舵角制御装置としては、例えば、特開平２−
１８１６８号公報に記載の装置が知られている。
イトフィードバック制御により後輪に補助舵角を与える
車両用補助舵角制御装置としては、例えば、特開平２−
１８１６８号公報に記載の装置が知られている。
【０００３】この従来出典には、所望のヨーレイト応答
モデルである規範モデルを持ち、車速と操舵角と規範モ
デルを用いてヨーレイト目標値を決め、このヨーレイト
目標値に遅れ要素を介在させて得られた値をヨーレイト
フィードバック系で用いるヨーレイト推定値とすること
で、フィードバック系は主に外乱やパラメータ変動を吸
収する場合でのみ作動するようにした技術が開示されて
いる。
モデルである規範モデルを持ち、車速と操舵角と規範モ
デルを用いてヨーレイト目標値を決め、このヨーレイト
目標値に遅れ要素を介在させて得られた値をヨーレイト
フィードバック系で用いるヨーレイト推定値とすること
で、フィードバック系は主に外乱やパラメータ変動を吸
収する場合でのみ作動するようにした技術が開示されて
いる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の車両用補助舵角制御装置にあっては、ヨーレイトフ
ィードバック系でヨーレイト偏差に対応した後輪舵角フ
ィードバック目標値の算出処理において位相を何ら調整
することなく後輪舵角フィードバック目標値が設定され
るため、ヨーレイト偏差が生じフィードバック制御が効
く外乱発生時、真に制御したい外乱発生時期に対して実
際にフィードバック制御が実行される時期に遅れが生
じ、ドライバに違和感を与える。
来の車両用補助舵角制御装置にあっては、ヨーレイトフ
ィードバック系でヨーレイト偏差に対応した後輪舵角フ
ィードバック目標値の算出処理において位相を何ら調整
することなく後輪舵角フィードバック目標値が設定され
るため、ヨーレイト偏差が生じフィードバック制御が効
く外乱発生時、真に制御したい外乱発生時期に対して実
際にフィードバック制御が実行される時期に遅れが生
じ、ドライバに違和感を与える。
【０００５】つまり、ヨーレイトフィードバック制御に
より後輪に補助舵角を与える場合、車両で発生するヨー
レイトに対しヨーレイトセンサを介して信号として読み
取るヨーレイトは位相遅れがある。しかも、外乱に対す
る車両の過渡応答時のように外乱の入力周波数が高周波
域であればあるほど位相遅れによる影響が大きくなり、
フィードバック制御を行なっても外乱がうまく収束され
ず車両挙動が表われ、フィードバック制御効果（外乱安
定性の向上）が実現されないことになる。
より後輪に補助舵角を与える場合、車両で発生するヨー
レイトに対しヨーレイトセンサを介して信号として読み
取るヨーレイトは位相遅れがある。しかも、外乱に対す
る車両の過渡応答時のように外乱の入力周波数が高周波
域であればあるほど位相遅れによる影響が大きくなり、
フィードバック制御を行なっても外乱がうまく収束され
ず車両挙動が表われ、フィードバック制御効果（外乱安
定性の向上）が実現されないことになる。
【０００６】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、その目的とするところは、ヨーレイトフ
ィードバック制御等により補助舵角を与える車両用補助
舵角制御装置において、高周波域を含めた必要な外乱の
入力周波数域で外乱に対する車両安定性向上の実現を、
車両の動特性の影響を受けない位相進み補償により達成
することにある。
されたもので、その目的とするところは、ヨーレイトフ
ィードバック制御等により補助舵角を与える車両用補助
舵角制御装置において、高周波域を含めた必要な外乱の
入力周波数域で外乱に対する車両安定性向上の実現を、
車両の動特性の影響を受けない位相進み補償により達成
することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め本発明では、図１のクレーム対応図に示すように、車
速検出手段ａと、ステアリング舵角検出手段ｂと、車速
検出値とステアリング舵角検出値に基づいて自車に生じ
る運動状態量を推定する運動状態量推定手段ｃと、推定
される運動状態量と同種の運動状態量を検出する運動状
態量検出手段ｄと、運動状態量検出値と運動状態量推定
値との偏差を算出する運動状態量偏差算出手段ｅと、運
動状態量偏差に基づく補償により補助舵角フィードバッ
ク目標値を算出する補助舵角フィードバック目標値算出
手段ｆと、補助舵角フィードバック目標値が得られる制
御指令を補助舵角アクチュエータｇに出力する補助舵角
制御手段ｈとを備えている車両用補助舵角制御装置にお
いて、前記補助舵角フィードバック目標値算出手段ｆ
は、運動状態量偏差により決められる補助舵角フィード
バック目標値に位相進み補償を施す位相進み補償器ｆ１
を有し、前記位相進み補償器ｆ１は、車速検出値が大き
いほど位相進み補償ゲインを小さく抑える補償器である
ことを特徴とする。
め本発明では、図１のクレーム対応図に示すように、車
速検出手段ａと、ステアリング舵角検出手段ｂと、車速
検出値とステアリング舵角検出値に基づいて自車に生じ
る運動状態量を推定する運動状態量推定手段ｃと、推定
される運動状態量と同種の運動状態量を検出する運動状
態量検出手段ｄと、運動状態量検出値と運動状態量推定
値との偏差を算出する運動状態量偏差算出手段ｅと、運
動状態量偏差に基づく補償により補助舵角フィードバッ
ク目標値を算出する補助舵角フィードバック目標値算出
手段ｆと、補助舵角フィードバック目標値が得られる制
御指令を補助舵角アクチュエータｇに出力する補助舵角
制御手段ｈとを備えている車両用補助舵角制御装置にお
いて、前記補助舵角フィードバック目標値算出手段ｆ
は、運動状態量偏差により決められる補助舵角フィード
バック目標値に位相進み補償を施す位相進み補償器ｆ１
を有し、前記位相進み補償器ｆ１は、車速検出値が大き
いほど位相進み補償ゲインを小さく抑える補償器である
ことを特徴とする。
【０００８】
【作用】本発明の作用を説明する。
【０００９】車両走行時、運動状態量推定手段ｃにおい
て、車速検出手段ａからの車速検出値とステアリング舵
角検出手段ｂからのステアリング舵角検出値に基づいて
自車に生じる運動状態量が推定され、運動状態量検出手
段ｄにおいて、推定される運動状態量と同種の運動状態
量が検出され、運動状態量偏差算出手段ｅにおいて、運
動状態量検出値と運動状態量推定値との偏差が算出さ
れ、補助舵角フィードバック目標値算出手段ｆにおい
て、運動状態量偏差に基づく補償により補助舵角フィー
ドバック目標値が算出され、補助舵角制御手段ｈにおい
て、補助舵角フィードバック目標値が得られる制御指令
が補助舵角アクチュエータｇに出力される。上記補助舵
角フィードバック目標値算出手段ｆで補助舵角フィード
バック目標値を算出するにあたっては、位相進み補償器
ｆ１において、運動状態量偏差により決められる補助舵
角フィードバック目標値に位相進み補償が施される。
て、車速検出手段ａからの車速検出値とステアリング舵
角検出手段ｂからのステアリング舵角検出値に基づいて
自車に生じる運動状態量が推定され、運動状態量検出手
段ｄにおいて、推定される運動状態量と同種の運動状態
量が検出され、運動状態量偏差算出手段ｅにおいて、運
動状態量検出値と運動状態量推定値との偏差が算出さ
れ、補助舵角フィードバック目標値算出手段ｆにおい
て、運動状態量偏差に基づく補償により補助舵角フィー
ドバック目標値が算出され、補助舵角制御手段ｈにおい
て、補助舵角フィードバック目標値が得られる制御指令
が補助舵角アクチュエータｇに出力される。上記補助舵
角フィードバック目標値算出手段ｆで補助舵角フィード
バック目標値を算出するにあたっては、位相進み補償器
ｆ１において、運動状態量偏差により決められる補助舵
角フィードバック目標値に位相進み補償が施される。
【００１０】したがって、車両で発生する運動状態量に
対し運動状態量検出手段ｄで検出される運動状態量検出
値の位相遅れが、位相進み補償器ｆ１による位相進み補
償でキャンセルされることになり、外乱に対する車両の
過渡応答時等のように、高周波域を含めた必要な外乱の
入力周波数域で外乱に対する車両安定性の向上が実現さ
れる。そして、位相進み補償器ｆ１により補助舵角フィ
ードバック目標値に位相進み補償を施すにあたっては、
車速検出値が大きいほど位相進み補償ゲインが小さく抑
えられる。
対し運動状態量検出手段ｄで検出される運動状態量検出
値の位相遅れが、位相進み補償器ｆ１による位相進み補
償でキャンセルされることになり、外乱に対する車両の
過渡応答時等のように、高周波域を含めた必要な外乱の
入力周波数域で外乱に対する車両安定性の向上が実現さ
れる。そして、位相進み補償器ｆ１により補助舵角フィ
ードバック目標値に位相進み補償を施すにあたっては、
車速検出値が大きいほど位相進み補償ゲインが小さく抑
えられる。
【００１１】したがって、車両の動特性が車速が高車速
であるほど高応答となるのに追従させて位相進み補償ゲ
インを小さく抑える補正することで、低車速から高車速
まで安定した応答による位相進み補償、つまり、車両の
動特性の影響を受けない位相進み補償により、高周波域
を含めた必要な外乱の入力周波数域で外乱に対する車両
安定性の向上が実現される。
であるほど高応答となるのに追従させて位相進み補償ゲ
インを小さく抑える補正することで、低車速から高車速
まで安定した応答による位相進み補償、つまり、車両の
動特性の影響を受けない位相進み補償により、高周波域
を含めた必要な外乱の入力周波数域で外乱に対する車両
安定性の向上が実現される。
【００１２】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１３】構成を説明する。
【００１４】図２は本発明実施例の車両用補助舵角制御
装置が適用された四輪操舵車両を示す全体システム図で
ある。
装置が適用された四輪操舵車両を示す全体システム図で
ある。
【００１５】図２において、前輪１，２の操舵は、ステ
アリングハンドル３と機械リンク式ステアリング機構４
によって行なわれる。これは、例えば、ステアリングギ
ア、ピットマンアーム、リレーロッド、サイドロッド
５，６、ナックルアーム７，８等で構成される。
アリングハンドル３と機械リンク式ステアリング機構４
によって行なわれる。これは、例えば、ステアリングギ
ア、ピットマンアーム、リレーロッド、サイドロッド
５，６、ナックルアーム７，８等で構成される。
【００１６】そして、後輪９，１０の転舵は、電動式ス
テアリング装置１１（補助舵角アクチュエータｇに相
当）によって行なわれる。この後輪９，１０間は、ラッ
クシャフト１２、サイドロッド１３，１４、ナックルア
ーム１５，１６により連結され、ラック１２が内挿され
たラックチューブ１７には、減速機構１８とモータ１９
とフェイルセーフソレノイド２０が設けられ、このモー
タ１９とフェイルセーフソレノイド２０は、車速センサ
２１（車速検出手段ａに相当），前輪舵角センサ２２
（ステアリング舵角検出手段ｂに相当），リア舵角サブ
センサ２３，リア舵角メインセンサ２４，ヨーレイトセ
ンサ２５（運動状態量検出手段ｄに相当）等からの信号
を入力するコントローラ２６により駆動制御される。
テアリング装置１１（補助舵角アクチュエータｇに相
当）によって行なわれる。この後輪９，１０間は、ラッ
クシャフト１２、サイドロッド１３，１４、ナックルア
ーム１５，１６により連結され、ラック１２が内挿され
たラックチューブ１７には、減速機構１８とモータ１９
とフェイルセーフソレノイド２０が設けられ、このモー
タ１９とフェイルセーフソレノイド２０は、車速センサ
２１（車速検出手段ａに相当），前輪舵角センサ２２
（ステアリング舵角検出手段ｂに相当），リア舵角サブ
センサ２３，リア舵角メインセンサ２４，ヨーレイトセ
ンサ２５（運動状態量検出手段ｄに相当）等からの信号
を入力するコントローラ２６により駆動制御される。
【００１７】図３は電動式ステアリング装置１１の具体
的な構成を示す断面図である。
的な構成を示す断面図である。
【００１８】図３において、ラック１２が内挿されたラ
ックチューブ１７はブラケットを介して車体に固定され
ている。そして、ラック１２の両端部には、ボールジョ
イント３０，３１を介してサイドロッド１３，１４が連
結されている。減速機構１８は、モータ１９のモータ軸
に連結されたモータピニオン３２と、該モータピニオン
３２に噛合するリングギア３３と、該リングギア３３に
固定されると共にラックギア１２ａに噛み合うラックピ
ニオン３５とによって構成されている。従って、モータ
１９のモータ軸が回転すると、モータピニオン３２→リ
ングギア３３→ラックピニオン３５へと回転が伝達さ
れ、回転するラックピニオン３５とラックギア１２ａと
の噛み合いによりラックシャフト１２が軸方向へ移動し
て後輪９，１０の転舵が行なわれる。この後輪９，１０
の転舵量は、ラックシャフト１２の移動量、即ち、モー
タ軸の回転量に比例する。
ックチューブ１７はブラケットを介して車体に固定され
ている。そして、ラック１２の両端部には、ボールジョ
イント３０，３１を介してサイドロッド１３，１４が連
結されている。減速機構１８は、モータ１９のモータ軸
に連結されたモータピニオン３２と、該モータピニオン
３２に噛合するリングギア３３と、該リングギア３３に
固定されると共にラックギア１２ａに噛み合うラックピ
ニオン３５とによって構成されている。従って、モータ
１９のモータ軸が回転すると、モータピニオン３２→リ
ングギア３３→ラックピニオン３５へと回転が伝達さ
れ、回転するラックピニオン３５とラックギア１２ａと
の噛み合いによりラックシャフト１２が軸方向へ移動し
て後輪９，１０の転舵が行なわれる。この後輪９，１０
の転舵量は、ラックシャフト１２の移動量、即ち、モー
タ軸の回転量に比例する。
【００１９】前記ラックピニオン３５には、その回転量
により後輪舵角を検出するポテンショメータ構造のリア
舵角メインセンサ２４が設けられている。
により後輪舵角を検出するポテンショメータ構造のリア
舵角メインセンサ２４が設けられている。
【００２０】前記フェイルセーフソレノイド２０には、
ロックピン２０ａが進退可能に設けられていて、電子制
御系等のフェイル時には、ラックシャフト１２に形成さ
れたロック溝１２ｂにロックピン２０ａを嵌入させるこ
とでラックシャフト１２を、後輪９，１０が中立舵角位
置を保つ位置に固定するようにしている。
ロックピン２０ａが進退可能に設けられていて、電子制
御系等のフェイル時には、ラックシャフト１２に形成さ
れたロック溝１２ｂにロックピン２０ａを嵌入させるこ
とでラックシャフト１２を、後輪９，１０が中立舵角位
置を保つ位置に固定するようにしている。
【００２１】作用を説明する。
【００２２】 ［後輪舵角制御作動］ 図４はコントローラ２６で行なわれる後輪舵角制御作動
の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップ
について説明する。
の流れを示すフローチャートであり、以下、各ステップ
について説明する。
【００２３】ステップ４０では、車速Ｖとステアリング
舵角θと実ヨーレイトψ'sとリア舵角メインセンサ値δ
rsとが読み込まれる。
舵角θと実ヨーレイトψ'sとリア舵角メインセンサ値δ
rsとが読み込まれる。
【００２４】ここで、実ヨーレイトψ'sは、ヨーレイト
センサ２５からのヨーレイトセンサ値Ｖψ' と、温度ド
リフトによる影響を取り除く検出ヨーレイト補正処理に
よって得られた最新のヨーレイトゼロ補正メモリ値Ｖ
ψ'om により算出される。
センサ２５からのヨーレイトセンサ値Ｖψ' と、温度ド
リフトによる影響を取り除く検出ヨーレイト補正処理に
よって得られた最新のヨーレイトゼロ補正メモリ値Ｖ
ψ'om により算出される。
【００２５】ステップ４１では、車速Ｖとステアリング
舵角θを用いた位相反転ディレイ制御方式に基づく下記
の式により後輪舵角フィードフォワード目標値δRFF
*（以下、＊は目標値を表すものとする。）が算出され
る。
舵角θを用いた位相反転ディレイ制御方式に基づく下記
の式により後輪舵角フィードフォワード目標値δRFF
*（以下、＊は目標値を表すものとする。）が算出され
る。
【００２６】 δRFF*＝Ｋθ＋τθ＋τ’θ ステップ４２では、アクチュエータモデルを用い、後輪
舵角フィードフォワード目標値δRFF*を与えた場合、実
際に後輪舵角アクチュエータが後輪を操舵する量である
後輪舵角推定値δRFF#（以下、＃は推定値を表すものと
する。）が算出される。
舵角フィードフォワード目標値δRFF*を与えた場合、実
際に後輪舵角アクチュエータが後輪を操舵する量である
後輪舵角推定値δRFF#（以下、＃は推定値を表すものと
する。）が算出される。
【００２７】ここで、アクチュエータモデルは、後輪舵
角指令値に対し実際のアクチュエータを駆動させて得ら
れる実後輪舵角の伝達特性で与えられる。
角指令値に対し実際のアクチュエータを駆動させて得ら
れる実後輪舵角の伝達特性で与えられる。
【００２８】ステップ４３では、車両モデルを用い、車
速Ｖとステアリング舵角θと後輪舵角推定値δRFF#を与
えての走行を想定した場合のヨーレイト推定値ψ'#が算
出される。
速Ｖとステアリング舵角θと後輪舵角推定値δRFF#を与
えての走行を想定した場合のヨーレイト推定値ψ'#が算
出される。
【００２９】ここで、車両モデルとしては、例えば、線
形２自由度平面車両モデルが用いられる。
形２自由度平面車両モデルが用いられる。
【００３０】ステップ４４では、ヨーレイトセンサモデ
ルを用い、ヨーレイト推定値ψ'#から推定ヨーレイト
ψ's# が算出される。
ルを用い、ヨーレイト推定値ψ'#から推定ヨーレイト
ψ's# が算出される。
【００３１】ここで、ヨーレイトセンサモデルは、セン
サの周波数応答等のセンサ動特性の実験結果に基づく伝
達関数で与えられる。
サの周波数応答等のセンサ動特性の実験結果に基づく伝
達関数で与えられる。
【００３２】尚、ステップ４２〜４４は、運動状態量推
定手段ｃに相当する。
定手段ｃに相当する。
【００３３】ステップ４５では、実ヨーレイトψ'sと推
定ヨーレイトψ's# との差によりヨーレイト偏差ψ'eが
算出される（運動状態量偏差算出手段ｅに相当）。
定ヨーレイトψ's# との差によりヨーレイト偏差ψ'eが
算出される（運動状態量偏差算出手段ｅに相当）。
【００３４】ステップ４６では、一次遅れのフィルタを
構成するフィードバック補償器−１により、ヨーレイト
センサ２５の出力に含まれる高周波ノイズが除去され
る。
構成するフィードバック補償器−１により、ヨーレイト
センサ２５の出力に含まれる高周波ノイズが除去され
る。
【００３５】このフィードバック補償器−１の入力信号
はψ'eであり、出力信号はψ'ec1である。
はψ'eであり、出力信号はψ'ec1である。
【００３６】ステップ４７では、１次／１次のフィルタ
を構成するフィードバック補償器−２により、外乱に対
する車両の過渡応答が調整される（位相進み補償器ｆ１
に相当）。
を構成するフィードバック補償器−２により、外乱に対
する車両の過渡応答が調整される（位相進み補償器ｆ１
に相当）。
【００３７】詳しくは後述するが、このフィードバック
補償器−２の入力信号はψ'ec1と車速Ｖであり、出力信
号はψ'ec2である。
補償器−２の入力信号はψ'ec1と車速Ｖであり、出力信
号はψ'ec2である。
【００３８】ステップ４８では、フィードバック比例ゲ
インＫP によりフィードバック後輪舵角指令値δRFBO*
が算出される。
インＫP によりフィードバック後輪舵角指令値δRFBO*
が算出される。
【００３９】この比例ゲインの入力信号はψ'ec2と車速
Ｖであり、出力信号はδRFBO* である。
Ｖであり、出力信号はδRFBO* である。
【００４０】ステップ４９では、車速Ｖに応じて、フィ
ードバック後輪舵角指令値δRFBO*の最大値を滑らかに
制限したフィードバック後輪舵角制限指令値δRFBL* が
算出される。
ードバック後輪舵角指令値δRFBO*の最大値を滑らかに
制限したフィードバック後輪舵角制限指令値δRFBL* が
算出される。
【００４１】この舵角リミッタの入力信号はδRFBO* と
車速Ｖであり、出力信号はδRFBL* である。
車速Ｖであり、出力信号はδRFBL* である。
【００４２】ステップ５０では、フィードバック後輪舵
角制限指令値δRFBL* にヒステリシスを設け、フィード
バックによる微小なヨーレイトの振動を取り除いたフィ
ードバック後輪舵角制限指令値δRFBH* が算出される。
角制限指令値δRFBL* にヒステリシスを設け、フィード
バックによる微小なヨーレイトの振動を取り除いたフィ
ードバック後輪舵角制限指令値δRFBH* が算出される。
【００４３】この微小変化吸収器の入力信号はδRFBL*
と後輪舵角フィードバック目標値δRFB*であり、出力信
号はδRFBH* である。
と後輪舵角フィードバック目標値δRFB*であり、出力信
号はδRFBH* である。
【００４４】ステップ５１では、２次／２次のフィルタ
を構成するアクチュエータ位相補償器により、アクチュ
エータ制御系で設定されている伝達特性を希望する伝達
特性に変更して後輪舵角フィードバック目標値δRFB*が
算出される。
を構成するアクチュエータ位相補償器により、アクチュ
エータ制御系で設定されている伝達特性を希望する伝達
特性に変更して後輪舵角フィードバック目標値δRFB*が
算出される。
【００４５】このアクチュエータ位相補償器の入力信号
はδRFBH* であり、出力信号はδRFB*である。
はδRFBH* であり、出力信号はδRFB*である。
【００４６】尚、ステップ４６〜５１は、補助舵角フィ
ードバック目標値算出手段ｆに相当する。
ードバック目標値算出手段ｆに相当する。
【００４７】ステップ５２では、後輪舵角フィードフォ
ワード目標値δRFF*と後輪舵角フィードバック目標値δ
RFB*との和により後輪舵角目標値δR*が算出される。
ワード目標値δRFF*と後輪舵角フィードバック目標値δ
RFB*との和により後輪舵角目標値δR*が算出される。
【００４８】ステップ５３では、リア舵角メインセンサ
値δrsとロバストモデルマッチング手法を用いて後輪舵
角目標値δR*が得られる指令（ＰＷＭによるモータ制御
電流）が出力される（補助舵角制御手段ｈに相当）。
値δrsとロバストモデルマッチング手法を用いて後輪舵
角目標値δR*が得られる指令（ＰＷＭによるモータ制御
電流）が出力される（補助舵角制御手段ｈに相当）。
【００４９】 ［ヨーレイトフィードバック補償］ 図５はヨーレイトフィードバック補償部を示すブロック
図で、ヨーレイトフィードバック補償部は、車両制御用
Ｆ／Ｂ補償器−１と、車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２と、
比例ゲインと、舵角リミッタと、微小変化吸収器と、Ａ
ＣＴＲ位相補償器とによって構成されていて、以下、車
両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２および比例ゲインについて説
明する。
図で、ヨーレイトフィードバック補償部は、車両制御用
Ｆ／Ｂ補償器−１と、車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２と、
比例ゲインと、舵角リミッタと、微小変化吸収器と、Ａ
ＣＴＲ位相補償器とによって構成されていて、以下、車
両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２および比例ゲインについて説
明する。
【００５０】 ＊車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２ まず、ヨーレイトフィードバック車両を検討するにあた
って、システムを単純化するためにアクチュエータやセ
ンサの伝達特性や車両の持つ非線形性を無視してフィー
ドバックシステムを表すと、図６に示すブロック図のよ
うになる。
って、システムを単純化するためにアクチュエータやセ
ンサの伝達特性や車両の持つ非線形性を無視してフィー
ドバックシステムを表すと、図６に示すブロック図のよ
うになる。
【００５１】ここで、後輪舵角−ヨーレイト伝達特性Ｇ
ψ'(S)は、線形２自由度平面車両モデルを用いて表現す
ると次式となる。
ψ'(S)は、線形２自由度平面車両モデルを用いて表現す
ると次式となる。
【００５２】 Ｇψ'(S)＝ψ'(S)／ΔR(S)＝（−Ｂ1・ｓ−Ｂ0 ）／（ｓ2 ＋Ａ1・ｓ＋Ａ0 ） ただし、 Ｂ1 ＝２ＬR・ＫR・Ｍ・Ｖ2 Ｂ0 ＝４（ＬF ＋ＬR ）ｅＫF・ＫR・Ｖ Ａ1 ＝｛２（ＬF2Ｍ＋ＩZ ）ｅＫF ＋２（ＬR2Ｍ＋ＩZ ）ＫR ｝Ｖ Ａ0 ＝４（ＬF ＋ＬR ）2・ｅＫF・ＫR −２（ＬF・ｅＫF −ＬR・ＫR ）ＭＶ2 Ｍ：車両質量 ＩZ ：ヨー慣性モーメント ＬF ：重心点〜前車軸間距離 ＬR ：重心点〜後車軸間距離 ｅＫF ：前輪等価コーナリングパワー ＫR ：後輪等価コーナリングパワー である。
【００５３】そして、比例ゲインＫP だけでフィードバ
ックを施した場合（ＧC2(S) ＝０）の伝達特性ＧPF(S)
を求める。
ックを施した場合（ＧC2(S) ＝０）の伝達特性ＧPF(S)
を求める。
【００５４】 ＧPF(S) ＝Ｇψ'(S)／｛１−ＫP・Ｇψ'(S)｝ ＝（−Ｂ1・ｓ−Ｂ0 ）／（ｓ2 ＋２ζPFωnPF ＋ω2 nPF） ただし、 ωnPF ＝√（Ａ0 ＋ＫP・Ｂ0 ） ζPF＝（Ａ1 ＋ＫP・Ｂ1 ）／２√（Ａ0 ＋ＫP・Ｂ0 ） である。
【００５５】つまり、伝達特性ＧPF(S) の式により単純
な比例フィードバック制御では、比例ゲインＫP を設定
することにより、固有振動数ωnPF と減衰率ζPFとが一
意に定まってしまい設計自由度が低いことが分かる。そ
こで、設計自由度を上げるため、１次／１次の補償器Ｇ
C2(S) を与える。
な比例フィードバック制御では、比例ゲインＫP を設定
することにより、固有振動数ωnPF と減衰率ζPFとが一
意に定まってしまい設計自由度が低いことが分かる。そ
こで、設計自由度を上げるため、１次／１次の補償器Ｇ
C2(S) を与える。
【００５６】この補償器ＧC2(S) は、図７に示すよう
に、高周波ノイズが除去された入力信号であるψ'ec1か
らフィードバック補償器−２の出力信号であるψ'ec2を
得る下記の伝達関数で構成される。
に、高周波ノイズが除去された入力信号であるψ'ec1か
らフィードバック補償器−２の出力信号であるψ'ec2を
得る下記の伝達関数で構成される。
【００５７】 ＧC2(S) ＝ψ'ec2／ψ'ec1 ＝（τ１／τ２）・｛（ｓ＋ｇｏ）／（ｓ＋１）｝ この式で、τ１が大で位相進み大となり、τ２が大で位
相遅れ大となり、ｇｏが大で振幅が大となる。
相遅れ大となり、ｇｏが大で振幅が大となる。
【００５８】マイコンの演算周期を考慮し、補償器ＧC2
(S) をディジタルフィルタにより構成することができる
ように、離散時間形式で表すと、図８に示すようにな
る。
(S) をディジタルフィルタにより構成することができる
ように、離散時間形式で表すと、図８に示すようにな
る。
【００５９】ここで、車両の動特性には車速依存性があ
るため、補償ゲイン（τ１／τ２）及びＰRBF は図９に
示すように、車速が高車速になるほど小さな値で与える
ようにする。よって、補償ゲイン（τ１／τ２）及びＰ
RBF が大であるほど位相進みは大きくなる。
るため、補償ゲイン（τ１／τ２）及びＰRBF は図９に
示すように、車速が高車速になるほど小さな値で与える
ようにする。よって、補償ゲイン（τ１／τ２）及びＰ
RBF が大であるほど位相進みは大きくなる。
【００６０】＊比例ゲイン比例ゲインは、入力を車速Ｖ
とし、出力をフィードバック比例ゲインＫP とする一変
数マップ（図１０）により構成される。
とし、出力をフィードバック比例ゲインＫP とする一変
数マップ（図１０）により構成される。
【００６１】このフィードバック比例ゲインＫP は、外
乱安定性に対して最も支配的な値であり、予めナイキス
ト法によるゲイン，位相余裕から最大とり得る値を求め
ておく必要がある。
乱安定性に対して最も支配的な値であり、予めナイキス
ト法によるゲイン，位相余裕から最大とり得る値を求め
ておく必要がある。
【００６２】よって、車速Ｖにより比例ゲインＫP が決
まると、フィードバック補償器−２からの入力信号であ
るψ'ec2により下記の式にてフィードバック後輪舵角指
令値δRFBO* が算出される。
まると、フィードバック補償器−２からの入力信号であ
るψ'ec2により下記の式にてフィードバック後輪舵角指
令値δRFBO* が算出される。
【００６３】 δRFBO* ＝ＫP・ψ'ec2 ［後輪舵角制御作用］ 走行時の後輪舵角制御作用は、図４に示すフローチャー
トにしたがって実行される。
トにしたがって実行される。
【００６４】すなわち、ステップ４１において、車速Ｖ
とステアリング舵角θを用いた位相反転ディレイ制御方
式に基づく式により後輪舵角フィードフォワード目標値
δRFF*が算出される。
とステアリング舵角θを用いた位相反転ディレイ制御方
式に基づく式により後輪舵角フィードフォワード目標値
δRFF*が算出される。
【００６５】一方、ステップ４２〜ステップ４４におい
て、各モデルを用い自車に生じる推定ヨーレイトψ's#
が算出され、ステップ４５において、ヨーレイトセンサ
２５からのヨーレイトセンサ値Ｖψ' に基づく実ヨーレ
イトψ'sと推定ヨーレイトψ's# との差であるヨーレイ
ト偏差ψ'eが算出され、ステップ４６〜ステップ５１に
おいて、ヨーレイト偏差ψ'eに基づく補償により後輪舵
角フィードバック目標値δRFB*が算出される。
て、各モデルを用い自車に生じる推定ヨーレイトψ's#
が算出され、ステップ４５において、ヨーレイトセンサ
２５からのヨーレイトセンサ値Ｖψ' に基づく実ヨーレ
イトψ'sと推定ヨーレイトψ's# との差であるヨーレイ
ト偏差ψ'eが算出され、ステップ４６〜ステップ５１に
おいて、ヨーレイト偏差ψ'eに基づく補償により後輪舵
角フィードバック目標値δRFB*が算出される。
【００６６】そして、ステップ５２において、後輪舵角
フィードフォワード目標値δRFF*と後輪舵角フィードバ
ック目標値δRFB*との和により後輪舵角目標値δR*が算
出され、ステップ５３において、後輪舵角目標値δR*が
得られる制御指令が電動式ステアリング装置１１のモー
タ１９に出力される。
フィードフォワード目標値δRFF*と後輪舵角フィードバ
ック目標値δRFB*との和により後輪舵角目標値δR*が算
出され、ステップ５３において、後輪舵角目標値δR*が
得られる制御指令が電動式ステアリング装置１１のモー
タ１９に出力される。
【００６７】上記ステップ４６〜ステップ５１でヨーレ
イト偏差ψ'eに基づくフィードバック補償を行なうにあ
たっては、ステップ４７において、車両制御用Ｆ／Ｂ補
償器−１からのヨーレイト偏差ψ'ec1を入力し、１次／
１次のフィルタを構成する車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２
により位相進み補償が施されてヨーレイト偏差ψ'ec2と
される。そして、ステップ４８において、フィードバッ
ク補償器−２からのヨーレイト偏差ψ'ec2を入力し、フ
ィードバック後輪舵角指令値δRFBO* （＝ＫP・ψ'ec2）
が算出される。
イト偏差ψ'eに基づくフィードバック補償を行なうにあ
たっては、ステップ４７において、車両制御用Ｆ／Ｂ補
償器−１からのヨーレイト偏差ψ'ec1を入力し、１次／
１次のフィルタを構成する車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２
により位相進み補償が施されてヨーレイト偏差ψ'ec2と
される。そして、ステップ４８において、フィードバッ
ク補償器−２からのヨーレイト偏差ψ'ec2を入力し、フ
ィードバック後輪舵角指令値δRFBO* （＝ＫP・ψ'ec2）
が算出される。
【００６８】したがって、車両で発生するヨーレイトに
対しヨーレイトセンサ２５で検出されるヨーレイトセン
サ値Ｖψ' の位相遅れが、車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２
による位相進み補償でキャンセルされることになり、外
乱に対する車両の過渡応答時等のように、高周波域を含
めた必要な外乱の入力周波数域で外乱に対する車両安定
性の向上が実現される。
対しヨーレイトセンサ２５で検出されるヨーレイトセン
サ値Ｖψ' の位相遅れが、車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２
による位相進み補償でキャンセルされることになり、外
乱に対する車両の過渡応答時等のように、高周波域を含
めた必要な外乱の入力周波数域で外乱に対する車両安定
性の向上が実現される。
【００６９】つまり、比例フィードバック制御のみで
は、設定される比例ゲインＫP により固有振動数ωnPF
と減衰率ζPFとが一意に定まってしまうが、１次／１次
の補償器ＧC2(S) を与えると、固有振動数ωnPF と減衰
率ζPFを制御系が安定な範囲で変更でき、外乱入力周波
数とフィードバック制御の効く周波数を一致させること
ができ、この結果、過渡応答時においても外乱に対する
車両安定性の向上が実現される。
は、設定される比例ゲインＫP により固有振動数ωnPF
と減衰率ζPFとが一意に定まってしまうが、１次／１次
の補償器ＧC2(S) を与えると、固有振動数ωnPF と減衰
率ζPFを制御系が安定な範囲で変更でき、外乱入力周波
数とフィードバック制御の効く周波数を一致させること
ができ、この結果、過渡応答時においても外乱に対する
車両安定性の向上が実現される。
【００７０】また、車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２により
位相進み補償を施すにあたっては、補償ゲイン（τ１／
τ２）及びＰRBF が、車速Ｖが高車速になるほど小さな
値で与えられる。
位相進み補償を施すにあたっては、補償ゲイン（τ１／
τ２）及びＰRBF が、車速Ｖが高車速になるほど小さな
値で与えられる。
【００７１】したがって、車両の動特性が車速Ｖが高車
速であるほど高応答となるのに追従させて位相進み補償
ゲインを小さく抑える補正することで、低車速から高車
速まで安定した応答による位相進み補償、つまり、車両
の動特性の影響を受けない位相進み補償により、高周波
域を含めた必要な外乱の入力周波数域で外乱に対する車
両安定性の向上が実現される。
速であるほど高応答となるのに追従させて位相進み補償
ゲインを小さく抑える補正することで、低車速から高車
速まで安定した応答による位相進み補償、つまり、車両
の動特性の影響を受けない位相進み補償により、高周波
域を含めた必要な外乱の入力周波数域で外乱に対する車
両安定性の向上が実現される。
【００７２】 ［車両制御用補償器−２と比例ゲインＫP との働き］ 車両制御用補償器−２と比例ゲインＫP との関係は、Ｋ
P ；絶対的な外乱抑制量を決める。
P ；絶対的な外乱抑制量を決める。
【００７３】車両制御用補償器−２；フィードバック制
御車両の固有振動数，減衰率を制御系が安定な範囲で変
更でき、収束性等のフィーリングに影響する。
御車両の固有振動数，減衰率を制御系が安定な範囲で変
更でき、収束性等のフィーリングに影響する。
【００７４】となっている。
【００７５】したがって、低周波域の外乱抑制効果はＫ
P 値によって決まるが、高周波域での挙動を含めたトー
タル性能については車両制御用補償器−２の寄与率が高
い。
P 値によって決まるが、高周波域での挙動を含めたトー
タル性能については車両制御用補償器−２の寄与率が高
い。
【００７６】次に、効果を説明する。
【００７７】（１）フィードフォワード制御＋ヨーレイ
トフィードバック制御により後輪舵角を与える車両用補
助舵角制御装置において、ヨーレイト偏差ψ'eに基づく
フィードバック補償を行なうにあたって、１次／１次の
フィルタを構成し、車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−１からの
ヨーレイト偏差ψ'ec1を入力し、位相進み補償が施され
てヨーレイト偏差ψ'ec2とする車両制御用Ｆ／Ｂ補償器
−２を設けた装置としたため、外乱に対する車両の過渡
応答時等のように、高周波域を含めた必要な外乱の入力
周波数域で外乱に対する車両安定性の向上を実現するこ
とができる。
トフィードバック制御により後輪舵角を与える車両用補
助舵角制御装置において、ヨーレイト偏差ψ'eに基づく
フィードバック補償を行なうにあたって、１次／１次の
フィルタを構成し、車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−１からの
ヨーレイト偏差ψ'ec1を入力し、位相進み補償が施され
てヨーレイト偏差ψ'ec2とする車両制御用Ｆ／Ｂ補償器
−２を設けた装置としたため、外乱に対する車両の過渡
応答時等のように、高周波域を含めた必要な外乱の入力
周波数域で外乱に対する車両安定性の向上を実現するこ
とができる。
【００７８】（２）前記車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２
は、その補償ゲイン（τ１／τ２）及びＰRBF を、車速
Ｖが高車速になるほど小さな値で与えるようにしたた
め、車両の動特性の影響を受けない適切な位相進み補償
により、高周波域を含めた必要な外乱の入力周波数域で
外乱に対する車両安定性の向上を実現することができ
る。
は、その補償ゲイン（τ１／τ２）及びＰRBF を、車速
Ｖが高車速になるほど小さな値で与えるようにしたた
め、車両の動特性の影響を受けない適切な位相進み補償
により、高周波域を含めた必要な外乱の入力周波数域で
外乱に対する車両安定性の向上を実現することができ
る。
【００７９】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。
【００８０】例えば、実施例では、後輪のみに補助舵角
を与える補助舵角制御装置の例を示したが、前輪のみあ
るいは前後輪に補助舵角を与えるような補助舵角制御装
置にも適用することができる。
を与える補助舵角制御装置の例を示したが、前輪のみあ
るいは前後輪に補助舵角を与えるような補助舵角制御装
置にも適用することができる。
【００８１】実施例では、運動状態量としてヨーレイト
を用いる例を示したが、横速度や横加速度やこれらを複
合的に表したヨー運動量を用いるようにしてもよい。
を用いる例を示したが、横速度や横加速度やこれらを複
合的に表したヨー運動量を用いるようにしてもよい。
【００８２】実施例では補助舵角アクチュエータとし
て、電動式ステアリング装置を用いる例を示したが、油
圧や空圧式ステアリング装置であっても適用できる。
て、電動式ステアリング装置を用いる例を示したが、油
圧や空圧式ステアリング装置であっても適用できる。
【００８３】
【発明の効果】請求項１記載の発明にあっては、ヨーレ
イトフィードバック制御等により補助舵角を与える車両
用補助舵角制御装置において、補助舵角フィードバック
目標値算出手段を、運動状態量偏差により決められる補
助舵角フィードバック目標値に位相進み補償を施す位相
進み補償器を有し、位相進み補償器を、車速検出値が大
きいほど位相進み補償ゲインを小さく抑える補償器とし
たため、車両の動特性の影響を受けない位相進み補償に
より、高周波域を含めた必要な外乱の入力周波数域で外
乱に対する車両安定性の向上を実現することができると
いう効果が得られる。
イトフィードバック制御等により補助舵角を与える車両
用補助舵角制御装置において、補助舵角フィードバック
目標値算出手段を、運動状態量偏差により決められる補
助舵角フィードバック目標値に位相進み補償を施す位相
進み補償器を有し、位相進み補償器を、車速検出値が大
きいほど位相進み補償ゲインを小さく抑える補償器とし
たため、車両の動特性の影響を受けない位相進み補償に
より、高周波域を含めた必要な外乱の入力周波数域で外
乱に対する車両安定性の向上を実現することができると
いう効果が得られる。
【図１】本発明の車両用補助舵角制御装置を示すクレー
ム対応図である。
ム対応図である。
【図２】実施例の車両用補助舵角制御装置が適用された
四輪操舵車両を示す全体システム図である。
四輪操舵車両を示す全体システム図である。
【図３】実施例装置の電動式ステアリング装置の断面図
である。
である。
【図４】実施例装置のコントローラで行なわれる後輪舵
角制御作動の流れを示すフローチャートである。
角制御作動の流れを示すフローチャートである。
【図５】実施例装置のヨーレイトフィードバック補償部
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図６】フィードバックシステムを単純化したブロック
図である。
図である。
【図７】車両制御用Ｆ／Ｂ補償器−２を示すブロック図
である。
である。
【図８】ディジタルフィルタにより構成する場合の車両
制御用Ｆ／Ｂ補償器−２を示すブロック図である。
制御用Ｆ／Ｂ補償器−２を示すブロック図である。
【図９】図９（イ）は（τ１／τ２）の車速対応マップ
図、図９（ロ）はＰRBF の車速対応マップ図である。
図、図９（ロ）はＰRBF の車速対応マップ図である。
【図１０】ヨーレイトフィードバック比例ゲインの車速
対応マップ図である。
対応マップ図である。
ａ 車速検出手段 ｂ ステアリング舵角検出手段 ｃ 運動状態量推定手段 ｄ 運動状態量検出手段 ｅ 運動状態量偏差算出手段 ｆ 補助舵角フィードバック目標値算出手段 ｆ１ 位相進み補償器 ｇ 補助舵角アクチュエータ ｈ 補助舵角制御手段
───────────────────────────────────────────────────── 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３−7666（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−2572（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−176279（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 7/14
Claims (1)
- 【請求項１】 車速検出手段と、 ステアリング舵角検出手段と、 車速検出値とステアリング舵角検出値に基づいて自車に
生じる運動状態量を推定する運動状態量推定手段と、 推定される運動状態量と同種の運動状態量を検出する運
動状態量検出手段と、 運動状態量検出値と運動状態量推定値との偏差を算出す
る運動状態量偏差算出手段と、 運動状態量偏差に基づく補償により補助舵角フィードバ
ック目標値を算出する補助舵角フィードバック目標値算
出手段と、 補助舵角フィードバック目標値が得られる制御指令を補
助舵角アクチュエータに出力する補助舵角制御手段とを
備えている車両用補助舵角制御装置において、 前記補助舵角フィードバック目標値算出手段は、運動状
態量偏差により決められる補助舵角フィードバック目標
値に位相進み補償を施す位相進み補償器を有し、 前記位相進み補償器は、車速検出値が大きいほど位相進
み補償ゲインを小さく抑える補償器である ことを特徴と
する車両用補助舵角制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33270293A JP2982596B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 車両用補助舵角制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33270293A JP2982596B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 車両用補助舵角制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07186987A JPH07186987A (ja) | 1995-07-25 |
| JP2982596B2 true JP2982596B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=18257922
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33270293A Expired - Fee Related JP2982596B2 (ja) | 1993-12-27 | 1993-12-27 | 車両用補助舵角制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2982596B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4997558B2 (ja) * | 2001-05-22 | 2012-08-08 | 株式会社ジェイテクト | 車両用操舵装置 |
| CN115071821A (zh) * | 2022-07-11 | 2022-09-20 | 上汽大众汽车有限公司 | 用于车辆方向盘控制系统的补偿控制方法及系统 |
-
1993
- 1993-12-27 JP JP33270293A patent/JP2982596B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07186987A (ja) | 1995-07-25 |
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