JP3184324B2 - Vehicle steering system - Google Patents

Vehicle steering system

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JP3184324B2
JP3184324B2 JP23744092A JP23744092A JP3184324B2 JP 3184324 B2 JP3184324 B2 JP 3184324B2 JP 23744092 A JP23744092 A JP 23744092A JP 23744092 A JP23744092 A JP 23744092A JP 3184324 B2 JP3184324 B2 JP 3184324B2
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steering
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、車両のステアリング操
舵状態に応じて後輪又は前輪を強制的に操舵制御して、
車両の運転性や安定性を高めるようにした車両の操舵装
置の改良に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a forcible steering control of a rear wheel or a front wheel according to a steering state of a vehicle.
The present invention relates to an improvement in a vehicle steering system that enhances drivability and stability of a vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の車両の操舵装置して、ス
テアリング操作量に対応する前輪の操舵角に対して、後
輪の転舵比を車速に応じて決定し、該転舵比で後輪を転
舵制御するものが知られているが、このものでは、如何
なる車速でも運転者の意思に合致した操舵性能を得るこ
とが可能である反面、運転者がステアリングを操作した
当初の初期状態では、前輪と後輪とが同相になる場合が
多いため、該初期状態での車両の回頭性が低い憾みがあ
った。
2. Description of the Related Art Conventionally, a steering apparatus for a vehicle of this type determines a steering ratio of a rear wheel according to a vehicle speed with respect to a steering angle of a front wheel corresponding to a steering operation amount. It is known that the steering control of the rear wheels is known, but with this one, it is possible to obtain the steering performance that matches the driver's intention at any vehicle speed, but on the other hand, in the initial stage when the driver operates the steering. In this state, the front wheels and the rear wheels often have the same phase, and there is a regret that the turning performance of the vehicle in the initial state is low.

【0003】そのため、従来、例えば特開平1−262
268号公報に開示されるものでは、運転者のステアリ
ング操舵量に基いて車両の制御目標ヨーレイトを演算す
ると共に、車両のヨーレイトを実測し、このヨーレイト
の実測値と制御目標値との偏差に応じたフィードバック
制御量を演算し、該フィードバック制御量でもって後輪
の操舵角をフィードバック制御することにより、ステア
リング操作当初の初期状態でもヨーレイトを素早く発生
させて、この初期状態での車両の回頭性を高めている。
For this reason, conventionally, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
In the device disclosed in Japanese Patent Publication No. 268, a control target yaw rate of a vehicle is calculated based on a steering amount of a driver, and a yaw rate of the vehicle is measured, and a yaw rate of the vehicle is measured according to a deviation between the measured value of the yaw rate and the control target value. The feedback control amount is calculated, and the steering angle of the rear wheel is feedback-controlled with the feedback control amount, thereby quickly generating a yaw rate even in the initial state of the steering operation, thereby improving the turning performance of the vehicle in this initial state. Is increasing.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフィードバック制御では、ヨーレイトの実測値と制
御目標値との偏差のみに応じてフィードバック制御量を
演算して、後輪を転舵制御している関係上、実際ヨーレ
イトを制御目標値に精度良く制御するにも限界がある。
However, in the above-mentioned conventional feedback control, the feedback control amount is calculated only in accordance with the deviation between the actual measured value of the yaw rate and the control target value, and the rear wheels are steered. For this reason, there is also a limit in accurately controlling the actual yaw rate to the control target value.

【0005】そこで、例えば、上記のフィードバック制
御に代えて、状態フィードバック制御を採用することが
考えられる。この状態フィードバック制御は、ヨーレイ
トの他、車両の複数の状態変数,例えば車輪の横滑り
角、前輪及び後輪のコーナリングフォース等を推定して
車両の運動状態を把握し、これ等複数の状態変数を用い
て制御対象を制御するものであるので、上記車両の複数
の状態変数を用いて車両に発生するヨーレイトを制御目
標値にするよう、前輪又は後輪の操舵角をフィードバッ
ク制御すれば、常に車両に目標のヨーレイトを発生させ
ることができ、ステアリング操作時当初の車両の回頭性
を向上できる等、車両の運転性及び安定性に最適な制御
が可能となる。
Therefore, for example, it is conceivable to employ state feedback control instead of the above feedback control. In this state feedback control, in addition to the yaw rate, a plurality of state variables of the vehicle, for example, the sideslip angle of the wheel, the cornering force of the front wheel and the rear wheel, and the like are estimated to grasp the motion state of the vehicle. Since the control target is controlled using the plurality of state variables of the vehicle, if the steering angle of the front wheel or the rear wheel is feedback-controlled so that the yaw rate generated in the vehicle becomes the control target value, the vehicle is always controlled. Therefore, it is possible to control the vehicle optimally for drivability and stability, for example, by generating a target yaw rate and improving the turning performance of the vehicle at the time of steering operation.

【0006】その場合、状態フィードバック制御におい
て、その制御ゲインは、車両の状態の変化に対して素早
い応答性が得られるように、ある程度の大きさの適値に
固定設定することが一般的である。即ち、前輪の操舵角
が大きくて車両のコーナリングフォースが車輪の横滑り
角に比例しない非線形領域に入った際には、車両の安定
性は低下し易い状況となるが、この際に制御ゲインが大
きいと、それに伴い大きな制御量が演算されて、前輪又
は後輪の操舵角の変化率が大きくなり、車両は不安定に
なり易い。そのため、状態フィードバック制御の制御ゲ
インを適値に固定設定すると、車両の直進走行時には、
その直進性を高める観点から見ると、この固定設定され
た制御ゲインが相対的に小さくて、制御量が小値とな
り、車両の状態変化を素早く修正し得ず、車両の直進走
行性を高め難い憾みが生じる。
In this case, in the state feedback control, it is general that the control gain is fixedly set to an appropriate value of a certain magnitude so as to obtain a quick response to a change in the state of the vehicle. . That is, when the steering angle of the front wheels is large and the cornering force of the vehicle enters a non-linear region that is not proportional to the side slip angle of the wheels, the stability of the vehicle tends to decrease, but the control gain is large at this time. Accordingly, a large control amount is calculated, the rate of change of the steering angle of the front wheels or the rear wheels increases, and the vehicle tends to be unstable. Therefore, when the control gain of the state feedback control is fixedly set to an appropriate value, when the vehicle travels straight,
From the viewpoint of enhancing the straightness, the fixed control gain is relatively small, the control amount is small, and it is difficult to quickly correct the state change of the vehicle, and it is difficult to improve the straightness of the vehicle. Regret arises.

【0007】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、上記の通り前輪又は後輪の操舵制御
に状態フィードバック制御を用いる場合に、状態フィー
ドバック制御の制御ゲインを車両の走行状態に応じて適
宜変更して、車両の直進走行性の向上を図ることにあ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above, and an object of the present invention is to use a state feedback control for steering control of a front wheel or a rear wheel as described above, and to increase a control gain of the state feedback control for a vehicle. It is an object of the present invention to improve the straight traveling performance of the vehicle by appropriately changing the traveling state according to the traveling state.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、請求項1記載の発明の具体的な解決手段は、図1に
示すように、前輪又は後輪をステアリングとは別途に操
舵する操舵手段20と、少くとも車両の実際ヨーレイト
及び車輪の推定横滑り角を含む車両の複数の状態変数を
観測し、この観測した車両の複数の状態変数に基づいて
車両の実際ヨーレイトを制御目標ヨーレイトにするよう
に前輪又は後輪操舵に対する目標制御量を演算し、該目
標制御量により上記操舵手段20をフィードバック制御
する状態フィードバック制御手段30とを設ける。更
に、車両の前輪操舵角を検出する操舵角検出手段38
と、該操舵角検出手段38により検出された前輪操舵角
が小さいとき、上記状態フィードバック制御手段30の
制御ゲインを大きく補正するゲイン補正手段33とを設
ける構成としている。
In order to achieve the above object, a specific solution of the invention according to claim 1 is to steer a front wheel or a rear wheel separately from a steering wheel as shown in FIG. The steering means 20 and a plurality of state variables of the vehicle, including at least the actual yaw rate of the vehicle and the estimated sideslip angle of the wheels.
Observed, so that the actual yaw rate of <br/> vehicle based on a plurality of state variables of the observed vehicle to the control target yaw rate
Calculates the target control amount for the front or rear wheel steering,
State feedback control means 30 for performing feedback control of the steering means 20 based on the target control amount . Further, a steering angle detecting means 38 for detecting a front wheel steering angle of the vehicle.
And a gain correction means 33 for largely correcting the control gain of the state feedback control means 30 when the front wheel steering angle detected by the steering angle detection means 38 is small.

【0009】また、請求項2記載の発明では、上記請求
項1記載の発明の操舵角検出手段38に代え、車速を検
出する車速検出手段を設け、該車速検出手段により検出
された車速が高いときに、ゲイン補正手段33により状
態フィードバック制御手段30の制御ゲインを大きく補
正するように構成している。
According to a second aspect of the present invention, a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed is provided in place of the steering angle detecting means of the first aspect of the present invention, and the vehicle speed detected by the vehicle speed detecting means is high. In some cases, the control gain of the state feedback control means 30 is largely corrected by the gain correction means 33.

【0010】[0010]

【作用】以上の構成により、請求項1及び請求項2記載
の発明では、操作手段20が状態フィードバック制御手
段30により制御されて、前輪又は後輪の操舵角が状態
フィードバック制御されるので、車両に作用するヨーレ
イトが制御目標値に精度良く一致して、制御の狙い通り
の良好な車両の運転特性が得られる。
According to the above construction, in the first and second aspects of the present invention, the operating means 20 is controlled by the state feedback control means 30, and the steering angle of the front wheel or the rear wheel is state feedback controlled. The yaw rate acting on the control target value accurately matches the control target value, and a good driving characteristic of the vehicle as controlled can be obtained.

【0011】その場合、運転者がステアリングを大きく
操作した車両の旋回状態等のように車両の状態変化が大
きい際には、車両の安定性が低下する状況であるが、予
め設定された状態フィードバック制御の適値の制御ゲイ
ンでもって制御量が適値に演算されるので、不安定状態
の車両に対して前輪又は後輪の操舵角の変化率が適切に
なって、車両は不安定になる頻度が少なくなり、車両の
安定性が向上する。
In this case, when the state of the vehicle is largely changed, such as a turning state of the vehicle in which the driver largely operates the steering wheel, the stability of the vehicle is reduced. Since the control amount is calculated to an appropriate value with the control gain of the appropriate value of the control, the change rate of the steering angle of the front wheels or the rear wheels becomes appropriate for the vehicle in the unstable state, and the vehicle becomes unstable. The frequency is reduced, and the stability of the vehicle is improved.

【0012】これに対し、前輪操舵角が小さいとき、及
び車速が高いとき,即ち車両の直進走行時には、状態フ
ィードバック制御手段30の制御ゲインがゲイン補正手
段33により大きく補正されるので、状態フィードバッ
ク制御量がこの直進走行時の状態変化に対して応答性良
く追随し、その結果、直進走行性が良くなる。
On the other hand, when the front wheel steering angle is small and when the vehicle speed is high, that is, when the vehicle is running straight, the control gain of the state feedback control means 30 is greatly corrected by the gain correction means 33. The amount follows the state change during the straight running with good responsiveness, and as a result, the straight running is improved.

【0013】[0013]

【発明の効果】以上説明したように、請求項1及び請求
項2記載の発明の車両の操舵装置よれば、前輪又は後輪
の操舵角制御として状態フィードバック制御を用いる場
合に、その制御ゲインを前輪操舵角が小さい際や車速が
高い際に大値に補正したので、車両の状態変化の大きい
際での状態フィードバック制御量を適値として、車両が
不安定となるのを有効に防止できると共に、車両の直進
走行時での状態変化を有効に抑制して、車両の直進走行
性の向上を図ることができる。
As described above, according to the vehicle steering system of the first and second aspects of the present invention, when the state feedback control is used as the front or rear wheel steering angle control, the control gain is increased. When the front wheel steering angle is small or the vehicle speed is high, the value is corrected to a large value, so that the state feedback control amount when the vehicle state change is large can be set to an appropriate value, and the vehicle can be effectively prevented from becoming unstable. In addition, it is possible to effectively suppress the state change during the straight running of the vehicle, and to improve the straight running performance of the vehicle.

【0014】[0014]

【実施例】以下、本発明の実施例を図2以下の図面に基
いて説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0015】図2は本発明に係る車両の操舵装置の概略
平面図を示し、1はステアリング、2は左右の前輪、3
は左右の後輪、10は上記ステアリング1の操作により
左右の前輪2、2を操舵する前輪操舵装置、20は該前
輪操舵装置10による前輪2、2の転舵に応じて左右の
後輪3、3を操舵する操舵手段としての後輪操舵装置で
ある。
FIG. 2 is a schematic plan view of a vehicle steering system according to the present invention, wherein 1 is a steering wheel, 2 is left and right front wheels, 3
Is a left and right rear wheel, 10 is a front wheel steering device that steers the left and right front wheels 2 and 2 by operating the steering 1, and 20 is a left and right rear wheel 3 according to steering of the front wheels 2 and 2 by the front wheel steering device 10. 3 is a rear wheel steering device as steering means for steering the third wheel.

【0016】上記前輪操舵装置10は、車体幅方向に配
置されたリレーロッド11を有し、該ロッド11の両端
部は各々タイロッド12、12及びナックルアーム1
3、13を介して左右の前輪2、2に連結されている。
該リレーロッド11には、ハンドル1の操作に連動して
該リレーロッド11を左右に移動させるラック・アンド
・ピニオン機構14が配置され、ステアリング1の操作
時にその操作量に応じた角度だけ左右の前輪2、2を操
舵する構成である。
The front wheel steering apparatus 10 has a relay rod 11 arranged in the width direction of the vehicle body, and both ends of the rod 11 are tie rods 12, 12 and a knuckle arm 1, respectively.
It is connected to the left and right front wheels 2, 2 via 3, 13.
The relay rod 11 is provided with a rack and pinion mechanism 14 for moving the relay rod 11 right and left in conjunction with the operation of the steering wheel 1. In this configuration, the front wheels 2, 2 are steered.

【0017】一方、後輪操舵装置20は、上記と同様に
車体幅方向に配置されたリレーロッド21を有し、該ロ
ッド21の両端部は各々タイロッド22、22及びナッ
クルアーム23、23を介して左右の後輪3、3に連結
されている。該リレーロッド21には、該ロッド21を
中立位置に付勢するセンタリングバネ22が配置されて
いると共に、ラック・アンド・ピニオン機構23が配置
され、該機構23には、クラッチ24、減速機構25、
及びモータ26が連携されていて、クラッチ24の締結
時にモータ26の回転駆動によりラック・アンド・ピニ
オン機構23を介してリレーロッド21を車幅方向に移
動させて、後輪3,3をモータ26の回転量に応じた角
度だけ操舵する構成である。
On the other hand, the rear wheel steering device 20 has a relay rod 21 disposed in the width direction of the vehicle body in the same manner as described above, and both ends of the rod 21 are respectively connected via tie rods 22, 22 and knuckle arms 23, 23. And are connected to the left and right rear wheels 3,3. The relay rod 21 is provided with a centering spring 22 for urging the rod 21 to a neutral position, and a rack-and-pinion mechanism 23. The mechanism 23 includes a clutch 24, a speed reduction mechanism 25. ,
When the clutch 24 is engaged, the relay rod 21 is moved in the vehicle width direction via the rack-and-pinion mechanism 23 by rotating the motor 26 when the clutch 24 is engaged, so that the rear wheels 3 are moved to the motor 26. The steering is steered by an angle corresponding to the rotation amount.

【0018】上記モータ26はコントロールユニット2
9により駆動制御される。該コントロールユニット29
は、図3に示すように、内部に、モータ26により後輪
3の舵角を、車両の状態が推定できる少くとも実際ヨー
レイト及び車輪の横滑り角を含む複数の状態変数に基い
て状態フィードバック制御(以下、LQG制御という)
する状態フィードバック制御手段としてのLQG制御手
段30と、車速感応MAP制御手段31と、上記LQG
制御手段30によるLQG制御と車速感応MAP制御手
段31によるMAP制御とを選択的に切換える制御切換
手段32とを基本的に有する。上記車速感応MAP制御
手段31は、制御が安定するように予め記憶したマップ
に基いて後輪3の制御すべき目標舵角を車速及び前輪操
舵角に応じて比較的アンダーステア傾向の強い特性にな
るように一義的に決定して、該目標舵角に後輪3の舵角
をモータ26により制御するものであり、従って、図5
に示すように車輪の横滑り角βに対する車輪のコーナリ
ングフォース特性において、コーナリングフォースの変
化が横滑り角βに比例しない非線形領域でも制御が安定
するものである。
The motor 26 is connected to the control unit 2
It is more driving control 9. The control unit 29
As shown in FIG. 3, state feedback control is internally performed based on a plurality of state variables including at least the actual yaw rate and the side slip angle of the wheels, at which the state of the vehicle can be estimated. (Hereinafter referred to as LQG control)
LQG control means 30 as a state feedback control means, a vehicle speed sensitive MAP control means 31,
It basically has a control switching means 32 for selectively switching between LQG control by the control means 30 and MAP control by the vehicle speed sensitive MAP control means 31. The vehicle speed-sensitive MAP control means 31 sets the target steering angle of the rear wheel 3 to be controlled based on a map stored in advance so that the control is stable, such that the characteristic has a relatively strong tendency to understeer according to the vehicle speed and the front wheel steering angle. As described above, the steering angle of the rear wheel 3 is controlled by the motor 26 to the target steering angle.
As shown in (1), in the cornering force characteristics of the wheel with respect to the side slip angle β of the wheel, the control is stable even in a nonlinear region where the change of the cornering force is not proportional to the side slip angle β.

【0019】また、図3に示すように、上記コントロー
ルユニット29には、車両に作用する横加速度を検出す
る横加速度センサ35と、車両に作用する実際ヨーレイ
トを検出するヨーレイトセンサ36と、後輪3の舵角を
検出する後輪舵角センサ37と、前輪2の操舵角を検出
する操舵角検出手段としての前輪操舵角センサ38と、
車速を検出する車速検出手段としての車速センサ39と
が各々入力される。
As shown in FIG. 3, the control unit 29 includes a lateral acceleration sensor 35 for detecting a lateral acceleration acting on the vehicle, a yaw rate sensor 36 for detecting an actual yaw rate acting on the vehicle, and a rear wheel. A rear wheel steering angle sensor 37 for detecting the steering angle of the front wheel 2, a front wheel steering angle sensor 38 for detecting the steering angle of the front wheel 2,
A vehicle speed sensor 39 as vehicle speed detecting means for detecting the vehicle speed is input.

【0020】次に、上記コントロールユニット29によ
るモータ26の駆動制御を図4の制御フローに従って説
明する。同図において、ステップS1で設定周期毎の制
御タイミングになると、ステップS2で上記各センサ3
6〜39の検出信号に基いて車速Vs、前輪操舵角Fs
tg、後輪舵角Rstg、車両に発生しているヨーレイ
トdψ/dt、及び車両に作用する横加速度Ygの各車
両の運動状態量を計測する。
Next, the drive control of the motor 26 by the control unit 29 will be described with reference to the control flow of FIG. In FIG. 5, when the control timing of each set cycle is reached in step S1, the above-mentioned sensors 3
Vehicle speed Vs, front wheel steering angle Fs based on detection signals of 6 to 39
tg, rear wheel steering angle Rstg, yaw rate d レ イ / dt occurring in the vehicle, and lateral motion Yg acting on the vehicle are measured for the motion state amount of each vehicle.

【0021】そして、ステップS3において下記式に基
いて車両の制御目標ヨーレイトyrtを算出する。
In step S3, a control target yaw rate yrt of the vehicle is calculated based on the following equation.

【0022】 ここに、Aはスタビリティーファクター、Lは車両のホ
イールベースである。
[0022] Here, A is the stability factor, and L is the wheelbase of the vehicle.

【0023】その後は、ステップS4で前輪操舵角セン
サ38により検出した前輪操舵角Fstgの前回値と今
回値とに基いて前輪操舵速度dfを下記式より演算す
る。
Thereafter, the front wheel steering speed df is calculated from the following equation based on the previous value and the current value of the front wheel steering angle Fstg detected by the front wheel steering angle sensor 38 in step S4.

【0024】 df={Fstg(n)−Fstg(n−1)}*k (kは比例定数である) 続いて、ステップS5において、車輪のコーナリングフ
ォースが図5に示す線形領域と非線形領域との境界の車
輪の横滑り角βoを発生させる設定前輪操舵速度dfo
と、実際の前輪操舵速度の絶対値|df|とを比較して
行う。その結果、|df|<dfoの線形領域にある場
合には、ステップS6ないしS11においてLQG制御
における後輪3の舵角制御量RFBを演算する。即ち、
先ずステップS6でオブザーバー(状態観測器)により
車両の複数の状態量及び車両の複数の観測量(車両の複
数の状態変数)を演算推定する。ここに、車両の状態量
としては、車両の横滑り角β、後輪の舵角の変化速度d
Rstg/dt、前輪のコーナリングフォースCff、
及び後輪のコーナリングフォースCfrの4種を推定す
る。また、車両の観測量としては、上記4種の推定状態
量に、後輪の舵角Rstg、及び車両に作用するヨーレ
イトdψ/dtを加えた6種を演算推定する。但し、後
輪の舵角Rstg及びヨーレイトdψ/dtは実測値を
用いる。ここに、上記車両の状態量及び観測量の推定
は、車両の推定状態量をxob、車両の推定観測量をy
obとして、下記の状態方程式及び出力方程式に基づく
演算によって行うものである。
Df = {Fstg (n) −Fstg (n−1)} * k (k is a proportionality constant) Then, in step S5, the cornering force of the wheel is set to the linear region and the nonlinear region shown in FIG. Front wheel steering speed dfo that generates the sideslip angle βo of the wheel at the boundary of
And the absolute value | df | of the actual front wheel steering speed. As a result, when it is in the linear region of | df | <dfo, the steering angle control amount RFB of the rear wheel 3 in the LQG control is calculated in steps S6 to S11. That is,
First, in step S6, a plurality of state quantities of the vehicle and a plurality of observation quantities of the vehicle (multiple
The number of state variables is calculated and estimated. Here, the state quantities of the vehicle include the side slip angle β of the vehicle and the change speed d of the steering angle of the rear wheels.
Rstg / dt, front wheel cornering force Cff,
And four kinds of rear wheel cornering forces Cfr are estimated. As the amount of vehicle observation, six types are calculated and estimated by adding the steering angle Rstg of the rear wheels and the yaw rate dψ / dt acting on the vehicle to the four types of estimated state quantities. However, the measured values are used for the steering angle Rstg and the yaw rate d レ イ / dt of the rear wheels. Here, the estimation of the state quantity and the observed quantity of the vehicle is performed by setting the estimated state quantity of the vehicle to xob and the estimated observed quantity of the vehicle to y.
Ob is performed by an operation based on the following state equation and output equation.

【0025】 dxob/dt=Aob*xob+Bob*y +Job*RFB(n−1) yob=Cob*xob+Dob*y ここに、Aob、Bob、Cob、Dob及びJobは
オブザーバーゲイン、RFBはLQG制御量であり、y
は実測ヨーレイトdψ/dt及びLQG制御量RFB値
である。
Dxob / dt = Aob * xob + Bob * y + Job * RFB (n-1) yob = Cob * xob + Dob * y where Aob, Bob, Cob, Dob and Job are observer gains, and RFB is an LQG control amount. , Y
Are the measured yaw rate dψ / dt and the LQG control amount RFB value.

【0026】その後は、LQG制御における制御ゲイン
の値を決定することとし、ステップS7では前輪操舵角
の絶対値|fstg|を微小値foと比較すると共に、
ステップS8では車速Vsを高車速値Voと比較して、
|fstg|≧foの大操舵角時、又はVs≦Voの低
車速時には、ステップS9で後述する2つの制御ゲイン
F,FIを適値Fs,FIsに設定する一方、|fst
g|<foの小操舵角時、又はVs>Voの高車速時に
は、ステップS10で2種の制御ゲインF,FIを各々
上記適値Fs,FIsよりも大値の値Fl,FIl(F
s<Fl,FIs<FIl)に設定する。
After that, the value of the control gain in the LQG control is determined. In step S7, the absolute value | fstg | of the front wheel steering angle is compared with the minute value fo.
In step S8, the vehicle speed Vs is compared with the high vehicle speed value Vo, and
At the time of a large steering angle of | fstg | ≧ fo or at a low vehicle speed of Vs ≦ Vo, two control gains F and FI described later are set to appropriate values Fs and FIs in step S9, while | fst
At the time of a small steering angle of g | <fo or at a high vehicle speed of Vs> Vo, at step S10, the two kinds of control gains F and FI are set to values Fl and FIl (Fl (Fl) larger than the appropriate values Fs and FIs, respectively.
s <Fl, FIs <FIl).

【0027】そして、ステップS11で左右の後輪3,
3操舵に対する目標制御量としてのLQG制御量RFB
を演算する。この演算は、先ず実測ヨーレイトdψ/d
tと制御目標ヨーレイトyrtとの偏差(dψ/dt−
yrt)の積分量Sigを式Sig(n)=Sig(n
−1)+(dψ/dt−yrt)に基いて算出した後、
車両の実際ヨーレイトdψ/dtを上記演算した制御目
標ヨーレイトyrtにするように、上記LQG制御量R
FBを上記積分値Sig、上記推定した観測量yo
b、及び上記2種の制御ゲインF,FIを用いて下式 RFB=−F*yob−FI*Sig にて演算する。
Then, in step S11, the left and right rear wheels 3,
LQG control amount RFB as target control amount for three steerings
Is calculated. In this calculation, first, the measured yaw rate dψ / d
t and the control target yaw rate yrt (dψ / dt−
yrt) is calculated by the equation Sig (n) = Sig (n
-1) + (dψ / dt-yrt)
The control value obtained by calculating the actual yaw rate dψ / dt of the vehicle
The LQG control amount R is set so that the target yaw rate yrt is obtained.
The FB, the integration value Sig, the estimated observable yo
b, and the two types of control gains F and FI are used to calculate the following equation: RFB = −F * yob−FI * Sig.

【0028】その後は、ステップS12で後輪の舵角制
御量Rを上記ステップS11で演算したLQG制御量R
FBに設定して(R=RFB)、ステップS13でこの
制御量Rでもってモータ26を駆動制御して、左右の後
輪3,3を操舵制御する。
Thereafter, in step S12, the steering angle control amount R of the rear wheel is calculated by the LQG control amount R calculated in step S11.
FB is set (R = RFB), and in step S13, the drive of the motor 26 is controlled by the control amount R to control the steering of the left and right rear wheels 3, 3.

【0029】一方、上記ステップS5で|df|≧df
の非線形領域にある場合には、ステップS14で車速感
応MAP制御における後輪3の舵角制御量RMAPを演
算することとして、先ず同ステップに示す車速Vspに
対応するマップ上の比例定数rを算出した後、該算出し
た比例定数rに前輪操舵角fstgを乗算してMAP制
御量RMAPを求める。
On the other hand, in step S5, | df | ≧ df
In the non-linear region, the steering angle control amount RMAP of the rear wheel 3 in the vehicle speed sensitive MAP control is calculated in step S14, and the proportional constant r on the map corresponding to the vehicle speed Vsp shown in the step is first calculated. Then, the MAP control amount RMAP is obtained by multiplying the calculated proportional constant r by the front wheel steering angle fstg.

【0030】その後、ステップS15で後輪の舵角制御
量Rを上記ステップS14で演算したMAP制御量RM
APに設定して(R=RMAP)、ステップS13で上
記制御量R(=RMAP)でもってモータ26を駆動制
御し、左右の後輪3,3を操舵制御する。
Thereafter, in step S15, the steering angle control amount R of the rear wheel is calculated by the MAP control amount RM calculated in step S14.
AP is set (R = RMAP), and in step S13, the drive of the motor 26 is controlled by the control amount R (= RMAP), and the left and right rear wheels 3, 3 are steered.

【0031】よって、上記図4の制御フローにおいて、
ステップS6及びS11により状態フィードバック制御
手段30を構成している。また、ステップS7、S8及
びS10により、前輪操舵角センサ38により検出され
た前輪操舵角|fstg|が設定値fo未満で小さいと
き、及び車速センサ39により検出された車速Vsが設
定値Voを越えて高いときには、上記状態フィードバッ
ク制御手段30の2種の制御ゲインF,FIを適値F
s,FIsよりも大きく補正してFl,FIl(Fs<
Fl,FIs<FIl)に設定するようにしたゲイン補
正手段33を構成している。
Therefore, in the control flow of FIG.
Steps S6 and S11 constitute the state feedback control means 30. Also, at steps S7, S8 and S10, when the front wheel steering angle | fstg | The control gains F and FI of the state feedback control means 30 are set to appropriate values F
s, FIs to be corrected to be larger than Fl, FIl (Fs <
The gain compensating means 33 is configured to set Fl, FIs <FIl).

【0032】したがって、上記実施例においては、前輪
の操舵速度|df|が設定値dfo未満で遅い(|df
|<dfo)場合には、車輪のコーナリングフォースは
線形領域にあって、後輪3,3の操舵角がLQG制御手
段30によりLQG制御されるので、車両のヨーレイト
は制御目標値yrtに精度良く制御されて、狙い通りの
車両運動特性が得られ、車両の運転性能の向上が図られ
る。
Therefore, in the above embodiment, the steering speed | df | of the front wheel is slower than the set value dfo (| df).
In the case of | <dfo), the cornering force of the wheel is in the linear region, and the steering angle of the rear wheels 3, 3 is LQG controlled by the LQG control means 30, so that the yaw rate of the vehicle is accurately adjusted to the control target value yrt. Under the control, the intended vehicle motion characteristics are obtained, and the driving performance of the vehicle is improved.

【0033】その場合、前輪操舵角|fstg|が設定
値foを越えて大きい車両の旋回時等では、車輪の横滑
り角が図5の非線形領域に近付いて、車両の安定性が低
下し易い状況となるが、この際には、LQG制御の2種
の制御ゲインF,FIが上記所定の適値Fs,FIsに
設定されるので、LQG制御量RFBも適値に設定され
て、車両の状態変化に対して後輪3の操舵角変化率も適
値となって、車両の安定性が良好に確保される。
In such a case, when the front wheel steering angle | fstg | exceeds a set value fo and the vehicle turns, for example, the side slip angle of the wheels approaches the non-linear region of FIG. 5 and the stability of the vehicle is likely to decrease. However, at this time, since the two kinds of control gains F and FI of the LQG control are set to the predetermined appropriate values Fs and FIs, the LQG control amount RFB is also set to an appropriate value and the state of the vehicle is changed. The steering angle change rate of the rear wheels 3 also becomes an appropriate value with respect to the change, and the stability of the vehicle is properly secured.

【0034】これに対し、前輪操舵角|fstg|が設
定値fo以下の小さいとき、又は車速Vsが微速値Vo
以上の高速走行時、即ち車両の直進走行時は、LQG制
御の2種の制御ゲインF,FIが上記所定の値Fs,F
Isよりも大値の値Fl,FIlに設定されて、LQG
制御量RFBもそれに応じて大値となるので、車両の状
態変化に対して後輪3の操舵角が素早く応答変化して、
車両の直進走行性が高まることになる。
On the other hand, when the front wheel steering angle | fstg | is smaller than the set value fo, or when the vehicle speed Vs decreases
During the above-described high-speed running, that is, when the vehicle is running straight, the two types of control gains F and FI of the LQG control are set to the predetermined values Fs and F.
LQG is set to a value Fl, FIl larger than Is.
Since the control amount RFB also becomes large accordingly, the steering angle of the rear wheel 3 quickly changes in response to a change in the state of the vehicle,
The straight running performance of the vehicle is improved.

【0035】図6は他の実施例を示し、上記実施例では
後輪3,3を後輪操舵装置20を用いて操舵制御したの
に代え、前輪2,2をステアリングとは別途に電気的に
操舵制御するものに適用したものである。
FIG. 6 shows another embodiment. In the above-described embodiment, the rear wheels 3, 3 are controlled electrically using the rear wheel steering device 20, and the front wheels 2, 2 are electrically controlled separately from the steering. This is applied to a steering control.

【0036】すなわち、図6の操舵装置では、上記図2
に示す後輪操舵装置20を備えず、前輪操舵装置10と
並列に、リレーロッド11に配置したラック・アンド・
ピニオン機構40と、該機構40を駆動するモータ41
とを設け、該モータ41をコントロールユニット29に
より駆動制御する構成である。その他の構成は、上記実
施例と同様であるが、前輪を操舵する関係上、上記実施
例の後輪操舵で後輪を前輪と逆位相に操舵制御する場合
には本実施例では前輪の操舵角を増す側に操舵制御し、
上記実施例で後輪を同位相に操舵制御する場合には本実
施例では前輪の操舵角を減す側に操舵制御すればよい。
That is, in the steering system shown in FIG.
The rear wheel steering device 20 shown in FIG. 1 is not provided, and the rack and
A pinion mechanism 40 and a motor 41 for driving the mechanism 40
The door is provided, which is configured to drive control by the control unit 29 of the motor 41. Other configurations are the same as those of the above-described embodiment. However, in the present embodiment, when the rear wheels are steered and the rear wheels are steered in the opposite phase to the front wheels, the front wheels are steered. Steering control to increase the angle,
In the above embodiment, when the steering control of the rear wheels is performed in the same phase, in the present embodiment, the steering control may be performed to reduce the steering angle of the front wheels.

【0037】尚、以上の説明では、LQG制御におい
て、車両の推定観測量として6種、即ち車両の横滑り角
β、後輪の舵角の変化速度dRstg/dt、前輪及び
後輪ののコーナリングフォースCff、Cfr、後輪の
舵角Rstg、並びに車両に作用するヨーレイトdψ/
dtを用いて車両の状態を正確に観測したが、車両の状
態を観測するには、少くとも車両の実際ヨーレイト及び
車輪の推定横滑り角の2種を観測すれば足りる。
In the above description, in the LQG control, there are six types of estimated observable amounts of the vehicle, namely, the side slip angle β of the vehicle, the change speed dRstg / dt of the steering angle of the rear wheel, and the cornering force of the front and rear wheels. Cff, Cfr, the steering angle Rstg of the rear wheels, and the yaw rate dψ /
Although the state of the vehicle was accurately observed using dt, it is sufficient to observe the state of the vehicle at least by observing the actual yaw rate of the vehicle and the estimated sideslip angle of the wheel.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】請求項1記載の発明のブロック構成図である。FIG. 1 is a block diagram of the first embodiment of the present invention;

【図2】車両の後輪をも操舵する操舵装置の全体構成を
示す図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an overall configuration of a steering device that also steers a rear wheel of a vehicle.

【図3】後輪の操舵制御のブロック構成を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing a block configuration of steering control of a rear wheel.

【図4】後輪の操舵制御の制御フローを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a control flow of rear wheel steering control.

【図5】車輪の横滑り角に対するコーナリングフォース
特性を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a cornering force characteristic with respect to a side slip angle of a wheel.

【図6】前輪を操舵する操舵装置の全体構成を示す図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing an overall configuration of a steering device that steers a front wheel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステアリング 3 後輪(車輪) 20 後輪操舵装置 26 モータ 29 コントロールユニット 30 LQG制御手段(状態フィードバッ
ク制御手段) 33 ゲイン補正手段 35 横加速度センサ 36 ヨーレイトセンサ 37 後輪舵角センサ 38 前輪操舵角センサ(操舵角検出手
段) 39 車速センサ(車速検出手段)
Reference Signs List 1 steering 3 rear wheel (wheel) 20 rear wheel steering device 26 motor 29 control unit 30 LQG control means (state feedback control means) 33 gain correction means 35 lateral acceleration sensor 36 yaw rate sensor 37 rear wheel steering angle sensor 38 front wheel steering angle sensor (Steering angle detecting means) 39 Vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B62D 117:00 137:00 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 6/00 B62D 7/14 ──────────────────────────────────────────────────の Continuation of the front page (51) Int.Cl. 7 identification code FI B62D 117: 00 137: 00 (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) B62D 6/00 B62D 7/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 前輪又は後輪をステアリングとは別途に
操舵する操舵手段と、 少くとも車両の実際ヨーレイト及び車輪の推定横滑り角
を含む車両の複数の状態変数を観測し、この観測した車
両の複数の状態変数に基づいて車両の実際ヨーレイトを
制御目標ヨーレイトにするように前輪又は後輪操舵に対
する目標制御量を演算し、該目標制御量により上記操舵
手段をフィードバック制御する状態フィードバック制御
手段と、 車両の前輪操舵角を検出する操舵角検出手段と、 該操舵角検出手段により検出された前輪操舵角が小さい
とき、上記状態フィードバック制御手段の制御ゲインを
大きく補正するゲイン補正手段とを備えたことを特徴と
する車両の操舵装置。
1. A steering means for steering a front wheel or a rear wheel separately from a steering, at least an actual yaw rate of a vehicle and an estimated side slip angle of wheels.
Observes multiple state variables of the vehicle including
The steering of the front or rear wheels is controlled so that the actual yaw rate of the vehicle becomes the control target yaw rate based on the two state variables .
The target control amount to be calculated is calculated, and the target steering amount is calculated based on the target control amount.
A state feedback control means for feedback controlling means, and steering angle detecting means for detecting a front wheel steering angle of the vehicle, when the front-wheel steering angle detected by the steering angle detecting means is small, the control gain of the state feedback control means A steering apparatus for a vehicle, comprising: a gain correcting means for performing a large correction.
【請求項2】 前輪又は後輪をステアリングとは別途に
操舵する操舵手段と、 少くとも車両の実際ヨーレイト及び車輪の推定横滑り角
を含む車両の複数の状態変数を観測し、この観測した車
両の複数の状態変数に基づいて車両の実際ヨーレイトを
制御目標ヨーレイトにするように前輪又は後輪操舵に対
する目標制御量を演算し、該目標制御量により上記操舵
手段をフィードバック制御する状態フィードバック制御
手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 該車速検出手段により検出された車速が高いとき、上記
状態フィードバック制御手段の制御ゲインを大きく補正
するゲイン補正手段とを備えたことを特徴とする車両の
操舵装置。
2. Steering means for steering front or rear wheels separately from steering, at least the actual yaw rate of the vehicle and the estimated sideslip angle of the wheels.
Observes multiple state variables of the vehicle including
The steering of the front or rear wheels is controlled so that the actual yaw rate of the vehicle becomes the control target yaw rate based on the two state variables .
The target control amount to be calculated is calculated, and the target steering amount is calculated based on the target control amount.
A state feedback control means for feedback controlling means, and vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, when the vehicle speed is high, which is detected by the vehicle speed detecting means, and gain correction means for increasing correcting the control gain of the state feedback control means A steering device for a vehicle, comprising:
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