JP3212134B2 - Integrated vehicle control device - Google Patents

Integrated vehicle control device

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JP3212134B2
JP3212134B2 JP12957992A JP12957992A JP3212134B2 JP 3212134 B2 JP3212134 B2 JP 3212134B2 JP 12957992 A JP12957992 A JP 12957992A JP 12957992 A JP12957992 A JP 12957992A JP 3212134 B2 JP3212134 B2 JP 3212134B2
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steering
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target
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Toyota Central R&D Labs Inc
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  • Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
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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、車両の操舵装置と駆動
もしくは制動装置とを統合的に制御することにより、例
えば前後輪の駆動力配分が操舵系に及ぼす影響を考慮し
た高性能な旋回特性が得られる車両の統合制御装置に関
する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-performance turning system in which the influence of the distribution of driving force between front and rear wheels on a steering system is controlled by integrally controlling a vehicle steering system and a driving or braking system. The present invention relates to an integrated control device for a vehicle capable of obtaining characteristics.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、車両の旋回特性の向上を図る
技術がある。例えば、車両の前後輪の少なくとも一方に
最適な転舵角を生じさせることにより、旋回特性の向上
を図る「車両の操舵制御装置」(特開平3-132166)があ
る。本従来技術では、操舵制御量である前後輪の実舵角
と車両の旋回運動を表す挙動量との関係は線形微分方程
式で表されることを利用して、線形制御理論の適用を図
り、高度な旋回特性の向上を実現している。しかしなが
ら、操舵系のみによる制御では、旋回特性の向上に限界
がある。すなわち、多少のタイヤの非線形特性に関して
は、制御によって補償されるものの、タイヤの非線形特
性が大きく影響する限界付近の領域においては、操舵系
の制御のみでは十分な制御効果が期待できない。このた
め、操舵系のほか駆動系の制御を組み合わせ、統合的に
旋回特性を向上させようとする研究が近年行われつつあ
る。この場合、操舵系のみの制御系設計に比較して、特
にタイヤ特性の飽和する限界付近の旋回領域において制
御性能の向上が期待される。
2. Description of the Related Art Conventionally, there is a technique for improving turning characteristics of a vehicle. For example, there is a "vehicle steering control device" (Japanese Patent Laid-Open No. 3-132166) for improving turning characteristics by generating an optimum steering angle on at least one of front and rear wheels of a vehicle. In this prior art, the linear control theory is applied by utilizing that the relationship between the actual steering angle of the front and rear wheels, which is the steering control amount, and the behavior amount representing the turning motion of the vehicle is represented by a linear differential equation, It realizes advanced turning characteristics. However, control using only the steering system has a limit in improving the turning characteristics. In other words, although some non-linear characteristics of the tire are compensated by the control, a sufficient control effect cannot be expected only by controlling the steering system in a region near the limit where the non-linear characteristics of the tire greatly affect. For this reason, research is being conducted in recent years to combine the control of the driving system in addition to the steering system to improve the turning characteristics in an integrated manner. In this case, the control performance is expected to be improved as compared with the control system design using only the steering system, particularly in a turning region near the limit where the tire characteristics are saturated.

【0003】車両の駆動力配分と後輪舵角を統合して制
御することを目的とした従来技術としては、例えば「4
輪駆動,4輪操舵自動車の駆動力配分及び後輪舵角の制
御方法」(特開平1-182129)がある。この従来技術は、
「前輪操舵時後輪を前輪と同方向に操舵させるよう後輪
操舵角を制御する装置を装備したものにおいて、前輪操
舵時横Gセンサにて検出した実横加速度と、前輪舵角と
車速とから演算にて求めた仮想横加速度との差が、ある
設定値以上かまたは以下であった場合、上記実横加速度
と仮想加速度との差及びその時の総駆動力に応じて前後
輪への駆動力配分及び後輪操舵角を修正制御する」こと
を特徴とする制御方法である。
[0003] As a conventional technique for integrating and controlling the distribution of driving force of a vehicle and the steering angle of a rear wheel, for example, "4.
Control Method of Wheel Drive, Distribution of Driving Force of Four-Wheel Steered Vehicle and Rear Wheel Steering Angle "(Japanese Patent Laid-Open No. 1-182129). This prior art,
"When equipped with a device that controls the rear wheel steering angle so that the rear wheel is steered in the same direction as the front wheel when steering the front wheel, the actual lateral acceleration detected by the lateral G sensor during front wheel steering, the front wheel steering angle and the vehicle speed If the difference between the calculated virtual lateral acceleration and the virtual lateral acceleration is equal to or greater than a certain set value, the driving to the front and rear wheels is performed according to the difference between the actual lateral acceleration and the virtual acceleration and the total driving force at that time. Correcting and controlling power distribution and rear wheel steering angle ".

【0004】本従来技術は、場合分け的なアルゴリズム
が中心となっており、舵角及びトルク配分の修正量の大
きさをどのように決定するかについては明らかにされて
いない。しかしながら、この修正量の大きさは、適切な
ものでなければ車両運動をかえって悪化させることにな
り、実際の設計にはこの修正量を決定するために多大の
試行錯誤が不可欠となる。すなわち、本従来技術におけ
る制御アルゴリズムでは、例えば、実横加速度が目標と
しての仮想横加速度に比較して小さい場合、後輪駆動力
配分を増すとともに後輪舵角をオーバーステア方向に修
正している。しかし、この修正量は適正なものでなけれ
ば、かえって旋回特性を悪化させる。つまり、タイヤの
限界付近において期の横加速度が発生せずヨーレート
のみが生じる場合、修正量が過大になり、スピン状態に
陥る可能性がある。また、本従来技術のような試行錯誤
的な設計では、最適な制御則を得ることは困難であると
いう問題点がある。
[0004] In the prior art, a case-based algorithm is mainly used, and how to determine the magnitude of the correction amount of the steering angle and the torque distribution is not disclosed. However, if the magnitude of the correction amount is not appropriate, the vehicle motion is rather deteriorated, and a large amount of trial and error is indispensable for determining the correction amount in an actual design. That is, in the control algorithm according to the related art, for example, when the actual lateral acceleration is smaller than the target virtual lateral acceleration, the rear wheel driving force distribution is increased and the rear wheel steering angle is corrected in the oversteer direction. . However, if the correction amount is not appropriate, the turning characteristic is rather deteriorated. That is, if only the yaw rate does not occur lateral acceleration of Tokoro life near the limit of the tire occurs, the correction amount becomes excessive, there is a possibility of falling into a spin state. Further, there is a problem that it is difficult to obtain an optimal control law by a trial and error design as in the prior art.

【0005】更に、操舵制御量である前後輪の実舵角と
車両の旋回運動等を表す挙動量の関係は線形微分方程式
で表されるのに対し、駆動制御量を表す駆動力または制
動力配分比と旋回運動の関係は線形微分方程式としてで
はなく、非線形微分方程式として表される。このため、
操舵系と駆動系を統合させた制御系を設計する場合、操
舵制御量および駆動制御量を直接入力とした制御系の設
計を行おうとすると線形制御理論を適用できず、試行錯
誤的な設計となってしまい、目的とする最適な制御系を
得ることが困難であるという問題もある。
Further, the relationship between the actual steering angle of the front and rear wheels, which is the steering control amount, and the behavior amount representing the turning motion of the vehicle is represented by a linear differential equation, whereas the driving force or the braking force representing the drive control amount is obtained. The relationship between the distribution ratio and the turning motion is not expressed as a linear differential equation, but as a nonlinear differential equation. For this reason,
When designing a control system that integrates a steering system and a drive system, linear control theory cannot be applied when trying to design a control system that directly inputs the steering control amount and the drive control amount. Therefore, there is a problem that it is difficult to obtain a target optimal control system.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者ら
は、従来のチューニングに基づいた制御系の設計を改善
し、線形制御理論を適用することにより、試行錯誤をな
くしたシステマティックな制御系設計を行い、前記従来
技術における問題点を解決した。
Therefore, the present inventors have improved a conventional control system design based on tuning, and applied a linear control theory to achieve a systematic control system design without trial and error. To solve the problem in the prior art.

【0007】つまり、前後輪の駆動力配分が旋回特性に
及ぼす影響は非線形的なものであり、線形の車両運動モ
デルによって表すことはできない。このため、操舵系と
駆動系を統合的に制御するための制御系設計は、非線形
の車両運動モデルに基づかなければならない。しかしな
がら、線形制御理論は線形のモデルに対してのみ適用で
きるものであり、単純には、操舵、駆動統合制御系の設
計に適用することはできない。そこで、本発明者らは、
操舵系及び駆動系の制御量を車両運動モデルが線形モデ
ルとなるような変数変換によって、新たに仮想的な制御
量を定義することに着眼した。
That is, the influence of the distribution of the driving force between the front and rear wheels on the turning characteristics is nonlinear, and cannot be represented by a linear vehicle motion model. Therefore, a control system design for integrally controlling the steering system and the drive system must be based on a nonlinear vehicle motion model. However, the linear control theory can be applied only to a linear model, and cannot simply be applied to the design of an integrated steering and drive control system. Thus, the present inventors
Focusing on defining a new virtual control amount by variable conversion of the control amount of the steering system and the drive system so that the vehicle motion model becomes a linear model.

【0008】すなわち、本発明はこのようにして導出さ
れた線形モデルに対し線形制御理論を適用することによ
って、操舵系及び駆動制動系の制御を統合的かつ最適に
行うことを目的とする。
That is, an object of the present invention is to apply the linear control theory to the linear model derived in this way to perform integrated and optimal control of the steering system and the drive braking system.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の請求項1に示さ
れる第一発明は、少なくともハンドル操舵量と車両の旋
回運動を表す挙動量とを検出する検出手段と、前記検出
された操舵量と挙動量とに応じて、挙動量を適正な特性
に追従させるための線形制御量を車両運動を表す線形モ
デルに基づき線形演算する線形制御量演算手段と、前記
演算された線形制御量を前記検出された挙動量に基づき
非線形変換して操舵制御量と駆動特性を表す駆動制御量
及び制動特性を表す制動制御量の少なくとも一方とを出
力する非線形補償手段と、前記操舵制御量に応じて車両
の前輪および後輪の少なくとも一方に最適な転舵角を生
じさせる操舵制御手段と、前記駆動制御量及び前記制動
制御量の少なくとも一方に応じて駆動力及び制動力の少
なくとも一方の前後輪への配分を可変制御する駆動制動
制御手段とを具備してなるものである。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a detecting device for detecting at least a steering wheel amount and a behavior amount representing a turning motion of a vehicle, and the detected steering amount. A linear control amount calculating means for linearly calculating a linear control amount for causing the behavior amount to follow an appropriate characteristic based on a linear model representing vehicle motion, and the calculated linear control amount according to the behavior amount. A non-linear compensation means for performing non-linear conversion based on the detected behavior amount and outputting a steering control amount and at least one of a drive control amount representing a drive characteristic and a braking control amount representing a braking characteristic; and a vehicle according to the steering control amount. A steering control means for generating an optimum steering angle on at least one of the front wheels and the rear wheels, and at least one of a driving force and a braking force in accordance with at least one of the driving control amount and the braking control amount. Those formed by and a drive brake control means for variably controlling the distribution of the wheel.

【0010】[0010]

【作用】検出手段は、ハンドル操舵量および車両の旋回
運動などを表す挙動量を検出し、それらに対応する電気
信号などに変換する。つぎに、線形制御量演算手段にお
いて操舵量に対する車両の挙動を最適にするため、操舵
量および挙動量から仮想的な制御量である線形制御量を
車両運動を表す線形モデルに基づき線形演算する。
The detecting means detects a steering amount and a behavior amount representing a turning motion of the vehicle and converts them into an electric signal corresponding thereto. Next, in order to optimize the behavior of the vehicle with respect to the steering amount in the linear control amount calculating means, a linear control amount, which is a virtual control amount, is linearly calculated from the steering amount and the behavior amount based on a linear model representing the vehicle motion.

【0011】そして、非線形補償手段において前記演算
された線形制御量を、挙動量を用いて非線形変換するこ
とにより、操舵系と駆動系の直接的な制御パラメータで
ある操舵制御量と駆動制御量及び制動制御量の少なくと
も一方を出力し、効率的に車両の応答性および安定性を
向上させる。
The calculated linear control amount is nonlinearly converted by the non-linear compensation means using the behavior amount, so that the steering control amount and the drive control amount, which are direct control parameters of the steering system and the drive system, are obtained. By outputting at least one of the braking control amounts, the responsiveness and stability of the vehicle are efficiently improved.

【0012】つぎに、操舵制御手段において前記演算さ
れた操舵制御量に基づき、前輪または後輪の少なくとも
一方の転舵輪に最適な転舵角を与えるように操舵アクチ
ュエータを駆動する。
Next, a steering actuator is driven based on the calculated steering control amount by the steering control means so as to give an optimum steering angle to at least one of the front wheels or the rear wheels.

【0013】また、駆動制動制御手段において前記演算
された駆動制御量及び制動制御量の少なくとも一方に基
づき、センターデフの多板油圧クラッチやブレーキアク
チュエータなどを駆動し、前後輪の駆動力及び制動力配
分比の少なくとも一方を可変制御する。
The driving / braking control means drives a center differential multi-plate hydraulic clutch or a brake actuator based on at least one of the driving control amount and the braking control amount calculated by the driving / braking control means, thereby driving and braking the front and rear wheels. At least one of the distribution ratios is variably controlled.

【0014】[0014]

【発明の効果】本発明では、操舵制御量および駆動制御
量、制動制御量より非線形変数変換によって求められる
線形制御量を仮想的な制御量として導入し、この線形制
御量を制御入力とする制御系の設計を行う。この場合、
挙動量と線形制御量とは伝達関数によって記述される線
形微分方程式の関係にあるため、線形制御理論を適用す
ることが可能であり、比較的容易に操舵量と挙動量から
線形制御量を演算するための線形制御量演算手段を設計
することができる。
According to the present invention, a linear control amount obtained by a nonlinear variable conversion from a steering control amount, a drive control amount, and a braking control amount is introduced as a virtual control amount, and the control using the linear control amount as a control input. Design the system. in this case,
Since the behavior amount and the linear control amount have a relationship of a linear differential equation described by a transfer function, it is possible to apply the linear control theory, and the linear control amount can be relatively easily calculated from the steering amount and the behavior amount. In this case, a linear control amount calculating means can be designed.

【0015】このように、本発明では、線形制御理論の
適用が可能となるため、線形モデルに基づき操舵系及び
駆動、制御系の制御を統合的に行うことができ、システ
マティックで最適な制御系設計が行われ、通常の旋回領
域から操舵系のみの制御では達成し得なかったタイヤの
限界領域まで、広範囲の領域で旋回特性が最適に制御す
る事ができる。
As described above, according to the present invention, since the linear control theory can be applied, the control of the steering system, the drive, and the control system can be performed in an integrated manner based on the linear model. The design is performed, and the turning characteristics can be optimally controlled in a wide range from the normal turning range to the limit range of the tire that cannot be achieved by the control of the steering system alone.

【0016】(その他の発明の説明)本発明の請求項2
に示される第二発明は、上述した第一発明の一例を具体
化したものであり、検出された操舵量に基づき目標とす
る車両の挙動量を達成するための目標制御量を演算する
目標制御量演算手段と、前記検出された操舵量に基づき
目標とする車両の挙動量を演算する目標挙動量演算手段
と、前記演算された目標挙動量と検出された挙動量とに
応じて、挙動量を目標挙動量に追従させるための補正量
を車両運動を表す線形モデルに基づき線形演算する補正
量演算手段と、前期演算された目標制御量と補正量を加
算し、制御量を演算する制御量演算手段とを更に具備し
てなるものである。
(Other Description of the Invention) Claim 2 of the present invention
The second invention, which embodies an example of the first invention described above, performs target control for calculating a target control amount for achieving a target vehicle behavior amount based on the detected steering amount. An amount calculating means, a target behavior amount calculating means for calculating a target vehicle behavior amount based on the detected steering amount, and a behavior amount based on the calculated target behavior amount and the detected behavior amount. Correction amount calculating means for linearly calculating a correction amount for following the target behavior amount based on a linear model representing vehicle motion, and a control amount for calculating the control amount by adding the target control amount and the correction amount calculated in the previous period. And arithmetic means.

【0017】上記構成よりなる本第二発明の車両の統合
制御装置の作用は、次の通りである。目標制御量演算手
段において、操舵量に対する車両の挙動を最適にするた
め、目標とする車両の挙動量を達成するために必要な目
標制御量を操舵量から線形の車両運動特性を考慮して演
算する。この目標制御量は、線形制御理論を適用するた
めに定義した仮想的な制御量のうち挙動量の制御におい
てフィードフォワード的な制御量として作用し、操舵に
対する車両の応答性を向上させる。また、目標挙動量演
算手段では、目標となる車両の挙動量である目標挙動量
を演算する。
The operation of the vehicle integrated control device according to the second aspect of the present invention having the above-described structure is as follows. In the target control amount calculating means, in order to optimize the behavior of the vehicle with respect to the steering amount, the target control amount required to achieve the target vehicle behavior amount is calculated from the steering amount in consideration of the linear vehicle motion characteristics. I do. This target control amount acts as a feedforward control amount in controlling the behavior amount among the virtual control amounts defined for applying the linear control theory, and improves the responsiveness of the vehicle to steering. Further, the target behavior amount calculation means calculates a target behavior amount which is a behavior amount of a target vehicle.

【0018】つぎに、補正量演算手段において、検出さ
れた実際の挙動量と目標挙動量との偏差を抑制するため
の最適な補正量を線形の車両運動特性を考慮して演算す
る。この補正量は、線形制御理論を適用するために定義
した仮想的な制御量のうち挙動量の制御においてフィー
ドバック的な制御量として作用し、車両の安定性を向上
させる。なお、この補正量演算手段は、線形制御理論を
適用することによって、システマティックに最適な設計
が行われる。
Next, the correction amount calculating means calculates an optimum correction amount for suppressing the deviation between the detected actual behavior amount and the target behavior amount in consideration of the linear vehicle motion characteristics. This correction amount acts as a feedback control amount in controlling the behavior amount among the virtual control amounts defined for applying the linear control theory, thereby improving the stability of the vehicle. The correction amount calculating means is systematically optimally designed by applying the linear control theory.

【0019】ついで、制御量演算手段において、挙動量
の制御においてフィードフォワード的な制御量として作
用する目標制御量とフィードバック的な制御量として作
用する補正量を加算し、仮想的な制御量である線形制御
量を演算する。
Then, in the control amount calculating means, a target control amount acting as a feedforward control amount and a correction amount acting as a feedback control amount in controlling the behavior amount are added to form a virtual control amount. Calculate the linear control amount.

【0020】そして、非線形補償手段において前記演算
された線形制御量を、挙動量を用いて非線形変換するこ
とにより、操舵系と駆動・制動系の直接的な制御パラメ
ータである操舵制御量と駆動制御量及び制動制御量の少
なくとも一方とを出力し、効率的に車両の応答性および
安定性を向上させる。
The linear control amount calculated by the non-linear compensation means is non-linearly converted by using the behavior amount, so that the steering control amount and the drive control, which are direct control parameters of the steering system and the driving / braking system, are obtained. Outputs at least one of the amount and the braking control amount to efficiently improve the responsiveness and stability of the vehicle.

【0021】つぎに、操舵制御手段において前記演算さ
れた操舵制御量に基づき、前輪または後輪の少なくとも
一方の転舵輪に最適な転舵角を与えるように操舵アクチ
ュエータを駆動する。
Next, the steering control means drives the steering actuator based on the calculated steering control amount so as to give an optimum steering angle to at least one of the front wheels or the rear wheels.

【0022】また、駆動制動制御手段において前記演算
された駆動制御量及び制動制御量の少なくとも一方に基
づき、センターデフの多板油圧クラッチやブレーキアク
チュエータなどを駆動し、前後輪の駆動力または制動力
配分比を可変制御する。
The driving / braking control means drives a center differential multi-plate hydraulic clutch, a brake actuator, or the like based on at least one of the driving control amount and the braking control amount calculated as described above, thereby driving or braking the front and rear wheels. The distribution ratio is variably controlled.

【0023】挙動量の制御に着目すると、車両諸元の変
動や外部環境からの外乱等がない場合、挙動量の制御に
おいてフィードフォワード的な制御量である目標制御量
によって挙動量を目標挙動量に一致させることができる
ため、偏差は零となり、挙動量の制御においてフィード
バック的な制御量である補正量も零となり、フィードバ
ック制御は働かない。
Focusing on the control of the behavior amount, if there is no fluctuation of vehicle specifications or disturbance from the external environment, the behavior amount is controlled by the target control amount which is a feedforward control amount in the behavior amount control. Therefore, the deviation becomes zero, the correction amount which is a feedback control amount in controlling the behavior amount also becomes zero, and the feedback control does not work.

【0024】一方、車両諸元の変動や外部環境からの外
乱等がある場合は、フィードフォワード的な制御のみで
は目標となる挙動量を得ることはできず、偏差を生じ
る。この場合、補正量演算手段から偏差に対応した補正
量が出力される。この補正量は偏差を零に漸近させるよ
うに働き、車両の動特性を目標挙動量に漸近させること
ができる。
On the other hand, when there are fluctuations in vehicle specifications, disturbances from the external environment, and the like, a target amount of behavior cannot be obtained only by feedforward control, and a deviation occurs. In this case, the correction amount corresponding to the deviation is output from the correction amount calculating means. This correction amount works to make the deviation asymptotic to zero, so that the dynamic characteristics of the vehicle can asymptotically approach the target behavior amount.

【0025】このように、その他の発明の車両の統合制
御装置では、操舵に対する挙動量の応答性を向上させる
ためのフィードフォワード的な制御量である目標制御量
を演算する目標制御量演算手段と、車両諸元の変動や外
部環境からの外乱等に対する安定性を向上させるための
フィードバック的な制御量である補正量を演算する補正
量演算手段が個別に設計できるため、制御系間における
相互の影響を考慮する必要がなく、それぞれの制御系設
計は、よりやりやすいものとなっている。
As described above, in the vehicle integrated control apparatus according to another aspect of the present invention, the target control amount calculating means for calculating the target control amount which is a feedforward control amount for improving the response of the behavior amount to the steering is provided. The correction amount calculating means for calculating the correction amount, which is a feedback control amount for improving stability against fluctuations in vehicle specifications and disturbances from the external environment, can be individually designed. There is no need to consider the effects and each control system design is easier to do.

【0026】[0026]

【実施例1】本発明の車両の統合制御装置を、後輪舵角
および駆動力配分比が可変制御できる車両に適用した実
施例を実施例1として、図1および図2を用いて説明す
る。まず、駆動制御量が旋回運動に及ぼす非線形的な影
響を含めた、操舵、駆動統合系を記述した非線形モデル
について、その一例を図1を用いて具体的に説明する。
なお、以下の説明において、関数xの時間微分をx’と
表す。
Embodiment 1 An embodiment in which the integrated control device for a vehicle of the present invention is applied to a vehicle capable of variably controlling a rear wheel steering angle and a driving force distribution ratio will be described as Embodiment 1 with reference to FIGS. 1 and 2. . First, an example of a nonlinear model describing an integrated steering and drive system including a nonlinear effect of a drive control amount on a turning motion will be specifically described with reference to FIG.
In the following description, the time derivative of the function x is represented as x '.

【0027】図1は、各輪のスリップ角と発生するコー
ナリングフォースの関係を示したものである。各輪で発
生するコーナリングフォースは、各輪のスリップ角に対
しほぼ比例する関係を持つが、そのタイヤに駆動力や制
動力が加わる場合、比例定数であるコーナリングパワー
は減少する。本発明はこの性質を旋回特性等の車両の挙
動量の制御に活用するものである。すなわち、加減速時
の駆動、制動力の配分を前輪に大きく設定した場合、駆
動、制動力の加わる前輪のコーナリングフォースは減少
し、前輪の舵角を戻したことと同じ効果を持つ。また、
加減速時の駆動、制動力の配分を後輪に大きく設定した
場合、駆動、制動力の加わらない前輪のコーナリングフ
ォースは減少しないのに対し、駆動、制動力の加わる後
輪のコーナリングフォースは減少し、後輪の舵角を戻し
たことと同じ効果を持つ。結局これらの現象を考慮した
車両運動は次式を用いて記述することができる。
FIG. 1 shows the relationship between the slip angle of each wheel and the generated cornering force. The cornering force generated at each wheel has a relationship substantially proportional to the slip angle of each wheel, but when a driving force or a braking force is applied to the tire, the cornering power, which is a proportional constant, decreases. The present invention utilizes this property for controlling the amount of behavior of the vehicle such as turning characteristics. That is, when the distribution of the driving and braking forces during acceleration / deceleration is set to be large for the front wheels, the cornering force of the front wheels to which the driving and braking forces are applied is reduced, and has the same effect as returning the steering angle of the front wheels. Also,
When the distribution of driving and braking forces during acceleration / deceleration is set to be large for the rear wheels, the cornering force of the front wheels to which driving and braking forces are not applied does not decrease, whereas the cornering force of the rear wheels to which driving and braking forces are applied decreases. This has the same effect as returning the steering angle of the rear wheels. Eventually, the vehicle motion considering these phenomena can be described using the following equation.

【0028】 mv(β’+R)=Ff +Fr … (1) Iz R’=af Ff −ar Fr … (2) Ff =−cf (β+af R/v−δf )・ {1−hf |T|( 1+λ) } … (3) Fr =−cr (β−ar R/v−δr )・ {1−hr |T|( 1−λ) } … (4)Mv (β ′ + R) = Ff + Fr (1) Iz R ′ = af Ff−ar Fr (2) Ff = −cf (β + af R / v−δf) · ・ 1-hf | T | ( 1 + λ)} (3) Fr = −cr (β-arR / v−δr) ・ {1-hr | T | (1-λ)} (4)

【0029】ただし、 af,ar :前輪および後輪の車軸と重心との距離 cf,cr :駆動、制動力が加わらないときの前後輪のコ
ーナリングパワー Ff,Fr :前後輪のコーナリングフォース Iz :ヨー慣性モーメント m :車両質量 R :ヨー角速度 T :総駆動力(値が負のときは制動力を表す) v :車速 β :車体スリップ角 δf,δr :前後輪の実舵角
Where, af, ar: distance between the axles of the front and rear wheels and the center of gravity cf, cr: cornering power of front and rear wheels when no driving or braking force is applied Ff, Fr: cornering force of front and rear wheels Iz: yaw Moment of inertia m: vehicle mass R: yaw angular velocity T: total driving force (a negative value indicates braking force) v: vehicle speed β: body slip angle δf, δr: actual steering angle of front and rear wheels

【0030】また、hf |T|(1+λ) およびhr |
T|(1−λ)は駆動、制動力によるコーナリングパワ
ーの減少を表す項である。(ただし、hf 、hr は係数
である。)λ( −1≦λ≦1) は駆動系制御に関する値
であり、λ=1は駆動力、制動力をすべて前輪に加える
ことに、またλ=−1は駆動力、制動力をすべて後輪に
加えることに対応している。
Also, hf | T | (1 + λ) and hr |
T | (1−λ) is a term representing a decrease in cornering power due to driving and braking forces. (However, hf and hr are coefficients.) Λ (−1 ≦ λ ≦ 1) is a value related to the drive system control, λ = 1 means that all the driving force and braking force are applied to the front wheels, and λ = -1 corresponds to applying all the driving force and the braking force to the rear wheels.

【0031】本実施例の車両の統合制御装置を、図2に
示す。車速検出手段は、車速センサ110からなり、4
輪の回転速度から車速を推定演算し、対応する電気信号
を車速信号vとして出力する。
FIG. 2 shows an integrated control device for a vehicle according to this embodiment. The vehicle speed detecting means includes a vehicle speed sensor 110,
The vehicle speed is estimated and calculated from the rotation speed of the wheels, and a corresponding electric signal is output as a vehicle speed signal v.

【0032】操舵量検出手段は、ハンドルと同軸上に取
り付けられた操舵角センサ120からなり、ハンドルの
操舵角を測定し、ハンドルギヤ比に相当する値で除算し
て、ドライバーのハンドル操舵量信号δswとして出力
する。本第一実施例においては前輪舵角制御は行ってい
ないため、δf=δswとなる。
The steering amount detecting means comprises a steering angle sensor 120 mounted coaxially with the steering wheel, measures the steering angle of the steering wheel, divides the steering angle by a value corresponding to the steering wheel gear ratio, and outputs a steering wheel amount signal of the driver. Output as δ sw . Since the front wheel steering angle control is not performed in the first embodiment, δf = δsw .

【0033】挙動量検出手段は、車体スリップ角センサ
131とヨー角速度センサ132と駆動力センサ13
3とからなる。車体スリップ角センサ131は、非接触
式速度計を用いたものであり、車体スリップ角を電気信
号に変換し、車体スリップ角信号βとして出力するもの
である。なお、この車体スリップ角は、横加速度センサ
と車速およびヨー角速度から演算し、推定した値を用い
ても良い。この場合、車体スリップ角の推定精度は高く
ないが、非接触式速度計を用いる必要はなく、より実用
的なシステムとなる。また、ヨー角速度センサ132
は、車両重心に取り付けられ、該重心位置でのヨー角速
度を測定し、ヨー角速度信号Rとして出力する。さら
に、総駆動力センサ133は、スロットル開度、ギヤ
比、などから前後輪に加わる総駆動力を推定し、総駆動
力信号Tとして出力する。
The behavior amount detecting means includes a vehicle body slip angle sensor 131, a yaw angular velocity sensor 132, and a total driving force sensor 13.
3 The vehicle body slip angle sensor 131 uses a non-contact type speedometer, and converts a vehicle body slip angle into an electric signal and outputs it as a vehicle body slip angle signal β. The vehicle body slip angle may be calculated from the lateral acceleration sensor and the vehicle speed and the yaw angular speed, and may be an estimated value. In this case, although the estimation accuracy of the vehicle body slip angle is not high, there is no need to use a non-contact type speed meter, and the system becomes more practical. Also, the yaw angular velocity sensor 132
Is attached to the center of gravity of the vehicle, measures the yaw angular velocity at the position of the center of gravity, and outputs it as a yaw angular velocity signal R. Further, the total driving force sensor 133 estimates the total driving force applied to the front and rear wheels from the throttle opening, the gear ratio, and the like, and outputs the total driving force signal T.

【0034】目標制御量演算手段211と、目標挙動量
演算手段221と、補正量演算手段231と、制御量演
算手段241とからなる線形制御量演算手段201と、
非線形補償手段301は、車速信号と操舵量信号と挙動
量信号を入力し、操舵制御量信号としての後輪実舵角信
号δr と駆動制御量信号としての駆動力配分比信号λを
出力するディジタルコンピュータにより構成される。
A linear control amount calculating unit 201 including a target control amount calculating unit 211, a target behavior amount calculating unit 221, a correction amount calculating unit 231, and a control amount calculating unit 241;
The nonlinear compensator 301 receives a vehicle speed signal, a steering amount signal, and a behavior amount signal, and outputs a rear wheel actual steering angle signal δr as a steering control amount signal and a driving force distribution ratio signal λ as a drive control amount signal. It is composed of a computer.

【0035】以下に、線形制御量演算手段201および
非線形補償手段301における演算の内容を示す。
The contents of the calculations in the linear control amount calculation means 201 and the nonlinear compensation means 301 will be described below.

【0036】(2) ないし(4) 式によって表されるヨー角
速度の特性は、直接的な制御量としての後輪実舵角δr
および駆動力配分比λを次式に示される仮想的な制御量
pに変数変換することによって、線形化される。
The characteristic of the yaw angular velocity represented by the equations (2) to (4) is the actual rear wheel steering angle δr as a direct control amount.
And the driving force distribution ratio λ is variable-converted into a virtual control amount p represented by the following equation to linearize it.

【0037】 p=δr−(af cfar cr)・hf |T|・(1+λ)・ (β+af R/v−δf)+hr |T|・(1−λ)・ (β−ar R/v−δr)+(af cfar cr−1 ・β…(5)P = δr− (afcf ) / ( arcr) · hf | T | · (1 + λ) · (β + afR / v−δf) + hr | T | · (1-λ) · (β-arR / V-δr) + (af cf ) / ( ar cr ) -1 · β (5)

【0038】すなわち、この新しい仮想的な制御量pに
よってヨー角速度Rに関する運動方程式は、次式のよう
に線形化される。
That is, the motion equation relating to the yaw angular velocity R is linearized by the new virtual control amount p as follows.

【0039】 R’=−(af2cf +ar2cr )/(Iz v)・ R +(af cf /Iz )・ δf −(ar cr /Iz )・ p … (6)R ′ = − (af 2 cf + ar 2 cr) / (Iz v) · R + (af cf / Iz) · δf− (ar cr / Iz) · p (6)

【0040】本実施例では、線形制御量演算手段201
は、(6)式の線形モデルに、非線形補償手段301は
(5)式の変数変換に基づいて設計することとした。目
標挙動量演算手段221は、操舵量信号δfより車速信
号vに基づきドライバが最も操縦し易いような車両挙動
量である目標ヨー角速度R0を目標挙動量信号として出
力する。ここでは、このような車両挙動の動特性とし
て、操舵に対しヨー角速度が一次遅れで追従する特性を
考える。つぎに、ドライバーのハンドル操舵量信号δ
=δ、車速信号vと目標ヨー角速度信号R0の関係
を表す数式を示す。 R0=vδf/{(af+ar)・(1+τ1 s)} …(7)
In this embodiment, the linear control amount calculating means 201
Is designed based on the linear model of the equation (6), and the nonlinear compensation means 301 is designed based on the variable transformation of the equation (5). The target behavior amount calculation means 221 outputs, as a target behavior amount signal, a target yaw angular velocity R0, which is a vehicle behavior amount at which the driver can easily steer based on the vehicle speed signal v from the steering amount signal δf. Here, as such a dynamic characteristic of the vehicle behavior, a characteristic in which the yaw angular velocity follows the steering with a first-order delay is considered. Next, the driver's steering wheel steering amount signal δ s
w = δ f , and shows a mathematical expression representing the relationship between the vehicle speed signal v and the target yaw angular velocity signal R0. R0 = vδf / {(af + ar) · (1 + τ1 s)} (7)

【0041】ただし、τ1 は一次遅れの時定数、sはラ
プラス演算子を表す。(7) 式の演算は、離散化して漸化
式として演算される。目標制御量演算手段211は、目
標車両挙動量である目標ヨー角速度R0 を得るために必
要な、仮想的な制御量pを挙動量に対するフィードフォ
ワード的な制御量である目標制御量信号pf として演算
する。
Here, τ1 is a first-order time constant, and s is a Laplace operator. The operation of the expression (7) is discretized and operated as a recurrence expression. The target control amount calculation means 211 calculates a virtual control amount p necessary for obtaining the target yaw angular velocity R0 as the target vehicle behavior amount as a target control amount signal pf which is a feedforward control amount for the behavior amount. I do.

【0042】つぎに、目標制御量演算手段211の演算
内容について説明する。ここでは、変数変換によって線
形化された(6) 式に基づいて設計を行う。すなわち、
(6) 式を(7) 式の望ましい特性に一致させるために必要
な仮想的な制御量pは次式によって与えられる。
Next, the calculation contents of the target control amount calculation means 211 will be described. Here, the design is performed based on the equation (6) linearized by the variable transformation. That is,
The virtual control amount p required to make equation (6) match the desired characteristic of equation (7) is given by the following equation.

【0043】 p=k1 δf−k2・(1+τ2s)/(1+τ1s)・δf …(8) ただし、 k1=af cfar cr k2=(af+ar)/(afar cf cr+arcr) …(9) τ2=Iz v/(afcf+arcr) …( 10) したがって、目標制御量演算手段21の演算は、
(8)ないし(10)式を離散化し、演算されるpを目
標制御量信号pfとして出力することとなる。
[0043] p = k1 δf-k2 · ( 1 + τ2s) / (1 + τ1s) · δf ... (8) However, k1 = (af cf) / (ar cr) k2 = (af + ar) / (af 2 ar cf cr + ar 3 cr 2) ... (9) τ2 = Iz v / (af 2 cf + ar 2 cr) ... (10) Therefore, the computation of the target control quantity computation unit 21 1,
The equations (8) to (10) are discretized, and the calculated p is output as the target control amount signal pf.

【0044】補正量演算手段231は、目標ヨー角速度
信号R0 とヨー角速度信号Rとの偏差信号R0 −Rか
ら、この偏差信号を零に漸近させるような挙動量に対し
フィードバック的な制御量である補正量信号pb を演算
し出力する。この演算のアルゴリズムは、(6) 式の線形
状態方程式を制御対象とした制御則となる。すなわち、
(6) 式は線形状態方程式であるため、線形制御理論を適
用することが可能となる。本実施例の場合、線形制御理
論の適用によって導出された次式に示す状態方程式に基
づき補正量信号pb を演算している。
The correction amount calculating means 231 is a feedback control amount for a behavior amount such that the deviation signal R0-R between the target yaw angular velocity signal R0 and the yaw angular velocity signal R gradually approaches zero. The correction amount signal pb is calculated and output. The algorithm of this operation is a control law with the linear state equation of equation (6) as the control target. That is,
Since the equation (6) is a linear equation of state, it is possible to apply the linear control theory. In the case of the present embodiment, the correction amount signal pb is calculated based on the state equation shown by the following equation derived by applying the linear control theory.

【0045】 xc ’=Ac xc +Bc ・ (R0 −R) … (11) pb =Cc xc +Dc ・ (R0 −R) … (12) ただし、Ac ,Bc ,Cc ,Dc は定数行列である。こ
の場合、制御則に動特性を含んでおり、この制御則は離
散化されて漸化式となる。また、制御則は状態フィード
バックでもよい。
Xc ′ = Acxc + Bc · (R0−R) (11) pb = Ccxc + Dc · (R0−R) (12) where Ac, Bc, Cc and Dc are constant matrices. In this case, the control law includes dynamic characteristics, and this control law is discretized into a recurrence formula. Further, the control law may be state feedback.

【0046】制御量演算手段241は、目標制御量演算
手段211において演算されたフィードフォワード的な
制御量である目標制御量信号pf と、補正量演算手段2
31において演算されたフィードバック的な制御量であ
る補正量信号pb を加算し、線形制御量信号pf +pb
を出力する。
The control amount calculating means 241 includes a target control amount signal pf which is a feed-forward control amount calculated by the target control amount calculating means 211 and a correction amount calculating means 2.
A correction amount signal pb, which is a feedback control amount calculated in 31, is added, and a linear control amount signal pf + pb is added.
Is output.

【0047】非線形補償手段301は、制御量演算手段
より得られた線形制御量信号pから、車速センサ110
より得られた車速信号vと車体スリップ角センサ131
より得られた車体スリップ角信号βとヨー角度センサ1
32より得られたヨー角速度信号Rと総駆動力センサ1
33より得られた総駆動力信号Tに基づき、操舵制御量
信号としての後輪実舵角信号δrと駆動制御量信号とし
ての駆動力配分比信号λを演算し出力する。
The nonlinear compensating means 301 calculates the vehicle speed sensor 110 from the linear control amount signal p obtained by the control amount calculating means.
The vehicle speed signal v and the vehicle body slip angle sensor 131
And the yaw angle sensor 1
32 and the total driving force sensor 1
Based on the total driving force signal T obtained from 33, a rear wheel actual steering angle signal δr as a steering control amount signal and a driving force distribution ratio signal λ as a drive control amount signal are calculated and output.

【0048】つぎに、非線形補償手段301における演
算の内容について説明する。線形制御量信号pf+pb
と後輪実舵角信号δrおよび駆動力配分比信号λの間に
は、(5)式に示したpとδr、λとの間の関係が成り
立つ。しかし、(5)式のみから後輪実舵角δrおよび
駆動力配分比λについて解くことは不定となり、これら
の信号、すなわち後輪実舵角信号δrおよび駆動力配分
比信号λを一意に決定することはできない。このため、
ここでは、つぎに示すアルゴリズムによって後輪実舵角
δrおよび駆動力配分比λを導出することとした。
Next, the contents of the calculation in the nonlinear compensation means 301 will be described. Linear control amount signal pf + pb
And the rear wheel actual steering angle signal δr and the driving force distribution ratio signal λ, the relationship between p and δr, λ shown in the equation (5) holds. However, it is indeterminate to solve for the rear wheel actual steering angle δr and the driving force distribution ratio λ only from equation (5), and these signals, that is, the rear wheel actual steering angle signal δr and the driving force distribution ratio signal λ are uniquely determined. I can't. For this reason,
Here, the rear wheel actual steering angle δr and the driving force distribution ratio λ are derived by the following algorithm.

【0049】すなわち、まず、駆動力配分比λを大きく
すること(前輪駆動に近づけること)は、ヨー角速度の
出力を抑えることに寄与し、駆動力配分比を小さくする
こと(後輪駆動に近づけること)は、ヨー角速度の出力
を増加させることに寄与するということに着目し、駆動
力配分比λを次式に示すように演算する。 λ=sgn(R)・K・ |T|・(pf +pb) … (13) ただし、Kは正の定数、sgn(R) はRの符号を意味して
いる。また、この式に総駆動力Tが含まれていること
は、駆動系が旋回特性に与える影響が小さい定速走行時
には、駆動系の制御の重みを小さく、駆動系が旋回特性
に与える影響が大きい加速走行時には、駆動系の制御の
重みを大きくすることを意味している。すなわち、Tの
値が小さい定速走行時にはλをあまり変化させず、Tの
値が大きい加速走行時にはλを大きく変化させて駆動力
配分比を有効に利用した制御則となっている。
That is, first, increasing the driving force distribution ratio λ (approaching the front wheel drive) contributes to suppressing the output of the yaw angular velocity, and decreasing the driving force distribution ratio (approaching the rear wheel drive). Focuses on increasing the output of the yaw angular velocity, and calculates the driving force distribution ratio λ as shown in the following equation. λ = sgn (R) · K · | T | · (pf + pb) (13) where K is a positive constant and sgn (R) means the sign of R. In addition, the fact that the total driving force T is included in this equation means that the weight of control of the drive system is small during constant-speed running where the influence of the drive system on the turning characteristics is small, and the influence of the drive system on the turning characteristics is small. This means that the weight of control of the drive system is increased when the vehicle is running at a high acceleration. In other words, the control law is such that λ does not change much during constant speed running with a small value of T, and greatly changes during acceleration running with a large value of T, so that the driving force distribution ratio is effectively used.

【0050】ついで、(5) 式に(13)式のλを代入し、δ
r について解くことにより後輪実舵角を求める。 δr ={ar cr p−(af cf −ar cr )β +af cf hf |T|(1+λ)αf −ar cr hr |T|(1−λ)αr } /{ar cr −ar cr hr |T|(1−λ)} … (14) ただし、 p=pf +pb αf =β+af R/v−δf αr =β−ar R/v である。
Then, by substituting λ of equation (13) into equation (5), δ
The actual steering angle of the rear wheel is obtained by solving for r. δr = {ar crp− (af cf −ar cr) β + af cf hf | T | (1 + λ) αf −ar cr hr | T | (1−λ) αr} / {ar cr −ar cr hr | T | (1−λ)} (14) where p = pf + pbαf = β + afR / v−δfαr = β-arR / v.

【0051】このようなアルゴリズムによって後輪実舵
角δr および駆動力配分比λを一意に決定することは、
挙動量を望ましい特性に設定するための制御の性能を向
上させることのみならず、その制御の効率をも向上させ
ている。操舵制御手段は、操舵制御量信号としての後輪
実舵角信号δr に基づき後輪にδr に対応した転舵角を
与える後輪操舵アクチュエータ41からなる。駆動制御
手段は、駆動制御量信号としての駆動力配分比信号λに
基づき、センターデフの油圧多板クラッチの油圧を可変
制御する駆動アクチュエータ51からなる。
It is necessary to uniquely determine the rear wheel actual steering angle δr and the driving force distribution ratio λ by such an algorithm.
Not only is the performance of the control for setting the behavior amount to the desired characteristic improved, but also the efficiency of the control is improved. The steering control means comprises a rear wheel steering actuator 41 for giving a rear wheel a steering angle corresponding to δr based on a rear wheel actual steering angle signal δr as a steering control amount signal. The drive control means comprises a drive actuator 51 that variably controls the hydraulic pressure of the center differential hydraulic multiple disc clutch based on a drive force distribution ratio signal λ as a drive control amount signal.

【0052】上記構成からなる本実施例の作用および効
果は、以下の通りである。まず、車速センサ110と操
舵角センサ120と車体スリップ角センサ131とヨー
角速度センサ132と総駆動力センサ133の出力は線
形制御量演算手段201と非線形補償手段301を構成
するディジタルコンピュータに入力される。
The operation and effect of this embodiment having the above configuration are as follows. First, the outputs of the vehicle speed sensor 110, the steering angle sensor 120, the vehicle body slip angle sensor 131, the yaw angular velocity sensor 132, and the total driving force sensor 133 are input to a digital computer constituting the linear control amount calculating means 201 and the nonlinear compensating means 301. .

【0053】該ディジタルコンピュータでは、まず、目
標挙動量演算手段221において(7) 式を離散化した漸
化式にしたがって、目標とする車両の挙動量である目標
ヨー角速度R0 が演算される。
In the digital computer, first, the target yaw angular velocity R0, which is the target vehicle behavior amount, is calculated by the target behavior amount calculation means 221 according to the recurrence formula obtained by discretizing Expression (7).

【0054】また、目標制御量演算手段211におい
て、車両挙動の動特性をドライバが最も操縦し易い(7)
式の動特性に変更するために必要な、仮想的な制御量p
を目標制御量pf として(8) ないし(10)式を離散化した
漸化式にしたがって演算する。
In the target control amount calculating means 211, the dynamic characteristics of the vehicle behavior can be most easily controlled by the driver (7).
The virtual control amount p required to change to the dynamic characteristics of the equation
Is calculated as a target control amount pf according to a recurrence formula obtained by discretizing Expressions (8) to (10).

【0055】なお、前記目標挙動量は、ドライバが最も
操縦し易い動特性にしたがうものであり、車両諸元の変
動や横風外乱などの外部環境からの外乱がない場合、挙
動量は目標挙動量に一致する。
It should be noted that the target behavior amount follows a dynamic characteristic that makes it easy for the driver to steer. If there is no disturbance from the external environment such as fluctuation of vehicle specifications or cross wind disturbance, the behavior amount is the target behavior amount. Matches.

【0056】つぎに、補正量演算手段231において、
車両諸元の変動や外部環境からの外乱により生じる目標
挙動量と挙動量の実測値との偏差を零に漸近させるため
に必要な補正量信号pb を(11),(12) 式を離散化した漸
化式にしたがって演算する。この補正量信号により、車
両諸元の変動や外部環境からの外乱がある場合において
も、車両挙動の動特性は目標動特性に追従させることが
できる。
Next, in the correction amount calculating means 231,
Discretize equations (11) and (12) from the correction signal pb required to make the deviation between the target behavior and the measured value of behavior be asymptotic to zero due to fluctuations in vehicle specifications and disturbance from the external environment. Calculate according to the recurrence formula. With this correction amount signal, the dynamic characteristics of the vehicle behavior can be made to follow the target dynamic characteristics even when there are fluctuations in vehicle specifications and disturbance from the external environment.

【0057】ついで、制御量演算手段241において、
目標制御量信号pf と補正量信号pb を加算し、線形制
御量信号pf +pb を出力する。
Next, in the control amount calculating means 241,
The target control amount signal pf and the correction amount signal pb are added to output a linear control amount signal pf + pb.

【0058】つぎに、非線形補償手段301において、
望ましい目標挙動量を得るための線形制御量信号pf +
pb をpとし、(13),(14) 式にしたがって、操舵制御量
信号としての後輪実舵角信号δr および駆動制御量信号
としての駆動力配分比信号λに変換する。ここでは、(1
3)式の変数変換に総駆動力Tを含めることにより、操舵
系と駆動系を効率的に協調させる制御系を構成してい
る。すなわち、駆動系が旋回特性に与える影響の小さい
定速走行時には、Tの値は小さくなるため駆動系の制御
は働かずセンターデフにおける油圧多板クラッチをむだ
に作動させることはない。また、駆動系が旋回特性に与
える影響の大きい加速走行時には、Tの値は大きくなる
ため駆動系の制御を有効に利用することとなる。
Next, in the nonlinear compensation means 301,
Linear control amount signal pf + for obtaining a desired target behavior amount
Let pb be p, and convert to a rear wheel actual steering angle signal δr as a steering control amount signal and a driving force distribution ratio signal λ as a drive control amount signal according to equations (13) and (14). Here, (1
By including the total driving force T in the variable conversion of the equation (3), a control system for efficiently coordinating the steering system and the driving system is configured. That is, at the time of constant speed running in which the drive system has little effect on the turning characteristics, the value of T becomes small, so that the control of the drive system does not work and the hydraulic multi-plate clutch in the center differential is not operated unnecessarily. Further, during acceleration running in which the driving system has a large effect on the turning characteristics, the value of T becomes large, so that the control of the driving system is effectively used.

【0059】このように本実施例では、線形制御量演算
手段201で実際の制御パラメータであるδr ,λを直
接演算するのではなく、線形制御量pf +pb を演算
し、非線形補償手段301においてこれを操舵制御量δ
r および駆動制御量λに変換している。
As described above, in this embodiment, the linear control amount calculating means 201 does not directly calculate the actual control parameters δr and λ, but calculates the linear control amount pf + pb. Is the steering control amount δ
r and the drive control amount λ.

【0060】このため、線形制御量演算手段201から
ながめた制御対象、すなわち線形制御量pf +pb =p
を入力とし、ヨー角速度Rを出力としたシステムは、
(6) 式のように線形近似され、線形制御理論を適用する
ことにより、ヨー角速度の特性を最適にするための制御
則を容易に導出することが可能となる。
For this reason, the control object viewed from the linear control amount calculating means 201, that is, the linear control amount pf + pb = p
Is input and the yaw rate R is output.
By linearly approximating the equation (6) and applying the linear control theory, it is possible to easily derive a control law for optimizing the characteristic of the yaw angular velocity.

【0061】さらに本実施例では、ヨー角速度の一つの
挙動量の特性を向上させるために、後輪実舵角と駆動力
配分比の二つの独立した制御量を用いている。このため
一つの自由度が冗長となるが、非線形補償手段301で
は、この自由度を有効に利用し、車両の運動状態に応じ
て効率よく制御を操舵系と駆動系に配分することによ
り、アクチュエータのむだな動きをなくした省エネルギ
な制御システムを提供している。
Further, in this embodiment, in order to improve the characteristic of one behavior amount of the yaw angular velocity, two independent control amounts of the rear wheel actual steering angle and the driving force distribution ratio are used. For this reason, one degree of freedom becomes redundant, but the nonlinear compensating means 301 effectively utilizes this degree of freedom and efficiently distributes control to the steering system and the drive system in accordance with the motion state of the vehicle. We provide an energy-saving control system that eliminates unnecessary movement.

【0062】また、本実施例における目標挙動量(7) 式
は、ヨー角速度の低周波ゲインがニュートラルステア特
性を示す通常の2WS車と等しくなるように設定されて
いる。このため、ドライバは違和感を持つことなく操縦
することができ、かつ操舵に対して1次遅れでヨー角速
度が追従するためにオーバーシュートがなく安定した走
行が可能となる。
The target behavior amount (7) in this embodiment is set so that the low frequency gain of the yaw angular velocity is equal to that of a normal 2WS vehicle exhibiting neutral steering characteristics. For this reason, the driver can steer without feeling uncomfortable, and since the yaw angular velocity follows the steering with a first-order delay, stable running without overshoot is possible.

【0063】[0063]

【実施例2】本発明の車両の統合制御装置を、前後輪舵
角および駆動力配分比が可変制御できる車両に適用した
実施例を第二実施例として、図3を用いて説明する。な
お、本施例では、駆動制御量が旋回運動に及ぼす非線形
的な影響を含めた、操舵、駆動統合系を記述した非線形
モデルとして、前記実施例1と同じ(1)ないし(4)
式を用いることとし、また、以下の説明において、行列
Yの転置行列をY と表す。また、前述の第一実施例と
同じ構成については同じ番号を付し、説明を省略する。
Second Embodiment A second embodiment in which the vehicle integrated control device of the present invention is applied to a vehicle capable of variably controlling the front and rear wheel steering angles and the driving force distribution ratio will be described with reference to FIG. In this embodiment, as a non-linear model describing the integrated steering and drive system including the non-linear effect of the drive control amount on the turning motion, the same (1) to (4) as in the first embodiment.
And the use of the formula, In the following description, the transposed matrix of the matrix Y represents the Y T. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted.

【0064】操舵量検出手段は、ハンドルと同軸上に取
り付けられた操舵角センサ120からなり、ハンドルの
操舵角を測定し、ハンドルギヤ比に相当する値で除算し
て、ドライバーのハンドル操舵量信号δswとして出力す
る。
The steering amount detection means comprises a steering angle sensor 120 mounted coaxially with the steering wheel, measures the steering angle of the steering wheel, divides the steering angle by a value corresponding to the steering wheel gear ratio, and outputs a steering wheel steering amount signal of the driver. Output as δsw.

【0065】本第二実施例においてはδswは前輪実舵角
δf を制御するための制御信号となっている。
In the second embodiment, δsw is a control signal for controlling the front wheel actual steering angle δf.

【0066】以下に、線形制御量演算手段202および
非線形補償手段302における演算の内容を示す。
The contents of the calculations in the linear control amount calculating means 202 and the nonlinear compensating means 302 will be described below.

【0067】(1) ないし(4) 式によって表される車両運
動特性は、直接的な制御量としての前後輪実舵角δf ,
δr および駆動力配分比λを次式に示される仮想的な制
御量δf*,δr*に変数変換することによって、線形化さ
れる。 δf*=δf +hf |T|・ (β+af R/v−δf )・ (1+λ)… (15) δr*=δr +hr |T|・ (β−ar R/v−δr )・ (1−λ)… (16) すなわち、この新しい仮想的な制御量δf*,δr*によっ
て車体スリップ角、ヨー角速度に関する運動方程式は、
次式のように線形化される。
The vehicle motion characteristics expressed by the equations (1) to (4) are expressed by the actual front and rear wheel steering angles δf,
Linearization is performed by converting δr and the driving force distribution ratio λ into virtual control amounts δf * and δr * represented by the following equations. δf * = δf + hf | T | · (β + afR / v−δf) · (1 + λ) (15) δr * = δr + hr | T | · (β-arR / v−δr) · (1-λ) … (16) That is, the equations of motion relating to the vehicle body slip angle and the yaw angular velocity are expressed by the new virtual control amounts δf * and δr *.
It is linearized as follows:

【0068】 x’=A0 x+B0 u …(17 ) ただし、 x=[β,R] …(18) u=[δf*,δr*] …(19) A0=[A1,A2] …(20) A1=[−(cf+cr)/(mv),(ar cr−af cf)/Iz] A2=[−1−(af cf−ar cr)/(mv), −(afcf+arcr)/(Iz v)] B0=[B1,B2] …(21) B1=[cf/(mv),af cf/Iz] B2=[cr/(mv),−ar cr/Iz] なお、このモデルは仮想的な入力としてのδf*,δr
*をそれぞれ前後輪の実舵角δf,δrに置き換えた場
合、通常扱われる4WSの線形モデルとなっている。本
実施例では、線形制御量演算手段202は、(17)な
いし(21)式の線形モデルに、非線形補償手段302
は(15),(16)式の変数変換に基づいて設計する
こととした。
X ′ = A0 x + B0 u (17) where x = [β, R] T (18) u = [δf *, δr *] T (19) A0 = [A1, A2] (19) 20) A1 = [− (cf + cr) / (mv), (ar cr-af cf) / Iz] T A2 = [− 1− (af cf-ar cr) / (mv 2 ), − (af 2 cf + ar 2) cr) / (Iz v)] T B0 = [B1, B2] (21) B1 = [cf / (mv), acf / Iz] T B2 = [cr / (mv), −ar cr / Iz] T This model uses δf *, δr as virtual inputs.
When * is replaced with the actual steering angles δf, δr of the front and rear wheels, respectively, the linear model of 4WS is usually handled. In the present embodiment, the linear control amount calculation means 202 adds the nonlinear compensation means 302 to the linear model represented by the equations (17) to (21).
Is designed based on the variable conversion of the equations (15) and (16).

【0069】目標挙動量演算手段222は、操舵量信号
δswより車速信号vに基づきドライバが最も操縦し易い
ような車両挙動量である目標車体スリップ角β0 と目標
ヨー角速度R0 を目標挙動量信号として出力する。ここ
では、このような車両挙動の動特性として、操舵に対し
車体スリップ角は常に零、ヨー角速度は一次遅れで追従
する特性を考える。つぎに、操舵量信号δsw,車速信号
vと目標車体スリップ角信号β,目標ヨー角速度信号R
0 の関係を表す数式を示す。 β0 =0 … (22) R0 =vδsw/{( af +ar)・(1+τ1 s) } … (23) ただし、τ1 は一次遅れの時定数、sはラプラス演算子
を表す。(23)式の演算は、離散化して漸化式として演算
される。
The target behavior amount calculation means 222 uses the target vehicle body slip angle β0 and the target yaw angular velocity R0 as the target behavior amount signals, which are the vehicle behavior amounts at which the driver can easily steer based on the vehicle speed signal v from the steering amount signal δsw. Output. Here, as such dynamic characteristics of the vehicle behavior, a characteristic is considered in which the vehicle body slip angle always follows zero and the yaw angular velocity follows the steering with a first-order lag. Next, the steering amount signal δsw, the vehicle speed signal v, the target vehicle body slip angle signal β, and the target yaw angular speed signal R
Here is an equation that represents the relationship of 0. β0 = 0 (22) R0 = vδsw / {(af + ar) · (1 + τ1s)} (23) where τ1 is a first-order time constant and s is a Laplace operator. The operation of the expression (23) is discretized and calculated as a recurrence expression.

【0070】目標制御量演算手段212は、目標車両挙
動量である目標車体スリップ角β0および目標ヨー角速
度R0 を得るために必要な、仮想的な制御量δf*,δr*
を挙動量に対するフィードフォワード的な制御量である
目標制御量δf*f ,δr*f として演算する。
The target control amount calculation means 212 is a virtual control amount δf *, δr * necessary for obtaining the target vehicle body movement amount, ie, the target vehicle body slip angle β0 and the target yaw angular velocity R0.
Are calculated as target control amounts Δf * f and Δr * f, which are feedforward control amounts for the behavior amount.

【0071】つぎに、目標制御量演算手段212の演算
内容について説明する。ここでは、変数変換によって線
形化された(17)ないし(21)式に基づいて設計を
行う。ところで、仮想的な制御量δf*,δr*と挙動
量の間の(17)ないし(21)式の関係を(22),
(23)式で表される目標動特性にするためには、ドラ
イバーのハンドル操舵量δswと仮想的な制御量δf
*,δr*の間につぎの動特性が必要となる。 δf*=(α1 s+α2)/(α3 s+α4)・δsw …(24) δr*=(α3 s+α4)/(1+τ1 s)・δsw …(25) α1=Iz/{cf(af+ar) }・v …(26) α2=af/(af+ar)+arm/{cf(af+ar)}・v …( 27) α3=−Iz/{cr(af+ar)}・v …(28) α4=−ar/(af+ar)+af m/{cr(af+ar)}・v …(29)
Next, the calculation contents of the target control amount calculation means 212 will be described. Here, the design is performed based on equations (17) to (21) linearized by variable conversion. By the way, the relationship between the virtual control amounts δf *, δr * and the behavior amount in the expressions (17) to (21) is expressed by (22),
In order to obtain the target dynamic characteristic represented by the equation (23), the steering wheel amount δsw of the driver and the virtual control amount δf
The following dynamic characteristics are required between * and δr *. δf * = (α1 s + α2) / (α3 s + α4) · δsw (24) δr * = (α3 s + α4) / (1 + τ1 s) · δsw (25) α1 = Iz / {cf (af + ar) 2 } · v (26) α2 = af / (af + ar) + arm / {cf (af + ar) 2 } · v 2 (27) α3 = −Iz / {cr (af + ar) 2 } · v (28) α4 = −ar / ( af + ar) + af m / {cr (af + ar) 2 } · v 2 (29)

【0072】したがって、目標制御量演算手段212
は、(24)ないし(29)式を離散化し、δf*をδf*f 、δr*
をδr*f として演算し、目標信号として出力している。
Therefore, the target control amount calculating means 212
Is to discretize equations (24) to (29) and convert δf * to δf * f, δr *
Is calculated as Δr * f and output as a target signal.

【0073】補正量演算手段232は、目標車体スリッ
プ角信号β0 と車体スリップ角信号βとの偏差信号β0
−βおよび目標ヨー角速度信号R0 とヨー角速度信号R
との偏差信号R0 −Rから、これらの偏差信号を零に漸
近させるような挙動量に対しフィードバック的な制御量
である補正量信号δf*b ,δr*b を演算し出力する。こ
の演算のアルゴリズムは、(17)ないし(21)式の線形状態
方程式を制御対象とした制御則となる。すなわち、(17)
ないし(21)式は線形状態方程式であるため、線形制御理
論を適用することが可能となる。本実施例の場合、線形
制御理論の適用によって導出された次式に示す状態方程
式に基づき補正量信号δf*b ,δr*b を演算している。
The correction amount calculating means 232 outputs a deviation signal β0 between the target vehicle body slip angle signal β0 and the vehicle body slip angle signal β.
-Β, the target yaw angular velocity signal R0 and the yaw angular velocity signal R
The correction signals .delta.f * b, .delta.r * b, which are feedback control amounts, are calculated and output from the deviation signals R0 -R from the above. The algorithm of this operation is a control law that uses the linear state equation of equations (17) to (21) as a control target. That is, (17)
Equations (21) to (21) are linear equations of state, so that the linear control theory can be applied. In the case of the present embodiment, the correction amount signals Δf * b and Δr * b are calculated based on the following state equation derived by applying the linear control theory.

【0074】 xc’=Ac xc+Bc yc …(30) uc=Cc xc+Dc yc …(31) ただし、 uc=[δf*b,δr*b] yc=[β0−β,R0−R] であり、Ac,Bc,Cc,Dcは定数行列である。こ
の場合、制御則に動特性を含んでおり、この制御則は離
散化されて漸化式となる。また、制御則は状態フィード
バックでもよい。
[0074] xc '= Ac xc + Bc yc ... (30) uc = Cc xc + Dc yc ... (31) However, uc = [δf * b, δr * b] T yc = [β0-β, R0-R] be the T , Ac, Bc, Cc, and Dc are constant matrices. In this case, the control law includes dynamic characteristics, and this control law is discretized into a recurrence formula. Further, the control law may be state feedback.

【0075】制御量演算手段242は、目標制御量演算
手段212において演算されたフィードフォワード的な
制御量である目標制御量信号δf*f ,δr*f と、補正量
演算手段232において演算されたフィードバック的な
制御量である補正量信号δf*b ,δr*b を加算し、線形
制御量信号δf*f +δf*b,δr*f +δr*b を出力する。
The control amount calculating means 242 calculates the target control amount signals δf * f, δr * f, which are the feedforward control amounts calculated by the target control amount calculating means 212, and calculates the correction amount calculating means 232. The correction amount signals Δf * b and Δr * b, which are feedback control amounts, are added, and linear control amount signals Δf * f + δf * b and Δr * f + δr * b are output.

【0076】非線形補償手段302は、制御量演算手段
より得られた線形制御量信号δf*,δr*から、車速検出
手段110より得られた車速信号vと車体スリップ角セ
ンサ131より得られた車体スリップ角信号βとヨー角
速度センサ132より得られたヨー角速度信号Rと総駆
動力センサ133より得られた総駆動力信号Tに基づ
き、操舵制御量信号としての前輪実舵角信号δf ,後輪
実舵角信号δr と駆動制御量信号としての駆動力配分比
信号λを演算し出力する。
The nonlinear compensating means 302 calculates the vehicle speed signal v obtained from the vehicle speed detecting means 110 from the linear control amount signals δf * and δr * obtained from the control amount calculating means and the vehicle body obtained from the vehicle body slip angle sensor 131. Based on the slip angle signal β, the yaw angular velocity signal R obtained from the yaw angular velocity sensor 132 and the total driving force signal T obtained from the total driving force sensor 133, the front wheel actual steering angle signal δf as the steering control amount signal, and the rear wheel An actual steering angle signal δr and a driving force distribution ratio signal λ as a driving control amount signal are calculated and output.

【0077】つぎに、非線形補償手段302における演
算の内容について説明する。線形制御量信号δf*f +δ
f*b,δr*f +δr*b と前輪実舵角信号δf ,後輪実舵角
信号δr および駆動力配分比信号λの間には、(15),(1
6) 式に示したδf*,δr* とδf ,δr ,λとの間の
関係が成り立つ。しかし、(15),(16) 式のみから前輪実
舵角信号δf ,後輪実舵角δr および駆動力配分比λに
ついて解くことは不定となり、これらの信号を一意に決
定することはできない。このため、ここでは、つぎに示
すアルゴリズムによって前輪実舵角信号δf ,後輪実舵
角δr および駆動力配分比λを導出することとした。
Next, the contents of the calculation in the nonlinear compensating means 302 will be described. Linear control amount signal δf * f + δ
f * b, δr * f + δr * b and the front wheel actual steering angle signal δf, the rear wheel actual steering angle signal δr, and the driving force distribution ratio signal λ,
The relationship between δf *, δr * and δf, δr, λ shown in the equation (6) holds. However, it is indeterminate to solve for the front wheel actual steering angle signal Δf, the rear wheel actual steering angle Δr, and the driving force distribution ratio λ only from equations (15) and (16), and these signals cannot be uniquely determined. Therefore, here, the front wheel actual steering angle signal δf, the rear wheel actual steering angle δr, and the driving force distribution ratio λ are derived by the following algorithm.

【0078】すなわち、まず、駆動力配分比λを大きく
すること(前輪駆動に近づけること)は、ヨー角速度の
出力を抑えることに寄与し、駆動力配分比を小さくする
こと(後輪駆動に近づけること)は、ヨー角速度の出力
を増加させることに寄与するということに着目し、駆動
力配分比λを次式に示すように演算する。
That is, first, increasing the driving force distribution ratio λ (approaching front wheel driving) contributes to suppressing the output of the yaw angular velocity, and decreasing the driving force distribution ratio (approaching rear wheel driving). Focuses on increasing the output of the yaw angular velocity, and calculates the driving force distribution ratio λ as shown in the following equation.

【0079】 λ=sgn(R)・K・ |T|・ (R−R0 ) … (32) ただし、Kは正の定数、sgn(R) はRの符号を意味して
いる。また、この式に総駆動力Tが含まれていること
は、駆動系が旋回特性に与える影響が小さい定速走行時
には、駆動系の制御の重みを小さく、駆動系が旋回特性
に与える影響が大きい加速走行時には、駆動系の制御の
重みを大きくすることを意味している。すなわち、Tの
値が小さい定速走行時にはλをあまり変化させず、Tの
値が大きい加速走行時にはλを大きく変化させて駆動力
配分比を有効に利用した制御則となっている。
Λ = sgn (R) · K · | T | · (R−R0) (32) where K is a positive constant and sgn (R) means the sign of R. In addition, the fact that the total driving force T is included in this equation means that the weight of control of the drive system is small during constant-speed running where the influence of the drive system on the turning characteristics is small, and the influence of the drive system on the turning characteristics is small. This means that the weight of control of the drive system is increased when the vehicle is running at a high acceleration. In other words, the control law is such that λ does not change much during constant speed running with a small value of T, and greatly changes during acceleration running with a large value of T, so that the driving force distribution ratio is effectively used.

【0080】ついで、(15),(16) 式に(32)式のλを代入
し、δf ,δr について解くことにより前輪実舵角およ
び後輪実舵角を求める。 δf ={δf*−hf |T|・ (β+af R/v)・ (1+λ)} /{1−hf |T|・ (1+λ)} … (33) δr ={δr*−hr |T|・ (β−ar R/v)・ (1−λ)} /{1−hr |T|・ (1−λ)} … (34) ただし、δf*=δf*f +δf*b,δr*=δr*f +δr*b
Then, the actual steering angles of the front wheels and the rear wheels are obtained by substituting λ of the equation (32) into the equations (15) and (16) and solving for δf and δr. δf = {δf * -hf | T | · (β + af R / v) · (1 + λ)} / {1-hf | T | · (1 + λ)} (33) δr = {δr * -hr | T | · (Β-ar R / v) · (1-λ)} / {1-hr | T | · (1-λ)} (34) where δf * = δf * f + δf * b, δr * = δr * f + δr * b

【0081】このようなアルゴリズムによって前輪実舵
角δf ,後輪実舵角δr および駆動力配分比λを一意に
決定することは、挙動量を望ましい特性に設定するため
の制御の性能を向上させることのみならず、その制御の
効率をも向上させている。
By uniquely determining the front wheel actual steering angle δf, the rear wheel actual steering angle δr, and the driving force distribution ratio λ by such an algorithm, the performance of control for setting the behavior amount to desirable characteristics is improved. Not only that, but also the efficiency of the control is improved.

【0082】操舵制御手段は、操舵制御量信号としての
前輪実舵角信号δf に基づき前輪にδf に対応した転舵
角を与える前輪操舵アクチュエータ41と、後輪実舵角
信号δr に基づき後輪にδr に対応した転舵角を与える
後輪操舵アクチュエータ42とからなる。
The steering control means includes a front wheel steering actuator 41 for giving a turning angle corresponding to δf to the front wheels based on a front wheel actual steering angle signal δf as a steering control amount signal, and a rear wheel steering wheel based on a rear wheel actual steering angle signal δr. And a rear wheel steering actuator 42 for giving a steering angle corresponding to δr to the rear wheel.

【0083】駆動制御手段は、駆動制御量信号としての
駆動力配分比信号λに基づき、センターデフの油圧多板
クラッチの油圧を可変制御する駆動アクチュエータ51
からなる。
The drive control means variably controls the hydraulic pressure of the center differential hydraulic multi-plate clutch based on the drive force distribution ratio signal λ as the drive control amount signal.
Consists of

【0084】上記構成からなる本実施例の作用および効
果は、以下の通りである。まず、車速センサ110と操
舵角センサ120と車体スリップ角センサ131とヨー
角速度センサ132と総駆動力センサ133の出力は線
形制御量演算手段202と非線形補償手段302を構成
するディジタルコンピュータに入力される。
The operation and effect of this embodiment having the above configuration are as follows. First, the outputs of the vehicle speed sensor 110, the steering angle sensor 120, the vehicle body slip angle sensor 131, the yaw angular velocity sensor 132, and the total driving force sensor 133 are input to a digital computer constituting the linear control amount calculating means 202 and the nonlinear compensating means 302. .

【0085】該ディジタルコンピュータでは、まず、目
標挙動量演算手段222において(22),(23) 式を離散化
した漸化式にしたがって、目標とする車両の挙動量であ
る目標車体スリップ角β0 および目標ヨー角速度R0 が
演算される。
In the digital computer, first, according to the recurrence formula obtained by discretizing the equations (22) and (23) in the target behavior amount calculating means 222, the target vehicle body slip angle β0 and the target vehicle behavior angle are obtained. The target yaw angular velocity R0 is calculated.

【0086】また、目標制御量演算手段212におい
て、車両挙動の動特性をドライバが最も操縦し易い(2
2),(23) 式の動特性に変更するために必要な、仮想的な
制御量δf*,δr*を目標制御量δf*f ,δr*f として(2
4)ないし(29)式を離散化した漸化式にしたがって演算す
る。
In the target control amount calculating means 212, the dynamic characteristics of the vehicle behavior are most easily controlled by the driver (2
The virtual control amounts δf * and δr * necessary to change to the dynamic characteristics of equations (2) and (23) are defined as target control amounts δf * f and δr * f as (2
The calculation is performed according to the recurrence formula obtained by discretizing Formulas 4) to (29).

【0087】なお、前記目標挙動量は、ドライバが最も
操縦し易い動特性にしたがうものであり、車両諸元の変
動や横風外乱などの外部環境からの外乱がない場合、挙
動量は目標挙動量に一致する。
Note that the target behavior amount follows the dynamic characteristic that makes it easy for the driver to steer. If there is no disturbance from the external environment such as fluctuation of vehicle specifications or cross wind disturbance, the behavior amount is the target behavior amount. Matches.

【0088】つぎに、補正量演算手段232において、
車両諸元の変動や外部環境からの外乱により生じる目標
挙動量と挙動量の実測値との偏差を零に漸近させるため
に必要な補正量信号δf*b ,δr*b を(30),(31) 式を離
散化した漸化式にしたがって演算する。この補正量信号
により、車両諸元の変動や外部環境からの外乱がある場
合においても、車両挙動の動特性は目標動特性に追従さ
せることができる。
Next, in the correction amount calculating means 232,
The correction amount signals δf * b and δr * b required to make the deviation between the target behavior amount and the measured value of the behavior amount caused by fluctuations in vehicle specifications or disturbance from the external environment asymptotic to zero are (30), ( 31) Calculate according to the recurrence formula which made the formula discretized. With this correction amount signal, the dynamic characteristics of the vehicle behavior can be made to follow the target dynamic characteristics even when there are fluctuations in vehicle specifications and disturbance from the external environment.

【0089】ついで、制御量演算手段242において、
目標制御量信号δf*f,δr*f と補正量信号δf*b ,δr*
b を加算し、線形制御量信号δf*f +δf*b,δr*f +δ
r*bを出力する。
Next, in the control amount calculating means 242,
Target control amount signals δf * f, δr * f and correction amount signals δf * b, δr *
b, and the linear control amount signal δf * f + δf * b, δr * f + δ
Output r * b.

【0090】つぎに、非線形補償手段302において、
望ましい目標挙動量を得るための線形制御量信号δf*f
+δf*b,δr*f +δr*b をδf*,δr*とし、(32)ないし
(34)式にしたがって、操舵制御量信号としての前輪実舵
角信号δf ,後輪実舵角信号δr および駆動制御量信号
としての駆動力配分比信号λに変換する。ここでは、(3
2)式の変数変換に総駆動力Tを含めることにより、操舵
系と駆動系を効率的に協調させる制御系を構成してい
る。すなわち、駆動系が旋回特性に与える影響の小さい
定速走行時には、Tの値は小さくなるため駆動系の制御
は働かずセンターデフにおける油圧多板クラッチをむだ
に作動させることはない。また、駆動系が旋回特性に与
える影響の大きい加速走行時には、Tの値は大きくなる
ため駆動系の制御を有効に利用することとなる。
Next, in the nonlinear compensation means 302,
Linear control signal δf * f for obtaining desired target behavior
+ Δf * b, δr * f + δr * b as δf *, δr *,
According to equation (34), the signals are converted into a front wheel actual steering angle signal δf as a steering control amount signal, a rear wheel actual steering angle signal δr, and a driving force distribution ratio signal λ as a drive control amount signal. Here, (3
By including the total driving force T in the variable conversion of the expression 2), a control system for efficiently coordinating the steering system and the driving system is configured. That is, at the time of constant speed running in which the drive system has little effect on the turning characteristics, the value of T becomes small, so that the control of the drive system does not work and the hydraulic multi-plate clutch in the center differential is not operated unnecessarily. Further, during acceleration running in which the driving system has a large effect on the turning characteristics, the value of T becomes large, so that the control of the driving system is effectively used.

【0091】このように本実施例では、線形制御量演算
手段202で実際の制御パラメータであるδf ,δr ,
λを直接演算するのではなく、線形制御量δf*f +δf*
b,δr*f +δr*b を演算し、非線形補償手段302にお
いてこれを操舵制御量δf ,δr および駆動制御量λに
変換している。
As described above, in this embodiment, the linear control amount calculating means 202 calculates the actual control parameters δf, δr,
Instead of directly calculating λ, linear control amount δf * f + δf *
b, δr * f + δr * b is calculated, and is converted into steering control amounts δf, δr and drive control amount λ by the non-linear compensation means 302.

【0092】このため、線形制御量演算手段202から
ながめた制御対象、すなわち線形制御量δf*f +δf*b
=δf*,δr*f +δr*b =δr*を入力とし、車体スリッ
プ角βおよびヨー角速度Rを出力としたシステムは、(1
7)ないし(21)式のように線形近似され、線形制御理論を
適用することにより、車両運動の特性を最適にするため
の制御則を容易に導出することが可能となる。また、(1
7)ないし(21)式は仮想的な入力としてのδf*,δr*をそ
れぞれ前後輪の実舵角δf ,δr に置き換えた場合、通
常扱われる4WSの線形モデルとなっている。このた
め、線形制御量演算手段202は、通常扱われる4WS
のコントローラをそのまま用いることも可能であるが、
本実施例では駆動力配分が旋回特性に与える影響まで考
慮されており、この場合、同じコントローラを用いてい
るにも関わらずより高性能な制御系が実現される。
For this reason, the control object viewed from the linear control amount calculating means 202, that is, the linear control amount δf * f + δf * b
= Δf *, δr * f + δr * b = δr *, and the system that outputs the vehicle body slip angle β and the yaw angular velocity R are (1
By linearly approximating as in equations (7) to (21) and applying the linear control theory, it is possible to easily derive a control law for optimizing the characteristics of the vehicle motion. Also, (1
Equations (7) to (21) are 4WS linear models that are usually handled when δf * and δr * as virtual inputs are replaced with actual steering angles δf and δr of the front and rear wheels, respectively. For this reason, the linear control amount calculation means 202 uses the 4WS that is normally handled.
Although it is possible to use the controller as it is,
In this embodiment, the influence of the driving force distribution on the turning characteristics is taken into consideration. In this case, a higher-performance control system is realized despite the use of the same controller.

【0093】さらに本実施例では、車体スリップ角とヨ
ー角速度の二つの挙動量の特性を向上させるために、前
輪実舵角、後輪実舵角と駆動力配分比の三つの独立した
制御量を用いている。このため一つの自由度が冗長とな
るが、非線形補償手段302では、この自由度を有効に
利用し、車両の運動状態に応じて効率よく制御を操舵系
と駆動系に配分することにより、アクチュエータのむだ
な動きをなくした省エネルギな制御システムを提供して
いる。
Further, in this embodiment, in order to improve the characteristics of the two behavioral quantities of the vehicle body slip angle and the yaw angular velocity, three independent control quantities of the front wheel actual steering angle, the rear wheel actual steering angle and the driving force distribution ratio are used. Is used. For this reason, one degree of freedom is redundant, but the nonlinear compensating means 302 effectively utilizes the degree of freedom and efficiently distributes control to the steering system and the drive system in accordance with the motion state of the vehicle. We provide an energy-saving control system that eliminates unnecessary movement.

【0094】また、本実施例においてはドライバが最も
操縦し易い車両挙動特性として(22),(23) 式を用いた
が、(22)式のように車体スリップ角を零にすることによ
り、ドライバはスピンを警戒することなく安心して操縦
できる。ところが、(22)式は通常の2WS車と比べ特性
が大きく異なるため違和感を持つドライバもある。この
場合には(22)式の代わりに車体スリップ角の特性を車速
に対して比例、操舵に対して一次遅れで追従するような
特性にすることにより解決される。また、(23)式はヨー
角速度の低周波ゲインがニュートラルステア特性を示す
通常の2WS車と等しく設定されているため、ドライバ
は違和感を持つことなく操縦することができ、かつ操舵
に対して一次遅れで追従するためにオーバーシュートが
なく安定した走行が可能となる。なお、本実施例では、
ヨー角速度の低周波ゲインがニュートラルステア特性を
示すように設定されているが、これは車速による低周波
ゲインの変化の設定によって、オーバーステア特性やア
ンダーステア特性にすることも可能である。
In this embodiment, equations (22) and (23) are used as the vehicle behavior characteristics that make it easy for the driver to steer. However, by setting the vehicle body slip angle to zero as in equation (22), The driver can operate safely without being alert for the spin. However, there are some drivers who feel uncomfortable because the characteristics of equation (22) are greatly different from those of a normal 2WS vehicle. In this case, the problem is solved by making the characteristics of the vehicle body slip angle proportional to the vehicle speed and following the steering with a first-order delay instead of the expression (22). In equation (23), since the low-frequency gain of the yaw angular velocity is set equal to that of a normal 2WS vehicle exhibiting neutral steering characteristics, the driver can steer without feeling uncomfortable, and has a first order with respect to steering. Since the vehicle follows the vehicle with a delay, stable running without overshoot is possible. In this embodiment,
The low-frequency gain of the yaw angular velocity is set so as to show the neutral steer characteristic. However, this can be set to the over-steer characteristic or the under-steer characteristic by setting the change of the low-frequency gain depending on the vehicle speed.

【0095】[0095]

【実施例3】本発明の車両の統合制御装置を、前輪舵角
および駆動力配分比が可変制御できる車両に適用した実
施例を第三実施例として、図4を用いて説明する。ま
ず、本実施例において用いた非線形モデルについて説明
する。本実施例では、後輪の舵角は常に零となっている
ため、車両運動を表す非線形モデルは、実施例1におい
て示した(1) ないし(4) 式の後輪実舵角δr を零とした
次式によって記述することができる。
Third Embodiment A third embodiment in which the integrated vehicle control apparatus of the present invention is applied to a vehicle in which the front wheel steering angle and the driving force distribution ratio can be variably controlled will be described with reference to FIG. First, the nonlinear model used in the present embodiment will be described. In the present embodiment, since the steering angle of the rear wheel is always zero, the non-linear model representing the vehicle motion sets the rear wheel actual steering angle δr of the equations (1) to (4) shown in the first embodiment to zero. It can be described by the following equation.

【0096】 mv(β’+R)=Ff +Fr … (35) Iz R’=af Ff −ar Fr … (36) Ff =−cf (β+af R/v−δf )・ {1−hf |T|( 1+λ) } … (37) Fr =−cr (β−ar R/v)・ {1−hr |T|( 1−λ) }… (38) Mv (β ′ + R) = Ff + Fr (35) IzR ′ = af Ff−ar Fr (36) Ff = −cf (β + af R / v−δf) · ・ 1-hf | T | ( 1 + λ)} (37) Fr = −cr (β-ar R / v) · {1-hr | T | (1-λ)} (38)

【0097】本実施例の車両の統合制御装置を、図4に
示す。前述の第一実施例と同じ構成については同じ番号
を付し、説明を省略する。操舵量検出手段は、前述の第
二実施例と同様に、ハンドルと同軸上に取り付けられた
操舵角センサ120からなり、ハンドルの操舵角を測定
し、ハンドルギヤ比に相当する値で除算して、前輪実舵
角に相当する値をドライバーのハンドル操舵量信号δsw
として出力する。
FIG. 4 shows an integrated control device for a vehicle according to this embodiment. The same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and description thereof is omitted. The steering amount detecting means is composed of a steering angle sensor 120 mounted coaxially with the steering wheel, and measures the steering angle of the steering wheel and divides the steering angle by a value corresponding to the steering wheel gear ratio, similarly to the second embodiment. , The value corresponding to the front wheel actual steering angle is used as the steering wheel steering amount signal δsw of the driver.
Output as

【0098】挙動量検出手段も前述の第二実施例と同様
であり、車体スリップ角センサ131とヨー角速度セン
サ132と総駆動力センサ133とからなる。目標制御
量演算手段213と、目標挙動量演算手段223と、補
正量演算手段233と、制御量演算手段243とからな
る線形制御量演算手段203と、非線形補償手段303
は、車速信号と操舵量信号と挙動量信号を入力し、操舵
制御量信号としての前輪実舵角信号δf と駆動制御量信
号としての駆動力配分比信号λを出力するディジタルコ
ンピュータにより構成される。
The behavior amount detecting means is the same as in the second embodiment, and comprises a vehicle body slip angle sensor 131, a yaw angular velocity sensor 132, and a total driving force sensor 133. Linear control amount calculating means 203 including a target control amount calculating means 213, a target behavior amount calculating means 223, a correction amount calculating means 233, and a control amount calculating means 243;
Is composed of a digital computer that inputs a vehicle speed signal, a steering amount signal, and a behavior amount signal, and outputs a front wheel actual steering angle signal δf as a steering control amount signal and a driving force distribution ratio signal λ as a drive control amount signal. .

【0099】以下に、線形制御量演算手段203および
非線形補償手段303における演算の内容を示す。(36)
ないし(38)式によって表されるヨー角速度の特性は、直
接的な制御量としての前輪実舵角δf および駆動力配分
比λを次式に示される仮想的な制御量qに変数変換する
ことによって、線形化される。
The contents of the calculations in the linear control amount calculating means 203 and the nonlinear compensating means 303 will be described below. (36)
The characteristic of the yaw angular velocity expressed by the equation (38) is to convert the front wheel actual steering angle δf and the driving force distribution ratio λ as direct control variables into a virtual control quantity q shown in the following equation. Is linearized by

【0100】 q=δf+hf |T|・(1+λ)・(β+af R/v−δf) −(ar craf cf)・hr |T|・(1−λ) ・(β−ar R/v)+(ar craf cf−1・β …(39) すなわち、この新しい仮想的な制御量qによってヨー角
速度Rに関する運動方程式は、次式のように線形化され
る。 R’=−(a cf+a cr)/(1z v)・R +(af cf/Iz)・q …(40) 本実施例では、線形制御量演算手段203は、(40)
式の線形モデルに、非線形補償手段303は(39)式
の変数変換に基づいて設計することとした。
Q = δf + hf | T | · (1 + λ) · (β + af R / v−δf) − (ar cr ) / ( af cf) · hr | T | · (1-λ) · (β-ar R / v) + (ar cr ) / ( af cf ) -1 · β (39) That is, the motion equation relating to the yaw angular velocity R is linearized by the new virtual control amount q as in the following equation. . R '= - (a f 2 cf + a r 2 cr) / (1z v) · R + (af cf / Iz) · q ... (40) In the present embodiment, the linear control amount calculating means 203, (40)
The non-linear compensation means 303 is designed based on the variable conversion of the equation (39) in the linear model of the equation.

【0101】目標挙動量演算手段223は、操舵量信号
δswと車速信号vとに基づきドライバが最も操縦し易い
ような車両挙動量である目標ヨー角速度R0 を目標挙動
量信号として出力する。ここでは、このような車両挙動
の動特性として、操舵に対しヨー角速度が一次遅れで追
従する特性を考える。つぎに、操舵量信号δsw、車速信
号vと目標ヨー角速度信号R0 の関係を表す数式を示
す。 R0 =vδsw/{( af +ar)・(1+τ1 s) } … (41)
The target behavior amount calculating means 223 outputs the target yaw angular velocity R0, which is the vehicle behavior amount that makes the driver most easy to steer, as the target behavior amount signal based on the steering amount signal δsw and the vehicle speed signal v. Here, as such a dynamic characteristic of the vehicle behavior, a characteristic in which the yaw angular velocity follows the steering with a first-order delay is considered. Next, a mathematical expression showing the relationship between the steering amount signal δsw, the vehicle speed signal v, and the target yaw angular velocity signal R0 is shown. R0 = vδsw / {(af + ar) ・ (1 + τ1s)} (41)

【0102】ただし、τ1 は一次遅れの時定数、sはラ
プラス演算子を表す。(41)式の演算は、離散化して漸化
式として演算される。目標制御量演算手段213は、目
標車両挙動量である目標ヨー角速度R0 を得るために必
要な、仮想的な制御量qを挙動量に対するフィードフォ
ワード的な制御量である目標制御量信号qf として演算
する。
Here, τ1 is a first-order time constant, and s is a Laplace operator. The calculation of the expression (41) is discretized and calculated as a recurrence expression. The target control amount calculating means 213 calculates a virtual control amount q necessary for obtaining a target yaw angular velocity R0 as a target vehicle behavior amount as a target control amount signal qf which is a feedforward control amount for the behavior amount. I do.

【0103】つぎに、目標制御量演算手段213の演算
内容について説明する。ここでは、変数変換によって線
形化された(40)式に基づいて設計を行う。すなわち、(4
0)式を(41)式の望ましい特性に一致させるために必要な
仮想的な制御量qは次式によって与えられる。
Next, the calculation contents of the target control amount calculation means 213 will be described. Here, the design is performed based on the equation (40) linearized by the variable transformation. That is, (4
The virtual control amount q required to make equation (0) match the desired characteristic of equation (41) is given by the following equation.

【0104】 q=k1・(1+τ2 s)/(1+τ1 s)・ δsw … (42) ただし、 k1 =(af2cf +ar2cr )/(af2cf +af ar cr ) … (43) τ2 =Iz v/(af2cf +ar2cr ) … (44) したがって、目標制御量演算手段213の演算は、(42)
ないし(44)式を離散化し、演算されるqを目標制御量信
号qf として出力することとなる。
Q = k 1 · (1 + τ 2 s) / (1 + τ 1 s) · δsw (42) where k 1 = (af 2 cf + ar 2 cr) / (af 2 cf + af ar cr) (43) τ 2 = Iz v / (af 2 cf + ar 2 cr) (44) Therefore, the calculation of the target control amount calculating means 213 is as follows (42)
Or (44) is discretized, and the calculated q is output as the target control amount signal qf.

【0105】補正量演算手段233は、目標ヨー角速度
信号R0 とヨー角速度信号Rとの偏差信号R0 −Rか
ら、この偏差信号を零に漸近させるような挙動量に対し
フィードバック的な制御量である補正量信号qb を演算
し出力する。この演算のアルゴリズムは、(40)式の線形
状態方程式を制御対象とした制御則となる。すなわち、
(40)式は線形状態方程式であるため、線形制御理論を適
用することが可能となる。本実施例の場合、線形制御理
論の適用によって導出された次式に示す状態方程式に基
づき補正量信号qb を演算している。
The correction amount calculating means 233 is a feedback control amount for a behavior amount such that the deviation signal R0-R between the target yaw angular velocity signal R0 and the yaw angular velocity signal R gradually approaches zero. The correction amount signal qb is calculated and output. The algorithm of this operation is a control law with the linear state equation of equation (40) as the control target. That is,
Since Equation (40) is a linear equation of state, it is possible to apply linear control theory. In the case of the present embodiment, the correction amount signal qb is calculated based on the state equation shown by the following equation derived by applying the linear control theory.

【0106】 xc ’=Ac xc +Bc ・ (R0 −R) … (45) qb =Cc xc +Dc ・ (R0 −R) … (46) ただし、Ac ,Bc ,Cc ,Dc は定数行列である。こ
の場合、制御則に動特性を含んでおり、この制御則は離
散化されて漸化式となる。また、制御則は状態フィード
バックでもよい。
Xc '= Acxc + Bc (R0-R) (45) qb = Ccxc + Dc (R0-R) (46) where Ac, Bc, Cc and Dc are constant matrices. In this case, the control law includes dynamic characteristics, and this control law is discretized into a recurrence formula. Further, the control law may be state feedback.

【0107】制御量演算手段243は、目標制御量演算
手段213において演算されたフィードフォワード的な
制御量である目標制御量信号qf と、補正量演算手段2
33において演算されたフィードバック的な制御量であ
る補正量信号qb を加算し、線形制御量信号qf +qb
を出力する。
The control amount calculating means 243 includes a target control amount signal qf, which is a feedforward control amount calculated by the target control amount calculating means 213, and a correction amount calculating means
A correction amount signal qb, which is a feedback control amount calculated in 33, is added to obtain a linear control amount signal qf + qb.
Is output.

【0108】非線形補償手段303は、制御量演算手段
より得られた線形制御量信号qf +qb から、車速セン
サ110より得られた車速信号vと挙動量検出手段13
1,132,133より得られた車体スリップ角信号β
とヨー角速度信号Rと総駆動力信号Tに基づき、操舵制
御量信号としての前輪実舵角δf と駆動制御量信号とし
ての駆動力配分比λを演算し出力する 。
The nonlinear compensating means 303 calculates the vehicle speed signal v obtained by the vehicle speed sensor 110 and the behavior amount detecting means 13 from the linear control amount signal qf + qb obtained by the control amount calculating means.
1, the vehicle body slip angle signal β obtained from
Based on the yaw angular velocity signal R and the total driving force signal T, the front wheel actual steering angle δf as the steering control amount signal and the driving force distribution ratio λ as the drive control amount signal are calculated and output.

【0109】つぎに、非線形補償手段303における演
算の内容について説明する。線形制御量信号qf +qb
と前輪実舵角信号δf および駆動力配分比信号λの間に
は、(39)式に示したqとδf ,λとの間の関係が成り立
つ。しかし、(39)式のみから前輪実舵角δf および駆動
力配分比λについて解くことは不定となり、これらの信
号、すなわち前輪実舵角信号δf および駆動力配分比信
号λを一意に決定することはできない。このため、ここ
では、つぎに示すアルゴリズムによって前輪実舵角δf
および駆動力配分比λを導出することとした。
Next, the contents of the calculation in the nonlinear compensation means 303 will be described. Linear control amount signal qf + qb
And the front wheel actual steering angle signal δf and the driving force distribution ratio signal λ, the relationship between q and δf, λ shown in equation (39) is established. However, it is uncertain to solve for the front wheel actual steering angle δf and the driving force distribution ratio λ only from equation (39), and these signals, that is, the front wheel actual steering angle signal δf and the driving force distribution ratio signal λ must be uniquely determined. Can not. Therefore, here, the front wheel actual steering angle δf is calculated by the following algorithm.
And the driving force distribution ratio λ.

【0110】すなわち、まず、駆動力配分比λを大きく
すること(前輪駆動に近づけること)は、ヨー角速度の
出力を抑えることに寄与し、駆動力配分比を小さくする
こと(後輪駆動に近づけること)は、ヨー角速度の出力
を増加させることに寄与するということに着目し、駆動
力配分比λを次式に示すように演算する。
That is, first, increasing the driving force distribution ratio λ (approaching front wheel driving) contributes to suppressing the output of the yaw angular velocity, and decreasing the driving force distribution ratio (approaching rear wheel driving). Focuses on increasing the output of the yaw angular velocity, and calculates the driving force distribution ratio λ as shown in the following equation.

【0111】 λ=−sgn(R)・K・ |T|・(f+b) …(47) ただし、Kは正の定数、sgn(R)はRの符号を意味
している。また、この式に総駆動力Tが含まれているこ
とは、駆動系が旋回特性に与える影響が小さい定速走行
時には、駆動系の制御の重みを小さく、駆動系が旋回特
性に与える影響が大きい加速走行時には、駆動系の制御
の重みを大きくすることを意味している。すなわち、T
の値が小さい定速走行時にはλをあまり変化させず、T
の値が大きい加速走行時にはλを大きく変化させて駆動
力配分比を有効に利用した制御則となっている。
[0111] λ = -sgn (R) · K · | T | · (q f + q b) ... (47) However, K is a positive constant, sgn (R) has been meaning the sign of the R. In addition, the fact that the total driving force T is included in this equation means that the weight of control of the drive system is small during constant-speed running where the influence of the drive system on the turning characteristics is small, and the influence of the drive system on the turning characteristics is small. This means that the weight of control of the drive system is increased when the vehicle is running at a high acceleration. That is, T
Does not change much at the time of constant speed running when the value of
During acceleration running with a large value of λ, the control law uses a large change in λ to effectively use the driving force distribution ratio.

【0112】ついで、(39)式に(47)式のλを代入し、δ
f について解くことにより前輪実舵角を求める。 δf ={af cf q+(af cf −ar cr )β −af cf hf |T|(1+λ)・ (β+af R/v) +ar cr hr |T|(1−λ)・ (β−ar R/v} /{af cf +af cf hf |T|(1+λ)} … (48) ただし、q=qf +qb
Then, λ in equation (47) is substituted into equation (39), and δ
The actual steering angle of the front wheels is obtained by solving for f. δf = {afcfq + (afcf−arcr) β−afcff | T | (1 + λ) · (β + afR / v) + arcrhr | T | (1-λ) · (β-arR / v } / {Af cf + af cf hf | T | (1 + λ)} (48) where q = qf + qb

【0113】このようなアルゴリズムによって前輪実舵
角δf および駆動力配分比λを一意に決定することは、
挙動量を望ましい特性に設定するための制御の性能を向
上させることのみならず、その制御の効率をも向上させ
ている。
It is necessary to uniquely determine the front wheel actual steering angle δf and the driving force distribution ratio λ by such an algorithm.
Not only is the performance of the control for setting the behavior amount to the desired characteristic improved, but also the efficiency of the control is improved.

【0114】操舵制御手段は、操舵制御量信号としての
前輪実舵角信号δf に基づき前輪にδf に対応した転舵
角を与える前輪操舵アクチュエータ41からなる。
The steering control means comprises a front wheel steering actuator 41 for giving a steering angle corresponding to δf to the front wheels based on a front wheel actual steering angle signal δf as a steering control amount signal.

【0115】駆動制御手段は、駆動制御量信号としての
駆動力配分比信号λに基づき、センターデフの油圧多板
クラッチの油圧を可変制御する駆動アクチュエータ51
からなる。
The drive control means variably controls the hydraulic pressure of the center differential hydraulic multiple disc clutch based on the drive force distribution ratio signal λ as the drive control amount signal.
Consists of

【0116】上記構成からなる本実施例の作用および効
果は、以下の通りである。まず、車速センサ110と操
舵角センサ120と車体スリップ角センサ131とヨー
角速度センサ132と総駆動力センサ133の出力は線
形制御量演算手段203と非線形補償手段303を構成
するディジタルコンピュータに入力される。
The operation and effect of this embodiment having the above-described configuration are as follows. First, the outputs of the vehicle speed sensor 110, the steering angle sensor 120, the vehicle body slip angle sensor 131, the yaw angular speed sensor 132, and the total driving force sensor 133 are input to a digital computer constituting the linear control amount calculating means 203 and the nonlinear compensating means 303. .

【0117】該ディジタルコンピュータでは、まず、目
標挙動量演算手段223において(41)式を離散化した漸
化式にしたがって、目標とする車両の挙動量である目標
ヨー角速度R0 が演算される。
In the digital computer, first, a target yaw angular velocity R0, which is a target vehicle behavior quantity, is computed by a target behavior quantity computation means 223 according to a recurrence formula obtained by discretizing Expression (41).

【0118】また、目標制御量演算手段213におい
て、車両挙動の動特性をドライバが最も操縦し易い(41)
式の動特性に変更するために必要な、仮想的な制御量q
を目標制御量qf として(42)ないし(44)式を離散化した
漸化式にしたがって演算する。
In the target control amount calculating means 213, the driver can easily control the dynamic characteristics of the vehicle behavior (41).
A virtual control amount q required to change to the dynamic characteristics of the equation
Is calculated as a target control amount qf in accordance with a recurrence formula obtained by discretizing formulas (42) to (44).

【0119】なお、前記目標挙動量は、ドライバが最も
操縦し易い動特性にしたがうものであり、車両諸元の変
動や横風外乱などの外部環境からの外乱がない場合、挙
動量は目標挙動量に一致する。
Note that the target behavior amount follows the dynamic characteristic that makes it easy for the driver to steer. If there is no disturbance from the external environment such as fluctuation of vehicle specifications or cross wind disturbance, the behavior amount is the target behavior amount. Matches.

【0120】つぎに、補正量演算手段233において、
車両諸元の変動や外部環境からの外乱により生じる目標
挙動量と挙動量の実測値との偏差を零に漸近させるため
に必要な補正量信号qb を(45),(46) 式を離散化した漸
化式にしたがって演算する。この補正量信号により、車
両諸元の変動や外部環境からの外乱がある場合において
も、車両挙動の動特性は目標動特性に追従させることが
できる。
Next, in the correction amount calculating means 233,
Discretize Equations (45) and (46) for the correction amount signal qb required to make the deviation between the target behavior amount and the measured value of the behavior amount caused by fluctuations in vehicle specifications and disturbance from the external environment asymptotic to zero. Calculate according to the recurrence formula. With this correction amount signal, the dynamic characteristics of the vehicle behavior can be made to follow the target dynamic characteristics even when there are fluctuations in vehicle specifications and disturbance from the external environment.

【0121】ついで、制御量演算手段243において、
目標制御量信号qf と補正量信号qb を加算し、線形制
御量信号qf +qb を出力する。
Next, in the control amount calculating means 243,
The target control amount signal qf and the correction amount signal qb are added to output a linear control amount signal qf + qb.

【0122】つぎに、非線形補償手段303において、
望ましい目標挙動量を得るための線形制御量信号qf+
qbをqとし、(47),(48)式にしたがって、操
舵制御量信号としての前輪実舵角信号δfおよび駆動制
御量信号としての駆動力配分比信号λに変換する。ここ
では、(47)式の変数変換に総駆動力Tを含めること
により、操舵系と駆動系を効率的に協調させる制御系を
構成している。すなわち、駆動系が旋回特性に与える影
響の小さい定速走行時には、Tの値は小さくなるため駆
動系の制御は働かずセンターデフにおける油圧多板クラ
ッチをむだに作動させることはない。また、駆動系が旋
回特性に与える影響の大きい加速走行時には、Tの値は
大きくなるため駆動系の制御を有効に利用することとな
る。
Next, in the nonlinear compensating means 303,
A linear control amount signal qf + for obtaining a desired target behavior amount
The qb and q, (47), (48 ) in accordance with equation into a driving force distribution ratio signal λ as the front wheel steer SumiShin Nos δf and the drive control amount signal as a steering control amount signal. here
Thus, by including the total driving force T in the variable conversion of the equation (47), a control system for efficiently coordinating the steering system and the drive system is configured. That is, at the time of constant speed running in which the drive system has little effect on the turning characteristics, the value of T becomes small, so that the control of the drive system does not work and the hydraulic multi-plate clutch in the center differential is not operated unnecessarily. Further, during acceleration running in which the driving system has a large effect on the turning characteristics, the value of T becomes large, so that the control of the driving system is effectively used.

【0123】このように本実施例では、線形制御量演算
手段203で実際の制御パラメータであるδf ,λを直
接演算するのではなく、線形制御量qf +qb を演算
し、非線形補償手段303においてこれを操舵制御量δ
f および駆動制御量λに変換している。
As described above, in this embodiment, the linear control amount calculating means 203 does not directly calculate the actual control parameters δf and λ, but calculates the linear control amount qf + qb. Is the steering control amount δ
f and the drive control amount λ.

【0124】このため、線形制御量演算手段203から
ながめた制御対象、すなわち線形制御量qf +qb =q
を入力とし、ヨー角速度Rを出力としたシステムは、(4
0)式のように線形近似され、線形制御理論を適用するこ
とにより、ヨー角速度の特性を最適にするための制御則
を容易に導出することが可能となる。
For this reason, the control object viewed from the linear control amount calculating means 203, that is, the linear control amount qf + qb = q
Is input and the yaw rate R is output, (4
By linearly approximating the equation (0) and applying the linear control theory, it is possible to easily derive a control law for optimizing the characteristic of the yaw angular velocity.

【0125】さらに本実施例では、ヨー角速度の一つの
挙動量の特性を向上させるために、前輪実舵角と駆動力
配分比の二つの独立した制御量を用いている。このため
一つの自由度が冗長となるが、非線形補償手段303で
は、この自由度を有効に利用し、車両の運動状態に応じ
て効率よく制御を操舵系と駆動系に配分することによ
り、アクチュエータのむだな動きをなくした省エネルギ
な制御システムを提供している。
Further, in this embodiment, in order to improve the characteristics of one behavior amount of the yaw angular velocity, two independent control amounts of the front wheel actual steering angle and the driving force distribution ratio are used. For this reason, one degree of freedom becomes redundant, but the nonlinear compensating means 303 makes effective use of this degree of freedom and efficiently distributes control to the steering system and the drive system according to the motion state of the vehicle. We provide an energy-saving control system that eliminates unnecessary movement.

【0126】以上の三つの実施例は、駆動系の制御量と
して駆動力の前後輪配分比の制御を扱うものであるが、
これは制動力の前後輪配分比制御に容易に拡張可能であ
る。この場合、前記実施例における総駆動力T(<0)
は総制動力に対応し、駆動力配分比λは制動力配分比に
対応する。また、駆動制御手段では、前後輪のブレーキ
油圧がλに応じて可変制御される。
In the above three embodiments, the control of the front and rear wheel distribution ratio of the driving force is used as the control amount of the driving system.
This can be easily extended to control of the front and rear wheel distribution ratio of the braking force. In this case, the total driving force T (<0) in the above embodiment.
Corresponds to the total braking force, and the driving force distribution ratio λ corresponds to the braking force distribution ratio. In the drive control means, the brake oil pressure of the front and rear wheels is variably controlled according to λ.

【0127】このように、本発明は、操舵系の制御とし
て前輪または後輪または前後輪が可変制御され、駆動系
の制御として前後輪の駆動力配分または制動力配分が可
変制御される任意の組み合わせをもった統合制御車両に
対して適用されるものである。
As described above, according to the present invention, the front wheel, the rear wheel, or the front and rear wheels are variably controlled as the steering system control, and the drive force distribution or the braking force distribution of the front and rear wheels is variably controlled as the drive system control. This is applied to an integrated control vehicle having a combination.

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

【図1】タイヤ特性を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing tire characteristics.

【図2】実施例1の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration according to a first exemplary embodiment.

【図3】実施例2の構成を示すブロック図である。FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration of a second embodiment.

【図4】実施例3の構成を示すブロック図である。FIG. 4 is a block diagram illustrating a configuration of a third embodiment.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI // B62D 101:00 B62D 101:00 105:00 105:00 111:00 111:00 113:00 113:00 137:00 137:00 審査官 山岸 利治 (56)参考文献 特開 平4−339009(JP,A) 特開 平4−126666(JP,A) 特開 平5−262254(JP,A) 特開 平5−58180(JP,A) 特開 平5−270422(JP,A) 特開 平4−87882(JP,A) 特開 平4−46855(JP,A) 特開 平4−133867(JP,A) 特開 昭64−103579(JP,A) 特開 平5−170011(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B60K 41/00 301 B62D 6/00 B62D 101:00 B62D 105:00 B62D 111:00 B62D 113:00 B62D 137:00 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI // B62D 101: 00 B62D 101: 00 105: 00 105: 00 111: 00 111: 00 113: 00 113: 00 137: 00 137 : 00 Examiner Toshiharu Yamagishi (56) References JP-A-4-339009 (JP, A) JP-A-4-126666 (JP, A) JP-A-5-262254 (JP, A) JP-A-5-58180 (JP, A) JP-A-5-270422 (JP, A) JP-A-4-87882 (JP, A) JP-A-4-46855 (JP, A) JP-A-4-133867 (JP, A) JP-A 64-103579 (JP, A) JP-A-5-170011 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B60K 41/00 301 B62D 6/00 B62D 101: 00 B62D 105: 00 B62D 111: 00 B62D 113: 00 B62D 137: 00

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 少なくともハンドル操舵量と車両の旋回
運動を表す挙動量とを検出する検出手段と、 前記検出された操舵量と挙動量とに応じて、挙動量を適
正な特性に追従させるための線形制御量を車両運動を表
す線形モデルに基づき線形演算する線形制御量演算手段
と、 前記演算された線形制御量を前記検出された挙動量に基
づき非線形変換して操舵制御量と駆動特性を表す駆動制
御量及び制動特性を表す制動制御量の少なくとも一方と
を出力する非線形補償手段と、 前記操舵制御量に応じて車両の前輪および後輪の少なく
とも一方に最適な転舵角を生じさせる操舵制御手段と、 前記駆動制御量及び前記制動制御量の少なくとも一方に
応じて駆動力及び制動力の少なくとも一方の前後輪への
配分を可変制御する駆動制動制御手段とを具備すること
を特徴とする車両の統合制御装置。
1. A detecting means for detecting at least a steering wheel steering amount and a behavior amount representing a turning motion of a vehicle, and for causing the behavior amount to follow an appropriate characteristic according to the detected steering amount and the behavior amount. Linear control amount calculating means for performing a linear operation on the linear control amount based on a linear model representing the vehicle motion; anda non-linear conversion of the calculated linear control amount based on the detected behavior amount to obtain a steering control amount and a drive characteristic. Non-linear compensating means for outputting at least one of a drive control amount representing a braking characteristic and a braking control amount representing a braking characteristic; and a steering for generating an optimum steering angle on at least one of a front wheel and a rear wheel of the vehicle according to the steering control amount. Control means, and drive / brake control means for variably controlling distribution of at least one of the driving force and the braking force to the front and rear wheels in accordance with at least one of the drive control amount and the braking control amount. Integrated control apparatus for a vehicle according to claim Rukoto.
【請求項2】 線形制御量演算手段が、 前記検出された操舵量に基づき目標とする車両の挙動量
を達成するための目標制御量を演算する目標制御量演算
手段と、 前記検出された操舵量に基づき目標とする車両の挙動量
を演算する目標挙動量演算手段と、 前記演算された目標挙動量と検出された挙動量とに応じ
て、挙動量を目標挙動量に追従させるための補正量を車
両運動を表す線形モデルに基づき線形演算する補正量演
算手段と、 前期演算された目標制御量と補正量を加算し、制御量を
演算する制御量演算手段と、 を具備することを特徴とする特許請求項1記載の車両の
統合制御装置。
2. A target control amount calculating means for calculating a target control amount for achieving a target vehicle behavior amount based on the detected steering amount, and the detected steering amount. A target behavior amount calculating means for calculating a target vehicle behavior amount based on the amount; and a correction for causing the behavior amount to follow the target behavior amount according to the calculated target behavior amount and the detected behavior amount. Correction amount calculating means for linearly calculating the amount based on a linear model representing vehicle motion, and control amount calculating means for calculating the control amount by adding the target control amount and the correction amount calculated in the previous period. The integrated control device for a vehicle according to claim 1, wherein
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