JP3320882B2 - Vehicle steering system - Google Patents

Vehicle steering system

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JP3320882B2
JP3320882B2 JP414994A JP414994A JP3320882B2 JP 3320882 B2 JP3320882 B2 JP 3320882B2 JP 414994 A JP414994 A JP 414994A JP 414994 A JP414994 A JP 414994A JP 3320882 B2 JP3320882 B2 JP 3320882B2
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満 長岡
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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、車両の操舵装置に関
し、特に、運転者のステアリングホイール操舵に応じて
後輪又は前輪を強制的に操舵して車両の運転性や安定性
を高めるようにしたものの改良に係わる。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vehicle steering system, and more particularly, to a vehicle steering system in which a rear wheel or a front wheel is forcibly steered in response to a steering wheel operation of a driver to enhance drivability and stability of the vehicle. Related to the improvement of what was done.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、この種の車両の操舵装置とし
て、運転者のステアリングホイール操作時に前輪の操舵
角に対応する後輪の操舵角の比つまり操舵比を車速に応
じて決定し、該操舵比で後輪を前輪操舵に合せて操舵制
御するものが知られている。このものでは、運転者の意
思に合致した操舵性能を得ることが可能である反面、運
転者がステアリングホイールを操作した直後の初期状態
では、前輪と後輪とが同相になる場合が多いため、該初
期状態での車両の回頭性が低い憾みがあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a steering apparatus for a vehicle of this type, a ratio of a steering angle of a rear wheel corresponding to a steering angle of a front wheel when a driver operates a steering wheel, that is, a steering ratio is determined according to a vehicle speed. 2. Description of the Related Art There is a known steering control system in which a rear wheel is steered by a steering ratio in accordance with front wheel steering. In this case, while it is possible to obtain steering performance that matches the driver's intention, in the initial state immediately after the driver operates the steering wheel, the front wheels and the rear wheels often have the same phase, Unfortunately, the turning performance of the vehicle in the initial state was low.

【0003】そのため、従来、例えば特開平1−262
268号公報に開示されるものでは、運転者のステアリ
ングホイール操舵量に基づいて車両の制御目標ヨーレイ
トを演算するとともに、車両のヨーレイトを実測し、該
ヨーレイトの実測値と制御目標値との偏差に応じたフィ
ードバック制御量でもって後輪の操舵角をフィードバッ
ク制御することにより、ステアリングホイール操作直後
の初期状態でもヨーレイトを素早く発生させて、初期状
態での車両の回頭性を高めるようにしている。しかし、
この従来のフィードバック制御では、ヨーレイトの実測
値と制御目標値との偏差のみに応じて後輪操舵角のフィ
ードバック制御量を演算して後輪を操舵制御する、1入
力1出力制御系であるため、例えば車両の横滑り角が大
値の場合には小値の場合に比べて制御のハンチングが生
じ易くなる。このため、制御のハンチングが生じ難くな
るよう制御ゲインを常に小値に設定する必要があるが、
その場合、制御目標ヨーレイト値への速応性が悪くなる
とともに、実際ヨーレイトを制御目標値に精度良く制御
することができず、定常特性を高めるにも限界があっ
た。
For this reason, conventionally, for example, Japanese Unexamined Patent Publication No.
In the device disclosed in Japanese Patent Publication No. 268, the control target yaw rate of the vehicle is calculated based on the steering wheel steering amount of the driver, the yaw rate of the vehicle is actually measured, and the deviation between the measured value of the yaw rate and the control target value is calculated. By performing feedback control of the steering angle of the rear wheels with the corresponding feedback control amount, the yaw rate is quickly generated even in the initial state immediately after the steering wheel operation, thereby improving the turning performance of the vehicle in the initial state. But,
This conventional feedback control is a one-input, one-output control system that calculates the feedback control amount of the rear wheel steering angle only in accordance with the deviation between the actual measured value of the yaw rate and the control target value, and controls the rear wheels by steering. For example, when the side slip angle of the vehicle is a large value, control hunting is more likely to occur than when the vehicle has a small value. For this reason, it is necessary to always set the control gain to a small value so that control hunting hardly occurs.
In this case, the responsiveness to the control target yaw rate value is deteriorated, and the actual yaw rate cannot be accurately controlled to the control target value, and there is a limit in improving the steady-state characteristics.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人は、
先に、例えば特願平4−237437号等の明細書及び
図面において、上記のフィードバック制御に代えて、実
測ヨーレイトの状態フィードバック制御を採用すること
を提案している。このヨーレイトの状態フィードバック
制御は、車両のヨーレイトを実測する他、車両の複数の
状態変数、例えば車両の横滑り角、前輪及び後輪のコー
ナリングフォース等を車両の状態方程式及び出力方程式
に基づいて推定して車両の運動状態を把握し、これらの
状態変数を用いて車両の実際ヨーレイトを制御目標値に
するよう例えば後輪操舵角を最適制御するものである。
この制御系は多変数1出力制御系であるので、車両の運
動状態に合致したフィードバック制御量でもって後輪等
を操舵制御でき、ステアリングホイール操作時当初の車
両の回頭性を向上できる等、制御の速応性及び定常特性
の双方の向上を図ることが可能である。
Therefore, the present applicant has
Previously, for example, in the specification and drawings such as Japanese Patent Application No. 4-23737, it has been proposed to employ state feedback control of actually measured yaw rate instead of the above-mentioned feedback control. This state feedback control of the yaw rate not only measures the yaw rate of the vehicle but also estimates a plurality of state variables of the vehicle, for example, the sideslip angle of the vehicle, the cornering forces of the front and rear wheels, etc. based on the state equation and the output equation of the vehicle. The motion state of the vehicle is grasped by using the above-mentioned state variables, and for example, the rear wheel steering angle is optimally controlled so that the actual yaw rate of the vehicle becomes the control target value.
Since this control system is a multivariable one-output control system, it is possible to control the steering of rear wheels and the like with a feedback control amount matching the motion state of the vehicle, and to improve the turning performance of the vehicle at the time of steering wheel operation. It is possible to improve both the responsiveness and the steady-state characteristics.

【0005】更に、本出願人は、上記の状態フィードバ
ック制御では、次のような欠点があることに着目し、こ
れを解消するためにH∞制御を適用することを発明し
た。すなわち、状態フィードバック制御では、車両の横
滑り角やコーナリングフォース等の推定に際し、車速や
車輪のコーナリングパワーを定数として演算している
が、これらは実際には変数であり、後者の車輪のコーナ
リングパワーは路面の摩擦係数やタイヤの空気圧に応じ
て変化するものである。従って、予め設定した車両の運
動特性の下では、制御の速応性及び定常特性の向上を図
り得るが、図20に示すように車速や路面の摩擦係数等
の変化に応じて車両の運動特性に大きな変化が生じる
と、車両の横滑り角等の推定に誤差が生じて最適制御に
ズレが生じ、その分、目標ヨーレイトへの速応性が低下
するとともに、車両の安定性は保証されなくなる。
Further, the present applicant has noticed the following disadvantages in the above-mentioned state feedback control, and has invented the application of the H た め control in order to solve these disadvantages. That is, in the state feedback control, the vehicle speed and the cornering power of the wheel are calculated as constants when estimating the side slip angle and the cornering force of the vehicle, but these are actually variables, and the latter is the variable. It changes according to the coefficient of friction of the road surface and the air pressure of the tire. Accordingly, under the preset vehicle motion characteristics, the control responsiveness and the steady-state characteristics can be improved. However, as shown in FIG. 20, the vehicle motion characteristics are changed according to changes in vehicle speed, road surface friction coefficient, and the like. If a large change occurs, an error occurs in the estimation of the side slip angle of the vehicle and the like, and a deviation occurs in the optimal control. As a result, the responsiveness to the target yaw rate is reduced and the stability of the vehicle is not guaranteed.

【0006】そこで、例えば制御系の一巡伝達関数が
「1」以下であることを全ての周波数領域に亘って満足
させて、制御系の安定性の向上を図るH∞制御(例えば
学会誌「計測と制御」の第29巻,第2号(1990年
2月)の第111頁〜第119頁参照)に着目して、車
両の特性変動に対する安定性,即ちロバスト安定性の向
上を図ることが考えられる。この前輪又は後輪操舵に対
するH∞制御は、車両の定常特性及び速応性がステアリ
ングホイール操舵の周波数として例えば1Hz以下の低
周波数域で要求され、1Hzを越える高周波数域では車
両の特性変動時の安定性が要求され、これらの要求が周
波数領域で異なる点から、同学会誌にも開示されるよう
に混合感度問題として捉え、前輪又は後輪の操舵に対す
る車両のヨーレイト変化の周波数伝達関数の制御ゲイン
特性として、車両の速応性及び定常特性を与える性能目
標指標と、該性能目標指標とは相補感度関数の関係にあ
る車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指標との
2種を設定し、低周波数域では前者を、高周波数域では
後者を重視して、制御ゲインを周波数軸で決定するもの
である。従って、H∞制御を利用すれば、車両の特性変
動があっても、その変動が設定許容幅の中であれば、常
に車両の速応性、定常性能及び安定性の全てを良好に制
御し得る。
[0006] Therefore, for example, H 図 る control (for example, “Measurement Journal”, which is intended to improve the stability of a control system by satisfying that the loop transfer function of the control system is “1” or less over all frequency ranges). And Control, Vol. 29, No. 2 (February 1990), pp. 111-119) to improve stability against vehicle characteristic fluctuations, that is, to improve robust stability. Conceivable. In the H∞ control for the front wheel or rear wheel steering, the steady-state characteristics and the quick response of the vehicle are required in a low frequency range of, for example, 1 Hz or less as the steering wheel steering frequency, and in a high frequency range exceeding 1 Hz, when the characteristic of the vehicle fluctuates. Since stability is required and these requirements differ in the frequency domain, it is considered as a mixed sensitivity problem as disclosed in the journal of the Society, and the control gain of the frequency transfer function of the yaw rate change of the vehicle with respect to the steering of the front wheel or the rear wheel is controlled. Two types of characteristics are set: a performance target index that gives the vehicle responsiveness and steady-state characteristics, and a performance target index that gives stability when the characteristics of the vehicle have a complementary sensitivity function. The control gain is determined on the frequency axis with emphasis on the former in the low frequency range and the latter in the high frequency range. Therefore, if the H∞ control is used, even if there is a change in the characteristics of the vehicle, if the change is within the set allowable range, all of the speed responsiveness, the steady performance and the stability of the vehicle can always be satisfactorily controlled. .

【0007】しかしながら、上記従来のヨーレイトのフ
ィードバック制御、並びに本出願人が提案のヨーレイト
の状態フィードバック制御及びH∞制御では、いずれも
車輪の横滑り角に対する車輪のコーナリングフォースが
線形な運転領域で車両を安定して制御できるものの、非
線形な運転領域では、車両を確実に安定して制御し得る
ことは困難である。
However, in the conventional yaw rate feedback control and the yaw rate state feedback control and the H∞ control proposed by the present applicant, the vehicle is operated in an operating region where the cornering force of the wheel with respect to the side slip angle of the wheel is linear. Although stable control is possible, it is difficult to reliably and stably control the vehicle in a non-linear driving range.

【0008】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、上記従来のヨーレイト
のフィードバック制御、状態フィードバック制御及びH
∞制御等において、該制御が車両の安定性を保証する範
囲を越えて車両が特性変動した場合には、この安定保証
範囲を越えた状況を早期に判断し、前輪又は後輪の操舵
角の制御系を安定化することにより、車両の安定性を保
証し得る車両の操舵装置を提供せんとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and it is an object of the present invention to provide a conventional yaw rate feedback control, state feedback control, and H
∞ In control and the like, if the characteristics of the vehicle fluctuate beyond the range in which the control guarantees the stability of the vehicle, the situation exceeding the stability assurance range is determined early, and the steering angle of the front wheels or the rear wheels is determined. It is an object of the present invention to provide a vehicle steering device capable of guaranteeing vehicle stability by stabilizing a control system.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項1又は2記載の発明は、車両の操舵装置とし
て、例えば図1に示すように、前輪又は後輪をステアリ
ングホイールとは別途に操舵する操舵手段20と、車両
に発生する実際のヨーレイトを検出するヨーレイト検出
手段36と、該検出手段36により検出された実際ヨー
レイトと目標ヨーレイトとの偏差に基づいて制御量を演
算し、該制御量により実際ヨーレイトを目標ヨーレイト
に一致させるよう上記操舵手段20をフィードバック制
御する第1の制御手段45とを備えることを前提とす
る。そして、更に、上記第1の制御手段45による制御
が車両の安定性を保証する範囲を越えたときを判定する
判定手段49と、車両の安定性が本質的に保証されるよ
うにステアリングホイール操舵に応じた制御量で上記操
舵手段20を制御する第2の制御手段48と、上記判定
手段49の出力を受け、上記第1の制御手段45による
制御が車両の安定性を保証する範囲を越えたとき、前輪
又は後輪の操舵制御を該第1の制御手段45による制御
から上記第2の制御手段48による制御に切換える制御
切換手段50とを備える構成とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 or 2 is directed to a steering apparatus for a vehicle, in which, as shown in FIG. 1, a front wheel or a rear wheel is separately provided from a steering wheel. The control amount is calculated based on the deviation between the actual yaw rate detected by the detection means 36 and the target yaw rate, the yaw rate detection means 36 detecting the actual yaw rate generated in the vehicle, It is assumed that a first control unit 45 that performs feedback control of the steering unit 20 so that the actual yaw rate matches the target yaw rate according to the control amount is provided. Further, a determining means 49 for determining when the control by the first control means 45 is out of a range in which the stability of the vehicle is guaranteed, and a steering wheel steering so that the stability of the vehicle is essentially guaranteed. The second control means 48 for controlling the steering means 20 with a control amount according to the above, and the output of the determination means 49, the control of the first control means 45 exceeding the range which guarantees the stability of the vehicle In this case, a control switching means 50 for switching the steering control of the front wheels or the rear wheels from the control by the first control means 45 to the control by the second control means 48 is provided.

【0010】そして、更に、請求項1記載の発明では、
第1の制御手段45において、H∞制御を行う構成とす
る。すなわち、上記第1の制御手段45は、少なくとも
車両の実際ヨーレイト及び推定横滑り角を車両の状態量
とする車両の状態方程式、並びに出力方程式に基づいて
車両の実際ヨーレイトを制御目標ヨーレイトに状態フィ
ードバック制御するよう上記操舵手段20を制御する状
態フィードバック制御手段と、上記前輪又は後輪の操舵
に対する車両のヨーレイト変化の周波数伝達関数の制御
ゲイン特性として、車両の特性変動時の安定性を与える
性能目標指標並びに車両の速応性及び定常特性を与える
性能目標指標の2種と、前輪又は後輪の舵角を入力とす
る車両の状態方程式及び出力方程式とに基づいて上記状
態フィードバック制御手段の制御ゲインを算出する制御
ゲイン算出手段とからなる。
Further, according to the invention of claim 1 ,
The first control means 45 performs H∞ control. That is, the first control means 45 controls the actual yaw rate of the vehicle to the control target yaw rate based on at least the actual yaw rate of the vehicle and the output equation based on the state equation of the vehicle that uses the estimated yaw rate and the estimated side slip angle as the state quantity of the vehicle. State feedback control means for controlling the steering means 20 so as to perform the control, and a performance target index for providing stability when the characteristic of the vehicle fluctuates as a control gain characteristic of a frequency transfer function of a yaw rate change of the vehicle with respect to the steering of the front wheel or the rear wheel. And calculating a control gain of the state feedback control means on the basis of two types of performance target indices that give the responsiveness and steady-state characteristics of the vehicle, and a state equation and an output equation of the vehicle that input the steering angle of the front wheel or the rear wheel. Control gain calculating means.

【0011】そして、更に、請求項1記載の発明では、
上記判定手段49は、第1の制御手段45による前輪又
は後輪の操舵制御時に前輪又は後輪の操舵に対する車両
のヨーレイト変化の制御ゲインの周波数成分が車両の特
性変動時の安定性を与える性能目標指標を越えたことで
第1の制御手段45による制御が車両の安定性を保証す
る範囲を越えたときを判定するものである。
Further, according to the first aspect of the present invention,
The determination means 49 has a performance in which the frequency component of the control gain of the yaw rate change of the vehicle with respect to the steering of the front wheel or the rear wheel at the time of steering control of the front wheel or the rear wheel by the first control means 45 provides stability when the characteristic of the vehicle fluctuates. This is to judge when the control by the first control means 45 exceeds the range in which the stability of the vehicle is guaranteed due to exceeding the target index.

【0012】請求項2記載の発明では、上記判定手段4
9は、第1の制御手段45による前輪又は後輪の操舵制
御時に車両の実際ヨーレイトの所定周波数での位相遅れ
量が所定値を越えたことで第1の制御手段45による制
御が車両の安定性を保証する範囲を越えたときを判定す
るものである。
In the invention according to claim 2 , the determination means 4
9 is that the control by the first control means 45 is stable because the amount of phase delay at a predetermined frequency of the actual yaw rate of the vehicle during the steering control of the front wheel or the rear wheel by the first control means 45 exceeds a predetermined value. This is to determine when the value exceeds the range in which the performance is guaranteed.

【0013】請求項3及び4記載の発明は、いずれも
求項2記載の発明に従属し、判定手段49による位相遅
れ量の判定しきい値である所定値を適宜変更するもので
ある。すなわち、上記所定値は、請求項3記載の発明で
は車速に応じて変更されるものであり、請求項4記載の
発明では車両の横滑り角に応じて変更されるものであ
る。
The inventions according to claims 3 and 4 are all contracted.
According to the invention described in claim 2 , the predetermined value which is the threshold value for determining the amount of phase delay by the determination means 49 is appropriately changed. That is, the predetermined value is changed according to the vehicle speed in the invention described in claim 3 , and is changed according to the side slip angle of the vehicle in the invention described in claim 4 .

【0014】[0014]

【作用】上記の構成により、請求項1記載の発明によれ
ば、第1の制御手段45による制御で車両の安定性が保
証される範囲では、該制御手段45において、実際ヨー
レイトと目標ヨーレイトとの偏差に基づく制御量を演算
し、該制御量により実際ヨーレイトを目標ヨーレイトに
一致させるよう前輪又は後輪の操舵が制御されるので、
車両の特性が多少変動しても車両の良好な安定性が確保
される。一方、第1の制御手段45による前輪又は後輪
の操舵制御の安定保証範囲を越え、その制御系が非線形
領域に入って不安定になった場合には、前輪又は後輪の
操舵制御が上記第1の制御手段45から制御系が本質的
に安定な例えばマップ制御、ファジイ制御、又はニュー
ラルネットに基づく制御等の第2の制御手段48による
制御に切換えられるので、車両の運動特性が通常変動幅
を越えて大きく変動しても車両の安定性が良好に確保さ
れる。特に、ニューラルネットに基づく制御に切換えら
れた場合、車両の運動特性が通常変動幅を越えて大きく
変動しても熟練した運転者がステアリングホイール操作
して対処する場合と略同等に車両の安定性が確保され
る。
According to the above construction, according to the first aspect of the present invention, the actual yaw rate and the target yaw rate are controlled by the control means 45 within a range in which the stability of the vehicle is guaranteed by the control of the first control means 45. The control amount is calculated based on the deviation of the front wheel or the rear wheel is controlled by the control amount so that the actual yaw rate matches the target yaw rate.
Good stability of the vehicle is ensured even if the characteristics of the vehicle slightly fluctuate. On the other hand, if the stability of the steering control of the front wheels or the rear wheels by the first control means 45 is exceeded and the control system enters a nonlinear region and becomes unstable, the steering control of the front wheels or the rear wheels is performed as described above. Since the control system is switched from the first control unit 45 to the control by the second control unit 48 such as a map control, a fuzzy control, or a control based on a neural network, in which the control system is inherently stable, the dynamic characteristics of the vehicle are normally changed. Even if it fluctuates greatly beyond the width, the stability of the vehicle is well ensured. In particular, when the control is switched to the control based on the neural network, even if the vehicle's kinetic characteristics greatly fluctuate beyond the normal fluctuation range, the vehicle stability is almost equivalent to the case where a skilled driver operates by steering wheel operation. Is secured.

【0015】また、請求項1記載の発明によれば、第1
の制御手段45による制御が車両の安定性を保証する範
囲では、該制御手段45による前輪又は後輪の操舵制御
がH∞制御により行われ、その制御ゲインが車両の特性
変動時の安定性を与える性能目標指標と、車両の速応性
及び定常特性を与える性能目標指標との2種により定ま
る範囲内で設定されるので、車両の安定性、速応性及び
定常特性の全てが良好に確保される。
[0015] According to the first aspect of the invention, the first
In the range in which the control by the control means 45 guarantees the stability of the vehicle, the steering control of the front wheel or the rear wheel by the control means 45 is performed by H∞ control, and the control gain of the control means 45 determines the stability when the characteristic of the vehicle fluctuates. Since it is set within a range determined by two types of the performance target index to be given and the performance target index to give the responsiveness and the steady-state characteristics of the vehicle, all of the stability, the responsiveness and the steady-state characteristics of the vehicle are properly secured. .

【0016】さらに、請求項1記載の発明によれば、第
1の制御手段45による制御が車両の安定性を保証する
範囲の限界近傍では、前輪又は後輪の操舵に対する車両
のヨーレイト変化の制御ゲインの周波数成分が車両の特
性変動時の安定性を与える性能目標指標を越えたことに
着目し、その周波数成分を判定手段49により検知する
ことで安定性の保証範囲を越えたことが早期にかつ正確
に判定される。
Furthermore, according to the first aspect of the present invention, the range limits vicinity of the control by the first control means 45 to ensure stability of the vehicle, the control of the yaw rate change of the vehicle to the steering of the front wheels or the rear wheels Focusing on the fact that the frequency component of the gain has exceeded the performance target index that provides stability when the characteristics of the vehicle fluctuate, the frequency component is detected by the determination means 49, and the fact that the stability component has exceeded the guaranteed range is early. And is accurately determined.

【0017】請求項2記載の発明によれば、第1の制御
手段45による制御が車両の安定性を保証する範囲の限
界近傍では、前輪又は後輪の操舵に対する車両の実際ヨ
ーレイトの設定周波数での位相遅れ量が大きくなること
に着目し、その位相遅れ量を判定手段49により検知す
ることで安定性の保証範囲を越えたことが早期にかつ正
確に判定される。ここで、請求項3及び4記載の発明で
は、上記第1の制御手段45が車両の安定性を保証する
範囲の限界近傍であっても、その際の車速が高ければ上
記安定性の保証範囲の限界値に相当する位相遅れ量も増
大し、またその際の車輪又は車両の横滑り角が大きけれ
ば上記位相遅れ量は減少するものの、該安定性の保証範
囲の判定基準値としての設定値がこれら車速又は車輪若
しくは車両の横滑り角に応じて変更されるので、車両の
安定性の保証範囲を越えた状況の判定がより正確に行わ
れる。
According to the second aspect of the present invention, in the vicinity of the limit of the range in which the control by the first control means 45 guarantees the stability of the vehicle, the actual yaw rate of the vehicle with respect to the steering of the front wheels or the rear wheels is set. Paying attention to the fact that the phase delay amount becomes large, and by detecting the phase delay amount by the determination means 49, it is quickly and accurately determined that the stability is out of the guaranteed range. Here, according to the third and fourth aspects of the present invention, even if the first control means 45 is near the limit of the range in which the stability of the vehicle is guaranteed, if the vehicle speed at that time is high, the stability assurance range The amount of phase lag corresponding to the limit value also increases, and if the side slip angle of the wheel or vehicle at that time is large, the amount of phase lag is reduced, but the set value as a criterion value of the stability guarantee range is determined. Since the vehicle speed is changed according to the vehicle speed, the wheels, or the sideslip angle of the vehicle, the situation that exceeds the guaranteed range of the stability of the vehicle can be more accurately determined.

【0018】[0018]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】図2は本発明の第1実施例に係わる車両の
操舵装置の概略構成を示し、1はステアリングホイー
ル、2は左右の前輪、3は左右の後輪、10は上記ステ
アリングホイール1の操作により左右の前輪2、2を操
舵する前輪操舵装置、20は該前輪操舵装置10による
前輪2、2の操舵に応じて左右の後輪3、3を操舵する
操舵手段としての後輪操舵装置である。
FIG. 2 shows a schematic structure of a steering apparatus for a vehicle according to a first embodiment of the present invention, wherein 1 is a steering wheel, 2 is left and right front wheels, 3 is left and right rear wheels, and 10 is a steering wheel. A front wheel steering device 20 for steering left and right front wheels 2 and 2 by operation, and a rear wheel steering device 20 as steering means for steering left and right rear wheels 3 and 3 in accordance with steering of the front wheels 2 and 2 by the front wheel steering device 10. It is.

【0020】上記前輪操舵装置10は、車体幅方向に配
置されたリレーロッド11を有し、該ロッド11の両端
部は各々タイロッド12、12及びナックルアーム1
3、13を介して左右の前輪2、2に連結されている。
該リレーロッド11には、ステアリングホイール1の操
作に連動して該リレーロッド11を左右に移動させるラ
ック&ピニオン機構14が配置され、ステアリングホイ
ール1の操作時にその操作量に応じた角度だけ左右の前
輪2、2を操舵するように構成されている。
The front wheel steering device 10 has a relay rod 11 arranged in the width direction of the vehicle body, and both ends of the rod 11 are tie rods 12, 12 and a knuckle arm 1 respectively.
It is connected to the left and right front wheels 2, 2 via 3, 13.
A rack and pinion mechanism 14 for moving the relay rod 11 right and left in conjunction with the operation of the steering wheel 1 is disposed on the relay rod 11. When the steering wheel 1 is operated, the rack and pinion mechanism 14 is moved left and right by an angle corresponding to the operation amount. The front wheels 2 are steered.

【0021】一方、後輪操舵装置20は、上記と同様に
車体幅方向に配置されたリレーロッド21を有し、該ロ
ッド21の両端部は各々タイロッド22、22及びナッ
クルアーム23、23を介して左右の後輪3、3に連結
されている。該リレーロッド21には、該ロッド21を
中立位置に付勢するセンタリングバネ24が配置されて
いるとともに、ラック&ピニオン機構25が配置され、
該機構25には、クラッチ26、減速機構27及びモー
タ28が連携されていて、クラッチ26の締結時にモー
タ28の回転駆動によりラック&ピニオン機構25を介
してリレーロッド21を車幅方向に移動させて、後輪
3,3をモータ28の回転量に応じた角度だけ操舵する
ように構成されている。
On the other hand, the rear wheel steering device 20 has a relay rod 21 disposed in the vehicle width direction in the same manner as described above, and both ends of the rod 21 are respectively connected via tie rods 22, 22 and knuckle arms 23, 23. And are connected to the left and right rear wheels 3,3. On the relay rod 21, a centering spring 24 for urging the rod 21 to a neutral position is disposed, and a rack & pinion mechanism 25 is disposed.
The mechanism 25 is associated with a clutch 26, a speed reduction mechanism 27, and a motor 28. When the clutch 26 is engaged, the relay rod 21 is moved in the vehicle width direction via the rack and pinion mechanism 25 by the rotation of the motor 28. Thus, the rear wheels 3, 3 are configured to be steered by an angle corresponding to the rotation amount of the motor 28.

【0022】上記モータ28の作動はコントロールユニ
ット29により制御される。該コントロールユニット2
9は、図3に示すように、その内部に、H∞制御を行う
第1の制御手段45を備えている。該制御手段45は、
少なくとも車両の実際ヨーレイト及び推定横滑り角を車
両の状態量とする車両の状態方程式並びに出力方程式に
基づいて図4の制御フローに従い車両の実際ヨーレイト
を制御目標ヨーレイトに状態フィードバック制御するよ
うに、モータ28により後輪3の舵角を制御する状態フ
ィードバック制御手段47と、該状態フィードバック制
御手段47の状態方程式及び出力方程式の制御ゲインを
図5に示す制御ゲイン算出フローに基づいて算出する制
御ゲイン算出手段47とから成っている。
The operation of the motor 28 is controlled by a control unit 29. The control unit 2
9 includes a first control means 45 for performing H∞ control therein as shown in FIG. The control means 45 includes:
The motor 28 performs state feedback control of the actual yaw rate of the vehicle to the control target yaw rate in accordance with the control flow of FIG. Feedback control means 47 for controlling the steering angle of the rear wheel 3 by using the control gain calculation means for calculating the control gains of the state equation and output equation of the state feedback control means 47 based on the control gain calculation flow shown in FIG. 47.

【0023】また、上記コントロールユニット29は、
車両の運転状況が図21に示すように車両の横滑り角β
に対する車輪のコーナリングフォースの非線形な領域に
入った場合に制御系が本質的に安定性を保持するよう
に、予め記憶するマップに基づいて後輪3を操舵制御す
る第2の制御手段としてのマップ制御手段48と、上記
第1の制御手段45が車両の安定性を保証する範囲を越
えた状況を判定する判定手段49と、該判定手段49の
出力に基づいて後輪3の操舵制御を上記第1の制御手段
45とマップ制御手段48とに選択的に切換える制御切
換手段50とを備えている。
The control unit 29 includes:
As shown in FIG. 21, the driving condition of the vehicle is changed to the vehicle side slip angle β.
Map as second control means for steering-controlling the rear wheel 3 based on a map stored in advance so that the control system essentially maintains stability when the vehicle enters a nonlinear region of the cornering force of the wheel with respect to A control unit 48, a determination unit 49 for determining that the first control unit 45 has exceeded a range in which the stability of the vehicle is guaranteed, and a steering control of the rear wheel 3 based on an output of the determination unit 49. Control switching means 50 for selectively switching between the first control means 45 and the map control means 48 is provided.

【0024】更に、図3において、35は車両に作用す
る横加速度を検出する横加速度センサ、36は車両に発
生する実際のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段
としてのヨーレイトセンサ、37は後輪3の操舵角を検
出する後輪操舵角センサ、38は前輪2の操舵角を検出
する前輪操舵角センサであって、これら四つのセンサ3
5〜38の検出信号は、上記状態フィードバック制御手
段47に入力される。また、39は車速を検出する車速
センサ、40は車両下方の路面の摩擦係数μを検出する
路面摩擦係数センサであって、この両センサ39,40
の検出信号は上記制御ゲイン算出手段46に入力され
る。更に、上記マップ制御手段48には前輪操舵角セン
サ38の検出信号が入力されるとともに、上記判定手段
49にはヨーレイトセンサ36、前輪操舵角センサ38
及び車速センサ39の各検出信号が入力される。
Further, in FIG. 3, 35 is a lateral acceleration sensor for detecting a lateral acceleration acting on the vehicle, 36 is a yaw rate sensor as a yaw rate detecting means for detecting an actual yaw rate generated in the vehicle, and 37 is a yaw rate sensor for the rear wheel 3. A rear wheel steering angle sensor 38 for detecting a steering angle, a front wheel steering angle sensor 38 for detecting a steering angle of the front wheel 2, and these four sensors 3
The detection signals 5 to 38 are input to the state feedback control means 47. A vehicle speed sensor 39 detects a vehicle speed, and a road surface friction coefficient sensor 40 detects a friction coefficient μ of a road surface below the vehicle.
Is input to the control gain calculating means 46. Further, the detection signal of the front wheel steering angle sensor 38 is input to the map control means 48, and the yaw rate sensor 36 and the front wheel steering angle sensor 38 are supplied to the determination means 49.
And each detection signal of the vehicle speed sensor 39 is input.

【0025】次に、上記コントロールユニット29によ
るモータ28の制御を、図4の制御フローに従って説明
する。
Next, the control of the motor 28 by the control unit 29 will be described with reference to the control flow of FIG.

【0026】図4において、ステップS1 で例えば20
msec等の設定周期毎の制御タイミングになるのを待
った後、ステップS2 において上記各センサ36〜39
の検出信号に基づいて車速Vsp、前輪操舵角Fstg 、後
輪操舵角Rstg 、車両に発生している実際ヨーレイトy
r 、及び車両に作用する横加速度Yg の各車両の運動状
態量を計測する。
In FIG. 4, at step S1, for example, 20
After waiting for the control timing for each set cycle such as msec, in step S2, each of the sensors 36-39 is set.
, The front wheel steering angle Fstg, the rear wheel steering angle Rstg, and the actual yaw rate y generated in the vehicle.
r and the lateral motion Yg acting on the vehicle are measured.

【0027】そして、ステップS3 で前輪操舵に対して
車両に発生するヨーレイトの伝達関数を同定するべく、
この同定用の信号として多数個(例えば1024個)の
前輪操舵角Fstg 及び車両の実際ヨーレイトyr の信号
対を更新した後、ステップS4 で同定を行う。この同定
は、先ず前輪操舵角Fstg に対するヨーレイトyr のク
ロススペクトルSfyを計算するとともに、前輪操舵角F
stg のパワースペクトルSffを計算し、その後、下記の
式に基づいて周波数伝達関数H(ω)を算出する。
In step S3, in order to identify the transfer function of the yaw rate generated in the vehicle with respect to the front wheel steering,
After updating a large number (for example, 1024) of front wheel steering angles Fstg and the actual yaw rate yr signal pair of the vehicle as the identification signal, identification is performed in step S4. In this identification, first, a cross spectrum Sfy of the yaw rate yr with respect to the front wheel steering angle Fstg is calculated, and the front wheel steering angle Fstg is calculated.
The power spectrum Sff of stg is calculated, and then the frequency transfer function H (ω) is calculated based on the following equation.

【0028】[0028]

【数1】 (Equation 1)

【0029】続いて、ステップS5 で周波数伝達関数H
(ω)の設定周波数(ステアリングホイール操舵の周波
数で例えば1Hz)での位相遅れ角φ(1)をその位相
特性phase(H(ω))から算出し、ステップS6
で該位相遅れ角φ(1)を上記第1の制御手段45によ
る車両の安定性の保証範囲を越えたか否かの基準値とし
ての所定値(例えば30deg)と比較する。そして、
φ(1)≦30degの保証範囲内にある場合には、ス
テップS7 で後輪3をH∞制御する一方、φ(1)>3
0degの保証範囲を越えた場合には、ステップS8 で
後輪3をマップ制御する。
Subsequently, in step S5, the frequency transfer function H
The phase delay angle φ (1) at the set frequency of (ω) (steering wheel steering frequency, for example, 1 Hz) is calculated from the phase characteristic phase (H (ω)), and step S6 is performed.
Then, the phase delay angle φ (1) is compared with a predetermined value (for example, 30 deg) as a reference value as to whether or not the stability of the vehicle is guaranteed by the first control means 45. And
If it is within the guaranteed range of φ (1) ≦ 30 deg, while the rear wheel 3 is H∞ controlled in step S7, φ (1)> 3
If it exceeds the guaranteed range of 0 deg, the map of the rear wheel 3 is controlled in step S8.

【0030】上記H∞制御は下記の如く行われる。即
ち、先ず、下記の式に基づいて車両の目標ヨーレイトy
rtを設定するとともに、該目標ヨーレイトyrtと実際ヨ
ーレイトyr とのヨーレイト偏差en を算出する。
The above H∞ control is performed as follows. That is, first, the target yaw rate y of the vehicle is calculated based on the following equation.
rt is set, and a yaw rate deviation en between the target yaw rate yrt and the actual yaw rate yr is calculated.

【0031】[0031]

【数2】 (Equation 2)

【0032】但し、Aはスタビリティーファクター、L
は車両のホイールベースである。
Where A is a stability factor and L is
Is the wheelbase of the vehicle.

【0033】その後、H∞制御のフィードバック制御量
としての後輪3の操舵量rをH∞制御における下記の車
両の状態方程式(1)及び出力方程式(2)に基づいて
決定し、この制御量rでもって後輪3の操舵制御を行
う。
Thereafter, a steering amount r of the rear wheel 3 as a feedback control amount of the H∞ control is determined based on the following state equation (1) and output equation (2) of the vehicle in the H∞ control. The steering control of the rear wheel 3 is performed by r.

【0034】[0034]

【数3】 (Equation 3)

【0035】但し、Xh は車両の複数の状態量に相当す
る状態量(以下、本明細書の記載における「状態量」は
これを意味する)であり、該車両の状態量は例えば車両
の横滑り角、後輪の舵角若しくはその変化速度、前輪及
び後輪のコーナリングフォース、又は車両に作用するヨ
ーレイトであり、これらを上記両方程式により推定す
る。
Here, Xh is a state quantity corresponding to a plurality of state quantities of the vehicle (hereinafter, "state quantity" in the present specification means this), and the state quantity of the vehicle is, for example, a skid of the vehicle. The angle, the steering angle of the rear wheel or its changing speed, the cornering force of the front wheel and the rear wheel, or the yaw rate acting on the vehicle. These are estimated by the above two equations.

【0036】また、上記車両の状態方程式(1)及び出
力方程式(2)の制御ゲインAcl,Bcl,Ccl及びDcl
は、図5に示す制御ゲイン決定フローに基づいて予め算
出決定される。
The control gains Acl, Bcl, Ccl, and Dcl of the above-mentioned vehicle state equation (1) and output equation (2).
Is calculated and determined in advance based on the control gain determination flow shown in FIG.

【0037】次に、図5に示すH∞制御における制御ゲ
イン決定フローを説明する。
Next, a control gain determination flow in the H∞ control shown in FIG. 5 will be described.

【0038】図5において、先ず、ステップS11で後輪
3の操舵に対する車両のヨーレイト変化の周波数伝達関
数の制御ゲイン特性としての車両の特性変動時の安定性
を与える性能目標指標W3 を変更するための補正係数
(重み)Wn を車速Vspに応じて変更する。この変更
は、同ステップS11に示す如く、車速Vspの上昇に応じ
て補正係数Wn を大値に決定して行う。
In FIG. 5, first, in step S11, a performance target index W3 for providing stability when the characteristic of the vehicle fluctuates as a control gain characteristic of a frequency transfer function of the yaw rate change of the vehicle with respect to the steering of the rear wheel 3 is changed. Is changed according to the vehicle speed Vsp. This change is performed by determining the correction coefficient Wn to a large value in accordance with the increase in the vehicle speed Vsp, as shown in step S11.

【0039】その後、ステップS12で上記車両の特性変
動時の安定性を与える性能目標指標W3 を下記のラプラ
ス変数sの2次式に基づいて決定する。
Thereafter, in step S12, a performance target index W3 for providing stability when the characteristics of the vehicle fluctuates is determined based on the following quadratic expression of the Laplace variable s.

【0040】[0040]

【数4】 (Equation 4)

【0041】但し、a及びcは定数である。上記の式に
基づけば、図18に示すように、車両の特性変動時の安
定性を与える性能目標指標W3 は、補正係数Wn が大値
のとき低周波数側に変更され、補正係数Wn が小値のと
き高周波数側に変更される。
Where a and c are constants. Based on the above equation, as shown in FIG. 18, the performance target index W3 for providing stability when the characteristics of the vehicle fluctuates is changed to the low frequency side when the correction coefficient Wn is large, and the performance coefficient Wn is small for the correction coefficient Wn. When the value is a value, it is changed to the high frequency side.

【0042】続いて、ステップS13で今度は後輪3の操
舵に対する車両のヨーレイト変化の周波数伝達関数の制
御ゲイン特性としての車両の速応性及び定常特性を与え
る図18に示す性能目標指標W1 (但し、逆数表示)を
下記のラプラス変数sの3次式に基づいて固定値に指定
する。
Subsequently, at step S13, a performance target index W1 (provided that the vehicle has quick response and steady-state characteristics as control gain characteristics of the frequency transfer function of the yaw rate change of the vehicle with respect to the steering of the rear wheel 3) is shown in FIG. , Reciprocal) are specified as fixed values based on the following cubic expression of the Laplace variable s.

【0043】[0043]

【数5】 (Equation 5)

【0044】但し、d,e,f,g及びhは定数であ
る。
Here, d, e, f, g and h are constants.

【0045】そして、ステップS14で、上記2つの性能
目標指標W3 ,W1 を各々状態方程式に変換するととも
に、この両状態方程式と下記に示す車両の状態方程式
(3)及び出力方程式(4)の四者を1つの状態方程式
に合成し、この合成後の状態方程式を2つのリカッチ方
程式に分解し、この方程式をハミルトン行列により固有
値問題として解を求めることにより、H∞制御の各制御
ゲインAcl〜Dclを求める。
In step S14, the two performance target indices W3 and W1 are converted into state equations, and the two state equations and the vehicle state equation (3) and the output equation (4) shown below are converted. Are combined into one state equation, the combined state equation is decomposed into two Riccati equations, and this equation is solved as an eigenvalue problem using a Hamilton matrix, thereby obtaining each control gain Acl to Dcl of H∞ control. Ask for.

【0046】[0046]

【数6】 (Equation 6)

【0047】但し、車両の状態方程式(3)及び出力方
程式(4)において、βは車両の重心点における横滑り
角、Cf 及びCr は各々前輪及び後輪のコーナリングフ
ォース、Rstg は後輪の操舵角、lf 及びlr は各々前
後車軸と車両重心点との距離、Iは車両のヨーレイトに
対する慣性モーメント、mは車体質量、Vspは車速、G
y は車輪の横弾性係数、Kyf及びKyrは各々前輪及び後
輪のコーナリングパワーである。ここで、車速Vspは車
速センサ39により検出された実際の車速が用いられ、
他は予め設定された固定値である。
In the equation (3) and the output equation (4), β is the sideslip angle at the center of gravity of the vehicle, Cf and Cr are the cornering forces of the front and rear wheels, respectively, and Rstg is the steering angle of the rear wheel. , If and lr are the distances between the front and rear axles and the center of gravity of the vehicle, I is the moment of inertia of the vehicle with respect to the yaw rate, m is the body mass, Vsp is the vehicle speed, and G
y is the lateral elastic modulus of the wheel, and Kyf and Kyr are the cornering powers of the front and rear wheels, respectively. Here, the actual vehicle speed detected by the vehicle speed sensor 39 is used as the vehicle speed Vsp.
Others are preset fixed values.

【0048】その後、ステップS15で上記各制御ゲイン
Acl〜Dclを双一次変換手法により連続制御系からディ
ジタル制御系に変更して、終了する。尚、各制御ゲイン
Acl〜Dclの決定は上記の逐次演算の他、車両の運動状
態に応じて予めマップに記憶した値を逐次読出す方式で
も可能である。
Thereafter, in step S15, the control gains Acl to Dcl are changed from a continuous control system to a digital control system by a bilinear conversion method, and the processing is terminated. The control gains Acl to Dcl may be determined not only by the above-described sequential calculation but also by a method of sequentially reading values stored in a map in advance according to the motion state of the vehicle.

【0049】また、図4のステップS8 のマップ制御
は、同ステップに示すように、後輪操舵量rを前輪操舵
角Fstg に応じて下記の式
Further, the map control in step S8 in FIG. 4 determines the rear wheel steering amount r in accordance with the following equation according to the front wheel steering angle Fstg as shown in the step.

【0050】[0050]

【数7】 (Equation 7)

【0051】により演算する。但し、kは比例定数であ
って、該比例定数kは、所定高車速値V0 までは車速に
応じて大値に設定され、上記所定値V0 を越える車速で
は次第に小値に設定されて、非線形領域で制御系を本質
的に安定にするようになっている。
Is calculated by However, k is a proportional constant, and the proportional constant k is set to a large value according to the vehicle speed up to a predetermined high vehicle speed value V0, and is gradually set to a small value at a vehicle speed exceeding the predetermined value V0. The control system is essentially stabilized in the region.

【0052】よって、図4の制御フローのステップS7
により、車両の実際ヨーレイトyr、車両の推定横滑り
角β及び前後輪の各コーナリングフォースCf ,Cr 等
を車両の状態量とする車両の状態方程式(1)並びに出
力方程式(2)に基づいて車両の実際ヨーレイトyr を
制御目標ヨーレイトyrtに状態フィードバック制御する
よう上記後輪操舵装置20を制御する状態フィードバッ
ク制御手段46が構成されている。
Therefore, step S7 of the control flow of FIG.
Based on the vehicle's state equation (1) and the output equation (2), the actual yaw rate yr of the vehicle, the estimated sideslip angle β of the vehicle, and the cornering forces Cf, Cr of the front and rear wheels, etc., are used as the vehicle state variables. State feedback control means 46 for controlling the rear wheel steering device 20 is provided so as to perform state feedback control of the actual yaw rate yr to the control target yaw rate yrt.

【0053】また、図5の制御ゲイン決定フローによ
り、後輪3の操舵に対する車両のヨーレイト変化の周波
数伝達関数の制御ゲイン特性として車両の特性変動時の
安定性を与える性能目標指標W3 及び車両の速応性及び
定常特性を与える性能目標指標W1 の2種と、上記後輪
3の操舵角Rstg を入力とする車両の状態方程式(3)
及び出力方程式(4)とに基づいて、車両の運動特性
(制御ゲイン特性)が図18に実線で示すように一巡伝
達関数が0dbとなる所定周波数(図18では0.3r
ad/sec)を越える高周波数域では上記安定性を与
える性能目標指標W3 の直下方に位置し、所定周波数
(0.3rad/sec)以下の低周波数域では上記定
常特性等を与える性能目標指標W1 の直上方に位置する
ように、上記状態フィードバック制御手段46の制御ゲ
インAcl〜Dclを算出する制御ゲイン算出手段47が構
成されている。そして、上記状態フィードバック制御手
段46及び制御ゲイン算出手段47により、ヨーレイト
センサ36で検出された実際ヨーレイトyr と目標ヨー
レイトyrtとの偏差en に基づいて制御量(後輪操舵
量)rを演算し、該制御量rにより実際ヨーレイトyr
を目標ヨーレイトyrtに一致させるよう後輪操舵装置2
0をフィードバック制御する第1の制御手段45が構成
されている。
Further, according to the control gain determination flow of FIG. 5, a performance target index W3 for providing stability when the characteristic of the vehicle fluctuates as a control gain characteristic of the frequency transfer function of the yaw rate change of the vehicle with respect to the steering of the rear wheel 3, and the vehicle performance. A state equation (3) of a vehicle which receives two kinds of performance target indices W1 for providing quick response and steady-state characteristics and the steering angle Rstg of the rear wheel 3 as input.
A predetermined frequency (0.3 r in FIG. 18) at which the vehicle motion characteristic (control gain characteristic) has a loop transfer function of 0 db as shown by a solid line in FIG.
ad / sec) is located immediately below the performance target index W3 that provides the above stability, and in the low frequency range below a predetermined frequency (0.3 rad / sec), the performance target index that provides the above-mentioned steady-state characteristics. A control gain calculating means 47 for calculating the control gains Acl to Dcl of the state feedback control means 46 is arranged so as to be located immediately above W1. The control amount (rear wheel steering amount) r is calculated by the state feedback control means 46 and the control gain calculation means 47 based on the deviation en between the actual yaw rate yr detected by the yaw rate sensor 36 and the target yaw rate yrt. The actual yaw rate yr is determined by the control amount r.
Rear wheel steering system 2 so that the vehicle speed matches the target yaw rate yrt.
The first control means 45 for performing feedback control of 0 is configured.

【0054】更に、図4の制御フローのステップS8 に
より、車両の安定性が本質的に保証されるように予め設
定した車速−比例係数特性マップ、及び前輪操舵角Fst
g に基づいてステアリングホイール操舵に応じた制御量
rを演算し、該制御量rでもって後輪操舵装置20を制
御する第2の制御手段としてのマップ制御手段48が構
成されている。
Further, at step S8 of the control flow of FIG. 4, a vehicle speed-proportional coefficient characteristic map set in advance so that the stability of the vehicle is essentially guaranteed, and the front wheel steering angle Fst
A map control unit 48 is configured as a second control unit that calculates a control amount r corresponding to steering wheel steering based on g and controls the rear wheel steering device 20 with the control amount r.

【0055】加えて、同制御フローのステップS3 〜S
6 により、上記第1の制御手段45による後輪3の操舵
制御時に前輪2の操舵に対する車両の実際ヨーレイトy
r の所定周波数(1HZ)での位相遅れ量φ(1)が所
定値(30deg)を越えたことを判定する判定手段4
9が構成されているとともに、ステップS6 からステッ
プS8 への移行により、上記判定手段49が上記車両の
周波数伝達関数の位相遅れ量φ(1)が所定値(30d
eg)を越えたことを判定したとき、後輪3の操舵制御
をH∞制御からマップ制御手段48による制御に切換え
る制御切換手段50が構成されている。
In addition, steps S3 to S of the same control flow
6, the actual yaw rate y of the vehicle with respect to the steering of the front wheels 2 during the steering control of the rear wheels 3 by the first control means 45 is obtained.
determining means 4 for determining that the amount of phase delay φ (1) of r at a predetermined frequency (1HZ) exceeds a predetermined value (30 deg)
9 and the shift from step S6 to step S8 determines that the phase delay amount φ (1) of the frequency transfer function of the vehicle is a predetermined value (30d
For example, a control switching unit 50 is configured to switch the steering control of the rear wheel 3 from H∞ control to control by the map control unit 48 when it is determined that the vehicle speed exceeds the range (eg).

【0056】したがって、上記第1実施例においては、
H∞制御による車両の安定性の保証範囲内では、前輪2
の操舵に対する車両のヨーレイトの周波数伝達関数H
(ω)の位相遅れ角φ(1)が所定値(30deg)未
満であるので、後輪3の操舵制御が上記のH∞制御によ
り行われる。その結果、この後輪3のH∞制御により、
車両の運動特性は図18に実線で示すように、所定周波
数(0.3rad/sec)を越える高周波数域では安
定性を与える性能目標指標W3 の直下方に位置し、0.
3rad/sec以下の低周波数域では定常特性等を与
える性能目標指標W1 の直上方に位置するので、図19
に示すH∞制御が行われない通常の車両の運動特性に対
して、0.3rad/secを越える高周波数域では制
御ゲインが小値となり、0.3rad/sec以下の低
周波数域では制御ゲインは大値になる。従って、上記高
周波数域では、制御ゲインが小さい分、後輪操舵制御の
発振が確実に防止されて車両の特性変動に対する安定性
が向上し、ロバスト安定性が向上するとともに、低周波
数域では運転者のステアリングホイール操作に応じて大
値の制御ゲインでもって車両は素早く応答し、かつ車両
には目標ヨーレイトに対して偏差の極く少ないヨーレイ
トが発生して、速応性及び定常特性が向上することにな
る。
Therefore, in the first embodiment,
Within the guaranteed range of vehicle stability by H∞ control, the front wheels 2
Transfer function H of the yaw rate of the vehicle for the steering of the vehicle
Since the phase delay angle φ (1) of (ω) is less than the predetermined value (30 deg), the steering control of the rear wheel 3 is performed by the above H∞ control. As a result, the H∞ control of the rear wheel 3
As shown by the solid line in FIG. 18, the motion characteristics of the vehicle are located immediately below the performance target index W3 for providing stability in a high frequency range exceeding a predetermined frequency (0.3 rad / sec).
In the low frequency range of 3 rad / sec or less, since it is located immediately above the performance target index W1 that gives steady characteristics and the like, FIG.
The control gain is small in the high frequency range exceeding 0.3 rad / sec, and the control gain is small in the low frequency range of 0.3 rad / sec or less, with respect to the motion characteristics of a normal vehicle in which the H∞ control is not performed. Is large. Therefore, in the high frequency range, the oscillation of the rear wheel steering control is reliably prevented by the small control gain, and the stability against the characteristic fluctuation of the vehicle is improved, and the robust stability is improved. The vehicle responds quickly with a large control gain in response to the steering wheel operation of the driver, and the vehicle generates a yaw rate with a very small deviation from the target yaw rate, thereby improving the responsiveness and steady-state characteristics. become.

【0057】これに対し、車両の運動がH∞制御による
車両の安定性の保証範囲の限界近傍となるに従い、前輪
2の操舵に対する車両のヨーレイトの周波数伝達関数H
(ω)の位相遅れ角φ(1)が増大し、上記保証範囲を
越えた時点で位相遅れ角φ(1)が所定値30degを
越えると、これが判定手段49により判定され、その時
点で直ちにかつ確実に後輪3の操舵制御が制御切換手段
50により上記H∞制御からマップ制御に切換えられ
る。このマップ制御は本質的に車両の安定性を保証する
制御系に形成されているので、H∞制御の保証範囲を越
える非線形領域であっても、車両を安定して制御するこ
とができる。
On the other hand, as the motion of the vehicle approaches the limit of the guarantee range of the vehicle stability by the H∞ control, the frequency transfer function H of the yaw rate of the vehicle with respect to the steering of the front wheels 2
If the phase delay angle φ (1) of (ω) increases and the phase delay angle φ (1) exceeds a predetermined value 30 deg at the time when the value exceeds the guaranteed range, this is determined by the determination means 49, and immediately at that time, In addition, the steering control of the rear wheel 3 is reliably switched from the H∞ control to the map control by the control switching means 50. Since this map control is essentially formed in a control system that guarantees the stability of the vehicle, the vehicle can be stably controlled even in a non-linear region beyond the guaranteed range of the H∞ control.

【0058】図6は本発明の第2実施例に係わる車両の
操舵装置における制御系のブロック構成を示す。この第
2実施例の場合、制御系の構成において、図3に示す第
1実施例のそれと異なる点は、第2の制御手段としてマ
ップ制御手段48の代りに、ファジイ制御手段61を設
けたことである。尚、制御系のその他の構成は、第1実
施例の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付し
てその説明は省略する。
FIG. 6 shows a block diagram of a control system in a vehicle steering system according to a second embodiment of the present invention. In the case of the second embodiment, the configuration of the control system differs from that of the first embodiment shown in FIG. 3 in that a fuzzy control unit 61 is provided as the second control unit instead of the map control unit 48. It is. The other configuration of the control system is the same as that of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0059】そして、上記制御系のコントロールユニッ
ト29によるモータ28の制御は、図7に示す制御フロ
ーに従って行われる。この制御フローは、基本的には図
4の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステップ
S5 の後にステップSx で車両の安定性の保証範囲を越
えたことの判定基準値(所定値)としての制御切換位相
角φ1を固定せず、車速Vspの増大に応じて大値に変更
した後、ステップS6でφ(1)>φ1となれば、ステ
ップS8'でH∞制御に代わる他の制御としてファジイ制
御を用い、該ファジイ制御による後輪操舵のファジイ制
御量rを演算して、該制御量rでもってモータ28を駆
動制御して後輪3の舵角を操舵制御する。
The control of the motor 28 by the control unit 29 of the control system is performed according to the control flow shown in FIG. This control flow is basically the same as the control flow of FIG. 4, except that a reference value (predetermined value) for judging that the vehicle stability has been exceeded in step Sx after step S5 in step Sx. The control switching phase angle φ1 is not fixed, but is changed to a large value in accordance with the increase of the vehicle speed Vsp. If φ (1)> φ1 in step S6, another alternative to the H∞ control is performed in step S8 ′. A fuzzy control is used as the control, a fuzzy control amount r of the rear wheel steering by the fuzzy control is calculated, and the motor 28 is driven and controlled by the control amount r to control the steering angle of the rear wheel 3.

【0060】上記ステップS8'のファジイ制御は、制御
系が本質的に安定となるように非線形領域専用にチュー
ニングされた制御系であって、具体的には、ヨーレイト
偏差en と、その変化率den /dtとの関数であるメ
ンバーシップ関数に基づいて下記の式
The fuzzy control in step S8 'is a control system tuned exclusively for a nonlinear region so that the control system is essentially stable. Specifically, the yaw rate deviation en and the rate of change den are Based on the membership function, which is a function with / dt,

【0061】[0061]

【数8】 (Equation 8)

【0062】から車両の安定性を良好に確保しつつ車両
の実際ヨーレイトyr の変化率が低下するように制御量
rを算出するものである。
Accordingly, the control amount r is calculated such that the rate of change of the actual yaw rate yr of the vehicle decreases while ensuring the stability of the vehicle in a favorable manner.

【0063】上記ステップS8'により、車両の安定性が
本質的に保証されるように予め設定したヨーレイト偏差
en とその変化率den /dtとの関数であるメンバー
シップ関数に基づいてステアリングホイール操舵に応じ
た制御量rを演算し、該制御量rでもって後輪操舵装置
のモータ28を制御する第2の制御手段としてのフィジ
イ制御手段61が構成されている。
In step S8 ', the steering wheel steering is performed based on the membership function which is a function of the yaw rate deviation en set in advance and the rate of change den / dt so that the stability of the vehicle is essentially guaranteed. A fuzzy control means 61 as second control means for calculating a control amount r according to the control amount r and controlling the motor 28 of the rear wheel steering device with the control amount r is configured.

【0064】したがって、上記第2本実施例において
は、車両の運転状況がH∞制御の保証範囲の限界近傍に
ある場合、その際の車速が高いときには、低車速時に比
べて制御応答性が低下し、上記保証範囲の限界値に相当
する位相遅れ量が低車速時よりも増大するが、制御切換
えの判定基準値としての所定値φ1が高車速時ほど大値
に変更されるので、車両の安定性の保証範囲を越えた状
況の判定が正確にかつ素早くに行われる。しかも、この
ようにして判定されたH∞制御の保証範囲を越えた状況
では、後輪3の操舵制御はH∞制御からファジイ制御に
切換えられ、このファジイ制御が図21に示すように車
両の推定横滑り角βに対する車両のコーナリングフォー
スの非線形領域で車両を本質的に安定にさせる制御系に
チューニングされているので、H∞制御の保証範囲を越
える非線形領域であっても、車両を安定して制御でき
る。
Therefore, in the second embodiment, when the driving condition of the vehicle is near the limit of the guaranteed range of the H∞ control, when the vehicle speed is high, the control responsiveness is lower than at the low vehicle speed. Although the amount of phase delay corresponding to the limit value of the guaranteed range is larger than that at the time of low vehicle speed, the predetermined value φ1 as a criterion value for control switching is changed to a larger value at higher vehicle speeds. The determination of a situation beyond the guaranteed range of stability is performed accurately and quickly. In addition, when the H 越 え control is out of the guaranteed range determined in this way, the steering control of the rear wheel 3 is switched from the H∞ control to the fuzzy control, and the fuzzy control is performed as shown in FIG. Since the control system is tuned to a control system that makes the vehicle essentially stable in the nonlinear region of the cornering force of the vehicle with respect to the estimated side slip angle β, the vehicle can be stably operated even in the nonlinear region exceeding the guaranteed range of the H∞ control. Can control.

【0065】図8は本発明の第3実施例に係わる車両の
操舵装置における制御系のブロック構成を示す。この第
3実施例の場合、制御系の構成において、図3に示す第
1実施例のそれと異なる点は、第2の制御手段としてマ
ップ制御手段48の代りに、ニューラルネット制御手段
62を設けたことである。該制御手段62にはヨーレイ
トセンサ36、前輪操舵角センサ38及び車速センサ3
9の各検出信号が入力される。尚、制御系のその他の構
成は、第1実施例の場合と同じであり、同一部材には同
一符号を付してその説明は省略する。
FIG. 8 shows a block configuration of a control system in a vehicle steering system according to a third embodiment of the present invention. In the case of the third embodiment, the configuration of the control system differs from that of the first embodiment shown in FIG. 3 in that a neural network control means 62 is provided instead of the map control means 48 as the second control means. That is. The control means 62 includes a yaw rate sensor 36, a front wheel steering angle sensor 38, and a vehicle speed sensor 3
9 are input. The other configuration of the control system is the same as that of the first embodiment, and the same members are denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.

【0066】そして、上記制御系のコントロールユニッ
ト29によるモータ28の制御は、図9に示す制御フロ
ーに従って行われる。この制御フローにおいては、ステ
ップS5 の後のステップSy で車両重心点の横滑り角β
に応じて制御切換位相角(所定値)φ1を変更し、30
degを基準に横滑り角βが増大したアンダーステア傾
向の増大時にはより小値に設定する一方、横滑り角が減
少したオーバーステア傾向時にはより大値に設定する。
そして、ステップS6でφ(1)>φ1となった時点
で、ステップS8'' でニューラルネットによる後輪の操
舵制御量rを演算して、該制御量rで後輪3を操舵制御
する。
The control of the motor 28 by the control unit 29 of the control system is performed according to a control flow shown in FIG. In this control flow, in step Sy after step S5, the sideslip angle β of the center of gravity of the vehicle is determined.
The control switching phase angle (predetermined value) φ1 is changed in accordance with
The value is set to a smaller value when the side-slip angle β increases and the understeer tendency increases, while it is set to a larger value when the sideslip angle β decreases and the oversteer tendency increases.
Then, when φ (1)> φ1 in step S6, the steering control amount r of the rear wheel by the neural network is calculated in step S8 ″, and the steering control of the rear wheel 3 is performed with the control amount r.

【0067】ここで、ニューラルネットは、図10に示
すように例えば3層より成り、入力層aは4個、中間層
bも4個、出力層cは1個である。入力層aの各々には
前輪操舵角Fstg ,実際ヨーレイトyr ,車速の逆数1
/Vsp、車速の2乗の逆数1/Vsp2が入力され、出力
層cは制御量としての後輪操舵量rを出力する。また、
3層の各々の出力関数f1 ,f2 ,f3 は入力をxとし
て下記式の通りである。
Here, as shown in FIG. 10, the neural network comprises, for example, three layers, four input layers a, four intermediate layers b, and one output layer c. In each of the input layers a, the front wheel steering angle Fstg, the actual yaw rate yr, and the reciprocal of the vehicle speed 1
/ Vsp, the reciprocal 1 / Vsp 2 of the square of the vehicle speed is input, the output layer c outputs the wheel steering amount r after the controlled variable. Also,
The output functions f1, f2, and f3 of the three layers are given by the following equations, where x is the input.

【0068】[0068]

【数9】 (Equation 9)

【0069】更に、各層a〜cの重みは、予め、極めて
熟練した運転者が幾度も車両の安定性の限界を越えて走
行した際の車速、前輪及び後輪の操舵角、実際ヨーレイ
ト、並びに車両重心点の横滑り角と、その際の熟練運転
者のステアリングホイール操作を教師入力として与えら
れて学習され、その学習結果を制御則として組込まれて
得られるものである。
Further, the weights of the layers a to c are determined in advance by the vehicle speed, the steering angles of the front wheels and the rear wheels, the actual yaw rate, and the actual yaw rate when a highly skilled driver repeatedly travels beyond the stability limit of the vehicle. The skid angle at the center of gravity of the vehicle and the steering wheel operation of the skilled driver at that time are given as a teacher input and learned, and the learning result is incorporated as a control law and obtained.

【0070】上記ニューラルネットに入力する車速Vsp
が、その逆数1/Vsp、及び2乗の逆数1/Vsp2の形
であるのは、通常の2輪操舵車両の線形な運動モデルが
次式で表され、その演算式の車速に関する項が1/Vsp
及び1/Vsp2の形で表現されるので、この演算式(車
速はVで表現している)と整合させるためである。
The vehicle speed Vsp input to the neural network
However, the reciprocal 1 / Vsp and the squared reciprocal 1 / Vsp 2 are in the form of a linear motion model of a normal two-wheel steering vehicle expressed by the following equation, and the term relating to the vehicle speed in the arithmetic equation is 1 / Vsp
And 1 / Vsp 2 in order to match this arithmetic expression (vehicle speed is represented by V).

【0071】[0071]

【数10】 (Equation 10)

【0072】図9のステップS8'' により、車両の安定
性が本質的に保証されるように予め、車両を安定性の限
界を越えて走行した際の熟練運転者のステアリングホイ
ール操作を学習して組込まれた制御則に基づいてステア
リングホイール操舵に応じた制御量rを演算し、該制御
量rでもって後輪操舵装置のモータ28を制御する第2
の制御手段としてのニューラルネット制御手段62が構
成されている。
In step S8 ″ of FIG. 9, the steering wheel operation of the skilled driver when the vehicle has run beyond the stability limit is learned in advance so that the stability of the vehicle is essentially guaranteed. A control amount r corresponding to the steering wheel steering is calculated based on the control law built in, and the second control method for controlling the motor 28 of the rear wheel steering device with the control amount r.
The neural network control means 62 as the control means of the above is configured.

【0073】したがって、上記第3実施例においては、
車両の実際ヨーレイトの周波数伝達関数の位相遅れ特性
が車両重心点の横滑り角βに応じて変化しても、制御切
換位相角(所定値)φ1もこれに対応して該横滑り角β
に応じて変更されるので、車両の運転状況がH∞制御の
保証範囲の限界を越えた時点の横滑り角βに拘らず、そ
の保証範囲を越えた時点を正確にかつ素早く判定するこ
とができる。
Therefore, in the third embodiment,
Even if the phase lag characteristic of the frequency transfer function of the actual yaw rate of the vehicle changes according to the sideslip angle β at the center of gravity of the vehicle, the control switching phase angle (predetermined value) φ1 correspondingly changes the sideslip angle β.
Irrespective of the side slip angle β at the time when the vehicle operating condition exceeds the guarantee range of the H∞ control, the time point beyond the guarantee range can be accurately and quickly determined. .

【0074】しかも、H∞制御の保証範囲を越えた状況
では、後輪3の操舵制御が上記H∞制御からニューラル
ネットに基づく制御に切換えられ、このニューラルネッ
トに基づく制御が車輪の横滑り角βに対する車両のコー
ナリングフォースの非線形領域で熟練運転者の操作を模
倣した制御系であるので、H∞制御の保証範囲を越える
非線形領域であっても、車両を安定して制御することが
できる。
Further, in a situation beyond the guaranteed range of the H 保証 control, the steering control of the rear wheel 3 is switched from the H∞ control to the control based on the neural network, and the control based on the neural network is changed to the side slip angle β of the wheel. Therefore, since the control system simulates the operation of a skilled driver in the nonlinear region of the cornering force of the vehicle, the vehicle can be stably controlled even in the nonlinear region exceeding the guaranteed range of the H∞ control.

【0075】その上、図10に示すニューラルネットへ
の入力は実際ヨーレイトyr 、前輪操舵角Fstg 及び車
速Vspであり、これらの入力は比較的安定して測定でき
るので、車両の状態量を安定して検出できる。また、実
際ヨーレイトを入力するので、前輪操舵に対する後輪の
操舵応答性の向上、及び横風や路面等の外乱に対する安
定性の向上を図ることができる。更に、車速Vspは、車
両の2輪操舵モデルの特性の演算式の車速に関する項に
適応した1/Vsp,1/Vsp2の形で入力されるので、
ニューラルネットに基づく後輪操舵量rの演算速度を早
めることができる。
In addition, the inputs to the neural network shown in FIG. 10 are the actual yaw rate yr, the front wheel steering angle Fstg and the vehicle speed Vsp, and these inputs can be measured relatively stably, so that the state quantity of the vehicle can be stabilized. Can be detected. In addition, since the actual yaw rate is input, it is possible to improve the steering response of the rear wheels to the front wheels and to improve the stability against disturbances such as crosswinds and road surfaces. Further, the vehicle speed Vsp, so are input in 1 / Vsp, 1 / Vsp 2 forms adapted to the section on the vehicle speed arithmetic expression characteristics of two-wheel steering vehicle model,
The calculation speed of the rear wheel steering amount r based on the neural network can be increased.

【0076】図11は本発明の第4実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
4実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図2
及び図3に示す第1実施例のそれと略同じであり、以下
の制御フローの説明では、図2及び図3に示す部材符号
を用いる。
FIG. 11 is a flow chart showing a modified example of the rear wheel steering control as a fourth embodiment of the present invention. In the case of the fourth embodiment, the hardware configuration of the vehicle steering system is the same as that shown in FIG.
3 is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIG. 3, and in the following description of the control flow, the member symbols shown in FIG. 2 and FIG. 3 are used.

【0077】図11において、ステップS21で所定周期
毎の制御タイミングになるのを待った後、ステップS22
で各種センサ35〜39の検出信号に基いて車速Vsp、
前輪操舵角Fstg 、後輪舵角Rstg 、車両に発生してい
る実際ヨーレイトyr 、及び車両に作用する横加速度Y
g の各車両の運動状態量を計測する。
In FIG. 11, after waiting for the control timing for each predetermined period at step S21, the process proceeds to step S22.
The vehicle speed Vsp based on the detection signals of the various sensors 35 to 39,
Front wheel steering angle Fstg, rear wheel steering angle Rstg, actual yaw rate yr occurring in the vehicle, and lateral acceleration Y acting on the vehicle
Measure the motion amount of each vehicle in g.

【0078】続いて、ステップS23で車両の目標ヨーレ
イトyrt、及び該目標ヨーレイトyrtと実際ヨーレイト
yr とのヨーレイト偏差en を算出し、ステップS24で
H∞制御のフィードバック制御量としての後輪3の操舵
制御量rをH∞制御における車両の状態方程式及び出力
方程式に基づいて決定する。尚、ステップS23,S24の
計算は、第1実施例において図4のステップS7 のH∞
制御を説明した所と同じであり、目標ヨーレイトyrt及
びヨーレイト偏差en の計算式は「数2」に、車両の状
態方程式及び出力方程式は「数3」にそれぞれ記載され
ている。
Subsequently, in step S23, the target yaw rate yrt of the vehicle and the yaw rate deviation en between the target yaw rate yrt and the actual yaw rate yr are calculated, and in step S24, the steering of the rear wheels 3 as the feedback control amount of the H∞ control is performed. The control amount r is determined based on the vehicle state equation and the output equation in the H∞ control. The calculations in steps S23 and S24 are performed in the first embodiment by using H∞ in step S7 in FIG.
The control is the same as that described, and the equations for calculating the target yaw rate yrt and the yaw rate deviation en are described in "Equation 2", and the state equation and output equation of the vehicle are described in "Equation 3".

【0079】しかる後、ステップS25で上記車両の状態
方程式及び出力方程式から推定した車両の状態量Xh ,
例えば車両の推定横滑り角又は車輪の推定コーナリング
フォース等を車両の不安定への限界値(つまり車両の性
能限界を示す所定値)Xr と比較し、Xh ≦Xr の限界
以下の状況では、ステップS26で上記H∞制御によるフ
ィードバック制御量rに基づいてモータ28を駆動制御
して後輪3の舵角を操舵制御する。
Thereafter, in step S25, the vehicle state quantity Xh, estimated from the vehicle state equation and output equation,
For example, the estimated side slip angle of the vehicle or the estimated cornering force of the wheel is compared with a limit value Xr for the vehicle instability (that is, a predetermined value indicating the performance limit of the vehicle). Then, the drive of the motor 28 is controlled based on the feedback control amount r by the H∞ control to steer the steering angle of the rear wheel 3.

【0080】一方、ステップS25で車両の推定状態量X
h が所定値Xr を越えたXh >Xrの状況では、ステッ
プS27で制御系が本質的に安定となるように予め設定し
た車速−比例係数特性マップ、及び前輪操舵角Fstg に
基づいてステアリングホイール操舵に応じた制御量rを
演算し、ステップS26で該マップ制御量rでもって後輪
操舵装置20を制御する。
On the other hand, in step S25, the estimated state quantity X of the vehicle
In a situation where Xh> Xr where h exceeds the predetermined value Xr, the steering wheel steering is performed based on the vehicle speed-proportional coefficient characteristic map set in advance so that the control system is essentially stable in step S27 and the front wheel steering angle Fstg. Is calculated in accordance with the control amount r, and the rear wheel steering device 20 is controlled with the map control amount r in step S26.

【0081】以上の制御フローのうち、ステップS27に
より、車輪の横すべり角に対するコーナリングフォース
の変化が非線形な領域で制御系が本質的に安定なマップ
制御を行う第2の制御手段としてのマップ制御手段48
が構成されている。また、ステップS25により、車両の
状態量Xh が所定値Xr を越えたときを判定する判定手
段49が構成され、ステップS25からステップS27への
移行により、上記判定手段49で車両の状態量Xh が所
定値Xr を越えたと判定されたとき、後輪3の操舵制御
をH∞制御からマップ制御手段48による制御に切換え
る制御切換手段50が構成されている。
In the above control flow, at step S27, the map control means as the second control means for the control system to perform essentially stable map control in a region where the change of the cornering force with respect to the side slip angle of the wheel is nonlinear. 48
Is configured. In step S25, a determining means 49 for determining when the state quantity Xh of the vehicle exceeds the predetermined value Xr is constituted. By the transition from step S25 to step S27, the determining means 49 determines that the state quantity Xh of the vehicle is Control switching means 50 is provided for switching the steering control of the rear wheel 3 from H∞ control to control by the map control means 48 when it is determined that the predetermined value Xr has been exceeded.

【0082】したがって、上記第4実施例においては、
車両の推定横滑り角βや前後輪のコーナリングフォース
Cf ,Cr 等の内部状態量Xh が所定値Xr以下にある
H∞制御の保証範囲では、後輪3の操舵制御がH∞制御
により行われ、後輪操舵制御の制御ゲインは、図18に
示すように、0.3rad/sec以下の低周波域では
車両の速応性及び定常特性を与える性能目標指標W1 に
沿って大値に設定され、0.3rad/secを越える
高周波域では車両の特性変動時の安定性を与える性能目
標指標W3 に沿って小値に制限されるので、運転者のス
テアリング操作に応じて車両は素早く応答し且つ車両に
は目標ヨーレイトに対して偏差の極く少いヨーレイトが
発生する共に、車両の運動特性が変動しても後輪操舵制
御の発振が確実に防止されて、車両の安定性が良好に確
保されることになる。
Therefore, in the fourth embodiment,
The steering control of the rear wheels 3 is performed by the H∞ control in the guaranteed range of the H∞ control in which the internal state quantities Xh such as the estimated sideslip angle β of the vehicle and the cornering forces Cf and Cr of the front and rear wheels are equal to or less than a predetermined value Xr. As shown in FIG. 18, the control gain of the rear wheel steering control is set to a large value in a low frequency range of 0.3 rad / sec or less in accordance with a performance target index W1 that gives the vehicle responsiveness and steady-state characteristics. In a high frequency range exceeding .3 rad / sec, the value is limited to a small value in accordance with a performance target index W3 for providing stability when the characteristics of the vehicle fluctuate, so that the vehicle responds quickly and responds to the vehicle in response to the driver's steering operation. Means that the yaw rate with a very small deviation from the target yaw rate is generated, and even if the motion characteristics of the vehicle fluctuate, the oscillation of the rear wheel steering control is reliably prevented, and the stability of the vehicle is secured well. Will be.

【0083】一方、上記車両の状態量Xh が所定値Xr
を越えてH∞制御の保証範囲を越えた状況では、後輪3
の操舵制御はH∞制御からマップ制御に切換えられ、こ
のマップ制御が車両の推定横滑り角βに対する車両のコ
ーナリングフォースの非線形領域で車両を本質的に安定
にさせる制御系にチューニングされているので、H∞制
御の保証範囲を越える非線形領域であっても、車両の安
定性を確保することができる。
On the other hand, when the state quantity Xh of the vehicle is a predetermined value Xr
Over the guarantee range of the H∞ control, the rear wheel 3
Is switched from H∞ control to map control, and this map control is tuned to a control system that makes the vehicle essentially stable in the nonlinear region of the vehicle's cornering force with respect to the estimated side slip angle β of the vehicle. The stability of the vehicle can be ensured even in a non-linear region beyond the guaranteed range of the H∞ control.

【0084】図12は本発明の第5実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
5実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図2
に示す第1実施例及び図6に示す第2実施例のそれと略
同じであり、以下の制御フローの説明では、図2及び図
6に示す部材符号を用いる。
FIG. 12 is a flowchart showing a modified example of the rear wheel steering control according to the fifth embodiment of the present invention. In the case of the fifth embodiment, the hardware configuration of the vehicle steering system is the same as that shown in FIG.
Are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG. 6 and the second embodiment shown in FIG. 6, and in the following description of the control flow, the member codes shown in FIG. 2 and FIG.

【0085】第5実施例の制御フローは、基本的には図
11の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステッ
プS25で車両の内部状態量Xh が所定値Xr を越える領
域では、ステップS27' でH∞制御に代わる他の制御と
してファジイ制御を用い、該ファジイ制御による後輪操
舵のファジイ制御量rを演算して、該制御量rでもって
モータ28を駆動制御して後輪3の舵角を操舵制御す
る。
The control flow of the fifth embodiment is basically the same as the control flow of FIG. 11, except that in step S25, in the region where the internal state quantity Xh of the vehicle exceeds a predetermined value Xr, step S25 is performed. In step S27 ', fuzzy control is used as another control in place of the H∞ control, a fuzzy control amount r for rear wheel steering by the fuzzy control is calculated, and the motor 28 is drive-controlled by the control amount r to control the rear wheel 3. The steering angle of the steering wheel is controlled.

【0086】上記ステップS27' のファジイ制御は、第
2実施例で詳述したように、車両の安定性が本質的に保
証されるように予め設定したヨーレイト偏差en とその
変化率den /dtとの関数であるメンバーシップ関数
に基づいてステアリングホイール操舵に応じた制御量r
を演算し、該制御量rでもって後輪操舵装置のモータ2
8を制御するものであり、このステップS27' により第
2の制御手段としてのフィジイ制御手段61が構成され
ている。尚、他は図11の制御フローと同一であるの
で、同一ステップに同一符号を付してその説明を省略す
る。
As described in detail in the second embodiment, the fuzzy control in step S27 'is performed by setting the yaw rate deviation en set in advance so that the stability of the vehicle is essentially assured and the rate of change den / dt thereof. Control amount r according to the steering wheel steering based on the membership function which is a function of
And the motor 2 of the rear wheel steering system is calculated using the control amount r.
This step S27 'constitutes a fuzzy control means 61 as a second control means. The other steps are the same as those in the control flow of FIG. 11, and therefore, the same steps are denoted by the same reference characters and description thereof will be omitted.

【0087】そして、上記第5実施例においても、H∞
制御の保証範囲を越える非線形領域では、後輪3の操舵
制御はH∞制御からファジイ制御に切換えられ、このフ
ァジイ制御が車両の推定横滑り角βに対する車両のコー
ナリングフォースの非線形領域で車両を本質的に安定に
させる制御系にチューニングされているので、車両の安
定性を確保することができる。
Then, also in the fifth embodiment, H∞
In the non-linear region exceeding the guaranteed range of the control, the steering control of the rear wheels 3 is switched from the H∞ control to the fuzzy control. Since the control system is tuned to a stable control system, the stability of the vehicle can be ensured.

【0088】図13は本発明の第6実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
6実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図2
に示す第1実施例及び図8に示す第3実施例のそれと略
同じであり、以下の制御フローの説明では、図2及び図
8に示す部材符号を用いる。
FIG. 13 is a flowchart showing a modified example of the rear wheel steering control according to the sixth embodiment of the present invention. In the case of the sixth embodiment, the hardware configuration of the vehicle steering system is the same as that shown in FIG.
8 and the third embodiment shown in FIG. 8, and in the following description of the control flow, the member codes shown in FIGS. 2 and 8 will be used.

【0089】第6実施例の制御フローは、基本的には図
11の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステッ
プS25で車両の内部状態量Xh が所定値Xr を越える領
域では、ステップS27''でH∞制御に代わる他の制御と
してニューラルネットに基づく制御を用い、該ニューラ
ルネット制御による後輪操舵のファジイ制御量rを演算
して、該制御量rでもってモータ28を駆動制御して後
輪3の舵角を操舵制御する。
The control flow of the sixth embodiment is basically the same as the control flow of FIG. 11, except that in step S25, in the region where the internal state quantity Xh of the vehicle exceeds a predetermined value Xr, step S25 is performed. In step S27 '', a control based on a neural network is used as another control instead of the H∞ control, and a fuzzy control amount r of rear wheel steering by the neural network control is calculated, and the drive control of the motor 28 is performed with the control amount r. The steering angle of the rear wheel 3 is steered.

【0090】上記ステップS27''のニューラルネット制
御は、第3実施例で詳述したように、車両の安定性が本
質的に保証されるように予め、車両を安定性の限界を越
えて走行した際の熟練運転者のステアリングホイール操
作を学習して組込まれた制御則に基づいてステアリング
ホイール操舵に応じた制御量rを演算し、該制御量rで
もって後輪操舵装置のモータ28を制御するものであ
り、このステップS27''により第2の制御手段としての
ニューラルネット制御手段62が構成されている。尚、
他は図11の制御フローと同一であるので、同一ステッ
プに同一符号を付してその説明を省略する。
As described in detail in the third embodiment, the neural network control in step S27 ″ is performed by moving the vehicle beyond the stability limit in advance so that the stability of the vehicle is essentially guaranteed. The steering wheel operation of the skilled driver at the time of learning is learned and a control amount r corresponding to the steering wheel steering is calculated based on the built-in control law, and the motor 28 of the rear wheel steering device is controlled with the control amount r. The step S27 '' constitutes a neural network control means 62 as a second control means. still,
The other steps are the same as those in the control flow of FIG. 11, and therefore, the same steps are denoted by the same reference characters and description thereof will be omitted.

【0091】そして、上記第6実施例においても、H∞
制御の保証範囲を越える非線形領域では、後輪3の操舵
制御はH∞制御からニューラルネットに基づく制御に切
換えられ、このファジイ制御が車両の推定横滑り角βに
対する車両のコーナリングフォースの非線形領域で車両
を本質的に安定にさせる制御系にチューニングされてい
るので、車両の安定性を確保することができる。
Then, also in the sixth embodiment, H∞
In the nonlinear region exceeding the guaranteed range of the control, the steering control of the rear wheel 3 is switched from H∞ control to the control based on the neural network. This fuzzy control is performed in the nonlinear region of the vehicle cornering force with respect to the estimated side slip angle β of the vehicle. Is tuned to a control system that essentially makes the vehicle stable, so that the stability of the vehicle can be ensured.

【0092】図14は本発明の第7実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
7実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図2
及び図3に示す第1実施例のそれと略同じであり、以下
の制御フローの説明では、図2及び図3に示す部材符号
を用いる。
FIG. 14 is a flowchart showing a modification of the rear wheel steering control according to the seventh embodiment of the present invention. In the case of the seventh embodiment, the hardware configuration of the vehicle steering system is the same as that shown in FIG.
3 is substantially the same as that of the first embodiment shown in FIG. 3, and in the following description of the control flow, the member symbols shown in FIG. 2 and FIG. 3 are used.

【0093】図14において、ステップS31で所定周期
毎の制御タイミングになるのを待った後、ステップS32
で各種センサ35〜39の検出信号に基いて車速Vsp、
前輪操舵角Fstg 、後輪舵角Rstg 、車両に発生してい
る実際ヨーレイトyr 、及び車両に作用する横加速度Y
g の各車両の運動状態量を計測する。
In FIG. 14, after waiting at step S31 for the control timing for each predetermined period, step S32 is executed.
The vehicle speed Vsp based on the detection signals of the various sensors 35 to 39,
Front wheel steering angle Fstg, rear wheel steering angle Rstg, actual yaw rate yr occurring in the vehicle, and lateral acceleration Y acting on the vehicle
Measure the motion amount of each vehicle in g.

【0094】続いて、ステップS33で車両の目標ヨーレ
イトyrt、及び該目標ヨーレイトyrtと実際ヨーレイト
yr とのヨーレイト偏差en を算出し、ステップS34で
H∞制御のフィードバック制御量としての後輪3の操舵
制御量rをH∞制御における車両の状態方程式及び出力
方程式に基づいて決定する。尚、ステップS33,S34の
計算は、第1実施例において図4のステップS7 のH∞
制御を説明した所と同じであり、目標ヨーレイトyrt及
びヨーレイト偏差en の計算式は「数2」に、車両の状
態方程式及び出力方程式は「数3」にそれぞれ記載され
ている。
Subsequently, in step S33, the target yaw rate yrt of the vehicle and the yaw rate deviation en between the target yaw rate yrt and the actual yaw rate yr are calculated, and in step S34, the steering of the rear wheels 3 as the feedback control amount of the H∞ control is performed. The control amount r is determined based on the vehicle state equation and the output equation in the H∞ control. The calculations in steps S33 and S34 are performed in the first embodiment by using H∞ in step S7 in FIG.
The control is the same as that described, and the equations for calculating the target yaw rate yrt and the yaw rate deviation en are described in "Equation 2", and the state equation and output equation of the vehicle are described in "Equation 3".

【0095】続いて、ステップS35でヨーレイトセンサ
36により検出された車両のヨーレイトのパワースペク
トルPを計算した後、ステップS36でノイズ強度,即ち
上記パワースペクトルPの全体に対する1Hz以上の成
分比Pizを下記式により演算する。
Subsequently, after calculating the power spectrum P of the yaw rate of the vehicle detected by the yaw rate sensor 36 in step S35, the noise intensity, that is, the component ratio Piz of 1 Hz or more with respect to the whole power spectrum P is calculated in step S36. It is calculated by the formula.

【0096】[0096]

【数11】 [Equation 11]

【0097】その後、ステップS37でノイズ強度Pizが
車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指標W3 に
相当する所定値Pi を越えたか否かを判定し、Piz≦P
i のH∞制御の保証範囲内ではステップS38でH∞制御
による後輪3の操舵制御を行う一方、Piz>Pi となっ
てH∞制御の保証範囲を越えた状況では、ステップS39
で制御系が本質的に安定となるように予め設定した車速
−比例係数特性マップ、及び前輪操舵角Fstg に基づい
てステアリングホイール操舵に応じた制御量rを演算
し、ステップS38で該マップ制御量rでもって後輪操舵
装置20を制御する。
Thereafter, in step S37, it is determined whether or not the noise intensity Piz has exceeded a predetermined value Pi corresponding to a performance target index W3 for providing stability when the characteristics of the vehicle fluctuate.
i is within the guaranteed range of the H∞ control, the steering control of the rear wheel 3 is performed by the H∞ control in step S38, while if Piz> Pi and exceeds the guaranteed range of the H∞ control, step S39 is performed.
The control amount r corresponding to the steering wheel steering is calculated based on the vehicle speed-proportional coefficient characteristic map and the front wheel steering angle Fstg set in advance so that the control system becomes essentially stable, and the map control amount is calculated in step S38. The rear wheel steering device 20 is controlled by r.

【0098】以上の制御フローのうち、ステップS39に
より、車輪の横すべり角に対するコーナリングフォース
の変化が非線形な領域で制御系が本質的に安定なマップ
制御を行う第2の制御手段としてのマップ制御手段48
が構成されている。また、ステップS35〜S37により、
実際ヨーレイトに混入するノイズ強度Pizが車両の特性
変動時の安定性を与える性能目標指標W3 に相当する所
定値Pi を越えたことで車両の安定性を保証される範囲
を越えたときを判定する判定手段49が構成され、ステ
ップS37からステップS39への移行により、上記判定手
段49が車両の安定性の保証範囲を越えたときを判定し
たとき、後輪3の操舵制御をH∞制御からマップ制御手
段48による制御に切換えるようにした制御切換手段5
0が構成されている。
In the above control flow, in step S39, the map control means as the second control means in which the control system performs essentially stable map control in a region where the change of the cornering force with respect to the side slip angle of the wheel is nonlinear. 48
Is configured. Also, by steps S35 to S37,
Judgment is made when the noise intensity Piz mixed in the actual yaw rate exceeds a predetermined value Pi corresponding to the performance target index W3 for providing stability when the characteristics of the vehicle fluctuates and thus exceeds the range in which the stability of the vehicle is guaranteed. When the determination means 49 determines that the vehicle is out of the guaranteed range of the stability of the vehicle by shifting from step S37 to step S39, the steering control of the rear wheel 3 is changed from the H∞ control to the map. Control switching means 5 for switching to control by control means 48
0 is configured.

【0099】したがって、上記第7実施例においては、
車両のヨーレイトに混入するノイズ強度Pizが所定値P
i 以下にあって車両の運動状態が性能目標指標W3 未満
にあるH∞制御の保証範囲では、後輪操舵制御の制御ゲ
インは、図18に示すように、0.3rad/sec以
下の低周波域では車両の速応性等を与える性能目標指標
W1に沿って大値に設定され、0.3rad/secを
越える高周波域では車両の特性変動時の安定性を与える
性能目標指標W3 に沿って小値に制限されるので、運転
者のステアリング操作に応じて車両は素早く応答し、且
つ車両には目標ヨーレイトに対して偏差の極く少ないヨ
ーレイトが発生する共に、車両の特性が変動しても後輪
操舵制御の発振が確実に防止されて、車両の安定性が良
好に確保されることになる。
Therefore, in the seventh embodiment,
The noise intensity Piz mixed into the yaw rate of the vehicle is a predetermined value P
i and below, in the guaranteed range of the H∞ control in which the motion state of the vehicle is less than the performance target index W3, the control gain of the rear wheel steering control is set to a low frequency of 0.3 rad / sec or less as shown in FIG. In the high frequency range exceeding 0.3 rad / sec, a small value is set along the performance target index W3 which provides stability when the characteristics of the vehicle fluctuates. Value, the vehicle responds quickly in response to the driver's steering operation, and the vehicle generates a yaw rate with a very small deviation from the target yaw rate. Oscillation of the wheel steering control is reliably prevented, and the stability of the vehicle is properly secured.

【0100】一方、車両のヨーレイトに混入するノイズ
強度Pizが所定値Piを越えて車両の運動状態が性能
目標指標W3 を越え、H∞制御の保証範囲外となった状
況では、後輪3の操舵制御が上記H∞制御からマップ制
御に切換えられ、このマップ制御が図21に示す車両の
推定横滑り角βに対する車両のコーナリングフォースの
非線形領域でも熟練運転者の操作を模倣した制御系であ
るので、H∞制御の保証範囲を越える非線形領域であっ
ても、車両の安定性を確保することができる。
On the other hand, when the noise intensity Piz mixed in the yaw rate of the vehicle exceeds the predetermined value Pi and the motion state of the vehicle exceeds the performance target index W3 and is out of the guaranteed range of the H∞ control, the rear wheel 3 The steering control is switched from the H∞ control to the map control, and since this map control is a control system that simulates the operation of a skilled driver even in the nonlinear region of the cornering force of the vehicle with respect to the estimated side slip angle β of the vehicle shown in FIG. , H∞ control, the stability of the vehicle can be ensured even in a non-linear region exceeding the guaranteed range.

【0101】図15は本発明の第8実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
8実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図2
に示す第1実施例及び図6に示す第2実施例のそれと略
同じであり、以下の制御フローの説明では、図2及び図
6に示す部材符号を用いる。
FIG. 15 is a flowchart showing a modification of the steering control of the rear wheels as an eighth embodiment of the present invention. In the case of the eighth embodiment, the hardware configuration of the vehicle steering system is the same as that shown in FIG.
Are substantially the same as those of the first embodiment shown in FIG. 6 and the second embodiment shown in FIG. 6, and in the following description of the control flow, the member codes shown in FIG. 2 and FIG.

【0102】第8実施例の制御フローは、基本的には図
14の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステッ
プS37で車両のヨーレイトに混入するノイズ強度Pizが
車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指標W3 に
相当する所定値Pi を越える領域では、ステップS39'
でH∞制御に代わる他の制御としてファジイ制御を用
い、該ファジイ制御による後輪操舵の制御量rを演算し
て、該制御量rでもってモータ28を駆動制御して後輪
3の舵角を操舵制御する。
The control flow of the eighth embodiment is basically the same as the control flow of FIG. 14, except that the noise intensity Piz mixed in the yaw rate of the vehicle at the step S37 changes when the characteristic of the vehicle changes. In a region exceeding a predetermined value Pi corresponding to the performance target index W3 for providing stability, step S39 '
The fuzzy control is used as another control instead of the H∞ control, and a control amount r of the rear wheel steering by the fuzzy control is calculated, and the motor 28 is drive-controlled by the control amount r to control the steering angle of the rear wheel 3. For steering control.

【0103】上記ステップS39' のファジイ制御は、第
2実施例で詳述したように、車両の安定性が本質的に保
証されるように予め設定したヨーレイト偏差en とその
変化率den /dtとの関数であるメンバーシップ関数
に基づいてステアリングホイール操舵に応じた制御量r
を演算し、該制御量rでもって後輪操舵装置のモータ2
8を制御するものであり、このステップS39' により第
2の制御手段としてのフィジイ制御手段61が構成され
ている。尚、他は図14の制御フローと同一であるの
で、同一ステップに同一符号を付してその説明を省略す
る。
As described in detail in the second embodiment, the fuzzy control in step S39 'is performed by setting the yaw rate deviation en set in advance so that the stability of the vehicle is essentially assured and the rate of change den / dt thereof. Control amount r according to the steering wheel steering based on the membership function which is a function of
And the motor 2 of the rear wheel steering system is calculated using the control amount r.
The step S39 'constitutes a fuzzy control means 61 as a second control means. The other steps are the same as those of the control flow of FIG.

【0104】そして、上記第8実施例においても、H∞
制御の保証範囲を越える非線形領域では、後輪3の操舵
制御はH∞制御からファジイ制御に切換えられ、このフ
ァジイ制御が車両の推定横滑り角βに対する車両のコー
ナリングフォースの非線形領域で車両を本質的に安定に
させる制御系にチューニングされているので、車両の安
定性を確保することができる。
In the eighth embodiment, H 上 記
In the non-linear region exceeding the guaranteed range of the control, the steering control of the rear wheels 3 is switched from the H∞ control to the fuzzy control. Since the control system is tuned to a stable control system, the stability of the vehicle can be ensured.

【0105】図16は本発明の第9実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
9実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図2
に示す第1実施例及び図8に示す第3実施例のそれと略
同じであり、以下の制御フローの説明では、図2及び図
8に示す部材符号を用いる。
FIG. 16 is a flowchart showing a modification of the rear wheel steering control according to the ninth embodiment of the present invention. In the case of the ninth embodiment, the hardware configuration of the vehicle steering system is the same as that shown in FIG.
8 and the third embodiment shown in FIG. 8, and in the following description of the control flow, the member codes shown in FIGS. 2 and 8 will be used.

【0106】第6実施例の制御フローは、基本的には図
14の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステッ
プS37で車両のヨーレイトに混入するノイズ強度Pizが
車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指標W3 に
相当する所定値Pi を越える領域では、ステップS39''
でH∞制御に代わる他の制御としてニューラルネットに
基づく制御を用い、該ニューラルネット制御による後輪
操舵の制御量rを演算して、該制御量rでもってモータ
28を駆動制御して後輪3の舵角を操舵制御する。
The control flow of the sixth embodiment is basically the same as the control flow of FIG. 14, except that the noise intensity Piz mixed in the yaw rate of the vehicle in step S37 is changed when the characteristic of the vehicle fluctuates. In a region exceeding a predetermined value Pi corresponding to the performance target index W3 for providing stability, step S39 ''
As another control instead of the H∞ control, a control based on a neural network is used, a control amount r of rear wheel steering by the neural network control is calculated, and the driving of the motor 28 is controlled by the control amount r to control the rear wheels. The steering angle of No. 3 is steered.

【0107】上記ステップS39''のニューラルネット制
御は、第3実施例で詳述したように、車両の安定性が本
質的に保証されるように予め、車両を安定性の限界を越
えて走行した際の熟練運転者のステアリングホイール操
作を学習して組込まれた制御則に基づいてステアリング
ホイール操舵に応じた制御量rを演算し、該制御量rで
もって後輪操舵装置のモータ28を制御するものであ
り、このステップS39''により第2の制御手段としての
ニューラルネット制御手段62が構成されている。尚、
他は図14の制御フローと同一であるので、同一ステッ
プに同一符号を付してその説明を省略する。
As described in detail in the third embodiment, the neural network control in step S39 ″ is performed by moving the vehicle beyond the stability limit in advance so that the stability of the vehicle is essentially guaranteed. The steering wheel operation of the skilled driver at the time of learning is learned and a control amount r corresponding to the steering wheel steering is calculated based on the built-in control law, and the motor 28 of the rear wheel steering device is controlled with the control amount r. The step S39 ″ constitutes the neural network control means 62 as the second control means. still,
The other steps are the same as those in the control flow of FIG. 14, and therefore, the same steps are denoted by the same reference characters and description thereof will be omitted.

【0108】そして、上記第9実施例においても、H∞
制御の保証範囲を越える非線形領域では、後輪3の操舵
制御はH∞制御からニューラルネットに基づく制御に切
換えられ、このファジイ制御が車両の推定横滑り角βに
対する車両のコーナリングフォースの非線形領域で車両
を本質的に安定にさせる制御系にチューニングされてい
るので、車両の安定性を確保することができる。
Then, also in the ninth embodiment, H∞
In the nonlinear region exceeding the guaranteed range of the control, the steering control of the rear wheel 3 is switched from H∞ control to the control based on the neural network. This fuzzy control is performed in the nonlinear region of the vehicle cornering force with respect to the estimated side slip angle β of the vehicle. Is tuned to a control system that essentially makes the vehicle stable, so that the stability of the vehicle can be ensured.

【0109】図17は本発明の第10実施例に係わる車
両の操舵装置を示す。上述した第1〜第9実施例では、
いずれも後輪3,3を後輪操舵装置20を用いて操舵制
御したのに対し、第10実施例では、前輪2,2をステ
アリングホイール1とは別途に電気的に操舵制御するも
のに適用したものである。
FIG. 17 shows a vehicle steering system according to a tenth embodiment of the present invention. In the first to ninth embodiments described above,
In each case, the rear wheels 3, 3 are steered using the rear wheel steering device 20, whereas the tenth embodiment is applied to a system in which the front wheels 2, 2 are electrically steered separately from the steering wheel 1. It was done.

【0110】すなわち、第10実施例の場合、操舵装置
は、図2に示す後輪操舵装置20を備えず、前輪操舵装
置10と並列に、リレーロッド11に配置したラック&
ピニオン機構71と、該機構71を駆動するモータ72
とを設け、該モータ72の作動をコントロールユニット
29により制御するように構成されている。操舵装置の
その他の構成は、上述の第1実施例と同様であるが、前
輪を操舵する関係上、第1実施例の後輪操舵で後輪を前
輪と逆位相に操舵制御する場合には本実施例では前輪の
操舵角を増す側に操舵制御し、第1実施例で後輪を同位
相に操舵制御する場合には本実施例では前輪の操舵角を
減す側に操舵制御すればよい。
That is, in the case of the tenth embodiment, the steering device does not include the rear wheel steering device 20 shown in FIG.
A pinion mechanism 71 and a motor 72 for driving the mechanism 71
And the operation of the motor 72 is controlled by the control unit 29. Other configurations of the steering device are the same as those of the above-described first embodiment. However, in view of steering the front wheels, in the case where the rear wheels are steered in the opposite phase to the front wheels in the rear wheels of the first embodiment, In this embodiment, the steering control is performed to increase the front wheel steering angle. In the first embodiment, when the rear wheels are controlled to have the same phase, in this embodiment, the steering control is performed to decrease the front wheel steering angle. Good.

【0111】尚、以上の説明では、後輪操舵の状態フィ
ードバック制御において、車両の推定観測量として車両
の横滑り角、後輪の操舵角、該操舵角の変化速度、前輪
と後輪のコーナリングフォース、及び車両に作用するヨ
ーレイトを用いて車両の状態を正確に観測したが、車両
の状態を観測するには、少なくとも車両の実際ヨーレイ
ト及び車両の横滑り角の2種を観測すれば足りる。
In the above description, in the state feedback control of the rear wheel steering, the estimated slip amount of the vehicle, the steering angle of the rear wheel, the changing speed of the steering angle, the cornering force of the front wheel and the rear wheel are obtained as the estimated amount of the vehicle. , And the yaw rate acting on the vehicle, the state of the vehicle is accurately observed. However, to observe the state of the vehicle, it is sufficient to observe at least two types of the actual yaw rate of the vehicle and the sideslip angle of the vehicle.

【0112】また、以上の説明では、第1の制御手段4
5をH∞制御するもので構成したが、車両のヨーレイト
のLQG制御(状態フィードバック制御)を行うもの、
又は実際ヨーレイトとその目標値との偏差に応じたフィ
ードバック制御量でもって後輪の操舵角をフィードバッ
ク制御するものにも同様に適用できるのは勿論である。
Further, in the above description, the first control means 4
5 that performs H∞ control, but performs LQG control (state feedback control) of the yaw rate of the vehicle,
Alternatively, it is needless to say that the present invention can be similarly applied to a system in which the steering angle of the rear wheels is feedback-controlled by a feedback control amount corresponding to the deviation between the actual yaw rate and its target value.

【0113】[0113]

【発明の効果】以上の如く、本発明における車両の操舵
装置によれば、第1の制御手段による前輪又は後輪の操
舵制御が車両の安定性を保証する範囲を越えて車両の運
動特性が変動した場合には、その状況を早期に把握し、
本質的に安定な第2の制御手段による前輪又は後輪の操
舵制御に切換えられるので、車両の安定性を良好に確保
することができる。
As described above, according to the vehicle steering system of the present invention, the steering characteristics of the front wheels or the rear wheels by the first control means exceed the range in which the stability of the vehicle is guaranteed, and the dynamic characteristics of the vehicle exceed the range. If it fluctuates, grasp the situation at an early stage,
Since the control is switched to the steering control of the front wheels or the rear wheels by the second control means which is essentially stable, the stability of the vehicle can be ensured well.

【0114】特に、請求項1記載の発明によれば、上記
第1の制御手段による前輪又は後輪の操舵制御がH∞制
御により行われるので、車両の特性変動時の車両の安定
性、速応性及び定常特性の全てを良好に確保できるとい
う効果をも奏する。
[0114] In particular, according to the first aspect of the invention, since the steering control of the front or rear wheels according to the first control means is performed by H∞ control, stability of the vehicle at the time of characteristic variation of the vehicle, the speed This also has the effect that all of the responsiveness and the steady-state characteristics can be satisfactorily secured.

【0115】また、請求項1又は2記載の発明によれ
ば、第1の制御手段による制御が車両の安定性を保証す
る範囲を越えたことを早期にかつ正確に検知することが
でき、車両の安定性をより良好に確保することができ
る。
According to the first or second aspect of the present invention, it is possible to quickly and accurately detect that the control by the first control means has exceeded the range in which the stability of the vehicle is guaranteed. Can be more preferably secured.

【0116】請求項3及び4記載の発明によれば、第1
の制御手段が車両の安定性を保証する範囲を越えた時点
の車速又は車両の横滑り角の相違に拘らず、その保証範
囲を越えた状況の判定をより正確に行うことができる。
According to the third and fourth aspects of the present invention, the first
Irrespective of the difference in the vehicle speed or the vehicle side slip angle at the time when the control means exceeds the range in which the stability of the vehicle is guaranteed, it is possible to more accurately determine the situation beyond the guaranteed range.

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

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

【図2】本発明の第1実施例に係わる車両の操舵装置の
全体構成を示す概略構成図である。
FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of a vehicle steering system according to a first embodiment of the present invention.

【図3】同操舵装置における制御系のブロック構成図で
ある。
FIG. 3 is a block diagram of a control system in the steering device.

【図4】後輪の操舵制御のフローチャート図である。FIG. 4 is a flowchart of steering control of a rear wheel.

【図5】H∞制御の制御ゲインを決定するためのフロー
チャート図である。
FIG. 5 is a flowchart for determining a control gain of H∞ control.

【図6】第2実施例を示す図3相当図である。FIG. 6 is a diagram corresponding to FIG. 3, showing a second embodiment.

【図7】同じく図4相当図である。FIG. 7 is a diagram corresponding to FIG. 4;

【図8】第3実施例を示す図3相当図である。FIG. 8 is a view corresponding to FIG. 3, showing a third embodiment.

【図9】同じく図4相当図である。FIG. 9 is a diagram corresponding to FIG. 4;

【図10】ニューラルネットの具体例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a specific example of a neural network.

【図11】第4実施例を示す図4相当図である。FIG. 11 is a view corresponding to FIG. 4, showing a fourth embodiment.

【図12】第5実施例を示す図4相当図である。FIG. 12 is a view corresponding to FIG. 4, showing a fifth embodiment.

【図13】第6実施例を示す図4相当図である。FIG. 13 is a view corresponding to FIG. 4, showing a sixth embodiment.

【図14】第7実施例を示す図4相当図である。FIG. 14 is a view corresponding to FIG. 4, showing a seventh embodiment.

【図15】第8実施例を示す図4相当図である。FIG. 15 is a view corresponding to FIG. 4, showing an eighth embodiment.

【図16】第9実施例を示す図4相当図である。FIG. 16 is a view corresponding to FIG. 4, showing a ninth embodiment.

【図17】第10実施例を示す図2相当図である。FIG. 17 is a diagram corresponding to FIG. 2, showing a tenth embodiment.

【図18】H∞制御に使用する2種の性能目標指標W1
,W3 を示す図である。
FIG. 18 shows two types of performance target indices W1 used for H∞ control.
, W3.

【図19】H∞制御を行わない場合の後輪操舵に対する
車両の運動特性の周波数伝達関数のゲイン特性を示す図
である。
FIG. 19 is a diagram illustrating gain characteristics of a frequency transfer function of a vehicle motion characteristic with respect to rear wheel steering when H∞ control is not performed.

【図20】路面の摩擦係数が変化した場合に後輪操舵に
対する車両の運動特性の周波数伝達関数が変化する様子
の説明図である。
FIG. 20 is an explanatory diagram showing how the frequency transfer function of the vehicle motion characteristics for rear wheel steering changes when the road surface friction coefficient changes.

【図21】車輪の横滑り角に対する車輪のコーナリング
フォース特性を示す図である。
FIG. 21 is a diagram showing a cornering force characteristic of a wheel with respect to a side slip angle of the wheel.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ステアリングホイール 2 前輪 3 後輪 20 後輪操舵装置(操舵手段) 28 モータ 29 コントロールユニット 36 ヨーレイトセンサ(ヨーレイト検出
手段) 45 第1の制御手段 46 制御ゲイン算出手段 47 状態フィードバック制御手段 48 マップ制御手段(第2の制御手段) 49 判定手段 50 制御切換手段 61 ファジイ制御手段(第2の制御手
段) 62 ニューラルネット制御手段(第2の
制御手段)
Reference Signs List 1 steering wheel 2 front wheel 3 rear wheel 20 rear wheel steering device (steering means) 28 motor 29 control unit 36 yaw rate sensor (yaw rate detection means) 45 first control means 46 control gain calculation means 47 state feedback control means 48 map control means (Second control means) 49 Judging means 50 Control switching means 61 Fuzzy control means (Second control means) 62 Neural network control means (Second control means)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI B62D 137:00 B62D 137:00 (56)参考文献 特開 平4−362472(JP,A) 特開 平4−201784(JP,A) 特開 平4−356280(JP,A) 特開 平4−138970(JP,A) 特開 平4−339509(JP,A) 特開 平3−61650(JP,A) 特開 平5−69845(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) B62D 6/00 - 6/06 B62D 7/14 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI B62D 17:00 B62D 17:00 (56) References JP-A-4-362472 (JP, A) JP-A-4-201784 (JP) JP-A-4-356280 (JP, A) JP-A-4-138970 (JP, A) JP-A-4-339509 (JP, A) JP-A-3-61650 (JP, A) 5-69845 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) B62D 6/00-6/06 B62D 7/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 前輪又は後輪をステアリングホイールと
は別途に操舵する操舵手段と、 車両に発生する実際のヨーレイトを検出するヨーレイト
検出手段と、 該検出手段により検出された実際ヨーレイトと目標ヨー
レイトとの偏差に基づいて制御量を演算し、該制御量に
より実際ヨーレイトを目標ヨーレイトに一致させるよう
上記操舵手段をフィードバック制御する第1の制御手段
と、 該第1の制御手段による制御が車両の安定性を保証する
範囲を越えたときを判定する判定手段と、 車両の安定性が本質的に保証されるようにステアリング
ホイール操舵に応じた制御量で上記操舵手段を制御する
第2の制御手段と、 上記判定手段の出力を受け、上記第1の制御手段による
制御が車両の安定性を保証する範囲を越えたとき、前輪
又は後輪の操舵制御を該第1の制御手段による制御から
上記第2の制御手段による制御に切換える制御切換手段
とを備え、 上記第1の制御手段は、少なくとも車両の実際ヨーレイ
ト及び推定横滑り角を車両の状態量とする車両の状態方
程式、並びに出力方程式に基づいて車両の実際ヨーレイ
トを制御目標ヨーレイトに状態フィードバック制御する
よう上記操舵手段を制御する状態フィードバック制御手
段と、上記前輪又は後輪の操舵に対する車両のヨーレイ
ト変化の周波数伝達関数の制御ゲイン特性として、車両
の特性変動時の安定性を与える性能目標指標並びに車両
の速応性及び定常特性を与える性能目標指標の2種と、
前輪又は後輪の操舵角を入力とする車両の状態方程式及
び出力方程式とに基づいて上記状態フィードバック制御
手段の制御ゲインを算出する制御ゲイン算出手段とから
なり、 上記判定手段は、第1の制御手段による前輪又は後輪の
操舵制御時に前輪又は後輪の操舵に対する車両のヨーレ
イト変化の制御ゲインの周波数成分が車両の特性変動時
の安定性を与える性能目標指標を越えたことで第1の制
御手段による制御が車両の安定性を保証する範囲を越え
たときを判定するものであることを特徴 とする車両の操
舵装置。
A front wheel or a rear wheel is referred to as a steering wheel.
Is a separate steering means and a yaw rate that detects the actual yaw rate generated in the vehicle
Detecting means, and the actual yaw rate and the target yaw detected by the detecting means.
A control amount is calculated based on the deviation from the rate, and the control amount is calculated.
Make the actual yaw rate more consistent with the target yaw rate
First control means for feedback-controlling the steering means
And the control by the first control means guarantees the stability of the vehicle.
Determination means for determining when the vehicle is out of range, and steering so that vehicle stability is essentially assured.
The above-mentioned steering means is controlled by a control amount corresponding to wheel steering.
Receiving the output of the second control means and the determination means and receiving the output of the first control means
When control exceeds the range that guarantees vehicle stability, the front wheels
Alternatively, the steering control of the rear wheels is changed from the control by the first control means.
Control switching means for switching to control by the second control means
With the door, the first control means, at least the vehicle actually Yorei
Vehicle state method using the vehicle and estimated sideslip angle as vehicle state variables
The actual yaw ray of the vehicle based on the equation and the output equation
Feedback control to the target yaw rate
Feedback control means for controlling the steering means as described above
Step and yaw ray of the vehicle with respect to the steering of the front or rear wheels
As a control gain characteristic of the frequency transfer function of
Target index and vehicle that provide stability when vehicle characteristics fluctuate
Two types of performance target indices that give the responsiveness and steady-state characteristics of
The equation of state of a vehicle with the steering angle of the front or rear wheels as input
State feedback control based on
From the control gain calculating means for calculating the control gain of the means.
The above-mentioned determination means is characterized in that the frequency component of the control gain of the yaw rate change of the vehicle with respect to the steering of the front wheel or the rear wheel at the time of the steering control of the front wheel or the rear wheel by the first control means gives the stability when the characteristic of the vehicle fluctuates. the vehicle steering system, characterized in that the control by the first control means by exceeding the target indicator is to determine if the result exceeds the range that ensures the stability of the vehicle.
【請求項2】 前輪又は後輪をステアリングホイールと
は別途に操舵する操舵手段と、 車両に発生する実際のヨーレイトを検出するヨーレイト
検出手段と、 該検出手段により検出された実際ヨーレイトと目標ヨー
レイトとの偏差に基づいて制御量を演算し、該制御量に
より実際ヨーレイトを目標ヨーレイトに一致させるよう
上記操舵手段をフィードバック制御する第1の制御手段
と、 該第1の制御手段による制御が車両の安定性を保証する
範囲を越えたときを判定する判定手段と、 車両の安定性が本質的に保証されるようにステアリング
ホイール操舵に応じた制御量で上記操舵手段を制御する
第2の制御手段と、 上記判定手段の出力を受け、上記第1の制御手段による
制御が車両の安定性を保証する範囲を越えたとき、前輪
又は後輪の操舵制御を該第1の制御手段による制御から
上記第2の制御手段による制御に切換える制御切換手段
とを備え、 上記判定手段は、第1の制御手段による前輪又は後輪の
操舵制御時に車両の実際ヨーレイトの所定周波数での位
相遅れ量が所定値を越えたことで第1の制御手段による
制御が車両の安定性を保証する範囲を越えたときを判定
するものであることを特徴とする車両の操舵装置。
2. A front wheel or a rear wheel is referred to as a steering wheel.
Is a separate steering means and a yaw rate that detects the actual yaw rate generated in the vehicle
Detecting means, and the actual yaw rate and the target yaw detected by the detecting means.
A control amount is calculated based on the deviation from the rate, and the control amount is calculated.
Make the actual yaw rate more consistent with the target yaw rate
First control means for feedback-controlling the steering means
And the control by the first control means guarantees the stability of the vehicle.
Determination means for determining when the vehicle is out of range, and steering so that vehicle stability is essentially assured.
The above-mentioned steering means is controlled by a control amount corresponding to wheel steering.
Receiving the output of the second control means and the determination means and receiving the output of the first control means
When control exceeds the range that guarantees vehicle stability, the front wheels
Alternatively, the steering control of the rear wheels is changed from the control by the first control means.
Control switching means for switching to control by the second control means
With the door, said determining means, the control by the first control means by a phase delay amount at a predetermined frequency of the actual yaw rate of the vehicle when the steering control of the front or rear wheel by the first control means exceeds a predetermined value A vehicle steering device for determining when the vehicle exceeds a range in which the stability of the vehicle is guaranteed.
【請求項3】 上記判定手段による位相遅れ量の判定し
きい値である所定値は、車速に応じて変更されるもので
ある請求項2記載の車両の操舵装置。
3. The vehicle steering system according to claim 2 , wherein the predetermined value, which is a threshold value for determining the amount of phase delay by the determination means, is changed according to a vehicle speed.
【請求項4】 上記判定手段による位相遅れ量の判定し
きい値である所定値は、車両の横滑り角に応じて変更さ
れるものである請求項2記載の車両の操舵装置。
4. The vehicle steering system according to claim 2 , wherein the predetermined value, which is a threshold value for determining the amount of phase delay by the determination means, is changed according to a side slip angle of the vehicle.
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