JP3607754B2 - 車両のヨーレイト推定装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のヨーレイト推定装置に関し、特に、ヨーレイトを直接的に検出するためのヨーレイトセンサを用いることなく車両のヨーレイトを求め得る車両のヨーレイト推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前後輪を転舵可能な４輪操舵車両があり、そのような４輪操舵車両において、車両の状態、例えばヨーレイトを検出して操舵量に対する後輪転舵量などを制御するようにしたものがある。上記ヨーレイトを検出するには車両のヨーレイトを直接検出するためのヨーレイトセンサを装着すれば良いが、一般にヨーレイトセンサは高価であり、そのための回路や演算処理の追加が発生し、車両が高騰化するという問題がある。
【０００３】
ヨーレイトセンサを用いることなくヨーレイトを推定する従来技術として、図３に示されるように、例えばアンチ・ロック・ブレーキ・システムなどで既に装着されている左右の従動輪の各車輪速センサ１１・１２を用い、それらの各信号ＶＷＬ・ＶＷＲをヨーレイト推定値前処理部１３に入力して、ヨーレイト推定値前処理部１３にて左右輪（内外輪）差にある定数を乗算し、その結果をローパスフィルタ１４にてフィルタ処理を行って、そのフィルタ出力値をヨーレイト推定値γｅｓｔとすることが知られている。
【０００４】
そのヨーレイト推定値γｅｓｔは、左車輪速センサ１１の値をＶＷＬとし、右車輪速センサ１２の値をＶＷＲとし、推定定数をＫとし、ローパスフィルタ１４の伝達関数をＧ（ｓ）とすると、次式により求めることができる。
【０００５】
γｅｓｔ＝Ｇ（ｓ）［Ｋ・（ＶＷＬ−ＶＷＲ）］
【０００６】
上記式により求められたヨーレイト推定値をγｅｓｔと、操舵角センサ４によるステアリング操舵角θＨと、後輪舵角センサ５によるリア転舵角θＲとをそれぞれオブザーバ１５に入力して、最終ヨーレイト推定値γを算出する。しかしながら、ヨーレイト推定値前処理部１３の出力値が乱れた値であることから、ローパスフィルタ１４により外乱を取り除いてきれいにされた値をオブザーバ１５に入力するようにしている。
【０００７】
従って、上記従来の技術では、ローパスフィルタ１４を介してヨーレイト推定値γｅｓｔを求めており、そのヨーレイト推定値γｅｓｔの真値に対する位相遅れが発生する。特に、ノイズ防止を強力にするため低カットオフのフィルタを使用すると、比較的早目の操舵を行う場合には、ヨーレイト推定値の精度がゲイン・位相共に悪化してしまうという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、オブザーバを用いてヨーレイト推定値を求める際のヨーレイト推定値の精度のゲイン・位相の悪化を防止し得る車両のヨーレイト推定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、本発明によれば、前後輪転舵可能な車両のステアリング操舵角及びリア舵角の各入力値からヨーレイト推定値及び車体スリップ角を出力する２自由度車両モデル処理部と、前記２自由度車両モデル処理部からの出力値をフィルタ処理するためのローパスフィルタとを有すると共に、前記車両の左右車輪速差にローパスフィルタ処理を行って得られる値を観測出力とするオブザーバを構成し、前記オブザーバを、前記観測出力と前記ローパスフィルタの内部変数とが概ね等しいと仮定して次数を１次低減した２次の最小次元オブザーバとして、車両のヨーレイト値を推定することにより、ステアリング操舵角と後輪転舵角との２値を入力される２自由度車両モデルにローパスフィルタを接続して構成した拡大系のオブザーバにおいて、出力されるヨーレイト・車体スリップ角・フィルタ内部変数の３状態変数の内フィルタ内部変数を観測できるため、２次の最小オブザーバを作ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく説明する。
【００１１】
図１は、本発明が適用されたヨーレイト推定装置のオブザーバ１の構成を示すブロック図である。本オブザーバ１は、２自由度車両モデル処理部２とローパスフィルタ３とにより構成されている。従来例と同様に操舵角センサ４からのステアリング操舵角θＨと、後輪舵角センサ５からのリア舵角θＲとの各信号が２自由度車両モデル処理回路２に入力する。
【００１２】
上記２自由度車両モデル処理部２からの出力をローパスフィルタ３を介して本オブザーバ１の出力としている。このオブザーバ出力は、２自由度車両モデル処理部２からのヨーレイト値γ及び車体スリップ角βと、ローパスフィルタ３のフィルタ内部変数ｆとの３出力となる。すなわち、オブザーバとしては３次のモデルとなり、その状態変数がヨーレイト値γと車体スリップ角βとフィルタ内部変数ｆとの３つになる。
【００１３】
上記３出力の中ではフィルタ内部変数を実際に観測できるため、２次の最小次元オブザーバをゴピナスの方法により求めて作成することができる。そのようにして、２自由度車両モデルにローパスフィルタを接続した拡大系を用いてオブザーバ１を構成している。さらに、この拡大車両モデル（オブザーバ１）の出力と、左右車輪速差にローパスフィルタ処理を行った信号（観測出力；従来例のγｅｓｔ）とが概ね等しいと仮定して、次数を１次低減した最小次元オブザーバを構成してヨーレイト信号を推定する。このオブザーバ１の出力が求めるヨーレイト推定値γとなり、これにより、外乱の影響を小さくしつつ、推定精度を維持できるという利点を発揮し得る。
【００１４】
【実施例】
図２に本発明に基づき推定されたヨーレイト値のシミュレーション結果を示す。図では、車速１００ｋｍ／ｈにて、ステアリング操舵角を３０度のステップ入力とし、リア舵角比を０．０１６７とした条件である。また、オブザーバのパラメータは、Ｌ１＝１、Ｌ２＝３であり、固有値は−９．７２０２±８．７８８３ｉであり、ダンピングファクタは０．７４１８であり、固有振動数は１３．１０４１である。
【００１５】
図の実線Ａで示される線が本発明に基づいて推定されたヨーレイト値（γ）であり、破線Ｂで示される実ヨーレイト値に対して極めて早期に略一致していることが分かる。また、想像線Ｃで示される従来のフィルタによる推定値にあっては、大きな遅れが生じており、本推定装置の優位性は顕著である。なお、本推定装置における車体スリップ角（β）が実線Ｄで示され、実車体スリップ角が一点鎖線Ｅで示されているが、車体スリップ角についても早期に略一致する結果を得られている。
【００１６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、従来の技術では外乱による影響を小さくするべくローパスフィルタの影響を大きくすると推定精度が悪化するという不都合に対して、外乱の影響を小さくするダイナミクス（ローパスフィルタ）を考慮した拡大系によりオブザーバを作成すると共に、オブザーバの３つの状態変数（ヨーレイト・車体スリップ角・フィルタ内部変数）の内フィルタ内部変数を観測できるため、２次の最小次元オブザーバを作ることができ、簡単な回路で、外乱の影響を小さくしつつ、推定精度を維持し得るという効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたヨーレイト推定装置のオブザーバの構成を示すブロック図。
【図２】本発明により推定されたヨーレイト値のシミュレーション結果を示す図。
【図３】従来のヨーレイト推定装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１ オブザーバ
２ ２自由度車両モデル処理部
３ ローパスフィルタ
４ 操舵角センサ
５ 後輪舵角センサ
１１ 左車輪速センサ
１２ 右車輪速センサ
１３ ヨーレイト推定値前処理部
１４ ローパスフィルタ
１５ オブザーバ
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両のヨーレイト推定装置に関し、特に、ヨーレイトを直接的に検出するためのヨーレイトセンサを用いることなく車両のヨーレイトを求め得る車両のヨーレイト推定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
前後輪を転舵可能な４輪操舵車両があり、そのような４輪操舵車両において、車両の状態、例えばヨーレイトを検出して操舵量に対する後輪転舵量などを制御するようにしたものがある。上記ヨーレイトを検出するには車両のヨーレイトを直接検出するためのヨーレイトセンサを装着すれば良いが、一般にヨーレイトセンサは高価であり、そのための回路や演算処理の追加が発生し、車両が高騰化するという問題がある。
【０００３】
ヨーレイトセンサを用いることなくヨーレイトを推定する従来技術として、図３に示されるように、例えばアンチ・ロック・ブレーキ・システムなどで既に装着されている左右の従動輪の各車輪速センサ１１・１２を用い、それらの各信号ＶＷＬ・ＶＷＲをヨーレイト推定値前処理部１３に入力して、ヨーレイト推定値前処理部１３にて左右輪（内外輪）差にある定数を乗算し、その結果をローパスフィルタ１４にてフィルタ処理を行って、そのフィルタ出力値をヨーレイト推定値γｅｓｔとすることが知られている。
【０００４】
そのヨーレイト推定値γｅｓｔは、左車輪速センサ１１の値をＶＷＬとし、右車輪速センサ１２の値をＶＷＲとし、推定定数をＫとし、ローパスフィルタ１４の伝達関数をＧ（ｓ）とすると、次式により求めることができる。
【０００５】
γｅｓｔ＝Ｇ（ｓ）［Ｋ・（ＶＷＬ−ＶＷＲ）］
【０００６】
上記式により求められたヨーレイト推定値をγｅｓｔと、操舵角センサ４によるステアリング操舵角θＨと、後輪舵角センサ５によるリア転舵角θＲとをそれぞれオブザーバ１５に入力して、最終ヨーレイト推定値γを算出する。しかしながら、ヨーレイト推定値前処理部１３の出力値が乱れた値であることから、ローパスフィルタ１４により外乱を取り除いてきれいにされた値をオブザーバ１５に入力するようにしている。
【０００７】
従って、上記従来の技術では、ローパスフィルタ１４を介してヨーレイト推定値γｅｓｔを求めており、そのヨーレイト推定値γｅｓｔの真値に対する位相遅れが発生する。特に、ノイズ防止を強力にするため低カットオフのフィルタを使用すると、比較的早目の操舵を行う場合には、ヨーレイト推定値の精度がゲイン・位相共に悪化してしまうという問題があった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的は、オブザーバを用いてヨーレイト推定値を求める際のヨーレイト推定値の精度のゲイン・位相の悪化を防止し得る車両のヨーレイト推定装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
このような目的は、本発明によれば、前後輪転舵可能な車両のステアリング操舵角及びリア舵角の各入力値からヨーレイト推定値及び車体スリップ角を出力する２自由度車両モデル処理部と、前記２自由度車両モデル処理部からの出力値をフィルタ処理するためのローパスフィルタとを有すると共に、前記車両の左右車輪速差にローパスフィルタ処理を行って得られる値を観測出力とするオブザーバを構成し、前記オブザーバを、前記観測出力と前記ローパスフィルタの内部変数とが概ね等しいと仮定して次数を１次低減した２次の最小次元オブザーバとして、車両のヨーレイト値を推定することにより、ステアリング操舵角と後輪転舵角との２値を入力される２自由度車両モデルにローパスフィルタを接続して構成した拡大系のオブザーバにおいて、出力されるヨーレイト・車体スリップ角・フィルタ内部変数の３状態変数の内フィルタ内部変数を観測できるため、２次の最小オブザーバを作ることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく説明する。
【００１１】
図１は、本発明が適用されたヨーレイト推定装置のオブザーバ１の構成を示すブロック図である。本オブザーバ１は、２自由度車両モデル処理部２とローパスフィルタ３とにより構成されている。従来例と同様に操舵角センサ４からのステアリング操舵角θＨと、後輪舵角センサ５からのリア舵角θＲとの各信号が２自由度車両モデル処理回路２に入力する。
【００１２】
上記２自由度車両モデル処理部２からの出力をローパスフィルタ３を介して本オブザーバ１の出力としている。このオブザーバ出力は、２自由度車両モデル処理部２からのヨーレイト値γ及び車体スリップ角βと、ローパスフィルタ３のフィルタ内部変数ｆとの３出力となる。すなわち、オブザーバとしては３次のモデルとなり、その状態変数がヨーレイト値γと車体スリップ角βとフィルタ内部変数ｆとの３つになる。
【００１３】
上記３出力の中ではフィルタ内部変数を実際に観測できるため、２次の最小次元オブザーバをゴピナスの方法により求めて作成することができる。そのようにして、２自由度車両モデルにローパスフィルタを接続した拡大系を用いてオブザーバ１を構成している。さらに、この拡大車両モデル（オブザーバ１）の出力と、左右車輪速差にローパスフィルタ処理を行った信号（観測出力；従来例のγｅｓｔ）とが概ね等しいと仮定して、次数を１次低減した最小次元オブザーバを構成してヨーレイト信号を推定する。このオブザーバ１の出力が求めるヨーレイト推定値γとなり、これにより、外乱の影響を小さくしつつ、推定精度を維持できるという利点を発揮し得る。
【００１４】
【実施例】
図２に本発明に基づき推定されたヨーレイト値のシミュレーション結果を示す。図では、車速１００ｋｍ／ｈにて、ステアリング操舵角を３０度のステップ入力とし、リア舵角比を０．０１６７とした条件である。また、オブザーバのパラメータは、Ｌ１＝１、Ｌ２＝３であり、固有値は−９．７２０２±８．７８８３ｉであり、ダンピングファクタは０．７４１８であり、固有振動数は１３．１０４１である。
【００１５】
図の実線Ａで示される線が本発明に基づいて推定されたヨーレイト値（γ）であり、破線Ｂで示される実ヨーレイト値に対して極めて早期に略一致していることが分かる。また、想像線Ｃで示される従来のフィルタによる推定値にあっては、大きな遅れが生じており、本推定装置の優位性は顕著である。なお、本推定装置における車体スリップ角（β）が実線Ｄで示され、実車体スリップ角が一点鎖線Ｅで示されているが、車体スリップ角についても早期に略一致する結果を得られている。
【００１６】
【発明の効果】
このように本発明によれば、従来の技術では外乱による影響を小さくするべくローパスフィルタの影響を大きくすると推定精度が悪化するという不都合に対して、外乱の影響を小さくするダイナミクス（ローパスフィルタ）を考慮した拡大系によりオブザーバを作成すると共に、オブザーバの３つの状態変数（ヨーレイト・車体スリップ角・フィルタ内部変数）の内フィルタ内部変数を観測できるため、２次の最小次元オブザーバを作ることができ、簡単な回路で、外乱の影響を小さくしつつ、推定精度を維持し得るという効果を奏し得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用されたヨーレイト推定装置のオブザーバの構成を示すブロック図。
【図２】本発明により推定されたヨーレイト値のシミュレーション結果を示す図。
【図３】従来のヨーレイト推定装置の構成を示すブロック図。
【符号の説明】
１ オブザーバ
２ ２自由度車両モデル処理部
３ ローパスフィルタ
４ 操舵角センサ
５ 後輪舵角センサ
１１ 左車輪速センサ
１２ 右車輪速センサ
１３ ヨーレイト推定値前処理部
１４ ローパスフィルタ
１５ オブザーバ
Claims (1)
- 前後輪転舵可能な車両のステアリング操舵角及びリア舵角の各入力値からヨーレイト推定値及び車体スリップ角を出力する２自由度車両モデル処理部と、前記２自由度車両モデル処理部からの出力値をフィルタ処理するためのローパスフィルタとを有すると共に、前記車両の左右車輪速差にローパスフィルタ処理を行って得られる値を観測出力とするオブザーバを構成し、
前記オブザーバを、前記観測出力と前記ローパスフィルタの内部変数とが概ね等しいと仮定して次数を１次低減した２次の最小次元オブザーバとして、車両のヨーレイト値を推定することを特徴とする車両のヨーレイト推定装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19610195A JP3607754B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 車両のヨーレイト推定装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19610195A JP3607754B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 車両のヨーレイト推定装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0921824A JPH0921824A (ja) | 1997-01-21 |
| JP3607754B2 true JP3607754B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=16352249
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19610195A Expired - Fee Related JP3607754B2 (ja) | 1995-07-07 | 1995-07-07 | 車両のヨーレイト推定装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3607754B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102083205B1 (ko) * | 2013-09-26 | 2020-03-02 | 현대모비스 주식회사 | 차간 거리 제어 시스템 및 방법 |
-
1995
- 1995-07-07 JP JP19610195A patent/JP3607754B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0921824A (ja) | 1997-01-21 |
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Legal Events
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041005 |
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