JP4061908B2 - 車両速度制御装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、シャシーダイナモメータ等の車両試験装置上で車両を運転するときの車両速度制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、シャシーダイナモメータ上で車両を運転するときの速度制御方法には、図2に示すような加速度マイナ付速度制御方式がある(特公昭61−18433号)。この方式においては、車速指令信号VSと車両4の車速検出信号Vとの偏差信号を速度制御器1で比例演算して加減速度指令信号を得、また車速検出信号Vを微分演算器5で演算して加減速度検出信号を得、この両加速度信号の偏差を加減速度演算器2に入力して比例積分演算してアクセルペダルストローク信号θSとし、さらにストローク制御器3によりアクセルペダルストローク制御信号θとし、アクセルペダルを操作して車両4の車速Vを車速指令VSと一致するように制御している。なお、構成要素のブロック内の記号は、各構成要素の伝達関数を示す。
【0003】
上記した従来の加速度マイナ付速度制御装置は、フィードバック制御であるので、速度制御器1等のゲイン調整を行う必要があり、また車両4の伝達関数MG(S)は多数の変化要素があり、これらの変化要素が変化する毎にやはり速度制御器1等のゲイン調整が必要となった。さらに、フィードバック制御ループは閉ループ伝達関数として表わされ、速度制御器1等のゲインによって決まる制御応答の遅れが存在する。
【0004】
これらの点を改善するため、本出願人は車両の伝達関数の逆関数MG-1(S)を用いたフィードフォワード制御方式を提案した(特願平6−75532号)。この制御方法は、車両の伝達関数MG(S)の逆関数MG(S)-1を用いて車速指令VSに車速Vを一致させるために必要なアクセルペダルストロークQAを直接演算により算出し、このQAをアクセルアクチュエータ操作信号QSとして出力する。これによりアクセルアクチュエータは作動し、アクセルアクチュエータストロークθを得てθ=θAとし、車両のアクセルペダルを動かし、車速指令VSに車速Vを一致させるものである。
【0005】
しかしながら、車両の伝達関数の逆関数を用いたフィードフォワード制御は、フィードバック制御の欠点を理論上除去できるものではあるが、実際には車両の伝達関数の逆関数には必ず誤差が生じ、車速指令と車速との間に誤差が生じた。
【0006】
そこで、本出願人はこの誤差を解消するために図3に示す速度制御装置を提案した(特開平7−325019号)。Aは加算器A3部分を除いて、前述したフィードフォワード制御回路であり、6は逆関数MG(S)-1を有する逆関数回路である。Bは車速指令VSと車速Vに偏差が生じたときに逆関数回路6からのアクセルペダルストローク指令を補正するアクセルペダルストローク補正指令を出力する車両モデル補償制御回路である。
【0007】
補償制御回路Bにおいて、7は制御回路Aと同じ伝達関数を有する車両制御モデル伝達関数回路、8は回路7からの車速指令VS′を微分するD演算器、A1は回路7からの車速指令VS′と車速Vの偏差を検出する加算器、9はこの偏差に比例した信号を出力するP演算器、10は車速Vを微分するD演算器、A2は演算器8〜10の出力を加算する加算器、11は加算器A2からの信号を比例積分し、加算器A3にアクセルペダルストローク補正指令θCを出力するPI演算器である。
【0008】
車速指令VSで車両4を加速した時、指令に対する車速の遅れ分を補償するアクセルペダルのストローク指令がPI演算器11の積分項に蓄積され、車速指令VSが加速から定常に移った時この積分項に蓄積された値をPIの時定数で放出する間、余分なアクセル指令を出すことになり、車速のオーバーシュートが発生する。回路7はこの車速の遅れ分による積分項への蓄積を防ぎ、車速のオーバーシュートを防止する。
【0009】
演算器8〜11からなるフィードバック回路は、加速度指令フォーシングを持つ加速度マイナ付速度制御回路となっていて、D演算器8からの加減速度指令とP演算器9からの車速偏差信号との合計を新たな加減速指令とし、D演算器10からの加減速検出信号との偏差信号を加算器A2から出力させ、PI演算器11からの補正指令θCを加算器A3に入力し、ストローク指令θAをθSに補正する。この結果、車両の伝達関数の逆関数MG(S)-1に誤差があった場合、その誤差分のアクセルストローク指令のみPI演算器11に蓄積され、補償される。又、D演算器8,10の相殺効果により速度指令VS′と車速Vの偏差が相殺され、オーバーシュートが防止される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図3に示した従来装置は、フィードフォワード制御による誤差分を補償するフィードバック制御回路の構成が複雑であり、比例、微分、積分の各演算が行われるためにそのゲイン調整も容易でなかった。又、車両4においては、実際にはダイナモメータ等による走行抵抗があり、この走行抵抗分が車両4の駆動力にフィードバックされているので、その後の積分項がキャンセルされ、制御誤差を生じ、この制御誤差を補償するために、フィードバック制御回路の構成が複雑となった。
【0011】
この発明は上記のような課題を解決するために成されたものであり、フィードフォワード制御回路の誤差分を補償するフィードバック制御回路の構成を簡単にするとともに、そのゲイン調整を簡単にすることができる車両速度制御装置を得ることを目的とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明による車両速度制御装置は、車両試験装置上で車両を運転するときの車両速度制御装置において、車両の伝達関数の逆関数をフィードフォワードの伝達関数に用いて車速指令から直接アクセル開度を演算出力し、そのアクセル操作により車速を車速指令に一致させるフィードフォワード制御回路と、車速指令と車速との偏差を比例演算する比例演算部の出力と車両試験装置上での車速に応じた車両の走行抵抗を加算し、この加算値により前記フィードフォワード制御回路の車両の駆動力を補償して前記フィードフォワード制御回路の誤差分を補償するフィードバック制御回路と、前記フィードバック制御回路による補償後の駆動力をフィードバック制御する駆動力オブザーバ補正回路を備えたものである。
【0013】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態を図面とともに説明する。図1はこの実施形態による車両速度制御装置のブロック図を示す。図において、12は車速指令VSを入力され、加速力Fαを演算する加速力演算部、13は車速指令V S と車速Vとの偏差を比例演算する比例演算部、14は車速Vを入力され、走行抵抗FRLを設定する走行抵抗設定器、15は各演算部12,13及び走行抵抗設定器14の各出力を加算して駆動力FRを出力する加算器、16は機械慣性の慣性モーメントJO(車重Wに対応)と検出加速度を乗算して機械慣性FM=WdV/dtを得る乗算器、17は機械慣性FMと、走行抵抗FRLと電気慣性FEを加算したものに対応する検出ダイナモメータトルクを入力され、検出駆動力を出力する加算器である。
【0014】
又、加算器18には駆動力FRと一次遅れ要素19の出力が入力され、その偏差が駆動力指令として出力される。この駆動力指令と加算器17からの検出駆動力が加算器20に入力され、その偏差は切換スイッチ21を介して一次遅れ要素19に入力される。加算器18からの駆動力指令は乗算器22でタイヤ半径rが乗算されてアクスル軸トルクτ a が算出され、アクスル軸トルクτ a は除算器23に入力され、トランスミッション比iMとデフ比iDとを乗算したものにより除算されてエンジン出力トルクτ e が算出される。
【0015】
24は収録エンジン特性部であり、エンジン出力トルクτ e 、エンジン回転数Ne、車速指令変化率、冷却水温、吸気温度、大気圧などを入力され、シーマック学習機能によりこれらの各変化要素間の荷重テーブルを作成して記憶する。そして、入力された各変化要素に応じてアクセルアクチュエータ操作信号θSを荷重テーブルから読み出し、出力する。開度制御部25は操作信号θSを入力されてアクセル開度θを出力する。
【0016】
アクセル開度θは車両4に入力される。車両4においては、まずエンジン特性部26があり、入力されたアクセル開度θ及びエンジン回転数Neに応じたエンジン出力トルクτ e が出力される。出力トルクτ e は乗算器27に入力され、iM×iDを乗算されてアクセル軸トルクτ a が演算され、この軸トルクτ a は除算器28に入力され、タイヤ半径rで除算して駆動力FRを算出し、加算器29では駆動力FRからダイナモメータ等による実際の走行抵抗分30が減算され、加速力Fαが得られる。加速力Fαは除算器31に入力され、車重Wで除算されて加速度αが算出され、加速度αは積分器32に入力されて車速Vが得られる。
【0017】
上記構成において、加速力演算部12、乗算器22、除算器23、収録エンジン特性部24により車両4の伝達関数MG(S)の逆関数MG(S)-1を有する逆関数回路を形成し、この逆関数回路に開度制御部25及び車両4を加えてフィードフォワード制御回路を形成する。このフィードフォワード制御回路の誤差分を補償するフィードバック回路としては、従来のような複雑な回路構成とせず、基本的には比例演算部13のみである。これは、車両4において、実際には走行抵抗30が存在するために積分項がキャンセルされるために、その補償が必要となるが、走行抵抗設定器14からの走行抵抗をフィードバック系に加算することにより車両4における走行抵抗30が相殺されるため、補償の必要がなくなるためである。従って、フィードバック制御回路は基本的には比例演算器13のみで構成され、構成簡単でゲイン調整も容易となる。ただし、フィードバック系に走行抵抗分を加算したことによる誤差も生じる。このため、構成要素16〜20による駆動力オブザーバ補正回路を設け、車両の駆動力をフィードバック制御するようにした。
【0018】
なお、変速中に駆動力オブザーバ補正回路が作動すると、却って誤差が生じるので、切換スイッチ21を設け、変速中は駆動力オブザーバ補正回路が作動しないようにした。
【0019】
【発明の効果】
以上のようにこの発明によれば、走行抵抗設定器からの走行抵抗をフィードバック系に加算したので、車両における走行抵抗分が相殺され、フィードフォワード制御による誤差分を補償するフィードバック制御回路の構成を基本的には比例演算器のみとすることができ、構成簡単でゲイン調整も簡単にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明による車両速度制御装置のブロック図である。
【図2】 従来装置のブロック図である。
【図3】 他の従来装置のブロック図である。
【符号の説明】
4…車両
13…比例演算部
14…走行抵抗設定器
Claims (1)
- 車両試験装置上で車両を運転するときの車両速度制御装置において、車両の伝達関数の逆関数をフィードフォワードの伝達関数に用いて車速指令から直接アクセル開度を演算出力し、そのアクセル操作により車速を車速指令に一致させるフィードフォワード制御回路と、車速指令と車速との偏差を比例演算する比例演算部の出力と車両試験装置上での車速に応じた車両の走行抵抗を加算し、この加算値により前記フィードフォワード制御回路の車両の駆動力を補償して前記フィードフォワード制御回路の誤差分を補償するフィードバック制御回路と、前記フィードバック制御回路による補償後の駆動力をフィードバック制御する駆動力オブザーバ補正回路を備えたことを特徴とする車両速度制御装置。
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