JP4238953B2 - 車両用操舵装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ステアリングホイール等の操作部材の操作によりアクチュエータの出力に応じて舵角を変化させる車両用操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
カーブ走行時における速度超過やドライバーの運転ミス等により、車両がスピンやドリフトを起こした場合、ドライバーの意図に沿って車両を操舵することができなくなる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
そのような不安定な車両挙動を防ぐため、舵角変化による車両の挙動変化に対応するヨーレート等の挙動指標の目標値を、ステアリングホイールの操作角等の操作入力値に応じて決定し、その目標挙動指標値と検出した実際の挙動指標値との偏差に応じて操舵用アクチュエータをフィードバック制御することが提案されている。
【０００４】
そのような偏差に応じたフィードバック制御に際しては、その偏差に対応するフィードバック制御値を演算し、そのフィードバック制御値に応じた舵角変化が生じるように操舵用アクチュエータを制御している。一般に、そのような偏差に対するフィードバック制御値の演算出力動作は比例積分（ＰＩ）動作とされている。
【０００５】
しかし、例えば車両が凍結路面のような車輪との間の摩擦係数が小さな路面を走行する場合にあっては、舵角の変化に車両挙動が追従しない。そのため、操作入力値に対応する目標挙動指標値と実際の挙動指標値との偏差をＰＩ制御では低減できず、定常偏差が生じる。そのような定常偏差が生じるとフィードバック制御値が発散してしまう。
【０００６】
そこで、その偏差に対するフィードバック制御値の演算出力動作を比例（Ｐ）動作としたり、そのフィードバック制御値を演算するに際して積分ゲインをかなり小さく設定したり、そのフィードバック制御値の大きさを制限することが考えられるが、そうすると、通常の路面を走行する場合における挙動指標の目標値への追従性が犠牲になるという問題がある。
【０００７】
本発明は、上記問題を解決することのできる車両用操舵装置を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明の車両用操舵装置は、操作部材と、その操作部材の操作により駆動される操舵用アクチュエータと、その操舵用アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達する手段と、舵角変化による車両の挙動変化に対応する挙動指標値を時系列に求める手段と、その操作部材の操作量を含む操作入力値を時系列に検出する手段と、その検出した操作入力値に対応する目標挙動指標値を、その操作入力値と目標挙動指標値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、その目標挙動指標値と求めた挙動指標値との偏差を時系列に演算する手段と、その偏差に対応するフィードバック制御値を、その偏差とフィードバック制御値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、そのフィードバック制御値に応じた舵角変化が生じるように、前記操舵用アクチュエータを制御する手段と、挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が、予め定めた設定値以下か否かを判断する手段とを備え、前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が設定値を超える時は、前記偏差に対するフィードバック制御値の演算出力動作は比例積分動作とされ、前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が設定値以下である時は、前記フィードバック制御値の現在値が直前値と等しくされることを特徴とする。
本発明の構成によれば、操作入力値に対応する目標挙動指標値と求めた挙動指標値との偏差が演算され、その偏差に対応するフィードバック制御値が演算される。そのフィードバック制御値に応じた舵角変化が生じるように操舵用アクチュエータが制御されることで、その挙動指標値が目標挙動指標値に追従するように車両挙動が制御される。
その挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値は、舵角の変化に対する車両挙動の追従性が高い場合は設定値を超え、その追従性が低い場合は設定値以下になる。その設定値は、その挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が設定値を超えれば、目標挙動指標値と求めた挙動指標値との偏差に対するフィードバック制御値の演算出力動作を比例積分（ＰＩ）動作としても、そのフィードバック制御値が発散することがないように設定すればよく、零でもよい。
その挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が設定値以下である時は、そのフィードバック制御値の現在値が直前値、すなわち、その現在値を演算する直前に演算したフィードバック制御値と等しくされる。換言すれば、舵角の変化に対する車両挙動の追従性が低い場合、フィードバック制御値の演算出力動作として比例積分（ＰＩ）動作がなされることはない。これにより、比例（Ｐ）動作による定常偏差の拡大と、積分（Ｉ）動作によるフィードバック制御値の発散を防止できる。
その挙動指標値としては、車両のヨーレートや横加速度を採用できる。また、車両の横加速度をＧｙ、車両のヨーレートをγ、横加速度加重比をＫ１、ヨーレート加重比をＫ２、車速をＶ、Ｋ１＋Ｋ２＝１として、Ｄ＝Ｋ１・Ｇｙ＋Ｋ２・γ・Ｖであらわされる値Ｄを挙動指標値としてもよい。
【０００９】
本発明の車両用操舵装置において、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きは車輪に伝達され、そのフィードバック制御値として舵角修正値が演算され、その目標挙動指標値に対応する舵角設定値を、その目標挙動指標値と舵角設定値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段が設けられ、舵角が舵角設定値と舵角修正値との和である目標舵角に対応するように、前記操舵用アクチュエータが制御されるのが好ましい。
この構成によれば、操作部材の操作による操舵用アクチュエータの動きを、その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、舵角が変化するようにその車輪に伝達するステアバイワイヤシステムにおいて、操作部材の操作量に応じた目標挙動指標値に対応する舵角設定値と、その目標挙動指標値と求めた挙動指標値との偏差に対応する舵角修正値との和である目標舵角に対応するように、操舵用アクチュエータを制御する。その舵角設定値は目標舵角におけるフィードフォワード項、その舵角修正値はフィードバック項に対応することから、フィードフォワード制御とフィードバック制御の統合制御が行われる。これにより、車両の舵角を操作部材の操作量に応じて変化させ、且つ、車両の挙動変化に応じて操舵用アクチュエータを制御することで車両挙動の最適化を図ることができる。
【００１０】
その操作部材は回転操作されるものとされ、その操作部材の操作量は、車両のドライバーが操作部材に作用させる操作トルクとされ、その操作部材に作用する反力トルクを発生する操作用アクチュエータが設けられ、検出した操作トルクと発生した反力トルクとの偏差の作用による操作部材の回転操作角を時系列に検出する手段と、その検出した回転操作角に応じた反力トルク設定値を、その回転操作角と反力トルク設定値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、前記求めた挙動指標値に対応する操作部材の挙動対応回転操作角を、その挙動指標値と挙動対応回転操作角との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、その検出した回転操作角と演算した挙動対応回転操作角との偏差に対応する反力トルク修正値を、その偏差と反力トルク修正値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、その反力トルクが反力トルク設定値と反力トルク修正値との和である目標反力トルクに対応するように、その操作用アクチュエータを制御する手段と、前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が、予め定めた第２設定値以下か否かを判断する手段とを備え、前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が第２設定値を超える時は、前記偏差に対する反力トルク修正値の演算出力動作は比例積分動作とされ、前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が第２設定値以下である時は、前記反力トルク修正値の現在値が直前値と等しくされるのが好ましい。
この構成によれば、操作部材の操作量として、ドライバーが操作部材に作用させる操作トルクを採用している。これにより、反力トルクにより操作部材の過剰な操作を抑制できるだけでなく、ドライバーが操作トルクを作用させてから舵角が変化するまでの間の遅れを低減できるので、ドライバーの操作に対する舵角変化の応答性が向上し、高車速域での急操舵に対しても車両姿勢の立て直しが容易になり走行安定性を向上できる。
さらに、車両の実際の挙動指標値に対応する挙動対応回転操作角と、検出した回転操作角との偏差に応じて反力トルク修正値を求め、その反力トルク修正値と、回転操作角に対応する反力トルク設定値との和を目標反力トルクとするので、反力トルクは実際の車両の挙動変化を反映したものとなる。これにより、急操舵に対する車両姿勢の立て直しがより容易になって走行安定性を向上でき、車両の運動特性がドライバーの操作トルクに対応したものとなり、操作トルクに応じた車両の操舵が可能になる。
その挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値は、舵角の変化に対する車両挙動の追従性が高い場合は第２設定値を超え、その追従性が低い場合は第２設定値以下になる。その第２設定値は、その挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が第２設定値を超えれば、回転操作角と挙動対応回転操作角との偏差に対する反力トルク修正値の演算出力動作を比例積分（ＰＩ）動作としても、その反力トルク修正値が発散することがないように設定すればよく、零でもよい。
その挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が第２設定値以下である時は、反力トルク修正値の現在値が直前値、すなわち、その現在値を演算する直前に演算した反力トルク修正値と等しくされる。換言すれば、舵角の変化に対する車両挙動の追従性が低い場合は、その反力トルク修正値の演算出力動作として比例積分（ＰＩ）動作がなされることはない。これにより、比例（Ｐ）動作による定常偏差の拡大と、積分（Ｉ）動作による反力トルク修正値の発散を防止できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１〜図５、図１１を参照して本発明の第１実施形態を説明する。
図１に示す車両用操舵装置は、ステアリングホイールを模した操作部材１と、その操作部材１の回転操作により駆動される操舵用アクチュエータ２と、その操舵用アクチュエータ２の動きを、その操作部材１を車輪４に機械的に連結することなく、その動きに応じて舵角が変化するように操舵用前方左右車輪４に伝達するステアリングギヤ３とを備える。
【００１２】
その操舵用アクチュエータ２は、例えば公知のブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。そのステアリングギヤ３は、その操舵用アクチュエータ２の出力シャフトの回転運動をステアリングロッド７の直線運動に変換する運動変換機構を有する。そのステアリングロッド７の動きがタイロッド８とナックルアーム９を介して車輪４に伝達され、その車輪４のトー角が変化する。そのステアリングギヤ３は、公知のものを用いることができ、操舵用アクチュエータ２の動きを舵角が変化するように車輪４に伝達できれば構成は限定されない。なお、操舵用アクチュエータ２が駆動されていない状態では、車輪４がセルフアライニングトルクにより直進操舵位置に復帰できるようにホイールアラインメントが設定されている。
【００１３】
その操作部材１は、車体側により回転可能に支持される回転シャフト１０に連結されている。その操作部材１に作用する反力トルクを発生する操作用アクチュエータ１９が設けられている。その操作用アクチュエータ１９は、その回転シャフト１０と一体の出力シャフトを有するブラシレスモータ等の電動モータにより構成できる。
【００１４】
その操作部材１を直進操舵位置に復帰させる方向の弾力を付与する弾性部材３０が設けられている。この弾性部材３０は、例えば、回転シャフト１０に弾力を付与するバネにより構成できる。上記操作用アクチュエータ１９が回転シャフト１０にトルクを付加していない時、その弾力により操作部材１は直進操舵位置に復帰する。
【００１５】
操作入力値として、その操作部材１の操作量である回転操作角を時系列に検出する角度センサ１１が設けられている。本実施形態では、その角度センサ１１は上記回転シャフト１０の回転角を時系列に検出する。
その操作部材１に車両のドライバーが作用させる操作トルクとして、その回転シャフト１０により伝達されるトルクを時系列に検出するトルクセンサ１２が設けられている。
車両の舵角を時系列に検出する舵角センサ１３が、その舵角に対応するステアリングロッド７の作動量を時系列に検出するポテンショメータにより構成されている。
車速を時系列に検出する速度センサ１４が設けられている。
車両の横加速度を時系列に検出する横加速度センサ１５が設けられている。
車両のヨーレートを時系列に検出するヨーレートセンサ１６が設けられている。
【００１６】
その角度センサ１１、トルクセンサ１２、舵角センサ１３、速度センサ１４、横加速度センサ１５、ヨーレートセンサ１６は、コンピュータにより構成される制御装置２０に接続される。その制御装置２０は、駆動回路２２、２３を介して操舵用アクチュエータ２と操作用アクチュエータ１９を制御する。
【００１７】
図２は、車速が予め設定した車速以上である場合における第１実施形態の制御装置２０の制御ブロック線図を示す。
この第１実施形態においては、車両の横加速度をＧｙ、車両のヨーレートをγ、横加速度加重比をＫ１、ヨーレート加重比をＫ２、車速をＶ、Ｋ１＋Ｋ２＝１として、Ｄ＝Ｋ１・Ｇｙ＋Ｋ２・γ・Ｖの関係式であらわされる値Ｄが、舵角変化による車両の挙動変化に対応する挙動指標値とされる。その横加速度Ｇｙは上記横加速度センサ１５により、そのヨーレートγは上記ヨーレートセンサ１６により、その車速Ｖは上記速度センサ１４によりそれぞれ時系列に検出され、その関係式は制御装置２０に記憶され、その検出値と関係式から挙動指標値Ｄが制御装置２０により時系列に演算されることで求められる。なお、Ｋ１とＫ２の比率は、挙動指標値Ｄが舵角変化による車両の挙動変化に対応するように設定すればよく、例えばＫ１＝Ｋ２＝０．５といったように一定としてもよいし、舵角変化による車両の挙動変化に影響する車速等に応じて変化させてもよい。
【００１８】
図２において、Ｔｈは操作トルクのトルクセンサ１２による検出値、Ｔｍは操作用アクチュエータ１９が発生する反力トルク、Ｔｍ^* は目標反力トルク、δｈは操作トルクＴｈと反力トルクＴｍとの偏差の作用による操作部材１の回転操作角の角度センサ１１による検出値、δは舵角の舵角センサ１３による検出値、δ_FFは舵角設定値、δ_FBは舵角修正値、δ^* は目標舵角、Ｇｙは横加速度の横加速度センサ１５による検出値、γはヨーレートのヨーレートセンサ１６による検出値、Ｖは車速の速度センサ１４による検出値、Ｄは検出された横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖに基づき求められた車両１００の挙動指標値、Ｄ^* は目標挙動指標値、ｉ^* は操舵用アクチュエータ２の駆動電流の目標値、Ｇ１はδｈに対するＤ^* の調節部の伝達関数、Ｇ２はＤ^* に対するδ_FFの調節部の伝達関数、Ｇ３はＤ^* とＤとの偏差に対するδ_FBの調節部の伝達関数、Ｇ４はδ^* に対するｉ^* の調節部の伝達関数、Ｇ５はδｈに対するＴｍ^* の調節部の伝達関数である。
【００１９】
その制御装置２０は、角度センサ１１により検出した操作部材１の回転操作角δｈに対応する目標挙動指標値Ｄ^* を、回転操作角δｈと目標挙動指標値Ｄ^* との関係である伝達関数Ｇ１に基づき時系列に演算する。その伝達関数Ｇ１は予め定められて制御装置２０に記憶される。
本実施形態では、そのδｈに対するＤ^* の調節部は比例制御要素であって、その比例ゲインは車速Ｖに比例するものとされる。これにより、Ｋ_D1を比例定数として以下の式が成立する。
Ｄ^* ＝Ｇ１・δｈ＝Ｋ１・Ｇｙ＋Ｋ２・γ・Ｖ＝Ｋ_D1・Ｖ・δｈ
よって、操作部材１の回転操作角δｈに対する車両のヨーレートγの比率が車速に関わらず一定となるように、目標挙動指標値Ｄ^* が演算される。
その比例定数Ｋ_D1は最適な制御を行えるように調整され、例えば４／３とされる。
なお、伝達関数Ｇ１を定数とすることにより、操作部材１の回転操作角δｈに対する車両の横加速度Ｇｙの比率が車速に関わらず一定となるように、目標挙動指標値Ｄ^* を演算してもよい。
【００２０】
その制御装置２０は、その演算した目標挙動指標値Ｄ^* に対応する舵角設定値δ_FFを、その目標挙動指標値Ｄ^* と舵角設定値δ_FFとの関係である伝達関数Ｇ２に基づき時系列に演算する。その伝達関数Ｇ２は予め定められて制御装置２０に記憶される。
本実施形態では、その伝達関数Ｇ２は、舵角に対する横加速度の定常ゲインＧ_D （ｖ）の逆数とされ、δ_FF＝Ｄ^* ／Ｇ_D （ｖ）となる。
そのゲインＧ_D （ｖ）は、ＳＦをスタビリティファクタ、Ｌをホイールベースとして、次式により定義される。
Ｇ_D （ｖ）＝Ｖ² ／｛（１＋ＳＦ・Ｖ² ）Ｌ｝
そのＳＦ、Ｌは車両に固有の値であり、例えばＳＦ＝０．００１１ｓ² ／ｍ² 、Ｌ＝２．５１２ｍとされる。
【００２１】
その制御装置２０は、その演算した目標挙動指標値Ｄ^* と、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖの検出値に基づき求めた挙動指標値Ｄとの偏差（Ｄ^* −Ｄ）を時系列に演算する。そして、その偏差（Ｄ^* −Ｄ）に対応するフィードバック制御値として舵角修正値δ_FBを、その偏差（Ｄ^* −Ｄ）と舵角修正値δ_FBとの関係である伝達関数Ｇ３に基づき時系列に演算する。その伝達関数Ｇ３は予め定められて制御装置２０に記憶される。
その伝達関数Ｇ３は、後述のように通常の路面を車両が走行する場合はＰＩ制御がなされるように（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）／Ｇ_D （ｖ）とされる。なお、Ｋｐは比例ゲイン、Ｋｉは積分ゲイン、ｓはラプラス演算子である。これにより以下の式が成立する。
δ_FB＝（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）（Ｄ^* −Ｄ）／Ｇ_D （ｖ）
そのＫｐ、Ｋｉは最適な制御を行えるように調整され、例えばＫｐ＝３、Ｋｉ＝２０とされる。
【００２２】
その制御装置２０は、その舵角設定値δ_FFと舵角修正値δ_FBの和として目標舵角δ^* を時系列に演算する。よって、δ^* ＝δ_FF＋δ_FB、δ_FF＝Ｄ^* ／Ｇ_D （ｖ）、Ｄ^* ＝Ｋ_D1・Ｖ・δｈであるから、定常状態でδ_FB＝０である時、目標舵角δ^* と操作部材１の回転操作角δｈとの関係は次式の通りとなる。
δ^* ＝｛Ｋ_D1・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）｝δｈ
【００２３】
その制御装置２０は、その演算した目標舵角δ^* に対応する操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ^* を、その目標舵角δ^* と目標駆動電流ｉ^* との関係である伝達関数Ｇ４に基づき時系列に演算する。その伝達関数Ｇ４は予め定められて制御装置２０に記憶される。その目標駆動電流ｉ^* に応じて操舵用アクチュエータ２が駆動される。これにより、舵角δが目標舵角δ^* に対応するように操舵用アクチュエータ２が制御装置２０により制御される。その目標舵角δ^* は舵角設定値δ_FFと舵角修正値δ_FBの和であるから、舵角δが目標舵角δ^* に対応するように操舵用アクチュエータ２が制御されることで、そのフィードバック制御値である舵角修正値δ_FBに応じた舵角変化が生じる。その伝達関数Ｇ４は、例えばＫｂをゲイン、Ｔｂを時定数として、ＰＩ制御がなされるようにＧ４＝Ｋｂ〔１＋１／（Ｔｂ・ｓ）〕とされ、そのゲインＫｂおよび時定数Ｔｂは最適な制御を行えるように調整される。
【００２４】
その制御装置２０は、その角度センサ１１により検出した操作部材１の回転操作角δｈに応じた目標反力トルクＴｍ^* を、その回転操作角δｈと目標反力トルクＴｍ^* との関係である伝達関数Ｇ５に基づき演算する。その伝達関数Ｇ５は予め定められて制御装置２０に記憶される。その反力トルクＴｍが目標反力トルクＴｍ^* に対応するように操作用アクチュエータ１９が制御装置２０により制御される。
本実施形態では、その回転操作角δｈに対する目標反力トルクＴｍ^* の調節部は比例制御要素とされ、その比例ゲインＫｔは車速に関わりなく一定とされる。
なお、反力トルクが過大になることがないように、目標反力トルクＴｍ^* の絶対値が予め定めた上限値、例えば１０Ｎ・ｍを超えないようにしてもよい。
【００２５】
図３は、車速が上記予め設定した車速Ｖａ未満である場合における第１実施形態の制御装置２０の制御ブロック線図を示す。この図３において、Ｇ６はδｈに対するδ^* の調節部の伝達関数であり、舵角修正値δ_FBは０とされる。他は図２と同様である。その予め設定する車速Ｖａは、その車速Ｖａ以上であれば求めた挙動指標値Ｄに基づき目標舵角δ^* を適正に設定できるように定めればよく、例えば２．７８ｍ／ｓとされる。
制御装置２０は、その角度センサ１１により検出した操作部材１の回転操作角δｈに応じた目標舵角δ^* を、その回転操作角δｈと目標舵角δ^* との関係である伝達関数Ｇ６に基づき演算する。その伝達関数Ｇ６は予め定められて制御装置２０に記憶される。
本実施形態では、そのδｈに対するδ^* の調節部は比例制御要素とされ、その比例ゲインＫａ（ｖ）は車速Ｖの関数とされ、これにより以下の式が成立する。
δ^* ＝Ｋａ（ｖ）・δｈ
また、その予め設定した車速Ｖａにおいては、その伝達関数Ｇ６に基づき求めた目標舵角δ^* と、上記伝達関数Ｇ１、Ｇ２に基づき求めた舵角設定値δ_FFとを等しくしている。これにより以下の式が成立する。
δ^* ＝δ_FF＝｛Ｋ_D1・Ｖａ・／Ｇ_D （ｖ）｝δｈ＝Ｋａ（ｖ）・δｈ
そのＫａ（ｖ）の値は、例えば車速Ｖ＝０ｍ／ｓにおける値を設定し、Ｖ＝２．７８ｍ／ｓにおける｛Ｋ_D1・Ｖａ・／Ｇ_D （ｖ）｝の値との間を補間することにより求める。
【００２６】
図４における実線は、車速が上記設定車速Ｖａ以上におけるＫ_D1・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）と車速Ｖとの関係と、車速が上記設定車速Ｖａ未満におけるＫａ（ｖ）と車速Ｖとの関係を示す。この図４においては、Ｋ_D1＝４／３、ＳＦ＝０．００１１ｓ² ／ｍ² 、Ｌ＝２．５１２ｍとした。またＫａ（ｖ）の値は、Ｖ＝０ｍ／ｓにおいて１．２８とし、Ｖ＝２．７８ｍ／ｓにおけるＫ_D1・Ｖａ・／Ｇ_D （ｖ）の値との間を直線補間することにより求めた。
この場合、車速ＶがＶａを超える一定値Ｖｂ＝３３．３ｍ／ｓまでは、車速Ｖの増加に従ってＫ_D1・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）が減少するが、その一定車速Ｖｂを超えると車速Ｖの増加に従ってＫ_D1・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）が増加する。そこで、その一定車速Ｖｂ以上では回転操作角δｈに対する目標舵角δ^* の定常ゲインの値を一定とし、その一定の定常ゲインとして一定車速ＶｂでのＫ_D1・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）の値を用い、車両挙動が不安定になるのを防止している。
【００２７】
図５のフローチャートを参照して上記第１実施形態の制御装置２０による制御手順を説明する。まず、制御サイクルの繰り返し回数ｎの初期値、各制御サイクルにおける挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n の初期値、各制御サイクルにおける舵角修正値δ_FBの現在値δ_FBn の初期値を、それぞれ零に設定する（ステップ１）。次に、各センサによる検出データを読み込む（ステップ２）。
【００２８】
次に、検出した回転操作角δｈに応じて目標反力トルクＴｍ^* を演算し（ステップ３）、その目標反力トルクＴｍ^* に反力トルクＴｍが対応するように操作用アクチュエータ１９を制御する（ステップ４）。
【００２９】
次に、車速Ｖが設定値Ｖａ以上か否かを判断する（ステップ５）。
【００３０】
ステップ５において車速Ｖが設定値Ｖａ以上である場合、検出した回転操作角δｈに応じて目標挙動指標値Ｄ^* を演算し（ステップ６）、その演算した目標挙動指標値Ｄ^* に対応する舵角設定値δ_FFを演算する（ステップ７）。
【００３１】
次に、舵角修正値δ_FBの演算を行う（ステップ８）。その舵角修正値δ_FBの演算手順を図１１のフローチャートを参照して説明する。
まず、制御サイクルの繰り返し回数ｎの更新を行う（ステップ３０１）。
次に、直近に求めた挙動指標値Ｄを挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n とする（ステップ３０２）。
次に制御装置２０は、挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値、すなわち現在値Ｄ_n を求める直前の制御サイクルにおいて求めた挙動指標値Ｄの値Ｄ_n-1 、との差の絶対値が、予め定めた設定値Ａ以下か否かを判断する（ステップ３０３）。
ステップ３０３において挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が設定値Ａを超える時は、上記目標挙動指標値Ｄ^* と挙動指標値Ｄとの偏差に対する舵角修正値δ_FBの演算出力動作は比例積分（ＰＩ）動作とされる。すなわち、その目標挙動指標値Ｄ^* と挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n との偏差（Ｄ^* −Ｄ_n ）に対応する舵角修正値δ_FBの現在値δ_FBn が、上記のように（Ｋｐ＋Ｋｉ／ｓ）／Ｇ_D （ｖ）とされた伝達関数Ｇ３に基づき演算出力される（ステップ３０４）。
ステップ３０３において挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が設定値Ａ以下である時は、その舵角修正値δ_FBの現在値δ_FBn が直前値、すなわち、その現在値δ_FBn を演算する直前の制御サイクルにおいて演算した舵角修正値δ_FBの値δ_FBn-1 と等しくされる（ステップ３０５）。
これにより舵角修正値δ_FBとしての現在値δ_FBn が求められる。
【００３２】
次に、その舵角設定値δ_FFと舵角修正値δ_FBの和として目標舵角δ^* を演算する（ステップ９）。
【００３３】
次に、その演算した目標舵角δ^* に対応する操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ^* を演算し（ステップ１０）、その目標駆動電流ｉ^* に応じて操舵用アクチュエータ２を駆動することで、舵角δが目標舵角δ^* に対応するように操舵用アクチュエータ２を制御する（ステップ１１）。
【００３４】
次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ１２）、終了しない場合はステップ２に戻る。
【００３５】
ステップ５において車速Ｖが設定値Ｖａ未満である場合、検出した回転操作角δｈに応じて目標舵角δ^* を演算し（ステップ１３）、しかる後にステップ１０において目標舵角δ^* に対応する操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ^* を演算する。
【００３６】
上記構成によれば、操作入力値である操作部材１の回転操作角δｈに対応する目標挙動指標値Ｄ^* と求めた挙動指標値Ｄとの偏差に対応するフィードバック制御値として舵角修正値δ_FBが演算され、その舵角修正値δ_FBに応じた舵角変化が生じるように操舵用アクチュエータ２が制御されることで、その挙動指標値Ｄが目標挙動指標値Ｄ^* に追従するように車両挙動が制御される。
その挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値は、舵角の変化に対する車両挙動の追従性が高い場合は設定値Ａを超え、その追従性が低い場合は設定値Ａ以下になる。その設定値Ａは、その挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が設定値Ａを超えれば、目標挙動指標値Ｄ^* と求めた挙動指標値Ｄとの偏差に対する舵角修正値δ_FBの演算出力動作を比例積分（ＰＩ）としても、その舵角修正値δ_FBが発散することがないように設定され、零でもよい。
その挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が設定値Ａ以下である時は、その舵角修正値δ_FBの現在値δ_FBn が直前値、すなわち、その現在値δ_FBn を演算する直前に演算した舵角修正値δ_FBの値δ_FBn-1 と等しくされる。換言すれば、舵角の変化に対する車両挙動の追従性が低い場合、その舵角修正値δ_FBの演算出力動作として比例積分（ＰＩ）動作がなされることはない。これにより、比例（Ｐ）動作による定常偏差の拡大と、積分（Ｉ）動作による舵角修正値δ_FBの発散を防止できる。
また、上記構成では、回転操作角δｈに応じた目標挙動指標値Ｄ^* に対応する舵角設定値δ_FFと、その目標挙動指標値Ｄ^* と求めた挙動指標値Ｄとの偏差（Ｄ^* −Ｄ）に対応する舵角修正値δ_FBとの和である目標舵角δ^* に対応するように、操舵用アクチュエータ２を制御する。その舵角設定値δ_FFは目標舵角δ^* におけるフィードフォワード項に対応し、その舵角修正値δ_FBはフィードバック項に対応することから、フィードフォワード制御とフィードバック制御の統合制御が行われる。これにより、車両の舵角δを操作部材１の操作量に応じて変化させ、且つ、車両の挙動変化に応じて操舵用アクチュエータ２を制御することで車両挙動の最適化を図ることができる。
また、目標挙動指標値Ｄ^* の演算に際して、操作部材１の操作量に対する車両のヨーレートγの比率が車速に関わらず一定とされることで操作性を向上することができる。
さらに、低車速域においてヨーレートγ、横加速度Ｇｙが小さく車両の挙動指標値Ｄが殆ど発生しない場合は、回転操作角δｈに応じて目標舵角δ^* が定められ、中高車速域において車両の挙動指標値Ｄが大きくなる場合は、目標挙動指標値Ｄ^* に対応する舵角設定値δ_FFと、その目標挙動指標値Ｄ^* と実際の挙動指標値Ｄとの偏差（Ｄ^* −Ｄ）に対応する舵角修正値δ_FBとの和が目標舵角δ^* とされ、その目標舵角δ^* に舵角が一致するように操舵用アクチュエータ２を制御する。そして、低車速域と中高車速域との境界（設定車速Ｖａ）で操舵用アクチュエータ２の制御量を等しくしたので、車両挙動が不安定になるのを防止できる。
【００３７】
図 4、図６〜図８を参照して本発明の第２実施形態を説明する。
図６は、車速が予め設定した車速Ｖａ以上である場合における第２実施形態の制御装置２０の制御ブロック線図を示す。この第２実施形態においては、車両のドライバーが操作部材１に作用させる操作トルクＴｈが操作部材１の操作量とされる。図６において、Ｇ１１はＴｈに対するＤ^* の調節部の伝達関数である。他は図２と同様である。
【００３８】
制御装置２０は、トルクセンサ１２により検出した操作部材１の操作トルクＴｈに応じた目標挙動指標値Ｄ^* を、操作トルクＴｈと目標挙動指標値Ｄ^* との関係である伝達関数Ｇ１１に基づき演算する。その伝達関数Ｇ１１は予め定められて制御装置２０に記憶される。
本実施形態では、そのＴｈに対するＤ^* の調節部は比例制御要素とされ、その比例ゲインは車速Ｖに比例するものとされる。これにより、Ｋ_D2を比例定数として以下の式が成立する。
Ｄ^* ＝Ｇ１１・Ｔｈ＝Ｋ１・Ｇｙ＋Ｋ２・γ・Ｖ＝Ｋ_D2・Ｖ・Ｔｈ
よって、操作部材１の操作トルクＴｈに対する車両のヨーレートγの比率が車速に関わらず一定となるように、目標挙動指標値Ｄ^* が演算される。
その比例定数Ｋ_D2は最適な制御を行えるように調整され、例えばπ／２２．５とされる。
δ^* ＝δ_FF＋δ_FB、δ_FF＝Ｄ^* ／Ｇ_D （ｖ）、Ｄ^* ＝Ｋ_D2・Ｖ・Ｔｈであるから、定常状態でδ_FB＝０である時、目標舵角δ^* と操作部材１の操作トルクＴｈとの関係は次式の通りとなる。
δ^* ＝｛Ｋ_D2・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）｝Ｔｈ
なお、伝達関数Ｇ１１を定数とすることにより、操作部材１の操作トルクＴｈに対する車両の横加速度Ｇｙの比率が車速に関わらず一定となるように、目標挙動指標値Ｄ^* を演算してもよい。
【００３９】
図７は、車速が上記予め設定した車速Ｖａ未満である場合における第２実施形態の制御装置２０の制御ブロック線図を示す。この図７において、Ｇ１２はＴｈに対するδ^* の調節部の伝達関数であり、舵角修正値δ_FBは０とされる。他は図６と同様である。
制御装置２０は、そのトルクセンサ１２より検出した操作部材１の操作トルクＴｈに応じた目標舵角δ^* を、その操作トルクＴｈと目標舵角δ^* との関係である伝達関数Ｇ１２に基づき演算する。その伝達関数Ｇ１２は予め定められて制御装置２０に記憶される。
本実施形態では、そのＴｈに対するδ^* の調節部は比例制御要素とされ、その比例ゲインＫｂ（ｖ）は車速Ｖの関数とされ、次式が成立する。
δ^* ＝Ｋｂ（ｖ）・Ｔｈ
また、その予め設定した車速Ｖａにおいては、その伝達関数Ｇ１２に基づき求めた目標舵角δ^* と、上記伝達関数Ｇ１１、Ｇ２に基づき求めた舵角設定値δ_FFとを等しくしている。これにより以下の式が成立する。
δ^* ＝δ_FF＝｛Ｋ_D2・Ｖａ・／Ｇ_D （ｖ）｝Ｔｈ＝Ｋｂ（ｖ）・Ｔｈ
そのＫｂ（ｖ）の値は、例えば車速Ｖ＝０ｍ／ｓにおける値を設定し、Ｖ＝２．７８ｍ／ｓにおけるＫ_D2・Ｖａ・／Ｇ_D （ｖ）の値との間を補間することにより求める。
【００４０】
図４における２点鎖線は、車速が上記設定車速Ｖａ以上におけるＫ_D2・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）×１０と車速Ｖとの関係と、車速が上記設定車速Ｖａ未満におけるＫｂ（ｖ）×１０と車速Ｖとの関係とを示す。ここでは、Ｋ_D2＝π／２２．５、ＳＦ＝０．００１１ｓ² ／ｍ² 、Ｌ＝２．５１２ｍとした。Ｋｂ（ｖ）の値は、Ｖ＝０ｍ／ｓにおいて０．１３４とし、Ｖ＝２．７８ｍ／ｓにおけるＫ_D2・Ｖａ・／Ｇ_D （ｖ）の値との間を直線補間により求めた。
この場合、車速ＶがＶａを超える一定値Ｖｂ＝３３．３ｍ／ｓまでは、車速Ｖの増加に従ってＫ_D2・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）が減少するが、その一定車速Ｖｂを超えると車速Ｖの増加に従ってＫ_D2・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）が増加する。そこで、その一定車速Ｖｂ以上では操作トルクＴｈに対する目標舵角δ^* の定常ゲインを一定とし、その一定の定常ゲインとして一定車速ＶｂでのＫ_D2・Ｖ・／Ｇ_D （ｖ）の値を用い、車両挙動が不安定になるのを防止している。
【００４１】
図８のフローチャートを参照して上記第２実施形態の制御装置２０による制御手順を説明する。まず、制御サイクルの繰り返し数ｎの初期値、各制御サイクルにおける挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n の初期値、各制御サイクルにおける舵角修正値δ_FBの現在値δ_FBn の初期値を、それぞれ零に設定する（ステップ１０１）。次に、各センサによる検出データを読み込む（ステップ１０２）。
【００４２】
次に、検出した回転操作角δｈに応じて目標反力トルクＴｍ^* を演算し（ステップ１０３）、その目標反力トルクＴｍ^* に反力トルクＴｍが対応するように操作用アクチュエータ１９を制御する（ステップ１０４）。
【００４３】
次に、車速Ｖが設定値Ｖａ以上か否かを判断する（ステップ１０５）。
【００４４】
ステップ１０５において車速Ｖが設定値Ｖａ以上である場合、検出した操作トルクＴｈに応じて目標挙動指標値Ｄ^* を演算し（ステップ１０６）、その演算した目標挙動指標値Ｄ^* に対応する舵角設定値δ_FFを演算する（ステップ１０７）。次に、舵角修正値δ_FBの演算を行う（ステップ１０８）。この舵角修正値δ_FBの演算手順は第１実施形態と同様である。次に、その舵角設定値δ_FFと舵角修正値δ_FBの和として目標舵角δ^* を演算する（ステップ１０９）。
【００４５】
次に、その演算した目標舵角δ^* に対応する操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ^* を演算し（ステップ１１０）、その目標駆動電流ｉ^* に応じて操舵用アクチュエータ２を駆動することで、舵角δが目標舵角δ^* に対応するように操舵用アクチュエータ２を制御する（ステップ１１１）。
【００４６】
次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ１１２）、終了しない場合はステップ１０２に戻る。
【００４７】
ステップ１０５において車速Ｖが設定値Ｖａ未満である場合、検出した操作トルクＴｈに応じて目標舵角δ^* を演算し（ステップ１１３）、しかる後にステップ１１０において目標舵角δ^* に対応する操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ^* を演算する。
他は第１実施形態と同様である。
【００４８】
上記第２実施形態によれば、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、操作部材１の操作量としてドライバーが操作部材１に作用させる操作トルクを採用している。これにより、反力トルクにより操作部材１の過剰な操作を抑制できるだけでなく、ドライバーが操作トルクを作用させてから舵角が変化するまでの間の遅れを低減できるので、ドライバーの操作に対する舵角変化の応答性が向上し、高車速域での急操舵に対しても車両姿勢の立て直しが容易になり走行安定性を向上できる。
【００４９】
図９、図１０、図１２を参照して本発明の第３実施形態を説明する。
図９は、車速が予め設定した車速Ｖａ以上である場合における第３実施形態の制御装置２０の制御ブロック線図を示す。この第３実施形態においては、第２実施形態と同様に、車両のドライバーが操作部材１に作用させる操作トルクＴｈが操作部材１の操作量とされる。
また、その図９において、Ｔ_FFは反力トルク設定値、δ_D は挙動対応回転操作角、Ｔ_FBは反力トルク修正値、Ｇ１３はδｈに対するＴ_FFの調節部の伝達関数、Ｇ１４はＤに対するδ_D の調節部の伝達関数、Ｇ１５はδｈとδ_D の偏差に対するＴ_FBの調節部の伝達関数である。他は図６と同様である。
【００５０】
その制御装置２０は、その角度センサ１１により検出した操作部材１の回転操作角δｈに応じた反力トルク設定値Ｔ_FFを、その回転操作角δｈと反力トルク設定値Ｔ_FFとの関係である伝達関数Ｇ１３に基づき時系列に演算する。その伝達関数Ｇ１３は予め定められて制御装置２０に記憶される。
本実施形態では、その回転操作角δｈに対する反力トルク設定値Ｔ_FFの調節部は比例制御要素とされ、その比例ゲインＫｔは車速に関わりなく一定とされ、Ｔ_FF＝Ｋｔ・δｈとされる。
なお、反力トルクが過大になることがないように、反力トルク設定値Ｔ_FFの絶対値が予め定めた上限値、例えば１０Ｎ・ｍを超えないようにしてもよい。
【００５１】
その制御装置２０は、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖの検出値に基づき求めた挙動指標値Ｄに対応する挙動対応回転操作角δ_D を、その挙動指標値Ｄと挙動対応回転操作角δ_D との記憶した関係である伝達関数Ｇ１４に基づき時系列に演算する。その伝達関数Ｇ１４は予め定められて制御装置２０に記憶される。
本実施形態では、その挙動指標値Ｄに対する挙動対応回転操作角δ_D の調節部は比例制御要素とされ、その比例ゲインは車速Ｖの関数Ｋδ（ｖ）とされ、δ_D ＝Ｋδ（ｖ）・Ｄとなる。
定常状態においてはＤ^* ＝Ｄ、Ｔｈ＝Ｔｍ＝Ｔ_FFであり、Ｄ^* ＝Ｋ_D2・Ｖ・Ｔｈ、Ｔ_FF＝Ｋｔ・δｈであるから、以下の式が成立する。
Ｄ＝Ｋ_D2・Ｖ・Ｋｔ・δｈ
よって、操作部材１の回転操作角δｈが車両の挙動に対応するためには、すなわちδ_D ＝δｈとなるためには以下の式が成立しなければならない。
δｈ＝δ_D ＝Ｄ／Ｋ_D2・Ｖ・Ｋｔ＝Ｋδ（ｖ）・Ｄ
よって、Ｋδ（ｖ）＝１／Ｋ_D2・Ｋｔ・Ｖであり、そのＫ_D2、Ｋｔは比例定数であるから、Ｋδ（ｖ）は車速Ｖに反比例するものとされ、例えばＫδ（ｖ）＝３／４Ｖとされる。
【００５２】
その制御装置２０は、その検出した回転操作角δｈと演算した挙動対応回転操作角δ_D との偏差（δｈ−δ_D ）を時系列に演算し、その偏差（δｈ−δ_D ）に対応する反力トルク修正値Ｔ_FBを、その偏差（δｈ−δ_D ）と反力トルク修正値Ｔ_FBとの関係である伝達関数Ｇ１５に基づき時系列に演算する。その伝達関数Ｇ１５は予め定められて制御装置２０に記憶される。
本実施形態では、その伝達関数Ｇ１５は、Ｋｔｐを比例ゲイン、Ｋｔｉを積分ゲインとして、ＰＩ制御がなされるように（Ｋｔｐ＋Ｋｔｉ／ｓ）とされる。そのＫｔｐ、Ｋｔｉは最適な制御を行えるように調整され、例えばＫｔｐ＝１、Ｋｔｉ＝０．０００５とされる。
【００５３】
その制御装置２０は、その反力トルク設定値Ｔ_FFと反力トルク修正値Ｔ_FBの和として目標反力トルクＴｍ^* を時系列に演算し、その反力トルクＴｍが目標反力トルクＴｍ^* に対応するように操作用アクチュエータ１９が制御装置２０により制御される。
【００５４】
この第３実施形態において、車速が予め設定した車速未満である場合は反力トルク修正値Ｔ_FBが零とされ、その制御ブロック線図は図７に示す第２実施形態と同様とされる。
【００５５】
図１０のフローチャートを参照して上記第３実施形態の制御装置２０による制御手順を説明する。まず、制御サイクルの繰り返し回数ｎの初期値、各制御サイクルにおける挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n の初期値、各制御サイクルにおける舵角修正値δ_FBの現在値δ_FBn の初期値、各制御サイクルにおける反力トルク修正値Ｔ_FBの現在値Ｔ_FBn の初期値を、それぞれ零に設定する（ステップ２０１）。次に、各センサによる検出データを読み込む（ステップ２０２）。
【００５６】
次に、車速Ｖが設定値Ｖａ以上か否かを判断する（ステップ２０３）。
【００５７】
ステップ２０３において車速Ｖが設定値Ｖａ以上である場合、検出した回転操作角δｈに応じて反力トルク設定値Ｔ_FFを演算し（ステップ２０４）、横加速度Ｇｙ、ヨーレートγ、車速Ｖの検出値に基づき求めた挙動指標値Ｄに応じて挙動対応回転操作角δ_D を演算する（ステップ２０５）。
【００５８】
次に、反力トルク修正値Ｔ_FBの演算を行う（ステップ２０６）。その反力トルク修正値Ｔ_FBの演算手順を図１２のフローチャートを参照して説明する。
まず、制御サイクルの繰り返し回数ｎの更新を行う（ステップ４０１）。
次に、直近に求めた挙動指標値Ｄを挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n とする（ステップ４０２）。
次に制御装置２０は、挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値、すなわち、その現在値Ｄ_n を求める直前に求めた挙動指標値Ｄの値Ｄ_n-1 との差の絶対値が、予め定めた第２設定値Ａ′以下か否かを判断する（ステップ４０３）。
ステップ４０３において挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が第２設定値Ａ′を超える時は、回転操作角δｈと挙動対応回転操作角δ_D との偏差に対する反力トルク修正値Ｔ_FBの演算出力動作は比例積分（ＰＩ）動作とされる。すなわち、その回転操作角δｈと挙動対応回転操作角δ_D との偏差に対応する反力トルク修正値Ｔ_FBの現在値Ｔ_FBn が、上記のように（Ｋｔｐ＋Ｋｔｉ／ｓ）とされた伝達関数Ｇ１５に基づき演算出力される（ステップ４０４）。
ステップ４０３において挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が第２設定値Ａ′以下である時は、その反力トルク修正値Ｔ_FBの現在値Ｔ_FBn が直前値、すなわち、その現在値Ｔ_FBn を演算する直前の制御サイクルにおいて演算した反力トルク修正値Ｔ_FBの値Ｔ_FBn-1 と等しくされる（ステップ４０５）。
これにより反力トルク修正値Ｔ_FBとしての現在値Ｔ_FBn が求められる。
【００５９】
次に、その反力トルク設定値Ｔ_FFと反力トルク修正値Ｔ_FBとの和である目標反力トルクＴｍ^* に反力トルクＴｍが対応するように操作用アクチュエータ１９を制御する（ステップ２０７）。
【００６０】
次に、検出した操作トルクＴｈに応じて目標挙動指標値Ｄ^* を演算し（ステップ２０８）、その演算した目標挙動指標値Ｄ^* に対応する舵角設定値δ_FFを演算する（ステップ２０９）。次に、舵角修正値δ_FBの演算を行う（ステップ２１０）。この舵角修正値δ_FBの演算手順は第１実施形態と同様である。次に、その舵角設定値δ_FFと舵角修正値δ_FBの和として目標舵角δ^* を演算する（ステップ２１１）。
【００６１】
次に、その演算した目標舵角δ^* に対応する操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ^* を演算し（ステップ２１２）、その目標駆動電流ｉ^* に応じて操舵用アクチュエータ２を駆動することで、舵角δが目標舵角δ^* に対応するように操舵用アクチュエータ２を制御する（ステップ２１３）。
【００６２】
次に、制御を終了するか否かを、例えば車両のイグニッションスイッチがオンか否かにより判断し（ステップ２１４）、終了しない場合はステップ２０２に戻る。
【００６３】
ステップ２０３において車速Ｖが設定値Ｖａ未満である場合、検出した回転操作角δｈに応じて目標反力トルクＴｍ^* を演算し（ステップ２１５）、その目標反力トルクＴｍ^* に反力トルクＴｍが対応するように操作用アクチュエータ１９を制御し（ステップ２１６）、検出した操作トルクＴｈに応じて目標舵角δ^* を演算し（ステップ２１７）、しかる後にステップ２１２において目標舵角δ^* に対応する操舵用アクチュエータ２の目標駆動電流ｉ^* を演算する。
他は第２実施形態と同様とされている。
【００６４】
上記第３実施形態によれば、第２実施形態と同様の作用効果を奏することができる。さらに、車両の実際の挙動指標値Ｄに対応する挙動対応回転操作角δ_D と、検出した回転操作角δｈとの偏差に応じて反力トルク修正値Ｔ_FBを求め、その反力トルク修正値Ｔ_FBと、回転操作角δｈに対応する反力トルク設定値Ｔ_FFとの和を目標反力トルクＴｍ^* とするので、反力トルクＴｍは実際の車両挙動変化を反映したものとなる。これにより、急操舵に対する車両姿勢の立て直しがより容易になって走行安定性を向上でき、車両の運動特性がドライバーの操作トルクに対応したものとなり、操作トルクに応じた車両の操舵が可能になる。
また、低車速域において車両の挙動指標値Ｄが殆ど発生しない場合は、回転操作角δｈに応じた反力トルク設定値Ｔ_FFに反力トルクが一致するように操作用アクチュエータ１９を制御し、中高車速域において車両の挙動指標値Ｄが大きくなる場合は、その反力トルク設定値Ｔ_FFと反力トルク修正値Ｔ_FBとの和である目標反力トルクＴｍ^* に反力トルクＴｍが一致するように、操作用アクチュエータ１９を制御することができる。よって、低車速域と中高車速域との境界で操作用アクチュエータ１９の制御量を等しくし、且つ、車両の挙動変化に応じて操作用アクチュエータ１９を制御することで、ドライバーの操作トルクＴｈに応じて車両を操ることができる。
その挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値は、舵角の変化に対する車両挙動の追従性が高い場合は第２設定値Ａ′を超え、その追従性が低い場合は第２設定値Ａ′以下になる。その挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が第２設定値Ａ′を超えれば、回転操作角δｈと挙動対応回転操作角δ_D との偏差に対する反力トルク修正値Ｔ_FBの演算出力動作を比例積分（ＰＩ）動作としても、その反力トルク修正値が発散することがないように、その第２設定値Ａ′が設定されればよく、零でもよい。
その挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が第２設定値Ａ′以下である時は、反力トルク修正値Ｔ_FBの現在値Ｔ_FBn が直前値、すなわち、その現在値Ｔ_FBn を演算する直前に演算した反力トルク修正値Ｔ_FBの値Ｔ_FBn-1 と等しくされる。換言すれば、舵角の変化に対する車両挙動の追従性が低い場合は、その反力トルク修正値Ｔ_FBの演算出力動作として比例積分（ＰＩ）動作がなされることはない。これにより、比例（Ｐ）動作による定常偏差の拡大と、積分（Ｉ）動作による反力トルク修正値Ｔ_FBの発散を防止できる。
【００６５】
本発明は上記各実施形態に限定されない。
例えば、図１３は第１実施形態の第１変形例における制御装置２０の制御ブロック線図を示す。この第１変形例では、第１実施形態における横加速度加重比を零、ヨーレート加重比を１とすることで、挙動指標値としてＤに代えてヨーレートγを採用し、比例制御要素とされたδｈに対する目標ヨーレートγ^* の調節部の比例ゲインを定数Ｋγａ、例えば４／３とすることでγ^* ＝Ｇ１・δｈ＝Ｋγａ・δｈとする以外は第１実施形態と同様とされている。
また、図１４は第１実施形態の第２変形例における制御装置２０の制御ブロック線図を示す。この第２変形例の第１変形例との相違点は、舵角設定値δ_FFが零とされ、フィードフォワード制御とフィードバック制御の統合制御ではなく、目標舵角δ^* がフィードバック制御値のみに対応するフィードバック制御が行われる点にある。他は第１変形例と同様とされている。
【００６６】
図１５は第２実施形態の変形例における制御装置２０の制御ブロック線図を示す。この変形例では、第２実施形態における横加速度加重比を零、ヨーレート加重比を１とすることで、挙動指標値としてＤに代えてヨーレートγを採用し、比例制御要素とされたＴｈに対する目標ヨーレートγ^* の調節部の比例ゲインを定数Ｋγｂ、例えばπ／２２．５とすることでγ^* ＝Ｇ１１・Ｔｈ＝Ｋγｂ・Ｔｈとする以外は第２実施形態と同様とされている。
【００６７】
図１６は第３実施形態の変形例における制御装置２０の制御ブロック線図を示す。この変形例では、第３実施形態における横加速度加重比を零、ヨーレート加重比を１とすることで、挙動指標値としてＤに代えてヨーレートγを採用し、比例制御要素とされたＴｈに対する目標ヨーレートγ^* の調節部の比例ゲインを定数Ｋγｂ、例えばπ／２２．５としてγ^* ＝Ｇ１１・Ｔｈ＝Ｋγｂ・Ｔｈとし、また、比例制御要素とされたγに対するδ_D の調節部の比例ゲインを定数Ｋδ、例えば３／４としてδ_D ＝Ｋδ・γとする以外は第３実施形態と同様とされている。
なお、上記各変形例の制御ブロック線図は車速が設定値以上である場合を示し、車速が設定値未満である場合は、対応する実施形態における制御ブロック線図の挙動指標値のＤをγに置き換えたものとなる。
【００６８】
本発明は操作部材と車輪とを機械的に連結した車両にも適用できる。また、目標挙動指標値を、操作部材の操作量以外に例えば車速を含んだ操作入力値に応じて演算してもよい。
【００６９】
図１７は、第１実施形態の制御装置２０に、車両から切り離したオフライン状態で目標挙動指標値Ｄ^* として所定の数値を入力した場合における、挙動指標値Ｄと舵角修正値δ_FBそれぞれの理論値と制御サイクルの繰り返し回数との関係の一例を示す。その理論値の演算式は実際の車両の走行データに基づき求めた。
図において実線Ｌ１は、目標挙動指標値Ｄ^* に対応する。２点鎖線Ｌ２と破線Ｌ３は、挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が設定値Ａ以下である時に、舵角修正値δ_FBの現在値δ_FBn を直前値δ_FBn-1 と等しくした実施例に係る挙動指標値Ｄと舵角修正値δ_FBとに対応する。２点鎖線Ｌ４と破線Ｌ５は、挙動指標値Ｄの現在値Ｄ_n と直前値Ｄ_n-1 との差の絶対値が設定値以下である時でも舵角修正値δ_FBの演算出力動作をＰＩ動作とした比較例に係る挙動指標値Ｄと舵角修正値δ_FBとに対応する。
その実線Ｌ１で示す目標挙動指標値Ｄ^* の数値は、５１〜７０回目の制御サイクルにおいては１サイクル毎に０．０５ずつ増加させ、それ以外は１とした。また、挙動指標値Ｄの数値は１〜３０回目と５１〜６０回目の制御サイクルにおいては一次フィルタをかけて０．６に出力制限することで定常偏差を発生させた。
この図より、その出力制限による定常偏差の発生時においては実施例の舵角修正値δ_FBが比較例の舵角修正値δ_FBよりも抑制されて発散が防止され、また、その出力制限の解除後にあっては挙動指標値Ｄの目標挙動指標値Ｄ^* への追従性が実施例では比較例よりも向上しているのを確認できる。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、車両の挙動指標値の目標値からの偏差に応じて操舵用アクチュエータをフィードバック制御する場合に、低摩擦路等において生じる定常偏差の影響を抑制して追従性を向上でき、さらにステアバイワイヤシステムにおいて、車両の舵角を操作部材の操作量に応じて変化させて車両挙動の最適化を図ることができ、操作トルクに応じて車両を操ることができる車両用操舵装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の操舵装置の構成説明図
【図２】本発明の第１実施形態の操舵装置において設定車速以上である場合の制御ブロック線図
【図３】本発明の第１実施形態の操舵装置において設定車速未満である場合の制御ブロック線図
【図４】本発明の第１実施形態の操舵装置における回転操作角に対する目標舵角の定常ゲインと車速との関係と、第２実施形態の操舵装置における操作トルクに対する目標舵角の定常ゲインと車速との関係を示す図
【図５】本発明の第１実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図６】本発明の第２実施形態の操舵装置において設定車速以上である場合の制御ブロック線図
【図７】本発明の第２実施形態の操舵装置において設定車速未満である場合の制御ブロック線図
【図８】本発明の第２実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図９】本発明の第３実施形態の操舵装置において設定車速以上である場合の制御ブロック線図
【図１０】本発明の第３実施形態の操舵装置の制御手順を示すフローチャート
【図１１】本発明の実施形態の舵角修正値の演算手順を示すフローチャート
【図１２】本発明の第３実施形態の反力トルク修正値の演算手順を示すフローチャート
【図１３】本発明の第１実施形態の第１変形例における設定車速以上である場合の制御ブロック線図
【図１４】本発明の第１実施形態の第２変形例における設定車速以上である場合の制御ブロック線図
【図１５】本発明の第２実施形態の変形例における設定車速以上である場合の制御ブロック線図
【図１６】本発明の第３実施形態の変形例における設定車速以上である場合の制御ブロック線図
【図１７】目標挙動指標値として所定の数値を入力した場合における挙動指標値と舵角修正値の理論値と制御サイクルの繰り返し回数との関係の一例を示す図
【符号の説明】
１ 操作部材
２ 操舵用アクチュエータ
３ ステアリングギヤ
４ 車輪
１１ 角度センサ
１２ トルクセンサ
１４ 速度センサ
１５ 横加速度センサ
１６ ヨーレートセンサ
１９ 操作用アクチュエータ
２０ 制御装置

Claims (3)

1. 操作部材と、
   その操作部材の操作により駆動される操舵用アクチュエータと、
   その操舵用アクチュエータの動きを、その動きに応じて舵角が変化するように車輪に伝達する手段と、
   舵角変化による車両の挙動変化に対応する挙動指標値を時系列に求める手段と、
   その操作部材の操作量を含む操作入力値を時系列に検出する手段と、
   その検出した操作入力値に対応する目標挙動指標値を、その操作入力値と目標挙動指標値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、
   その目標挙動指標値と求めた挙動指標値との偏差を時系列に演算する手段と、
   その偏差に対応するフィードバック制御値を、その偏差とフィードバック制御値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、
   そのフィードバック制御値に応じた舵角変化が生じるように、前記操舵用アクチュエータを制御する手段と、
   挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が、予め定めた設定値以下か否かを判断する手段とを備え、
   前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が設定値を超える時は、前記偏差に対するフィードバック制御値の演算出力動作は比例積分動作とされ、
   前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が設定値以下である時は、前記フィードバック制御値の現在値が直前値と等しくされることを特徴とする車両用操舵装置。
2. その操作部材を車輪に機械的に連結することなく、その操舵用アクチュエータの動きは車輪に伝達され、
   そのフィードバック制御値として舵角修正値が演算され、
   その目標挙動指標値に対応する舵角設定値を、その目標挙動指標値と舵角設定値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段が設けられ、
   舵角が舵角設定値と舵角修正値との和である目標舵角に対応するように、前記操舵用アクチュエータが制御される請求項１に記載の車両用操舵装置。
3. その操作部材は回転操作されるものとされ、
   その操作部材の操作量は、車両のドライバーが操作部材に作用させる操作トルクとされ、
   その操作部材に作用する反力トルクを発生する操作用アクチュエータが設けられ、
   検出した操作トルクと発生した反力トルクとの偏差の作用による操作部材の回転操作角を時系列に検出する手段と、
   その検出した回転操作角に応じた反力トルク設定値を、その回転操作角と反力トルク設定値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、
   前記求めた挙動指標値に対応する操作部材の挙動対応回転操作角を、その挙動指標値と挙動対応回転操作角との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、その検出した回転操作角と演算した挙動対応回転操作角との偏差に対応する反力トルク修正値を、その偏差と反力トルク修正値との記憶した関係に基づき時系列に演算する手段と、
   その反力トルクが反力トルク設定値と反力トルク修正値との和である目標反力トルクに対応するように、その操作用アクチュエータを制御する手段と、
   前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が、予め定めた第２設定値以下か否かを判断する手段とを備え、
   前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が第２設定値を超える時は、前記偏差に対する反力トルク修正値の演算出力動作は比例積分動作とされ、
   前記挙動指標値の現在値と直前値との差の絶対値が第２設定値以下である時は、前記反力トルク修正値の現在値が直前値と等しくされる請求項２に記載の車両用操舵装置。

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