JP4483426B2 - Vehicle lane travel support device - Google Patents

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  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
  • Power Steering Mechanism (AREA)

Description

本発明は、車両のレーン走行支援装置に関し、特に、運転者のステアリングホイール操作に応じて作動すると共に車両の路面走行状態に応じて操舵状態を制御し得る操舵制御手段と、撮像手段によって路面を連続して撮像した画像から走行レーンを検出する走行レーン検出手段を備え、これらによって、走行レーン内を車両が走行するように支援する車両のレーン走行支援装置に係る。   The present invention relates to a vehicle lane travel support device, and more particularly, a steering control unit that operates according to a steering wheel operation of a driver and can control a steering state according to a road surface traveling state of the vehicle, and a road surface by an imaging unit. The present invention relates to a vehicle lane travel support device that includes travel lane detection means for detecting travel lanes from images that are continuously captured, and that assists the vehicle to travel in the travel lane.

車両のレーン走行支援装置としては、運転者のステアリングホイール操作に応じて作動すると共に車両の路面走行状態に応じて操舵状態を制御し得る操舵制御手段を備え、これを制御して車両が走行レーン内を走行するようにレーン走行支援を行うレーンキープアシストが基本であるが、更に、走行支援を越えて、運転者の操作とは無関係に自動的に操舵制御を行ない、車両が走行レーン内の走行を維持し得るように制御する装置も知られている。   The vehicle lane travel support device includes steering control means that operates according to the steering wheel operation of the driver and can control the steering state according to the road surface traveling state of the vehicle. The lane keep assist that assists the lane so that it travels inside is basic, but further, the steering control is automatically performed regardless of the operation of the driver beyond the driving support, and the vehicle is in the driving lane. An apparatus for controlling the vehicle so as to maintain traveling is also known.

例えば、下記の特許文献１には、自ら走行路を探索しながら、その走行路上に最適な目標経路を設定して、車両がその目標経路上を走行するように支援する車両の走行制御を行なわせることを目的とし、以下のように構成された自動走行装置が提案されている。即ち、撮像装置により車両の進行方向の領域を撮像した画像にもとづいて道路エッジを認識することにより自ら走行可能領域を探索しながら、その走行可能領域内に適切な目標経路を設定し、そのときの車両の走行状態にしたがって車両をその目標経路に合流させるための最適な制御目標量を求めて、その制御目標量に応じて車両の走行制御を行なわせる旨記載されている。   For example, in Patent Document 1 below, while searching for a traveling route, an optimal target route is set on the traveling route, and vehicle traveling control is performed to assist the vehicle traveling on the target route. An automatic traveling apparatus configured as follows has been proposed. That is, an appropriate target route is set in the travelable area while searching for the travelable area by recognizing the road edge based on the image obtained by capturing the area in the traveling direction of the vehicle by the imaging device. It is described that an optimal control target amount for joining the vehicle to the target route is obtained in accordance with the traveling state of the vehicle, and the vehicle is controlled according to the control target amount.

あるいは、下記の特許文献２には、例えばプラント、工場等の床面に安全通路を表示するため前記通路両側に標記された白線を誘導帯として使用し、特に狭隘な場所でのコーナリングが容易になし得ることを目的として、安全通路の限界を示すために床面に設けられた白線等をそのまま誘導帯として使用し、走行車の現在の方位とコーナ部の角度とから操舵量を算出してコーナリングを行うように構成された走行車の誘導装置が提案されている。   Alternatively, in Patent Document 2 below, for example, a white line marked on both sides of the passage is used as a guide band in order to display a safety passage on the floor surface of a plant, factory, etc., and cornering in a narrow space is easy. For the purpose of being able to do so, the white line provided on the floor surface is used as it is as a guide band to show the limit of the safety passage, and the steering amount is calculated from the current direction of the traveling vehicle and the angle of the corner part A traveling vehicle guidance device configured to perform cornering has been proposed.

更に、下記の特許文献３には、運転者がハンドル操作しなくても前方の走行レーン上を外れることなく走行することができる自動車用自動操舵装置が提案されている。この特許文献３には、自動車の右側下方向の進路を撮影する撮影手段と、この撮影手段にて撮影した道路の中から隣接する走行レーンの境界を示すラインを認識する認識手段と、この認識手段にて認識したラインの基準位置からの距離を検出する距離検出手段と、この距離検出手段にて検出した距離に応じた舵角制御信号を発生する舵角制御手段と、この舵角制御手段からの舵角制御信号を受けて車両の進行方向を変化させる舵角駆動手段とを備え、前記舵角制御信号による舵角制御手段の作動にて前記距離検出手段にて検出される距離を所定値に保持せしめるようにする旨記載されている。   Further, Patent Document 3 below proposes an automatic steering apparatus for an automobile that can travel without departing from the front traveling lane even if the driver does not operate the steering wheel. This Patent Document 3 includes a photographing means for photographing a path in the lower right direction of a car, a recognition means for recognizing a line indicating a boundary of an adjacent traveling lane among roads photographed by the photographing means, and this recognition. Distance detecting means for detecting the distance from the reference position of the line recognized by the means, steering angle control means for generating a steering angle control signal corresponding to the distance detected by the distance detecting means, and the steering angle control means A steering angle driving means for changing the traveling direction of the vehicle in response to a steering angle control signal from the vehicle, and a distance detected by the distance detection means by the operation of the steering angle control means by the steering angle control signal is predetermined. It is described that the value is held.

特開平２−４８７０４号公報JP-A-2-48704 特開平２−２７４０８号公報JP-A-2-27408 特開昭６０−３７０１１号公報JP 60-37011 A

上記の特許文献に記載の装置によれば、何れも画像によって検出した車両等の走行レーンに沿ってコーナリングを行なうことが可能とされている。この場合において、現実的な対応としては、必ずしも運転者の操作と無関係に自動的に操舵することは必要ではなく、例えば運転者によるステアリングホイールの操作に対し、車両が走行レーンの中央を維持するように操舵トルクを付加することによって、ステアリングホイールの操作負荷を軽減し、巡航運転を支援することができる。   According to the devices described in the above-mentioned patent documents, it is possible to perform cornering along a traveling lane of a vehicle or the like detected by an image. In this case, as a realistic response, it is not always necessary to automatically steer regardless of the operation of the driver. For example, the vehicle maintains the center of the traveling lane with respect to the steering wheel operation by the driver. By adding the steering torque in this way, the operation load on the steering wheel can be reduced and the cruise operation can be supported.

しかし、このようなレーン走行支援装置においては、あくまで運転者に対しステアリングホイール操作の負担を軽減するものであって、自動運転装置ではない以上、手放し運転を許容するものではなく、過度に依存されることを制限する必要がある。このため、通常、走行レーンの中央を維持するために付加される操舵トルクは比較的小さな値に制限されている。従って、例えば走行中の車両に対し横風等の外乱が加えられた場合には、これに対処することは困難であり、このような場合には別途対策を講ずる必要があるが、前掲の何れの特許文献にもこのような点には言及されていない。   However, in such a lane driving support device, it only reduces the burden of steering wheel operation for the driver, and is not an automatic driving device, so it does not allow for letting go and is overly dependent. Need to be restricted. For this reason, normally, the steering torque applied to maintain the center of the traveling lane is limited to a relatively small value. Therefore, for example, when a disturbance such as a crosswind is applied to a running vehicle, it is difficult to deal with this. In such a case, it is necessary to take a separate measure. The patent literature does not mention such a point.

そこで、本発明は、操舵制御装置の制御によって車両が走行レーン内を走行するように支援する車両のレーン走行支援装置において、走行中の車両に対し横風等の外乱が加えられた場合にも、操舵制御装置による車両のレーン走行支援を円滑に行ない得るレーン走行支援装置を提供することを課題とする。   Therefore, the present invention provides a vehicle lane travel support device for assisting a vehicle to travel in a travel lane under the control of a steering control device, even when a disturbance such as a cross wind is applied to a traveling vehicle. It is an object of the present invention to provide a lane travel support device that can smoothly support lane travel of a vehicle by a steering control device.

上記の課題を達成するため、本発明は、運転者のステアリングホイール操作に応じて作動すると共に車両の路面走行状態に応じて操舵状態を制御し得る操舵制御手段と、撮像手段によって路面を連続して撮像した画像から走行レーンを検出する走行レーン検出手段を備え、該走行レーン検出手段が検出した走行レーン内を前記車両が走行するように前記操舵制御手段を制御して、前記車両の前記走行レーン内の走行を支援する車両のレーン走行支援装置において、前記走行レーン検出手段の検出結果と前記車両の操舵状態及び走行状態に応じて、前記走行レーン内における前記車両の状態量を推定する車両状態推定手段と、前記車両の操舵状態及び走行状態に基づき前記車両に対する目標状態量を設定する目標状態量設定手段と、該目標状態量設定手段が設定した目標状態量と前記車両状態推定手段が推定した状態量との差に基づき目標ステアリング角を設定するフィードバック制御演算手段と、前記ステアリングホイール操作による実ステアリング角を検出する回転角検出手段と、前記操舵制御手段を含む前記車両のステアリングモデルに基づき、前記車両に対する外乱量を推定する外乱推定手段と、前記フィードバック制御演算手段が設定した目標ステアリング角と前記回転角検出手段が検出した実ステアリング角との差に応じて設定する付加ステアリングトルク指令値に、前記外乱推定手段が推定した外乱量をトルク値に変換して加算し、前記操舵制御手段による操舵制御を修正する修正操舵手段とを備えることとしたものである。 In order to achieve the above object, the present invention provides a steering control means that operates in accordance with a steering wheel operation of a driver and can control a steering state in accordance with a road running state of a vehicle, and an imaging means to continuously provide a road surface. A vehicle lane detection unit that detects a vehicle lane from the captured image, and controls the steering control unit so that the vehicle travels in the vehicle lane detected by the vehicle lane detection unit. In a lane travel support device for a vehicle that supports travel in a lane, a vehicle that estimates a state quantity of the vehicle in the travel lane according to a detection result of the travel lane detection means, a steering state and a travel state of the vehicle a state estimation means, and the target state quantity setting means for setting a target state quantity for the vehicle based on the steering state and the running state of the vehicle, the target state Feedback control calculation means for setting a target steering angle based on the difference between the target state quantity set by the setting means and the state quantity estimated by the vehicle state estimation means, and rotation angle detection for detecting the actual steering angle by the steering wheel operation And a target steering angle set by the feedback control calculation means and the rotation angle detection means detected based on a steering model of the vehicle including the steering control means and the steering control means . Correction steering means for correcting the steering control by the steering control means by converting the disturbance amount estimated by the disturbance estimation means into a torque value and adding it to the additional steering torque command value set according to the difference from the actual steering angle It is supposed to be equipped with.

尚、前記車両状態推定手段における車両の操舵状態及び走行状態を表す指標としては、例えば操舵角及びヨーレイトがあり、前記目標状態量設定手段における車両の操舵状態及び走行状態を表す指標としては、例えば操舵角及び車体速度がある。そして、前記状態量を表す指標としては、前記走行レーン内における前記車両の横方向位置たるレーン位置のほか、その微分値であるレーン位置変動速度、前記車両のヨー角、及びヨーレイトがある。前記操舵制御手段は、例えば電動パワーステアリングシステムを備えたものとするとよい。   Examples of the index indicating the steering state and traveling state of the vehicle in the vehicle state estimating means include a steering angle and a yaw rate, and the index indicating the steering state and traveling state of the vehicle in the target state quantity setting means is, for example, There are steering angle and body speed. In addition to the lane position that is the lateral position of the vehicle in the travel lane, the indicator representing the state quantity includes a lane position fluctuation speed that is a differential value thereof, a yaw angle of the vehicle, and a yaw rate. The steering control means may include an electric power steering system, for example.

前記外乱推定手段は、請求項２に記載のように、前記ステアリングモデルに基づく推定値と、前記操舵制御手段の摩擦特性に応じて設定した所定値との差に基づき、前記外乱量を推定するように構成するとよい。例えば電動パワーステアリングシステムの操舵特性における摩擦成分の最大値を前記所定値として設定するとよい。 The disturbance estimation unit estimates the disturbance amount based on a difference between an estimated value based on the steering model and a predetermined value set according to a friction characteristic of the steering control unit. It may be configured as follows. For example the maximum value of the friction component in the steering characteristic of the electric power steering system may be set as the predetermined value.

あるいは、本発明は、請求項３に記載のように、運転者のステアリングホイール操作に応じて作動すると共に車両の路面走行状態に応じて操舵状態を制御し得る操舵制御手段と、撮像手段によって路面を連続して撮像した画像から走行レーンを検出する走行レーン検出手段を備え、該走行レーン検出手段が検出した走行レーン内を前記車両が走行するように前記操舵制御手段を制御して、前記車両の前記走行レーン内の走行を支援する車両のレーン走行支援装置において、車両運動モデル及び道路モデルを有し、該車両運動モデル及び道路モデルに基づき、前記走行レーン検出手段の検出結果と前記車両の操舵状態及び走行状態に応じて、前記走行レーン内における前記車両の横方向位置を含む状態量を推定する車両状態推定手段と、前記車両の操舵状態及び走行状態に基づき前記車両に対する目標状態量を設定する目標状態量設定手段と、該目標状態量設定手段が設定した目標状態量と前記車両状態推定手段が推定した状態量との差に基づき目標ステアリング角を設定するフィードバック制御演算手段と、前記ステアリングホイール操作による実ステアリング角を検出する回転角検出手段と、前記車両のステアリングモデルに基づき前記車両に対する外乱量を推定する外乱推定手段と、該外乱推定手段が推定した外乱量から高周波成分を取り出すフィルタ手段と、前記フィードバック制御演算手段が設定した目標ステアリング角と前記回転角検出手段が検出した実ステアリング角との差に応じて設定する付加ステアリングトルク指令値に、前記フィルタ手段が取り出した外乱量の高周波成分をトルク値に変換して加算し、前記操舵制御手段による操舵制御を修正する修正操舵手段とを備えることとしてもよい。 Alternatively, according to a third aspect of the present invention, a steering control unit that operates according to a steering wheel operation of a driver and can control a steering state according to a road surface traveling state of a vehicle, and a road surface by an imaging unit. A vehicle lane detecting unit for detecting a vehicle lane from images continuously captured, and controlling the steering control unit so that the vehicle travels in the vehicle lane detected by the vehicle lane detecting unit; The vehicle lane travel support device for supporting travel in the travel lane includes a vehicle motion model and a road model, and based on the vehicle motion model and the road model, the detection result of the travel lane detection means and the vehicle Vehicle state estimation means for estimating a state quantity including a lateral position of the vehicle in the travel lane according to a steering state and a travel state; and the vehicle The difference between the target state quantity setting means for setting a target state quantity for the vehicle based on the steering state and the traveling state, the state quantity target state quantity and the vehicle state estimating unit has estimated that the target state quantity setting unit has set the Feedback control calculation means for setting a target steering angle based on the above, rotation angle detection means for detecting the actual steering angle by the steering wheel operation, disturbance estimation means for estimating the amount of disturbance to the vehicle based on the steering model of the vehicle, The filter means for extracting a high frequency component from the disturbance amount estimated by the disturbance estimation means, and the target steering angle set by the feedback control calculation means and the actual steering angle detected by the rotation angle detection means. the additional steering torque command value, the external disturbance value which the filter means is taken out Added to convert the frequency components in the torque value, it is also possible and a corrective steering means for correcting the steering control by the steering control means.

前記外乱推定手段は、請求項４に記載のように、前記ステアリングモデルに基づく推定値と、前記操舵制御手段の摩擦特性に応じて設定した所定値との差に基づき、前記外乱量を推定するように構成するとよい。例えば電動パワーステアリングシステムの操舵特性における摩擦成分の最大値を前記所定値として設定するとよい。 Said disturbance estimating means, as claimed in claim 4, wherein the estimated value based on a steering model, based on a difference between the predetermined value set in accordance with the frictional characteristics of the steering control unit estimates the disturbance amount It may be configured as follows. For example, the maximum value of the friction component in the steering characteristics of the electric power steering system may be set as the predetermined value .

本発明は上述のように構成されているので以下の効果を奏する。即ち、請求項１に記載のように構成された車両のレーン走行支援装置においては、外乱推定手段によってステアリングモデルに基づき車両に対する外乱量が推定され、目標ステアリング角と実ステアリング角との差に応じて設定される付加ステアリングトルク指令値に、外乱量がトルク値に変換されて加算されることによって、操舵制御が修正されるので、走行中の車両に対し横風等の外乱が加えられた場合にも、通常時のアシスト量を維持したままで、外乱のみに対して修正操舵を行うことができ、車両のレーン走行支援を適切に行なうことができる。 Since this invention is comprised as mentioned above, there exist the following effects. That is, in the vehicle lane travel assist device configured as described in claim 1, the disturbance estimation means estimates the amount of disturbance to the vehicle based on the steering model, and according to the difference between the target steering angle and the actual steering angle. The steering control is corrected by converting the amount of disturbance into a torque value and adding it to the additional steering torque command value set in this way, so that when a disturbance such as cross wind is applied to the running vehicle However, while maintaining the normal assist amount, the correction steering can be performed only for the disturbance, and the vehicle lane traveling support can be appropriately performed.

また、請求項３に記載のように構成されたレーン走行支援装置においては、車両運動モデル及び道路モデルに基づき車両の状態量が推定されると共に、ステアリングモデルに基づき車両に対する外乱量が推定され、更にフィルタ手段によって外乱量から高周波成分が取り出され、目標ステアリング角と実ステアリング角との差に応じて設定される付加ステアリングトルク指令値に、その高周波成分がトルク値に変換されて加算されることによって、操舵制御が修正されるので、走行中の車両に対し横風等の外乱が加えられた場合にも、通常時のアシスト量を維持したままで、外乱のみに対して修正操舵を行うことができ、車両のレーン走行支援を適切に行なうことができる。 Further, in the lane travel support device configured as described in claim 3 , the state quantity of the vehicle is estimated based on the vehicle motion model and the road model, and the disturbance amount to the vehicle is estimated based on the steering model, Furthermore the high frequency component is removed from the external disturbance value by the filter unit, the additional steering torque command value set according to the difference between the target steering angle and the actual steering angle, the high frequency component of that is added is converted to a torque value As a result, the steering control is corrected. Therefore, even when a disturbance such as a crosswind is applied to the traveling vehicle, the correction steering is performed only for the disturbance while maintaining the normal assist amount. Therefore, the vehicle lane traveling support can be performed appropriately.

そして、外乱推定手段を請求項２又は４に記載のように構成すれば、操舵制御手段の摩擦特性に起因する変動を極力抑え、適切に修正操舵を行うことができ、車両のレーン走行支援を円滑に行なうことができる。 If the disturbance estimating means is configured as described in claim 2 or 4 , the fluctuation caused by the friction characteristic of the steering control means can be suppressed as much as possible, and corrective steering can be performed appropriately. It can be done smoothly .

以下、本発明の望ましい実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明の一実施形態に係る車両のレーン走行支援装置の構成を示すもので、車両前方（図１の上方）に、撮像手段として例えばｃｃｄカメラで構成された前方監視用のカメラＣＭｆが配置されると共に、車両後方にも後方監視用のカメラＣＭｒが配置されているが、何れか一方のカメラが設けられておればよい。また、本実施形態の操舵制御手段として電動パワーステアリングシステムＥＰＳを備えている。このような電動パワーステアリングシステムＥＰＳは既に市販されており、運転者によるステアリングホイールＳＷの操作によってステアリングシャフトに作用する操舵トルクを、操舵トルクセンサＴＳによって検出し、この検出操舵トルクの値に応じてＥＰＳモータ（図１では図示省略）を制御し、減速ギヤ及びラック・アンド・ピニオン（図示せず）を介して車両前方の車輪（図１では全車輪を代表してＷＨで表す）を操舵し、運転者のステアリング操作力（ハンドル操作力）を軽減するものである。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 shows a configuration of a vehicle lane driving support apparatus according to an embodiment of the present invention. A front monitoring camera CMf configured with, for example, a ccd camera as an imaging unit in front of the vehicle (upward in FIG. 1). Is arranged, and a rear monitoring camera CMr is also arranged behind the vehicle. However, any one of the cameras may be provided. Moreover, an electric power steering system EPS is provided as the steering control means of the present embodiment. Such an electric power steering system EPS is already on the market, and the steering torque acting on the steering shaft by the operation of the steering wheel SW by the driver is detected by the steering torque sensor TS, and according to the value of the detected steering torque. The EPS motor (not shown in FIG. 1) is controlled to steer the wheels in front of the vehicle (represented by WH as representative of all wheels in FIG. 1) via a reduction gear and a rack and pinion (not shown). This reduces the driver's steering operation force (steering operation force).

本実施形態では、図１に示すように、画像処理用の電子制御ユニットＥＣＵ１及び操舵制御用の電子制御ユニットＥＣＵ２を備え、両者が通信バスを介して接続されている。電子制御ユニットＥＣＵ１にはカメラＣＭｆ（及びＣＭｒ）が接続されており、画像信号が電子制御ユニットＥＣＵ１に入力されるように構成されている。一方、電子制御ユニットＥＣＵ２には、入力側に上記の操舵トルクセンサＴＳのほか、車両前方の車輪ＷＨの操舵角を検出する操舵角センサＳＳ、車体速度を検出する車体速度センサＶＳ、車両のヨーレイトを検出するヨーレイトセンサＹＳ、及びＥＰＳモータの回転角を検出する回転角センサＲＳ等が接続されると共に、出力側にＥＰＳモータが接続されている。尚、車体速度センサＶＳに代えて、各車輪の車輪速度を検出する車輪速度センサ（図示せず）を備えたものとし、検出車輪速度に基づき車体速度を推定することとしてもよい。   In the present embodiment, as shown in FIG. 1, an electronic control unit ECU1 for image processing and an electronic control unit ECU2 for steering control are provided, and both are connected via a communication bus. A camera CMf (and CMr) is connected to the electronic control unit ECU1, and an image signal is input to the electronic control unit ECU1. On the other hand, in addition to the steering torque sensor TS described above, the electronic control unit ECU2 includes a steering angle sensor SS that detects the steering angle of the wheel WH ahead of the vehicle, a vehicle body speed sensor VS that detects the vehicle body speed, and the yaw rate of the vehicle. A yaw rate sensor YS for detecting the rotation angle, a rotation angle sensor RS for detecting the rotation angle of the EPS motor, and the like are connected, and an EPS motor is connected to the output side. Instead of the vehicle body speed sensor VS, a wheel speed sensor (not shown) for detecting the wheel speed of each wheel may be provided, and the vehicle body speed may be estimated based on the detected wheel speed.

図２は本発明のシステム構成を示すもので、画像処理システム（図２の上方）及び操舵制御システム（図２の下方）が通信バスを介して接続されている。本実施形態の画像処理システムは、画像処理用のＣＰＵ、フレームメモリ等を備えた電子制御ユニットＥＣＵ１に、前方監視カメラＣＭｆ及び後方方監視カメラＣＭｒ、ヨーレイトセンサＹＳ、操舵角センサＳＳ及び車体速度センサＶＳが接続されている。また、本実施形態の操舵制御システムは、電動パワーステアリング制御用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた電子制御ユニットＥＣＵ２に、操舵トルクセンサＴＳ及び回転角センサＲＳが接続されると共に、モータ駆動回路ＡＣ２を介してＥＰＳモータＭＴが接続されている。尚、警報用の電子制御ユニット（図示せず）を介して、警報表示や音声警報を出力する警報装置（図示せず）を接続することとしてもよい。   FIG. 2 shows a system configuration of the present invention. An image processing system (upper part of FIG. 2) and a steering control system (lower part of FIG. 2) are connected via a communication bus. The image processing system according to this embodiment includes an electronic control unit ECU1 including a CPU for image processing, a frame memory, and the like, a front monitoring camera CMf and a rear monitoring camera CMr, a yaw rate sensor YS, a steering angle sensor SS, and a vehicle body speed sensor. VS is connected. Further, in the steering control system of the present embodiment, a steering torque sensor TS and a rotation angle sensor RS are connected to an electronic control unit ECU2 having a CPU, ROM and RAM for electric power steering control, and a motor drive circuit AC2 is used. An EPS motor MT is connected via Note that an alarm device (not shown) for outputting an alarm display or an audio alarm may be connected via an electronic control unit for alarm (not shown).

これらの電子制御ユニットＥＣＵ１及びＥＣＵ２は夫々、通信用のＣＰＵ、ＲＯＭ及びＲＡＭを備えた通信ユニットを介して通信バスに接続されており、各制御システムに必要な情報を他の制御システムから送信することができる。更に、図示は省略するが、この通信バスに、アクティブステアリングシステム、ブレーキ制御システム、スロットル制御システム等を接続し、各システム間で互いのシステム情報を共有することができるように構成することとしてもよい。尚、図１に示すように、電子制御ユニットＥＣＵ１（又はＥＣＵ２）には操作スイッチＯＳが接続されており、走行支援制御は運転者による操作スイッチＯＳの操作によって開始されるように構成されている。   These electronic control units ECU1 and ECU2 are each connected to a communication bus via a communication unit having a communication CPU, ROM, and RAM, and transmit information necessary for each control system from other control systems. be able to. Further, although not shown in the figure, an active steering system, a brake control system, a throttle control system, etc. may be connected to the communication bus so that each system can share system information. Good. As shown in FIG. 1, an operation switch OS is connected to the electronic control unit ECU1 (or ECU2), and the driving support control is configured to be started by the operation of the operation switch OS by the driver. .

上記のように構成されたレーン走行支援装置において、レーン走行支援（レーンキープアシスト）制御部は、図３の制御ブロック図に示すように構成されており、カメラＣＭｆ（又はＣＭｒ）によって撮像された画像情報が図２の電子制御ユニットＥＣＵ１にて画像処理されて走行レーンが検出される。この電子制御ユニットＥＣＵ１には、レーン検出手段たるレーン認識演算部Ｍ１が構成されており、ここで、走行レーン内における車両の横方向位置ｙ（レーン位置）及び走行レーンに対するヨー角ψが演算される。尚、画像処理による走行レーンの検出については前掲の特許文献１に記載された方法のほか、公知の何れの方法でもよい。   In the lane travel support apparatus configured as described above, the lane travel support (lane keep assist) control unit is configured as shown in the control block diagram of FIG. 3 and is captured by the camera CMf (or CMr). The image information is image-processed by the electronic control unit ECU 1 shown in FIG. 2 to detect the traveling lane. The electronic control unit ECU1 includes a lane recognition calculation unit M1 serving as lane detection means. Here, the lateral position y (lane position) of the vehicle in the travel lane and the yaw angle ψ relative to the travel lane are calculated. The In addition, about the detection of the driving | running lane by image processing, any well-known method other than the method described in the above-mentioned patent document 1 may be used.

上記のレーン認識演算部Ｍ１による演算結果とヨーレイトセンサＹＳ及び操舵角センサＳＳの検出信号を用いた車両モデルと道路モデルに基づき、車両状態推定手段たる状態推定演算部Ｍ２にて、レーン位置ｙ、レーン位置変動速度ｄｙ（走行レーン内における車両の横方向移動速度でレーン位置ｙの時間微分値）、ヨー角ψ、及びヨーレイトγをファクターとする現在の車両の状態量Ｘが推定演算される。即ち、車両の状態量をＸ、状態量出力をＹ、道路モデルの入力をＵとすると、Ｘ＝［ｙ，ｄｙ，ψ，γ］T、Ｙ＝［ｙ，ｄｙ，ψ，γ］T、Ｕ＝［δｆ，Ｆｗ］Tと表すことができる。尚、δｆは操舵角センサＳＳで検出される操舵角で、Ｆｗは外乱横力で、これは後述するように推定演算される。そして、状態量推定値をＸｅとし、オブザーバゲインをＫｏとすると、以下の状態方程式が成り立ち、状態量出力ＹはＹ＝Ｃ・Ｘｅとなる。
ｄＸｅ／ｄｔ＝Ａ・Ｘｅ＋Ｂ・Ｕ＋Ｒｌ・Ｋｏ・（Ｘ−Ｘｅ） Based on the calculation result by the lane recognition calculation unit M1 and the vehicle model and road model using the detection signals of the yaw rate sensor YS and the steering angle sensor SS, the lane position y, The current vehicle state quantity X is estimated and calculated with the lane position fluctuation speed dy (time differential value of the lane position y as a lateral movement speed of the vehicle in the traveling lane), the yaw angle ψ, and the yaw rate γ. That is, if the vehicle state quantity is X, the state quantity output is Y, and the road model input is U, X = [y, dy, ψ, γ] T , Y = [y, dy, ψ, γ] T , U = [δf, Fw] T can be expressed. Here, δf is a steering angle detected by the steering angle sensor SS, Fw is a disturbance lateral force, and this is estimated and calculated as described later. When the state quantity estimated value is Xe and the observer gain is Ko, the following state equation is established, and the state quantity output Y is Y = C · Xe.
dXe / dt = A.Xe + B.U + Rl.Ko. (X-Xe)

尚、上記の状態方程式におけるモデル定数Ａ、Ｂ及びＣは以下に示すとおりである。
Ａ＝［a11 a12 a13 a14 ; a21 a22 a23 a24 ; a31 a32 a33 a34 ; a41 a42 a43 a44］
Ｂ＝［b11 b12 ; b21 b22 ; b31 b32 ; b41 b42］
Ｃ＝［1000 ; 0100 ; 0010 ; 0001］ The model constants A, B, and C in the above state equation are as shown below.
A = [a11 a12 a13 a14; a21 a22 a23 a24; a31 a32 a33 a34; a41 a42 a43 a44]
B = [b11 b12; b21 b22; b31 b32; b41 b42]
C = [1000; 0100; 0010; 0001]

一方、操舵角センサＳＳで検出された操舵角δｆ、及び車体速度センサＶＳで検出された車体速度（車速）vx等に基づき、目標状態量演算部Ｍ３にて以下の４ファクターから成る目標状態量が演算される。先ず、走行レーン内における車両の横方向位置（レーン位置）に対する目標レーン位置ytが、走行レーンの中心（レーン境界線間の中心）を起点として、yt ＝０に設定される。そして、目標レーン位置変動速度ｄytに関し、車両が横振れすることなく走行レーンの中心に沿って移動するように、ｄyt ＝０に設定される。また、目標ヨー角ψtがψt ＝Ｃ・ρに設定される。尚、このＣは道路曲率から目標ヨー角への変換定数で、ρは道路曲率の逆数である。そして、車体速度vxと道路曲率逆数ρに基づき、目標ヨーレイトγtがγｔ＝vx・ρとして設定される。   On the other hand, based on the steering angle δf detected by the steering angle sensor SS, the vehicle body speed (vehicle speed) vx detected by the vehicle body speed sensor VS, and the like, a target state quantity comprising the following four factors in the target state quantity calculation unit M3: Is calculated. First, the target lane position yt relative to the lateral position (lane position) of the vehicle in the travel lane is set to yt = 0 starting from the center of the travel lane (center between lane boundary lines). Then, with respect to the target lane position fluctuation speed dyt, dyt = 0 is set so that the vehicle moves along the center of the travel lane without sideways swinging. Further, the target yaw angle ψt is set to ψt = C · ρ. Here, C is a conversion constant from the road curvature to the target yaw angle, and ρ is the reciprocal of the road curvature. Based on the vehicle body speed vx and the road curvature reciprocal ρ, the target yaw rate γt is set as γt = vx · ρ.

而して、目標状態量演算部Ｍ３の演算結果（目標状態量）と、状態推定演算部Ｍ２の演算結果（現在の状態量）との差が演算され、この差に基づき、フィードバック制御演算部Ｍ４にてトルク指令値が演算される。即ち、フィードバック制御演算部Ｍ４においては、上記の目標状態量を表す４ファクターの目標値（ｔを付加）と推定値（ｅを付加）における各々の差にゲインＫ１乃至Ｋ４によって重み付けがされ、これらの総和が下記のように目標回転角（目標ステアリング角）δswtとして設定される。
δswt ＝ K1・(yt−ye)＋K2・(dyt−dye)＋K3・(ψt−ψe)＋K4・(γt−γe） Thus, the difference between the calculation result (target state quantity) of the target state quantity calculation unit M3 and the calculation result (current state quantity) of the state estimation calculation unit M2 is calculated, and based on this difference, the feedback control calculation unit A torque command value is calculated at M4. That is, in the feedback control calculation unit M4, the difference between the target value (added t) and the estimated value (added e) of the four factors representing the target state quantities are weighted by the gains K1 to K4. Is set as the target rotation angle (target steering angle) δ swt as follows.
δswt = K1 ・ (yt−ye) + K2 ・ (dyt−dye) + K3 ・ (ψt−ψe) + K4 ・ (γt−γe)

そして、上記の目標回転角（目標ステアリング角）δswtと、回転角センサＲＳで検出される実回転角（実ステアリング角）δswとの差に応じて、付加ステアリングトルク指令値ＴaddがＴadd＝K0・(δswt−δsw)として演算される（K0はゲイン）。この付加ステアリングトルク指令値Ｔaddは、更に、以下に説明する操舵補正量（δft）が付加された後、操舵制御用の電子制御ユニットＥＣＵ２（図２）に送信される。   Then, according to the difference between the target rotation angle (target steering angle) δswt and the actual rotation angle (actual steering angle) δsw detected by the rotation angle sensor RS, the additional steering torque command value Tadd is Tadd = K0 · Calculated as (δswt−δsw) (K0 is gain). This additional steering torque command value Tadd is further transmitted with a steering correction amount (δft) described below, and then transmitted to the steering control electronic control unit ECU2 (FIG. 2).

本発明の外乱推定手段たる外乱推定演算部Ｍ５においては、車両に対する外乱量として外乱（横力）ｆｗが推定演算される。先ず、図４は、本実施形態の電動パワーステアリングシステムＥＰＳを含む操舵系のスケルトンと、これを構成する構成要素あるいは構成要素相互の作動を表すパラメータ（検出信号を含む変数）の記号を示すものである。本実施形態では、本発明のステアリングモデルとして、図５に示すように２輪モデルを用いたときの構成要素相互のバランスに基づき運動方程式を求めることとしており、図４において、構成要素相互のバランスに基づく運動方程式の対象部分をＥＭ１乃至ＥＭ９で示している。尚、図５において前輪ＷＦ及び後輪ＷＲが対象の２輪とされ、例えば横風によって外乱（横力）ｆｗが着力点×に付与されたときの、着力点×と両車輪との間の距離がＬwf及びＬwrで表され、Ｌwf + Ｌwr ＝ Ｌ（ホイールベース）となっている。尚、ｆwfは外乱ｆｗの前輪ＦＷに対する分力を示す。以下、図４に示す各対象部分の運動方程式について順次説明する。   In the disturbance estimation calculation unit M5 which is the disturbance estimation means of the present invention, a disturbance (lateral force) fw is estimated and calculated as a disturbance amount for the vehicle. First, FIG. 4 shows symbols of a steering system skeleton including the electric power steering system EPS of the present embodiment and parameters (variables including detection signals) representing the components constituting the components or the operations of the components. It is. In this embodiment, as the steering model of the present invention, the equation of motion is obtained based on the balance between the components when the two-wheel model is used as shown in FIG. 5, and in FIG. The target parts of the equation of motion based on EM are indicated by EM1 to EM9. In FIG. 5, the front wheel WF and the rear wheel WR are the two target wheels. For example, when a disturbance (lateral force) fw is applied to the force point x by a cross wind, the distance between the force point x and both wheels. Is represented by Lwf and Lwr, and Lwf + Lwr = L (wheel base). In addition, fwf shows the component force with respect to the front wheel FW of the disturbance fw. Hereinafter, the equation of motion of each target portion shown in FIG. 4 will be described in order.

先ず、図４に示すステアリングホイールに係る対象部分ＥＭ１において、運転者によって印加されるトルクを「td」で表し（単位は(Nm)、以下これと同様、括弧内に単位を記す。尚、符号は左旋回方向を正とする）、ステアリング角速度を「ωh」で表し (rad/sec)、ステアリングホイールＳＷ（図１）から操舵トルクセンサ（図示せず）までのステアリングシャフト慣性を「Jh」(kgm2)、操舵トルクセンサ（図示せず）の検出操舵トルクを「tss」(Nm)、ステアリング摩擦トルクを「tfsw」(Nm)で夫々表すと、ステアリングホイールＳＷの回転運動に係る下記（１）の運動方程式が求められる。
td + tss + tfsw = Jh・dωh/dt ・・（１） First, in the target portion EM1 related to the steering wheel shown in FIG. 4, the torque applied by the driver is represented by “td” (the unit is (Nm), and hereinafter, the unit is described in parentheses. Represents the left turn direction as positive), the steering angular velocity is represented by “ωh” (rad / sec), and the steering shaft inertia from the steering wheel SW (FIG. 1) to the steering torque sensor (not shown) is represented by “Jh” ( kgm 2 ), the steering torque detected by a steering torque sensor (not shown) is expressed as “tss” (Nm), and the steering friction torque is expressed as “tfsw” (Nm). ) Equation of motion.
td + tss + tfsw = Jh · dωh / dt (1)

次に、ラック・アンド・ピニオン近傍の対象部分ＥＭ２において、ラックストロークに対するピニオンギヤ回転の比、即ちラック比を「Rrp」(m/rad)で表し、ラック摩擦力を「ffr」(N)、ラック速度を「vr」(m/s)、ピニオン角速度を「ωpn」(rad/sec)で表すと、ラック・アンド・ピニオンのギヤ比変換に係る下記（２）の運動方程式が求められる。
ωpn = vr / Rrp ・・（２） Next, in the target portion EM2 near the rack and pinion, the ratio of the pinion gear rotation to the rack stroke, that is, the rack ratio is represented by “Rrp” (m / rad), the rack friction force is represented by “ffr” (N), the rack When the speed is represented by “vr” (m / s) and the pinion angular velocity is represented by “ωpn” (rad / sec), the following equation (2) relating to the gear ratio conversion of the rack and pinion is obtained.
ωpn = vr / Rrp (2)

そして、操舵トルクセンサに係る対象部分ＥＭ３においては、操舵トルクセンサ（図示せず）の検出操舵トルクを「tss」(Nm)で表し、トルクセンサ剛性（ばね係数）を「Kts」(Nm/rad) で表し 、ステアリング角、即ちハンドル角を「θh」(rad) で表し、トーションバー（図示せず）のねじれ角を「θpn」(rad)で表すと、操舵トルクセンサとトーションバーの関連に係る下記（３）の運動方程式が求められる。
tss = Kts・(θh - θpn) ・・（３）
上記（３）式において、「θh」及び「θpn」は、夫々、θh = ∫ωh・dt、及びθpn = ∫ωpn・dtとして求めることができる。 In the target portion EM3 related to the steering torque sensor, the detected steering torque of the steering torque sensor (not shown) is represented by “tss” (Nm), and the torque sensor stiffness (spring coefficient) is represented by “Kts” (Nm / rad ), The steering angle, that is, the steering wheel angle is represented by “θh” (rad), and the torsion angle of the torsion bar (not shown) is represented by “θpn” (rad). The following equation of motion (3) is obtained.
tss = Kts · (θh-θpn) · · (3)
In the above equation (3), “θh” and “θpn” can be obtained as θh = ∫ωh · dt and θpn = ∫ωpn · dt, respectively.

図４に示すラック近傍の対象部分ＥＭ４においては、ＥＰＳトルク出力を「teps」(Nm)で表し、ＥＰＳモータのギヤ比を「Rmr」(m/rad)、ラックストロークに対するピニオンギヤ回転の比、即ちラック比を「Rrp」(m/rad)、ラック、即ちタイロッド（図示せず）の質量を「Mrack」(kg)、キングピン周りトルクを「t1」(Nm)、ラック速度を「vr」(m/s)、ナックルアーム（図示せず）の長さを「Lna」(m)、ラック摩擦力を「ffr」(N)で夫々表すと、ラック軸上直線運動に係る下記（４）の運動方程式が求められる。
teps/Rmr + tss/Rrp = Mrack・dvr/dt + t1/Lna + ffr ・・（４） In the target portion EM4 in the vicinity of the rack shown in FIG. 4, the EPS torque output is represented by “teps” (Nm), the EPS motor gear ratio is “Rmr” (m / rad), and the ratio of the pinion gear rotation to the rack stroke, that is, The rack ratio is “Rrp” (m / rad), the rack, ie the tie rod (not shown) mass is “Mrack” (kg), the kingpin torque is “t1” (Nm), and the rack speed is “vr” (m / s), the length of the knuckle arm (not shown) is expressed as “Lna” (m), and the rack friction force is expressed as “ffr” (N). An equation is obtained.
teps / Rmr + tss / Rrp = Mrack dvr / dt + t1 / Lna + ffr (4)

図４に一点鎖線で示すキングピン周りの対象部分ＥＭ５においては、キングピン周りトルクを「t1」(Nm)で表し、セルフアライニングトルクを「tsa」(Nm)、キングピンに対する外乱トルク成分を「twkp」(Nm)、キングピン周り摩擦力（タイヤスリップ分を含んだ非線形特性関数）を「tfkp」(Nm/(rad /s))、タイヤキングピン周り慣性を「Jtkp」(kgm2)、キングピン周り回転速度を「ωkp」(rad /s)で夫々表すと、キングピン周り回転運動に係る下記（５）の運動方程式が求められる。
t1 + tsa + twkp + tfkp = 2・Jtkp・dωkp/dt ・・（５） In the target portion EM5 around the kingpin indicated by the one-dot chain line in FIG. 4, the torque around the kingpin is represented by “t1” (Nm), the self-aligning torque is “tsa” (Nm), and the disturbance torque component for the kingpin is “twkp”. (Nm), the frictional force around the kingpin (nonlinear characteristic function including tire slip) is “tfkp” (Nm / (rad / s)), the inertia around the tire kingpin is “Jtkp” (kgm 2 ), and the rotation speed around the kingpin Is expressed by “ωkp” (rad / s), respectively, the following equation (5) relating to the rotational motion around the kingpin is obtained.
t1 + tsa + twkp + tfkp = 2 ・ Jtkp ・ dωkp / dt (5)

図４に示すキングピンとラックに係る対象部分ＥＭ６においては、キングピン周り回転速度を「ωkp」(rad /s) で表し、ラック速度を「vr」(m/s) で表し、ナックルアーム（図示せず）の長さを「Lna」(m)で表すと、キングピン−ラック運動変換に係る下記（６）の運動方程式が求められる。
ωkp = vr / Lna ・・（６） In the target portion EM6 related to the kingpin and rack shown in FIG. 4, the rotational speed around the kingpin is represented by “ωkp” (rad / s), the rack speed is represented by “vr” (m / s), and a knuckle arm (not shown) ) Is represented by “Lna” (m), the following equation (6) relating to the kingpin-rack motion conversion is obtained.
ωkp = vr / Lna (6)

図４の対象部分ＥＭ７においては、タイヤとしての車輪に関し、セルフアライニングトルクを「tsa」(Nm)で表し、コーナリングパワーを「Kf」、前輪ＷＦの車輪横すべり角を「βf」(rad)、車体横すべり角を「β」(rad)、車体重心から前輪ＷＦの車軸までの距離を「Lf」(m)、車体速度を「vx」(m/s)、ヨーレイトを「γ」、操舵角を「δf」(rad)で夫々表すと、セルフアライニングトルクに係る下記（７）の運動方程式が求められる。
tsa = Kf・βf = Kf・(β + Lf/vx・γ - δf) ・・（７） In the target portion EM7 of FIG. 4, the self-aligning torque is represented by “tsa” (Nm), the cornering power is “Kf”, and the wheel side slip angle of the front wheel WF is “βf” (rad). The side slip angle is “β” (rad), the distance from the center of gravity to the axle of the front wheel WF is “Lf” (m), the body speed is “vx” (m / s), the yaw rate is “γ”, and the steering angle is When expressed by “δf” (rad), the following equation (7) relating to the self-aligning torque is obtained.
tsa = Kf ・ βf = Kf ・ (β + Lf / vx ・ γ-δf) (7)

図４に示す接地タイヤ（車輪）に係る対象部分ＥＭ８においては、キングピンに対する外乱トルク成分を「twkp」(Nm) で表し、キャスタトレールを「Ltrl」(m)、ニューマチックトレールを「Lptrl」(m)、図５に示す着力点×から後輪ＷＲの車軸までの距離を「Lwr」(m)、ホイールベースを「Ｌ」(m)、外乱（横力）を「fw」(N)で夫々表すと、外乱を含む下記（８）の運動方程式が求められる。尚、上記の各トレールは近似計算で求められる。
twkp = (Ltrl + Lptrl)・Lwr/L・fw ・・（８） In the target portion EM8 related to the grounded tire (wheel) shown in FIG. 4, the disturbance torque component with respect to the kingpin is represented by “twkp” (Nm), the caster trail is “Ltrl” (m), and the pneumatic trail is “Lptrl” ( m), the distance from the force point x shown in Fig. 5 to the axle of the rear wheel WR is "Lwr" (m), the wheelbase is "L" (m), the disturbance (lateral force) is "fw" (N) Representing each, the following equation of motion (8) including disturbance is obtained. In addition, each said trail is calculated | required by approximate calculation.
twkp = (Ltrl + Lptrl) ・ Lwr / L ・ fw (8)

そして、図４に示すＥＰＳモータに係る対象部分ＥＭ９においては、ＥＰＳトルク出力を「teps」(Nm)で表し、トルク増幅率を「Kea」で表し、操舵トルクを「tss」(Nm)、レーンキープアシストトルク、即ち操舵アシストトルクを「tlkas」(Nm)、モータのロータ摩擦を「tfmr」(Nm)で夫々表すと、モータ軸におけるＥＰＳモータトルクに係る下記（９）の運動方程式が求められる。
teps = Kea・tss + tlkas - tfmr ・・（９） 4, the EPS torque output is represented by “teps” (Nm), the torque amplification factor is represented by “Kea”, the steering torque is “tss” (Nm), the lane. When the keep assist torque, that is, the steering assist torque is represented by “tlkas” (Nm) and the motor rotor friction is represented by “tfmr” (Nm), the following equation (9) relating to the EPS motor torque on the motor shaft can be obtained. .
teps = Kea ・ tss + tlkas-tfmr (9)

而して、上記の運動方程式（１）乃至（９）を整理すると下記のように外乱(fw)が求められる。即ち、ステアリングモデルにより、入力信号から外乱(fw)が逆算される。
fw = C1・((2・Jtkp + Lna2・Mrack)・dωkp/dt - Lna・(Kea/Rmr + 1/Rrp)・tss - Lna/Rmr・tlkas + Lna/Rmr・tfmr + Lna・ffr - tsa - tfkp) ・・（１０）
但し、上記「C1」は、C1 = 1 / {(Ltrl + Lptrl)・Lwr/L}である。 Thus, when the equations of motion (1) to (9) are arranged, the disturbance (fw) is obtained as follows. That is, the disturbance (fw) is calculated backward from the input signal by the steering model.
fw = C1 ・ ((2 ・ Jtkp + Lna 2・ Mrack) ・ dωkp / dt-Lna ・ (Kea / Rmr + 1 / Rrp) ・ tss-Lna / Rmr ・ tlkas + Lna / Rmr ・ tfmr + Lna ・ ffr- tsa-tfkp) ・ ・ （10）
However, “C1” is C1 = 1 / {(Ltrl + Lptrl) · Lwr / L}.

上記の式（１０）において、摩擦に関する項（Lna/Rmr・tfmr + Lna・ffr - tsa - tfkp）は実際に計測することはできないが、予め実験等に基づき摩擦成分の最大値を設定しておき、これを超えた分を外乱とすることができる。即ち、上記の式（１０）に対し、符号関数（sign）、絶対値を求める関数（abs）、最大値を求める関数（max）を用いて外乱（fw'）を表すと、下記の式（１１）となる。
fw' = C1・sign(fw1)・max(abs(fw1)-fmax, 0) ・・（１１） In the above equation (10), the friction term (Lna / Rmr · tfmr + Lna · ffr-tsa-tfkp) cannot be actually measured, but the maximum value of the friction component is set based on experiments beforehand. The part beyond this can be regarded as a disturbance. That is, when the disturbance (fw ′) is expressed using the sign function (sign), the function (abs) for obtaining the absolute value, and the function (max) for obtaining the maximum value with respect to the above expression (10), the following expression ( 11).
fw '= C1 ・ sign (fw1) ・ max (abs (fw1) -fmax, 0) (11)

上記の「fw1」は次のように表わされる。
fw1 = (2・Jtkp + Lna2・Mrack)・dωkp/dt - Lna・(Kea/Rmr + 1/Rrp)・tss - Lna/Rmr ・tlkas ・・（１２） The above “fw1” is expressed as follows.
fw1 = (2 ・ Jtkp + Lna 2・ Mrack) ・ dωkp / dt-Lna ・ (Kea / Rmr + 1 / Rrp) ・ tss-Lna / Rmr ・ tlkas ・ （12）

尚、上記の式（１１）における最大値 (fmax)は下記の式（１３）を意味することになるが、外乱の推定演算では設定値が用いられる。
fmax = max（abs(Lna/Rmr・tfmr + Lna・ffr - tsa - tfkp)) ・・（１３） The maximum value (fmax) in the above equation (11) means the following equation (13), but the set value is used in the disturbance estimation calculation.
fmax = max (abs (Lna / Rmr · tfmr + Lna · ffr-tsa-tfkp)) (13)

上記の外乱（fw'）の推定演算に関し、例えば、車体速度１００km/hで直進走行中の車両に対し、車両状態を示す各状態量が図６に実線で示す状態（後述する修正操舵が行われた状態）において、図７に細い実線（ステップ状の横風外乱トルク）で示すように、風速７０km/hの横風が０乃至２秒間加えられたときのシミュレーション結果から明らかなように、設定値である最大値 (fmax)を超える値（abs(fw1)-fmax）は、図７に「外乱」として示す領域となるので、容易に特定することができる。この「外乱」に対し後述の修正操舵が行なわれると、図６に実線で示す特性となるが、修正操舵が行なわれない場合には図６に破線で示す特性となる。尚、車両状態における各状態量は図３の制御ブロックにて前述のように検出される。   Regarding the estimation calculation of the disturbance (fw ′), for example, for a vehicle traveling straight at a vehicle body speed of 100 km / h, each state quantity indicating the vehicle state is indicated by a solid line in FIG. As shown in the thin solid line (step-like cross wind disturbance torque) in FIG. 7, the set value is clear from the simulation results when a cross wind of 70 km / h is applied for 0 to 2 seconds. Since the value (abs (fw1) -fmax) exceeding the maximum value (fmax) is a region shown as “disturbance” in FIG. 7, it can be easily identified. When correction steering described later is performed for this “disturbance”, the characteristic indicated by the solid line in FIG. 6 is obtained. When correction steering is not performed, the characteristic indicated by the broken line in FIG. 6 is obtained. Each state quantity in the vehicle state is detected as described above by the control block of FIG.

更に、上記のように求められた外乱（fw'）に対し、上記の逆算が行われるときに発生し得るノイズへの対策として下記のようにフィルタ処理されて、推定外乱横力Ｆwhとされる。即ち、折点周波数ωlpを含むωlp/(s＋ωlp)が乗じられ、以下のように推定外乱横力Ｆwhが求められる（尚、「s」はラプラス演算子を示す）。
Ｆwh ＝ωlp/(s＋ωlp)・fw' Further, the disturbance (fw ') obtained as described above is filtered as described below as a countermeasure against noise that may occur when the above reverse calculation is performed, and the estimated disturbance lateral force Fwh is obtained. . That is, ωlp / (s + ωlp) including the corner frequency ωlp is multiplied to obtain the estimated disturbance lateral force Fwh as follows (“s” indicates a Laplace operator).
Fwh = ωlp / (s + ωlp) ・ fw '

而して、図３の制御ブロックに戻り、外乱推定演算部Ｍ５にて上記のように求められた推定外乱横力Ｆwhに対し、ハイパスフィルタ部Ｍ６にて高周波成分が取り出される。このとき、通常時ではなく急激な変動があったときにのみに操舵補正が行われるように、換言すれば、操舵補正量δftが変動分のみとなるように、折点周波数ωhpを含むs/(s＋ωhp)が乗じられ、以下のように求められる。
δft ＝ s/(s＋ωhp)・(−b42/b41)・Ｆwh Thus, returning to the control block of FIG. 3, the high-pass filter unit M6 extracts a high-frequency component from the estimated disturbance lateral force Fwh obtained as described above by the disturbance estimation calculation unit M5. At this time, the steering correction is performed only when there is an abrupt fluctuation rather than the normal time, in other words, the s / including the break frequency ωhp so that the steering correction amount δft is only the fluctuation. Multiplyed by (s + ωhp), it is obtained as follows.
δft = s / (s + ωhp) ・ (−b42 / b41) ・ Fwh

そして、図３の電動パワーステアリング制御部Ｍ７において、上記操舵補正量δftがトルク値に変換されて、前述のようにトルク指令値Ｔaddに加算され、これが更に通常のパワーステアリング制御量に加算されて、電動パワーステアリングシステムＥＰＳが制御され、本発明にいう修正操舵が行われる。而して、結果的に、推定外乱量の精度に応じて修正操舵量が調整されることになる。尚、操舵補正量δftのトルク値への変換は外乱推定演算部Ｍ５にて行うこととしてもよい。   In the electric power steering control unit M7 in FIG. 3, the steering correction amount δft is converted into a torque value and added to the torque command value Tadd as described above, and this is further added to the normal power steering control amount. The electric power steering system EPS is controlled, and the correction steering according to the present invention is performed. As a result, the corrected steering amount is adjusted according to the accuracy of the estimated disturbance amount. The conversion of the steering correction amount δft into a torque value may be performed by the disturbance estimation calculation unit M5.

本発明の車両のレーン走行支援装置の一実施形態を示す構成図である。It is a block diagram which shows one Embodiment of the lane driving assistance apparatus of the vehicle of this invention. 本発明の一実施形態における制御態様を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the control aspect in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における操舵制御手段を含むレーン走行支援装置の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the lane travel assistance apparatus containing the steering control means in one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態における電動パワーステアリングシステムを含む操舵系のスケルトンを示す構成図である。It is a block diagram which shows the skeleton of a steering system containing the electric power steering system in one Embodiment of this invention. 本発明のステアリングモデルの一例として、２輪モデルを示す構成図である。It is a block diagram which shows a two-wheel model as an example of the steering model of this invention. 本発明の一実施形態において、外乱推定演算時の種々の車両状態量の変化の一例を示すグラフである。In one Embodiment of this invention, it is a graph which shows an example of the change of the various vehicle state quantities at the time of disturbance estimation calculation. 本発明の一実施形態において、外乱の推定状況の一例を示すグラフである。In one Embodiment of this invention, it is a graph which shows an example of the estimation condition of a disturbance.

符号の説明Explanation of symbols

ＳＷ ステアリングホイール
ＷＨ 車輪
ＥＰＳ 電動パワーステアリングシステム
ＣＭｆ 前方監視カメラ
ＣＭｒ 後方監視カメラ
ＴＳ 操舵トルクセンサ
ＳＳ 車輪舵角センサ
ＲＳ 回転角センサ
ＹＳ ヨーレイトセンサ
ＶＳ 車体速度センサ
ＯＳ 操作スイッチ
SW Steering wheel WH Wheel EPS Electric power steering system CMf Front monitoring camera CMr Rear monitoring camera TS Steering torque sensor SS Wheel steering angle sensor RS Rotation angle sensor YS Yaw rate sensor VS Car body speed sensor OS Operation switch

Claims (4)

運転者のステアリングホイール操作に応じて作動すると共に車両の路面走行状態に応じて操舵状態を制御し得る操舵制御手段と、撮像手段によって路面を連続して撮像した画像から走行レーンを検出する走行レーン検出手段を備え、該走行レーン検出手段が検出した走行レーン内を前記車両が走行するように前記操舵制御手段を制御して、前記車両の前記走行レーン内の走行を支援する車両のレーン走行支援装置において、前記走行レーン検出手段の検出結果と前記車両の操舵状態及び走行状態に応じて、前記走行レーン内における前記車両の状態量を推定する車両状態推定手段と、前記車両の操舵状態及び走行状態に基づき前記車両に対する目標状態量を設定する目標状態量設定手段と、該目標状態量設定手段が設定した目標状態量と前記車両状態推定手段が推定した状態量との差に基づき目標ステアリング角を設定するフィードバック制御演算手段と、前記ステアリングホイール操作による実ステアリング角を検出する回転角検出手段と、前記操舵制御手段を含む前記車両のステアリングモデルに基づき、前記車両に対する外乱量を推定する外乱推定手段と、前記フィードバック制御演算手段が設定した目標ステアリング角と前記回転角検出手段が検出した実ステアリング角との差に応じて設定する付加ステアリングトルク指令値に、前記外乱推定手段が推定した外乱量をトルク値に変換して加算し、前記操舵制御手段による操舵制御を修正する修正操舵手段とを備えたことを特徴とする車両のレーン走行支援装置。 Steering control means that operates according to the steering wheel operation of the driver and can control the steering state according to the road running condition of the vehicle, and the driving lane that detects the driving lane from images obtained by continuously imaging the road surface by the imaging means A vehicle lane travel support that includes a detection unit and controls the steering control unit so that the vehicle travels in the travel lane detected by the travel lane detection unit, and supports the travel of the vehicle in the travel lane. In the apparatus, vehicle state estimation means for estimating a state quantity of the vehicle in the travel lane according to a detection result of the travel lane detection means, a steering state and a travel state of the vehicle, and a steering state and travel of the vehicle wherein with respect to the vehicle based on the state and the target state quantity setting means for setting a target state quantity, a target state quantity in which the target state quantity setting means has set And feedback control calculation means for setting a target steering angle based on a difference between the state quantity both state estimation means has estimated, a rotation angle detecting means for detecting an actual steering angle by the steering wheel operation, the including the steering control means Set according to the difference between the disturbance estimation means for estimating the amount of disturbance to the vehicle based on the vehicle steering model, and the target steering angle set by the feedback control calculation means and the actual steering angle detected by the rotation angle detection means And a correction steering means for correcting the steering control by the steering control means by converting the disturbance amount estimated by the disturbance estimation means into a torque value and adding it to the additional steering torque command value to be added. Lane driving support device. 前記外乱推定手段は、前記ステアリングモデルに基づく推定値と、前記操舵制御手段の摩擦特性に応じて設定した所定値との差に基づき、前記外乱量を推定することを特徴とする請求項１記載の車両のレーン走行支援装置。 2. The disturbance estimation unit estimates the amount of disturbance based on a difference between an estimated value based on the steering model and a predetermined value set according to a friction characteristic of the steering control unit. Vehicle lane travel support device. 運転者のステアリングホイール操作に応じて作動すると共に車両の路面走行状態に応じて操舵状態を制御し得る操舵制御手段と、撮像手段によって路面を連続して撮像した画像から走行レーンを検出する走行レーン検出手段を備え、該走行レーン検出手段が検出した走行レーン内を前記車両が走行するように前記操舵制御手段を制御して、前記車両の前記走行レーン内の走行を支援する車両のレーン走行支援装置において、車両運動モデル及び道路モデルを有し、該車両運動モデル及び道路モデルに基づき、前記走行レーン検出手段の検出結果と前記車両の操舵状態及び走行状態に応じて、前記走行レーン内における前記車両の横方向位置を含む状態量を推定する車両状態推定手段と、前記車両の操舵状態及び走行状態に基づき前記車両に対する目標状態量を設定する目標状態量設定手段と、該目標状態量設定手段が設定した目標状態量と前記車両状態推定手段が推定した状態量との差に基づき目標ステアリング角を設定するフィードバック制御演算手段と、前記ステアリングホイール操作による実ステアリング角を検出する回転角検出手段と、前記車両のステアリングモデルに基づき前記車両に対する外乱量を推定する外乱推定手段と、該外乱推定手段が推定した外乱量から高周波成分を取り出すフィルタ手段と、前記フィードバック制御演算手段が設定した目標ステアリング角と前記回転角検出手段が検出した実ステアリング角との差に応じて設定する付加ステアリングトルク指令値に、前記フィルタ手段が取り出した外乱量の高周波成分をトルク値に変換して加算し、前記操舵制御手段による操舵制御を修正する修正操舵手段とを備えたことを特徴とする車両のレーン走行支援装置。 Steering control means that operates according to the steering wheel operation of the driver and can control the steering state according to the road running condition of the vehicle, and the driving lane that detects the driving lane from images obtained by continuously imaging the road surface by the imaging means A vehicle lane travel support that includes a detection unit and controls the steering control unit so that the vehicle travels in the travel lane detected by the travel lane detection unit, and supports the travel of the vehicle in the travel lane. The apparatus has a vehicle motion model and a road model, and based on the vehicle motion model and the road model, according to a detection result of the travel lane detection means and a steering state and a travel state of the vehicle, Vehicle state estimation means for estimating a state quantity including a lateral position of the vehicle, and the vehicle based on a steering state and a traveling state of the vehicle. That a target state quantity setting means for setting a target state quantity feedback control for setting a target steering angle based on a difference between the state quantity target state quantity and the vehicle state estimating unit has estimated that the target state quantity setting means has set Calculation means, rotation angle detection means for detecting an actual steering angle by the steering wheel operation, disturbance estimation means for estimating a disturbance amount with respect to the vehicle based on the steering model of the vehicle, and disturbance amount estimated by the disturbance estimation means Filter means for extracting a high-frequency component from the control means, and additional filter torque command value set according to the difference between the target steering angle set by the feedback control calculation means and the actual steering angle detected by the rotation angle detection means, the filter means added by converting the disturbance of the high-frequency component extracted is the torque value, the steering Lane running support system for a vehicle, characterized in that a corrective steering means for modifying the steering control by the control means. 前記外乱推定手段は、前記ステアリングモデルに基づく推定値と、前記操舵制御手段の摩擦特性に応じて設定した所定値との差に基づき、前記外乱量を推定することを特徴とする請求項３記載の車両のレーン走行支援装置。 The disturbance estimating means includes estimated value based on the steering model, based on said difference with a predetermined value set in accordance with the frictional characteristics of the steering control means, according to claim 3, wherein the estimating the disturbance amount Vehicle lane travel support device.
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