JP7044010B2 - Suspension characteristic adjustment method and suspension characteristic adjustment device - Google Patents
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本発明は、サスペンション特性調整方法及びサスペンション特性調整装置に関する。 The present invention relates to a suspension characteristic adjusting method and a suspension characteristic adjusting device.
前方の路面の起伏状態に基づいてサスペンション特性を調整する技術が知られている。例えば特許文献1に記載のサスペンション装置は、アクチュエータとポンプとの間に設けられて、ポンプから吐出される液体をアクチュエータへ供給してアクチュエータを伸縮する液圧回路と、プレビューセンサが検知する車両前方の路面変位に基づいてポンプの目標回転数を求めてポンプを制御するコントローラとを備える。
A technique for adjusting suspension characteristics based on the undulation state of the road surface in front is known. For example, the suspension device described in
前方の路面の起伏状態に基づいて将来の車体の上下振動を予測してサスペンション特性を調整する場合、前方の所定範囲(以下「プレビュー範囲」と表記する)の路面の起伏状態の情報を予測に使用する。
この場合、プレビュー範囲が長すぎると、センサの検出距離が長くなるために検出精度の低下を招いたり、演算負荷が増大する。一方で、起伏の傾向を判定するにはある程度の長さのプレビュー範囲を要する。
本発明は、前方の路面の最適な長さの範囲における起伏状態に基づいて将来の車体の上下振動を予測してサスペンション特性を調整することを目的とする。
When adjusting the suspension characteristics by predicting the vertical vibration of the vehicle body in the future based on the undulating state of the road surface in front, the information on the undulating state of the road surface in the predetermined range (hereinafter referred to as "preview range") in front is predicted. use.
In this case, if the preview range is too long, the detection distance of the sensor becomes long, which causes a decrease in detection accuracy and an increase in calculation load. On the other hand, it takes a certain length of preview range to determine the tendency of undulations.
It is an object of the present invention to predict future vertical vibration of the vehicle body based on the undulating state in the range of the optimum length of the road surface ahead and adjust the suspension characteristics.
本発明の一態様に係るサスペンション特性調整方法では、自車両のサスペンションの固有振動周期を算出し、自車両の前方の路面の起伏状態を検出し、自車両の位置から前記固有振動周期に基づいて設定した時間である予測区間の長さに相当する距離だけ前方の位置までの範囲で検出した起伏状態に基づいて予測区間における車体の上下振動を予測し、予測された上下振動に基づいて車体の上下振動を抑制するようにサスペンションの特性を調整する。 In the suspension characteristic adjusting method according to one aspect of the present invention, the natural vibration cycle of the suspension of the own vehicle is calculated, the undulating state of the road surface in front of the own vehicle is detected, and the natural vibration cycle is based on the position of the own vehicle. The vertical vibration of the vehicle body in the predicted section is predicted based on the undulation state detected in the range up to the position ahead by the distance corresponding to the length of the predicted section, which is the set time, and the vehicle body is predicted based on the predicted vertical vibration. Adjust the suspension characteristics to suppress vertical vibration.
本発明の他の態様に係るサスペンション特性調整方法では、自車両のサスペンションの固有振動周期を算出し、自車両の前方の路面の起伏状態を検出し、自車両の位置から固有振動周期に基づいて設定した距離であるプレビュー距離だけ前方の位置までの範囲で検出した起伏状態に基づいて将来における車体の上下振動を予測し、予測された上下振動に基づいて車体の上下振動を抑制するようにサスペンションの特性を調整する。 In the suspension characteristic adjusting method according to another aspect of the present invention, the natural vibration cycle of the suspension of the own vehicle is calculated, the undulating state of the road surface in front of the own vehicle is detected, and the natural vibration cycle is based on the position of the own vehicle. Suspension that predicts the vertical vibration of the vehicle body in the future based on the undulation state detected in the range up to the position ahead by the preview distance, which is the set distance, and suppresses the vertical vibration of the vehicle body based on the predicted vertical vibration. Adjust the characteristics of.
本発明の態様によれば、前方の路面の最適な長さの範囲における起伏状態に基づいて将来の車体の上下振動を予測してサスペンション特性を調整できる。 According to the aspect of the present invention, the suspension characteristics can be adjusted by predicting the vertical vibration of the vehicle body in the future based on the undulation state in the range of the optimum length of the road surface in front.
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下に示す本発明の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための装置や方法を例示するものであって、本発明の技術的思想は、構成部品の構造、配置等を下記のものに特定するものではない。本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された請求項が規定する技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that each drawing is a schematic one and may differ from the actual one. Further, the embodiments of the present invention shown below exemplify devices and methods for embodying the technical idea of the present invention, and the technical idea of the present invention includes the structure, arrangement, etc. of components. Is not specified as the following. The technical idea of the present invention may be modified in various ways within the technical scope specified by the claims described in the claims.
(構成)
図1を参照する。サスペンション特性調整装置1は、サスペンション特性調整装置1を搭載する車両(以下「自車」と表記する)の前方の路面の起伏状態に基づいてサスペンション特性を調整する。
サスペンション特性調整装置1は、車体センサ2と、路面センサ3と、車速センサ4と、コントローラ5と、能動型サスペンション6を備える。
(Constitution)
See FIG. The suspension
The suspension
車体センサ2は、自車両のバネ上の車体の6軸運動、及びバネ下の上下方向、左右方向及び前後方向の3軸運動を車体の状態として検出する。以下、上下方向、左右方向及び前後方向の3軸運動を「バウンス」と表記する。
例えば車体センサ2は、バネ上のバウンスの加速度と、バネ上のピッチ角速度、ロール角速度、及びヨー角速度と、バネ下のバウンスの加速度を検出してよい。
The
For example, the
車体センサ2は、バウンスの加速度に代えて変位を検出してもよく速度を検出してもよい。
車体センサ2は、ピッチ角速度、ロール角速度、及びヨー角速度に代えて、ピッチ角変位、ロール角変位、及びヨー角変位を検出してもよく、ピッチ角加速度、ロール角加速度、及びヨー角加速度を検出してもよい。
車体センサ2は、検出した車体の状態を示す車体状態信号をコントローラ5へ出力する。
The
The
The
路面センサ3は、走行中の自車両の前方の路面の起伏状態を検出する。図2を参照する。路面センサ3は、例えば自車両7の車体前端に設けられており、自車両7がこれから走行する路面の起伏状態を検知するために、自車両7の前輪から所定の検出距離Lだけ離れた検出位置8の前方の路面における路面変位を検知する。自車両7が前方に進行するのに伴って検出位置8も前方に移動することにより、自車両7の前方の位置の路面変位を走査する。路面センサ3は、所定のサンプリング周期で検出位置8での路面変位を逐次検出し、それぞれの検出位置8の路面変位を表す起伏状態信号をコントローラ5へ逐次出力する。
The
路面センサ3は、自車両7から離れた検出位置8における前方路面の変位を検知できるセンサであればよく、例えば、ミリ波レーダー、マイクロ波レーダー、レーザーレーダー、光学カメラ、超音波ソナー、赤外線センサであってよい。路面センサ3の設置箇所は、路面変位を検知できる位置であればよく、車体前端でなくともよい。
The
図1を参照する。車速センサ4は、自車両の車輪速を検出し、車輪速に基づいて自車両の車速Vを算出する。車速センサ4は、算出した車速Vを示す車速信号をコントローラ5へ出力する。車速センサ4は、例えば車輪速パルスを計測するロータリエンコーダなどのパルス発生器であってよい。
See FIG. The
コントローラ5は、車体センサ2から出力された車体状態信号、路面センサ3から出力された起伏状態信号、車速センサ4から出力された車速信号に基づいて、車体挙動を抑制するように能動型サスペンション6の特性を調整する電子制御ユニット(ECU:Electronic Control Unit)である。
コントローラ5は、CPU(Central Processing Unit)、やMPU(Micro-Processing Unit)などのプロセッサと、記憶装置等の周辺部品とを含む。
The
The
記憶装置は、半導体記憶装置、磁気記憶装置及び光学記憶装置のいずれかを備えてよい。記憶装置は、レジスタ、キャッシュメモリ、主記憶装置として使用されるROM(Read Only Memory)及びRAM(Random Access Memory)等のメモリを含んでよい。
プロセッサは、記憶装置に格納されるコンピュータプログラムを実行することにより、以下に説明するコントローラ5の機能を実現する。
なお、汎用の半導体集積回路中に設定される機能的な論理回路でコントローラ5を実現してもよい。例えばコントローラ5は、フィールド・プログラマブル・ゲート・アレイ(FPGA:Field-Programmable Gate Array)等のプログラマブル・ロジック・デバイス(PLD:Programmable Logic Device)等を有していてもよい。
The storage device may include any of a semiconductor storage device, a magnetic storage device, and an optical storage device. The storage device may include a memory such as a register, a cache memory, a ROM (Read Only Memory) and a RAM (Random Access Memory) used as the main storage device.
The processor realizes the function of the
The
コントローラ5は、車体状態信号、起伏状態信号、車速信号に基づいて、車体側部材と車輪側部材との間に介装された能動型サスペンション6の油圧シリンダの作動圧を調整する制御量を算出し、能動型サスペンション6へ制御量を出力する。
能動型サスペンション6は、コントローラ5によって算出された制御量に基づいて油圧シリンダの作動圧を調整し、能動型サスペンション6の特性を変化させる。
The
The
図3を参照する。参照符号10は車体側部材を、参照符号11FL~11RRは前左~後右車輪をそれぞれ示す。
能動型サスペンション6は、車体側部材10と車輪11FL~11RRの各車輪側部材14との間に各々介装されたアクチュエータとしての油圧シリンダ18FL~18RRと、これら油圧シリンダ18FL~18RRの作動圧を個別に調整する圧力制御弁20FL~20RRを備える。
See FIG.
The
また能動型サスペンション6は、これら圧力制御弁20FL~20RRに所定圧力の作動油を供給側配管21Sを介して供給すると共に、圧力制御弁20FL~20RRからの戻り油を戻り側配管21Rを通じて回収する油圧源22と、この油圧源22及び圧力制御弁20FL~20RR間の供給側配管21Sに介挿された蓄圧用のアキュムレータ24F,24Rを備える。
Further, the
油圧シリンダ18FL~18RRのそれぞれは、シリンダチューブ18aを有し、このシリンダチューブ18aには、軸方向に貫通孔を有するピストン18cにより隔設された下側の圧力室Lが形成され、ピストン18cの上下面の受圧面積差と内圧とに応じた推力を発生する。そして、シリンダチューブ18aの下端が車輪側部材14に取付けられ、ピストンロッド18bの上端が車体側部材10に取付けられている。
Each of the hydraulic cylinders 18FL to 18RR has a
また、圧力室Lの各々は、油圧配管38を介して圧力制御弁20FL~20RRの出力ポートに接続されている。また、油圧シリンダ18FL~18RRの圧力室Lの各々は、絞り弁32を介してバネ下振動吸収用のアキュムレータ34に接続されている。また、油圧シリンダ18FL~18RRの各々のバネ上,バネ下相当間には、比較的低いバネ定数であって車体の静荷重を支持するコイルスプリング36が配設されている。
圧力制御弁20FL~20RRのそれぞれは、スプールを摺動自在に内装した円筒状の弁ハウジングとこれに一体的に設けられた比例ソレノイドとを有する3ポート比例電磁減圧弁で構成されている。
Further, each of the pressure chambers L is connected to the output ports of the pressure control valves 20FL to 20RR via the
Each of the pressure control valves 20FL to 20RR is composed of a 3-port proportional electromagnetic pressure reducing valve having a cylindrical valve housing in which a spool is slidably mounted and a proportional solenoid integrally provided therein.
コントローラ5は、比例ソレノイドの励磁コイルに供給する指令電流i(制御量)を調整することにより、弁ハウジング内に収容されたポペットの移動距離、すなわちスプールの位置を制御し、供給ポート及び出力ポート又は出力ポート及び戻りポートを介して油圧源22と油圧シリンダ18FL~18RRとの間で流通する作動油を制御する。これにより、油圧シリンダ18FL~18RRが発生する推力を制御して、車体挙動を抑制する。
The
図4は、励磁コイルに加えられる指令電流i(:iFL~iRR)と圧力制御弁20FL(~20RR)の出力ポートから出力される制御圧Pとの関係を示す。ノイズを考慮した最小電流値iMINのときには、制御圧Pは最低制御圧PMINとなり、この状態から電流値iを増加させると、電流値iに比例して直線的に制御圧Pが増加し、最大電流値iMAXのときには、油圧源22の設定ライン圧に相当する最高制御圧PMAXとなる。参照符号iNは中立指令電流,参照符号PNは中立制御圧を示す。
FIG. 4 shows the relationship between the command current i (: iFL to iRR) applied to the exciting coil and the control pressure P output from the output port of the pressure control valve 20FL (to 20RR). When the minimum current value iMIN in consideration of noise, the control pressure P becomes the minimum control pressure PMIN, and when the current value i is increased from this state, the control pressure P increases linearly in proportion to the current value i and becomes the maximum. When the current value is iMAX, the maximum control pressure PMAX corresponding to the set line pressure of the
次に、図5を参照してコントローラ5の機能構成を説明する。コントローラ5は、車体状態取得部40と、予測区間設定部41と、路面変位取得部42と、モデル予測制御部43を備える。
車体状態取得部40は、車体センサ2から出力された車体状態信号を受信する。車体状態取得部40は、受信した車体状態信号に基づいて車体の状態を示す車体状態情報を取得する。
Next, the functional configuration of the
The vehicle body
車体状態情報は、例えばバネ上のバウンスの変位、速度及び加速度、並びにピッチ軸まわり、ロール軸まわり及びヨー軸まわりの変位、速度及び加速度の情報を含んでよい。また車体状態情報は、バネ下のバウンスの変位、速度及び加速度の情報を含んでもよい。
車体状態信号が変位情報である場合、車体状態取得部40は、変位情報を微分することにより速度情報と加速度情報を取得できる。
The vehicle body condition information may include, for example, the displacement of the bounce on the spring, the velocity and the acceleration, and the displacement, the velocity and the acceleration around the pitch axis, the roll axis and the yaw axis. Further, the vehicle body state information may include information on the displacement, velocity and acceleration of the bounce under the spring.
When the vehicle body state signal is displacement information, the vehicle body
車体状態情報が速度情報である場合、車体状態取得部40は、速度情報を積分することにより変位情報を取得し、速度情報を微分することにより加速度情報を取得できる。
車体状態情報が加速度情報である場合、車体状態取得部40は、加速度情報を積分することにより変位情報と速度情報を取得できる。
車体状態取得部40は、現時刻t0の車体の状態を示す車体状態情報をモデル予測制御部43へ出力する。また車体状態取得部40は、バネ上のバウンスの速度情報を予測区間設定部41へ出力する。
When the vehicle body state information is the speed information, the vehicle body
When the vehicle body state information is acceleration information, the vehicle body
The vehicle body
予測区間設定部41は、モデル予測制御部43によるモデル予測制御の予測区間の長さTp(以下「予測区間長」と表記する)を設定する。
予測区間とは、モデル予測制御において制御対象の状態を予測する未来の有限の時間区間である。
The prediction
The prediction interval is a future finite time interval that predicts the state of the controlled object in model prediction control.
モデル予測制御では、時刻t0、t0+1、…、t0+Tpにおける制御対象への入力に基づいて、時刻t0+1、t0+2、…、t0+Tp+1における制御対象の状態を予測する。
そして、予測した時刻t0+1、t0+2、…、t0+Tp+1における状態に基づいて、予測区間における制御性能を示す評価関数を算出し、この評価関数を最小にする制御量を、最適化問題等を用いて探索する。
In the model prediction control, the state of the controlled object at the
Then, based on the predicted
予測区間設定部41は、例えば能動型サスペンション6の固有振動数に基づいて予測区間長Tpを設定してよい。
この場合に例えば予測区間設定部41は、車体状態取得部40が出力したバネ上のバウンスの速度情報を受信する。予測区間設定部41は、バネ上のバウンスの速度に基づいて能動型サスペンション6の固有振動数を算出する。例えば予測区間設定部41は、バネ上のバウンスの速度を周波数解析することにより能動型サスペンション6の固有振動数を算出してよい。
The prediction
In this case, for example, the prediction
例えば予測区間設定部41は、能動型サスペンション6の固有周波周期やその半周期に予測区間長Tpを設定してよい。その理由は後述する。
予測区間設定部41は、設定した予測区間長Tpを、路面変位取得部42とモデル予測制御部43へ出力する。
For example, the prediction
The prediction
路面変位取得部42は、路面センサ3から所定周期で出力される起伏状態信号を逐次受信する。路面変位取得部42は、所定時間分の起伏状態信号を一時的に蓄積し、古い起伏状態信号から順に破棄する。例えば路面変位取得部42は、自車両が通過した地点の起伏状態信号を破棄してよい。
さらに路面変位取得部42は、車速センサ4から車速信号を受信する。路面変位取得部42は、車速Vと予測区間長Tpとに基づいて、現時刻t0から予測区間長Tp先の時刻(t0+Tp)までの未来の時間区間において自車両が走行すると予測される位置範囲を設定する。
The road surface
Further, the road surface
図6Aを参照する。車速Vで走行する自車両7は、現時刻t0から、予測区間長Tp先の時刻(t0+Tp)までの間に、現在位置p0から距離Dp(=V×Tp)だけ前方の位置pnまで移動する。
距離Dpは、予測区間長Tpと車速Vに対応して定める自車両7の移動距離であり、以下「プレビュー距離Dp」と表記する。プレビュー距離Dpは、予測区間長Tpと自車両7の車速Vの積により定まる。
See FIG. 6A. The
The distance Dp is the moving distance of the
そして、路面変位取得部42は、現時刻t0から、予測区間長Tp先の時刻(t0+Tp)までの間の時刻t0、t0+1、…、t0+Tpに自車両が到達すると予測されるそれぞれの地点pi(i=0、1、…、n)の起伏状態信号を、蓄積していた起伏状態信号の中から取得する。
すなわち、路面変位取得部42は、現時刻t0の自車両7の位置p0からプレビュー距離Dpだけ前方の位置pnまでの範囲で検出した起伏状態信号を取得する。
Then, the road surface
That is, the road surface
例えば、路面センサ3が各位置pi(i=0、1、…n)の起伏状態を検出した過去のタイミングと現時刻t0との間の時間差Δti(i=0、1、…n)は、路面センサ3の検出距離L、プレビュー距離Dp、及び車速Vに応じて定まる。
路面変位取得部42は、これら時間差Δti(i=0、1、…n)を遡ったタイミングにそれぞれ取得した起伏状態信号を、蓄積していた所定時間分の起伏状態信号の中から抽出することにより、各地点piの起伏状態を検出した起伏状態信号を取得できる。
For example, the time difference Δti (i = 0, 1, ... n) between the past timing when the
The road surface
なお、図6Bに示すように車速に応じて路面センサ3の検出距離Lを調整し、プレビュー距離Dpだけ離れた前方の路面の路面変位を検知するように路面センサ3を構成してもよい。この場合、現時刻t0で路面センサ3が検出した起伏状態信号が、予測区間長Tp先の時刻t0+Tpにおける自車両の位置pnの起伏状態信号となる。
As shown in FIG. 6B, the detection distance L of the
図5を参照する。モデル予測制御部43は、車体状態取得部40が取得した車体状態情報と、路面変位取得部42が取得した起伏状態信号と、に基づいてモデル予測制御を実行することにより、能動型サスペンション6の油圧シリンダ18FL~18RRの作動圧を調整する圧力制御弁20FL~20RRの制御量を決定する。以下、圧力制御弁20FL~20RRの制御量を、単に「制御量」と表記する。
モデル予測制御部43は、状態予測器50と、評価部51と、最適化部52と、を備える。
See FIG. The model
The model
状態予測器50は、車体状態取得部40から現時刻t0における車体状態情報を受信する。また状態予測器50は、時刻t0、t0+1、…、t0+Tpに自車両が到達する位置pi(i=0、1、…n)のそれぞれの起伏状態信号を路面変位取得部42から受信する。さらに状態予測器50は、時刻t0、t0+1、…、t0+Tpにおけるそれぞれの制御量の候補を最適化部52から受信する。
The
状態予測器50は、現時刻t0における車体状態情報、時刻t0、t0+1、…、t0+Tpのそれぞれの起伏状態信号及び制御量の候補に基づいて、時刻t0+1、t0+2、…、t0+Tp+1における車体の状態量をそれぞれ予測する。例えば、状態予測器50は、バネ上のバウンスの変位、速度及び加速度、並びにピッチ軸まわり、ロール軸まわり及びヨー軸まわりの変位、速度及び加速度、バネ下のバウンスの変位、速度及び加速度を予測してよい。
The
状態予測器50は、例えば、車体挙動のモデルを表現した微分方程式を用いて車体の状態を予測するモデル予測器であってもよく、車体挙動のモデルを学習した深層ニューラルネットワーク(DNN:Deep Neural Network)であってもよい。
状態予測器50は、予測した時刻t0+1、t0+2、…、t0+Tp+1における車体の状態量を評価部51へ出力する。
The
The
評価部51は、状態予測器50が予測した状態量に基づいて所定の評価関数を用いてコストを算出することにより、各時刻t0、t0+1、…、t0+Tpの制御量の候補の制御性能を評価する。ここで例えば、車体挙動を抑制するためバネ上の加速度やバネ上の速度を評価関数(コスト)として算出してよい。評価部51は、算出したコストを最適化部52へ出力する。
The
最適化部52は、評価部51が算出したコストを最小化するように、時刻t0、t0+1、…、t0+Tpにおけるそれぞれの制御量の候補を最適化する。
最適化部52は、例えば、評価関数の微分値を用いる反復手法に基づいて制御量の候補を最適化してよい。
また例えば、最適化部52は、試行錯誤的に最適解を直接探索する発見的手法に基づいて制御量の候補を最適化してもよい。発見的手法として、例えば遺伝的アルゴリズム、粒子群最適化、人工蜂コロニーアルゴリズムを使用してよい。
最適化部52は、探索によって最適化された時刻t0、t0+1、…、t0+Tpの制御量のうち時刻t0の制御量を、能動型サスペンション6の圧力制御弁20FL~20RRへ出力する。
The
The
Further, for example, the
The
(予測区間長Tpの設定例)
図7Aのグラフは、バネ上加速度を評価関数に用いて制御量を最適化した場合における予測区間長Tpとバネ上加速度の関係を示す。実線は、能動型サスペンション6の固有周波数が0.72Hzであり固有振動周期が1.38秒である場合の関係を示す。
0秒から固有振動周期の半周期程度の長さ0.66秒まで予測区間長Tpを増やす間にバネ上加速度が急減し、0.66秒よりも増やすにつれて緩やかに増加することがグラフから分かる。
(Example of setting predicted section length Tp)
The graph of FIG. 7A shows the relationship between the predicted interval length Tp and the spring acceleration when the control amount is optimized by using the spring acceleration as the evaluation function. The solid line shows the relationship when the natural frequency of the
It can be seen from the graph that the spring acceleration decreases sharply while increasing the predicted interval length Tp from 0 seconds to 0.66 seconds, which is about half the period of the natural vibration cycle, and gradually increases as it increases from 0.66 seconds. ..
破線は、能動型サスペンション6の固有周波数が1.31Hzであり固有振動周期が0.76秒である場合の関係を示す。この場合も同様に、0秒から固有振動周期の半周期程度の長さ0.33秒まで予測区間長Tpを増やす間にバネ上加速度が急減し、0.33秒よりも増やすにつれて緩やかに増加することが分かる。
The broken line shows the relationship when the natural frequency of the
このため、バネ上加速度を評価関数に用いる場合(すなわち車体の上下振動の加速度を抑制するように制御量を調整する場合)には、能動型サスペンション6の固有振動周期の半周期に予測区間長Tpを設定する。
なお、本発明において「半周期に設定する」するの意味は、予測区間長Tpを半周期ちょうどに設定する場合だけでなく、本発明の特有の効果を奏する限りにおいて公差を含んだ範囲に設定する場合を含む。
例えば、上記の固有振動周期が0.76秒である場合の例において、上記の0.33秒を含んだ範囲である半周期0.38秒±14%の範囲に設定してよい。
Therefore, when the spring acceleration is used as the evaluation function (that is, when the control amount is adjusted so as to suppress the acceleration of the vertical vibration of the vehicle body), the predicted interval length is half the natural vibration cycle of the
In the present invention, the meaning of "setting to half cycle" is not only when the predicted interval length Tp is set to exactly half cycle, but also to the range including the tolerance as long as the effect peculiar to the present invention is exhibited. Including the case of
For example, in the case where the natural vibration cycle is 0.76 seconds, the half cycle may be set to 0.38 seconds ± 14%, which is a range including the 0.33 seconds.
図7Bのグラフは、バネ上速度を評価関数に用いて制御量を最適化した場合における予測区間長Tpとバネ上加速度の関係を示す。能動型サスペンション6の固有周波数は1.31Hzであり固有振動周期が0.76秒である。
バネ上速度を評価関数に用いる場合、固有振動周期に近い0.68秒まで予測区間長Tpを増やす間にバネ上速度が急減し、0.68秒よりも増やすにつれて緩やかに増加することが分かる。
The graph of FIG. 7B shows the relationship between the predicted interval length Tp and the spring acceleration when the control amount is optimized by using the spring velocity as the evaluation function. The natural frequency of the
When the spring speed is used as the evaluation function, it can be seen that the spring speed decreases sharply while increasing the predicted interval length Tp to 0.68 seconds, which is close to the natural vibration period, and gradually increases as it increases from 0.68 seconds. ..
このため、バネ上速度を評価関数に用いる場合(すなわち車体の上下振動の速度を抑制するように制御量を調整する場合)には、能動型サスペンション6の固有振動周期に予測区間長Tpを設定する。
なお、本発明において「固有振動周期に設定する」するの意味は、予測区間長Tpを固有振動周期ちょうどに設定する場合だけでなく、本発明の特有の効果を奏する限りにおいて公差を含んだ範囲に設定する場合を含む。
例えば、上記の固有振動周期が0.76秒である場合の例において、上記の0.68秒を含んだ範囲である固有振動周期0.76秒±11%の範囲に設定してよい。
Therefore, when the spring speed is used as the evaluation function (that is, when the control amount is adjusted so as to suppress the vertical vibration speed of the vehicle body), the predicted section length Tp is set in the natural vibration cycle of the
In the present invention, the meaning of "setting to the natural vibration cycle" is not only when the predicted section length Tp is set exactly to the natural vibration cycle, but also in the range including the tolerance as long as the peculiar effect of the present invention is exhibited. Including the case of setting to.
For example, in the case where the natural vibration cycle is 0.76 seconds, the natural vibration cycle may be set to a range of 0.76 seconds ± 11%, which is a range including the above 0.68 seconds.
次に、図8を参照して予測区間長Tpとして能動型サスペンション6の固有振動周期の半周期程度の長さを要する理由について検討する。実線は、バネ上の上下方向変位を模式的に表す。
機械系の振動は、その機械系の固有振動数による規則的な振動(破線で示す)の上に外乱による不規則な振動が重畳していると考えられる。
Next, with reference to FIG. 8, the reason why the predicted section length Tp requires a length of about half the natural vibration cycle of the
It is considered that the vibration of the mechanical system is a superposition of the irregular vibration due to the disturbance on the regular vibration (indicated by the broken line) due to the natural frequency of the mechanical system.
ここで、固有振動数による振動は、固有振動周期の半周期(ハッチングされている領域)を観測できることで全体の周期性を予測できるようになる。このため、モデル予測制御における予測区間長Tpを固有振動周期の半周期に設定し、モデル予測制御において、固有振動数による振動を予測できるようにすることで、固有振動数による規則的な振動を除去できるように制御量を最適化することができると考えられる。 Here, the vibration due to the natural frequency can predict the overall periodicity by observing the half cycle (hatched area) of the natural vibration cycle. Therefore, by setting the prediction interval length Tp in the model prediction control to a half cycle of the natural vibration cycle and making it possible to predict the vibration due to the natural frequency in the model prediction control, regular vibration due to the natural frequency can be achieved. It is considered that the control amount can be optimized so that it can be removed.
次に、予測区間長Tpが固有振動周期の半周期程度の長さを超えると(バネ上速度を評価関数に用いる場合には固有振動周期程度の長さを超えると)、バネ上の挙動が大きくなり、制御成績が悪くなる理由を検討する。
まず、モデル予測制御では予測区間長が延びると計算量が飛躍的に増大する。そのため予測区間長が長くなると、評価関数が十分小さくなる前に最適化処理が終了していまい、評価関数を収束させることが難しいため制御成績が悪くなることが考えられる。
Next, when the predicted section length Tp exceeds the length of about half the natural vibration cycle (when the spring speed exceeds the length of the natural vibration cycle when the evaluation function is used), the behavior on the spring exceeds. Examine the reason for the increase and poor control performance.
First, in model prediction control, the amount of calculation increases dramatically as the prediction interval length increases. Therefore, if the prediction interval length becomes long, the optimization process may be completed before the evaluation function becomes sufficiently small, and it may be difficult to converge the evaluation function, resulting in poor control performance.
さらに、モデル予測制御で最適化した制御量と理想的な制御量との差を検討した結果を図9A及び図9Bに模式的に示す。実線はモデル予測制御で最適化した制御量であり、破線は理想的な制御量を示す。図9Aは予測区間長Tpが固有振動周期の半周期である場合の比較結果を示し、図9Bは予測区間長Tpが固有振動周期の半周期よりも長い場合の比較結果を示す。 Further, the results of examining the difference between the control amount optimized by the model predictive control and the ideal control amount are schematically shown in FIGS. 9A and 9B. The solid line is the control amount optimized by the model predictive control, and the broken line shows the ideal control amount. FIG. 9A shows a comparison result when the predicted section length Tp is a half cycle of the natural vibration cycle, and FIG. 9B shows a comparison result when the predicted section length Tp is longer than the half cycle of the natural vibration cycle.
モデル予測制御で最適化した制御量と理想的な制御量との差分を積分してその面積を算出することによって、予測区間に亘る全体的な制御成績を評価できる。
すると予測区間長Tpが長い場合には、予測区間長Tpが短い場合に比べて差分の面積(すなわち全体的な制御成績)が同じであっても、時刻t0の制御量の差がより大きくなることが分かった。
上記の通り、最終的に能動型サスペンション6に出力されるのは時刻t0の制御量であるため、実際に出力される制御量が理想的な制御量から乖離してしまい、制御成績が悪くなることが考えられる。
By integrating the difference between the control amount optimized by the model prediction control and the ideal control amount and calculating the area, the overall control performance over the prediction interval can be evaluated.
Then, when the predicted interval length Tp is long, the difference in the controlled variable at time t0 becomes larger than when the predicted interval length Tp is short, even if the area of the difference (that is, the overall control result) is the same. It turned out.
As described above, since it is the control amount at time t0 that is finally output to the
(動作)
次に、本実施形態によるサスペンション特性調整装置1の動作の一例を説明する。図10を参照する。
ステップS1では、状態予測器50に自車両の車体挙動のモデルを学習させる。
状態予測器50の学習が完了すると、ステップS2において予測区間設定部41は、能動型サスペンション6の固有振動数を算出する。
ステップS3において予測区間設定部41は、固有振動数に基づいて予測区間長Tpを設定する。
(motion)
Next, an example of the operation of the suspension
In step S1, the
When the learning of the
In step S3, the prediction
ステップS4において路面変位取得部42は、予測区間長Tpと自車両の車速Vに基づいて、未来の予測区間において自車両が走行する走行距離であるプレビュー距離Dpを設定する。
ステップS5において路面変位取得部42は、現時刻t0の自車両7の位置p0から予測区間長Tpに対応するプレビュー距離Dpだけ前方の位置pnまでの範囲で検出した起伏状態信号を取得する。すなわち位置p0から位置pnまでの範囲の起伏状態を検出する。
In step S4, the road surface
In step S5, the road surface
ステップS6においてモデル予測制御部43は、車体状態取得部40が取得した車体状態情報と、路面変位取得部42が取得した起伏状態信号と、に基づいてモデル予測制御を実行することにより、油圧シリンダ18FL~18RRの作動圧を調整して、能動型サスペンション6の特性を調整する。
In step S6, the model
その後、ステップS7において自車両のイグニションスイッチ(IGN)がオフになったか否かを判定する。イグニションスイッチ(IGN)がオフになった場合(S7:Y)に処理は終了する。イグニションスイッチ(IGN)がオンの場合(S7:N)に処理はステップS8に進む。 After that, in step S7, it is determined whether or not the ignition switch (IGN) of the own vehicle is turned off. The process ends when the ignition switch (IGN) is turned off (S7: Y). When the ignition switch (IGN) is on (S7: N), the process proceeds to step S8.
ステップS8において予測区間設定部41は、自車両の車両特性(例えばバネ上重量など)が変化したか否かを判定する。車両特性が変化した場合(ステップS8:Y)には固有振動数を再計算する必要があるため、処理はステップS2へ戻る。車両特性が変化しない場合(ステップS8:N)には、処理はステップS5に戻る。
In step S8, the prediction
なお、状態予測器50の学習(ステップS1)を、走行中に反復してもよく、例えば工場出荷時や整備時などの所定時期に行ってもよい。また、1ヶ月ごと、数ヶ月ごと、1年ごと、数年ごとなど、自車両の使用頻度に関係のない所定周期で状態予測器50の学習を行ってもよい。
また、固有振動数の算出(ステップS2)、並びに予測区間長Tp及びプレビュー長さDpの設定(ステップS3及びS4)は、走行中に反復しなくてもよい。例えば、1トリップ(エンジン始動(イグニションON)~目的地へ到着(イグニションOFF)するまでの間)ごとに1回実行してもよい。また、工場出荷時や整備時などの所定時期に行ってもよい。また、1ヶ月ごと、数ヶ月ごと、1年ごと、数年ごとなど、自車両の使用頻度に関係のない所定周期で、固有振動数の算出と予測区間長Tp及びプレビュー長さDpの設定とを行ってもよい。
The learning of the state predictor 50 (step S1) may be repeated during traveling, or may be performed at a predetermined time such as at the time of factory shipment or at the time of maintenance. Further, the
Further, the calculation of the natural frequency (step S2) and the setting of the predicted section length Tp and the preview length Dp (steps S3 and S4) do not have to be repeated during traveling. For example, it may be executed once for each trip (from the start of the engine (ignition ON) to the arrival at the destination (ignition OFF)). In addition, it may be performed at a predetermined time such as at the time of shipment from the factory or at the time of maintenance. In addition, the natural frequency is calculated and the predicted section length Tp and preview length Dp are set in a predetermined cycle that is not related to the frequency of use of the own vehicle, such as every month, every few months, every year, every few years. May be done.
(実施形態の効果)
(1)予測区間設定部41は、自車両の能動型サスペンション6の固有振動周期を算出し、固有振動周期に基づいて将来の予測区間の長さを設定する。路面センサ3は、自車両の前方の路面の起伏状態を検出する。状態予測器50は、自車両の位置から予測区間の長さTpに相当する距離Dpだけ前方の位置までの範囲で検出した起伏状態に基づいて予測区間における車体の上下振動を予測する。評価部51及び最適化部52は、予測された上下振動に基づいて車体の上下振動を抑制するように能動型サスペンション6の特性を調整する。
(Effect of embodiment)
(1) The prediction
これにより、最適な予測区間長Tpを設定することができるようになるため、能動型サスペンション6の制御量の誤差を抑制することができる。このため、最適なサスペンション特性に調整することができ、挙動を抑制することができるようになる。
As a result, the optimum prediction interval length Tp can be set, so that an error in the control amount of the
(2)路面変位取得部42は、自車両の走行速度Vと予測区間の長さTpに応じたプレビュー距離Dpを設定し、起伏状態として、自車両の位置からプレビュー距離Dpだけ前方の位置までの路面の起伏状態を検出する。
これにより、最適なプレビュー距離Dpを設定することができるようになるため、能動型サスペンション6の制御量の誤差を抑制することができる。このため、最適なサスペンション特性に調整することができ、挙動を抑制することができるようになる。
(2) The road surface
As a result, the optimum preview distance Dp can be set, so that an error in the control amount of the
(3)予測区間設定部41は、予測区間の長さTpを能動型サスペンション6の固有振動周期の半周期に設定する。評価部51及び最適化部52は、予測された上下振動に基づいて車体の上下振動の加速度を抑制するように能動型サスペンション6の特性を調整する。
これにより、車体の上下振動の加速度を抑制できるようになる。
(3) The prediction
This makes it possible to suppress the acceleration of the vertical vibration of the vehicle body.
(4)予測区間設定部41は、予測区間の長さTpを能動型サスペンション6の固有振動周期に設定する。評価部51及び最適化部52は、予測された上下振動に基づいて車体の上下振動の速度を抑制するように能動型サスペンション6の特性を調整する。
これにより、車体の上下振動の速度を抑制できるようになる。
(4) The prediction
This makes it possible to suppress the speed of vertical vibration of the vehicle body.
(5)予測区間設定部41は、自車両の能動型サスペンション6の固有振動周期を算出する。路面変位取得部42は、固有振動周期に基づいてプレビュー距離Dpを設定する。路面センサ3は、自車両の前方の路面の起伏状態を検出する。状態予測器50は、自車両の位置からプレビュー距離Dpだけ前方の位置までの範囲で検出した起伏状態に基づいて将来における車体の上下振動を予測する。評価部51及び最適化部52は、予測された上下振動に基づいて車体の上下振動を抑制するように能動型サスペンション6の特性を調整する。
(5) The prediction
これにより、最適なプレビュー距離Dpを設定することができるようになるため、能動型サスペンション6の制御量の誤差を抑制することができる。このため、最適なサスペンション特性に調整することができ、挙動を抑制することができるようになる。
As a result, the optimum preview distance Dp can be set, so that an error in the control amount of the
1…サスペンション特性調整装置、2…車体センサ、3…路面センサ、4…車速センサ、5…コントローラ、6…能動型サスペンション、7…自車両、8…検出位置、10…車体側部材、11FL…車輪、11RR…車輪、14…車輪側部材、18a…シリンダチューブ、18b…ピストンロッド、18c…ピストン、18FL…油圧シリンダ、18RR…油圧シリンダ、20FL…圧力制御弁、20RR…圧力制御弁、21R…側配管、21S…供給側配管、22…油圧源、24F…アキュムレータ、24R…アキュムレータ、32…弁、34…アキュムレータ、36…コイルスプリング、38…油圧配管、40…車体状態取得部、41…予測区間設定部、42…路面変位取得部、43…モデル予測制御部、50…状態予測器、51…評価部、52…最適化部 1 ... Suspension characteristic adjustment device, 2 ... Body sensor, 3 ... Road surface sensor, 4 ... Vehicle speed sensor, 5 ... Controller, 6 ... Active suspension, 7 ... Own vehicle, 8 ... Detection position, 10 ... Body side member, 11FL ... Wheels, 11RR ... Wheels, 14 ... Wheel side members, 18a ... Cylinder tubes, 18b ... Piston rods, 18c ... Pistons, 18FL ... Hydraulic cylinders, 18RR ... Hydraulic cylinders, 20FL ... Pressure control valves, 20RR ... Pressure control valves, 21R ... Side piping, 21S ... Supply side piping, 22 ... Hydraulic source, 24F ... Accumulator, 24R ... Accumulator, 32 ... Valve, 34 ... Accumulator, 36 ... Coil spring, 38 ... Hydraulic piping, 40 ... Body condition acquisition unit, 41 ... Prediction Section setting unit, 42 ... Road surface displacement acquisition unit, 43 ... Model prediction control unit, 50 ... State predictor, 51 ... Evaluation unit, 52 ... Optimization unit
Claims (7)
前記自車両の前方の路面の起伏状態を検出し、
前記自車両の位置から、前記固有振動周期に基づいて設定した時間である予測区間の長さに相当する距離だけ前方の位置までの範囲で検出した前記起伏状態に基づいて前記予測区間における車体の上下振動を予測し、
予測された前記上下振動に基づいて前記車体の上下振動を抑制するように前記サスペンションの特性を調整する、
ことを特徴とするサスペンション特性調整方法。 Calculate the natural vibration cycle of the suspension of your vehicle,
Detecting the undulating state of the road surface in front of the own vehicle,
The vehicle body in the predicted section based on the undulating state detected in the range from the position of the own vehicle to the position ahead by the distance corresponding to the length of the predicted section which is the time set based on the natural vibration cycle. Predict vertical vibration,
The characteristics of the suspension are adjusted so as to suppress the vertical vibration of the vehicle body based on the predicted vertical vibration.
Suspension characteristic adjustment method characterized by this.
前記起伏状態として、前記自車両の位置から前記プレビュー距離だけ前方の位置までの路面の起伏状態を検出する、
ことを特徴とする請求項1に記載のサスペンション特性調整方法。 Set the preview distance according to the traveling speed of the own vehicle and the length of the predicted section.
As the undulating state, the undulating state of the road surface from the position of the own vehicle to the position ahead by the preview distance is detected.
The suspension characteristic adjusting method according to claim 1.
予測された前記上下振動に基づいて前記車体の上下振動の加速度を抑制するように前記サスペンションの特性を調整する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のサスペンション特性調整方法。 The length of the prediction interval is set to the half cycle of the natural vibration cycle,
The characteristics of the suspension are adjusted so as to suppress the acceleration of the vertical vibration of the vehicle body based on the predicted vertical vibration.
The suspension characteristic adjusting method according to claim 1 or 2, wherein the suspension characteristic is adjusted.
予測された前記上下振動に基づいて前記車体の上下振動の速度を抑制するように前記サスペンションの特性を調整する、
ことを特徴とする請求項1又は2に記載のサスペンション特性調整方法。 The length of the prediction interval is set to the natural vibration period, and the prediction interval is set to the natural vibration period.
The characteristics of the suspension are adjusted so as to suppress the speed of the vertical vibration of the vehicle body based on the predicted vertical vibration.
The suspension characteristic adjusting method according to claim 1 or 2, wherein the suspension characteristic is adjusted.
前記自車両の前方の路面の起伏状態を検出し、
前記自車両の位置から前記固有振動周期に基づいて設定した時間であるプレビュー距離だけ前方の位置までの範囲で検出した前記起伏状態に基づいて将来における車体の上下振動を予測し、
予測された前記上下振動に基づいて前記車体の上下振動を抑制するように前記サスペンションの特性を調整する、
ことを特徴とするサスペンション特性調整方法。 Calculate the natural vibration cycle of the suspension of your vehicle,
Detecting the undulating state of the road surface in front of the own vehicle,
Based on the undulating state detected in the range from the position of the own vehicle to the position ahead by the preview distance, which is the time set based on the natural vibration cycle, the vertical vibration of the vehicle body in the future is predicted.
The characteristics of the suspension are adjusted so as to suppress the vertical vibration of the vehicle body based on the predicted vertical vibration.
Suspension characteristic adjustment method characterized by this.
前記自車両のサスペンションの固有振動周期を算出し、前記自車両の位置から前記固有振動周期に基づいて設定した時間である予測区間の長さに相当する距離だけ前方の位置までの範囲の路面の起伏状態に基づいて前記予測区間における車体の上下振動を予測し、予測された前記上下振動に基づいて前記車体の上下振動を抑制するように前記サスペンションの特性を調整するコントローラと、
を備えることを特徴とするサスペンション特性調整装置。 A road surface sensor that detects the undulation state of the road surface in front of the own vehicle, and
The natural vibration cycle of the suspension of the own vehicle is calculated, and the road surface in the range from the position of the own vehicle to the position ahead by the distance corresponding to the length of the predicted section which is the time set based on the natural vibration cycle. A controller that predicts the vertical vibration of the vehicle body in the predicted section based on the undulation state and adjusts the characteristics of the suspension so as to suppress the vertical vibration of the vehicle body based on the predicted vertical vibration.
Suspension characteristic adjusting device characterized by being provided with.
前記自車両のサスペンションの固有振動周期を算出し、前記自車両の位置から前記固有振動周期に基づいて設定した距離であるプレビュー距離だけ前方の位置までの範囲の路面の起伏状態に基づいて将来における車体の上下振動を予測し、予測された前記上下振動に基づいて前記車体の上下振動を抑制するように前記サスペンションの特性を調整するコントローラと、
を備えることを特徴とするサスペンション特性調整装置。 A road surface sensor that detects the undulation state of the road surface in front of the own vehicle, and
The natural vibration cycle of the suspension of the own vehicle is calculated, and in the future based on the undulation state of the road surface in the range from the position of the own vehicle to the position ahead by the preview distance which is the distance set based on the natural vibration cycle. A controller that predicts the vertical vibration of the vehicle body and adjusts the characteristics of the suspension so as to suppress the vertical vibration of the vehicle body based on the predicted vertical vibration.
Suspension characteristic adjusting device characterized by being provided with.
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