JPH03157256A - アンチスキッド制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は車輪の制動スリップを、最大制動効率が達成さ
れる（制動距離が最短となる）ようなブレーキ液圧制御
により防止するアンチスキッド制御装置に関するもので
ある。

（従来の技術） この種アンチスキッド制御装置は特公昭５〇−３４１８
５号公報に記載の如く、車輪及び路面間の摩擦係数が最
大となる理想スリップ率を保つべくブレーキ液圧を制御
することを基本とするが、この際理想スリップ率に対応
した目標車輪速に実車輪速が追従するようブレーキ液圧
を制御するサーボシステムとしては特開昭６１−２２９
６５７号公報に記載の技術により、目標車輪速と実車輪
速との誤差の積分値（累積値）を制御入力としての目標
ブレーキ液圧の演算に資するようにしたものが考えられ
る。

この場合、車体速Ｖ、が第８図の如くに時系列変化し、
従って目標車輪速Ｖωが同図に示す如くに変化する例に
つき説明すると、実車輪速Ｖωが目標値Ｖω′より低下
する時両者の誤差ｅ＝Ｖω４Ｖωの積分値に基づきブレ
ーキ液圧を減じて制動ロックを防止し、これにより車輪
速Ｖωが車輪のスピンチップにより回復して誤差ｅが負
になる時その積分値に応じブレーキ液圧を上昇させる。

かかるサイクルの繰り返しにより実車輪速Ｖωは目標値
ｖｗ９に落ち着くが、この際ｅ＞Ｑ　　（Ｖｕ＜Ｖｕ”
）領域■の面積にｅ＜（）　　（Ｖｕ＞Ｖ（Ｊ）”　）
領域■の面積が一致するようなブレーキ液圧制御を実行
されることとなる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、実車輪速Ｖωが破線で示す如く車体速Ｖ□を
越えることはあり得ず、最高でもこの車体速と同じであ
る。よって、Ｖω＝Ｖ１の６１時間中、誤差がｅ、で示
すように頭打ちとなって制限され、これに応じて行うブ
レーキ液圧の上昇が不足気味になること必至で、制動距
離が大きく延びる。この傾向は、車体速Ｖ、が大きい高
車速での低摩擦路走行中に制動を行って、車輪が制動ロ
ック（Ｖωが大きく急低下）した場合に特に顕著となり
、その理由は領域■の面積が必要以上に大きくなるから
である。

本発明は、かかる運転時と錐も目標車輪速に対する実車
輪速の誤差が上記の通り頭打ちとなることのないように
すべく、前記の積分値を必要以上大きくなることのない
よう制限して上述の問題を解消することを目的とする。

（課題を解決するための手段） この目的のため本発明は、目標スリップ率に対応した目
標車輪速に対する実車輪速の誤差の積分値を定常偏差補
償値として実車輪速が目標車輪速に追従するようブレー
キ液圧を制御するサーボシステムとしたアンチスキッド
制御装置において、前記積分値に制限を設ける積分値制
限手段を具えた構成に特徴づけられる。

（作　用） アンチスキッド制御装置は、目標スリップ率とするため
の目標車輪速を求め、これに対する実車輪速の誤差を積
分する。そして、その積分値を定常偏差補償値として実
車輪速が目標車輪速に追従するようブレーキ液圧を制御
し、上記目標スリップ率が狙いとするアンチスキッド制
御を遂行する。

ところで積分値制限手段が上記の積分値に制限を設ける
ことから、低摩擦路での高速走行中に制動を行って車輪
がロックした場合でも、当該積分値が必要以上に大きく
なることはない。従って、車輪速の回復後に積分すべき
前記の誤差が頭打ちになるのを防止して、該誤差の積分
値に基づくブレーキ液圧の上昇が不測気味になるのを防
止することができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基き詳細に説明する。

第１図は本発明アンチスキッド制御装置の一実施例で、
ＩＬ、　ＩＲは夫々左右前輪のホイールシリンダ、２Ｌ
、　２Ｒは夫々左右後輪のホイールシリンダ、３はブレ
ーキペダル、４はマスターシリンダを夫々示す。マスタ
ーシリンダ４はブレーキペダル３の踏力に応じたマスタ
ーシリンダ液圧を２系統５゜６に出力し、これらマスタ
ーシリンダ液圧は管路７〜１０により対応するホイール
シリンダＩＬ、　　ＩＲ。

２Ｌ、　２Ｒにブレーキ液圧として供給される。各ホイ
ールシリンダは個々にブレーキ液圧により作動されるこ
とにより対応する車輪を個々に制動することができる。

後２輪のブレーキ液圧管路９．１０には周知のＰバルブ
１１を挿入し、これにより後輪ブレーキ液圧を成る圧力
以上の領域で上昇制限し、前輪ブレーキ液圧より低くす
ることで、前後輪制動力配分を制動時の荷重移動に対応
させ、前後輪の制動カバランスをとる。

１２は各車輪のホイールシリンダＩＬ、　ＩＲ，２Ｌ、
　２Ｒに向かう−ブレーキ液圧を個々に制御して、各車
輪の制動スリップを防止するアンチスキッドアクチュエ
ータで、このアクチュエータはコントローラ１３により
制御する。そして、コントローラ１３には各車輪の車輪
速Ｖωを個々に検出する車輪速センサ１４Ｌ、　１４Ｒ
，１５Ｌ、　１５Ｒからの信号、マスターシリンダ液圧
を検出する圧力センサ１６からの信号、各車輪のブレー
キ液圧Ｐを個々に検出する圧力センサ１７Ｌ、　１７Ｒ
，１８Ｌ、　１８Ｒからの信号、車体速Ｖｌを検出する
車体速センサ１９からの信号を夫々入力する。コントロ
ーラ１３はこれら人力情報を基に以下の如く各車輪の目
標ブレーキ液圧Ｐ１を演算してこれらをアンチスキッド
アクチュエータ１２に指令し、アクチュエータ１２は各
車輪のブレーキ液圧を当該目標値に一致させて各車輪を
個別にアンチスキッド制御する。

次に上記目標ブレーキ液圧の演算方式を説明する。

先ず、アンチスキッド制御対象である車輪をモデル化し
、その運動方程式を示すと、これは周知の如く次式で表
わされる。

■　・ω＝Ｆμ・　ｒ−Ｔ。

＝μ・Ｗ−ｒ−Ｔｂ （１） 一方、ブレーキトルクＴ、はブレーキ液圧Ｐに比例し、 Ｔｂ　＝に、　　・Ｐ （２） （ｋｐ　：車両毎に決まる比例定数） で表わされる。又、車体速をＶ４、車輪速をＶωとした
時、 で表わされる車輪のスリップ率Ｓｔ　と路面摩擦係数μ
とは第４図の如き関係となり、μが最大となるＳＬ　＝
０．２迄の領域がアンチスキッド制御範囲である。

なお、ブレーキ液圧Ｐを決定するアンチスキッドアクチ
ュエータ１２を本例では、コントローラ１３からの目標
ブレーキ液圧（Ｐ９）指令に対してブレーキ液圧Ｐを追
従させ得るようなサーボ機能を持ったアクチュエータと
する。この場合アクチュエータ１２の伝達関数は２次遅
れ系で近似することができ、この伝達関数によってブレ
ーキ液圧Ｐとその目標値Ｐ１との関係は次式で表される
。

Ｑω＝品・ｒ 次に、本例では現代制御理論を用いるため、上記した制
御対象を現代制御理論における状態空間表現の形にする
。

ここで状態空間表現とは、制御入力をＵ、状態変数をＸ
１制御出力をｙ、外乱をｄとした時、制御対象を ｘ＝Ａｘ＋Ｂｕ＋］Ｄｄ ｙ＝Ｃｘ （Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄは夫々マトリックス）の形で表現する
ことであり、前者の式を表す制御対象の状態方程式を以
下に求める。

（１）式中のＴ、に（２）式を代入してＩ　−品−μ・
Ｗ−ｒ　−に、　・Ｐ　　　　　−（５）を代入しτ、
両辺にｒを掛けると ■・Ｖω＝μ・Ｗ−ｒ２−ｋＰ−Ｐ・ｒ　　（６）の式
が成立する。

一方アクチュエータ１２は前記した通り２次遅れのサー
ボ系であり、前記（４）式によって表わされるその伝達
関数を上記（６）中のＰに代入すると、（７） が得られるが、これに ところで、アンチスキッド制御においては第４図に示す
処から明らかなようにスリップ率ＳＬを路面摩擦係数μ
が最大となるよう制御することであるから、上式中のμ
は一定（最大）にすべきであり、ステップ外乱と見做せ
する。従って、μ−μ＝０となって上記（７）式は （８） と書き直すことができる。

これにより制御対象が線形化されたことになり、この（
８）式は、状態変数Ｘとしてｘ−（’Ｑω。

Ｖω、Ｖω　〕Ｔ　（但し、Ｔは転置行列）をとり、前
記した状態空間表現の形にしてまとめると、で表され、
現代制御理論を用い得ることとなる。

ちなみに、（９）式においては〔Ｖω、Ｖω、Ｖω〕１
が前記状態変数Ｘに相当し、目標ブレーキ液圧Ｐ“が前
記制御人力Ｕに相当し、車輪速Ｖωが前記制御出力ｙに
相当し、路面摩擦係数μが外乱ｄに相当し、更に前記マ
トリックスＡ、　　Ｂ、　　Ｃ，Ｉ）は夫々次式のもの
がそれに相当する。

Ｃ−Ｃｏ、　　０．　１） （１０） 次に、上記の状態空間表現に基づくサーボシステムの設
計について説明する。

第４図から明らかなようにスリップ率ＳＬを０．２前後
にするのがアンチスキッド制御の効率を良くする上で好
ましいことから、ｓｔ、　＝０．２となるように前記の
制御人力Ｕ、つまり目標ブレーキ液圧Ｐ０を決定する。

これがため先ず、前記の通り制御出力ｙは車輪速Ｖωで
あるから、（３）式より５Ｌ−０，２となる目標車輪速
■ω”（Ｖω“０．８Ｖ）を求め、これを目標人力ｕｒ
　として車輪速Ｖωをこの目標人力ｕ、＝Ｖω“に追従
させるようにすればよい。制御出力ｙ＝ｖωを目標人力
ｕ、＝Ｖω０に追従させるサーボシステムは種々あるが
、本例では実教出版発行、美多勉・小郷寛共著「ンステ
ム制御理論入門」第１７０頁乃至第１７２頁に記載の１
型最適サーボシステムを用いる。

このサーボシステムは第２図に示す如く定常偏差補償器
４０を具え、ステップ人力まで定常偏差なく制御出力を
目標人力に追従させることができるもので、当該サーボ
システムの設計に当っては上記文献に記載された通り以
下の如くにこれを行ってゲインＦ、Ｋを決定することに
より、スリップ率Ｓ、を前記した所定の一定値０．２に
保つようなサーボシステムを構築することができる。

第２図の１型最適サーボシステムにおいては、前記の状
態空間表現より外乱項を無視することができ、制御対象
を で表現し得る。そして、定常偏差補償器４０は制御出力
ｙと目標人力ｕ、との偏差ｅ＝Ｖω９−Ｖωを積分し、
積分値制限手段としての積分値制限器４１はこの積分値
ｅ／ｓ−１，＞Ｑに上限値Ｉ０を設定する。これら定常
偏差補償器４０及び積分値制限器４１の機能をフローチ
ャートにより示すと第３図の如くになり、誤差ｅの積分
値■８を上限値１ｏ以上の間この上限値に保つ。次のブ
ロック４２では、上限を■。に抑えられた誤差積分値■
８にゲインＫを掛け、その結果から、ブロック４３で状
態変数ＸにゲインＦを掛けて得られる値を差引いて制御
人力Ｕとなす。この制御人力Ｕ、及び状態変数Ｘを基に
ブロック４４〜４７は上記（１１）式の状態空間表現を
具現化する。

ところで第２図のサーボシステムは、 で表され、最適レギュレータ問題に帰着させるためにｘ
、　　Ｉ、の代わりにＸ、　　Ｕを状態変数ベクトルに
する。このためＵを計算すると、 １１　＝　　Ｆ’Ｘ＋Ｋ　Ｉ　ｅ ＝−Ｆ（＾ｘ＋Ｂｕ）　＋Ｋ　（−Ｃｘ＋Ｕｒ）となり
、 （１１）式と合せて拡大系を考えると、ｙ　＝ 〔〔。

〕 （ｘＴ、ｕＴＩＴ とおいて、 （１８ａ） （１８ｔｌン となる。ここで定常偏差を求めるため、Ｘ＝０゜ｕ＝Ｑ
とすると、 となるが、 より、 （Ｃ。

１１１）Ｅ−’− 〔０゜ １ 〕 となるので、 となり定常偏差がないことがわかる。次に定常値から誤
差システムを求める。ここで、 Ｘｓ　＝Ｘ　　Ｘ（”）、　ｕｓ＝　Ｌｌ　　ｕｅ（”
）、　ｅ＝　ｙ’　０ｒ（１７） を得る。

このシステムは、 義すると、 〔Ｆ。

Ｋ〕ε ＝：　Ｆ　ｅ と定 の状態フィードバンクをしたレギュレータとみなせる。

そこで、拡大システムにおいて、重み行列Ｗ＞０．Ｒ＞
Ｏを選び、 を最小にする■を求めると、最適レギュレータ問題を解
いて、 を得るので、これよりＦ、［Ｋを、 〔Ｆ、Ｋ）＝Ｆ、。Ｅ−’　　　　　　　　（２３）と
とれば偏差ｅの過渡誤差が少ない最適なサーボシステム
が設計されることになる。

以上のサーボシステムの設計（ケイ７Ｆ、にの決定）を
行った時、制御出力ｙ（車輪速Ｖω）を目標人力Ｕ、　
　（目標値Ｖω“）に追従させる（スリップ率旺を所定
の一定値０．２に保つ）制御人力Ｕ（目標ブレーキ液圧
Ｐ＊）は第２図から明らかなように （２４） で表わされる。第１図のコントローラ１３は車輪速Ｖω
、車輪速変化速度Ｖω及び車輪速変化加速度Ｖωから上
記（２４）式の演算により目標ブレーキ液圧Ｐ＊を求め
、これをアクチュエータ１２に指令する。アクチュエー
タ１２は前記の設計としたサーボシステムをもってブレ
ーキ液圧Ｐを目標値Ｐ１に持ち来たし、結果として車輪
速Ｖωをスリップ率が所定の一定値０．２に保たれるよ
うな目標値Ｖω′に制御することができる。

かかるアンチスキッド制御によれば、第８図と同様な制
動スリップ発生態様を示す第５図につき説明すると、ア
ンダーシュート域（ＶωくＶＯ２）で誤差ｅ＝Ｖω９−
Ｖωを積分し、その積分値１、＝ にオーバーシュート域（Ｖω〉ＶＯ２）の誤差積分値が
等しくなるように当該制御を行うこととなる。ところで
、積分値制限器４１（第２図参照）の設定によりアンダ
ーシュート域の誤差積分値Ｉ８が上限値Ｉ。を越える時
は、第５図中斜線領域■で示すようにＩ、＝ｒｏに抑え
、積分値１．、が上限値Ｉ。を越えることがないように
することから、オーバーシュート域の誤差積分値が同図
中斜線領域■で示すようにＩ。に等しくなるよう制御す
ると錐も、当該オーバーシュート域で誤差が前記したよ
うに頭打ちになってブレーキ液圧の上昇が不足気味（／
−ブレーキ状態）になるのを防止することができる。

このことは、第６図に示すシミュレーション結果からも
明らかであり、第８図につき前述した従来装置の同条件
でのシミュレーション結果を示す第７図との比較から明
白な如くブレーキ液圧Ｐの再上昇瞬時ｔ、を早めること
ができて制動距離を短縮することができる。

なお、アンダーシュート域での積分値の上限設定は、こ
の積分値が必要以上に大きくなることのないよう制限す
るものであるため、当該制限がアンチスキッド性能に支
承をきたすことはない。

（発明の効果） かくして本発明アンチスキッド制御装置は上述の如く、
目標車輪速Ｖω“に対する実車輪速Ｖωの誤差ｅの積分
値Ｉ８を制限する構成としたから、この積分値が大きく
なり過ぎる低摩擦路での高速走行中における制動ロック
時にあっても、これを防止するアンチスキッド制御後に
おけるオーバーシュート域で上記の誤差が頭打ちにする
ことはなく、ブレーキ液圧の上昇が不足気味になるのを
防止することができる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明アンチスキッド制御装置の一実施例を示
す全体システム図、 第２図は本発明装置に適用する１型最適サーボシステム
のブロック線図、 第３図は同側における積分値制限機能のフローチャート
、 第４図は車輪スリップ率と路面摩擦係数の関係線図、 第５図は本発明による積分制限機能を示す動作タイムチ
ャート、 第６図及び第７図は夫々本発明装置及び従来装置のシミ
ュレーション結果を示す動作タイムチャート、 第８図は従来装置によるアンチスキッド制御を示す動作
タイムチャートである。 ＩＬ、　　ＩＲ・・・前輪ホイールシリンダ２Ｌ、　２
Ｒ・・・後輪ホイールシリンダ３・・・ブレーキペダル
　　４・・・マスターシリンダ１２・・・アンチスキッ
ドアクチュエータ１３・・・コントローラ １４Ｌ、　１４Ｒ，１５Ｌ、　１５Ｒ・・・車輪速セン
サ１６、１７Ｌ、　１７Ｒ，１８Ｌ、　１８Ｒ・・・圧
力センサ１９・・・車速センサ　　　　４０・・・定常
偏差補償器４１・・・積分値制限器（積分値制限手段）
第２ 図 第１ 第３図 第４ 第５図 第６図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、目標スリップ率に対応した目標車輪速に対する実車
   輪速の誤差の積分値を定常偏差補償値として実車輪速が
   目標車輪速に追従するようブレーキ液圧を制御するサー
   ボシステムとしたアンチスキッド制御装置において、 前記積分値に制限を設ける積分値制限手段を具えたこと
   を特徴とするアンチスキッド制御装置。