JPH037666A - 車両の操舵制御装置 - 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、車両の操舵制御装置に関するもので、更に詳
しくは、横風などの外乱が発生している状況や車両諸元
に変動が生じている場合でも、これら状態変化に応じた
最適制御を行うことにより車両の操縦性や安定性を向上
させた車両の操舵装置に関するものである。

〔従来の技術およびその問題点〕

従来より、車輪の実舵角を舵角制御することにり車両の
運動特性を制御する車両用実舵角制御装置の開発が行わ
れている。

この従来の実舵角制御装置としては、第２図に示すよう
に［予め設定された運動特性を備える目標車両モデルに
関する演算により、ハンドル操舵量検出手段１１および
車速検出手段］２の各出力信号に対応する運動状態量の
目標値を設定する目標値出力手段１３と、運動状態量の
実際値を検出する実際値検出手段１４と、前記操舵量検
出値と運動状態量検出値および運動状態量目標値からそ
れぞれ第１〜第３の舵角要素を求める第１〜第３の舵角
要素出力手段と、該出力された第１〜第３の舵角要素を
合成することにより運動状態量の実際値を目標値に対応
させる実舵角目標値を決定する実舵角目標値出力手段１
８と、制御対象車輪を舵角制御することにより該車両の
実舵角を前記決定された実舵角目標値に対応させる実舵
角制御手段１９とからなる」車両用実舵角制御装置（特
開昭６３−１１２２７３号公報）がある。これにより、
ハンドルの操舵量と運動状態量目標値と運動状態量実際
値とに基づき実舵角目標値を決定することにより、自軍
の車両諸元の変動等によって生じた差異を吸収可能とし
、車両の運動状態の制御精度を高めることができるとす
るものである。

しかしながら、この車両用実舵角制御装置においては、
所望の動特性を得るためには、車両諸元の変動がない制
御がし易いような状況であっても常に３つの舵角要素を
必要とする。すなわち、応答特性の補償を行うためにフ
ィードフォワード補償部である第１および第３の舵角要
素出力手段以４ 外に、フィードバック補償部である第２の舵角要素出力
手段も必要としている。すなわち、車両諸元の変動がな
い場合においても、この第２舵角要素出力手段なしでは
所望の応答特性は得られない。

また、このようにフィードバック補償部である第２の舵
角要素出力手段では、応答性の設計仕様を満足させるた
めの条件が付加されるため、コントローラの形が限定さ
れるという問題がある。このため、フィードバック補償
部が本来果たすべき車両諸元の変動に対する補償が十分
に行われない。

すなわち、この従来技術におけるヨーレートフィードバ
ック閉ループシステムの極は、実軸上に移動されるのみ
であり、車両諸元の変動や横風などの外乱に対して安定
性や目標挙動に対する追従特性を最適にすることができ
ない。例えば、比較的大舵角のステップ操舵を行った場
合、この時車両は非線形領域に入１へ車両諸元は定常的
な変動を生じる。そして、第２舵角要素出力手段、すな
わち、フィードバックコンＩ・ローラの制限のために低
周波における感度を十分に下げることができず、車両挙
動はその目標値との間に定常偏差を生じてしまうという
点においてロバスト性に問題を有していた。

そこで、本発明者らは、上述の如き従来技術の問題点を
解決すべく鋭意研究し、各種の系統的な実験を重ねた結
果、本発明を成すに至ったものである。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、横風等の外乱や車両諸元の変動などに
対する車両の挙動修正能力が高く、かつ操舵入力に対す
る車両の挙動変化の応答性に優れた車両の操舵制御装置
を提供するにある。

ところで、上記従来技術におけるフィードバック補償部
では、応答性の補償と車両諸元の変動に応じた挙動量の
定常偏差を吸収するというロバスト性の補償の２つの設
計仕様を同時に満足させなければならず、このため設計
の自由度は極めて限定されたものとなっていた。

本発明では、この従来技術の問題点に着目し、操舵に対
する車両挙動の応答性の補償はフィートフォワード信号
演算手段で行い、横風等の外部環境からの外乱や比較的
大舵角のステップ操舵時や積載荷重が変化したときなど
におこる車両諸元の変動による影響を吸収するための補
償はフィードバック信号演算手段で行うというように、
二つの補償部における役割の完全な分担を基本的な設計
思想とし、フィードフォワード信号演算手段を車両諸元
の変動や外乱がない場合にはフィードバック信号演算手
段なしでも所望の応答特性が得られるように高応答性を
実現する構成とし、またフィードバック信号演算手段は
ロバスト性の補償のみ、又はさらに車両に働く外乱の変
動に対する補償を行い、応答性に何ら影響を与えないよ
うな、しかもロバスト性の補償や外乱に対する補償を的
確に行なえる構成をとることにより、上記従来技術の主
たる問題点を解決することに着眼した。

すなわち、上記のような構成とすることにより、フィー
ドバック信号演算手段における補正量演算を達成するた
めの手段は前記の応答性の設計仕様にかかわらずどのよ
うな動特性をも持ち得るため、ロバスト性の補償を設計
仕様とする自由度の高い設計を行うことができる。さら
に、このフィードバック信号演算手段では、フィードフ
ォワード信号演算手段に全く関連しない、かつフィード
フォワード信号演算手段では達成できない車両に働く外
乱に対する補償を考慮した挙動偏差補正を併せて行うこ
とにより、高次元のフィードバック補償が可能となる。

これにより、フィードバック信号演算手段では、前記従
来技術において成しえなかった高度なフィードバック制
御が可能となり、前記従来技術の問題点を克服すること
が可能となる。

〔第一発明の説明〕

発肌■構國 本第−発明の車両の操舵制御装置は、第１図に示すよう
に車両の操舵量を制御する操舵制御装置において、ハン
ドルの操舵量を検出し操舵量信号を出力する操舵量検出
手段工と、車両の挙動量を検出し挙動量信号を出力する
挙動量検出手段■と、前記操舵量信号より目標とする車
両の挙動量を達成するための制御量を演算する目標制御
量演算手段■ａからなり、該目標制御量演算手段Ｉ［Ｉ
ａから得られる信号をフィードフォワード制御信号とし
て発生させるフィードフォワード信号演算手段■Ａと、
前記操舵量信号より目標とする車両の挙動量を演算する
目標挙動量演算手段ｎＩｂ、と、該目標挙動量と前記挙
動量信号との偏差を演算する偏差演算手段１１１ｂ２と
、該偏差量信号から車両に働く外乱や車両状態に基づき
最適な補正量を演算する補正量演算手段■ｂ３とからな
り、該補正量演算手段■ｂ３から得られる信号をフィー
ドバック制御信号として発生させるフィードバック信号
演算手段ＩＩＩＢと、前記フィードフォワード制御信号
と前記フィードバック制御信号を加減算して操舵制御信
号とする加減算器を有する制御信号演算手段ｌｌＩＣと
からなる制御手段■と、前記操舵制御信号をパワー増幅
する駆動手段■と、前記パワー増幅された操舵制御信号
に基づき前輪または後輪の少なくとも何れか一方の転舵
輪に最適な転舵角を与えるように制御するアクチュエー
タ手段■とを具備してなる。

発明の乍用および効果 上記構成よりなる本発明の車両の操舵制御装置の作用は
、次の通りである。すなわち、操舵量検出手段■に於い
て、ハンドルにおける操舵量を検出して操舵量に相当す
る電気信号などに変換する。

また、挙動量検出手段■に於いて、車両の挙動量を検出
して前記挙動量に相当する電気信号などに変換する。

次に、制御手段■に於いて、先ずフィードフォワード信
号演算手段ｎｌＡで、前記操舵量検出手段より出力され
た電気信号などを操舵量に対する車両の挙動を最適にす
るため、目標とする車両の挙動量を達成するために必要
な制御量を操舵量や車速などから車両挙動の動特性を考
慮して演算して出力し、操舵に対する車両の応答性を向
上させる。

なお、この目標とする車両の挙動量は、ドライバが最も
操縦し易い動特性などである。

また、フィードバック信号演算手段ＩＢにおいて、先ず
目標挙動量演算手段■ｂ１で前記操舵量検出手段工より
出力された電気信号などから目標一同 となる車両挙動量である目標挙動量を演算し、次いで偏
差演算手段■ｂ２において該目標挙動量信号と前記挙動
量検出手段■より出力された電気信号などとの偏差を演
算する。次いで、補正量演算手段■１〕３において該偏
差に基づいて車両諸元の変動や外部環境からの外乱等を
考慮して偏差を抑制することのみを唯一の目的とする最
適な補正量を演算し、車両諸元が変動したり横風等の外
乱が発生した場合など挙動量が擾乱した時にこれを押さ
えて車両を安定化させるための補正Ｉを出力する。すな
わち、補正量演算手段ｍｂ、は、前記偏差量信号から動
特性を含めた演算により、目標挙動量への追従性が問題
となる低周波領域において車両挙動量を変動に対して低
感度にする補正量を演算し、安定性が問題となる高周波
領域においては安定性を高める補正量を演算して、これ
らの補正量を出力する。このため、この補正量は、車両
の安定性や目標挙動への追従性などを高めるためのもの
となる。つまり、この補正量は、目標挙動量からの挙動
の擾乱を抑制するために偏差信号から演算されたもので
あるため、フィードフォワード信号演算手段によって補
償された目標挙動量である応答特性に何ら影響すること
がなく、前記補正量をフィードバックすることで車両の
安定性や目標挙動への追従性は高められる。すなわち、
フィードバックループは、応答特性に何ら影響をり・え
るものではないため、応答特性の設計仕様にとられれる
ことなくより高度な制御が可能となる。

そして、前記フィードフォワード信号演算手段ＩＩＩＡ
より出力された信号とフィー１ぐバック信号演算手段Ｉ
Ｂより出力された信号を制御信号演算手段■Ｃにおいて
加減算して操舵制御信号を発生させる。

次いで、該制御信号演算手段ＩＣより出力された操舵制
御信号を駆動手段■に於いてアクチュエータを駆動する
ためのアクチュエータ駆動信号に増幅し、このアクチュ
エータ駆動信号をアクチーエータ手段Ｖに於いて前輪又
は後輪の少なくとも一方の転舵輪に最適な転舵角を与え
るようにアクチュエータを駆動する。

＝１１ ２ すなわち、車両諸元の変動や外部環境からの外乱等がな
い場合、フィードフォワード信号演算手段から得られた
信号を出力することにより、目標とする車両挙動を達成
することができる。なお、このときの車両挙動の目標値
と実測値は一致しているため、フィードバック信号は零
、すなわち、フィードバック制御は働かない。

また、車両諸元の変動や外部環境からの外乱等がある場
合は、フィードフォワード信号による制御のみでは目標
とする車両挙動を達成することができない。このため、
ここでは、偏差演算手段からの出力である車両挙動量の
目標値と実測値の偏差量より補正量演算手段で補正量を
演算（１、該補正量に応じたフィードバック制御を行う
ことにより、車両挙動を安定に目標値に漸近させている
。

このように、本発明の車両の操舵制御装置は、フィード
フォワ−１・制御により操舵の応答性を補償する制御量
を演算し、またフィードバック制御により車両諸元の変
動に対するロバスト性や外乱に対する安定性等を補償す
る制御量を演算し、これらフィーｌ−゛フォワード制御
信号とフィードバック制御信号を制御信号演算手段によ
り加減算して得た操舵制御信号に基づき車両を駆動する
ことにより、応答性の補償とロバスト性や安定性に対す
る補償を同時に高レベルで実現することができる。

すなわち、フィードフォワード制御とフィードバック制
御における役割が分離されるため、フィードバック制御
ではロバスト性の補償や外乱に刻する補償を設計仕様と
する自由度の高い設計を行うことができる。このため、
フィードバック制御において、ロバスト性の補償や外乱
による変動に対する補償をするための高度な制御が行わ
れる。すなわち、このフィードバック信号演算手段ＩＪ
Ｉ　Ｂの補正量演算手段■ｂ、において、目標挙動への
追従性が問題となる低周波領域において車両挙動量を変
動に対して低感度にする補正量を演算することにより、
該低周波領域における感度を十分に小さくして車両諸元
の変動に起因する挙動量の定常偏差を抑制することがで
きるとともに、安定性が問題となる高周波領域において
相補感度を下げる＝１３ ＝１４ ことにより安定性を向上させることができ、これよりロ
バスト特性を良好ならしめることができる。

従って、本発明の車両の操舵制御装置は、横風等の外乱
や車両諸元の変動などに対する車両の挙動修正能力が高
く、かつ操舵入力に対する車両の挙動変化の応答性に優
れた装置である。

第二発明の説明 本発明の第二発明の車両の操舵制御装置は、第３図に示
すように、制御手段■が、操舵量検出手段Ｉより出力さ
れた操舵量信号が許容量を越える場合に該操舵量信号を
制限する人力操舵量制限手段ｌｌＩＤを具備してなるこ
とを特徴とする。

これにより、入力操舵量信号が許容量を越えて操舵不能
となるような場合に操舵量信号を該許容量以下に制限す
ることにより、ドライバが車両特性の眼界を超えるよう
な大きな操舵をした場合でも安定した走行を可能にする
ことができる。

ここで、この第二発明をより具体的にした発明について
、以下に説明する。

すなわち、入力操舵量制限手段ＩＤが、操舵量検出手段
■より出力された操舵量信号を予め設定された入力操舵
量を制限するための基準値と比較する比較手段と、該比
較結果に基づき操舵量信号が該基準値以下の場合は操舵
量信号をそのまま出ノ］Ｌ、操舵量信号が基準値を超え
る場合は該基準値に相当する操舵量信号を出力する操舵
量制御手段とからなる。

この入力操舵量制限手段１１１Ｄにおける操舵量信号を
制限するための基準値は、例えば、スリップ角−コーナ
リングフォース特性におけるコーナリングフォース上限
値（該値は制御不能とならないための上限値）に基づい
て決定する。すなわち、タイヤと路面間におけるスリッ
プ角とコーナリングフォースの関係は第８図に示される
ような飽和特性となる。本発明の車両の操舵制御装置は
、フィードバック信号演算ＩＢの持つロバスト性を利用
することにより、見かけ上恰もこの特性が比例特性であ
る場合に実現されるような操舵角と車両挙動の関係を得
ることができる。しかし、スリップ角とコーナリングフ
ォースの特性におけるコーナリングフォースの値には上
限があり、この値を越えるような要求がある場合には制
御不能となってしまう。このコーナリングフォースの要
求はほぼ操舵角に比例するものであり、入力操舵量制限
手段では、このコーナリングフォース上限値に基づいて
決定した基準値により入力操舵量を制限することにより
、コーナリングフォースの要求を上限以下に制御するこ
とができる。これにより、ドライバが車両特性の限界を
超えるような大きな操舵をした場合でも安定した走行が
可能となる。

第三発明の説明 本発明の第三発明の車両の操舵制御装置は、第４図に示
すように、前記第二発明において、さらに路面とタイヤ
間の摩擦係数（μ）を推定する路面状況推定手段■と、
車両の速度を検出する車速検出手段■と、前記路面状況
推定手段■より出力された路面μ推定信号と車速検出手
段■より出力された車速信号とから操舵Ｉの最大許容量
を演算する最大操舵許容量演算手段■を有してなり、前
記入力操舵量制限手段が、前記操舵量検出手段■より出
力された操舵量信号と該最大操舵許容量演算手段■より
出力された操舵量最大許容信号とを比較することにより
出力操舵量を決定するようになしたことを特徴とする。

このような構成上の特徴を有する第三発明の作用および
効果について説明する。

すなわち、路面状況推定手段■において路面μを推定し
てこの推定値に相当する信号を出力する。

また、車速検出手段■において車速を検出して車速に相
当する信号を出力する。さらに、最大操舵許容量演算手
段■において、前記路面状況推定手段■より出力された
路面μ推定信号と前記車速検出手段■より出力された車
速信号とから、制御不能とならない最大の操舵許容量を
マイクロコンピュータ等により演算して最大操舵許容量
信号を出力する。

これにより、前記路面状況推定手段■より出力された路
面μ推定信号と前記車速検出手段■より出力された車速
信号とから操舵量の最大許容量を算出したので、低μ路
、高μ路といった路面状況７ ８− にかかわらず、物理的な限界まであますところなく性能
を発揮することが可能となる。

ここで、操舵量の最大許容量の具体的な求め方について
、以下に説明する。

すなわち、タイヤと路面間におけるスリップ角とコーナ
リングフォースの関係は第８図に示されるような飽和特
性を持つ。また、旋回中の車両の旋回中心への求心力は
、前後輪のコーナリングフォースの和として表されるの
で、車両の求心力ＦＹにはある限界が存在する。この限
界は、路面μによって決定されるもので、次式で表され
る。

Ｆ　Ｙｍａｘ　”　ｍ　”μ・ｇ ここで、ｍは車両質量、μは路面μ、ｇは重力加速度を
示す。

また、定常旋回中に車両に働く遠心力Ｆ。は、次式で表
される。

Ｆｃ　＝　ｍφＵ−Ｒ ここで、Ｕは車速、Ｒはヨーレートを示す。

求心力と遠心力は定常状態では釣り合うため、結局定常
状態におけるヨーレートには次式のような上限Ｒｍａ、
がある。

本発明の車両の操舵制御装置においては、目標挙動を舵
角に対してヨー１ノート定常値が比例するように設定し
た場合、操舵角によってはヨー１ノート定常値が上記Ｒ
□２、を越えてしまう可能性がある。この場合、車両は
スピン発生傾向にあることになり、車両運動として望ま
しくない。従って、入力操舵量をこの上限値以下に制限
することにより、このスピン発生という車両運動と（−
で望ましくない状態を回避することができる。

第四発明の説明 本発明の第四発明の車両の操舵制御装置は、第５図に示
すように、目標制御量演算手段１１［ａおよび目標制御
量演算手段■ｂ１が、内部演算信号を係数倍する係数器
をそれぞれ有するとともに、該係数器に接続して該係数
器の係数を路面状況やｌ・ライバの特性や好みに応じて
変更するゲイン変更手段１１１Ｅを有してなることを特
徴とする。

１９ ＝２０ このような構成上の特徴を有する第四発明の作用および
効果について説明する。

このゲイン変更手段ＩＥは、路面状況や車速・積載荷重
等の車両状態などの外部状態、さらにはドライバの特性
や好みに応じて係数器の係数（Ｇニゲイン）の値を変更
する。これより、車両の応答性及び／又は安定性を高め
ることができ、または好みに応じた車両運動特性を実現
できる。

より具体的には、ドライバがスポーツタイプの車両運動
を望む場合、ドライバがスイッチ等により該スポーツタ
イプのゲインを選択してゲイン変更手段に指令を与える
。このゲイン変更手段は、予め計算されＲＯＭ等の書き
込まれたゲインや時定数等の係数の中から該指令に対応
した係数を読み取り、係数の変更が必要な係数器に出力
する。

このように、各係数器の係数を適宜変更することにより
、ドライバの操舵量から車両挙動までの時間の遅れの時
定数を小さくするなどしてより応答性の高いスポーツタ
イプの車両運動を実現できる。

また、低μ路などを走行する場合には、応答性を低める
係数を設定することにより、安定性のより高い車両運動
が実現できる。

第３発明の説明 本発明の第３発明の車両の操舵制御装置は、第６図に示
すように、前記第四発明において、さらに補正量演算手
段■１〕３が内部演算信号を係数倍する係数器を有する
とともに、ゲイン変更手段■Ｅが該係数器に接続して該
係数器の係数を変更するようになしたことを特徴とする
。

これにより、前記第四発明の装置に加えて、さらに補正
量演算手段■１〕３における係数器の係数を路面状況や
車速・積載荷重等の車両状態などの外部状態、さらには
ドライバの特性や好みに応じて適宜変更できるようにな
したので、第四発明の装置に加えてさらに車両挙動量の
目標値への追従性や車両の安定性を高めることができる
。

第六発明の説明 本発明の第六発明の車両の操舵制御装置は、第７図に示
すように、前記第四発明および第３発明において、さら
にゲイン変更手段■Ｅが、車両状−２］ ＝２２ 態量検出手段Ｘより検出された車速等の車両状態量に基
づいて最適な係数器の係数を決定する係数決定手段■ｅ
１と、該決定された係数に基づき前記目標制御量演算手
段および目標制御量演算手段の係数器の係数を変更する
係数器係数変更手段■ｅ２とからなることを特徴とする
。

これにより、車速か変化しても車両の操舵に体する挙動
の応答性を一定にすることができるので、より一層車両
の操舵性や安定性を高めることができる。

その他の発明の説明 制御手段■の具体的構成について、その−例を第９図お
よび第１０図を用いて説明する。

なお、ここでは、目標挙動を、 δｓｗ（Ｓ）　　　　　　　１　＋　Ｔ　ｏ　”　Ｓで
示した一次遅れ系の操舵量から挙動量（ここではヨーレ
ート）までの伝達関数で構成する前二輪アクティブ操舵
車の例で説明する。

制御手段■。１は、フィードフォワード信号演算手段ｍ
　Ａ　０１と、フィードバック信号演算手段ＩＩＩＢ。

１と、制御信号演算手段１１１ＣＯＩとからなる。

フィードフォワード信号演算手段ＩＡ、、は、目標制御
量演算手段１１１ａ、、からなる。この目標制御量演算
手段ｎＩａｏ、では、車、両の動特性を上記（１）式と
するための前輪制御量δ、０を演算する。この具体的な
演算方法は、以下のようである。

先ず、操舵系の車両モデルを２自由度の次式で設定する
。

３ ２４ ・・・　（２） Ｃ７ ここで、上記（２）式をラプラス変換すると、次式のよ
うになる。

ｚ ５ ６ δ＋ｏ（Ｓ）　　Ｋｎｏ”（１＋Ｔ１・Ｓ＋Ｔ２・５２
）ａ ′ａ２２−ａｊＰ′ａ２ １） ａ２２ ａ　１２’　ａ　２ ′ａ２２ ａ１２”ａ２ 次に、操舵量からヨーレートまでの動特性を上記（１）
式とするために、上記（４）式より操舵量から前輪実舵
角までの動特性を次のよ・うに設定する。

ただし、δ、。（ｓ）は、目標前輪実舵角をラプラス変
換したものである。なお、上記（４）式の６１（Ｓ）に
上記（５）式のδ、。＜Ｓ）を代入することにより上記
（１１）式となることが確かめられている。

ここで、目標制御盪演算手段ｍ　ａ　Ｏｌと（、では、
上記（５）式を満たす目標前輪実舵角信号などの目標制
御量を出力する。この演算方法としては、フィルタと係
数器を組合せる方法や、上記（５）式を離散化してマイ
クロコンピュータで演算する方法などがある。

また、フィードバック信号演算手段ＩＩＩＢ。、は、目
標挙動型演算手段Ｉ［ｂＯ，と偏差演算手段ＩＩ　ｌ：
ｌ　［１２と補正量演算手段Ｉｂｏ、とからなる。

目標挙動型演算手段ｍｂｏ、は、前記操舵量検出手段工
。１より出力された操舵信号より１、目標とする車両の
挙動量を演算する。なお、ここでは、目標挙動型演算手
段ＩＩＩ　ｌ）。１において上記（１）式を満たすヨー
レートの目標値と、さらにこのとき−意に決定される横
速度を演算する。

すなわち、ヨーレート目標値は、 上記（５）式の操舵を行ったときの横速度は、上記（３
）式、（５）式より求められ、これを横速度目標値とす
る。すなわち、該横速度目標値は、 δｓｗ（ｓ）　　　ＫＲ・（ｌ＋ＴＲ−８）・（ｔ＋ｒ
ｏ−ｓ）・・　（６） これより、目標挙動型演算手段ｍｂｏ、において、目標
挙動量として上記（１）′　式を満たすヨーレートの目
標値Ｒ６と上記（６）式を満たす横速度の目標量■ｏを
演算する。この演算方法としては、フィルタと係数器を
組合せる方法や、上記（１）′　式および（６）式を離
散化してマイクロコンピュータで演算する方法などがあ
る。

偏差演算手段Ｉｎ　ｂ　Ｏ２は、目標挙動型演算手段ｎ
Ｉｂｏｌから出力された目標ヨーレート（Ｒ，、）信号
および目標横速度（ＶＯ）などの目標挙動量と挙動量検
出手段■から出力されたヨーレ−ト目標値（Ｒ）や横速
度実測値（Ｖ）などの挙動量信号の偏差を演算する。

補正量演算手段ｍｂ、、は、偏差演算手段Ｊｌｌ　ｌ：
）。、。

より出力された偏差量信号から車両に働く外乱や車両状
態を考慮して最適な補正量を演算する。この演算方法と
しては、係数器、積分器、加算器等を組合せる方法や、
これを離散化してマイクロコンピュータで演算する方法
などがある。

なお、補正量演算手段は、第】０図に示すような閉ルー
プ系を安定化させるものであり、積分器を含めた構成と
することにより挙動量の目標値と実測値の間の定常偏差
をなくすことができる。また、内部の演算信号を係数倍
する係数器の係数は、運転者が判断して切換える方法や
、ゲイン変更手段ＩＩＩＥｏ、を設けてこれより車速や
路面μ等に応した最適ゲインを出力して切換えてもよい
。このとき、前記（２）式の運動方程式に関連する係数
（ＴＴ　２．　ｉ”　Ｒ，Ｔ　ｖ、　Ｋ　１１．　Ｋ　
１）や前記（１）式で示した目標挙動に関する係数（Ｔ
ｏ、に＋ｔｏ）については、該ゲ９ ＝３０− イン変更手段ＩＩＩＥ、、により最適なゲインを設定す
ることが好ましい。また、前記（１）式で示した目標挙
動に関連する係数（Ｔｏ　、　ＫＲＯ）や補正量演算手
段■Ｂｏ３のゲイン（Ｇ、〜Ｇ、）は、前記ゲイン変更
手段ＩＩＴＥｏ、により切り換えても運転者が判断して
ゲイン等の切り換えスイッチを切り換えることにより行
ってもよい。

制御信号演算手段■Ｃｏ１は、前記目標制御量演算手段
Ｉｎ［Ａｏ、から出力された目標制御量と前記補正量演
算手段１１１Ｂ、、から出力された補正量を加算する。

該手段は、加算器などで構成する。

実施ガ 以下に、本発明の詳細な説明する。

第１実施例 本発明の第１実施例の車両の操舵制御装置を、第１１図
および第１２図を用いて説明する。

本実施例の車両の操舵制御装置は、車両の前輪操舵装置
に適用したもので、操舵量検出手段■と挙動量検出手段
■１と制御手段■１と駆動手段ＩＶ、とアクチュエータ
手段■１と前輪操舵機構■と車速検出手段■ｌとからな
る。

操舵量検出手段■１は、第１１図に示すように、ハンド
ルと同軸上に取り付けられた操舵角センサＩ１１から構
成され、ハンドルの操舵角を測定して該操舵角を表す電
気信号に変換して出力する。

挙動量検出手段■ｌは、ヨーレートセンサ■と横速度セ
ンサ■１２とからなる。ヨーレートセンサｎｉｌは、車
両の重心位置に取り付けられ、該重心位置でのヨーレー
トＲを検出してヨーレートＲを表す信号を出力する。横
速度センサｌ１１２は、車両の重心位置に取り付けられ
、該重心位置での横速度■を検出して横速度■を表す信
号を出力する。

なお、本実施例では、横速度■を検出する手段として横
速度センサを採用したが、ヨーレート信号などからの信
号を用い、オブザーバ等により該横速度を推定すること
により求めてもよい。

車速検出手段■１は、車両の重心位置に取り付けられた
車速センサ■１１からなり、該重心位置での車体の前後
方向速度を検出して前後方向速度Ｕを表す信号を出力す
る。

＝３１ ２− 制御手段■１は、フィードフォワード信号演算手段■Ａ
、と、フィードバック信号演算手段１１１Ｂと、制御信
号演算手段■Ｃ１と、ゲイン変更手段ＩＥ（図示せず）
とからなる。

フィードフォワード信号演算手段１１１Ａ、は、操舵量
検出手段１．から出力された操舵角δｓｗに相当する電
気信号を０１倍する第１係数器３１１を有する操舵角信
号回路と、前記操舵量検出手段■から出力された操舵角
δ３Ｗに相当する電気信号を演算する第１フイルタ３１
２と該第１フイルタ３１２より出力された信号を０２倍
する第２係数器３１３を有する第１操舵角信号演算回路
と、前記操舵量検出手段■１から出力された操舵角δ８
Ｗに相当する電気信号を演算する第２フイルタ３１４と
該第２フイルタ３１４より出力された信号を０３倍する
第３係数器３１５を有する第２操舵角信号演算回路と、
前記操舵角信号回路より出力された信号と前記第１操舵
角信号演算回路より出力された信号と前記第２操舵角信
号演算回路より出力された信号とを加算する第１加算器
３１６とからなる目標制御量演算手段３１からなる。該
目標制御量演算手段３１では、車両の動特性を上記（１
）式とするための制御量δ、。を演算する、ここで、第
１フイルタの時定数；ＴＲ 第２フイルタの時定数二Ｔ。

また、フィードバック信号演算手段］ｍＢ、　、目標挙
動量演算手段４１と偏差演算手段５１と補正量演算手段
６１とからなる。

目標挙動量演算手段４１は、前記操舵量検出手段工、か
ら出力された操舵角δ３Ｗに相当する電気信号を演算す
る第３フイルタ４１１と該第３フイ３ ４ ルタ４１１より出力された信号をＧ、倍する第４係数器
４１２を有する第１挙動目標量演算回路と。

前記操舵量検出手段■１から出力された操舵角δＳＷに
相当する電気信号を演算する第４フイルタ４１３と該第
４フイルタ４１３より出力された信号を０１倍する第５
係数器４］４を有する第２挙動目標量演算回路と、前記
第１挙動目標量演算回路より出力された信号と前記第２
挙動目標量演算回路より出力された信号とを加算する第
２加算器４１５とからなり横速度の目標値Ｖ。を出力す
る第２目標挙動承演算回路と、前記第４フイルタ４１３
より出力された信号を０８倍する第６係数器よりなり、
ヨーレートの目標量Ｒ８を出力する第２目標挙動承演算
回路とからなる。

ここで、 第３フイルタの時定数；ＴＲ 第４フイルタの時定数、Ｔ。

ＫＲ・　（ＴＲ’Ｙａ） Ｇ６　＝ＫＲ０ なお、この第３フイルタおよび第４フイルタは、目標制
御量演算手段３１で用いた第１フイルタおよび第２フイ
ルタと同じ特性のもので構成するため、兼用が可能であ
る。

偏差演算手段５１は、前記目標挙動量演算手段４１より
出力された目標ヨーレート信号Ｒ８から前記挙動量検出
手段■１のヨー１ノートセンサ■より出力されたヨーレ
ート実測値信号Ｒを減算しヨーレート偏差信号を出力す
る第１減算器５１１と、前記目標挙動量演算手段４１よ
り出力された目標溝速度信号Ｖ。から挙動量検出手段■
１の横速度センサｌｌ１２より出力された横速度実測値
信号Ｖを減算し横速度偏差信号を出力する第２減算器５
１２とから構成される。

補正量演算手段６１は、偏差演算手段５１より　５− ３６ 出力された偏差量信号から車両に働く外乱や車両状態を
考慮して最適な補正量を演算する手段で、第７係数器６
１１と第１積分器６１２と第８係数器６１３と第９係数
器６１４と第３加算器６１５とからなる。この手段では
、偏差演算手段５１より出力されたヨーレート偏差信号
を第７係数器６１１で０７倍してさらに第１積分器６１
２で積分したものと、該ヨー１ノート偏差信号を第８係
数器６１３で０８倍したものと、偏差演算手段５１より
出力された横速度偏差信号を第９係数器６１４で０８倍
したものとを第３加算器６１５で加算して、操舵補正量
信号を出力する。

なお、上記係数器の係数Ｇ、　、Ｇ、、Ｇ、は、第１０
図に示す単一フィードバックの閉ループ系を安定化させ
る係数であり、この係数はゲイン変更手段より出力され
た最適なゲインが設定されている。

制御信号演算手段■Ｃ１は、前記目標制御量演算手段Ｈ
Ａ、から出力された目標制御量と前記補正量演算手段６
１から出力された補正量を加算する第４加算器７１０か
らなる。

ゲイン変更手段ＩＩＩ　Ｅ　＋は、前記ヨーレートセン
サ■、より出力されたヨーレート実測値信号Ｒに相当す
る信号と　前記車速センサ■１１より出力された車体の
前後方向速度Ｕに相当する信号と、および加減算器■Ｃ
１の出力である操舵制御量に相当する信号を取り込む入
力部２１１と、その入力に基づいて車両挙動型の推定及
びタイヤと路面間のμ推定を行い、その結果から最適な
ゲインおよびフィルタの時定数を算出する演算処理部２
１２と、車両諸元及び前記演算処理部２１２の演算処理
法とその演算結果を記憶している記憶部２１３と、前記
演算処理部２１２で選択された最適ゲインおよびフィル
タの時定数を出力する出力部２１４とから構成されるマ
イクロコンピュータ２１からなる。

ここで、ゲインおよびフィルタ時定数の決定の処理の流
れを、簡単に説明する。第１２図に示すように、先ず、
ヨーＩノー１・、操舵制御量および車速のディジタル化
された信号を入力部より読み込７ ８ む（Ｐｌ）。次に、これらの信号から路面のμの推定値
を演算する（Ｒ２）。次いで、この路面μ推定値と車速
に対応した、予め演算された最適なゲインおよびフィル
タ時定数を記憶部２１３より読み込む（Ｒ３）。次に、
このゲインと時定数を出ノア（Ｒ４）して■へ戻る。

駆動手段ＩＶ、は、前記制御手段■１より出力された操
舵制御信号、すなわち前輪転舵角に相当する信号を人力
してアクチュエータ信号に変換する増幅器Ｎ１１からな
る。

アクチュエータ手段■１は、前記駆動手段■より出力さ
れた信号を前輪転舵角に変換するもので、油圧ピストン
Ｖ　ｌ　ｌと電気油圧アシスト機構■２とステッピング
モータ■１３とギアボックスＶ　ｌ　１とからなる。

前輪操舵機構■１は、前輪Ｖ１．．．　ＶＩ、２と、ス
テアリングリンケージＶＩ　、、、　Ｖｌ、、と、ロッ
ドＶＩ、Ｓ。

Ｖｌ１６とからなる。

前記電気油圧アシスト機構Ｖ１２は、油圧ポンプ■１２
１　と、油圧を一定の圧力にだもったそのリリーフ弁ｖ
１□２と、前記油圧ポンプＶ　ｌ　２１で生ずる油圧の
変動を抑えるためのアキュームレータ■１２３と、前記
油圧ピストン■１１に油を供給する方向を決定するサー
ボ弁Ｖ　ｌ　２．４と、前記油圧ピストン■に油圧を供
給するための油圧供給路■１２５と前記油圧ピストンｖ
１１から排出される油とリリーフ弁■１２２からの漏れ
油を回収する油回収路■１２６とこの電気油圧アシスト
機構Ｖ　１２で使用する油を貯蔵する油タンクＶ　１２
゜とからなる。

前輪ＶＩｌｌ＋　ＶＩＩ□はステアリングリンケージＶ
Ｉ１３１ＶＩ１１によって車体に転舵可能なように支持
され、前記ステアリングリンケージ間をロッドＶＩ、、
　Ｖｌ６と油圧ピストン■１１で連結する。また、サー
ホ弁Ｖ　ｌ　２　ｉは、駆動手段■１からの前輪転舵角
と前記制御手段■１からの出力の差、すなわち前輪転舵
角偏差量に相当する信号によってステッピングモータ■
１３を介して制御される。そしてこのサーボ弁■１゜４
によって油圧ポンプ■１□１及びリリーフ弁■１□２、
アキコームレータ■１□３で一定圧力に加圧された油が
油供給路■１２５を通して油圧ピ　９− ４０ ストンＶ　ｌ　ｌの一方の室に供給され、他方の室を油
回収路■１２６により油タンクｖ１２７に通じさせ、前
記油圧ピストン■１１を駆動させ、ロッド■１５゜ＶＩ
　＋ｓ、ステアリングリンケージＶＩ　、３．　ＶＦ、
、を通じて前輪Ｖｌ山Ｖ１．２を左右に転舵することが
可能となる。

上記構成からなる本実施例の作用及び効果は、以下の通
りである。

先ず、ハンドルの操舵角を測定する操舵角センサＩｚと
車両のヨーレートを測定するヨーレートセンサＩＩ　１
１と車両の横速度を測定する横速度センサ■１□および
車速を測定する車速センサ■１１からの各々の出力は、
制御手段■１に入力される。

該制御手段■１では、先ずフィードフォワード信号演算
手段］ＩＩＡ、において、ゲイン変更手段■Ｅ１によっ
て車速に対応する時定数とゲインが設定された目標制御
量演算手段３１に操舵量信号が入力される。この目標制
御量演算手段３１では、入力された該操舵信号からフィ
ルタや係数器および加算器を組み合わせた回路により目
標制御量を出力する。

また、フィードバック信号演算手段ＩＩＩＢ、では、ゲ
イン変更手段ＩＩＩＥ、によって目標挙動量演算手段４
１と補正量演算手段６１における時定数とゲインが車速
に対する値に設定されている。

目標挙動量演算手段４１では、操舵量信号からフィルタ
や係数器および加算器を組み合わせた回路により、目標
横速度■。と目標ヨーレー１−　Ｒ８を演算する。

偏差演算手段５１では、前記目標挙動量演算手段４１よ
り出力された目標横速度Ｖ。から横速度実測値■を、ま
た前記目標挙動量演算手段４１より出力された目標ヨー
レートＲ６からヨーレート実測値Ｒを減算し、車両諸元
の変動や横風等の外乱の影響がどの程度存在するかを表
す偏差信号を出力する。

補正量演算手段６１では、前記偏差演算手段５１より出
力された偏差演算信号から積分器と係数器および加算器
を組み合わせた回路により車両諸元の変動や横風等の外
乱の影響を打ち消すために　１− ２− 必要な補正量を出力する。

制御信号演算手段ＩｒＩＣ，では、前記フィードフォワ
ード信号演算手段［［Ａ、より出力された目標挙動を達
成するために必要な目標制御量と前記フィードバック信
号演算手段ＩＩＩＢ、により出力された車両諸元の変動
や横風等の外乱の影響を打ち消すために必要な補正量を
加算し、これを制御信号として出力する。

以上のようにすることにより、先ず車両の諸元の変動や
車両に加えられる横風等の外乱がない場合には、目標制
御量演算手段３１から求められた舵角を車両に与えると
、車両は操舵角からヨーレートまでの動特性が予め設定
された一次遅れ系となるような挙動を示す。この時の挙
動量は、変動や外乱がないため、目標挙動Ｉと一致して
いる。

すなわち、ヨーレートと横速度の実測値は目標挙動量演
算手段により演算した結果と一致している。

このため、偏差演算手段５１からの出力は零となり、補
正量も零、すなわち目標制御量を補正する必要かない。

これに対して、車両諸元の変動や車両に加えられる横風
等の外乱がある場合は、目標挙動量と実測された挙動量
の間には偏差が生じる。この偏差は、補正量演算手段６
１により演算された補正量を目標制御量に加算すること
により零に漸近される。

また、比較的大舵角の操舵をした場合、各輪のコーナリ
ングフォースが飽和特性を示すために、車両諸元に変動
が生じる。また、車両諸元の変動は、このほか積載荷重
等の変化によっても生じる。

補正量演算手段６１には積分器があるため、このような
低周波変動に対しても定常偏差なしで車両挙動を目標挙
動に追従させることができる。これにより、ヨーレート
の定常状態での値は、比較的大舵角の操舵をした場合で
も、常に操舵角に対して比例した値となる。

また、横風等の外乱を受けた場合、補正量演算手段６１
のゲインが最適に設定されているため、外乱によって生
じた目標挙動量と実測された挙動量との間の偏差を最適
に零に漸近させることがで３ ４ きる。

このほか、本実施例の装置では、目標挙動として操舵角
に対するヨーレートが一次遅れ系となるように設定しで
あるため、ステップ操舵に対してヨー１）−１一応答が
オーバーシュートなしで追従するため、ドライバにとっ
て操縦し易い特性となっている。

本第１実施例の車両の操舵制御装置は、前述の本発明の
効果を奏するとともにさらに次のような効果を奏する。

すなわち、操舵角に対するヨーレートが一次遅れ系とな
るように設定することにより得られるフィードフォワー
ド制御の応答性の向上効果と、補正量演算手段に積分器
を含ませて大舵角の領域でもヨーレート定常値が操舵角
に比例するように設定することにより得られるフィード
バック制御の持つロバスト性の特徴の活用効果を、同時
に奏することができるので、従来では制御することがで
きなかった大舵角の領域まで所望の制御を達成すること
ができる。

このように、限界領域での車両性能を向上させることで
緊急時の回避性を高めより安全な走行が可能となる。

変形例１ 上記第１実施例において、フィードバック信号演算手段
ＩＩＩＢ、の偏差演算手段５１に入力される挙動量検出
手段■ｌよりの信号として、ヨーｌノート実測値信号Ｒ
および横速度実測値信号Ｖの２信号を用いたが、ヨーレ
ート実測値信号Ｒのみで構成することができる。

この場合の構成は、第１３図に示すよ・うに、目標挙動
量演算手段４．１　ａは目標ヨーレートの演算のみ、挙
動検出手段ｎａはヨーレートの検出のみ、また偏差演算
手段５　］、　ａはヨーレートの目標値と実測値の偏差
の演算のみを構成とする。このときの補正量演算手段６
ｉａはＰ■Ｄコントローラで構成した。このコントロー
ラのパラメータは、第１４図に示したような車両のヨー
レートフィードバック この変形例ではＰｉＤコントローラを用いたが、これは
閉ループ系を安定するものであればどのよ５ ６ うな手段で構成してもよい。

これにより、横速度の実測値やオブザーバによる推定値
を用いることなく操舵系制御をすることが可能となる。

また、補正量演算手段におけるパラメータを設定する際
、第１４図に示すような一人力−出力の閉ループ系の設
計により設定することができるので、該設計を比較的に
容易にできる。

さらに、目標挙動量演算手段において、目標横速度信号
を演算する必要がなくなり、装置の構成が簡素化される
。

第２実施例 本発明の第２実施例の車両の操舵装置を、第１５図およ
び第１６図を用いて説明する。

本実施例は、・上記第１実施例における制御手段■１全
体をマイクロコンピュータにより構成した例である。

この場合の構成と処理の流れについて、第１実施例との
相違点を中心に説明する。

このように該制御手段■１全体をマイクロコンピュータ
で構成するためには、各手段の伝達関数を離散化して行
う。離散化法はどのようなものを用いてもよいが、本変
形例では双一次変換を用いる。この場合、離散化する伝
達関数は、上記（５）式のように１つの式にまとめもよ
いが、フィルタとゲインに分解してフィルタ部分を離散
化してもよい。本変形例では、一つの分数にまとめられ
た伝達関数の離散化を行う。以下、サンプリング時間を
τとして各演算手段の伝達関数を離散化し、コンピュー
タ処理を可能とする。

先ず、目標制御量演算手段３１の離散化は、上記（５）
式に、次式の双一次変換を代入することにより行う。

ここで、２は変換演算子とする。このとき、上記（５）
式は次式に変換される。

０ｓｗ（Ｚ） Ｚ”　＋ｄｔ”Ｚ　＋ｄｓ ７− ＝４８ ただし、δｒｏ（Ｚ）　、δ−（ｚ）は、δ１０％　δ
、Ｗの２変換とする。

次に、目標挙動量演算手段４１の離散化は、上記（１）
′　式、（６）式に、（７）式を代入することにより行
う。

９ ０ ただし、Ｒｏ（ｚ）、Ｖｏ（Ｚ）は、Ｒｏ、Ｖ、の２変
換とする。

次に、補正Ｉ演算手段５１は、次式のように分解して表
現することができる。

１６ ・・（１１） δ＋ｖ（ｓ）＝Ｇ９”（Ｖｏ（ｓ）、　　Ｖ（ｓ））　
　　　−（１２）ただし、δ、、（Ｓ）はヨーレートに
対する補正量のラプラス変換、δ、ｖ（Ｓ）は横速度に
対する補正量のラプラス変換であり、δ、Ｃは両者の和
として表現される。

目標挙動爪演算手段４１の離散化は、上記（１１）式、
（１２）式に、（７）式を代入することにより行う。

ｄ１７二　〇。

ここで、制御手段■１の基本フローを、第１６図に示し
たフローチャートに基づいて説明する。

先ず、制御開始時にマイクロコンピュータ２２のプログ
ラムが起動し、初期化を行う（Ｐ２］、）。

この初期化のルーチンＰ２１では、Ａ／Ｄコンバータ、
Ｄ／Ａコンバータ等ハードウェアのイニシャライズおよ
び各制御パラメータの初期設定を行う。

次に、初期化ルーチンＰ２１が終了すると、操舵１検出
手段１．より操舵角δＳＷｓ挙動量検出手段■ｌよりヨ
ー１７−トＲおよび横速度Ｖ、車速検出手段■１より車
速Ｕを、Ａ／ＤコンバータＡＴを介してマイクロコンピ
ュータ部２２に取り込む（Ｐ　２２）。

次いで、取り込まれた車速Ｕに応じた各ゲインｄ１〜ｄ
　ｌｌをＲＯＭ２２４から読み取る（Ｐ２３）。

次に、次式に従って目標制御孟を演算する（Ｐ２４）。

δＩｏｎ”ｄｌ・δｓｗ＋＋＋ｄａ°δ５Ｗｎ−ｌ＋ｄ
３°δ５Ｗｎ−１ｄ、・δ、。。−１ｄｓ・δ、。。、
・・・（１５）次いで、次式に従って、目標挙動量を演
算する（Ｐ２５）。

Ｒｏ　ｏ＝　ｄ　ｈ　’δ８ｗｎ＋ｄ７・δ５Ｗｎ−ｌ
　　ｄａ”Ｒｏｎ・・（１６） Ｖｏ、＝ｄ、・δＳＷｎ　＋　ｄ　ｌ　Ｏ・δ５Ｗｎ−
ｌ　＋　ｄ　ｌ　ｌ　’δ５Ｗｎ−１ｄ１２−Ｖｏ、−
，−ｄ、ｉ・ＶＯ，−２−１１７）次に、次式に従って
ヨーレートおよび横速度に対する補正量を演算する（Ｐ
２６）。

δ１Ｒ０−ａ　ｚ”（Ｒ’ｏｎ　　Ｒ，＞−＋−ｄｌｓ
（ＲｏｕＲｎ−１）　−ｄ１ｅ’δＩ　Ｒｎ−ｌ　　　
・・（１８）δ、Ｖ。−ｄ　ｌ　？・（Ｖｏ、−Ｖ、）
　　　　　　　−（１９）次いで、次式に従って制御信
号を演算する（Ｐ２７）。

δ４、−δｔＯｎ＋６１、。＋δ１ｖ。　　　・・・（
２０）次に、この制御信号を出力するごとに１ステツプ
を終了し、■へ戻る。

このように、制御手段■１をマイクロコンピュータで構
成することにより、ハードウェアを簡単に構成すること
ができ、また補正量演算手段の制御則の変更（コントロ
ールの次数など）が容易にできるという利点がある。

また、アナログ回路で問題となる演算中の雑音や回路の
誤差等を考慮する必要がなく、きめ細かい制御を精度良
く実行することができる。

さらに、ディジタル回路で構成することにより、補正量
演算手段等の構成をアナログ回路構成（例えば積分器と
係数器の組合わぜ）では実現できな３ ４ い高次元の制御則により実現することができるので、よ
り高性能なコントローラを構成することができる。

第３実施例 本発明の第３実施例の車両の操舵制御装置を、第１７図
および第１８図を用いて、前記第２実施例との相違点を
中心に説明する。

本実施例の車両の操舵制御装置は、第２実施例にさらに
第三発明にかかる路面状況推定手段■と最大操舵許容量
演算手段■１と入力操舵量制限手段１１１Ｄ、を付加し
た装置である。

路面状況推定手段■１は、車速、挙動量の各検出手段よ
り得られた信号と制御量信号（実舵角）に所定の演算を
行うことにより、路面μを推定し、路面μ推定信号を出
力する。

最大操舵許容量演算手段■１は、路面状況推定手段■ｌ
より出力された路面μ推定信号と車速検出手段■１より
出力された車速信号とから、次式に従って最大操舵許容
量を演算する。

入力操舵量制限手段ｌｌＩＤ、は、最大操舵許容量演算
手段■１より出力された最大操舵許容量信号と操舵量検
出手段■１より出力された操舵角信号とを比較し、操舵
角信号が最大許容量信号を超える場合は最大操舵許容量
信号を、また操舵角信号が最大許容量信号以下の場合は
操舵角信号を出力する。

これらの一連の処理は、独自のマイクロコンピュータを
用いて行うことも、また第２実施例中のマイクロコンピ
ュータによって制御手段の処理と共に行うことも可能で
ある。

本実施例では、後者のマイクロコンピュータによって制
御手段の処理と一緒に行うように構成されており、以下
に述べるフローに従い演算処理が実行される。なお、本
実施例装置の以下の説明については、前記第２実施例と
の相違点を中心に説明する。また、一つのコンピュータ
で路面状況の推定から制御量の演算まで行うため、ハー
ドウニ５５ ６ アの構成は第２実施例と同様になる。

本実施例のこの演算処理の基本フローを、第１７図およ
び第１８図に基づいて説明する。

先ず、制御開始時に、マイクロコンピュータのプログラ
ムが起動し、初期化を行う（Ｐ３］、）。

次に、初期化ルーチンＰ３１が終了すると、操舵量検出
手段■１より操舵角δ５ｗを、挙動量検出手段■１より
ヨーレートＲおよび横加速度■を、車速検出手段■ｌよ
り車速Ｕを、それぞれＡ／ＤコンバータＡＴを介してマ
イクロコンピュータに取り込む（Ｐ３２）。

次いで、取り込まれた車速Ｕ、ヨーレートＲ１および実
舵角に相当する制御量信号δ、から、路面μ推定信号μ
を演算する（Ｐ３３）。

次に、次式に従って最大操舵許容量を演算する（Ｐ３４
）。

大操舵許容量δ８ｗ。、８を超える場合に操舵角δ３ｗ
を最大操舵許容量δＳＷ＋ｎａｘの値に置き換え（Ｐ３
６）、Ｐ３７のゲイン変更手段に進む。次に、第２実施
例で述べた第１６図のＰ２４〜Ｐ’２８に相当するＰ　
３’　７〜Ｐ’４２の演算が実行される。

以下、第２実施例におけるマイクロコンピュータと同じ
処理を行い、１ステップ終了し、■へ戻る。

上記構成からなる本実施例の作用および効果について、
第２実施例との相違点を中心に説明すると、以下の通り
である。

すなわち、制御手段に入力される操舵角をδｓｗ□８ｏ
に制限することにより、目標とする挙動を物理的に実現
できる範囲内に抑え、制御不能となる状態が発生しない
ようにするものである。目標挙動である目標ヨーレート
と操舵角との間には（１）式の関係があり、また操舵角
を 次いで、操舵角δｓｗと最大操舵許容量δｓｗ□８を比
較する（Ｐ３５）。ここで、操舵角δｓｗが最　７− ８ Ｕ という値に制限される。これは、定常状態におけるヨー
レートの物理的に実現できる上限Ｒｍｉｘと等しく、こ
の目標ヨーレートは安定して旋回できる限界であること
が分る。

これにより、スピンを起こしゃすい低μ路や高速での旋
回を行う際には、制御手段への入力操舵量が制御不能と
ならない最大限の値まで制限されて安定した旋回が可能
となり、また高μ路や低速での旋回の場合には、入力操
舵量の制限値を大きくとれることにより制御不能となら
ない最大限の操舵が可能となるので、小旋回が可能とな
る。

このように、入力操舵量を制限することにより、路面μ
、車速に応じて決定される限界まで余すところなく制御
性能が発揮され、ドライバが操縦し易い所望の車両動特
性を得ることができる。

また、ドライバが路面状況の判断を誤り、限界を越える
ような大舵角の操舵を行ったときにも、入力操舵角の制
限により安定した走行が可能となる。例えば、初心者ド
ライバが雪道を旋回中細かの外乱により横すべりが生じ
た場合、ドライバはコースアウトを恐れより大きく操舵
し、制御なしの従来車両ではこれにより車体はスピンを
起こす可能性がある。これに対し本実施例の車両の操舵
制御装置を搭載した車両では、例えドライバが太き（操
舵しても、入力操舵量制限手段により、以降の制御手段
への入力が制御不能にならない値に制限されるため、目
標操舵量演算手段からの出力も制限される。また、補正
量演算手段では、外乱による車両挙動の影響を抑制する
ため負の補正量を出力する。これにより、実舵角はドラ
イバの操舵とは逆に転舵され、安定化が図られる。すな
わち、プロドライバがいわゆるカウンタステアで対処す
ることと同じことが行われる。

このように、本実施例の車両の操舵制御装置を搭載する
ことにより、危険状態における車両の挙動は、あたかも
プロドライバが操縦するかのような安定した制御を実現
することができる。

９ ０ エエ実施遡 本発明の第４実施例の車両の操舵制御装置を、第１９図
および第２０図を用いて、前記第１実施例および第２実
施例との相違点を中心に説明する。

本実施例の車両の操舵制御装置は、車両の前後輪操舵装
置に適用したもので、操舵量検出手段■４と挙動量検出
手段し、制御手段■４、駆動手段、アクチュエータ手段
、前輪操舵機構、後輪操舵機構（ともに図示せず）と車
速検出手段■、とからなる。

本第４実施例では、車両の目標挙動が、次式の伝達関数
を満足するものとする。

ここで、四輪操舵車の車両モデルを、次式のように設定
する。

・・（２５） Ｃ１ １２ ただし、■＜、。ｓＴｏは車速に応じて所望の車両挙動
を得るように設定されたゲインと時定数である。

６　］ ２ ここで、上式をラプラス変換すると、次式のようになる
。

制御手段■、は、フィードフォワード信号演算手段ＩＡ
、とフィードバック信号演算手段ＩＢ、と制御信号演算
手段ｌｌＩＣ４とゲイン変更手段ＩＥ４とからなる。

・・・（２６） “ａ２２ ａ１２°ａ２ １ｌａ２２−ａ１２°ａ２ フィードフォワード信号演算手段ＩＩ［Ａ４は、次式の
伝達関数を満たす前輪実舵角目標制御量δ１ｏおよび後
輪実舵角目標制御量δ７ｏを出力する目標制御量演算手
段３４からなる。

Ｐ　（Ｓ）　−Ｋｖ’　”ＫＲ’（１＋　Ｔｖ’　・Ｓ
）”（１＋　ＴＲ−３）Ｋｖ−ＫＲ’　”（１＋Ｔｖ−
３）”（１＋ＴＲ’　・Ｓ）ただし、Ｐ　（ｓ）は安定
とする。また、δ、。（Ｓ）。

δ、。（Ｓ）はδ、。、δ、。のラプラス変換である。

この目標制御量演算手段３４は、上記式を第２実施例と
同様に離散化することにより、マイクロコンピュータで
構成する。

また、フィードバック信号演算手段ＩＩＩＢ、は、目標
挙動愈演算手段４４と、偏差演算手段５４および補正量
演算手段６４とからなる。

目標挙動量演算手段４４は、前記（２３）式および（２
４）式を満たす目標挙動量を演算するものである。

この目標挙動量演算手段４４も、前記式を第２実施例と
同様に離散化することにより、マイクロコンピュータで
構成する。

偏差演算手段５４は、前記目標挙動愈演算手段４４より
出力された目標溝速度■。と目標ヨーレートＲ８から挙
動量検出手段■４より出力された横速度実測値Ｖとヨー
レート実測値Ｒをそれぞれ減算する。

６５ Ｇ 補正量演算手段６４は、偏差演算手段５４より出力され
た偏差量信号からこの偏差を抑制するための補正量を演
算する。なお、該演算は、第１９図に示した閉ループ系
を安定化するものであり、従って動特性をもった演算で
もよいが、本実施例では簡素化のためゲインのみにより
構成した。このゲインは安定性や追従性を高めるような
最適なものが設定されている。該補正ｌの演算は、次式
に従って演算する。

・・・（２８） ただ（５、δ、。は前輪実舵角補正］、δ、Ｃは後輪実
舵角補正量である。

制御信号演算手段■ｃ４は、前記目標制御量演算手段か
ら出力された目標制御量と前記補正量演算手段から出力
された補正量を加算する。該演算は、次式に従って演算
される。

ただし、δ、は前輪実舵角（制御信号）、δ。

は後輪実舵角（制御信号）である。

ゲイン変更手段ＩＥ４は、第１実施例と同様に車速と路
面μ推定値に応じたゲインを設定するものである。

駆動手段ＴＶ、は、前記制御手段■４より出力された前
輪制御信号と後輪制御信号をそれぞれアクチュエータ信
号に変換する増幅器からなる。

アクチュエータ■４は、前記駆動手段ＩＶ、より出力さ
れた二つの信号をそれぞれ前輪転舵角、後輪転舵角に変
換するものである。

上記構成からなる本実施例の作用及び効果は、以下のよ
うである。

先ず、車両諸元の変動や横風等の外乱がない場合には、
目標制御量演算手段３４から求められた前後輪の舵角を
車両に与えると、すなわち、前記（２６）式のδ、（ｓ
）、δ４（ｓ）に前記（２７）式のδ、ｏ（ｓ）。

７ ８ δ、。（ｓ）を代入することにより、次式が得られる。

・・（３０） この挙動量は、（２３）式、　（２４）式の目標挙動量
と一致しており、このため偏差演算手段５４からの出力
は零となり、補正量も零すなわち前後輪に与える目標制
御量の補正は行われない。

これに対して、車両諸元の変動や車両に加えられる横風
等の外乱がある場合には、目標挙動量と実測された挙動
量の間には偏差を生じる。この偏差は補正】演算手段６
４により、偏差演算手段５４で演算された前後輪の補正
量を前後輪の目標制御量に加算することで抑えられる。

このように、本発明の車両の操舵制御装置を４輪操舵車
に適用することにより、ヨーレート応答を所望の動特性
、すなわち操舵角からヨーレイＩ・までの応答を一次遅
れ系とすることができ、またこれと同時に横速度を零、
すなわち横すべりなしで旋回が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第一発明の概念を示す概略構成図、第
２図は従来技術を示す概略構成図、第３図は本発明の第
二発明の概念を示す概略構成図、第４図は本発明の第三
発明の概念を示す概略構成図、第５図は本発明の第四発
明の概念を示す概略構成図、第６図は本発明の第３発明
の概念を示す概略構成図、第７図は本発明の第六発明の
概念を示す概略構成図、第８図はスリップ角とコーナリ
ングフォースの関係を示す線図、第９図ない１−第１０
図は本発明の制御手段の具体的な構成の一例を示すもの
で、第９図はその概略構成図、第１０図はその閉ループ
系を示す概略構成図、第１１図および第１２図は本発明
の第１実施例を示（１、第１１図はその全体を示すシス
テム図、第１２図はそのゲインおよび時定数の決定の処
理流れを示すフローチャート図、第１３図および第１４
図は第１実施例の変形例１を示し、第１３図はその概略
９ ＝７０ 構成図、第１４図は閉ループ系を示す概略構成図、第１
５図および第１６図は本発明の第２実施例を示し、第１
５図はその全体を示すシステム図、第１６図は制御手段
のフローチャート図、第１７図および第１８図は本発明
の第３実施例を示し、第１７図はその入力操舵量を制限
するフローチャート図、第１８図はそれ以降の制御手段
を示すフローチャート図、第１９図および第２０図は本
発明の第４実施例を示し、第１９図はその補正量演算手
段にかかる閉ループ系を示す概略構成図、第２０図はそ
の制御手段の概略構成図である。 ■、工。１％Ｉ＋　　・・・操舵量検出手段、■、ｌｌ
０Ｉ、■、・・・挙動量検出手段、■、ｌｌｌ０Ｉ、■
１　・・・制御手段、］Ｉ［Ａ、　ＩＩＩＡｏ＋、■Ａ
１・泰・フィードフォワード信号演算手段、 ｌ１１ａ、３１・・・目標制御量演算手段、ＩＢ、　Ｉ
ＩＩＢｏ、、ＩＩＩＢ、　−−−フィードバック信号演
算手段、 １１１）ｏ＋、４１・・・目標制御量演算手段、ＩＩＩ
ｂｏ２．５１・・・偏差演算手段、ＩｒＩ’ｂｏ３．６
１・・・補正量演算手段、ｍｃ、、、■Ｃ１・・・制御
信号演算手段、ｌｌＩＤ、・・・入力操舵量制限手段、
■Ｅ、・・・ゲイン変更手段、 ・・・駆動手段、 ・・・アクチュエータ駆動手段、 ・前輪操舵機構、 ・・・路面状況推定手段、 ■１　・・・車速検出手段、 ・・最大操舵許容量演算手段 ■ｂ１、 Ｉｂ２、 ■ｂ３、 ■Ｃ１ １１１Ｄ。 ＩＩＩＥ。 ■、■１ ■、■ ■　　１ ■、■ ■、■ｏ１、 ■、■１　・

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）車両の操舵量を制御する操舵制御装置において、 ハンドルの操舵量を検出し、操舵量信号を出力する操舵
   量検出手段と、 車両の挙動量を検出し、挙動量信号を出力する挙動量検
   出手段と、 前記操舵量信号より、目標とする車両の挙動量を達成す
   るための制御量を演算する目標制御量演算手段からなり
   、該目標制御量演算手段から得られる信号をフィードフ
   ォワード制御信号として発生させるフィードフォワード
   信号演算手段と、 前記操舵量信号より、目標とする車両の挙動量を演算す
   る目標挙動量演算手段と、 該目標挙動量と前記挙動量信号との偏差を演算する偏差
   演算手段と、 該偏差量信号から車両に働く外乱や車両状態に基づき最
   適な補正量を演算する補正量演算手段とからなり、該補
   正量演算手段から得られる信号をフィードバック制御信
   号として発生させるフィードバック信号演算手段と、 前記フィードフォワード制御信号と前記フィードバック
   制御信号を加減算して操舵制御信号とする加減算器を有
   する制御信号演算手段と、 からなる制御手段と、 前記操舵制御信号をパワー増幅する駆動手段と、 前記パワー増幅された操舵制御信号に基づき前輪または
   後輪の少なくとも何れか一方の転舵輪に最適な転舵角を
   与えるように制御するアクチュエータ手段とを具備して
   なることを特徴とする車両の操舵制御装置。