JPH04138906A

JPH04138906A - 振動状態量推定装置

Info

Publication number: JPH04138906A
Application number: JP26263790A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamaguchi; 裕之山口; Shunichi Doi; 俊一土居; Hideo Arakawa; 英男荒川; Hideaki Ito; 秀昭伊藤
Original assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Current assignee: Toyota Central R&D Labs Inc
Priority date: 1990-09-28
Filing date: 1990-09-28
Publication date: 1992-05-13

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、サスペンション制御装置等を制御するための
制御情報であるばね上変位、ばね上達度等の車両振動系
の状態量を推定する振動状態量推定装置に関する。

〔従来の技術〕

従来之振動状態量検出装置を含む減衰力制御方式の振動
制御装置としては、特開昭６４−９８７２４号公報に記
載されているものが知られる。

この従来の振動状態量検出装置では、サスペンションの
構成要素、例えば、懸架ばねのばね上質量ｍ２、懸架ば
ね定数に２等が時間に関して不変（時不変）の定数であ
るとして振動モデルを構成し、この振動モデルからばね
上とばね下との間のΔ 相対変位ｙを用いてばね上変位ｘ２、ばね上達度△ Ｘ２等のばね上の状態量の推定を行い（「Δ」は推定値
を表す）、この推定状態量を用いて振動制御を行う。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、サスペンション構成要素の懸架ばねとし
てガスばねを使用している場合には、発生した減衰力ｆ
に従いガスばね定数に２が変化する。特に、乗り心地を
向上させるためガスばね定数に２を低く設定した場合、
あるいは路面からの外乱力が大きい場合には、その傾向
が顕著となる。

したがって、ばね定数を時不変の一定値として１つの振
動モデルだけで推定器を構成し状態量の推定を行うと、
ガスばね定数に２が変化した場合の振動モデルが不正確
となるた約、正しい推定値が得られず制御が劣化すると
いう問題があった。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、振動モデルの構成要素であるガスばね定数に２が変化
しても、正確な振動情報を実時間で推定することができ
る、振動制御に使用するた狛の振動状態量推定装置を提
供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するために本発明は、ガスばね油室を備
えかつガスばね油室内の圧力の変化に応じてガスばね定
数が変化するサスペンションの振動状態量を推定する振
動状態量推定装置において、サスペンションに発生する
物理量を検出する物理量検出手段と、ガスばね油室内の
圧力を検出する圧力検出手段と、ガスばね油室内の圧力
範囲毎に構成した振動モデルに基づいて前記検出された
物理量に応じた振動状態量を推定する振動情報推定手段
を複数備えた推定手段と、前記ガスばね油室内の圧力に
基づいて振動状態量を推定するための振動情報推定手段
を選択する選択手段と、を設けたことを特徴とする。

〔作用〕

本発明が適用されるサスペンションでは、発生した減衰
力ｆによるガスばね油室内の圧力（ガスばね油室圧）ｐ
２の変化がガスばね定数に２を変化させるため、本発明
では第１図に示すように、ガスばね油室圧ｐ２　に対す
るガスばね定数に２を予め求め、ガスばね定数に２が一
定値として近イ以できるガスばね油室圧ｐ２の範囲Ｒ１
、Ｒ２、Ｒ３・・・ごとに振動モデルを構成する。

そして、第２図に示すように、この一定とみなせるガス
ばね定数に２を持つ振動モデルに基づいて状態量を推定
する振動情報推定手段ａａ２、ａ３　　・・・をそれぞ
れのガスばね油室圧範囲Ｒ＋　、Ｒ２、Ｒ３・・・に応
じて推定手段ａ内に用意し、ガスばね油室圧を検出する
圧力検出手段ｄで検出されたガスばね油室圧ｐ２に対応
する振動情報推定手段を選択手段ｅによって選択する。

そして、選択手段ｅにより選択した振動情報推定手段で
、サスペンションに発生する物理量を検出間で推定する
。

ここで、検出手段により検出される物理量は、相対変位
・速度・加速度（ｙ、ｙ、ｙ）　、ばね上変位・速度・
加速度（Ｘ２　、Ｘ２　、Ｘ２　）　、ばね下変位・速
度・加速度（ｘ２　、Ｘ２　、Ｘ２　）および減衰力ｆ
等である。

本発明によって、例えばサスペンションのばね上運動に
関する状態量の推定を行うときには、圧力検出手段ｄに
より検出されたガスばね油室圧ｐ２に基づき、選択手段
ｅによって使用すべき振動情報推定手段を推定手段ａの
中から選択する。

そして、選択された振動情報推定手段ａｉ（ｉｌ、　　
２．　３・・・）では、検出手段すにより検出された相
対変位ｙ信号および減衰力ｆ信号を入力し、検出された
ガスばね油室圧ｐ２信号の範囲に対応したガスばね定数
に２をもつ振動モデルおよ△ 上速度×２の推定が実時間で行われる。したがって、発
生した減衰力ｆによってガスばね定数に２△ が変化しても、正確なばね上変位Ｘ２およびばねへ上速度Ｘ２が推定でき、制御性の劣化を抑えることがで
きる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第３図は本実施例の振動状態量推定装置が適用されたサ
スペンションを示す概略図であり、１は変位センサ、２
は第１の圧力センサ、３は第２の圧力センサ、４は演算
処理装置である。変位センサ１は、ばね下変位ｘ１とば
ね上変位ｘ２との差、すなわちばね上とばね下との相対
変位ｙを検出する。また、第１の圧力センサ２はアクチ
ュエータ６の油室圧を、第２の圧力センサ３はガスばね
２６の油室圧を検出する。サスペンションは、ばね定数
に１のタイヤばね２０、質量ｍ１のばね下質量２２、質
量ｍ２のばね上質量２４、ガスばね定数かに２（Ｉ）２
）の懸架ばねであるガスばね２６、減衰力弁５、アクチ
ュエータ６から構成され、ばね下からの路面外乱Ｘ。に
対して減衰力弁５の弁開度を制御することにより、ばね
上の振動を抑える。ここで、ガスばね定数に２（ｐ２）
は、ガスばね油室圧ｐ２の関数で表わされている。

また、第４図は本実施例の振動状態推定装置のブロック
図を示し、演算処理装置４は、変位センサ１からの相対
変位ｙ信号をフィルタリングしてデジタル変換処理する
信号処理回路７、第１の圧力センサ２および第２の圧力
センサ３からの油室圧ｐ＋、ガスばね油室圧ｐ２をデジ
タル変換し、さらに油室圧ｐ１とガスばね油室圧ｐ２と
の差ｐ＋−ｐ２にアクチュエータ断面積Ａａをかけて減
衰力ｆ信号に変化する信号処理回路８と、第２の圧力セ
ンサ３からのガスばね油室圧ｐ２信号に応じて推定器を
選択する選択器９と、選択された△ ね上達度Ｘ２を、推定演算する複数の推定器１０１１０
□、１０３　・・・からなる推定演算回路１０と、推定
演算回路から出力される推定信号および信号処理回路８
から出力される減衰力信号から最適制御力Ｕを求める制
御演算回路１１と、最適側△ 微力Ｕから推定した相対速度ｙおよび検出した減衰力ｆ
を用いて弁開度指令を決定する弁開度演算回路１２と、
演算した弁開度指令値をアナログ信号に変換するＤ／Ａ
変換器１３と、信号を増幅する増幅器１４とを備えてい
る。

△ ばね上達度ｘ２の推定演算処理作動を、第５図のフロー
チャートにより述べる。

ステップ１００では、変位センサ１、圧力センサ２．３
により直接検出された相対変位ｙ信号、アクチュエータ
の油室圧ｐ１信号、およびガスばね油室圧ｐ２信号が取
り込まれる。そして、ステップ１０１では、相対変位ｙ
信号のフィルタリング処理と、油室圧ｐ１、ｐ２信号の
差にアクチュエータ断面積、Ａ　ａをかけて減衰力ｆを
求める処理とが行われる。これらの処理は、信号処理回
路７．８で行われる。

ステップ［０２では、検出されたガスばね油室圧ｐ２を
もとに選択器９においてこのガスばね油室圧ｐ２の大き
さに応じた推定器が選択され、ステップ１０３では、・
推定演算回路１０の中の選択△ ばね上達度ｘ２および検出された減衰力ｆの各々に制御
ゲイン０１〜Ｃｓが順にかけあわされた後総和が演算さ
れ最適制御力Ｕが求められる。そして、ステップ１０５
では、弁開度演算回路１２において、この最適制御力Ｕ
と求められた減衰力ｆ△ との差ｕ−ｆに推定した相対速度ｙがかけあわせられ、
弁開度指令値が算出される。ステップ１０６では、弁開
度指令値がＤ／Ａ変換器１３からアナログ出力され、増
幅器１４で増幅された後、減衰力弁を駆動して弁開度は
指令値になるように制御する。

次に、同次元オブザーバ手法について述べる。

まず、サスペンションの運動方程式は、次のように表さ
れる。

ｘ＝Ａ　−ｘ＋ｂ　−ｆ・＝（１）ｙｐ＝）（−ｘ・・・（２）ただし、Ｈは次のように表されるマトリックスである。

ただし、ａｌ＝（ｋｌ／ｍｌ＋に２　（ｐ２）／ｍ＋＋に２（ｐ２）／
ｍ２）ａ２　＝−ｋ（７ｍ　１ａ３＝に２（ｐａ＞７ｍまただし、ｂ＋　＝−＜１／＋ｒ＋＋＋１／ｒｎ２）ｂ２＝ｌ／ｍ
２Ｘ　＝［ｙＸ２］”・・・（６）（Ｔは転置を表す）Ｈ−［１０００］・・・（７）上記（２）式に（６）、（７）式を代入すると次のよう
になる。

ｙｐ　＝　［１０００］　　−［ｙｙｘ２　Ｘ２　〕”
　・（ｓ）＝ｙ一方、同次元オブザーバは第１図を参考にして次式で表
される。ただし、添え字（、）　　はガスばね油室圧範
囲Ｒ，、Ｒ，、Ｒ３・・・におけるいず＝ｙここで、であり、オブザーバゲインＫＦ（Ｌ）は、ＫＦ（１）＝［ｋｆｌ（１）ｆ２（ｉ）ｋｆ３（ｉ）ｋｆａｕ）］・・・αつである。

そして、それぞれのガスばね油室圧範囲Ｒ８、△ Ｒ２、Ｒ３・・・ではｅ＝ｘ−ｘとして、次ｅ＝ｘ−ｘ＝　　（Ａ（１）　　　ＫＦ（、）　　・Ｈ）　　・ｅ
−Ｑ３）（ｉ＝１．２．３、・　・　・）そして、それぞれのガスばね油室圧範囲における誤差方
程式の（Ａ（１）−ＫＦ’（１）・Ｈ）の固有値（極）
が、安定な固有値となるように周知の通りＫＦ（ｉ＞　
を定めればよい。第６図にオブザーバΔ の極を示す。すなわち、ばね上船速度ｘ２が、相へ操作により算出できる。このため、オブザーバゲインに
よりあまり大きな誤差修正を行わせる必要はなく、初期
誤差をゆっくりと収束させるため原点付近での極配置と
なる。一方、相対変位ｙ、相△ 対速度ｙについては、路面外肌による推定誤差の修正を
積極的に行うため、左半平面の原点から離れたところへ
の極配置となる。

そして、弁開度ＸＳに応じた同一次元オブザーバにより
推定演算が行われる。また、前記選択器９および推定演
算回路１０をブロック図で示すと、第７図に示すように
なる。すなわち、選択器９では、ガスばね油室圧ｐ２を
入力し、選択番号テーブル９１を用いてガスばね油室圧
ｐ２から推定器選択番号を決定し、この選択番号にした
がい推定器の選択を行う。そして、選択された推定器が
状態推定を行い、制御演算回路１１へ推定値の出力を行
なう。

以上説明したように、実施例の振動状態量推定装置は、
相対変位ｙと減衰力ｆの各信号を人力し、ガスばね油室
圧ｐ２の関数となる振動モデルに基定するため、正確な
状態推定が可能となる。第８号に対する推定信号の周波
数特性を示す。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の振動状態量推定装置によ
れば、物理量検出手段により検出されたサスペンション
に発生する物理量の信号を人力し、ガスばね油室圧ｐ２
の関数となる振動モデルに基づき、ガスばね油室圧ｐ２
に応じて推定器を選択し実時間で物理量に応じた振動状
態量を推定するた狛、正確な状態推定が可能となる、と
いう効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガスばね油室圧ｐ２とガスばね定数に２との関
係を示す線図、第２図は本発明の一例を示すブロック図
、第３図は本発明の振動状態量推定装置をサスペンショ
ンに適用した実施例を示す概略図、第４図は本実施例の
演算処理装置のブロック図、第５図は本実施例の演算の
流れを示す流れ図、第６図はオブザーバの極を示す線図
、第７図は選択器および推定演算回路のブロック図、第
８図は実計測信号に対する推定信号の周波数特性を示す
線図である。ｌ・・・変位センサ、２・・・第１の圧力センサ、３・・・第２の圧力センサ、４・・・演算処理装置、５・・・減衰力弁。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ガスばね油室を備えかつガスばね油室内の圧力の
変化に応じてガスばね定数が変化するサスペンシヨンの
振動状態量を推定する振動状態量推定装置において、サスペンシヨンに発生する物理量を検出する物理量検出
手段と、ガスばね油室内の圧力を検出する圧力検出手段と、ガスばね油室内の圧力範囲毎に構成した振動モデルに基
づいて前記検出された物理量に応じた振動状態量を推定
する振動情報推定手段を複数備えた推定手段と、前記ガスばね油室内の圧力に基づいて振動状態量を推定
するための振動情報推定手段を選択する選択手段と、を設けたことを特徴とする振動状態量推定装置。