JPH05270420A - 操向角制御装置 - Google Patents
操向角制御装置Info
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- JPH05270420A JPH05270420A JP5013362A JP1336293A JPH05270420A JP H05270420 A JPH05270420 A JP H05270420A JP 5013362 A JP5013362 A JP 5013362A JP 1336293 A JP1336293 A JP 1336293A JP H05270420 A JPH05270420 A JP H05270420A
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- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims description 12
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 9
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims description 2
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
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- 238000011217 control strategy Methods 0.000 description 1
- 238000009472 formulation Methods 0.000 description 1
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- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
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-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
- G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
- G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
- G05D1/0891—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for land vehicles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
- B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
- B62D7/14—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
- B62D7/15—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
- B62D7/159—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 動作領域における固定パラメータでの簡単な
実現、制御器パラメータの切換なしでのより一層良好な
制御特性、制御設計上の要求をオフラインにより考慮し
得るという特長、特性を有する改良制御器装置構成を実
現することが本発明の目的である。 【構成】 車両の少なくとも１つの車輪軸の操向角の制
御装置において前輪軸の操向輪変向角度（操向角）
δv、横加速度ａy、縦−、横速度ｖx，ｖy、ヨーイング
速度が求められる。ＰＴ1特性付アンプにて操向角δvに
依存して基準量ｙrが形成される。他方では横加速度ａy
とヨーイング速度ψとの１次結合により制御量ｙが形成
される。
実現、制御器パラメータの切換なしでのより一層良好な
制御特性、制御設計上の要求をオフラインにより考慮し
得るという特長、特性を有する改良制御器装置構成を実
現することが本発明の目的である。 【構成】 車両の少なくとも１つの車輪軸の操向角の制
御装置において前輪軸の操向輪変向角度（操向角）
δv、横加速度ａy、縦−、横速度ｖx，ｖy、ヨーイング
速度が求められる。ＰＴ1特性付アンプにて操向角δvに
依存して基準量ｙrが形成される。他方では横加速度ａy
とヨーイング速度ψとの１次結合により制御量ｙが形成
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は請求項１の上位概念によ
る舵角制御装置に関する。
る舵角制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】請求項１の上位概念による装置はＤＥ−
Ａ１ ３７３４４７７から公知である。ここに記載され
ているのは当該制御器パラメータがリカッチ（Ｒｉｃｃ
ａｔｉ）設計手法により最適化されている状態（量）制
御技術である。
Ａ１ ３７３４４７７から公知である。ここに記載され
ているのは当該制御器パラメータがリカッチ（Ｒｉｃｃ
ａｔｉ）設計手法により最適化されている状態（量）制
御技術である。
【０００３】従来技術による制御手法においては所定の
速度に対して最適化されている制御が、当該の動作を中
心とした（その周りの）狭い領域においてしか使用され
得ない。それというのは、車両ダイナミック特性が車両
速度に著しく依存するからである。リカッチ最適化手法
は計算時間上の理由によりオンライン動作では実現され
得ないので、当該制御器パラメータはあらかじめ所定の
速度パターン（例えば５ｋｍ／ｈ）で計算されてメモリ
にファイルされオンラインに切換えられねばならない。
速度に対して最適化されている制御が、当該の動作を中
心とした（その周りの）狭い領域においてしか使用され
得ない。それというのは、車両ダイナミック特性が車両
速度に著しく依存するからである。リカッチ最適化手法
は計算時間上の理由によりオンライン動作では実現され
得ないので、当該制御器パラメータはあらかじめ所定の
速度パターン（例えば５ｋｍ／ｈ）で計算されてメモリ
にファイルされオンラインに切換えられねばならない。
【０００４】
【発明の目的】本発明の目的ないし課題とするところ
は、次のようなすぐれた特性ないし特長を有する改良さ
れた制御器装置構成を提供することにある。
は、次のようなすぐれた特性ないし特長を有する改良さ
れた制御器装置構成を提供することにある。
【０００５】−動作領域全体における固定パラメータに
よる簡単な実現 −制御器パラメータの切換えなしでのより一層良好な制
御特性 −当該制御への設計上の要求がオフライン最適化により
考慮されるものとなる。
よる簡単な実現 −制御器パラメータの切換えなしでのより一層良好な制
御特性 −当該制御への設計上の要求がオフライン最適化により
考慮されるものとなる。
【０００６】本発明は上述のようにアクティブ操向操舵
（ステアリング）制御による路面走行車両の横方向ダイ
ナミック特性の改良のための装置構成に係わるものであ
る。
（ステアリング）制御による路面走行車両の横方向ダイ
ナミック特性の改良のための装置構成に係わるものであ
る。
【０００７】基本的には操舵、操向制御作用操作手法に
は３つの態様が存在する −純然たる後輪軸操向 −純然たる前輪軸操向 −前及び後輪軸操向の組合せ、 その際上記制御作用、操作は測定された又は推定された
車両−状態量に基づき行なわれる。上記制御作用、操作
の狙い（目標）とするところは車両に所望の走行特性を
加え、従って、ダイナミック特性を改善することであ
る。基準モデル１１は所望の走行特性を設定するために
使用される。図１はアクティブ操向制御システムの基本
構成を示す。
は３つの態様が存在する −純然たる後輪軸操向 −純然たる前輪軸操向 −前及び後輪軸操向の組合せ、 その際上記制御作用、操作は測定された又は推定された
車両−状態量に基づき行なわれる。上記制御作用、操作
の狙い（目標）とするところは車両に所望の走行特性を
加え、従って、ダイナミック特性を改善することであ
る。基準モデル１１は所望の走行特性を設定するために
使用される。図１はアクティブ操向制御システムの基本
構成を示す。
【０００８】１は車両、２は運転者、を示す。運転者に
より設定された前輪軸操向角（操舵角）δvは車両１と
基準モデル３に供給され上記基準モデルは基準量ｙrを
形成する。差形成器４では差（制御偏差）ｅ＝ｙr−ｙ
が形成される。その場合、制御量ｙは車両（に係わる）
量から求められる。制御器５は信号δh（この信号δhに
よっては後輪軸−操向角（舵角）が定められる）および
／又は所定信号（この所定信号は前輪軸−操向角（舵
角）信号δvに重畳される）を生じさせる。
より設定された前輪軸操向角（操舵角）δvは車両１と
基準モデル３に供給され上記基準モデルは基準量ｙrを
形成する。差形成器４では差（制御偏差）ｅ＝ｙr−ｙ
が形成される。その場合、制御量ｙは車両（に係わる）
量から求められる。制御器５は信号δh（この信号δhに
よっては後輪軸−操向角（舵角）が定められる）および
／又は所定信号（この所定信号は前輪軸−操向角（舵
角）信号δvに重畳される）を生じさせる。
【０００９】図２は例えば後輪軸操向（操舵）に対する
本発明のモデル追従制御構成のブロック接続図を示す。
本発明のモデル追従制御構成のブロック接続図を示す。
【００１０】制御量
【００１１】
【数１】
【００１２】として横加速度ａy及びヨーイング速度ψ
並びに車両速度ｖxの線形（一次）結合が使用される。
所要の量ａｙ，ψ，ｖｘは車両を表わすブロック２１に
おいて測定され、ないし他の測定量から求められる。車
両横（方向）速度ｖyはブロック２１にて求められる。
係数Ｄによって両制御量成分の重み付けが可変できる。
並びに車両速度ｖxの線形（一次）結合が使用される。
所要の量ａｙ，ψ，ｖｘは車両を表わすブロック２１に
おいて測定され、ないし他の測定量から求められる。車
両横（方向）速度ｖyはブロック２１にて求められる。
係数Ｄによって両制御量成分の重み付けが可変できる。
【００１３】基準モデル２３、ＰＴ1素子（それのパラ
メータ、時定数及び増幅度により所望の車両特性が定め
られる）は前輪軸操向角（舵角）δvに依存して基準量
ｙrを送出する。制御偏差ｅは基準量ｙrと制御量ｙとの
差として生じる。
メータ、時定数及び増幅度により所望の車両特性が定め
られる）は前輪軸操向角（舵角）δvに依存して基準量
ｙrを送出する。制御偏差ｅは基準量ｙrと制御量ｙとの
差として生じる。
【００１４】制御則
【００１５】
【数２】
【００１６】
【外１】
【００１７】
【数３】
【００１８】−基準量ｙrから成る制御成分（ブロック
２８，ｋ2・ｙr） −前輪軸操向角（舵角）δvから成る制御成分（ブロッ
ク２９；ｋ4・δv） 車両速度に関してロバスト性の制御を行なわせ得るた
め、Ｋｒｅｉｓｓｅｌｍｅｉｅｒによる数値式最適化方
式“ベクトル的品質判定尺度による制御器設計”を用い
て制御パラメータが定まる。上記方式は雑誌“Ｒｅｇｅ
ｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ２７”第３巻、１９７９年、
第７６〜７９頁に記載されている。最適化のため以下述
べる手段が必要とされる。
２８，ｋ2・ｙr） −前輪軸操向角（舵角）δvから成る制御成分（ブロッ
ク２９；ｋ4・δv） 車両速度に関してロバスト性の制御を行なわせ得るた
め、Ｋｒｅｉｓｓｅｌｍｅｉｅｒによる数値式最適化方
式“ベクトル的品質判定尺度による制御器設計”を用い
て制御パラメータが定まる。上記方式は雑誌“Ｒｅｇｅ
ｌｕｎｇｓｔｅｃｈｎｉｋ２７”第３巻、１９７９年、
第７６〜７９頁に記載されている。最適化のため以下述
べる手段が必要とされる。
【００１９】（１）マルチモデル−複数基準尺度問題と
して制御問題の定式化 次の設計諸要求 −設定特性経過とヨーイング速度との小さな偏差 −設定特性経過と横速度との小さな偏差 −わずかなセッティングコスト に対して、下記の品質（特性の良さ）基準尺度が使用さ
れる。
して制御問題の定式化 次の設計諸要求 −設定特性経過とヨーイング速度との小さな偏差 −設定特性経過と横速度との小さな偏差 −わずかなセッティングコスト に対して、下記の品質（特性の良さ）基準尺度が使用さ
れる。
【００２０】
【数４】
【００２１】上記品質基準尺度は複数の動作点に対して
１つの品質特性ベクトルＧにてまとめられる。例えば、
２つの速度ｖx1及びｖx2のもとで、下記の関係式が得ら
れる。
１つの品質特性ベクトルＧにてまとめられる。例えば、
２つの速度ｖx1及びｖx2のもとで、下記の関係式が得ら
れる。
【００２２】
【数５】
【００２３】（２）設定ベクトルの選定、 当該最適化の目標とするところは、次のような制御器パ
ラメータセット
ラメータセット
【００２４】
【数６】
【００２５】を見出すこと、即ち、当該パラメータセッ
トに対して品質特性ベクトルＧのすべての成分ができる
だけ小さい値をとり、従って当該各動作点によって定め
られた動作領域全体において有利な制御特性を与えるよ
うな制御器パラメータセットを見出すことである。この
ために、設定ベクトルｃが選定され、ｒは次のように定
められる、即ち、条件
トに対して品質特性ベクトルＧのすべての成分ができる
だけ小さい値をとり、従って当該各動作点によって定め
られた動作領域全体において有利な制御特性を与えるよ
うな制御器パラメータセットを見出すことである。この
ために、設定ベクトルｃが選定され、ｒは次のように定
められる、即ち、条件
【００２６】
【数７】
【００２７】が充足される、ように定められる。換言す
れば設定値に比してのすべての品質値の改善が得られて
いるように定められる。設定ベクトルとして、或１つの
所定の動作点において適合、整合せれた制御の品質（回
路の良さの特性）ベクトルが使用され得る。
れば設定値に比してのすべての品質値の改善が得られて
いるように定められる。設定ベクトルとして、或１つの
所定の動作点において適合、整合せれた制御の品質（回
路の良さの特性）ベクトルが使用され得る。
【００２８】（３）目的関数の最小化 品質特性ベクトル及び設定ベクトルからスカラー関数
【００２９】
【数８】
【００３０】が形成される。当該目的関数の最小化によ
って制御器パラメータｒが得られ、該パラメータによっ
ては品質特性ベクトルと設定ベクトルとの最良の比が生
ぜしめられる。要するに当該最適化問題関係式は次のよ
うになる。
って制御器パラメータｒが得られ、該パラメータによっ
ては品質特性ベクトルと設定ベクトルとの最良の比が生
ぜしめられる。要するに当該最適化問題関係式は次のよ
うになる。
【００３１】
【数９】
【００３２】上記の最適化問題の数値的解法における問
題を解くために、ｇ(ｒ)に近似式
題を解くために、ｇ(ｒ)に近似式
【００３３】
【数１０】
【００３４】を代入する。
【００３５】大きなＰに対して近似誤差はほぼ０にな
る。
る。
【００３６】図３は最適化の基本的シーケンスを示す。
所定のサーチ（探索）領域から制御器パラメータセット
ｒが選択される（ブロック３０）。それにより種々の動
作点にて閉制御ループのシミュレーションが実施され
る。動作点としては考察される動作領域における複数の
速度が選択される。各速度に対して、適当な運転走行操
縦特性（例えば操（向）舵角ジャンプ）が設定される。
シミュレーションのため例えば各動作点にて１つの直線
的単一軌跡モデルが使用され得る。精確な非直線性の車
両モデルの使用も可能である。
所定のサーチ（探索）領域から制御器パラメータセット
ｒが選択される（ブロック３０）。それにより種々の動
作点にて閉制御ループのシミュレーションが実施され
る。動作点としては考察される動作領域における複数の
速度が選択される。各速度に対して、適当な運転走行操
縦特性（例えば操（向）舵角ジャンプ）が設定される。
シミュレーションのため例えば各動作点にて１つの直線
的単一軌跡モデルが使用され得る。精確な非直線性の車
両モデルの使用も可能である。
【００３７】そのような所定数の試行の後最良の記憶さ
れた目的関数値から比較的に小さな繰返（反復）ステッ
プ計算され、次の繰返（反復）ステップが始まる。中断
（ストップ）基準尺度への到達の際、換言すれば、或１
つの反復ステップから次の反復ステップへの目標関数値
の変化が所定の限界値を下回ると、当該繰返しが終了さ
れ、最適の制御器パラメータが生起する。
れた目的関数値から比較的に小さな繰返（反復）ステッ
プ計算され、次の繰返（反復）ステップが始まる。中断
（ストップ）基準尺度への到達の際、換言すれば、或１
つの反復ステップから次の反復ステップへの目標関数値
の変化が所定の限界値を下回ると、当該繰返しが終了さ
れ、最適の制御器パラメータが生起する。
【００３８】上記モデル追従制御によって有利な過渡
（移行）特性のみならず、外部ノイズの迅速な除去制御
が行なわれ得ることが明らかになっている。マルチモデ
ル問題の２つの動作点の際に既に速度領域全体にて使用
可能な固定パラメータにより制御手法を見出し得る。当
該の設計手法によっては後輪軸操向のための他の制御器
構造をも使用することが可能になる。更に前輪軸操向ま
たは前輪軸操向と後輪軸操向との組合せ結合への拡大も
可能である、それというのは、制御器構造、ひいては最
適化さるべき制御器パラメータの拡大が当該最適化手法
によって可能になるからである。
（移行）特性のみならず、外部ノイズの迅速な除去制御
が行なわれ得ることが明らかになっている。マルチモデ
ル問題の２つの動作点の際に既に速度領域全体にて使用
可能な固定パラメータにより制御手法を見出し得る。当
該の設計手法によっては後輪軸操向のための他の制御器
構造をも使用することが可能になる。更に前輪軸操向ま
たは前輪軸操向と後輪軸操向との組合せ結合への拡大も
可能である、それというのは、制御器構造、ひいては最
適化さるべき制御器パラメータの拡大が当該最適化手法
によって可能になるからである。
【００３９】
【発明の効果】本発明によれば次のようなすぐれた特性
ないし特長を有する改良された制御器装置構成が得られ
るという効果を奏する。
ないし特長を有する改良された制御器装置構成が得られ
るという効果を奏する。
【００４０】−動作領域全体における固定パラメータに
よる簡単な実現 −制御器パラメータの切換えなしでのより一層良好な制
御特性 −当該制御への設計上の要求がオフライン最適化により
考慮されるというすぐれた特性、特長を有する制御装置
構成の利点が奏される。
よる簡単な実現 −制御器パラメータの切換えなしでのより一層良好な制
御特性 −当該制御への設計上の要求がオフライン最適化により
考慮されるというすぐれた特性、特長を有する制御装置
構成の利点が奏される。
【図１】アクティブ操向制御システムの基本構成図であ
る。
る。
【図２】本発明の後輪軸に対するモデル追従制御構成例
のブロック接続図である。
のブロック接続図である。
【図３】当該最適化手法のシーケンスの基本構成図であ
る。
る。
１ 車両 ２ 運転者 ３ 基準モデル ４ 差形成器 ５ 制御器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ミヒャエル シューベルト ドイツ連邦共和国 アルテングシュテット ドロッセルヴェーク 25
Claims (2)
- 【請求項１】１） 操向輪変向角度ないし操向角
（δv）、車両速度（ｖx）、車両のヨーイング速度ψ、
横加速度ａy、横方向速度ｖyを測定する第一手段と、 ２） 前輪軸−操向角を用いて基準変量ｙrを求める第
２手段と、 ３） 横加速度ａyと量ｖx、ψの線形（一次）結合を用
いてシステム変量を求める第３の手段と、 ４） 基準変量ｙrとシステム変量ｙの差を形成けする
第４手段と、 ５） 被加数ｋ11・ｖy，ｂ・ψ，ｋ2ｙr，ｋ3Sｅｄｔ
及びｋ4δvを用いて操向角信号（δhおよび／又はΔ
δv）を形成するための第５手段と ６） 求められた操向角（Δδvおよび／又はδn）を調
整するための調整手段とを有する操向角制御装置におい
て、ｂは速度に依存する成分（ｋ13，ｖx）を有し、制
御パラメータｋ11，ｋ13，ｋ2，ｋ3，ｋ4の大きさが、
公知の数値的最適化方式“ベクトル的品質（特性の良
さ）判定尺度による制御器設計”を用いて設定されてい
るように構成されていることを特徴とする操向角制御装
置。 - 【請求項２】 ｂはさらに一定成分ｋ12を有し該一定成
分は同様に当該最適化手法により設定されるように構成
されている請求項１記載の装置。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4202699.7 | 1992-01-31 | ||
| DE4202699A DE4202699A1 (de) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | Vorrichtung zur steuerung des lenkwinkels |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05270420A true JPH05270420A (ja) | 1993-10-19 |
Family
ID=6450641
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5013362A Pending JPH05270420A (ja) | 1992-01-31 | 1993-01-29 | 操向角制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0557692A1 (ja) |
| JP (1) | JPH05270420A (ja) |
| DE (1) | DE4202699A1 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5895433A (en) * | 1996-05-23 | 1999-04-20 | General Motors Corporation | Vehicle chassis system control method and apparatus |
| DE19843826A1 (de) * | 1998-09-24 | 2000-03-30 | Volkswagen Ag | Anhängergespann und Verfahren zur Stabilisierung eines Anhängergespanns |
| DE10143029A1 (de) * | 2001-09-01 | 2002-11-21 | Bayerische Motoren Werke Ag | Verfahren zur Vorgaberegelung eines Fahrzeugs |
| JP4045338B2 (ja) * | 2003-05-14 | 2008-02-13 | 学校法人金沢工業大学 | ４輪独立操舵車両の操舵制御方法 |
| DE102009042870A1 (de) | 2009-09-24 | 2011-03-31 | Siemens Aktiengesellschaft | Schienenfahrzeug mit Einzelradantrieben |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62137276A (ja) * | 1985-12-09 | 1987-06-20 | Nissan Motor Co Ltd | 車両用操舵系制御装置 |
| JPH0725320B2 (ja) * | 1986-10-13 | 1995-03-22 | 日産自動車株式会社 | 車両用実舵角制御装置 |
| FR2608545B1 (fr) * | 1986-12-19 | 1990-08-31 | Peugeot | Dispositif de correction de l'angle d'attitude d'un vehicule automobile |
| JPH0686222B2 (ja) * | 1988-03-14 | 1994-11-02 | 本田技研工業株式会社 | 操舵装置 |
| DE69007132T2 (de) * | 1989-01-18 | 1994-08-04 | Mazda Motor | Lenkvorrichtung für die Hinterräder eines Fahrzeuges. |
-
1992
- 1992-01-31 DE DE4202699A patent/DE4202699A1/de not_active Withdrawn
-
1993
- 1993-01-09 EP EP93100244A patent/EP0557692A1/de not_active Ceased
- 1993-01-29 JP JP5013362A patent/JPH05270420A/ja active Pending
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE4202699A1 (de) | 1993-08-05 |
| EP0557692A1 (de) | 1993-09-01 |
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