JPH058660A - 車両用速度制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、車両の動特性を逐次推定し、定速
走行制御時の制御特性を調節する機能を有する車両用速
度制御装置において、車両の静特性が変化した場合であ
っても、車両の動特性を正確に推定すること。 【構成】 車速及びチュエータの動作位置を検出するセ
ンサ２６，２９と、検出された車速及びアクチュエータ
の動作位置を、車両の静特性の変化の影響を受けず常に
一定である仮想動作点を基準とするデータに変換するデ
ータ変換部８と、この変換データに基づいて車両の動特
性を推定する車両モデル推定部５と、推定された車両モ
デルに応じてフィードバック制御におけるフィードバッ
クゲインを算出する算出部４とを備える。上記仮想動作
点を基準として変換された変換データは、車両の動特性
によるもののみとなり、これらの変換データに基づいて
車両の動特性を正確に推定することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両用速度制御装置に関
し、特に車両のモデルを逐次推定して、定速走行制御時
の制御特性を調節する機能を有する車両用速度制御装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の車両用速度制御装置とし
ては、例えば実開昭６４−４４２３０号公報に提案され
るものがある。

【０００３】この従来装置においては、車両の走行条件
に応じて変化する車両の動特性を実時間で推定し、この
推定結果に基づき、ＰＩＤ制御演算における制御係数を
求めている。

【０００４】この結果、定速走行制御にとって外乱とな
る運転条件の変化に適応した制御特性が得られ、最適な
速度制御を行うことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ここで、車両のモデル
は、図２４に示すように、静特性と動特性とによって決
定される。

【０００６】車両の静特性とは、一定のスロットル開度
が与えられたときに、そのスロットル開度によって定常
的に到達する車速との関係を表すものである。このスロ
ットル開度と車速とは、ほぼ比例関係にあるため、車両
の静特性は一次関数によって近似することができる。

【０００７】また、車両の動特性とは、スロットル開度
を入力とし、車速を出力として、入力のスロットル開度
が変化したときに出力の車速がどのように変化するか、
その関係を表すものである。この車両の動特性が推定す
べき車両モデルであり、車両の動特性は、車両の重量等
を考慮すると、一次の伝達関数で表すことができる。な
お、伝達関数におけるゲインＫは、スロットル開度が１
度変化した時に車速が何キロ変化するかを示し、時定数
τは、車速変化がゲインＫの６３％に到るまでの時間を
示す。

【０００８】このような車両のモデルにおける動特性
は、車両の静特性が不変であると仮定すれば、検出され
たスロットル開度の変化に対する車速の変化に基づいて
推定することができる。そして、推定された動特性によ
る動特性分による車速と、静特性分の車速とを加算した
ものが実際の車速の推定値となる。

【０００９】しかしながら、例えば車両が走行する路面
の勾配や積載重量等が変化すると、車両の静特性は変化
する。このように車両の静特性が変化した場合、単に検
出された車速とスロットル開度とから動特性を推定しよ
うとすると、その車速とスロットル開度とには、車両の
静特性の変化による変動分も含まれるため、車両の動特
性が誤って推定される恐れがある。

【００１０】そこで、本発明では、車両の静特性の変化
の影響を受けない仮想動作点を採用し、その仮想動作点
を基準として変換された車速及びスロットル開度を用い
て車両の動特性を推定することにより、車両の静特性が
変化した場合であっても、車両の動特性を正確に推定
し、この推定された動特性により定速走行制御における
制御性を向上させることが可能な車両用速度制御装置を
提供することを目的とする。

【００１１】上記の目的を達成するために、本発明によ
る車両用速度制御装置は、車両の走行速度を検出する速
度検出手段と、定速走行時の目標速度を設定する目標速
度設定手段と、前記車両の走行速度を調節するアクチュ
エータと、前記車両の走行速度が前記目標速度に追従す
るように、前記アクチュエータを制御する制御手段と、
前記アクチュエータの動作位置を検出する動作位置検出
手段と、トランスミッションのシフト状態を検出するシ
フト状態検出手段と、前記トランスミッションのシフト
状態に対応して、予め記憶されている前記アクチュエー
タの動作位置に対する前記車両の走行速度の静特性の原
点を示す仮想動作点を設定する設定手段と、前記速度検
出手段によって検出された走行速度及び前記動作位置検
出手段によって検出されたアクチュエータの動作位置
を、前記設定手段によって設定された前記仮想動作点を
基準とするデータに変換するデータ変換手段と、前記デ
ータ変換手段によってそれぞれ変換された前記走行速度
及び前記アクチュエータの動作位置に基づいて、前記ア
クチュエータの動作位置変化に対する前記車両の走行速
度の変化から前記車両の動特性を推定する推定手段と、
前記推定手段によって推定された車両の動特性に応じ
て、前記制御手段の制御特性を調節する調節手段とを備
える。

【００１２】

【作用】上記構成により、検出された車両の走行速度及
びアクチュエータの動作位置が、仮想動作点を基準とす
るデータに変換される。そして、変換されたデータに基
づいて、車両の動特性が推定される。

【００１３】ここで、上記仮想動作点は、例えば車両が
走行する路面勾配の変化による車両の静特性の変化の影
響を受けず、常に一定である。このため、仮想動作点を
基準とするデータに変換することにより、車両のアクチ
ュエータの動作位置の変化に対する車速の変化は、車両
の動特性のみを示すものとなり、これらの変換データに
基づいて車両の動特性を正確に推定することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図２は、車両用速度制御装置の構成図である。
１０は電子制御装置（ＥＣＵ）であり、ＣＰＵ１１，Ｒ
ＯＭ１２，ＲＡＭ１２，バックアップＲＡＭ１４を備え
ている。１８は定電圧電源で、ＣＰＵ１１，ＲＯＭ１
２，ＲＡＭ１３及びＡ／Ｄコンバータ（ＡＤＣ）１５に
定電圧を供給している。バックアップＲＡＭ１４は、バ
ッテリ２５より定電圧が供給されており、イグニッショ
ンスイッチをオフしても記憶内容は保持される。さら
に、ＥＣＵ１０は、入出力ポート１６、そして、これら
を相互に接続しているバス１７を備えている。

【００１５】また、３０はアクチュエータであり、エン
ジン（図示せず）へ供給する吸気量を調整するスロット
ルバルブ２３を定速走行制御時に開閉駆動するものであ
る。このアクチュエータ３０は、モータ１９，減速機２
０，クラッチ２１及びアクチュエータ位置センサ２９を
有し、スロットルバルブ２３とリンク機構２２によって
連結されている。そして、定速走行制御時は、ＥＣＵ１
０からの信号によりクラッチ２１が連結され、またモー
タ３０がＥＣＵ１０から駆動信号（デューティ信号）を
与えられて回転し、スロットルバルブ２３を駆動する。
アクチュエータ位置センサ２９は、クラッチ２１に取り
付けられており、スロットルバルブの開度を検出するス
ロットルセンサがない車両でもスロットル開度が検出で
きるように構成されている。なおこのアクチュエータ位
置センサ２９は減速機２０に取り付けても良い。

【００１６】戻しバネ２４は、クラッチが切られたとき
にスロットルバルブが全閉になるように力を加えてい
る。ここで、図４に、アクチュエータ位置ａｃｐとスロ
ットル開度Ｔａの対応図を示す。図４から明らかなよう
にａｃｐ＝２（ｄｅｇ．）の時、Ｔａ＝０（ｄｅｇ．）
となっている。これはアクチュエータ位置ａｃｐが全閉
位置の時には必ずスロットル開度Ｔａが全閉位置になる
ようにして暴走を防止しているためである。また、ａｃ
ｐ＝４５（ｄｅｇ．）の時、即ちアクチュエータ位置ａ
ｃｐが全開位置のときでもスロットル開度Ｔａは全開位
置にならないようにしてスロットルバルブ２３のストッ
パーの損傷を防止している。そして、スロットル開度Ｔ
ａは以下の式により算出できる。

【００１７】

【数１】 また、車速センサ２６は従動輪２７の回転より車両の車
速を検出する。

【００１８】さらに指令装置２８は、周知の通り、メイ
ンスイッチ（ｓ／ｗ），セットｓ／ｗ，リジュームｓ／
ｗ，キャンセルｓ／ｗ等が備えられており、ドライバー
の要求をＥＣＵ１０に伝える。本実施例においては、メ
インｓ／ｗがｏｎの場合、走行中にドライバーがセット
ｓ／ｗを押下すると、その時の車速を目標車速とし、実
際の車速がその目標車速になるようにフィードバック制
御される。

【００１９】図３に制御系の構成図を示す。本実施例で
は、基本的な定速制御系（本実施例ではＰＩ補償器であ
るが、他にＰＩＤ補償器，ＰＤ補償器によっても実現で
きる。）に、アクチュエータ位置と車速の動きに基づい
て時々刻々、車両モデルを推定し、最適なフィードバッ
ク（Ｆ／Ｂ）ゲインを計算，更新するセルフチューニン
グ機構が付加されている。以下、順に説明する。

【００２０】２は、定速走行Ｆ／Ｂ制御（車速サーボ処
理）の為の補償器であり、本実施例ではＰＩ補償器を構
成している。ドライバーがセットｓ／ｗを押下した時の
車速を目標車速ｓｐｄ^* として、実車速ｓｐｄとの偏差
ｅｒｒに基づいて、比例項と積分項により偏差が０にな
るように、目標アクチュエータ位置ａｃｐ^* を計算す
る。

【００２１】図６は離散値系で記述した場合の補償器２
のブロック図である。ここで、１／（１−ｚ^-1）は積分
器を示し（ｚ^-1は遅れ演算子）、偏差ｅｒｒを積分す
る。Ｋｖｉ，Ｋｖｐは、それぞれ、積分ゲイン，比例ゲ
インを示す。これは、各サンプル時点ｋにおける式にす
ると以下の様になる。尚、ｋ−１は前回サンプル時点を
示す。

【００２２】

【数２】 偏差 ： ｅｒｒ（ｋ）＝ｓｐｄ^* （ｋ）−ｓｐｄ（ｋ）

【００２３】

【数３】 積分 ： ｉｅｒｒ（ｋ）＝ｉｅｒｒ（ｋ−１）＋ｅｒｒ（ｋ）

【００２４】

【数４】目標アクチュエータ位置 ： ａｃｐ^* （ｋ）＝Ｋｖｐ・ｅｒｒ（ｋ）＋Ｋｖｉ・ｉｅ
ｒｒ（ｋ）＋ｏｐａｃｐ なお、ｏｐａｃｐはアクチュエータ側の動作点（オフセ
ット）である。

【００２５】図５は、４速，平坦路でのアクチュエータ
位置ａｃｐに対する車速ｓｐｄの静特性を示しており、
目標車速ｓｐｄ^* が決まったとき、それに対応するアク
チュエータ位置ａｃｐがオフセットｏｐａｃｐである。
すなわち定速制御開始時、車速ｓｐｄが落ち込む事がな
い様に、目標アクチュエータ位置ａｃｐ^* がオフセット
値ｏｐａｃｐになる様にし、アクチュエータをすみやか
に最適位置に設定する。この静特性は、ＥＣＵ１０のＲ
ＯＭ１２にテーブルデータとして予め記憶されており、
線形補間して計算される。また、定速制御の開始時の積
分値ｉｅｒｒ（ｋ）の初期値は、目標アクチュエータ位
置ａｃｐ^* がオフセット値になる様に数式４を逆算して
求める。すなわち、

【００２６】

【数５】ｉｅｒｒ（ｋ）＝１／Ｋｖｉ｛ａｃｐ^* −Ｋｖ
ｐ・ｅｒｒ（ｋ）−ｏｐａｃｐ｝ ここで、ａｃｐ^* ＝ｏｐａｃｐと置くと、偏差ｅｒｒ＝
０よりｉｅｒｒ＝０が初期値として設定される。すなわ
ち、数式５のａｃｐ^* に希望とするオフセット（初期目
標アクチュエータ位置）をセットすれば良い。

【００２７】また、目標アクチュエータ位置ａｃｐ^* に
対しては、０≦ａｃｐ^* ≦４５（ｄｅｇ．）の範囲の制
限を行い、算出された目標アクチュエータ位置ａｃｐ^*
が制限範囲から外れた時は、数式５により積分値ｉｅｒ
ｒをリセットする。

【００２８】３は、アクチュエータ位置サーボ系であ
る。すなわち、実際のアクチュエータ位置ａｃｐが目標
アクチュエータ位置ａｃｐ^* になる様に、Ｆ／Ｂ系が構
成されている。本実施例では、アクチュエータ位置サー
ボ系の補償器としてＰＤ制御を行う補償器３ａを採用し
た。その理由としては、積分項を導入すると定常偏差が
なくなることは制御理論でいう内部モデル原理より明白
であるが、ロッド，メカ系の静摩擦やヒステリシスとい
った非線形の要因がある場合、積分項により制御が難し
くなる為である。定速制御の場合、車速の制御性だけで
なく、フィーリングも重視される為、このアクチュエー
タ位置サーボ系の制御性の善し悪しが全体の制御性にお
おきな影響を及ぼす。なお、制御性能を考慮しなけれ
ば、補償器３ａによってＰ制御，ＰＩＤ制御を行っても
良い。

【００２９】図７は、アクチュエータ位置サーボ系のブ
ロック線図である。補償器２の出力である目標アクチュ
エータ位置ａｃｐ^* と実アクチュエータ位置ａｃｐとの
偏差ｅｒａｃに対し、その比例項と微分項にゲインを掛
け、駆動ｄｕｔｙ信号を算出する。この計算値に対し、
＋の場合、正転方向に、−の場合は、逆転方向にモータ
を回す様にしており、計算値の絶対値がそのｄｕｔｙ比
となる。本実施例では、基本周期は２５ｍｓであり、ｄ
ｕｔｙ信号とアクチュエータ位置ａｃｐの線形領域が最
も広くとれる様に設定してある。以下に、各サンプル時
点ｋの計算式を示す。

【００３０】

【数６】 偏差 ： ｅｒａｃ（ｋ）＝ａｃｐ^* （ｋ）−ａｃｐ（ｋ）

【００３１】

【数７】ｄｕｔｙ ： ｄｕｔｙ（ｋ）＝Ｋａｐ・ｅｒａｃ（ｋ）＋Ｋａｄ・
（ｅｒａｃ（ｋ）−ｅｒａｃ（ｋ−１））

【００３２】

【数８】 ここで、メインとなる車速サーボ系とマイナーなアクチ
ャエータ位置サーボ系の２つに分けた理由は、車両系に
比べ、アクチャエータ系はメカ系の静摩擦やガタなどの
非線形の影響が大きい為、マイナーサーボ系を構成し、
なるべくその非線形部分を線形化する事により、非線形
要因が全体のサーボ系へ影響しないようするためであ
る。また、これによりアクチュエータだけを変更したり
する場合もマイナーサーボ系だけを適合すれば良いた
め、工数の低減にもなる。

【００３３】以上が通常の定速制御系である。以後は、
セルフチューニング機構について説明する。セルフチュ
ーニング機構は、車両に関する入出力情報（本実施例で
は、アクチュエータ位置と車速を用いているが、スロッ
トル開度と車速を用いても良い。）を使って、車両モデ
ルを推定する車両モデル推定部５とその推定されたモデ
ルパラメータに基づき、望ましい応答が得られる様に最
適なＦ／Ｂゲインを計算する最適ゲイン算出部４とから
構成されている。

【００３４】まず、車両モデルを推定する車両モデル推
定部５について説明する。本実施例においては、車両モ
デル推定部５での車両モデルのオンライン推定に逐次型
最小２乗法を採用した。逐次型最小２乗法による車両モ
デルのオンライン同定法に関しては、例えは、高橋安人
著「ディジタル制御」（１９８５年）岩波書店等に詳し
いが、ここでは１通りの見通しを与えることとする。

【００３５】まず、推定しようとするのは車両モデルで
あり、ここで言う車両モデルとは、アクチュエータ位置
（スロットル開度）の変化に対する車速の変化の動特性
である。ここで、車両モデルは、次のような伝達関数Ｇ
ｖ（ｓ）で表わされる。

【００３６】

【数９】 ここで、τは時定数、Ｋはゲインである。実際には、
エンジン（Ｅ／Ｇ）トランスミッション等が含まれる
為、正確にはもっと高次モデルであるが、車両重量の影
響が大きい為、定速制御に必要な車両モデルとしては、
１次に近似しても差し支えない。図８は、ギア４速，９
０ｋｍ／ｈ，勾配０％及び４％での車両の周波数特性を
計測した結果を示しており、−２０ｄｂ／ｄｅｃの傾斜
は、１次モデルの特性に相当する。

【００３７】数式９をＥＣＵ１０によって取り扱うため
に数式９を離散値系で表すと、

【００３８】

【数１０】 となる。

【００３９】なお、ｚ^-1は、１サンプル時間の遅れを表
す演算子である。連続系伝達関数Ｇｖ（ｓ）との関係
は、以下の通りである。

【００４０】

【数１１】ａ＝ｅｘｐ（−Ｔ／τ）

【００４１】

【数１２】ｂ＝Ｋ｛１−ｅｘｐ（−Ｔ／τ）｝ なお、Ｔはサンプリング時間で、例えばＴ＝０．１６ｓ
に設定される。

【００４２】図９は、この逐次型最小２乗法の概念図で
ある。すなわち、車両モデルと同じ形をした推定モデル
を置き、両方に同じ入力（アクチュエータ位置ａｃｐ）
を与えたとき、それぞれのパラメータがａ≠ａ´、ｂ≠
ｂ´であれば、実出力（車速ｓｐｄ）とモデル出力ｓｐ
ｄ´の間には偏差（モデル誤差）が発生する。逐次型最
小２乗法ではこの偏差が０になる様に、ゲインベクトル
によってモデルパラメータａ´，ｂ´を逐次更新してい
く。

【００４３】このため、推定すべきモデルパラメータａ
´，ｂ´を次の様なベクトルの形式で置く。

【００４４】

【数１３】Ｆ^t ＝（ａ´，ｂ´） また、制御入出力量（アクチュエータ位置ａｃｐ，車速
ｓｐｄ）も次の様なベクトル形式で置く。

【００４５】

【数１４】 Ｘ^t （ｋ）＝〔ａｃｐ（ｋ−１），ｓｐｄ（ｋ−１）〕 ただし、添え字ｔは、転置行列を表す。

【００４６】以上の様に表すと、Ｆの推定値Ｆ´は次式
となる。

【００４７】

【数１５】Ｆ´（ｋ）＝Ｆ´（ｋ−１）＋Ｇ（ｋ）・
｛ｅｓｐｄ（ｋ）−ｅｓｐｄ´（ｋ）｝ただし、

【００４８】

【数１６】

【００４９】

【数１７】ｅｓｐｄ´（ｋ）＝Ｘ^t （ｋ）Ｆ´（ｋ−
１）（モデル出力） ここで、ｗは１以下の正の重みであり、１に近いほどパ
ラメータの収束速度が遅く、ノイズに対しては強くな
る。実施例では、０．９８とした。また、Ｄ，Ｈ（ｋ）
は次式で与えられる。

【００５０】

【数１８】

【００５１】

【数１９】 ただし、Ｉは単位行列である。

【００５２】従って、数式１５によって、モデルパラメ
ータａ´，ｂ´を推定することができる。以上のオンラ
イン同定を図１０に示すフローチャートに基づいて説明
する。初期設定は、セットｓ／ｗが押された時点で行わ
れ、ここでは、推定周期毎に行われる一連の計算手順の
みを示す。本実施例では、推定周期は制御周期と同じ
０．１６ｓとした。これは、車両の時定数が１０〜３０
ｓ位である事から、それより十分小さく、また、制御周
期と同じにすることによりタイミングが取り易く都合が
よい為である。なお、制御系の構成が複雑となるが、推
定周期を制御周期と異なった値にすることも可能であ
る。

【００５３】まず、ステップ５０において、数式１８に
従ってＤの計算をする。この計算に使われるＨ（ｋ−
１）は前回のサンプリング時に計算されたものである。
ステップ５１では数式１６に従ってゲインベクトルＧを
計算する。ステップ５２では数式１７に従い、前回の入
出力量及び推定パラメータを使って今回のモデルの予想
出力ｅｓｐｄ´（ｋ）を計算する。次にステップ５３に
おいて、車両の入出力として、仮想動作点を基準とし
て、実際に計測したデータを変換した最新のデータ（ｅ
ａｃｐ，ｅｓｐｄ）を取り込み、ステップ５４でモデル
の推定誤差ｍｅｒ（ｋ）を求める。この仮想動作点につ
いては、後で詳細に説明する。ステップ５５で、誤差ｍ
ｅｒ（ｋ）にゲインベクトルＧを掛けた値と前回推定値
Ｆ´（ｋ−１）を加え、推定値Ｆ´（ｋ）を更新する。
ステップ５６では、次回の計算の為に、数式１９に従っ
てＨを計算しておく。

【００５４】次に、最適ゲイン算出部４でのＦ／Ｂゲイ
ンの算出方法について説明する。Ｆ／Ｂゲインを求める
方法としては、評価関数による方法と極配置による方法
があるが、本実施例では極配置法を適用した。

【００５５】極配置法とは、Ｆ／Ｂ系の応答特性がＦ／
Ｂ系の極の位置に１対１に対応している事を利用して、
望みの応答に対応する極を指定しておき、ゲインを逆算
する方法である。

【００５６】図１１は、本実施例における制御系ブロッ
ク線図である。ここで、Ｋｖｉは積分項に対するゲイ
ン、Ｋｖｐは比例項に対するゲインである。すなわち、
車両モデル推定部５によって得られた推定パラメータを
使って、最適なゲインＫｖｉ，Ｋｖｐを求める。

【００５７】まず、図１１のブロック線図をまとめ、図
１２のようなＦ／Ｂ系伝達関数を求める。

【００５８】

【数２０】 この数式２０の分母をＦ／Ｂ系の特性方程式といい、
また、その根をＦ／Ｂ系の極といい、これにより応答性
が一意に決まる。

【００５９】従って、特性方程式は、

【００６０】

【数２１】 ｚ² ＋（−ａ−ｂＫｖｐ＋ｂＫｖｉ−１）ｚ＋（ａ＋ｂＫｖｐ）＝０ ここで、ｚ² ＋α₁ ｚ＋α₂ ＝０と置くと、

【００６１】

【数２２】α₁ ＝−ａ−ｂＫｖｐ＋ｂＫｖｉ−１ α₂ ＝ａ＋ｂＫｖｐ 従って、

【００６２】

【数２３】 すなわち、α₁ ，α₂ が分かれば推定パラメータａ，
ｂよりゲインＫｖｉ，Ｋｖｐが求まる。

【００６３】本実施例では、特性方程式が２次式である
ので、極は２つ存在する。また、その２つの極は、２つ
の実根である場合と１組の共役複素根の場合の２通りが
ある。ここで、極は離散値系の場合ｚ平面上に表せるの
で、図１３，図１４の様に原点を中心に半径１の単位円
内に置かれる。この単位円内に極がある事により、制御
系の安定性の保証がなされるのである。

【００６４】（１）２実根の場合 ｚ＝ｒ₁ ，ｒ₂ とすると、 特性方程式は、（ｚ−ｒ₁ ）（ｚ−ｒ₂ ）＝０ よって、ｚ² ＋（−ｒ₁ −ｒ₂ ）ｚ＋ｒ₁ ｒ₂ ＝０ 従って、

【００６５】

【数２４】α₁ ＝−ｒ₁ −ｒ₂ α₂ ＝ｒ₁ ｒ₂ （２）１組の共役複素根の場合 ｚ＝ｐ±ｑｊとすると、（ｊ² ＝−１：虚数） 特性方程式は、（ｚ−ｐ−ｑｊ）（ｚ−ｐ＋ｑｊ）＝０ よって、ｚ² −２ｐｚ＋（ｐ² ＋ｑ² ）＝０ 従って、

【００６６】

【数２５】α₁ ＝−２ｐ α₂ ＝ｐ² ＋ｑ² 次に、車速サーボ系における本実施例の根の指定につい
て説明する。

【００６７】本実施例では、連続系システムで好ましい
挙動をするときの根を求め、それを離散値化し、離散値
系システムでの根を求めるようにしている。連続系で
は、左反面に極が存在すれば、その制御系の安定性は保
証される。連続系において制御系が好ましい挙動をする
根の範囲を図１５の斜線部で一般に表せる。

【００６８】まず、ライン１において実数軸方向に制限
がある。負方向に大きくなるほど、応答性は早くなるた
め、制御仕様、加速フィーリング等からライン１より左
側である必要がある。また、Ｅ／Ｇのトルク飽和などの
理由から、ライン２より左にもっていく事はできない。
さらに、ライン３の様に原点から角度δの線を引くと、
この角度が小さくなるほどオーバーシュート量が大きく
なる。このδは減衰係数と言われる。すなち、オーバー
シュート量からライン３の内側に制限される。定速走行
制御においては、オーバーシュートなく速やかに応答す
ることが要求される為、この減衰係数δは１に近い値が
望ましい。本実施例では、オーバーシュートのないよう
に２つの実数極を選んだ。

【００６９】ｓ₁ ＝−０．１７７ ｓ₂ ＝−１．４４ これは、１ｋｍ／ｈのステップ変化指令に対して、約１
０秒で静定する極である。

【００７０】これを離散値系の極に変換するには、ｚ＝
ｅ^Tsに代入すれば良い。Ｔはサンプリング時間で本実施
例では０．１６ｓとした。すなわち、 ｒ₁ ＝０．９７２ ｒ₂ ＝０．７９４ これは、ｚ平面上の単位円に存在する為、制御系は安定
である。従って、数式２４及び数式２３によりＦ／Ｂゲ
インＫｖｉ，Ｋｖｐが計算できる。

【００７１】以上の方法により、定速制御装置において
セルフチューニング機能が実現される。ここで、前述し
た仮想動作点について説明する。

【００７２】まず、モデルパラメータａ’，ｂ’を推定
する場合、スロットル開度に対応するアクチュエータ位
置ａｃｐと車速ｓｐｄとを、静特性の一点である動作点
とその動作点からの変動分とに分ける必要がある。なぜ
ならば、モデルパラメータａ’，ｂ’は車両の動特性を
求めるためのパラメータであり、その動特性は、変動分
によるデータのみを制御入出力量としたとき、正確な特
性が得られるためである。

【００７３】しかしながら、上記動作点は、車両重量、
エンジン形式、トランスミッション等の車両の構成要素
の違いだけでなく、路面勾配や風の強さ等の天候といっ
た外乱によっても変化する。このため、常時変化する外
乱を検知可能なセンサ等を持たない場合、動作点の変化
を検出できないため、その動作点からの変動分を検出す
ることも不可能である。

【００７４】そこで、本実施例においては、外乱の中で
最も影響の大きい路面勾配の変化に対しても影響を受け
ない静特性（動作点の集まり）上の点、つまり図１６に
示すように、各路面勾配に対する静特性を表す直線群が
交わる点を仮想の動作点とする。この仮想動作点を基準
として計測したデータを変換し、変換したデータに基づ
いてモデルパラメータａ’，ｂ’を推定すれば、路面勾
配の変化に伴う動作点の変化の影響を除去することがで
きる。

【００７５】以下に、動作点の設定方法及び動作点を基
準とするデータの変換方法について説明する。まず、仮
想動作点を設定するためには、車両の静特性を調査する
必要がある。図１６は、６気筒，２０００ｃｃのガソリ
ンエンジン搭載車両において、シャシダイナモ上で実験
により得られた静特性を示している。図１６から明らか
なように、この静特性は２つの特性を持つ。一つは、あ
る特定の車両条件、例えば同一車両において、４速，ロ
ックアップクラッチＯＮという条件下では、路面勾配が
一定であれば、その静特性が直線で近似できるというこ
とである。もう一つは、路面勾配が変化したとき、それ
ぞれの直線群は一点で交わるということである。この交
点を仮想動作点として設定する。

【００７６】これら２つの特性は、車速−走行抵抗，小
区間におけるアクチュエータ位置−出力トルクの関係が
それぞれ直線で近似できるということ、及び大域的には
アクチュエータ位置−出力トルクの関係が指数関数で近
似できるということから説明できる。

【００７７】また、この仮想動作点は、シフト位置，ロ
ックアップクラッチのＯＮ−ＯＦＦにより異なる値を持
つので、それぞれの状態を計測できる信号を取り込み、
その状態によって切り替える。

【００７８】この仮想動作点は、それぞれの路面におい
て、従来の動作点近傍のモデルと同じモデルを表現する
事ができ、路面勾配の変化に影響を受けない。本実施例
では、仮想動作点（ｖｏｐａｃｐ，ｖｏｐｓｐｄ）をシ
ャシダイナモ上での実験を基に、 （ｖｏｐａｃｐ，ｖｏｐｓｐｄ）＝（−１．５°，−１５ｋｍ／ｈ） ４速、 ロックアップクラッチ：ＯＮ （ｖｏｐａｃｐ，ｖｏｐｓｐｄ）＝（−０．７°，−１５ｋｍ／ｈ） ４速、 ロックアップクラッチ：ＯＦＦ （ｖｏｐａｃｐ，ｖｏｐｓｐｄ）＝（−２．５°，−３８．５ｋｍ／ｈ） ３ 速、ロックアップクラッチ：ＯＮ （ｖｏｐａｃｐ，ｖｏｐｓｐｄ）＝（−１．２５°，−３８．５ｋｍ／ｈ） ３速、ロックアップクラッチ：ＯＦＦ （ｖｏｐａｃｐ，ｖｏｐｓｐｄ）＝（−７．０°，−４６ｋｍ／ｈ） ２、１ 速、ロックアップクラッチ：ＯＮ と設定した。

【００７９】図２２に、仮想動作点の設定手段のフロー
チャートを示す。ステップ２００〜２０４は、３速、４
速とロックアップクラッチのＯＮ−ＯＦＦの状態の違い
による分岐である。ステップ２０５〜２０８により、そ
れぞれの条件にあった仮想動作点を設定する。ステップ
２０９では、車両が、３速でも４速でもない場合、つま
り、２速あるいは１速の時の仮想動作点を設定する。ス
テップ２１０では、上記のように設定した仮想動作点を
基準に車両モデルのパラメータ推定に用いるアクチュエ
ータ位置と車速データ（ｅａｃｐ，ｅｓｐｄ）を以下の
式により計算する。

【００８０】

【数２６】 （ｅａｃｐ，ｅｓｐｄ）＝（ａｃｐ−ｖｏｐａｃｐ，ｓｐｄ−ｖｏｐｓｐｄ） ここで、ａｃｐ，ｓｐｄは、実際に計測されたアクチュ
エータ位置と車速である。

【００８１】次に、車速制御を含む全体のフローチャー
トを図１７に示す。ステップ１００で、初期値の設定を
行う。ステップ１０１では、メインｓ／ｗのＯＮ−ＯＦ
Ｆを検出し、ＯＦＦの場合には、以下の処理は行わな
い。メインｓ／ｗが、ハード的にＥＣＵ１０への電源供
給用のｓ／ｗである場合には、この処理は必要なくな
る。ステップ１０３では、制御周期の時間が経過したか
否かの判定を行う。制御周期は、１６０ｍｓである。ス
テップ１０４では、車速の算出，各種コントロールｓ／
ｗの検出，シフト位置，ロックアップクラッチの状態の
検出を行う。車速は、車速パルス割り込み処理によって
得られた車速パルス間時間（４パルス：一周分）から計
算する。ステップ１０５で現在制御中かどうかの判定を
行い、制御中でない場合は、ステップ１０６でセットｓ
／ｗのＯＮ−ＯＦＦを検出し、ＯＦＦの場合は、に戻
り、セットｓ／ｗが押されＯＮの場合は、ステップ１０
７にて、セットｓ／ｗが押されたときの車速を目標車速
とし、ステップ１０８の制御開始処理を行う。この制御
開始処理は、図１８に示すようにステップ１５０〜１５
２にてクラッチ２１の連結，アクチュエータ３０のオフ
セット算出値，積分項の初期セットなどを行う。その
後、に行き、ステップ１１４が車速サーボ処理（定速
走行Ｆ／Ｂ制御）を行う。ステップ１０５で、制御中と
判定された場合、ステップ１０９以下の処理を行う。ス
テップ１０９では、キャンセルｓ／ｗ，ブレーキ等によ
り、キャンセル要求があったか否かを判定する。キャン
セル要求が無い場合、ステップ１１０以下の仮想動作設
定，車両モデル推定処理，ゲイン算出処理，車速サーボ
処理を行い、に戻る。キャンセル要求があった場合、
ステップ１１５において、リジューム時の為に現在の目
標車速を記憶し、続くステップ１１６で制御終了処理を
行い、に戻る。制御終了処理は、図１９に示すよう
に、ステップ１６０でクラッチ２１を解放し、ステップ
１６１で目標車速を消去する。ステップ１１０の仮想動
作点設定は、図２２に従った処理がなされる。ステップ
１１２の車両モデル推定処理は、図１０の処理がなさ
れ、また、ステップ１１３のゲイン算出は、式２２（式
２３）と式２１が計算される。

【００８２】ステップ１１４の車速サーボ処理は、図２
０に示すようにステップ１３０で車速偏差ｅｒｒを算出
しステップ１３１で偏差積分ｉｅｒｒを算出する。そし
て、ステップ１３２で目標アクチュエータ位置ａｃｐ^*
を算出する。ここで算出された目標値に対して、アクチ
ュエータ位置が追従するように、別の周期（即ち基本デ
ューティ割り込み周期２５ｍｓ）で、図２１に示すマイ
ナーサーボの処理が行われる。ステップ１４０でアクチ
ュエータ位置ａｃｐをＡ／Ｄ変換により求め、以下、ス
テップ１４１，１４２で偏差ｅｒａｃ及び偏差微分ｄａ
ｃｐを算出し、ステップ１４３で駆動デューティを求
め、ステップ１４４でモータ駆動信号を出力する。

【００８３】図２３は、定速走行中に、路面勾配が変化
したときの各信号の動きを示す。定速走行中、ｌ時点
で、平坦な路面から、上りの路面となる。路面勾配の影
響を受けないように設定した仮想動作点を基準に車両モ
デルを推定している時の推定パラメータａ，ｂは、実際
の変化に追従して変化している。しかし、平坦路での動
作点を予め設定して、モデルを推定している時の推定パ
ラメータａ_x,ｂ_x は、実際の動特特性以外の動作点の違
いによるデータが含まれるので、推定パラメータａ_x,ｂ
_x が発振している。この推定パラメータａ_x,ｂ_x の発振
の影響を受け、目標アクチュエータ位置も発振し車速制
御系に悪影響を及ぼしている。その後、ｍ時点で平坦路
に戻ると仮想動作点を基準にしたモデル推定と平坦路に
おける動作点を設定したモデル推定は共に、動作点が合
うので推定パラメータａ，ｂ，ａ_x,ｂ_x はともに正しく
推定され始める。

【００８４】なお、上の説明における、アクチュエータ
位置をスロットル開度にすべて置き換える事が可能であ
る。

【００８５】

【効果】以上説明したように本発明の車両用速度制御装
置によれば、車両の静特性の変化の影響を受けない仮想
動作点を採用し、その仮想動作点を基準として変換され
た車速及びスロットル開度を用いて車両の動特性を推定
しているので、車両の静特性が変化した場合であって
も、車両の動特性を正確に推定することができる。従っ
て、この推定された動特性を用いて定速走行制御の制御
特性を調節することにより、定速走行制御における制御
性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】クレーム対応図である。

【図２】本発明の一実施例の構成を示す構成図である。

【図３】電子制御装置の機能を説明するブロック図であ
る。

【図４】アクチュエータ位置とスロットル開度との関係
を示す特性図である。

【図５】アクチュエータ位置に対する車速の静特性を示
す特性図である。

【図６】車速サーボ系のブロック図である。

【図７】アクチュエータ位置サーボ系のブロック図であ
る。

【図８】所定の走行条件における車両の周波数特性を示
す特性図である。

【図９】逐次型最小２乗法による車両モデルの推定方法
を説明する説明図である。

【図１０】車両モデルの推定手順を示すフローチャート
である。

【図１１】本実施例における制御系のブロック図であ
る。

【図１２】フィードバック系の伝達関数を示すブロック
図である。

【図１３】極配置法における２実根の極配置図である。

【図１４】極配置法における１組の共役複素根の極配置
図である。

【図１５】極配置法における根の範囲を示す特性図であ
る。

【図１６】路面勾配の変化に対する車両の静特性の変化
を表す特性図である。

【図１７】本実施例の制御手順を示すフローチャートで
ある。

【図１８】制御開始処理を示すサブルーチンのフローチ
ャートである。

【図１９】制御終了処理を示すサブルーチンのフローチ
ャートである。

【図２０】車速サーボ処理を示すサブルーチンのフロー
チャートである。

【図２１】アクチュエータ位置サーボ処理を示すサブル
ーチンのフローチャートである。

【図２２】仮想動作点の設定処理を示すフローチャート
である。

【図２３】本実施例の作動を説明するタイムチャートで
ある。

【図２４】車両の静特性及び動特性についての説明図で
ある。

【符号の説明】

２ 補償器 ３ アクチュエータ位置サーボ系 ４ 最適ゲイン算出部 ５ 車両モデル推定部 １０ 電子制御装置 ２３ スロットルバルブ ２６ 車速センサ ３０ アクチュエータ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大羽 勝広 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 日本電 装株式会社内

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 車両の走行速度を検出する速度検出手段
   と、 定速走行時の目標速度を設定する目標速度設定手段と、 前記車両の走行速度を調節するアクチュエータと、 前記車両の走行速度が前記目標速度に追従するように、
   前記アクチュエータを制御する制御手段と、 前記アクチュエータの動作位置を検出する動作位置検出
   手段と、 トランスミッションのシフト状態を検出するシフト状態
   検出手段と、 前記トランスミッションのシフト状態に対応して、予め
   記憶されている前記アクチュエータの動作位置に対する
   前記車両の走行速度の静特性の原点を示す仮想動作点を
   設定する設定手段と、 前記速度検出手段によって検出された走行速度及び前記
   動作位置検出手段によって検出されたアクチュエータの
   動作位置を、前記設定手段によって設定された前記仮想
   動作点を基準とするデータに変換するデータ変換手段
   と、 前記データ変換手段によってそれぞれ変換された前記走
   行速度及び前記アクチュエータの動作位置に基づいて、
   前記アクチュエータの動作位置変化に対する前記車両の
   走行速度の変化から前記車両の動特性を推定する推定手
   段と、 前記推定手段によって推定された車両の動特性に応じ
   て、前記制御手段の制御特性を調節する調節手段とを備
   えることを特徴とする車両用速度制御装置。