JPH06106936A - センサ信号処理方法およびその装置 - Google Patents
センサ信号処理方法およびその装置Info
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- JPH06106936A JPH06106936A JP5151454A JP15145493A JPH06106936A JP H06106936 A JPH06106936 A JP H06106936A JP 5151454 A JP5151454 A JP 5151454A JP 15145493 A JP15145493 A JP 15145493A JP H06106936 A JPH06106936 A JP H06106936A
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- B60G17/015—Resilient suspensions having means for adjusting the spring or vibration-damper characteristics, for regulating the distance between a supporting surface and a sprung part of vehicle or for locking suspension during use to meet varying vehicular or surface conditions, e.g. due to speed or load the regulating means comprising electric or electronic elements
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- Indication And Recording Devices For Special Purposes And Tariff Metering Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 路面傾斜によるセンサ信号の乱れを補正する
ためのセンサ信号処理方法を得る。 【構成】 自動車のシャシ閉ループおよび/または開ル
ープ制御で用いるセンサ信号を処理するために、慣性基
準系(KI)に関する車両運動を表す第1の信号(wZ、a
L、aQ、aV1、aV2、aV3)が検出される。第1の信号に基
づいて、この第1の信号を補正するための補正値(beta
S、 betaS'、 betaS"、 alphaS、 alphaS"、 psiS'、 psiS")
が次のように、すなわち補正された第1の信号(S
cori)から路面固定基準系(KS)に関する車両運動が
推定されるように、求められる。本発明は、路面傾斜に
よって乱される慣性的なセンサ信号の路面平面への射影
が行われるという利点を有する。それによって路面に対
する車両運動を表す信号が得られる。
ためのセンサ信号処理方法を得る。 【構成】 自動車のシャシ閉ループおよび/または開ル
ープ制御で用いるセンサ信号を処理するために、慣性基
準系(KI)に関する車両運動を表す第1の信号(wZ、a
L、aQ、aV1、aV2、aV3)が検出される。第1の信号に基
づいて、この第1の信号を補正するための補正値(beta
S、 betaS'、 betaS"、 alphaS、 alphaS"、 psiS'、 psiS")
が次のように、すなわち補正された第1の信号(S
cori)から路面固定基準系(KS)に関する車両運動が
推定されるように、求められる。本発明は、路面傾斜に
よって乱される慣性的なセンサ信号の路面平面への射影
が行われるという利点を有する。それによって路面に対
する車両運動を表す信号が得られる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はセンサ信号処理方法およ
びその装置に関するものである。
びその装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】乗用車および商用車の走行快適性を向上
させるためにはシャシの設計がきわめて重要である。現
在まで主として使用されて来ているパッシブ・シャシに
おいては、車両本体と車輪間に設けられたサスペンショ
ン・システムはそれぞれその車両の予測される使用目的
に従って、組み込みの際にハードな傾向(「スポーツタ
イプ」)、あるいはソフトな傾向(「快適」)に設定さ
れる。このシステムにおいては走行運転中にシャシ特性
を調節することはできない。
させるためにはシャシの設計がきわめて重要である。現
在まで主として使用されて来ているパッシブ・シャシに
おいては、車両本体と車輪間に設けられたサスペンショ
ン・システムはそれぞれその車両の予測される使用目的
に従って、組み込みの際にハードな傾向(「スポーツタ
イプ」)、あるいはソフトな傾向(「快適」)に設定さ
れる。このシステムにおいては走行運転中にシャシ特性
を調節することはできない。
【0003】それに対してアクティブ・シャシの場合に
は、走行運転中に存在する走行状態に従ってサスペンシ
ョン・システムを開ループあるいは閉ループ制御して調
節することができる。
は、走行運転中に存在する走行状態に従ってサスペンシ
ョン・システムを開ループあるいは閉ループ制御して調
節することができる。
【0004】この種のアクティブ・シャシを開ループあ
るいは閉ループ制御するために、それぞれ存在している
車両の走行状態に従って車輪と車体間に力を作用させる
ようにサスペンション・システムが駆動される。そのた
めには、車両の現在存在する走行状態をできる限り正確
に検出することが重要である。
るいは閉ループ制御するために、それぞれ存在している
車両の走行状態に従って車輪と車体間に力を作用させる
ようにサスペンション・システムが駆動される。そのた
めには、車両の現在存在する走行状態をできる限り正確
に検出することが重要である。
【0005】走行状態を検出するためには一般に車両の
走行特性に関して典型的な運動が検出される。これらの
運動は例えば車両縦運動、車両横運動、車両の垂直運動
およびヨーイングである。これらのセンサ信号はそれぞ
れシャシの閉/開ループ制御規則に従ってさらに処理さ
れてシャシ制御システムのアクチュエータの駆動信号に
変換される。かかる処理のために、従来技術より、著し
く異なる閉ループおよび/または開ループ制御規則が知
られており、それらの規則は、例えば車両本体運動を最
小にする(大きな快適性)、あるいは車輪負荷変動を最
小にする(大きな走行安全性)ことが望まれることによ
り区別される。
走行特性に関して典型的な運動が検出される。これらの
運動は例えば車両縦運動、車両横運動、車両の垂直運動
およびヨーイングである。これらのセンサ信号はそれぞ
れシャシの閉/開ループ制御規則に従ってさらに処理さ
れてシャシ制御システムのアクチュエータの駆動信号に
変換される。かかる処理のために、従来技術より、著し
く異なる閉ループおよび/または開ループ制御規則が知
られており、それらの規則は、例えば車両本体運動を最
小にする(大きな快適性)、あるいは車輪負荷変動を最
小にする(大きな走行安全性)ことが望まれることによ
り区別される。
【0006】その場合にこれらの制御規則にとって重要
なことは、得られたセンサ信号ができる限り歪まずに路
面上の車両の運動を再現することである。
なことは、得られたセンサ信号ができる限り歪まずに路
面上の車両の運動を再現することである。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って本発明の課題
は、得られたセンサ信号において、例えば路面の傾斜に
より生じる重力成分などの歪み成分を補償し、できる限
り歪みを生じさせず路面上の車両の運動を忠実に再現す
ることが可能な新規かつ改良されたセンサ信号処理方法
およびその装置を提供することである。
は、得られたセンサ信号において、例えば路面の傾斜に
より生じる重力成分などの歪み成分を補償し、できる限
り歪みを生じさせず路面上の車両の運動を忠実に再現す
ることが可能な新規かつ改良されたセンサ信号処理方法
およびその装置を提供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、本発明の第1の観点によれば、自動車のシャシの
閉ループおよび/または開ループ制御に用いるセンサ信
号処理方法であって、慣性基準系(KI)に関する車両
運動を表す第1の信号(wZ、aL、aQ、aV1、aV2、
aV3)が検出され、前記第1の信号に基づいて、前記第
1の信号を補正するための補正値(betaS、bet
aS'、betaS"、alphaS、alphaS"、ps
iS'、psiS")が、補正された第1の信号(S
cori)に基づいて路面固定基準系(KS)に関する車両
運動が推定されるように、求められることを特徴とす
る、センサ信号処理方法が提供される。
めに、本発明の第1の観点によれば、自動車のシャシの
閉ループおよび/または開ループ制御に用いるセンサ信
号処理方法であって、慣性基準系(KI)に関する車両
運動を表す第1の信号(wZ、aL、aQ、aV1、aV2、
aV3)が検出され、前記第1の信号に基づいて、前記第
1の信号を補正するための補正値(betaS、bet
aS'、betaS"、alphaS、alphaS"、ps
iS'、psiS")が、補正された第1の信号(S
cori)に基づいて路面固定基準系(KS)に関する車両
運動が推定されるように、求められることを特徴とす
る、センサ信号処理方法が提供される。
【0009】さらに本発明の第2の観点によれば、慣性
基準系(KI)に関する車両運動を表す第1の信号(w
Z、wZ'、aL、aQ、aV1、aV2、aV3)を検出する第
1の手段(11、12、13、141、142、14
3)が設けられており、かつ前記第1の信号を次のよう
に、すなわち補正された第1の信号(Scori)に基づ
いて路面固定基準系(KS)に関する車両運動を推定す
るように補正する、第2の手段(100)が設けられて
いることを特徴とする、シャシの閉ループおよび/また
は開ループ制御に使用するためのセンサ信号処理装置が
提供される。
基準系(KI)に関する車両運動を表す第1の信号(w
Z、wZ'、aL、aQ、aV1、aV2、aV3)を検出する第
1の手段(11、12、13、141、142、14
3)が設けられており、かつ前記第1の信号を次のよう
に、すなわち補正された第1の信号(Scori)に基づ
いて路面固定基準系(KS)に関する車両運動を推定す
るように補正する、第2の手段(100)が設けられて
いることを特徴とする、シャシの閉ループおよび/また
は開ループ制御に使用するためのセンサ信号処理装置が
提供される。
【0010】
【作用】このように本発明によれば、自動車のシャシの
閉ループおよび/または開ループ制御システムに用いる
センサ信号を処理するために、慣性基準系(KI)に関
する車両運動を表す第1の信号(wZ、aL、aQ、
aV1、aV2、aV3)が検出される。この第1の信号に基
づいて第1の信号を補正するための補正値(bet
aS、betaS'、betaS"、alphaS、alph
aS"、psiS'、psiS")が次のように、すなわち補
正された第1の信号(Scori)から路面固定基準系
(KS)に関する車両運動が推定されるように、求めら
れる。
閉ループおよび/または開ループ制御システムに用いる
センサ信号を処理するために、慣性基準系(KI)に関
する車両運動を表す第1の信号(wZ、aL、aQ、
aV1、aV2、aV3)が検出される。この第1の信号に基
づいて第1の信号を補正するための補正値(bet
aS、betaS'、betaS"、alphaS、alph
aS"、psiS'、psiS")が次のように、すなわち補
正された第1の信号(Scori)から路面固定基準系
(KS)に関する車両運動が推定されるように、求めら
れる。
【0011】従来技術から知られている慣性的に測定す
る運動センサは一般に慣性基準系に関する車両運動を検
出するので、これらの信号をシャシ閉ループおよび/ま
たは開ループ制御の枠内でさらに処理する場合に、車両
が傾斜した路面上で移動する場合には常に歪みが生じ
る。すなわち、路面の傾斜によってこれらのセンサは重
力によってもたらされる加速成分も一緒に測定してしま
う。
る運動センサは一般に慣性基準系に関する車両運動を検
出するので、これらの信号をシャシ閉ループおよび/ま
たは開ループ制御の枠内でさらに処理する場合に、車両
が傾斜した路面上で移動する場合には常に歪みが生じ
る。すなわち、路面の傾斜によってこれらのセンサは重
力によってもたらされる加速成分も一緒に測定してしま
う。
【0012】本発明は、路面の傾斜によって乱される慣
性的なセンサ信号を路面平面に射影させるという利点を
有する。それによって、路面に対する車両運動を表し、
かつ/または測定信号の重力成分を補正した信号が得ら
れる。シャシの閉ループおよび/または開ループ制御シ
ステムのアクチュエータを駆動するために、路面固定基
準系に関する車両運動も重要であるので、本発明方法に
よってシャシ閉ループおよび/または開ループ制御シス
テム全体を改良することができる。この改良は特に、シ
ャシ閉/開ループ制御規則の枠内で時間的に積分される
車両運動データに関して有効である。すなわち、この種
の積分において上述の重力加速度成分によってもたらさ
れる成分が加算されて、システム全体を悪くしてしまう
場合があるからである。
性的なセンサ信号を路面平面に射影させるという利点を
有する。それによって、路面に対する車両運動を表し、
かつ/または測定信号の重力成分を補正した信号が得ら
れる。シャシの閉ループおよび/または開ループ制御シ
ステムのアクチュエータを駆動するために、路面固定基
準系に関する車両運動も重要であるので、本発明方法に
よってシャシ閉ループおよび/または開ループ制御シス
テム全体を改良することができる。この改良は特に、シ
ャシ閉/開ループ制御規則の枠内で時間的に積分される
車両運動データに関して有効である。すなわち、この種
の積分において上述の重力加速度成分によってもたらさ
れる成分が加算されて、システム全体を悪くしてしまう
場合があるからである。
【0013】本発明によれば、路面の傾斜およびすでに
存在している慣性的に測定されたセンサ信号と路面に対
する車両の既知の相対運動から路面の傾斜(路面縦およ
び/または路面横傾斜)とその微分を直接求めることが
できる。さらに本発明方法は、ノイズのあるセンサ信号
をリアルタイムで、すなわち遅延なしで処理するのに適
している。
存在している慣性的に測定されたセンサ信号と路面に対
する車両の既知の相対運動から路面の傾斜(路面縦およ
び/または路面横傾斜)とその微分を直接求めることが
できる。さらに本発明方法は、ノイズのあるセンサ信号
をリアルタイムで、すなわち遅延なしで処理するのに適
している。
【0014】本発明の好ましい実施例は、慣性基準系に
関する車両運動を表す第1の信号として、慣性基準系に
おける車両の縦加速度を表す信号aLが検出され、およ
び/または慣性基準系における車両の横加速度を表すセ
ンサ信号aQが検出され、および/または慣性基準系に
おける車両、特に車両本体の垂直加速度を表すセンサ信
号aV1、aV2およびaV3が検出され、および/または慣
性基準系における車両のヨーイング速度を表すセンサ信
号wZが検出されることにある。
関する車両運動を表す第1の信号として、慣性基準系に
おける車両の縦加速度を表す信号aLが検出され、およ
び/または慣性基準系における車両の横加速度を表すセ
ンサ信号aQが検出され、および/または慣性基準系に
おける車両、特に車両本体の垂直加速度を表すセンサ信
号aV1、aV2およびaV3が検出され、および/または慣
性基準系における車両のヨーイング速度を表すセンサ信
号wZが検出されることにある。
【0015】さらに慣性基準系における車両のヨーイン
グ速度を表す信号wZを微分することができ、それによ
って慣性基準系における車両のヨーイング速度の重要な
成分が得られる。
グ速度を表す信号wZを微分することができ、それによ
って慣性基準系における車両のヨーイング速度の重要な
成分が得られる。
【0016】さらに、好ましくは慣性的な第1の信号を
補正するために車両本体と車輪間の相対運動および/ま
たは車両縦運動および/または車両横運動が検出され
る。
補正するために車両本体と車輪間の相対運動および/ま
たは車両縦運動および/または車両横運動が検出され
る。
【0017】さらに、補正された第1の信号ないしはそ
れから求められる路面固定基準系における車両運動をシ
ャシの開ループおよび/または閉ループ制御に使用する
ことができる。その場合に補正に使用される変量は、例
えば路面縦および/または路面横傾斜およびその経時的
変化および/または慣性垂直軸を中心とする路面固定基
準系(KS)の回転とその経時的変化を表す。そこから
求められる路面固定基準系における車両運動は、例えば
車両本体のバウンシング、ピッチングおよびローリング
とその時間的な変化である。
れから求められる路面固定基準系における車両運動をシ
ャシの開ループおよび/または閉ループ制御に使用する
ことができる。その場合に補正に使用される変量は、例
えば路面縦および/または路面横傾斜およびその経時的
変化および/または慣性垂直軸を中心とする路面固定基
準系(KS)の回転とその経時的変化を表す。そこから
求められる路面固定基準系における車両運動は、例えば
車両本体のバウンシング、ピッチングおよびローリング
とその時間的な変化である。
【0018】本発明はさらに、上述の処理ステップを実
施する装置に関するものであって、本発明方法または本
発明装置の他の好ましい実施例については各従属請求項
に記載されている。
施する装置に関するものであって、本発明方法または本
発明装置の他の好ましい実施例については各従属請求項
に記載されている。
【0019】
【実施例】本発明に基づく一実施例に関して本発明を詳
細に説明する前に、以下において本発明の物理学的背景
についてまず説明する。
細に説明する前に、以下において本発明の物理学的背景
についてまず説明する。
【0020】そのために図2には、路面に相当する平坦
なプレート22上にある車両21が図示されている。な
お、車両固定ないし路面固定の基準系は車両固定座標系
KFと路面固定座標系KSで示され、慣性系は慣性座標系
KIで表される。車両が走行する路面(路面傾斜)の慣
性系に関する運動と車両の慣性系に関する運動は図2に
おいては座標系KI、KSおよびKFの関連で示されてい
る。
なプレート22上にある車両21が図示されている。な
お、車両固定ないし路面固定の基準系は車両固定座標系
KFと路面固定座標系KSで示され、慣性系は慣性座標系
KIで表される。車両が走行する路面(路面傾斜)の慣
性系に関する運動と車両の慣性系に関する運動は図2に
おいては座標系KI、KSおよびKFの関連で示されてい
る。
【0021】デカルト座標系KI、KS、KFの軸(x、
y、z)には対応するインデックス(I、S、F)が設
けられている。車両の路面に対するピッチングおよびロ
ーリングは車両固定基準系KFにおいてbetaFとal
phaFで示され、絶対的な路面縦傾斜および路面横傾
斜はbetaSとalphaSで示されている。
y、z)には対応するインデックス(I、S、F)が設
けられている。車両の路面に対するピッチングおよびロ
ーリングは車両固定基準系KFにおいてbetaFとal
phaFで示され、絶対的な路面縦傾斜および路面横傾
斜はbetaSとalphaSで示されている。
【0022】本発明方法の目標は、車両の既存のセンサ
装備において実際のセンサ信号から現在の路面の縦およ
び横傾斜およびその時間的な微分を求めることである。
装備において実際のセンサ信号から現在の路面の縦およ
び横傾斜およびその時間的な微分を求めることである。
【0023】センサ(加速度センサ、ヨーイング速度セ
ンサ)の運動とそれに伴ってセンサ信号を記述する一般
に非線形の運動式は求める変量に従って設定され、求め
る変量について線形化される。線形化された関係は測定
されたセンサ信号と同等に扱われる。従って使用するセ
ンサの数nSに従ってnS変量を定めるnS式が得られ
る。その場合に、nSセンサ信号は互いに独立した信号
であって、従って互いに独立したnSの式であることに
注意しなければならない。
ンサ)の運動とそれに伴ってセンサ信号を記述する一般
に非線形の運動式は求める変量に従って設定され、求め
る変量について線形化される。線形化された関係は測定
されたセンサ信号と同等に扱われる。従って使用するセ
ンサの数nSに従ってnS変量を定めるnS式が得られ
る。その場合に、nSセンサ信号は互いに独立した信号
であって、従って互いに独立したnSの式であることに
注意しなければならない。
【0024】例えば縦、横および垂直加速度センサおよ
びヨーイング速度センサなど車両本体と固定された加速
度センサによって慣性的な、すなわちその絶対的な運動
状態に関係する測定信号が供給される。信号の運動的な
記述は一般に車両固定座標系KFの慣性系KIに対する運
動を介して行われる。信号と求める路面縦および横傾斜
およびその微分との関係は他の座標系、すなわち路面系
KSの導入によって考慮される。車両と連動する路面系
KSは、xS軸とyS軸が路面平面にあって、車両本体の
重心が常にzS軸上に来るように選択される。
びヨーイング速度センサなど車両本体と固定された加速
度センサによって慣性的な、すなわちその絶対的な運動
状態に関係する測定信号が供給される。信号の運動的な
記述は一般に車両固定座標系KFの慣性系KIに対する運
動を介して行われる。信号と求める路面縦および横傾斜
およびその微分との関係は他の座標系、すなわち路面系
KSの導入によって考慮される。車両と連動する路面系
KSは、xS軸とyS軸が路面平面にあって、車両本体の
重心が常にzS軸上に来るように選択される。
【0025】従って車体の運動およびそれに伴う車体各
点(例えばセンサ)の絶対的な運動は、組み合わせられ
た2つの部分運動、すなわち路面系KSの慣性系KIに対
する運動と、車体系KFの路面系KSに対する運動から得
られる。
点(例えばセンサ)の絶対的な運動は、組み合わせられ
た2つの部分運動、すなわち路面系KSの慣性系KIに対
する運動と、車体系KFの路面系KSに対する運動から得
られる。
【0026】角度betaFないしalphaFは車両本
体の路面に対するピッチ角度ないしロール角度を記述
し、角度betaSないしalphaSは車両本体に対す
る縦および横方向における路面の絶対的な角度を記述す
る。並進運動に関する変量rZ, F'、VZ,FおよびaZ,Fは
車体重心の路面に対する垂直の運動を示す。
体の路面に対するピッチ角度ないしロール角度を記述
し、角度betaSないしalphaSは車両本体に対す
る縦および横方向における路面の絶対的な角度を記述す
る。並進運動に関する変量rZ, F'、VZ,FおよびaZ,Fは
車体重心の路面に対する垂直の運動を示す。
【0027】路面系KSの並進運動は、路面傾斜および
路面に対する車両の縦および横運動の関数として下記の
ように一義的に示される: IVS = IVS(VL, VQ, betaS, alphaS) (1) IaS = IaS(VL, VL', VQ, VQ', betaS, betaS', alphaS, alphaS') (2)
路面に対する車両の縦および横運動の関数として下記の
ように一義的に示される: IVS = IVS(VL, VQ, betaS, alphaS) (1) IaS = IaS(VL, VL', VQ, VQ', betaS, betaS', alphaS, alphaS') (2)
【0028】なお、変量の右隣上のダッシュは、この変
量が一次時間微分されていることを意味している。すな
わち例えばbeta’は変量betaの一次時間微分を
示し、すなわちbetaS’は路面縦傾斜betaの一
次時間微分を意味している。この変量の右上に2つのダ
ッシュが設けられている場合には、それは変量が二次時
間微分されていることを意味している。
量が一次時間微分されていることを意味している。すな
わち例えばbeta’は変量betaの一次時間微分を
示し、すなわちbetaS’は路面縦傾斜betaの一
次時間微分を意味している。この変量の右上に2つのダ
ッシュが設けられている場合には、それは変量が二次時
間微分されていることを意味している。
【0029】従って車両本体の任意の点Pの絶対的な加
速度と、車両本体の絶対的な角速度および角加速度は一
般に非線形の関数として得られる:
速度と、車両本体の絶対的な角速度および角加速度は一
般に非線形の関数として得られる:
【0030】 ap = ap(VL, VL', VQ, VQ', rZ,F' VZ,F' aZ,F' betaF, betaF', betaF", alphaF, alphaF', alphaF", 25461.., psiS', psiS", betaS, betaS', betaS", alphaS, alphaS', alphaS") (3)
【0031】 WF = WF(betaF, betaF', alphaF, alphaF', psiS', betaS, betaS', alphaS, alphaS') (4)
【0032】 WF' = WF'(betaF, betaF', betaF", alphaF, alphaF' alphaF", psiS', psiS", betaS, betaS', betaS", alphaS, alphaS',alphaS") (5)
【0033】個々のセンサ間の運動学的な関係につい
て、車体重心からのセンサの対応する距離を用いて得ら
れる: −縦加速度 : aL=aP(1)=aP,X −横加速度 : hQ=aP(2)=aP,Y −垂直加速度: aV=aP(3)=aP,Z −ヨーイング速度:wZ=wF(3)=wF,Z’ なお数1、2および3はベクトルaPおよびwZの成分を
意味する。
て、車体重心からのセンサの対応する距離を用いて得ら
れる: −縦加速度 : aL=aP(1)=aP,X −横加速度 : hQ=aP(2)=aP,Y −垂直加速度: aV=aP(3)=aP,Z −ヨーイング速度:wZ=wF(3)=wF,Z’ なお数1、2および3はベクトルaPおよびwZの成分を
意味する。
【0034】路面に対する車両本体の相対的な変量
rZ,F, VZ,F, aZ,F, betaF, betaF', betaF", alphaF, a
lphaF', alphaF"は、ばね変位距離Zarijとその微
分Zarij’の測定を介して、そして車両縦運動VL、
VL'は、例えば車輪回転数の測定とその微分を介して定
められる。従ってこれらの変量は充分に既知であると仮
定される。
rZ,F, VZ,F, aZ,F, betaF, betaF', betaF", alphaF, a
lphaF', alphaF"は、ばね変位距離Zarijとその微
分Zarij’の測定を介して、そして車両縦運動VL、
VL'は、例えば車輪回転数の測定とその微分を介して定
められる。従ってこれらの変量は充分に既知であると仮
定される。
【0035】求める路面傾斜とその微分betaS、bet
aS'、betaS"、alphaS、alphaS'、alphaS"および慣性的
な垂直軸を中心とする路面システムKSの回転psiS'、p
siS"の他に、車両横速度とその微分VQ、VQ'が未知であ
る。
aS'、betaS"、alphaS、alphaS'、alphaS"および慣性的
な垂直軸を中心とする路面システムKSの回転psiS'、p
siS"の他に、車両横速度とその微分VQ、VQ'が未知であ
る。
【0036】車両横速度VQは加速度センサ信号に無視
できるくらい小さい割合しか影響を与えず、従ってゼロ
に設定することも可能であるが、その微分VQ’はセン
サ信号、特に横加速度信号の運動学的表示であるので、
考慮に入れる必要がある。このことは車両横速度を直接
測定し(例えば光学的な測定方法を用いて)、次に微分
することによって可能である: 車両横速度の微分(d/dt)(VQ)……→VQ’
できるくらい小さい割合しか影響を与えず、従ってゼロ
に設定することも可能であるが、その微分VQ’はセン
サ信号、特に横加速度信号の運動学的表示であるので、
考慮に入れる必要がある。このことは車両横速度を直接
測定し(例えば光学的な測定方法を用いて)、次に微分
することによって可能である: 車両横速度の微分(d/dt)(VQ)……→VQ’
【0037】次の8つの求める変量betaS, betaS',beta
S", alphaS, alphaS', alphaS", psiS', psiS"を求める
ためには、互いに無関係な8つの式とそれに伴って互い
に無関係な8つのセンサ信号が必要である。
S", alphaS, alphaS', alphaS", psiS', psiS"を求める
ためには、互いに無関係な8つの式とそれに伴って互い
に無関係な8つのセンサ信号が必要である。
【0038】本発明のここで提案されている実施例にお
いては、次に示す慣性的に測定するセンサが車両に装備
されているものとする: 1ヨーイング速度センサ ……→wZ 1縦加速度センサ ……→aL 1横加速度センサ ……→aQ 3垂直加速度センサ ……→aV1、aV2、aV3
いては、次に示す慣性的に測定するセンサが車両に装備
されているものとする: 1ヨーイング速度センサ ……→wZ 1縦加速度センサ ……→aL 1横加速度センサ ……→aQ 3垂直加速度センサ ……→aV1、aV2、aV3
【0039】他の信号は測定されたヨーイング速度wZ
を微分することによって得られる: ヨーイング速度の微分(d/dt)(wZ) ……→
wZ’
を微分することによって得られる: ヨーイング速度の微分(d/dt)(wZ) ……→
wZ’
【0040】その他の加速度センサはいずれも、センサ
信号の線形性に依存している。この理由から求める変量
のいずれかを無視し、ゼロに設定しなければならない。
シミュレーションによって、角速度betaS’および
alphaS’に関係する項は加速度センサにほとんど
寄与しないことが明らかにされている。本実施例におい
ては路面横傾斜角速度alphaS’がゼロに設定され
る。それによってbetaS、 betaS'、 betaS"、 alphaS、 alp
haS"、 psiS'、 psiS"を定めるnS=7の非線形の式が得
られ、その場合に次の式が成立する: alphaS’=0
信号の線形性に依存している。この理由から求める変量
のいずれかを無視し、ゼロに設定しなければならない。
シミュレーションによって、角速度betaS’および
alphaS’に関係する項は加速度センサにほとんど
寄与しないことが明らかにされている。本実施例におい
ては路面横傾斜角速度alphaS’がゼロに設定され
る。それによってbetaS、 betaS'、 betaS"、 alphaS、 alp
haS"、 psiS'、 psiS"を定めるnS=7の非線形の式が得
られ、その場合に次の式が成立する: alphaS’=0
【0041】求める変量についてnS式を線形化した後
に、測定されたセンサ信号とセンサについて設定された
運動学的な式を等しくすることによって、[7×7]の
係数マトリクス
に、測定されたセンサ信号とセンサについて設定された
運動学的な式を等しくすることによって、[7×7]の
係数マトリクス
【0042】
【数1】
【0043】を用いて7次の線形式が得られる:A = A
(VL, VL', VQ, VQ', rZ,F, VZ,F, aZ,F, betaF,bet
aF', betaF", alphaF, alphaF', alphaF").
(VL, VL', VQ, VQ', rZ,F, VZ,F, aZ,F, betaF,bet
aF', betaF", alphaF, alphaF', alphaF").
【0044】数式処理プログラムを用いて車両の外部
(オフライン)の線形式をシンボリックな形式で立て
て、解くことができる。その場合には車両内部(オンラ
イン)においては係数マトリクスAの実際の値を定める
だけで済む。それによって線形式を時間をかけて数値的
に解くことが回避され、リアルタイム処理が可能にな
る。
(オフライン)の線形式をシンボリックな形式で立て
て、解くことができる。その場合には車両内部(オンラ
イン)においては係数マトリクスAの実際の値を定める
だけで済む。それによって線形式を時間をかけて数値的
に解くことが回避され、リアルタイム処理が可能にな
る。
【0045】図1には本発明の実施例のブロック回路が
示されている。すでに説明したように、センサ11、1
2、13、141、142、および143は、車両のヨ
ーイング速度、縦加速度、横加速度および垂直の車体加
速度を表すセンサ信号wZ、aL、aQ、aV1、aV2およ
びaV3を供給する。その場合にセンサ11、12、1
3、141、142および143は絶対的(慣性的)な
運動量を出力する。ヨーイング速度の信号wZはユニッ
ト111において微分されてヨーイング加速度wZ’に
される。その後センサ信号はユニット100へ供給され
る。ユニット100においては、すでに説明したよう
に、路面の縦および横傾斜とその経時的変化および慣性
的な垂直軸を中心とする路面固定基準系(KS)の回転
とその経時的変化を表す信号betaS、betaS’、
betaS”、alphaS、alphaS”、psiS’
およびpsiS”が求められる。
示されている。すでに説明したように、センサ11、1
2、13、141、142、および143は、車両のヨ
ーイング速度、縦加速度、横加速度および垂直の車体加
速度を表すセンサ信号wZ、aL、aQ、aV1、aV2およ
びaV3を供給する。その場合にセンサ11、12、1
3、141、142および143は絶対的(慣性的)な
運動量を出力する。ヨーイング速度の信号wZはユニッ
ト111において微分されてヨーイング加速度wZ’に
される。その後センサ信号はユニット100へ供給され
る。ユニット100においては、すでに説明したよう
に、路面の縦および横傾斜とその経時的変化および慣性
的な垂直軸を中心とする路面固定基準系(KS)の回転
とその経時的変化を表す信号betaS、betaS’、
betaS”、alphaS、alphaS”、psiS’
およびpsiS”が求められる。
【0046】補正ユニット110においては慣性的な車
両運動を表すセンサ11、12、13、141、142
および143の信号(従って路面傾斜によって乱された
信号)が、車両の運動を路面系内で再現するように補正
される(補正された信号Scori)。このようにして補
正された信号はシャシの閉ループまたは開ループ制御に
用いられる。
両運動を表すセンサ11、12、13、141、142
および143の信号(従って路面傾斜によって乱された
信号)が、車両の運動を路面系内で再現するように補正
される(補正された信号Scori)。このようにして補
正された信号はシャシの閉ループまたは開ループ制御に
用いられる。
【0047】慣性的な信号を補正するためにユニット1
00には、すでに説明したように、ばね変位距離センサ
15のばね変位運動Zarijと、例えば車輪回転数セ
ンサ16ないしは微分ユニット161からの車両縦速度
ないし車両縦加速度が供給される。ユニット100の出
力側には、路面縦および横傾斜とその経時的変化および
慣性的な垂直軸を中心とする路面固定基準系(KS)の
回転とその時間的な変化を表す信号betaS、bet
aS’、betaS”、alphaS、alphaS”、p
siS’およびpsiS”が出力される。
00には、すでに説明したように、ばね変位距離センサ
15のばね変位運動Zarijと、例えば車輪回転数セ
ンサ16ないしは微分ユニット161からの車両縦速度
ないし車両縦加速度が供給される。ユニット100の出
力側には、路面縦および横傾斜とその経時的変化および
慣性的な垂直軸を中心とする路面固定基準系(KS)の
回転とその時間的な変化を表す信号betaS、bet
aS’、betaS”、alphaS、alphaS”、p
siS’およびpsiS”が出力される。
【0048】シャシの閉ループまたは開ループ制御シス
テム120において、これらの信号が詳述しない所定の
信号処理方法に基づいてさらに処理されて、該当するア
クチュエータの駆動信号に変換される。
テム120において、これらの信号が詳述しない所定の
信号処理方法に基づいてさらに処理されて、該当するア
クチュエータの駆動信号に変換される。
【0049】ユニット110と120、従って補正ユニ
ット110とシャシの閉ループ又は開ループ制御ユニッ
ト120はもちろん単一のユニットとして形成すること
もできる。このことは特に、センサ信号を直接補正する
のではなく、所定のシャシの閉ループまたは開ループ制
御方法に基づいて、センサ信号から求められた慣性的な
車両運動を補正する場合に意味のあるものになる。すな
わち例えば車両ボディ運動を抑圧するために垂直の車体
加速度信号aV1、aV2およびaV3並びに横および縦加速
度信号aQとaLから車体の慣性的なバウンシング、ピッ
チングおよびローリングを定めることができる。さら
に、車体のこの慣性的なバウンシング、ピッチングおよ
びローリングをその後、路面の縦および横傾斜について
補正して、路面固定系におけるバウンシング、ピッチン
グおよびローリングに変換することができる。
ット110とシャシの閉ループ又は開ループ制御ユニッ
ト120はもちろん単一のユニットとして形成すること
もできる。このことは特に、センサ信号を直接補正する
のではなく、所定のシャシの閉ループまたは開ループ制
御方法に基づいて、センサ信号から求められた慣性的な
車両運動を補正する場合に意味のあるものになる。すな
わち例えば車両ボディ運動を抑圧するために垂直の車体
加速度信号aV1、aV2およびaV3並びに横および縦加速
度信号aQとaLから車体の慣性的なバウンシング、ピッ
チングおよびローリングを定めることができる。さら
に、車体のこの慣性的なバウンシング、ピッチングおよ
びローリングをその後、路面の縦および横傾斜について
補正して、路面固定系におけるバウンシング、ピッチン
グおよびローリングに変換することができる。
【0050】本発明方法のシーケンスが図3にフローチ
ャートの形式でまとめられている。
ャートの形式でまとめられている。
【0051】第1のステップ301において個々のセン
サに関する関係が、車両と路面間および路面と慣性シス
テムの間の相対量の関数としてリストアップされる。第
2のステップ302においては求める変量:betaS、 bet
aS'、 betaS"、 alphaS、 alphaS"、 psiS'、 psiS"について
線形化が行われ、その場合に次の式が成立する: alphaS'=0
サに関する関係が、車両と路面間および路面と慣性シス
テムの間の相対量の関数としてリストアップされる。第
2のステップ302においては求める変量:betaS、 bet
aS'、 betaS"、 alphaS、 alphaS"、 psiS'、 psiS"について
線形化が行われ、その場合に次の式が成立する: alphaS'=0
【0052】ステップ301と302では、すでに説明
したように、車両の外部(オフライン)でシンボリック
な形式で設定して、解かれる。走行中、すなわち車両内
部(オンライン)で、ステップ303において測定され
たばね変位距離とその微分から車両本体と路面間の相対
的な変量が定められる。第4のステップ304において
は例えば測定された車輪回転数と車両横速度の微分から
車両縦速度とその微分が定められる。
したように、車両の外部(オフライン)でシンボリック
な形式で設定して、解かれる。走行中、すなわち車両内
部(オンライン)で、ステップ303において測定され
たばね変位距離とその微分から車両本体と路面間の相対
的な変量が定められる。第4のステップ304において
は例えば測定された車輪回転数と車両横速度の微分から
車両縦速度とその微分が定められる。
【0053】第5のステップにおいては測定されたセン
サ信号がそれに従って線形化された式と等しいものとさ
れ、線形式の実際の係数マトリクスAが計算される。最
後のステップ306においてはこの式が解かれ、求める
変量betaS、 betaS'、 betaS"、 alphaS、 alphaS"、 psiS'、
psiS"が得られ、その場合に、 alphaS'=0 が成立する。
サ信号がそれに従って線形化された式と等しいものとさ
れ、線形式の実際の係数マトリクスAが計算される。最
後のステップ306においてはこの式が解かれ、求める
変量betaS、 betaS'、 betaS"、 alphaS、 alphaS"、 psiS'、
psiS"が得られ、その場合に、 alphaS'=0 が成立する。
【0054】従って、路面傾斜によって乱される慣性的
なセンサ信号を路面平面に射影することによって、シャ
シの閉ループまたは開ループ制御システムを有する車両
に関する効果的かつノイズのない走行状態監視が得られ
る。本発明によれば、すでにある慣性的なセンサ信号か
ら路面傾斜とその微分を直接求めることが可能になり、
それによってノイズのないセンサ信号をリアルタイムで
求めることができる。というのは対応する式の解決が分
析的な形式で表示されるからである。
なセンサ信号を路面平面に射影することによって、シャ
シの閉ループまたは開ループ制御システムを有する車両
に関する効果的かつノイズのない走行状態監視が得られ
る。本発明によれば、すでにある慣性的なセンサ信号か
ら路面傾斜とその微分を直接求めることが可能になり、
それによってノイズのないセンサ信号をリアルタイムで
求めることができる。というのは対応する式の解決が分
析的な形式で表示されるからである。
【0055】上述の実施例に示した、路面の縦傾斜、横
傾斜およびヨーイングを定める実施形式の他に、センサ
の費用を削減した他の実施形式も可能である: 1.−ヨーイング速度センサ……→wZ −縦加速度センサ ……→aL 後方および前方車体領域における車両本体の垂直加速度
を検出する2つの垂直加速度センサ……→aV,vorne’ aV,hinten’ を用いて、路面の縦傾斜とヨーイングを求める。
傾斜およびヨーイングを定める実施形式の他に、センサ
の費用を削減した他の実施形式も可能である: 1.−ヨーイング速度センサ……→wZ −縦加速度センサ ……→aL 後方および前方車体領域における車両本体の垂直加速度
を検出する2つの垂直加速度センサ……→aV,vorne’ aV,hinten’ を用いて、路面の縦傾斜とヨーイングを求める。
【0056】2.−縦加速度加速度センサ……→aL −後方と前方の車体領域における車両本体の垂直加速度
を検出する2つの垂直加速度センサ……aV,forne’ aV,hinten’ を用いて路面の縦傾斜を求める。
を検出する2つの垂直加速度センサ……aV,forne’ aV,hinten’ を用いて路面の縦傾斜を求める。
【0057】上述の計算型式は変わらず、ただ関心のな
い変量はゼロに設定され、かつ線形の式システムは求め
る変量に従って削減される。
い変量はゼロに設定され、かつ線形の式システムは求め
る変量に従って削減される。
【0058】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、路面の傾斜によって乱される慣性的なセンサ
信号を路面平面に射影させることができる。それによっ
て、路面に対する車両運動を表し、かつ/または測定信
号の重力成分を補正した制御信号を得ることができる。
シャシの閉ループおよび/または開ループ制御システム
のアクチュエータを駆動するためには、路面固定基準系
に関する車両運動も重要であるので、本発明方法によっ
てシャシ閉ループおよび/または開ループ制御システム
全体を改良することができる。
によれば、路面の傾斜によって乱される慣性的なセンサ
信号を路面平面に射影させることができる。それによっ
て、路面に対する車両運動を表し、かつ/または測定信
号の重力成分を補正した制御信号を得ることができる。
シャシの閉ループおよび/または開ループ制御システム
のアクチュエータを駆動するためには、路面固定基準系
に関する車両運動も重要であるので、本発明方法によっ
てシャシ閉ループおよび/または開ループ制御システム
全体を改良することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法のブロック回路図である。
【図2】実施例で利用される運動量をモデルを用いて説
明するものである。
明するものである。
【図3】本発明方法を説明するフローチャート図であ
る。
る。
【符号の説明】 11、12、13、15、16、141、142、14
3 センサ 100 信号検出ユニット 110 補正ユニット 120 シャシ制御ユニット 161 微分ユニット
3 センサ 100 信号検出ユニット 110 補正ユニット 120 シャシ制御ユニット 161 微分ユニット
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ローランド ストラー ドイツ連邦共和国、7012 フェルバッハ、 ドロッセルヴェーク 14
Claims (9)
- 【請求項1】 自動車のシャシの閉ループおよび/また
は開ループ制御に用いるセンサ信号処理方法であって、 慣性基準系(KI)に関する車両運動を表す第1の信号
(wZ、aL、aQ、aV1、aV2、aV3)が検出され、 前記第1の信号に基づいて、前記第1の信号を補正する
ための補正値(betaS、betaS'、betaS"、
alphaS、alphaS"、psiS'、psiS")
が、補正された第1の信号(Scori)に基づいて路面
固定基準系(KS)に関する車両運動が推定されるよう
に、求められることを特徴とする、センサ信号処理方
法。 - 【請求項2】 前記補正値(betaS、betaS'、
betaS"、alphaS、alphaS"、psiS'、
psiS")が、路面縦および/または横傾斜とその経時
変化、および/または慣性垂直軸を中心とする路面固定
基準系(KS)の回転およびその経時変化を表すことを
特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記第1の信号として、 −慣性基準系(KI)における車両のヨーイング速度を
表す第1のセンサ信号(wZ)が検出され、かつ/また
は −慣性基準系(KI)における車両の縦加速度を表す第
2のセンサ信号(aL)が検出され、かつ/または、 −慣性基準系(KI)における車両の横加速度を表す第
3のセンサ信号(aQ)が検出され、かつ/または、 −慣性基準系(KI)における車両の垂直加速度を表す
第4のセンサ信号(aV 1、aV2、aV3)が検出されるこ
とを特徴とする請求項1または2に記載の方法。 - 【請求項4】 前記第1のセンサ信号(wZ)が微分さ
れて、慣性基準系(KI)における車両のヨーイング加
速度を表す第5の信号(wZ')に変換されることを特徴
とする、請求項3に記載の方法。 - 【請求項5】 前記補正された第1の信号(scori)
がシャシの開ループおよび/または閉ループ制御に使用
されることを特徴とする、請求項1に記載の方法。 - 【請求項6】 前記補正された第1の信号(Scori)
として、 −路面固定基準系(KS)における車両のヨーイング速
度を表す第1の補正されたセンサ信号および/または、 −路面固定基準系(KS)における車両の縦加速度を表
す第2の補正されたセンサ信号および/または、 −路面固定基準系(KS)における車両の横加速度を表
す第3の補正されたセンサ信号および/または、 −路面固定基準系(KS)における車両の垂直加速度を
表す第4の補正されたセンサ信号が用いられることを特
徴とする請求項1または5に記載の方法。 - 【請求項7】 前記補正値(psiS'、psiS"、be
taS、betaS'、betaS"、alphaS、alp
haS")を求めるために、車両本体と車輪間の相対運動
および/または車両縦運動および/または車両横運動を
表す第2の信号(Zarij、VL、VL'、VQ、VQ')
が使用されることを特徴とする請求項1、2、3、4、
5または6のいずれかに記載の方法。 - 【請求項8】 慣性基準系(KI)に関する車両運動を
表す第1の信号(wZ、wZ'、aL、aQ、aV1、aV2、
aV3)を検出する第1の手段(11、12、13、14
1、142、143)が設けられており、かつ前記第1
の信号を次のように、すなわち補正された第1の信号
(Scori)に基づいて路面固定基準系(KS)に関する
車両運動を推定するように補正する、第2の手段(10
0)が設けられていることを特徴とする、シャシの閉ル
ープおよび/または開ループ制御に使用するためのセン
サ信号処理装置。 - 【請求項9】 前記補正された信号に従ってシャシを開
ループおよび/または閉ループ制御する手段が設けられ
ていることを特徴とする、請求項8に記載のセンサ信号
処理装置。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE4228414.7 | 1992-08-26 | ||
DE4228414A DE4228414B4 (de) | 1992-08-26 | 1992-08-26 | Verfahren und Vorrichtung zur Aufbereitung von Sensorsignalen |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06106936A true JPH06106936A (ja) | 1994-04-19 |
JP3439235B2 JP3439235B2 (ja) | 2003-08-25 |
Family
ID=6466502
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP15145493A Expired - Fee Related JP3439235B2 (ja) | 1992-08-26 | 1993-05-28 | センサ信号処理方法およびその装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6085133A (ja) |
JP (1) | JP3439235B2 (ja) |
DE (1) | DE4228414B4 (ja) |
Families Citing this family (34)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE19538616C2 (de) * | 1995-10-17 | 2003-11-27 | Continental Teves Ag & Co Ohg | Vorrichtung zur Erfassung einer Fahrzeugneigung und/oder einer Fahrzeugbeschleunigung |
DE19651123C1 (de) * | 1996-12-09 | 1998-06-18 | Siemens Ag | Steuervorrichtung in einem Kraftfahrzeug |
DE19707175C2 (de) * | 1997-02-22 | 1999-09-02 | Tzn Forschung & Entwicklung | Verfahren und Vorrichtung zur Ermittlung eines Winkels um die Fahrzeuglängsachse in einer Kurvenfahrt |
DE19817686A1 (de) * | 1998-04-21 | 1999-10-28 | Wabco Gmbh | Verfahren zur Bestimmung einer Vergleichsgröße |
DE10002471A1 (de) | 2000-01-21 | 2001-07-26 | Daimler Chrysler Ag | Verfahren zum Betreiben einer Sensorbaugruppe mit richtungsempfindlichen Sensoren sowie entsprechende Beschleunigungsaufnehmergruppe |
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