JPH06107193A

JPH06107193A - 車両の操舵装置

Info

Publication number: JPH06107193A
Application number: JP23744392A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Nagaoka; 満長岡; Yoko Ogawa; 陽子小川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1992-09-04
Filing date: 1992-09-04
Publication date: 1994-04-19
Anticipated expiration: 2016-07-09
Also published as: JP3184325B2

Abstract

(57)【要約】【目的】前輪の操舵時に車両に発生するヨーレイトを
目標値に制御する状態フィードバック制御と、他の第２
の制御則とを切換えて使用する場合、その制御切換時に
車両に発生するショックを軽減する。【構成】後輪操舵装置のモータ２６は後輪を操舵す
る。ＬＱＧ制御手段３０は車両に発生するヨーレイトが
目標値になるように状態フィードバック制御する。車速
感応ＭＡＰ制御手段３１は予め記憶するマップに基いて
車速に応じてモータ２６を制御し、後輪の操舵角を制御
する。制御切換手段３２は、車輪のコーナリングフォー
スが車輪の横滑り角に対して比例関係にある線形領域の
ときＬＱＧ制御手段３０を選択し、非線形領域のとき車
速感応ＭＡＰ制御手段３１を選択する。第３の制御手段
３３は、制御切換手段３２による制御の切換時に、ＬＱ
Ｇ制御と車速感応ＭＡＰ制御とを滑らかに繋ぐようモー
タ２６を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両のステアリング操
舵状態に応じて後輪又は前輪を強制的に操舵制御して、
車両の運転性や安定性を高めるようにした車両の操舵装
置の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の車両の操舵装置して、ス
テアリング操作量に対応する前輪の操舵角に対して、後
輪の転舵比を車速に応じて決定し、該転舵比で後輪を転
舵制御するものが知られているが、このものでは、如何
なる車速でも運転者の意思に合致した操舵性能を得るこ
とが可能である反面、運転者がステアリングを操作した
直後の初期状態では、前輪と後輪とが同相になる場合が
多いため、該初期状態での車両の回頭性が低い憾みがあ
った。

【０００３】そのため、従来、例えば特開平１−２６２
２６８号公報に開示されるものでは、運転者のステアリ
ング操舵量に基いて車両の制御目標ヨーレイトを演算す
ると共に、車両のヨーレイトを実測し、このヨーレイト
の実測値と制御目標値との偏差に応じたフィードバック
制御量でもって後輪の操舵角をフィードバック制御する
ことにより、ステアリング操作直後の初期状態でもヨー
レイトを素早く発生させて、この初期状態での車両の回
頭性を高めている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のフィードバック制御では、ヨーレイトの実測値と制
御目標値との偏差のみに応じてフィードバック制御量を
演算して、後輪を転舵制御している関係上、実際ヨーレ
イトを制御目標値に精度良く制御するにも限界がある。

【０００５】そこで、例えば、上記のフィードバック制
御に代えて、状態フィードバック制御を採用することが
考えられる。この状態フィードバック制御は、ヨーレイ
トの他、車両の複数の状態変数，例えば車輪の横滑り
角、前輪及び後輪のコーナリングフォース等を推定して
車両の運動状態を把握し、これ等複数の状態変数を用い
て制御対象を制御するものであるので、上記車両の複数
の状態変数を用いて車両に発生するヨーレイトを制御目
標値にするよう、前輪又は後輪の操舵角をフィードバッ
ク制御すれば、常に車両に目標のヨーレイトを発生させ
ることができ、ステアリング操作時当初の車両の回頭性
を向上できる等、車両の運転性及び安定性に最適な制御
が可能となる。

【０００６】その場合、状態フィードバック制御は、状
態方程式として線形方程式を用い、該線形方程式に基い
て車両の複数の状態量を推定している関係上、車両の運
動特性が路面状態の変化等に起因して線形方程式から外
れた非線形の運動となった車両の動特性の変化時には、
上記推定する複数の状態量が最適値からずれを生じ、そ
の結果、車両には制御目標ヨーレイトが発生せず、不安
定になる憾みが生じる。そのため、例えば、状態フィー
ドバック制御とは別途に、非線形領域において車両を本
質的に安定にできる第２の制御則を予め用意し、非線形
領域では該第２の制御則を使用することにより、車両の
動特性が線形領域から非線形領域に移行した際にも、車
両の安定性を良好に確保することが考えられる。

【０００７】しかしながら、上記の考えでは、線形領域
から非線形領域への移行時、及びその逆方向への移行時
には、制御が瞬時に切換わる関係上、この制御の切換え
に起因して車両にショックを与える憾みが生じる。

【０００８】本発明は斯かる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的は、上記の通り前輪又は後輪の操舵制御
に状態フィードバック制御と第２の制御則とを用い、該
両制御を線形領域と非線形領域とで切換える場合に、こ
の両制御の切換えに起因して車両に発生するショックを
軽減ないし解消することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明では、状態フィードバック制御と第２の制御
則とを線形領域と非線形領域とで切換えて用いる場合
に、この両制御の切換えを良好に繋ぐ第３の制御則を用
いることとする。

【００１０】つまり、請求項１記載の発明の具体的な解
決手段は、図１に示すように、前輪又は後輪をステアリ
ングとは別途に操舵する操舵手段２０を設けるととも
に、車輪の横滑り角に対して車輪のコーナリングフォー
スが比例的に変化する線形領域にあるか非線形領域にあ
るかを判別する領域判別手段３４と、少くとも車両の実
際ヨーレイト及び車輪の推定横滑り角に基いて前輪又は
後輪操舵に対する目標制御量を演算し、車両の実際ヨー
レイトを制御目標ヨーレイトに状態フィードバック制御
する状態フィードバック制御手段３０と、上記非線形領
域において安定して前輪又は後輪を操舵制御できる第２
の制御手段３１と、上記領域判別手段３４の出力を受
け、車輪のコーナリングフォースが線形領域にあるとき
上記状態フィードバック制御手段３０により上記操舵手
段２０を制御し、車輪のコーナリングフォースが非線形
領域にあるとき上記第２の制御手段３１により操舵手段
２０を制御するよう前輪又は後輪の操舵制御を切換える
制御切換手段３２とを設ける。更に、上記制御切換手段
３２による制御の切換時に状態フィードバック制御手段
３０と第２の制御手段３１との制御の間を滑らかに繋ぐ
ように上記制御切換手段３２に優先して操舵手段２０を
制御する第３の制御手段３３とを設ける構成としてい
る。

【００１１】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の発明において、線形領域と非線形領域との境
界を含んで該境界近傍に遷移領域を設定し、該遷移領域
において第３の制御手段３３を動作させる構成とする。

【００１２】更に、請求項３記載の発明では、請求項１
又は請求項２記載の発明において、第３の制御手段３３
を特定して、状態フィードバック制御手段３０による制
御量と第２の制御手段３１による制御量とを単純比例に
より重み付け配分した制御量で操舵手段２０を制御する
もので構成する。

【００１３】加えて、請求項４記載の発明では、第３の
制御手段３３を別のものに特定し、状態フィードバック
制御手段３０による制御量と第２の制御手段３１による
制御量とを２乗比例により重み付け配分した制御量で操
舵手段２０を制御するもので構成する。

【００１４】また、請求項５記載の発明では、上記請求
項２記載の発明における遷移領域の幅を、車両の走行状
態に応じて変更する幅変更手段を設ける構成とする。

【００１５】更に、請求項６記載の発明では、請求項５
記載の発明の幅変更手段を特定して、遷移領域の幅を、
走行している路面の摩擦係数が大きいとき拡大するもの
で構成する。

【００１６】加えて、請求項７記載の発明では、幅変更
手段を、車両に作用している横加速度が大きいとき遷移
領域の幅を拡大するもので構成している。

【００１７】また、請求項８記載の発明では、幅変更手
段を、車速が高いとき遷移領域の幅を縮小するもので構
成する。

【００１８】更に、請求項９記載の発明では、幅変更手
段を、前輪の操舵角が大きいとき遷移領域の幅を縮小す
るもので構成する。

【００１９】加えて、請求項１０記載の発明では、幅変
更手段を、車輪の横滑り角が大きいとき遷移領域の幅を
縮小するもので構成する。

【００２０】更にまた、請求項１１記載の発明では、幅
変更手段を、操舵手段２０の制御が状態フィードバック
制御手段３０から第２の制御手段３１に切換えられると
き、遷移領域の幅を拡大するもので構成する。

【００２１】加えて、請求項１２記載の発明では、操舵
手段２０の制御が第２の制御手段３１から状態フィード
バック制御手段３０に切換えられるとき、遷移領域の幅
を縮小するもので構成する。

【００２２】

【作用】以上の構成により、請求項１記載の発明では、
線形領域では状態フィードバック制御手段３０が制御切
換手段３２により選択されて、操作手段２０により前輪
又は後輪の操舵角が状態フィードバック制御されるの
で、車両に作用するヨーレイトが常に制御目標値に精度
良く一致して、制御の狙い通りの良好な車両の運転特性
が得られる。

【００２３】一方、非線形領域では、状態フィードバッ
ク制御手段３０に代えて、第２の制御手段３１が制御切
換手段３２により選択される。その結果、前輪又は後輪
の操舵角が第２の制御則に基いて安定して制御されるの
で、車両の運動が安定することになる。

【００２４】また、前輪又は後輪の操舵角の制御が制御
切換手段３２により切換えられる際には、第３の制御手
段３３が動作する。従って、前輪又は後輪の操舵角の制
御は、状態フィードバック制御から第３の制御則を経て
第２の制御則に切換わり、また第２の制御則から第３の
制御則を経た後に状態フィードバック制御に切換わるの
で、て、前輪又は後輪の操舵角の制御が滑らかに繋がっ
て、車両に生じるショックが軽減ないし解消される。

【００２５】また、請求項２記載の発明では、車輪のコ
ーナリングフォースが線形領域から遷移領域に入ると、
前輪又は後輪の操舵角の制御が状態フィードバック制御
から第３の制御則に切換わり、その後、非線形領域に入
った時点で第３の制御則から第２の制御則に切換わる。
また、車輪のコーナリングフォースが非線形領域から遷
移領域に入ると、前輪又は後輪の操舵角の制御が第２の
制御則から第３の制御則に切換わり、その後、線形領域
に入った時点で状態フィードバック制御に切換わる。そ
の結果、車両に生じるショックが一層軽減ないし解消さ
れる。

【００２６】更に、請求項３記載の発明では、状態フィ
ードバック制御と第２の制御則との間の切換移行時に
は、該両制御の制御量が単純比例により重み付け配分さ
れて第３の制御則の制御量となるので、制御の切換えが
滑らかに行われ、車両に発生するショックが有効に軽減
ないし解消される。

【００２７】加えて、請求項４記載の発明では、上記請
求項３記載での制御切換移行時の単純比例による重み付
け配分に代えて、両制御量を２乗比例により重み付け配
分したものが第３の制御則の制御量となるので、車両に
発生するショックがより一層有効に軽減ないし解消され
る。

【００２８】また、請求項５記載の発明では、上記請求
項２記載の発明での遷移領域の幅が車両の走行状態に応
じて変更されるので、車両の走行状態に応じて制御の切
換移行の速度を自在に調整することができる。

【００２９】更に、請求項６及び請求項７記載の発明で
は、路面の摩擦係数が大きいとき及び車両に作用する横
加速度が大きいとき，即ち車両の安定性が高い際には、
遷移領域の幅が拡大されて、状態フィードバック制御が
長く継続し反映されるので、車両の精度良い運転性を確
保しつつ、車両に発生するショックが有効に軽減される
ことになる。

【００３０】加えて、請求項８、請求項９及び請求項１
０記載の発明では、車速が高いとき、前輪の操舵角が大
きいとき、及び車輪の横滑り角が大きいとき，即ち線形
領域から非線形領域に移行し易い際には、遷移領域の幅
が縮小されて、制御の切換速度が速くなり、制御が状態
フィードバック制御から第２の制御則に素早く切換わる
ので、車両の安定性が早期に且つ良好に確保される。

【００３１】また、請求項１１記載の発明では、状態フ
ィードバック制御手段３０から第２の制御手段３１に切
換えられるとき、即ち車両が線形領域から本来不安定な
非線形領域に移行する際には、遷移領域の幅が拡大され
て、切換移行が徐々に行われるので、車両の安定性が向
上する。

【００３２】更に、請求項１２記載の発明では、上記と
は逆に第２の制御手段３１から状態フィードバック制御
手段３０に切換えられるとき、即ち車両が非線形領域か
ら本来安定な線形領域に移行する際には、遷移領域の幅
が縮小されて、切換移行が素早く行われるので、車両の
良好な安定性を確保しつつ、短時間で状態フィードバッ
ク制御が開始されて、車両の精度良い運転性が直ちに得
られる。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明の車両の操舵装置よれば、線形領域では状態フィード
バック制御を選択して使用し、非線形領域では安定な第
２の制御則を選択して使用すると共に、この両制御の切
換移行時には、この切換移行を滑かにする第３の制御則
を選択して使用したので、状態フィードバック制御によ
る狙い通りの車両の運動特性を実現でき、車両の走行性
能の向上を図りつつ、車輪のコーナリングフォースが非
線形領域に移行した際にも車両を良好に安定させて車両
の安定性の向上を図ることができると共に、制御の切換
移行時に車両に生じるショックを有効に軽減ないし解消
することができる。

【００３４】また、請求項２記載の発明によれば、線形
領域と非線形領域との境界を含んで該境界近傍に遷移領
域を設定し、該遷移領域で第３の制御則を選択して使用
したので、制御の切換移行をスムーズに行って、車両に
生じるショックを一層軽減ないし解消できる。

【００３５】更に、請求項３及び請求項４記載の発明に
よれば、状態フィードバック制御と第２の制御則との両
制御量を単純比例及び２乗比例により重み配分して、第
３の則の制御量としたので、制御切換移行時に車両に生
じるショックを有効に軽減ないし解消できる。

【００３６】加えて、請求項５〜請求項１０記載の発明
によれば、車両の走行状態に応じて遷移領域の幅を変更
したので、制御切換速度を車両の走行状態に応じて変更
できて、制御切換移行時に車両に発生するショックを一
層有効に軽減ないし解消できると共に、状態フィードバ
ック制御から第２の制御則への切換えを素早く行って、
車両の安定性を早期且つ良好に確保できる等の効果を奏
する。

【００３７】また、請求項１１記載の発明では、状態フ
ィードバック制御から第２の制御則への本来不安定な領
域への切換移行時には，遷移領域の幅を拡大して、制御
の切換移行を徐々に行わせたので、車両の安定性の向上
を図ることができる。

【００３８】更に、請求項１２記載の発明によれば、第
２の制御則から状態フィードバック制御への本来安定な
領域への切換移行時には，遷移領域の幅を縮小して、制
御の切換速度を高めたので、車両の良好な安定性を確保
しつつ、短時間で素早く状態フィードバック制御を開始
させて、車両の精度良い運転性を直ちに得ることができ
る。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図２以下の図面に基
いて説明する。

【００４０】図２は本発明に係る車両の操舵装置の概略
平面図を示し、１はステアリング、２は左右の前輪、３
は左右の後輪、１０は上記ステアリング１の操作により
左右の前輪２、２を操舵する前輪操舵装置、２０は該前
輪操舵装置１０による前輪２、２の転舵に応じて左右の
後輪３、３を操舵する操舵手段としての後輪操舵装置で
ある。

【００４１】上記前輪操舵装置１０は、車体幅方向に配
置されたリレーロッド１１を有し、該ロッド１１の両端
部は各々タイロッド１２、１２及びナックルアーム１
３、１３を介して左右の前輪２、２に連結されている。
該リレーロッド１１には、ハンドル１の操作に連動して
該リレーロッド１１を左右に移動させるラック・アンド
・ピニオン機構１４が配置され、ステアリング１の操作
時にその操作量に応じた角度だけ左右の前輪２、２を操
舵する構成である。

【００４２】一方、後輪操舵装置２０は、上記と同様に
車体幅方向に配置されたリレーロッド２１を有し、該ロ
ッド２１の両端部は各々タイロッド２２、２２及びナッ
クルアーム２３、２３を介して左右の後輪３、３に連結
されている。該リレーロッド２１には、該ロッド２１を
中立位置に付勢するセンタリングバネ２２が配置されて
いると共に、ラック・アンド・ピニオン機構２３が配置
され、該機構２３には、クラッチ２４、減速機構２５、
及びモータ２６が連携されていて、クラッチ２４の締結
時にモータ２６の回転駆動によりラック・アンド・ピニ
オン機構２３を介してリレーロッド２１を車幅方向に移
動させて、後輪３，３をモータ２６の回転量に応じた角
度だけ操舵する構成である。

【００４３】上記モータ２６はコントロールユニット２
９に駆動制御される。該コントロールユニット２９は、
図３に示すように、内部に、モータ２６により後輪３の
舵角を車両の状態が推定できる少くとも実際ヨーレイト
及び車輪の横滑り角に基いて状態フィードバック制御
（以下、ＬＱＧ制御という）する状態フィードバック手
段としてのＬＱＧ制御手段３０と、第２の制御手段とし
ての車速感応ＭＡＰ制御手段３１と、上記ＬＱＧ制御手
段３０によるＬＱＧ制御と車速感応ＭＡＰ制御手段３１
によるＭＡＰ制御とを選択的に切換える制御切換手段３
２と、該制御切換手段３２による制御切換えに際してこ
の切換えを滑らかに行い得る第３の制御則に基いて後輪
操舵装置２０を用いて後輪３，３の舵角を制御する第３
の制御手段３３とを有する。上記車速感応ＭＡＰ制御手
段３１は、車両が安定するように予め記憶したマップに
基いて後輪３の制御すべき目標舵角を車速及び前輪操舵
角に応じて一義的に決定して、後輪３の舵角をモータ２
６により上記目標舵角に制御するものであり、従って、
図５に示すように車輪の横滑り角βに対するコーナリン
グフォース特性において、コーナリングフォースの変化
が横滑り角βに比例しない非線形領域でも制御が安定す
るものである。

【００４４】また、上記コントロールユニット２９に
は、車両に作用する横加速度を検出する横加速度センサ
３５と、車両に作用するヨーレイトを検出するヨーレイ
トセンサ３６と、後輪３の舵角を検出する後輪舵角セン
サ３７と、前輪２の操舵角を検出する前輪操舵角センサ
３８と、車速を検出する車速センサ３９とが各々入力さ
れている。

【００４５】次に、上記コントロールユニット２９によ
るモータ２６の駆動制御を図４の制御フローに従って説
明する。同図において、ステップＳ１で設定周期毎の制
御タイミングになると、ステップＳ２で上記各センサ３
６〜３９の検出信号に基いて車速Ｖｓ、前輪操舵角Ｆｓ
ｔｇ、後輪舵角Ｒｓｔｇ、車両に発生しているヨーレイ
トψ、及び車両に作用する横加速度Ｙｇの各車両運動状
態量を計測する。

【００４６】そして、ステップＳ３において下記式に基
いて車両の制御目標ヨーレイトｙｒｔを算出する。

【００４７】ここに、Ａはスタビリティーファクター、Ｌは車両のホ
イールベースである。その後は、ステップＳ４で前輪操
舵角センサ３８により検出した前輪操舵角Ｆｓｔｇの前
回値と今回値とに基いて前輪操舵速度ｄｆを下記式より
演算する。

【００４８】ｄｆ＝｛Ｆｓｔｇ（ｎ）−Ｆｓｔｇ（ｎ−１）｝＊ｋ（ｋは比例定数である）続いて、ステップＳ５において予め車速感応ＭＡＰ制御
における後輪３の舵角制御量ＲＭＡＰを演算する。即
ち、同ステップに示す車速Ｖｓｐに対応するマップ上の
比例定数ｒを算出した後、該算出した比例定数ｒに前輪
操舵角Ｆｓｔｇを乗算してＭＡＰ制御量ＲＭＡＰを求め
る。

【００４９】更に、ステップＳ６及びＳ７においてＬＱ
Ｇ制御における後輪３の舵角制御量ＲＦＢを演算する。
即ち、先ずステップＳ６でオブザーバー（状態観測器）
により車両の状態量及び車両の観測量を演算推定する。
ここに、車両の状態量としては、車両の横滑り角β、後
輪の舵角の変化速度ｄＲｓｔｇ／ｄｔ、前輪のコーナリ
ングフォースＣｆｆ、及び後輪のコーナリングフォース
Ｃｆｒの４種を推定し、車両の推定観測量としては、上
記４種の推定状態量に、後輪の舵角Ｒｓｔｇ、及び車両
に作用するヨーレイトｄψ／ｄｔを加えた６種を演算す
る。但し、後輪の舵角Ｒｓｔｇ及びヨーレイトｄψ／ｄ
ｔは実測値を用いる。上記車両の状態量及び観測量の推
定は、車両の推定状態量をｘｏｂ、車両の推定観測量を
ｙｏｂとして、下記の状態方程式及び出力方程式に基づ
く演算によって行うものである。

【００５０】ｄｘｏｂ／ｄｔ＝Ａｏｂ＊ｘｏｂ＋Ｂｏｂ
＊ｙ＋Ｊｏｂ＊ＲＦＢ（ｎ−１）ｙｏｂ＝Ｃｏｂ＊ｘｏｂ＋Ｄｏｂ＊ｙここに、Ａｏｂ、Ｂｏｂ、Ｃｏｂ、Ｄｏｂ及びＪｏｂは
オブザーバーゲイン、ＲＦＢはＬＱＧ制御量であり、ｙ
は実測ヨーレイトｄψ／ｄｔ及びＬＱＧ制御量ＲＦＢ値
である。

【００５１】その後は、ステップＳ７でＬＱＧ制御量Ｒ
ＦＢを演算する。この演算は、先ず実測ヨーレイトｄψ
／ｄｔと制御目標ヨーレイトｙｒｔとの偏差（ｄψ／ｄ
ｔ−ｙｒｔ）の積分値Ｓｉｇを式Ｓｉｇ（ｎ）＝Ｓｉｇ（ｎ−１）＋（ｄψ／ｄｔ−ｙｒ
ｔ）に基いて算出した後、ＬＱＧ制御量ＲＦＢを上記積分値
Ｓｉｇ及び推定観測量ｙｏｂを用いて下式ＲＦＢ＝−Ｆ＊ｙｏｂ−ＦＩ＊Ｓｉｇにて演算する。ここに、Ｆ，ＦＩは制御ゲインである。

【００５２】上記の通りＬＱＧ制御量ＲＦＢを算出した
後は、ステップＳ８で図５に示す線形領域と非線形領域
との境界を含む該境界近傍の遷移領域の幅に相当する前
輪操舵速度幅Δｄｆを図６ないし図１０に基いて決定す
る。つまり、図６では走行中の路面の摩擦係数μが大き
いほど幅Δｄｆを拡大し、図７では車両に作用している
横加速度の絶対値｜Ｙｇ｜が大きいほど幅Δｄｆを拡大
する。また、図８では車速Ｖｓｐが高くなるほど幅Δｄ
ｆを縮小すると共に、図９では前輪の操舵角の絶対値｜
ｆｓｔｇ｜が大きくなるほど幅Δｄｆを縮小し、図１０
では推定した車輪の横滑り角βが大きいほど幅Δｄｆを
縮小する。

【００５３】そして、図４の制御フローのステップＳ９
及びＳ１０で車輪のコーナリングフォースが遷移領域に
あるか否かを判定する。この判定は、具体的には、ステ
ップＳ９で図４の遷移領域を区画する線形領域側の横滑
り角βｏに対応する設定前輪操舵速度ｄｌ1 と実際の前
輪操舵速度ｄｆとを比較すると共に、ステップＳ１０で
上記設定前輪操舵速度ｄｌ1 に遷移領域の幅に相当する
前輪操舵速度幅Δｄｆを加算した値ｄｌ1 ＋Δｄｆと実
際の前輪操舵速度ｄｆとを比較して行う。その結果、ｄ
ｆ＜ｄｌ1 の線形領域にある場合には、ステップＳ１１
で後輪の舵角制御量Ｒを上記ステップＳ７で演算したＬ
ＱＧ制御量ＲＦＢに設定して（Ｒ＝ＲＦＢ）、ステップ
Ｓ１４でこの制御量Ｒでもってモータ２６を駆動制御し
て、左右の後輪３，３を操舵制御する。一方、ｄｌ1 ＋
Δｄｆ＜ｄｆの非線形領域にある場合には、ステップＳ
１２で後輪の舵角制御量Ｒを上記ステップＳ５で演算し
たＭＡＰ制御量ＲＭＡＰに設定して（Ｒ＝ＲＭＡＰ）、
ステップＳ１４でこの制御量Ｒでもってモータ２６を駆
動制御し、左右の後輪３，３を操舵制御する。

【００５４】これに対し、ｄｌ1 ＜ｄｆ＜ｄｌ1 ＋Δｄ
ｆの遷移領域にある場合には、ステップＳ１３で第３の
制御則の制御量ＲＴＲを演算する。この制御量ＲＴＲ
は、下記式に基いてＬＱＧ制御領域ＲＦＢとＭＡＰ制御
量ＲＭＡＰとを単純比例により実際の前輪操舵角ｄｆが
遷移領域で取る位置で重み付け配分した制御量として計
算する。

【００５５】ＲＴＲ＝ｃ＊ＲＭＡＰ＋（１−ｃ）＊ＲＦＢここに、ｄｌ2 ＝ｄｌ1 ＋Δｄｆである。

【００５６】そして、上記のように第３の制御則での制
御量ＲＴＲが求まると、ステップＳ１４で後輪３，３の
舵角制御量Ｒをこの制御量ＲＴＲに設定して（Ｒ＝ＲＴ
Ｒ）、ステップＳ１４でこの制御量Ｒでもってモータ２
６を駆動制御し、左右の後輪３，３を操舵制御する。

【００５７】よって、上記図４の制御フローにおいて、
ステップＳ６及びＳ７により状態フィードバック制御手
段３０を構成していると共に、ステップＳ５により第２
の制御則として車速感応ＭＡＰ制御を用いた第２の制御
手段３１を構成している。また、ステップＳ９及びＳ１
０により、図５に示すように車輪の横滑り角βに対して
車輪のコーナリングフォースが比例的に変化する線形領
域にあるか、非線形領域にあるかを判別する領域判別手
段３４を構成していると共に、ステップＳ１１及びＳ１
２により、上記領域判別手段３４の出力を受けて、車輪
のコーナリングフォースが線形領域にある場合にはＬＱ
Ｇ制御手段３０のＬＱＧ制御量ＲＦＢによりモータ２７
を制御し、非線形領域にある場合には第２の制御手段３
１の車速感応ＭＡＰ制御によりモータ２６を制御するよ
う後輪の操舵制御を切換えるようにした制御切換手段３
２を構成している。更に、ステップＳ１３により、上記
制御切換手段３２による制御の切換時に、ＬＱＧ制御量
ＲＦＢとＭＡＰ制御量ＲＭＡＰとを比例配分した第３の
制御則の制御量ＲＴＲでもってＬＱＧ制御とＭＡＰ制御
との間を滑らかに繋ぐように上記制御切換手段３２に優
先してモータ２６を制御するようにした第３の制御手段
３３を構成している。加えて、ステップＳ８により、図
５の遷移領域の幅に相当する前輪操舵速度幅Δｄｆを車
両の走行状態としての路面の摩擦係数μ、横加速度｜Ｙ
ｇ｜、車速Ｖｓｐ、前輪の操舵角｜ｆｓｔｇ｜、及び車
輪の推定横滑り角βに応じて変更するようにした幅変更
手段４５を構成している。

【００５８】したがって、上記実施例においては、前輪
の操舵速度ｄｆが設定値ｄｌ1 未満で遅い（ｄｆ＜ｄｌ
1 ）場合には、車輪のコーナリングフォースは線形領域
にあって、後輪３，３の操舵角がＬＱＧ制御手段３０に
よりＬＱＧ制御される。この場合、車両の動特性は上記
の状態方程式を満すので、オブザーバーによる状態量ｘ
ｏｂ及び観測量ｙｏｂは正確に推定され、従って車両の
ヨーレイトは制御目標値ｙｒｔに精度良く制御されて、
狙い通りの車両運動特性が得られ、車両の運転性能の向
上及び安定性の向上が図られる。

【００５９】これに対し、前輪の操舵速度ｄｆが設定値
ｄｌ2 （＝ｄｌ1 ＋Δｄｆ）を越えて速い（ｄｌ2 ＜ｄ
ｆ）場合には、車輪の横滑り角は非線形領域にある。こ
の場合、ＬＱＧ制御では、車両の動特性が上記状態方程
式を満さず、オブザーバーによる状態量ｘｏｂ等に誤差
が生じ易く、このため制御が不安定となって、車両の運
動が不安定になる場合がある。しかし、この非線形領域
では、制御切換手段３２がこの非線形領域で本来的に安
定している第２の制御手段３１による車速感応ＭＡＰ制
御を選択し、後輪３，３の操舵角が車速Ｖｓ及び前輪操
舵角Ｆｓｔｇに応じた制御量ＲＭＡＰでもって制御され
るので、車両の走行安定性が良好に確保される．しか
も、前輪の操舵速度ｄｆが設定値ｄｌ1 未満で遅い場合
には、運転者が車両を所望の方向に正確に導きたいと要
求する場合であって、この場合には上記の通り後輪３の
ＬＱＧ制御によって車両に発生するヨーレイトが制御目
標値ｙｒｔに精度良く一致するので、車両は運転者の要
求通りに方向転換して、車両の運転性能の一層の向上を
図ることができる。一方、前輪の操舵速度ｄｆが設定値
ｄｌ2 を越えて速い場合には、上記の通り後輪３の車速
感応ＭＡＰ制御によって車両のヨーレイトが安定して発
生するので、車両の安定性が向上する。この場合、発生
するヨーレイトはＬＱＧ制御の場合に比して制御目標値
ｙｒｔに精度良くは一致しなくなるが、運転者はさほど
車両の方向転換角度の正確さを要求していないので、支
障はない。

【００６０】更に、運転者のステアリング操作による前
輪操舵速度ｄｆの変化に伴い、ＬＱＧ制御からＭＡＰ制
御への切換え、及びその逆方向への切換えに際しては、
その両制御間の切換えを滑らかに繋ぐ第３の制御則の制
御量ＲＴＲでもって後輪操舵装置２０のモータ２６が制
御されるので、この制御切換に起因して車両に生じるシ
ョックを有効に軽減ないし解消することができる。

【００６１】その際、上記第３の制御則の制御量ＲＴＲ
は、実際前輪操舵速度ｄｆが図５の遷移領域で取る位置
に応じてＬＱＧ制御の制御量ＲＦＢと車速感応ＭＡＰ制
御の制御量ＲＭＡＰとを単純比例により重み付け配分し
て得られるので、制御の切換え移行が比例的に進行し
て、車両に生じるショックをより一層有効に軽減ないし
解消することができる。

【００６２】しかも、図５の遷移領域の幅に相当する前
輪操舵速度幅Δｄｆは、路面の摩擦係数μ、又は横加速
度｜Ｙｇ｜が大きい車両安定時には拡大されて、第３の
制御則によるモータ２６の制御時間が長くなる。その結
果、ＬＱＧ制御が長く反映されて、車両には制御目標ヨ
ーレイトに近いヨーレイトが発生して、車両の良好な運
転性が比較的長く確保されつつ、この制御切換時に車両
に生じるショックを有効に軽減できる。また、遷移領域
の幅に相当する前輪操舵速度幅Δｄｆは、車速Ｖｓｐ、
前輪の操舵角｜ｆｓｔｇ｜が大きい際、及び車輪の推定
横滑り角βが大きい際，即ち非線形領域に移行し易い際
ほど縮小されるので、車速感応ＭＡＰ制御に素早く移行
できて、車両の安定性を早期且つ良好に確保することが
できる。

【００６３】図１１は他の実施例を示し、上記実施例で
は第３の制御則として、ＬＱＧ制御量ＲＦＢとＭＡＰ制
御量ＲＭＡＰとを単純比例配分した制御量ＲＴＲを使用
したが、これ等制御量ＲＦＢ，ＲＭＡＰを２乗比例によ
り配分した制御量ＲＴＲを使用したものである。

【００６４】すなわち、図１１においては、上記図４の
ステップＳ１３の内容のみが異なり、下記式に基いてＬ
ＱＧ制御量ＲＦＢとＭＡＰ制御量ＲＭＡＰとを２乗比例
により重み付け配分して第３の制御則の制御量ＲＴＲを
演算する。

【００６５】 _ｋ１＝ｃ²／｛ｃ²＋（１−ｃ）²｝ｋ２＝１−ｋ１ＲＴＲ＝ｋ１＊ＲＭＡＰ＋ｋ２＊ＲＦＢしたがって、本実施例においては、ＬＱＧ制御とＭＡＰ
制御との間の重み付けは、図１２に破線で示すように、
実線で示す単純比例配分の上記実施例に比べて、制御の
切換移行をより一層滑らかに行うことができる。

【００６６】図１３は、請求項１１及び請求項１２記載
の実施例を示す。同図に示す後輪操舵角制御フローは、
図４の制御フローとステップＳ１〜Ｓ８までは同一であ
るので、ステップＳ９以降の制御の切換選択について説
明する。

【００６７】つまり、図１３の制御フローにおいて、ス
テップＳ９及びＳ１０で前輪操舵速度ｄｆにより線形領
域、遷移領域、又は非線形領域にあるか否かを判別す
る。そして、車輪のコーナリングフォースがｄｆ＜ｄｌ
1 の線形領域にある場合には、ステップＳ１１で後輪制
御量ＲをＬＱＧ制御量ＲＦＢに設定し、ステップＳ１２
でフラグＦ＝１に設定する。一方、ｄｌ2 ＝ｄｌ1 ＋Δ
ｄｆ＜ｄｆの非線形領域にある場合には、ステップＳ１
３で後輪制御量ＲをＭＡＰ制御量ＲＭＡＰに設定し、ス
テップＳ１４でフラグＦ＝３に設定する。

【００６８】これに対し、ｄｌ1 ＜ｄｆ＜ｄｌ2 の遷移
領域にある場合には、ステップＳ１５及びＳ１６でフラ
グＦの値を判別し、Ｆ＝１のＬＱＧ制御中の場合には、
ステップＳ１７でｄｌ2 を大きく，即ち遷移領域の幅に
相当する前輪操舵速度幅Δｄｆを拡大する一方、Ｆ＝３
のＭＡＰ制御中の場合には、ステップＳ１８でｄｌ2 を
小さく，即ち遷移領域の幅に相当する前輪操舵速度幅Δ
ｄｆを縮小する。

【００６９】その後は、ステップＳ１９で、ＬＱＧ制御
領域ＲＦＢとＭＡＰ制御量ＲＭＡＰとを単純比例配分し
て、第３の制御則の制御量ＲＴＲを計算する。

【００７０】そして、ステップＳ２０でＬＱＧ制御中の
線形領域ではＬＱＧ制御量ＲＦＢにより、ＭＡＰ制御中
の非線形領域ではＭＡＰ制御量ＲＭＡＰにより、及び遷
移領域では第３の制御則の制御量ＲＴＲにより、各々モ
ータ２６を制御して、後輪３，３を操舵制御して、ステ
ップＳ１に戻る。

【００７１】よって、図１３の制御フローのステップＳ
１５〜Ｓ１８により、図５の遷移領域の幅に相当する前
輪操舵速度幅Δｄｆを、後輪３の操舵角制御がＬＱＧ制
御からＭＡＰ制御に切換移行するときには拡大し、ＭＡ
Ｐ制御からＬＱＧ制御に切換移行するときには縮小する
ようにした幅変更手段４５´を構成している。

【００７２】したがって、本実施例においては、ＬＱＧ
制御からＭＡＰ制御に切換移行するとき，即ち車両の安
定性が本来低下する方向に移行する状況では、図５の遷
移領域の幅が拡大されて、ＭＡＰ制御への移行が一層緩
やかに行われるので、車両の安定性が良好に確保され
る。

【００７３】これに対し、上記とは逆にＭＡＰ制御から
ＬＱＧ制御に切換移行するとき，即ち車両の安定性が本
来良い方向に移行する状況では、遷移領域の幅が縮小さ
れて、ＬＱＧ制御への移行が素早く行われるので、早期
に狙い通りの車両の運転特性を得ることができる。この
場合、制御の切換移行速度は速いが、車両の安定性は、
これが良くなる方向への移行時であるので良好に確保さ
れる。

【００７４】図１４は他の実施例を示し、上記実施例で
は後輪３，３を後輪操舵装置２０を用いて操舵制御した
のに代え、前輪２，２をステアリングとは別途に電気的
に操舵制御するものに適用したものである。

【００７５】すなわち、図１４の操舵装置では、上記図
２に示す後輪操舵装置２０を備えず、前輪操舵装置１０
と並列に、リレーロッド１１に配置したラック・アンド
・ピニオン機構４０と、該機構４０を駆動するモータ４
１とを設け、該モータ４１をコントロールユニット２９
により駆動制御する構成である。その他の構成は、上記
の説明と同様であるが、前輪を操舵する関係上、上記実
施例の後輪操舵で後輪を前輪と逆位相に操舵制御する場
合には本実施例では前輪の操舵角を増す側に操舵制御
し、上記実施例で後輪を同位相に操舵制御する場合には
本実施例では前輪の操舵角を減す側に操舵制御すればよ
い。

【００７６】尚、以上の説明では、ＬＱＧ制御におい
て、車両の推定観測量として６種、即ち車両の横滑り角
β、後輪の舵角の変化速度ｄＲｓｔｇ／ｄｔ、前輪及び
後輪ののコーナリングフォースＣｆｆ、Ｃｆｒ、後輪の
舵角Ｒｓｔｇ、並びに車両に作用するヨーレイトｄψ／
ｄｔを用いて車両の状態を正確に観測したが、車両の状
態を観測するには、少くとも車両の実際ヨーレイト及び
車輪の推定横滑り角の２種を観測すれば足りる。

【００７７】また、以上の説明では、第２の制御手段３
１での制御則として車速感応ＭＡＰ制御を使用したが、
この第２の制御則は、要はコーナリングフォースが比例
的に変化しない非線形領域で安定して後輪３，３を制御
し得るものであれば良く、例えばＭＡＰ制御以外のフィ
ードフォワード制御、ファジィ制御、フィードバック制
御等でも良いものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明のブロック構成図である。

【図２】車両の後輪をも操舵する操舵装置の全体構成を
示す図である。

【図３】後輪の操舵制御のブロック構成を示す図であ
る。

【図４】後輪の操舵制御の制御フローを示す図である。

【図５】車輪の横滑り角に対するコーナリングフォース
特性を示す図である。

【図６】路面の摩擦係数に対する遷移領域の幅の変化特
性を示す図である。

【図７】車両に作用する横加速度に対する遷移領域の幅
の変化特性を示す図である。

【図８】車速に対する遷移領域の幅の変化特性を示す図
である。

【図９】前輪の操舵角に対する遷移領域の幅の変化特性
を示す図である。

【図１０】車輪の横滑り角に対する遷移領域の幅の変化
特性を示す図である。

【図１１】他の実施例としての後輪の操舵制御の制御フ
ローを示す図である。

【図１２】他の実施例の作動説明図である。

【図１３】更に他の実施例としての後輪の操舵制御フロ
ーを示す図である。

【図１４】前輪を操舵する操舵装置の全体構成を示す図
である。

【符号の説明】

１ステアリング３後輪（車輪）２０後輪操舵装置２６モータ２９コントロールユニット３０ＬＱＧ制御手段（状態フィードバッ
ク制御手段）３１車速感応制御手段（第２の制御手
段）３２制御切換手段３３第３の制御手段３４領域判別手段３５横加速度センサ３６ヨーレイトセンサ３７後輪舵角センサ３８前輪操舵角センサ３９車速センサ４５，４５´ 幅変更手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】前輪又は後輪をステアリングとは別途に
操舵する操舵手段を備えるとともに、車輪の横滑り角に
対して車輪のコーナリングフォースが比例的に変化する
線形領域にあるか非線形領域にあるかを判別する領域判
別手段と、少くとも車両の実際ヨーレイト及び車輪の推
定横滑り角に基いて前輪又は後輪操舵に対する目標制御
量を演算し、車両の実際ヨーレイトを制御目標ヨーレイ
トに状態フィードバック制御する状態フィードバック制
御手段と、上記非線形領域において安定して前輪又は後
輪を操舵制御できる第２の制御手段と、上記領域判別手
段の出力を受け、車輪のコーナリングフォースが線形領
域にあるとき上記状態フィードバック制御手段により上
記操舵手段を制御し、車輪のコーナリングフォースが非
線形領域にあるとき上記第２の制御手段により操舵手段
を制御するよう前輪又は後輪の操舵制御を切換える制御
切換手段とを備え、更に該制御切換手段による制御の切
換時に状態フィードバック制御手段と第２の制御手段と
の制御の間を滑らかに繋ぐように上記制御切換手段に優
先して操舵手段を制御する第３の制御手段とを備えたこ
とを特徴とする車両の操舵装置。
【請求項２】線形領域と非線形領域との境界を含んで
該境界近傍には遷移領域が設定され、該遷移領域におい
て第３の制御手段が動作することを特徴とする請求項１
記載の車両の操舵装置。
【請求項３】第３の制御手段は、状態フィードバック
制御手段による制御量と第２の制御手段による制御量と
を単純比例により重み付け配分した制御量で操舵手段を
制御するものであることを特徴とする請求項１又は請求
項２記載の車両の操舵装置。
【請求項４】第３の制御手段は、状態フィードバック
制御手段による制御量と第２の制御手段による制御量と
を２乗比例により重み付け配分した制御量で操舵手段を
制御するものであることを特徴とする請求項１又は請求
項２記載の車両の操舵装置。
【請求項５】遷移領域の幅を車両の走行状態に応じて
変更する幅変更手段を備えたことを特徴とする請求項２
記載の車両の操舵装置。
【請求項６】幅変更手段は、遷移領域の幅を、走行し
ている路面の摩擦係数が大きいとき拡大するものである
ことを特徴とする請求項５記載の車両の操舵装置。
【請求項７】幅変更手段は、遷移領域の幅を、車両に
作用している横加速度が大きいとき拡大するものである
ことを特徴とする請求項５記載の車両の操舵装置。
【請求項８】幅変更手段は、遷移領域の幅を、車速が
高いとき縮小するものであることを特徴とする請求項５
記載の車両の操舵装置。
【請求項９】幅変更手段は、遷移領域の幅を、前輪の
操舵角が大きいとき縮小するものであることを特徴とす
る請求項５記載の車両の操舵装置。
【請求項１０】幅変更手段は、遷移領域の幅を、車輪
の横滑り角が大きいとき縮小するものであることを特徴
とする請求項５記載の車両の操舵装置。
【請求項１１】幅変更手段は、遷移領域の幅を、操舵
手段の制御が状態フィードバック制御手段から第２の制
御手段に切換えられるとき拡大するものであることを特
徴とする請求項５記載の車両の操舵装置。
【請求項１２】幅変更手段は、遷移領域の幅を、操舵
手段の制御が第２の制御手段から状態フィードバック制
御手段に切換えられるとき縮小するものであることを特
徴とする請求項５記載の車両の操舵装置。