JPH06242836A

JPH06242836A - 車両走行制御装置

Info

Publication number: JPH06242836A
Application number: JP5030291A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Inoue; 知之井上; Minoru Nishida; 稔西田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1993-02-19
Filing date: 1993-02-19
Publication date: 1994-09-02

Abstract

(57)【要約】【目的】制御対象が変動しても、系の安定性を保つこ
とができ、かつ、目標車速応答特性を陽に設定すること
ができる車両走行制御装置を提供する【構成】制御操作量を目標値θ^* に調整するアクチュ
エータ５、及び車両６の車速Ｖを検出する車速センサ２
を含み、その動特性が変化する制御対象車両、車両の目
標車速Ｖ^* を設定する目標車速設定部Ｃ４、制御操作量
の目標値θ^* を入力し、Ｖ₁ を出力する車両モデルＣ
１、上記車速Ｖと上記車両モデルの出力Ｖ₁との誤差信
号Ｖ₂ を入力し、θ₁を出力する車両の逆モデルとロー
パスフィルターＣ２、並びに上記目標車速Ｖ^* から上記
車速Ｖを減算したＶe を入力し、伝達関数の形で、希望
する目標応答特性と上記車両モデルにより決まる制御操
作量θ₀を出力する目標値コントローラＣ３で制御系を
構成し、θ₀とθ₁との差から目標値θ^* を得て、アク
チュエータに出力する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は自動車の走行速度を設定
した目標車速となるように制御する機能を備えた車両走
行制御装置に関するものであり、いわゆる定速走行装置
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図３０は例えば特開昭６２−２４１７３
７号公報に示された車両走行制御装置を示すブロック図
であり、図において、１は目標車速設定部、２は車速セ
ンサ、３はスロットル開度センサ、４は積分器４１と最
適レギュレータ演算部４２から構成されるフィードバッ
ク演算部、５はスロットルコントローラ、６は制御され
る車両である。

【０００３】次に動作について説明する。目標車速設定
部１において、運転者の意志により手動あるいはアクセ
ルペタル操作量などに応じて、目標車速Ｖ^* が設定され
る。車速センサ２によって、車速Ｖを検出し、スロット
ル開度センサ３によってスロットル開度θを検出する。
目標車速Ｖ^* と車速Ｖとの偏差Ｖe、車速Ｖ、スロット
ル開度θの３つが、フィードバック演算部４に入力され
る。フィードバック演算部４は、積分付加型最適レギュ
レータによって構成され、状態量として、車速偏差Ｖe
の積分ｉＶe、車速Ｖ、スロットル開度θを用い、目標
スロットル開度θ^*が出力される。スロットルコントロ
ーラ５は目標スロットル開度θ^*とスロットル開度θが
一致するように動作する。車両６はスロットル開度に応
じた速度に制御される。積分付加型最適レギュレータに
ついては、例えば石田勝久著「線形システム制御理論」
（昭和５１年、昭晃堂）等に詳しいので概略のみ説明す
る。最適レギュレータ演算部４２を含むフィードバック
演算部４は、スロットルコントローラ５及び車両６の動
特性を含んで設計される。自動車の速度制御において制
御対象（スロットルコントローラ５と車両６と車速セン
サ）の動的なふるまいは次式

【０００４】

【数１】

【０００５】により記述される。なお、ｘは上述した状
態量ベクトル、ｕは制御対象への入力、ここでは目標ス
ロットル開度θ^*、ｙは制御対象の出力、ここでは状態
量ベクトルｘと一致している。Ａ、Ｂ、Ｃは動特性を表
わすマトリックスである。

【０００６】上記のように積分付加型最適レギュレータ
を構成すると、評価関数Ｊを最小とするような制御入力
（ここでは目標スロットル開度）の求め方が明らかにさ
れており、最適フィードバックゲインＦが、リガッチ方
程式の解と上記状態方程式（１）のＡ、Ｂ行列とから求
められる。求めた最適フィードバックゲインＦを用い
て、制御することにより、安定な速度制御サーボ系が得
られる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】従来の車両走行制御装
置は以上のように構成されており、最適レギュレータを
構成する制御対象の動的モデルと実際の特性との食い違
い（モデル化誤差と呼ぶ）が大きい場合、制御系が不安
定になり、スロットル開度θ、車両Ｖが振動し、乗員に
不快感を与えることがあるという問題があった。車両の
動特性は、例えば２０００ｃｃ乗用車においては、上り
３％勾配時と、下り３％勾配時では０．１Ｈｚにおける
ゲインが５倍以上も異なることが確かめられており、上
記問題点は大きな問題であった。また、目標車速Ｖ^*の
変化に対する車速Ｖの応答性を陽に設計に取り入れられ
ないので、希望する車速応答性（目標車速応答特性）を
得るには、最適フィードバックゲインＦの算出において
は、重みパラメータ行列を調整してはシミュレーション
を行ない、結果を見て再び調整してシミュレーションを
行なうという繰り返しが必要であるといった問題点もあ
った。この問題の解決のために、従来、動的特性変化の
小さい多くの運転領域毎に、制御対象の動的モデルを実
験的に求め、各運転領域毎にフィードバックゲインを調
整することも考えられている。しかしながら、この方法
は各運転領域毎に、動的モデルを求め、フィードバック
ゲインを調整するため、工数が著しく増加するという大
きな問題点があった。

【０００８】本発明は上記のような問題点を解消するた
めになされたものであり、制御対象のモデル化誤差があ
る程度あっても、不安定にならず、目標車速応答特性は
シミュレーションの繰り返し結果を見て調整するのでは
なく、陽に伝達関数の形で、希望する目標車速応答特性
を与えることができ、制御対象の動特性が大きく変化す
る広い運転領域範囲においても、希望する目標車速応答
特性が得られる車両走行制御装置を提供することを目的
とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明に係る車両走行制
御装置は、制御操作量を目標値θ^* に調整するアクチュ
エータ、及び車両の車速Ｖを検出する車速センサを含
み、その動特性が変化する制御対象車両、車両の目標車
速Ｖ^* を設定する目標車速設定部、制御操作量の目標値
θ^* を入力し、Ｖ₁ を出力する車両モデル、上記車速Ｖ
と上記車両モデルの出力Ｖ₁ との誤差信号Ｖ₂ を入力
し、θ₁を出力する車両の逆モデルとローパスフィルタ
ー、並びに上記目標車速Ｖ^* から上記車速Ｖを減算した
Ｖe を入力し、伝達関数の形で、希望する目標応答特性
と上記車両モデルにより決まる制御操作量θ₀を出力す
る目標値コントローラを備え、上記θ₀と上記θ₁との
差から上記目標値θ^* を得て、上記アクチュエータに出
力するようにしたものである。

【００１０】また、本発明の別の車両走行制御装置は、
上記目標値コントローラを目標車速Ｖ^* から上記車速Ｖ
を減算したＶe を入力し、比例、積分、微分処理を施し
て制御操作量θ₀を出力するコントローラで構成したも
のである。

【００１１】また、上記各車両走行制御装置に対し、車
両の動作状態を検出する検出手段、及び車両モデルを車
両の動作状態に対応するパラメータによって変更する変
更手段を備えたものである。

【００１２】さらに、上記車両モデルの変更時に、読み
込まれた車速Ｖ及び制御操作量θを平衡動作点として各
信号の初期値設定をし、車両モデル、車両の逆モデル、
及び目標値コントローラに上記信号を出力する初期状態
設定手段を備えたものである。

【００１３】また、上記車両モデルの変更時に、一時的
にローパスフィルターのカットオフ周波数を変更する変
更手段を備えてもよい。

【００１４】さらに、本発明の別の車両走行制御装置
は、上記各車両走行制御装置に対し、車両の動作状態を
検出する検出手段、及びローパスフィルターのカットオ
フ周波数を車両の動作状態に対応して変更する変更手段
を備えたものである。

【００１５】さらに、本発明の別の車両走行制御装置
は、上記各車両走行制御装置に対し、希望する目標車速
応答特性を設定する設定部、及び目標値コントローラに
おける目標車速応答特性の値を、設定された目標車速応
答特性の値に変更する変更手段を備えたものである。

【００１６】

【作用】本発明における車両走行制御装置は、車両の逆
モデルＰｎ^-1とローパスフィルターＱにより、車速Ｖと
車両モデルの出力Ｖ₁ との誤差信号Ｖ₂ からθ₁を得、
希望する目標応答特性Ｇryと車両モデルＰｎにより決ま
る制御操作量θ₀と上記θ₁との差から目標値θ^* を得
るので、制御対象のモデル化誤差がある程度あっても、
系の安定性を保つことができる。また、目標車速応答特
性は、陽に伝達関数の形で、希望する特性を与えること
ができるので、広い運転領域範囲においても、希望する
目標車速応答特性が得られる。

【００１７】また、目標値コントローラを、従来と同様
の比例、積分、微分処理を施すコントローラで構成すれ
ば、導入が容易で現場でのチューニングも容易となる。

【００１８】また、上記各車両走行制御装置に対し、車
両モデルＰｎを車両の動作状態に対応するパラメータに
よって変更すれば、モデル誤差がより小さくなり、低感
度で、かつ外乱抑制力の大きい装置が得られる。

【００１９】あるいは、ローパスフィルターＱのカット
オフ周波数を車両の動作状態に対応して変更してもより
広い周波数範囲まで低感度で、かつ外乱抑制力の大きい
装置が得られる。

【００２０】

【実施例】

実施例１．以下、本発明の一実施例を図について説明す
る。図１は車両走行制御装置の構成図である。図におい
て、車両走行制御装置は、エンジン７のスロットルバル
ブ８の開度をアクセルペタルとは独立に調整するホール
ド型のアクチュエータ５、上記スロットルバルブ８の開
度を検出するスロットルポジションセンサ３、自動車の
速度を検出する車速センサ２、車室内に配置された定速
コントロールスイッチ９、及び電子制御装置（以下ＥＣ
Ｕと記す）１０から構成されている。

【００２１】アクチュエータ５はハウジング１１、バキ
ュームポンプ１２及びモータ１３から構成されている。
ハウジング１１内部はダイヤフラム１５により大気圧室
１６とダイヤフラム室１７とに区画されている。上記ダ
イヤフラム１５はリンク機構１８によりスロットルバル
ブ８に連結され、スロットルバルブ８の開度は上記ダイ
ヤフラム１５の変位に対応して変化する。なお、ダイヤ
フラム室１７内には、ダイヤフラム１５を大気圧室１６
側に付勢し、スロットルバルブ８の開度を減少させる回
転力を与えるスプリング１９も配設されている。また、
ダイヤフラム室１７には、大気を導入する電磁弁である
コントロールバルブ２０及びリリースバルブ２１が各々
配設され、さらに、モータ１３により駆動されるバキュ
ームポンプ１２の吸入口に連通する負圧ポート１４も設
けられている。ＥＣＵ１０により駆動される上記コント
ロールバルブ２０、リリースバルブ２１及びバキューム
ポンプ１２の動作にともない、スロットルバルブ８の開
度は次表に示すように変化する。

【００２２】

【表１】

【００２３】上記スロットルポジションセンサ３は、ポ
テンショメータを内蔵し、スロットルバルブ８の開度に
応じたアナログ信号を出力する。車速センサ２はエンジ
ン７の出力軸に連動するスピードメータケーブルにより
回転される４極永久磁石と、この４極永久磁石に近接対
向するリードスイッチとからなり、車速に応じたパルス
信号を出力する。上記各センサからの信号はＥＣＵ１０
に入力され、ＥＣＵ１０はアクチュエータ５を駆動制御
する。ＥＣＵ１０は、ＣＰＵ１０ａ、ＲＯＭ１０ｂ、Ｒ
ＡＭ１０ｃを中心に論理演算回路として構成され、コモ
ンパス１０ｄを介して入力部１０ｅ、出力部ｆに接続さ
れて外部との入出力を行なう。次に、上記ＥＣＵ１０に
より行なわれるフィードバック制御の制御モデルを図２
に基づいて説明する。なお、図２に示す制御系はハード
的な構成を示すものではなく、後述のフローチャートに
示す一連のプログラムの実行により、離散時間系として
実現される。

【００２４】図２において、目標車速Ｖ^*は目標車速設
定部Ｃ４により設定され、出力される。車速Ｖは車速セ
ンサ２により検出され、出力される。目標車速Ｖ^*から
車速Ｖを減算して、車速偏差Ｖeが出力される。Ｖeは目
標値コントローラＣ３（後で詳述）に入力され、θ₀ を
出力する。一方、Ｖから車両モデルＣ１（後で詳述）の
出力Ｖ₁ が減算され、Ｖ₂が出力される。Ｖ₂は（車両
の逆モデル＋ローパスフィルタ）Ｃ２（後で詳述）に入
力され、θ₁が出力される。次に、θ₀ からθ₁が減算
され、目標スロットル開度θ^*が出力される。θ^*はス
ロットルアクチュエータに入力され、スロットルアクチ
ュエータはスロットル開度θがθ^*に一致するように動
作する。車両は、θに応じて加減速、あるいは定速走行
を行なう。ただし、θが一定であっても、路面勾配変化
によって、加減速することは明らかである。一方、θ^*
は車両モデルＣ１に入力され、Ｖ₁を出力し、次回の計
算に用いられる。

【００２５】以上のように制御系を構成して、スロット
ルアクチュエータ、車両、車速センサからなる制御対象
の出力Ｖと、車両モデルの出力Ｖ₁との誤差信号Ｖ₂を
（車両の逆モデル＋ローパスフィルタ）Ｃ２に導入し、
その出力θ₁を車両モデルＣ１の操作信号にフィードバ
ックするように重畳させたので、θ₀からＶまでの動特
性を車両モデルに一致させることができる（低感度）。
設定した車両モデルに対応して目標値コントローラＣ３
を設計することにより、希望する目標値応答特性をもつ
制御系が得られる。また、路面勾配変化等による外乱が
生じて、車速が変化した場合においても、制御対象と車
両モデルとの誤差信号Ｖ₂が生じ、これを（車両の逆モ
デル＋ローパスフィルタ）Ｃ２を通してθ₀にフィード
バックするように重畳させているので、車速変動を抑制
することができる（外乱抑制力大）。

【００２６】上記のことを、図３を用いてさらに説明す
る。図３は、図２を伝達関数の形で表現したものであ
る。スロットルアクチュエータ、車両、車速センサをひ
とまとめにして、制御対象車両Ｃ０（以下、単に車両）
としている。ただし、Ｐ：制御対象車両を表わす伝達関数Ｐｎ：ノミナル車両モデルを表わす伝達関数Ｑ：ローパスフィルタを表わす伝達関数Ｇry：希望目標車速応答特性を表わす伝達関数ｄ：路面勾配等の外乱を表わす伝達関数

【００２７】Ｃ０の動特性は、例えば図４に示すボード
線図で表わされる。これは発明者らがシャーシダイナモ
上で２０００ｃｃの乗用車を用いて周波数応答法によっ
て得た実験結果を、（１次遅れ＋むだ時間）の形で近似
したものである。車速、路面勾配により、その動特性が
大きく異なることがわかる。

【００２８】しかしながら、Ｃ１、Ｃ２によってＣ０の
動特性を補償すると、図５に示すように、極低周波数か
ら０．１〜０．７Ｈｚ程度まで、θ₀からＶまでの動特
性をほぼノミナル車両モデルに一致させることができ
る。これは、Ｐ、Ｐｎ、Ｑ、Ｇryを以下の式で表わして
計算した結果である。なお、ｓはラプラス演算子であ
る。

【００２９】

【数２】

【００３０】また、図６は同様にＶ^*からＶまでの目標
車速応答特性を計算した結果である。図において、Ａは
希望する目標車速応答特性、Ｂは目標値応答性を重視し
た設計による従来のＰＩ制御（比例、積分制御）の応答
特性、Ｃは外乱抑制を重視した設計による従来のＰＩ制
御の応答特性、Ｄは本発明の目標車速応答特性であり、
本発明のものは極低周波から０．５Ｈｚまでは希望した
特性とよく一致しているのがわかる。また、図７は外乱
ｄからＶまでの外乱応答特性を計算した結果であり、通
常のＰＩ制御に比べて外乱抑制力が強いことがわかる。
なお、路面勾配変化による外乱は、Ｐの前に加法的に作
用するとして考える。

【００３１】次に数式を用いて本発明の動作を説明す
る。図３において、車両ＰがＰｎからＰｎ＋ΔＰに変動
したとすると、Ｖ^*からＶまでの目標車速応答伝達関数
Ｇry’、外乱ｄからＶまでの外乱応答伝達関数Ｇｄｙは
以下の式で表わされる。

【００３２】

【数３】

【００３３】従って、１−Ｑ≒０の周波数範囲において
は、Ｓf ≒０となり、実際の目標車速応答伝達関数Ｇr
y’は希望するＧryと一致したものがえられ（低感
度）、また、ＧｄｙはＳf 倍に抑制されることがわかる
（（外乱抑制力大）。

【００３４】さらに、図８に示すフローチャートを用い
て本発明の動作手順を説明する。ステップＳ１では後述
の手順にしたがって初期値を設定する。ステップＳ２で
は目標車速を設定する。即ち、通常の定速走行装置と同
様に、走行中に運転者がセットスイッチを操作すること
により行ない、現車速を目標車速としてもよい。また、
レーザレーダ等の車間距離センサを備えた車間距離制御
装置の出力を目標車速としてもよい。ステップＳ３では
車速センサから車速を読み込む。次にステップＳ４では
目標スロットル開度を算出する。即ち、図３ではラプラ
ス変換形式で伝達関数を示したが、実際の動作は、マイ
クロコンピュータにより離散的に実行されるので、まず
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３の各ブロックをあらかじめ離散化して
おく。前述の式で与えられたＣ１、Ｃ２、Ｃ３における
伝達関数をあるサンプリング時間に基づいて離散化して
整理すると、Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３における出力として以下
の式が得られる。

【００３５】

【数４】

【００３６】上式によって、このステップの計算が実行
される。なお、このステップをさらに詳しくフローチャ
ートにしたものが図９であり、図９において、ステップ
Ｓ６でＶeを、ステップＳ７でＶ₂を求め、これらを用
いて、ステップＳ８ではθ₀を、ステップＳ９ではθ₁
を求める。ステップＳ１０でθ₀、θ₁よりθ^*を求め
る。ステップＳ１１ではθ^*よりＶ₁を求める。

【００３７】次に、図８のステップＳ５では、スロット
ル制御動作、即ち通常のスロットル開度のフィードバッ
ク制御を行なう。

【００３８】図１０は前述した初期値設定の動作を示す
フローチャートであり、ステップＳ１２では車速Ｖを読
み込み、ステップＳ１３ではスロットル開度θを読み込
む。ステップＳ１４では読み込んだＶ、θを平衡動作点
として設定する。いままで述べてきた制御系は、すべて
平衡動作点からの変動分について構築されているので、
実際の動作では、平衡動作点からの変動分であることを
考慮しなければならない。つまり、図３におけるＶ₁、
θ₁等は全て平衡動作点からの変動分である。ステップ
Ｓ１５では状態変数Ｖ₁、θ₁等を０クリアする。

【００３９】次に、制御対象が変動しても、ローパスフ
ィルタＱのカットオフ角周波数ωをうまく選ぶことによ
り、系を安定化できることを示す。Ｃ２を通るフィード
バックループの安定性は次式で示すオープンループ伝達
関数をナイキストプロットすることによって判別でき
る。

【００４０】

【数５】

【００４１】図３の制御ブロック図を書き換えると、図
１１が得られ、これからＣ２を通るフィードバックルー
プのオープンループ伝達関数は上式で得られることがわ
かる。ノミナル車両モデルを図４に示した６０Ｋｍ／
ｈ、−３％勾配における車両モデルとすると、ナイキス
トプロットは図１２に示すようになる。ローパスフィル
タのカットオフ周波数ｆ_c（但し、ω＝２πｆ_c）を２．
０Ｈｚに設定した場合、図１２（ａ）では不安定に近
く、振動的になることが予想され、図１２（ｂ）ではや
や安定であり、図１２（ｃ）では十分安定であることが
わかる。また、ｆ_c を０．５Ｈｚに設定した場合、
（ａ）（ｂ）（ｃ）いずれにおいても十分安定である。
つまり、この場合、ｆ_c ＝０．５Ｈｚに設定することに
よって、（ａ）（ｂ）（ｃ）の広い範囲において安定な
系が得られる。

【００４２】次に動作例について説明する。図１３〜図
１５はシャーシダイナモでの実験結果であり、図１３及
び図１５において、（ａ）（ｂ）は通常のＰＩ制御によ
るものであり（つまり、Ｃ１＝Ｃ２＝０、Ｃ３がＰ
Ｉ）、（ａ）は外乱抑制を重視した設計によるＰ
Ｉ_dis、（ｂ）は目標値応答を重視した設計によるＰＩ
_ref、（ｃ）は本発明によるものである。なお、ＰＩ制
御の設定ゲインは連続系に換算すると、（ａ）ＫP＝
１．０、Ｋi＝０．０２、（ｂ）ＫP＝１．０、Ｋi＝
０．４である。また、（ｃ）におけるＧryの時定数Ｔr
＝２．０（ｓ）とした。図１３は目標車速応答特性を示
すもので、（ａ）は好ましくないオールシュートを示
し、（ｂ）は応答のばらつきが見られる。これに対し
て、（ｃ）は希望した応答が得られている。ただし、＋
３％勾配では操作出力であるスロットル開度の飽和のた
め、希望した応答が得られていない。図１４は本発明に
よる目標車速応答特性を示したもので、４０〜１００Ｋ
ｍ／ｈの広い範囲で、希望した応答が得られている。図
１５は外乱による車速応答を示したものである。外乱と
して、路面勾配を−３％から＋３％に変更した。（ａ）
（ｃ）は車速の変動が直ちに収まっているが、（ｂ）に
おいては非常にゆっくりとしか収束していない。図１３
より図１５により、ＰＩ制御系では、目標車速応答特性
と外乱抑制性能を両立させる設計が困難であるが、本発
明では可能となっている。また、本発明では広い運転範
囲において、つまり制御対象の大きな変動があっても、
希望した目標車速応答が得られる（低感度）。

【００４３】実施例２．図１６は本発明の実施例２によ
る車両走行制御装置をしめす制御ブロック図であり、本
実施例では実施例１のＣ３を、従来と同じＰＩまたはＰ
ＩＤ制御（比例、積分、微分制御）を行なうＣ５に置き
換える。即ち、ＰＩＤ制御において、連続系ではθ₁／
Ｖe＝Ｋp＋Ｋi／Ｓ＋Ｋ_DＳ、離散系では θ₁／Ｖe＝Ｋp
＋Ｋi／（１−Ｚ^-1）＋Ｋ_D（１−Ｚ^-1）となる。本実施
例のものは、従来のものにＣ１、Ｃ２を付加したものと
なり、導入が容易で、これまでのノウハウをそのまま生
かし、現場でのチューニングも比較的容易なものが得ら
れ、さらにＣ１、Ｃ２を付加しているので制御対象が変
動しても安定で、また１−Ｑ≒０では低感度で、外乱抑
圧力が大きいものが得られる。

【００４４】実施例３．図１７は本発明の実施例３によ
る車両走行制御装置をしめす制御ブロック図であり、本
実施例では図２に示された構成に対して、車両モデルＰ
ｎを車両の動作状態に対応するパラメータによって変更
するものである。図１７において、３０は車両動作状態
検出手段、３１は車両モデルパラメータ変更手段であ
る。車両モデルはＣ１、Ｃ２、Ｃ３（Ｃ２、Ｃ３には逆
モデルとして）に入っているので、車両動作状態が変わ
ると、車両モデルパラメータ変更手段３１でＣ１、Ｃ
２、Ｃ３それぞれにおいて車両モデルパラメータを変更
する。例えば、車速が大となると、図１８に示すよう
に、車両の動特性ゲインが下がることがわかっている。
つまり、Ｋ／Ｔ値が下がる。この性質を利用して、車速
Ｖが大となると、ノミナル車両モデルのＫ／Ｔ値を下げ
るように補正する（図１９）。ここではＴの影響は極低
周波のみ有効なので、Ｔは一定とみなして、Ｋのみ変更
してＫ／Ｔ値を変更する。この結果、モデル化誤差が減
少するので、式（９）（１０）より実際の目標車速応答
伝達関数Ｇry’は、希望するＧryにより一致したものが
得られ、より低感度となる。またＧｄｙはＳ_f倍に抑制
され、外乱抑制力がより大きくなる。

【００４５】なお、上記実施例では車速によってＫ／Ｔ
値を変更したが、エンジンの回転数、またはスロットル
開度θ、またはエンジン吸入空気量、またはエンジン吸
入負圧を検知し、これらの状態量が大きくなった場合、
同様にＫ／Ｔ値を下げるように補正してもよい。また、
Ａ／ＴのＥＣＵより減速比信号を検知して比が大の時、
Ｋ／Ｔ値を上げるようにしてもよい。あるいはロックア
ップ信号がＯＦＦに変わった場合、Ｋ／Ｔ値を下げるよ
うに補正してもよい。さらには、サスペンションストロ
ークセンサにより車重を検知し、大の時、反比例的にＫ
／Ｔ値を小さくしてもよい。また、勾配センサで勾配を
検知し、勾配大の時、Ｋ／Ｔ値を小さくしてもよい。

【００４６】実施例４．図２０は本発明の実施例４によ
る車両走行制御装置を示す制御ブロック図であり、本実
施例では図２に示された構成に対して、ローパスフィル
タＱを車両の動作状態に対応するパラメータによって変
更するものである。図２０において、４０は車両動作状
態検出手段、４１はローパスフィルタカットオフ周波数
変更手段である。図２１（ａ）はスロットル開度とＫ／
Ｔの関係を示すものであり、図２１（ｂ）に示すように
スロットル開度にあわせてローパスフィルタＱのカット
オフ周波数ｆ_cを、あるいは図２１（ｃ）に示すように
カットオフ周波数ｆ_cの補正係数を、不安定にならない
範囲でできるだけ高く設定する。従って、式（９）（１
０）から、より高い周波数まで低感度となり、より高い
外乱抑制力が得られる。例えば図１２に示すナイキスト
プロットより、同じ安定性を得るには（ａ）では１．０
Ｈｚ以下、（ｂ）では１．０Ｈｚ、（ｃ）では５．０Ｈ
ｚのカットオフ周波数を設定すればよい。

【００４７】なお、上記実施例ではスロットル開度によ
ってローパスフィルタカットオフ周波数を変更したが、
エンジンの回転数、または車速、またはエンジン吸入空
気量、またはエンジン吸入負圧を検知し、これらの状態
量が大きくなった場合、同様にローパスフィルタカット
オフ周波数を下げるように補正してもよい。また、Ａ／
ＴのＥＣＵより減速比信号を検知して比が大の時、上記
周波数を上げるようにしてもよい。あるいはロックアッ
プ信号がＯＦＦに変わった場合、上記周波数を下げるよ
うに補正してもよい。さらには、サスペンションストロ
ークセンサにより車重を検知し、大の時、反比例的に上
記周波数を小さくしてもよい。また、勾配センサで勾配
を検知し、勾配大の時、上記周波数を小さくしてもよ
い。

【００４８】実施例５．車両走行制御装置を車間距離制
御システムにおいて用いた場合、目標車速への追従性能
と乗員の乗心地は相反する。つまり、目標車速への追従
性能が高いと、加減速度が大きく、スロットルの動きも
多く、乗心地は低下する（図２２（ａ））。これに対
し、追従性能を低くすると、スロットルの動きも少な
く、乗心地は向上する（図２２（ｂ））。具体的には、
式（７）で与えている希望目標車速応答特性Ｇryの時定
数Ｔrを小さくすれば、追従性能が高くなり、大きくす
ると追従性能が低くなる。従って、図２３に示すように
図２に示す構成に、目標車速応答特性設定部５０、及び
目標車速応答特性変更手段５１を付加し、状況に応じて
希望目標車速応答特性Ｇryを変更することにより、状況
に応じて、目標車速追従性能と乗心地を両立させること
ができる。例えば高速でのクルーズにおいては、乗心地
重視であるので、応答性を低く設定する。一方、中低速
では、追従性を重視して、応答性を高く設定する。な
お、式（７）ではＧryを一次遅れで表わしているが、二
次遅れ以上の高次な系で表わしてもよい。

【００４９】なお、上記実施例では速度によりＧryを変
更したが、先行車、後続車のいるときには追従性を重視
し、応答性を高く設定し、それ以外では低く設定するよ
うにしてもよい。また、減速時には安全性を確保するた
め、応答性を高く設定し、加速時では乗心地を重視し
て、低く設定するようにしてもよい。

【００５０】実施例６．図１７において、車両モデルを
変更すると、以下のような問題点が発生する。例えば変
更前の制御系がある定常状態にあったとする。式（１
２）〜（１４）で表わされるＣ１〜Ｃ３の出力が一瞬に
して変更されたとすると、まず、Ｃ２における係数
ａ₂₁、ａ₂₂、ｂ₂₀、ｂ₂₁、ｂ₂₂が変更され、θ₁ が変更
される。また、Ｃ３における係数ａ₃₀、ｂ₃₀、ｂ₃₁が変
更され、θ₀ が変更される。次にθ^*＝θ₀−θ₁が変更
され、せっかく定常状態で釣りあっていた状態が乱され
ることがわかる。よって、車両モデル変更時には、図２
４に示すように図１７に示す構成に、初期状態設定手段
６０を付加して、図１０に示す初期値設定を行ない、こ
の信号をＣ１〜Ｃ３に出力し、補正を行なう。このよう
にすると、車両モデル変更時においても、定常状態を乱
すことなく、制御を続けることができる。なお、図２５
（ａ）は初期値補正が無いとき、（ｂ）はある時の車速
である。

【００５１】実施例７．図２６は本発明の実施例７によ
る車両走行制御装置を示す制御ブロック図であり、実施
例６と同様、車両モデル変更時においても、定常状態を
乱すことなく、制御を続けることができるようにしたも
のである。図２６に示すように図１７に示す構成に、ロ
ーパスフィルタカットオフ周波数変更手段７０を付加
し、この信号をＣ２に出力する。具体的には、車両モデ
ル変更時に、ローパスフィルタカットオフ周波数変更手
段７０で式（３）で示すローパスフィルタＱのカットオ
フ周波数ωを一時的に低く設定することにより、定常状
態を乱すことなく、制御を続けることができる。車両モ
デル変更時に、ローパスフィルタＱのカットオフ周波数
を低く設定すると、モデルを変更したことにより発生す
るθ₁ の変動分がフィルタリングされることにより、定
常状態が乱されない。つまり、モデル変更による車速変
動が生じない。なお、図２７はωの変化の様子を示すも
ので、図２７（ａ）のように、ある一定時間後に復帰し
てもよく、また、（ｂ）のように徐々に復帰するように
してもよい。

【００５２】実施例８．なお、上記各実施例では制御対
象車両Ｐへの入力、即ち制御操作量の目標値θ^* はスロ
ットル開度の目標値としていたが、スロットルアクチュ
エータが、例えば図２８に示すように（特開昭６２−１
６８７２５号公報）、デューティ制御型である場合は、
上記目標値θ^* を目標デューティとすればよい。即ち図
２８において、バルブ２２のオンの時間の比率を制御操
作量とすればよい。

【００５３】実施例９．また、上記各実施例では制御対
象車両Ｐにおけるアクチュエータは、スロットルアクチ
ュエータであったが、例えば図２９に示すように（特開
昭６０−１９２０８号公報）、ブレーキアクチュエータ
である場合は、上記目標値θ^* を目標ブレーキ操作量、
あるいは目標ブレーキ油圧とすればよい。即ち図２９に
おいて、例えばホイールシリンダ２３とコントロールシ
リンダ２４との間の油圧を制御操作量とすればよい。

【００５４】

【発明の効果】以上のように、本発明の車両走行制御装
置は、制御操作量を目標値θ^* に調整するアクチュエー
タ、及び車両の車速Ｖを検出する車速センサを含み、そ
の動特性が変化する制御対象車両、車両の目標車速Ｖ^*
を設定する目標車速設定部、制御操作量の目標値θ^* を
入力し、Ｖ₁ を出力する車両モデル、上記車速Ｖと上記
車両モデルの出力Ｖ₁ との誤差信号Ｖ₂ を入力し、θ₁
を出力する車両の逆モデルとローパスフィルター、並び
に上記目標車速Ｖ^* から上記車速Ｖを減算したＶe を入
力し、伝達関数の形で、希望する目標応答特性と上記車
両モデルにより決まる制御操作量θ₀を出力する目標値
コントローラを備え、上記θ₀と上記θ₁との差から上
記目標値θ^* を得て、上記アクチュエータに出力させた
ので、制御対象が変動しても、系の安定性を保つことが
でき、また、１−Ｑ≒０の周波数範囲においては、制御
対象の変動に低感度、かつ外乱抑制力が大となる効果が
ある。また、目標車速応答特性を陽に設定することがで
きる効果がある。

【００５５】また、本発明の別の車両走行制御装置は、
上記目標値コントローラを目標車速Ｖ^* から上記車速Ｖ
を減算したＶe を入力し、比例、積分、微分処理を施し
て制御操作量θ₀を出力するコントローラで構成したの
で、上記装置と同様、制御対象が変動しても、系の安定
性を保つことができ、また、１−Ｑ≒０の周波数範囲に
おいては、制御対象の変動に低感度、かつ外乱抑制力が
大となる効果がある。また、従来のＰＩＤ制御（または
ＰＩ制御）にＣ１、Ｃ２を付加するだけなので、導入が
容易である効果がある。

【００５６】また、上記各車両走行制御装置に対し、車
両の動作状態を検出する検出手段、及び車両モデルを車
両の動作状態に対応するパラメータによって変更する変
更手段を備え、運転状態に合わせてＰｎを変更したの
で、モデル誤差がより小さくなり、変動に対して低感度
で、かつ外乱抑制力の大きなものが得られる効果があ
る。

【００５７】さらに、上記車両モデルの変更時に、読み
込まれた車速Ｖ及び制御操作量θを平衡動作点として各
信号の初期値設定をし、車両モデル、車両の逆モデル、
及び目標値コントローラに上記信号を出力する初期状態
設定手段を備えたので、車両モデル変更時においても、
定常状態を乱すことなく、制御を続けることができる効
果がある。

【００５８】また、上記車両モデルの変更時に、一時的
にローパスフィルターのカットオフ周波数を変更する変
更手段を備えても、上記と同様、定常状態を乱すことな
く、制御を続けることができる効果がある。

【００５９】さらに、本発明の別の車両走行制御装置で
は、上記各車両走行制御装置に対し、車両の動作状態を
検出する検出手段、及びローパスフィルターのカットオ
フ周波数を車両の動作状態に対応して変更する変更手段
を備えたので、運転状態に合わせてカットオフ周波数を
できるだけ高く設定することができ、従ってより高い周
波数まで低感度、かつ外乱抑制力の大きなものが得られ
る効果がある。

【００６０】さらに、本発明の別の車両走行制御装置で
は、上記各車両走行制御装置に対し、希望する目標車速
応答特性を設定する設定部、及び目標値コントローラに
おける目標車速応答特性の値を、設定された目標車速応
答特性の値に変更する変更手段を備えたので、走行条件
により、応答性を変更でき、状況に応じた追従性が得ら
れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】車両走行制御装置の構成図である

【図２】本発明の実施例１による車両走行制御装置の動
作を示す制御ブロック図である。

【図３】本発明の実施例１による車両走行制御装置の動
作を伝達関数の形で示す制御ブロック図である。

【図４】制御対象車両の動特性を示す特性図である。

【図５】本発明の実施例１に係わる制御対象車両の動特
性を示す特性図である。

【図６】本発明の実施例１に係わる目標車速応答特性を
示す特性図である。

【図７】本発明の実施例１に係わる外乱応答特性を示す
特性図である。

【図８】本発明の実施例１による車両走行制御装置の動
作を示すフローチャート図である。

【図９】本発明の実施例１に係わるスロットル開度の算
出手順を示すフローチャート図である。

【図１０】本発明の実施例１に係わる初期値設定手順を
示すフローチャート図である。

【図１１】本発明の実施例１による車両走行制御装置の
動作を別の伝達関数の形で示す制御ブロック図である。

【図１２】本発明の実施例１による車両走行制御装置の
ナイキストプロットを示す特性図である。

【図１３】本発明の実施例１及び従来の車両走行制御装
置における目標車速応答特性を実験結果により示す特性
図である。

【図１４】本発明の実施例１の車両走行制御装置におけ
る目標車速応答特性を実験結果により示す特性図であ
る。

【図１５】本発明の実施例１及び従来の車両走行制御装
置における外乱による車速応答特性を実験結果により示
す特性図である。

【図１６】本発明の実施例２による車両走行制御装置の
動作を示す制御ブロック図である。

【図１７】本発明の実施例３による車両走行制御装置の
動作を示す制御ブロック図である。

【図１８】本発明の実施例３による車両走行制御装置の
動作を説明する説明図である。

【図１９】本発明の実施例３による車両走行制御装置の
動作を説明する説明図である。

【図２０】本発明の実施例４による車両走行制御装置の
動作を示す制御ブロック図である。

【図２１】本発明の実施例４による車両走行制御装置の
動作を説明する説明図である。

【図２２】本発明の実施例５による車両走行制御装置の
動作を説明する説明図である。

【図２３】本発明の実施例５による車両走行制御装置の
動作を示す制御ブロック図である。

【図２４】本発明の実施例６による車両走行制御装置の
動作を示す制御ブロック図である。

【図２５】本発明の実施例６による車両走行制御装置の
動作を説明する説明図である。

【図２６】本発明の実施例７による車両走行制御装置の
動作を説明する説明図である。

【図２７】本発明の実施例７による車両走行制御装置の
動作を説明する説明図である。

【図２８】本発明の実施例８に係わるアクチュエータを
示す構成図である。

【図２９】本発明の実施例９に係わるアクチュエータを
示す構成図である。

【図３０】従来の車両走行制御装置を示すブロック図で
ある。

【符号の説明】

２車速センサ３スロットルポジションセンサ５アクチュエータ６車両１０電子制御装置３０車両動作状態検出手段３１車両モデルパラメータ変更手段４０車両動作状態検出手段４１ローパスフィルタカットオフ周波数変更手段５０目標車速応答特性設定部５１目標車速応答特性変更手段６０初期状態設定手段７０ローパスフィルタカットオフ周波数変更手段ＣＯ制御対象車両Ｃ１車両モデルＣ２車両の逆モデル及びローパスフィルタＣ３目標値コントローラＣ４目標車速設定部Ｃ５目標値コントローラ

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成５年１２月２０日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００３２

【補正方法】変更

【補正内容】

【００３２】

【数３】

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１２

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１２】

【手続補正３】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１６

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１６】

【手続補正４】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１７

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１７】

【手続補正５】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】図１８

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１８】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｇ０５Ｂ 13/04 9131−3Ｈ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】目標車速を設定し、車速が上記目標車速
になるように制御するものにおいて、制御操作量を目標
値θ^* に調整するアクチュエータ、及び車両の車速Ｖを
検出する車速センサを含み、その動特性が変化する制御
対象車両、車両の目標車速Ｖ^* を設定する目標車速設定
部、制御操作量の目標値θ^* を入力し、Ｖ₁ を出力する
車両モデル、上記車速Ｖと上記車両モデルの出力Ｖ₁ と
の誤差信号Ｖ₂ を入力し、θ₁を出力する車両の逆モデ
ルとローパスフィルター、並びに上記目標車速Ｖ^* から
上記車速Ｖを減算したＶe を入力し、伝達関数の形で、
希望する目標応答特性と上記車両モデルにより決まる制
御操作量θ₀を出力する目標値コントローラを備え、上
記θ₀と上記θ₁との差から上記目標値θ^* を得て、上
記アクチュエータに出力するようにしたことを特徴とす
る車両走行制御装置。
【請求項２】目標車速を設定し、車速が上記目標車速
になるように制御するものにおいて、制御操作量を目標
値θ^* に調整するアクチュエータ、及び車両の車速Ｖを
検出する車速センサを含み、その動特性が変化する制御
対象車両、車両の目標車速Ｖ^* を設定する目標車速設定
部、制御操作量の目標値θ^* を入力し、Ｖ₁ を出力する
車両モデル、上記車速Ｖと上記車両モデルの出力Ｖ₁ と
の誤差信号Ｖ₂ を入力し、θ₁を出力する車両の逆モデ
ルとローパスフィルター、並びに上記目標車速Ｖ^* から
上記車速Ｖを減算したＶe を入力し、比例、積分、微分
処理を施して制御操作量θ₀を出力する目標値コントロ
ーラを備え、上記θ₀と上記θ₁との差から上記目標値
θ^* を得て、上記アクチュエータに出力するようにした
ことを特徴とする車両走行制御装置。
【請求項３】車両の動作状態を検出する検出手段、及
び車両モデルを車両の動作状態に対応するパラメータに
よって変更する変更手段を備えたことを特徴とする請求
項１または２記載の車両走行制御装置。
【請求項４】車両モデルの変更時に、読み込まれた車
速Ｖ及び制御操作量θを平衡動作点として各信号の初期
値設定をし、車両モデル、車両の逆モデル、及び目標値
コントローラに上記信号を出力する初期状態設定手段を
備えたことを特徴とする請求項３記載の車両走行制御装
置。
【請求項５】車両モデルの変更時に、一時的にローパ
スフィルターのカットオフ周波数を変更する変更手段を
備えたことを特徴とする請求項３記載の車両走行制御装
置。
【請求項６】車両の動作状態を検出する検出手段、及
びローパスフィルターのカットオフ周波数を車両の動作
状態に対応して変更する変更手段を備えたことを特徴と
する請求項１または２記載の車両走行制御装置。
【請求項７】希望する目標車速応答特性を設定する設
定部、及び目標値コントローラにおける目標車速応答特
性の値を、設定された目標車速応答特性の値に変更する
変更手段を備えたことを特徴とする請求項１記載の車両
走行制御装置。