JPH06286449A

JPH06286449A - アクティブサスペンション装置

Info

Publication number: JPH06286449A
Application number: JP7381393A
Authority: JP
Inventors: Yasuma Nishiyama; 安磨西山
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1993-03-31
Filing date: 1993-03-31
Publication date: 1994-10-11

Abstract

(57)【要約】【目的】サスペンション装置の油圧シリンダに対する
油圧の給排を適応制御して車両の姿勢を目標姿勢に制御
する場合、ステアリングの急操作時や悪路走行時に油圧
シリンダの動作が適応制御の規範モデルに良好には追随
性せずに、制御系が不安定化することを防止する。【構成】ステップＳ１でサスペンション装置の油圧シ
リンダのピストンの実変位速度とこれに対応する適応制
御の規範モデルの出力との偏差を算出し、ステップＳ３
で該偏差を切換リミッター値と比較する。そして、偏差
＞切換リミッター値の場合には、ステップＳ１４で切換
フラグをセットし、ステップＳ１６で適応機構の出力を
出力＝０にセットして、ＰＩＤ制御のみの制御に切換え
る。一方、偏差≦切換リミッター値の場合には、ＰＩＤ
制御＋適応制御を続行することとして、リターンする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車体と車輪との間に配
置されたサスペンション装置の油圧シリンダに対して流
体の給排を行って車体姿勢を目標姿勢に制御するアクテ
ィブサスペンション装置の改良に関し、特に、その姿勢
制御の応答性及び安定性の改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種のアクティブサスペン
ション装置として、例えば特開平４−１００７１８号公
報に開示されるように、サスペンション装置の各油圧シ
リンダに対する油圧の給排制御をＰＩＤ制御（比例- 積
分- 微分制御）により行って、車体姿勢を目標姿勢に制
御するようにしたものが知られている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、制御対
象である油圧シリンダは、その荷重や油圧等の動特性が
車両の走行状態に応じて変動し、また油温度の上昇によ
り粘性抵抗が変化するものである。このため、上記のＰ
ＩＤ制御では、油圧や粘性抵抗等の油圧シリンダの動特
性変動を見込んでＰ，Ｉ，Ｄの各制御ゲインの値を比較
的小値に設定しており、その結果、制御の安定性は良好
であるが、制御の応答性は低く抑えられる欠点がある。

【０００４】そこで、例えば、上記のＰＩＤ制御に代え
て適応制御を採用することが考えられる。この適応制御
は、所要の動特性を持つ理想モデルを規範モデルとして
設定し、制御対象の出力をこの希望する規範モデルに追
従するように自動的に制御入力を決定するものである。
従って、この適応制御を採用すれば、制御対象，即ち油
圧シリンダの油圧等の動特性変動に対して適切な制御ゲ
インを自動的に設定するので、制御対象の動特性の変動
に対するロバスト安定性を確保しつつ、ゲイン及び位相
を図１８及び図１９に示すようにＰＩＤ制御に比して良
くして、車体姿勢を一層応答性良く目標姿勢に制御でき
る。

【０００５】しかしながら、上記の適応制御では、車両
の直進定常走行状態等では、油圧シリンダの動特性の変
動は小さいものの、車両の急旋回時や急加速時、又は急
減速時には動特性変動が大きくなる。また、走行中の路
面が平坦路や悪路など、路面の種類が変化すると、油圧
シリンダの動特性も大きく変動する。その結果、運転者
の運転操作に基づく車両の急激な姿勢変化時や、悪路等
の走行時には、油圧シリンダの動作が規範モデルに良好
には追随せず、誤差が大きくなって、制御系が不安定に
なる場合が生じる。

【０００６】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、上記のサスペンション装置の油圧シ
リンダの動特性変動に対処する適応制御を採用する場合
に、その適応制御の制御系が不安定になる状況でも、油
圧シリンダに対する流体の給排制御系を安定に確保する
ことにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】以上の目的を達成するた
め、本発明では、上記の適応制御とＰＩＤ制御等とを車
両の状態や路面の種類などの車両の走行条件に応じて適
宜切換え選択する構成とする。

【０００８】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、車体と車輪との間に配置
された油圧シリンダ４を備え、該油圧シリンダ４への流
体供給によりサスペンション特性が変更可能なアクティ
ブサスペンション装置を対象とする。そして、上記油圧
シリンダ４への流体供給による該油圧シリンダ４の動作
が規範モデルに追従するように上記油圧シリンダ４への
流体供給を適応制御して車体姿勢を制御する第１制御手
段６０と、車高値をフィードバックし油圧シリンダ４へ
の流体供給を少くとも比例制御して車体姿勢を制御する
第２制御手段５３とを設けるとともに、車両の走行条件
に応じて上記第１制御手段６０による適応制御と第２制
御手段５３による比例制御とを切換える切換手段６１と
を設ける構成としている。

【０００９】また、請求項２記載の発明では、上記請求
項１記載の発明の切換手段６１を特定して、第１制御手
段６０による適応制御の規範モデルの出力値と該出力値
に対応する油圧シリンダ４の実際値との偏差が切換判定
値以上のとき、油圧シリンダ４への流体供給に対する制
御を第１制御手段６０から第２制御手段５３に切換える
もので構成する。

【００１０】更に、請求項３記載の発明では、上記請求
項２記載の発明の切換判定値を、車両走行時の路面の状
態に応じて変更する構成とする。

【００１１】加えて、請求項４記載の発明では、上記請
求項１記載の発明の切換手段６１を特定して、適応制御
の規範モデルの出力値と該出力値に対応する油圧シリン
ダ４の実際値との偏差が切換判定値未満になる回数が設
定複数回を越えたとき、油圧シリンダ４への流体供給に
対する制御を第２制御手段５３から第１制御手段６０に
徐々に切換えるもので構成する。

【００１２】また、請求項５記載の発明では、上記請求
項４記載の発明において、第２制御手段５３から第１制
御手段６０への制御の切換時間を、路面の種類に応じて
変更する構成とする。

【００１３】

【作用】以上の構成により、請求項１記載の発明では、
車両の走行条件に応じて適応制御とＰＩＤ制御とが切換
手段６１により切換えられる。このことにより、例えば
車両の急旋回時、急加速時、若しくは急減速時、又は路
面の種類が悪路等の大きな凹凸が連続する路面では、油
圧シリンダ４の動特性が大きく変動するため、適応制御
による油圧シリンダ４の動作が規範モデルの出力に対し
て遅れを生じ、その誤差が大値になる傾向にある状況で
あるが、この状況ではこの適応制御からＰＩＤ制御に切
換えられるので、制御の安定性が良好に確保される。

【００１４】特に、請求項２記載の発明では、油圧シリ
ンダ４の動特性の大きな変動に伴い適応制御の規範モデ
ルの出力とこれに対応する油圧シリンダ４の実際動作と
の間の誤差が大値となった状況では、適応制御系が不安
定になる状況であるが、この誤差が切換判定値以上とな
った場合に、切換手段６１が制御を直ちに適応制御から
ＰＩＤ制御に切換えるので、適応制御系が不安定になっ
た直後で素早くＰＩＤ制御に切換わり、制御系の安定性
が確保される。

【００１５】その場合、請求項３記載の発明では、上記
切換判定値が路面の種類に応じて変更設定される。この
ことにより、例えば油圧シリンダ４の動特性変動が少な
いうねり路や目地路等では、適応制御の規範モデルの出
力とこれに対応する油圧シリンダ４の実際動作との間の
誤差が大値となっても、適応制御系の安定性は良好に確
保される状況であり、この状況で切換判定値が大値に変
更設定されて適応制御が長く続行されるので、適応制御
による高い応答性を確保しつつ、安定性が良好に確保さ
れる。また、油圧シリンダ４の動特性の変動が大きい悪
路等の走行時には、上記適応制御の規範モデルの出力と
油圧シリンダの実際動作との偏差が小値であっても適応
制御系が不安定に移行し易い状況となるが、この状況で
は切換判定値が小値に変更されて、制御は早期に適応制
御からＰＩＤ制御に切換わるので、制御系の安定性が良
好に確保される。

【００１６】また、請求項４記載の発明では、適応制御
からＰＩＤ制御に切換わった後、適応制御の規範モデル
の出力とこれに対応する油圧シリンダ４の実際動作との
間の誤差が小値となり、この誤差が切換判定値未満とな
ることが設定複数回あれば、この時点でＰＩＤ制御から
適応制御に復帰するので、ＰＩＤ制御と適応制御との切
換えにハンチングが生じることが確実に防止される。

【００１７】更に、請求項５記載の発明では、上記ＰＩ
Ｄ制御から適応制御への切換復帰時には、その切換時間
が路面の種類に応じて変更される。このことにより、例
えば油圧シリンダ４の動特性変動が小さいうねり路や目
地路等の走行時では、適応制御系が比較的安定な状態で
あって、比較的短い切換時間により早期に適応制御に復
帰するので、制御系の良好な安定性を確保しつつ、適応
制御による高い応答性の制御を早く実行できる。また、
油圧シリンダ４の動特性変動が大きい悪路等の走行時で
は、適応制御系が不安定に移行し易い状況であるもの
の、比較的長い切換時間により緩やかに適応制御に切換
わるので、制御系の安定性が良好に確保される。

【００１８】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明のアクティブサスペンション装置によれば、サスペン
ション装置の油圧シリンダへの流量供給を車両の走行条
件に応じてＰＩＤ制御と適応制御とに切換選択したの
で、車両の急旋回時や急加減速時、又は悪路等で適応制
御系が不安定となる場合には、ＰＩＤ制御に切換えて制
御系の安定性を良好に確保できると共に、適応制御系が
安定な定常走行時やうねり路面，目地路等の路面の走行
時には、適応制御を選択して制御系を安定に確保しなが
ら、高い応答性でもって車両の姿勢を目標姿勢に制御す
ることができる。

【００１９】特に、請求項２記載の発明によれば、適応
制御おける規範モデルの出力値とこれに対応する油圧シ
リンダの実際動作との偏差が切換判定値以上のときＰＩ
Ｄ制御に切換えるようにしたので、適応制御系が不安定
になる状況を正確に且つ素早く判定して、ＰＩＤ制御に
切換えることができ、制御系の安定性を良好に確保でき
る。

【００２０】その場合、請求項３記載の発明によれば、
切換判定値をうねり路、目白、悪路等の路面の種類に応
じて変更設定したので、適応制御系が不安定になる状況
をより一層に正確に且つ素早く判定できる効果を奏す
る。

【００２１】更に、請求項４記載の発明によれば、適応
制御おける規範モデルの出力値とこれに対応する油圧シ
リンダの実際動作との偏差が切換判定値未満になる回数
が設定複数回を越えたときに、ＰＩＤ制御から適応制御
に切換復帰させたので、ＰＩＤ制御と適応制御との間の
切換えのハンチングを確実に防止できる。

【００２２】加えて、請求項５記載の発明によれば、Ｐ
ＩＤ制御から適応制御への切換復帰の切換時間を路面の
種類に応じて変更したので、適応制御系が不安定に移行
し易い悪路等での適応制御への復帰を徐々に行い得て、
制御系の安定性を良好に確保できる効果を奏する。

【００２３】

【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。

【００２４】図２及び図３において、１ＦＬ，１ＦＲは
左右の前輪、１ＲＬ，１ＲＲは左右の後輪、２は車体、
３はステアリングである。

【００２５】前後左右の車輪１ＦＬ〜１ＲＲに対する構
成は同一であるので、以下、同一部分に同一符号を付し
て左前輪１ＦＬに対する構成を説明し、他の車輪に対す
る説明は省略する。４は車体２と左前輪１ＦＬとの間に
配置されたサスペンション装置の油圧シリンダであっ
て、該油圧シリンダ４はピストン４ａにより上室４ｂと
下室４ｃとに区画されると共に、ピストン４ａ周囲には
その変位及び変位速度を各々検出する変位センサ５及び
変位速度センサ６が配置される。また、車体２のうち油
圧シリンダ４の配置部位には該部位での車体の上下加速
度を検出するバネ上センサ８が配置され、油圧シリンダ
４の下室４ｃには左前輪１ＦＬの上下加速度を検出する
バネ下センサ９が配置される。

【００２６】また、車体２の前端部の左右位置には、各
々、車両前方の路面の種類を検出する超音波センサ１
２，１２が配置され、車体２の中心には車体２の前後加
速度、横加速度、及びヨーレイトを各々検出する前後Ｇ
センサ１３、横Ｇセンサ１４、及びヨーレイトセンサ１
５が配置される。

【００２７】更に、車体２の前部には、ステアリング３
の操舵角を検出する舵角センサ２０が配置され、前後の
右車輪１ＦＲ，１ＲＲにはその回転数により車速を検出
する車速センサ２１，２１が配置される。

【００２８】加えて、２５は各車輪１ＦＬ〜１ＲＲに対
応して設けたサーボ弁としての４個の制御バルブであっ
て、図３に示すように、油圧ポンプ３０から圧油を油圧
シリンダ４に供給する供給油路３１及び排出油路３２の
途中に介設されると共に、遮断位置２５ａと、圧油を油
圧シリンダ４の上室４ｂに供給し下室４ｃの圧油をタン
ク３３に排出するよう油路を切換える上室供給位置２５
ｂと、その逆に切換える下室供給位置２５ｃとの３位置
を有し、油圧シリンダ４の上室４ｂ及び下室４ｃに対す
る圧油の供給によりサスペンション特性を変更可能にし
ている。上記供給油路３１には、上流から順に油フィル
タ３５、チェックバルブ３６、アキュムレータ３７が配
置され、排出油路３２との間にはリリーフバルブ３８が
接続される。また、制御バルブ２５と油圧シリンダ４と
の間の油路４０，４０には、各々油圧シリンダ４の上室
４ｂの圧力及び下室４ｃの圧力を各々検出する圧力セン
サ４１，４２が配置される。上記油圧ポンプ３０はエン
ジン４５により回転駆動される。

【００２９】また、図２において、５０は上記４個の制
御バルブ２５…を制御するコントローラであって、図４
の制御システム及び図５以下の制御フローに従って各制
御バルブ２５…を制御するものである。

【００３０】次に、図４の制御システムを説明する。５
１は制御バルブ（サーボ弁）２５と油圧シリンダ４より
成るプラントであって、該プラント５１のモデルは、Ｖ
ｐを油圧シリンダ４のピストン４ａの変化速度、Ｕｐを
制御バルブ２５へ出力する電気信号、Ｘｏを制御バルブ
２５のオフセット量として、下記式で表現される。

【００３１】

【数１】ここに、ａ，ｂ，Ｃ及びｆは次式で表される値である。

【００３２】

【数２】ここで、Ｂは油の粘性抵抗、Ａは油圧シリンダ２５のピ
ストン４ａの受圧面積、Ｋ２は圧力流量係数、Ｍは質
量、Ｋ１は制御バルブ２５（サーボ弁）の流量ゲイン、
ｆｒは摩擦力である。

【００３３】また、５２は目標ストローク設定器であっ
て、油圧シリンダ４の目標ストロークＸｒは下記式
（１）に基いて設定される。

【００３４】

【数３】ここに、Ｘｏは初期ストローク、Ｐｏは初期圧力、Ｐｎ
は実圧力、ＫＢはばね定数である。

【００３５】更に、５３はＰＩＤ制御機構であって、油
圧シリンダ４のピストン４ａのストロークｙｐをフィー
ドバックし、該油圧シリンダ４に対する圧油の供給によ
りそのストロークｙｐをＰＩＤ制御して車体姿勢をフィ
ードバック制御する第２制御手段として機能する。５４
は適応制御における規範モデルの設定器であって、上記
ＰＩＤ制御機構５３からの出力をＵｍ、油圧シリンダ４
のピストン４ａの変位速度をＶｐ、規範モデルの２つの
ゲインをａｍ，ｂｍとして、規範モデルの出力Ｖｍを次
式（２）で設定する。

【００３６】

【数４】加えて、５６は微分演算器、５７は適応機構であって、
適応出力として下記式に示す補助信号Ｕａ（ｋ）を出力
する。

【００３７】

【数５】ここに、α１，α２，α３及びα４は同定パラメータで
あって、下記式（３）で示す値である。

【００３８】

【数６】ここで、Ｌ１，Ｌ２，Ｌ３及びＬ４は適応ゲインであっ
て、その各値が大値なほど同定パラメータα１〜α４の
収束する速さが速くなる。また、ｅ（ｋ）は、適応信号
をｅｏ（ｋ）として、下式で示される値である。

【００３９】

【数７】ここに、適応信号ｅｏ（ｋ）は、誤差信号をε、誤差信
号の暫定値をεｏとして下式で表される。

【００４０】

【数８】ここに、ｄは緩和パラメータである。

【００４１】また、上記誤差信号ε（ｋ）、及び誤差信
号の暫定値εｏ（ｋ）は下式で表される。

【００４２】

【数９】そして、プラント５１に与える最終的な出力Ｕ（ｋ）は
次式（４）で与えられる。

【００４３】

【数１０】尚、制御バルブ２５のスプール変位Ｘｏを測定するのは
現実的でないので、次式に示す如く、Ｘｏ（ｋ）を油圧
シリンダ４のピストン４ａの規範モデルの速度差の積分
値で代用する。

【００４４】

【数１１】ここに、ＫＩは積分定数である。

【００４５】よって、上記図４の制御システムにおい
て、規範モデル５４、微分演算器５６及び適応機構５７
により、油圧シリンダ４への圧油供給による該油圧シリ
ンダ４の動作が規範モデル５６の規範モデルに追従する
ようにＰＩＤ制御機構５３の出力Ｕｍに適応機構５７の
補助信号Ｕａを合成して、油圧シリンダ４への流体供給
を適応制御し、車体姿勢を制御するようにした第１制御
手段としての適応コントローラ６０を構成している。

【００４６】続いて、適応コントローラ６０による油圧
シリンダ４に対する圧油の供給制御を図５の制御フロー
の基いて説明する。スタートして、ステップＳａでイニ
シャライズすると共に、ステップＳｂで図３及び図４に
示す超音波センサ１２、前後Ｇセンサ１３等の各種セン
サの信号を入力した後、ステップＳｃで図６に示す運転
状態判別フローに基いて車両の運転状態を判別し、ステ
ップＳｄで超音波センサ１２の出力に基いて路面がうね
り路、目地路、悪路、又は凹凸の小さい路面を含む平坦
路か否かの路面の種類を判別する。尚、この路面の種類
の判別は、超音波センサ１２の出力に基づく場合に限ら
ず、例えばニューラルネットに基づく判定も可能であ
る。即ち、各種の路面の走行時に車両の上下加速度の出
力信号をフーリエ変換して上下振動のパワースペクトル
密度を算出し、この密度から路面の種類を判定し得るよ
うに重み係数を予め学習したニューラルネットを設け
て、実走行時に算出する上下振動のパワースペクトル密
度から路面の種類を判別してもよい。

【００４７】続いて、ステップＳｅ又はＳｆで規範モデ
ル設定器５４の規範モデルの上記演算式（２）における
ゲインａｍ，ｂｍ又は位相を図７に示すゲイン設定フロ
ー及び図８に示す位相設定フローに基いて適宜変更設定
する。尚、このゲイン又は位相の変更設定は図９に示す
ゲイン及び位相設定フローに基いてゲイン及び位相の双
方を同時に変更してもよい。

【００４８】その後、ステップＳｇで適応コントローラ
６０の上記演算式（３）に示す同定パラメータα１〜α
４の適応ゲインＬ１〜Ｌ４を図１０及び図１１の適応ゲ
イン設定フローに基いて変更設定する。

【００４９】次いで、ステップＳｈでＰＩＤ制御機構５
３及び適応コントローラ６０によるプラント５１の制御
と、ＰＩＤ制御機構５３のみによるプラント５１の制御
とに選択的に切換える切換判定値としての切換用リミッ
ターを図１２に示す設定フローに基いてセットした後、
ステップＳｉで油圧シリンダ４の目標ストローク値Ｘｒ
を上記演算式（１）に基いて設定する。

【００５０】その後は、ステップＳｊでＰＩＤ制御機構
５３による出力Ｕｍを演算すると共に、ステップＳｋで
規範モデル設定器５４の出力Ｖｍを算出し、ステップＳ
ｌで適応機構５７の出力Ｕａを算出する。そして、ステ
ップＳｍでＰＩＤ制御＋適応制御かＰＩＤ制御のみを行
うかの制御の判別を図１４ないし図１６の切換フローに
基いて行った後、ステップＳｎで上記演算式（４）に基
いて制御量Ｕ（ｋ）を算出して、ステップＳｏでこの制
御量Ｕ（ｋ）をプラント５１に出力してステップＳｂに
戻ることを繰返す。

【００５１】次に、図６に示す運転状態判別フローを説
明する。スタートして、ステップＳ１で車体２に作用す
る横加速度を設定値ＬYGと比較すると共に、ステップＳ
２〜Ｓ４で車体２に作用する前後加速度、ヨーレイト、
及びステアリング操舵速度を各々設定値ＬFG、ＬYR、Ｌ
STS と比較する。そして、横加速度＞ＬYG、前後加速度
＞ＬFG、ヨーレイト＞ＬYR又はステアリング操舵速度＞
ＬSTS の場合には、適応制御による出力Ｕａが適切には
得られない急操作時と判断して、ステップＳ６で急操作
フラグをセットする。一方、上記の判定が何れもＮＯの
場合にはステップＳ７で急操作フラグをリセットする。

【００５２】続いて、図７に示す規範モデルのゲイン設
定フローを説明する。スタートして、ステップＳ１で上
記図６の運転状態判別フローで判別した運転状態の判別
結果を入力した後、ステップＳ２で急操作フラグのセッ
トされた急操作時か否かを判別し、急操作時でない場合
には、ステップＳ３以降で路面の種類に応じて規範モデ
ルのゲインを適宜設定する。

【００５３】即ち、ステップＳ３で先ず超音波センサ１
２の出力による路面の判別結果を入力した後、ステップ
Ｓ４でうねった路面か否か、ステップＳ５で目地路か否
か、ステップＳ６で悪路か否かを各々判別する。そし
て、上記何れの路面でもない場合、即ち凹凸の少ない路
面を含む平坦路の場合には、ステップＳ７で規範モデル
のゲインａｍ，ｂｍの補正係数をＫｎとして該各ゲイン
ａｍ，ｂｍを下記式で表現し（ａｍｏ，ｂｍｏは基準値
である）、

【数１２】補正係数Ｋｎを通常値Ｋｏ（＝１．０）に設定する。一
方、うねり路の場合にはステップＳ８で補正係数Ｋｎを
通常値Ｋｏよりも大きな値Ｋ１（Ｋ１＞Ｋｏ）に設定
し、目地路の場合にはステップＳ８で補正係数Ｋｎを通
常値Ｋｏよりも大きな値Ｋ２（但しＫ１＞Ｋ２＞Ｋ０）
に設定し、悪路の場合にはステップＳ９で補正係数Ｋｎ
を通常値Ｋｏよりも小さい値Ｋ３（Ｋ０＞Ｋ３）に設定
する。

【００５４】尚、図示しないが、上記うねり路、目地
路、平坦路、及び悪路に応じて設定される補正係数Ｋｎ
は、更にその各路面走行時での車速に応じて変更され
る。即ち、停車時にはＫｎは小値に、低，中速時には大
値に、高速走行時には小値に各々変更設定される。

【００５５】更に、図８に示す規範モデルの位相設定フ
ローを説明する。この位相設定フローの流れは、上記図
７のゲイン設定フローと同一であり、異なる点は、凹凸
の少ない路面を含む平坦路の場合には、ステップＳ７で
規範モデルの位相特性を通常値のセット０に設定し、う
ねり路の場合にはステップＳ８で位相特性をセット１
に、目地路の場合にはステップＳ９で位相特性をセット
２に、悪路の場合にはステップＳ１０で位相特性をセッ
ト３に各々設定する。

【００５６】ここに、上記位相特性の設定について、位
相遅れはセット１＜セット２＜セット０＜セット３の順
（セット１が最も位相遅れが少ない）である。従って、
位相遅れは悪路が最も大きく、うねり路が最も小さい。
具体的にこの位相遅れの設定は、規範モデルの式を下記
式に設定し、

【数１３】時点ｋ−ｎでの規範モデルの出力Ｖ（Ｋ−ｎ）のゲイン
ａｍ（ｎ）を路面の種類に応じて適宜選択して行うもの
である。ここに、ゲインａｍ（ｎ）はｎに対応する値に
予め設定される。

【００５７】尚、上記位相特性の設定は他の形式でも可
能である。例えば、実際の規範モデルの過去の出力値を
記憶しておき、路面の種類に応じて過去何番目のデータ
を使用するかを決定すること、即ち規範モデルの出力値
の単純な横移動によって位相特性を変更してもよい。

【００５８】また、図示しないが、上記うねり路、目地
路、平坦路、及び悪路に応じて設定される位相遅れ特性
は、上記規範モデルのゲインの変更設定と同様に、更に
その各路面走行時での車速に応じて変更される。即ち、
停車時には変更せず、低，中速時には規範モデルの位相
特性を進みに、高速走行時には変更されず固定保持され
る。

【００５９】図９は規範モデルのゲインａｍ，ｂｍの変
更と位相の変更とを組合せたゲイン及び位相設定フロー
であり、この設定フローは、上記図７及び図８のゲイン
の設定及び位相の設定とを同時に行うものである。但
し、異なる点は、ステップＳ９の目地路でのゲイン及び
位相の設定につき、ゲインは変更せず（補正係数Ｋｎ＝
Ｋ０）、位相のみを進みに設定している。これは、目地
路では単発的な高周波振動の入力時であるので、ゲイン
をも大値に変更すると、その後の制御に発振が生じるの
で、これを防止するためである。

【００６０】次に、図１０及び図１１の適応ゲイン設定
フローを説明する。スタートして、ステップＳ１で超音
波センサ１２の出力信号から車両前方の路面の種類を判
別した後、その路面の凹凸の通過の前後で適応ゲインＬ
１〜Ｌ４を変更すべく、ステップＳ２で車速センサ２１
の車速信号と超音波センサ１２の出力特性とに基いてそ
の路面凹凸の通過時間を算出する。

【００６１】そして、ステップＳ３で路面の凹凸の通過
フラグの値を判別し、当初は通過フラグ＝０であるの
で、ステップＳ４で通過前か否かを判別し、通過前の場
合にはステップＳ５で図１１に示す適応ゲイン設定フロ
ーに基いて適応ゲインＬ１〜Ｌ４を変更設定し、ステッ
プＳ６で通過フラグを「１」値に設定する。

【００６２】その後は、ステップＳ７で通過後か否かを
判別し、通過前は直ちにリターンして上記適応ゲインＬ
１〜Ｌ４を変更設定を続行するが、通過した後は、ステ
ップＳ８で適応ゲインＬ１〜Ｌ４を通常値に戻すと共
に、ステップＳ９で通過フラグを「０」値にリセットす
る。

【００６３】図１１の適応ゲイン設定フローの流れは、
上記図７のゲイン設定フローと同一であり、異なる点
は、凹凸の少ない路面を含む平坦路の場合には、ステッ
プＳ７で適応ゲインＬｎの補正係数をＫＬｎとして該適
応ゲインＬｎを下記式で表現し（Ｌｎｏは基準値であ
る）、

【数１４】補正係数ＫＬｎを通常値ＫＬｏ（＝１．０）に設定す
る。一方、うねり路の場合にはステップＳ８で補正係数
ＫＬｎを通常値Ｋｏよりも大きな値ＫＬ１（ＫＬ１＞Ｋ
Ｌｏ）に設定し、目地路の場合にはステップＳ８で補正
係数ＫＬｎを通常値ＫＬｏよりも大きな値ＫＬ２（但し
ＫＬ１＞ＫＬ２＞ＫＬ０）に設定し、悪路の場合にはス
テップＳ９で補正係数ＫＬｎを通常値ＫＬｏよりも小さ
い値ＫＬ３（ＫＬ０＞ＫＬ３）に設定する。従って，適
応ゲインＬｎ（ｎ＝０，１，２，３）はうねり路で最も
大値に、悪路で最も小値に設定される。

【００６４】尚、図示しないが、上記うねり路、目地
路、平坦路、及び悪路に応じて設定される補正係数ＫＬ
ｎは、上記規範モデルのゲインの変更設定と同様に、更
にその各路面走行時での車速に応じて変更される。即
ち、停車時にはＫＬｎは変更せず固定保持し、低，中速
時には大値に、高速走行時には変更されず、固定保持さ
れる。

【００６５】続いて、図１２に示す制御の切換リミッタ
ー設定フローを説明する。この設定フローの流れも上記
図７のゲイン設定フローと同一であり、異なる点は、凹
凸の少ない路面を含む平坦路の場合には、ステップＳ７
で制御の切換判定値としての切換リミッター値を通常値
のセット０に設定し、うねり路の場合にはステップＳ８
でセット１に、目地路の場合にはステップＳ９でセット
２に、悪路の場合にはステップＳ１０でセット３に各々
設定する。ここに、切換リミッター値は、図１３に示す
ように、規範モデルの出力Ｖｍと実測値Ｖｐとの偏差，
即ち誤差信号ε（ｋ）が大値ほど大値に設定される。ま
た、切換リミッター値は、同図から判るように、セット
１＞セット２＞セット０＞セット３であり、従ってうね
り路で最も大きく、悪路で最も小さい。

【００６６】次に、図１４ないし図１６に示す制御の切
換フローを説明する。図１４はＰＩＤ制御＋適応制御か
らＰＩＤ制御のみへの切換フローを示し、図１５はＰＩ
Ｄ制御のみからＰＩＤ制御＋適応制御への切換復帰フロ
ーを示す。この図１４及び図１５の切換フローは、車両
の走行条件に応じて上記適応コントローラ６０による適
応制御とＰＩＤ制御機構５３によるＰＩＤ制御とを切換
えるようにした切換手段６１を構成している。

【００６７】先ず、図１４から説明するに、スタートし
て、ステップＳ１で車両の走行条件として規範モデルの
出力Ｖｍと油圧シリンダ４の実測変位速度値Ｖｐとの偏
差Ｖｐ−Ｖｍを算出した後、ステップＳ２でＰＩＤ制御
のみへの切換フラグの値を判別し、切換フラグ＝０の切
換前ではステップＳ３移行でその切換時か否かを判別す
る。

【００６８】すなわち、ステップＳ３で上記偏差Ｖｐ−
Ｖｍを上記図１２の設定フローで設定した切換リミッタ
ー値と比較し、偏差＞切換リミッター値の場合には、直
ちにステップＳ１４に進んで切換フラグを「１」値に設
定し、ステップＳ１５で後述する計測回数Ｎ及び経過時
間Ｔを初期値の零値に戻した後、ステップＳ１６で適応
機構５７の出力ＵａをＵａ＝０にセットしてＰＩＤ制御
のみに切換えて、リターンする。

【００６９】一方、偏差≦切換リミッター値の場合であ
っても、設定時間内に上記偏差が切換リミッター値の７
０％を越える回数が所定回数あるときにはＰＩＤ制御に
切換えることとする。即ち、ステップＳ４で時間フラグ
の値を判別し、当初は時間フラグ＝０であるので、経過
時間Ｔを零値（Ｔ＝０）に初期設定し、ステップＳ７で
偏差Ｖｐ−Ｖｍを切換リミッター値の７０％値と比較す
る。そして、偏差≦７０％値の場合には直ちにリターン
するが、偏差＞７０％値の場合には、ステップＳ８で時
間フラグを「１」値に設定すると共に、ステップＳ９で
切換リミッター値の７０％値を越える回数Ｎを計測す
る。上記時間フラグ＝１の後は、ステップＳ６で経過時
間Ｔを経時する。

【００７０】次いで、ステップＳ１０で経過時間Ｔを設
定時間Ｌｔと比較し、その経過前のＴ＜Ｌｔの場合に
は、上記の７０％値を越える回数の計測を続行する。そ
して、設定時間Ｌｔを経過すると、ステップＳ１１で経
過時間Ｔを零値に戻した（Ｔ＝０）後、ステップＳ１２
で７０％を越える回数Ｎを所定回数Ｌｎと比較し、所定
回数Ｌｎ未満の場合にはステップＳ１３でその回数Ｎを
零値に戻すが、Ｎ≧Ｌｎの所定回数を越える場合には、
ステップＳ１４で切換フラグを「１」値にセットすると
共に、時間フラグをリセットし、更にステップＳ１５で
計測回数Ｎ及び経過時間Ｔを初期値の零値に戻した後、
ステップＳ１６で適応機構５７の出力ＵａをＵａ＝０に
セットしてＰＩＤ制御のみに切換えて、リターンする。

【００７１】次に、図１５に示すＰＩＤ制御のみからＰ
ＩＤ制御＋適応制御への切換復帰フローを説明する。同
図において、スタートして、ステップＳ１でＰＩＤ制御
＋適応制御への切換フラグの値を判別し、切換フラグ＝
０の切換前では、ステップＳ２以降で偏差Ｖｐ−Ｖｍが
切換リミッター値の３０％以下になった回数が設定時間
内に所定回数発生した場合に限りＰＩＤ制御＋適応制御
に徐々に切換える。

【００７２】すなわち、ステップＳ２で先ず時間フラグ
の値を判別し、当初は時間フラグ＝０であるので、ステ
ップＳ３で経過時間ＴＦを零値に初期設定した後、ステ
ップＳ５で偏差Ｖｐ−Ｖｍを切換リミッター値の３０％
値と比較する。そして、偏差＜３０％値の場合には、ス
テップＳ６で時間フラグをセットした後、３０％値以下
となった回数ＮＦを計測する。上記時間フラグ＝１の後
は、ステップＳ４で経過時間ＴＦを経時する。

【００７３】次いで、ステップＳ８で経過時間ＴＦを設
定時間ＬｔＦと比較し、その経過前のＴＦ＜ＬｔＦの場
合には、上記の３０％値以下となる回数の計測を続行
し、設定時間ＬｔＦを経過すると、ステップＳ９で経過
時間ＴＦを零値に戻した後、ステップＳ１０で３０％を
越える回数ＮＦを所定回数ＬｎＦと比較し、所定回数Ｌ
ｎＦ未満の場合にはステップＳ１１でその回数ＮＦを零
値に戻す。一方、ＮＦ≧ＬｎＦの所定回数を越える場合
には、ステップＳ１２及びＳ１３で切換フラグ及び時間
フラグをリセットすると共に、ステップＳ１４で復帰フ
ラグをセットし、またステップＳ１５で適応コントロー
ラ６０の適応制御への切換復帰時の復帰ゲインを図１６
の設定フローに基いてセットして、リターンする。

【００７４】図１６の復帰ゲイン設定フローを説明する
と、スタートして、ステップＳ１で復帰フラグの値を判
別し、復帰フラグ＝１の場合には、更にステップＳ２で
復帰ゲインＦGAINの値を判別し、ＦGAIN＝１でないＮＯ
の場合には、復帰途中にあると判断して、ステップＳ５
において復帰ゲインＦGAINの値を下記式に基いて算出す
る。

【００７５】

【数１５】ここに、ＴSFはＰＩＤ制御のみからＰＩＤ制御＋適応制
御への制御の切換時間であり、この切換時間ＴSFは、図
１７に示すように、路面の種類に応じて、うねり路、目
地路、平坦路、悪路の順で長く設定される。従って、復
帰ゲインの大値への変化ははうねり路で最も大きく、悪
路で最も緩やかになる。

【００７６】上記ＰＩＤ制御＋適応制御への切換復帰時
には、適応機構５７の出力Ｕａは下記式より復帰ゲイン
ＦGAINに基いて補正される。

【００７７】

【数１６】そして、復帰ゲインＦGAIN＝１に達すると、この時点で
ステップＳ３及びＳ４に進んで復帰フラグ及び復帰ゲイ
ンＦGAINをリセットして、リターンする。

【００７８】したがって、上記実施例においては、適応
コントローラ６０の規範モデル設定器５４からの規範モ
デルの出力Ｖｍとこれに対応する油圧シリンダ４のピス
トン４ａの実際変位速度Ｖｐとの偏差Ｖｐ−Ｖｍが切換
リミッター値以上の状態では、ＰＩＤ＋適応制御系が不
安定な状況であって、この状態に至れば直ちに適応機構
５７の出力ＵａがＵａ＝０に設定されて、油圧シリンダ
４への圧油供給に対する制御がＰＩＤ制御のみに切換え
られるので、その制御系が不安定になることが確実に防
止される。

【００７９】その場合、制御の切換リミッター値は、図
１３に示すように、路面の種類に応じて変更設定され、
油圧シリンダ４の動特性の変動が小さいうねり路や目地
路での走行時には、上記規範モデル出力Ｖｍと油圧シリ
ンダ４の実際変化速度Ｖｐとの偏差Ｖｐ−Ｖｍが比較的
大値になっても、適応制御系は安定な状況であり、この
状況では切換リミッター値が大値に変更されるので、適
応制御系が安定な状況では適応制御による油圧シリンダ
４への圧油の給排制御を確保して、高い応答性でもって
車両姿勢を目標姿勢に制御することができる。これに対
し、悪路や凹凸が連続する路面では、上記偏差Ｖｐ−Ｖ
ｍが比較的小値の段階から適応制御系は不安定に移行し
易い状況であり、この状況で切換リミッター値が小値に
変更されるので、早期にＰＩＤ制御に切換えて、油圧シ
リンダ４への圧油の給排制御系の安定性をＰＩＤ制御に
より良好に確保することができる。

【００８０】また、上記の如くＰＩＤ制御のみに切換え
た後に、偏差Ｖｐ−Ｖｍが切換リミッター値の３０％値
未満になる回数ＮＦが設定時間ＬtFの間に設定複数回Ｌ
nFを越えたときに限り、ＰＩＤ制御のみからＰＩＤ制御
＋適応制御に切換えられるので、この制御の切換ハンチ
ングを有効に防止することができる。

【００８１】この場合、ＰＩＤ制御＋適応制御への切換
時間ＴSFは、図１７に示す如く、適応制御系が不安定な
悪路ほど長く設定され、適応制御系が安定なうねり路ほ
ど短く設定される。このことにより、悪路では徐々に切
換わって、復帰ゲインＦGAINにより適応機構５７の出力
Ｕａが緩かに増大するので、適応制御系の安定性が良好
に確保されると共に、うねり路では短時間で素早く切換
わって、適応制御系の安定性が良好に確保されつつ、早
期に高い応答性でもって車両姿勢を目標姿勢に制御する
ことが可能になる。

【００８２】尚、上記実施例では、規範モデルの出力値
Ｖｍと油圧シリンダ４のピストン４ａの実測変位速度値
Ｖｐとの偏差Ｖｐ−Ｖｍを車両の走行条件とし、この偏
差Ｖｐ−Ｖｍと切換リミッター値との比較によりＰＩＤ
制御のみとＰＩＤ制御＋適応制御との切換え選択を行っ
たが、車両の走行条件は、上記の偏差Ｖｐ−Ｖｍに限ら
ず、その他、例えば運転者によるステアリングの急操舵
や、超音波センサ１２による車両前方の路面の種類の予
測結果等を用いてもよいのは勿論である。

【００８３】また、以上の説明では、ＰＩＤ制御のみと
ＰＩＤ制御＋適応制御との間で制御の切換えを行った
が、その他、ＰＩＤ制御のみと適応制御のみとの間で制
御の切換えを行ってもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】アクティブサスペンション装置の全体構成を示
す図である。

【図３】アクティブサスペンション装置の油圧回路構成
を示す図である。

【図４】モデル規範型適応制御のブロック構成を示す図
である。

【図５】ＰＩＤ制御及び適応制御の全体構成を示すフロ
ーチャート図である。

【図６】運転操作状態の判別を示すフローチャート図で
ある。

【図７】規範モデルのゲインの設定を示すフローチャー
ト図である。

【図８】規範モデルの位相遅れ時間の設定を示すフロー
チャート図である。

【図９】規範モデルのゲイン及び位相遅れ時間の設定を
示すフローチャート図である。

【図１０】路面の凹凸の前後で適応コントローラの適応
ゲインを変更するフローチャート図である。

【図１１】適応コントローラの適応ゲインの設定を示す
フローチャート図である。

【図１２】制御の切換リミッター値の設定を示すフロー
チャート図である。

【図１３】路面の種類に応じた偏差（誤差信号）に対す
る切換リミッター値の設定を示す説明図である。

【図１４】ＰＩＤ制御への切換判定を示すフローチャー
ト図である。

【図１５】ＰＩＤ制御＋適応制御への切換復帰を示すフ
ローチャート図である。

【図１６】ＰＩＤ制御＋適応制御への切換復帰時の復帰
ゲインの設定を示すフローチャート図である。

【図１７】路面の種類に応じた制御の切換復帰時の切換
時間に対する復帰ゲインの変化の様子を示す説明図であ
る。

【図１８】適応制御とＰＩＤ制御との間での周波数伝達
関数のゲイン特性の比較を示す図である。

【図１９】適応制御とＰＩＤ制御との間での周波数伝達
関数の位相特性の比較を示す図である。

【符号の説明】

４油圧シリンダ１２超音波センサ３０油圧ポンプ５０コントローラ５１プラント５３ＰＩＤ制御機構（第２制御手段）５４規範モデル設定器５７適応機構６０適応コントローラ（第１制御手段）６１切換手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】車体と車輪との間に配置された油圧シリ
ンダを備え、該油圧シリンダへの流体供給によりサスペ
ンション特性が変更可能なアクティブサスペンション装
置であって、上記油圧シリンダへの流体供給による該油
圧シリンダの動作が規範モデルに追従するように上記油
圧シリンダへの流体供給を適応制御して車体姿勢を制御
する第１制御手段と、車高値をフィードバックし油圧シ
リンダへの流体供給を少くとも比例制御して車体姿勢を
制御する第２制御手段とを備えるとともに、車両の走行
条件に応じて上記第１制御手段による適応制御と第２制
御手段による比例制御とを切換える切換手段とを備えた
ことを特徴とするアクティブサスペンション装置。
【請求項２】切換手段は、第１制御手段による適応制
御の規範モデルの出力値と該出力値に対応する油圧シリ
ンダの実際値との偏差が切換判定値以上のとき、油圧シ
リンダへの流体供給に対する制御を第１制御手段から第
２制御手段に切換えるものであることを特徴とする請求
項１記載のアクティブサスペンション装置。
【請求項３】切換判定値は車両走行時の路面の状態に
応じて変更されることを特徴とする請求項２記載のアク
ティブサスペンション装置。
【請求項４】切換手段は、適応制御の規範モデルの出
力値と該出力値に対応する油圧シリンダの実際値との偏
差が切換判定値未満になる回数が設定複数回を越えたと
き、油圧シリンダへの流体供給に対する制御を第２制御
手段から第１制御手段に徐々に切換えるものであること
を特徴とする請求項１記載のアクティブサスペンション
装置。
【請求項５】第２制御手段から第１制御手段への制御
の切換時間は路面の種類に応じて変更されることを特徴
とする請求項４記載のアクティブサスペンション装置。