JPH0725307B2 - 前輪転舵角の制御方法 - Google Patents
前輪転舵角の制御方法Info
- Publication number
- JPH0725307B2 JPH0725307B2 JP62240111A JP24011187A JPH0725307B2 JP H0725307 B2 JPH0725307 B2 JP H0725307B2 JP 62240111 A JP62240111 A JP 62240111A JP 24011187 A JP24011187 A JP 24011187A JP H0725307 B2 JPH0725307 B2 JP H0725307B2
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- JP
- Japan
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- front wheel
- yaw rate
- steering
- steering angle
- control method
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D5/00—Power-assisted or power-driven steering
- B62D5/008—Changing the transfer ratio between the steering wheel and the steering gear by variable supply of energy, e.g. by using a superposition gear
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
- B62D6/003—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels in order to control vehicle yaw movement, i.e. around a vertical axis
Description
【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、ハンドル操作角に対する車輌の応答特性を改
善することにより、車輌の操縦性を好適に改善し得る前
輪転舵角制御方法に関する。
善することにより、車輌の操縦性を好適に改善し得る前
輪転舵角制御方法に関する。
〈従来の技術〉 前輪転舵角δfが、ドライバーのハンドル操作角δSWに
比例して作動するような従来形式の車輌に於けるヨーレ
イトrの応答特性は、良く知られているように、次のよ
うな伝達関数により表わすことができる。
比例して作動するような従来形式の車輌に於けるヨーレ
イトrの応答特性は、良く知られているように、次のよ
うな伝達関数により表わすことができる。
尚、ここで用いられている記号は次のように定義され
る。G1(s):ヨーレイトrの前輪転舵角δfに対する
伝達関数、n:ステアリングギャ比(δSW=nδf)、
V0:車速、l:ホイールベース、K:スタビリティーファク
タ、Tr:ヨーレイトの進み時定数、ζ:減衰係数、ωn:
固有振動数、Cf:前輪コーナリングパワー(左右和)、C
r:後輪コーナリングパワー(左右和)、a:前者軸と重心
点との間の距離、b:後車軸と重心点との間の距離、m:車
輌の質量、I:車輌のヨー慣性モーメント 第9式は、車輌の運動をヨー方向の回転運動と横方向の
併進運動の2自由度とし、ロール運動の影響は小さいの
で、無視した結果であるが、ロール運動の影響が無視で
きない場合でも、第10〜14式の各項の係数を多少修正す
れば、第9式が実質的には成立するとみなせる場合が多
い。
る。G1(s):ヨーレイトrの前輪転舵角δfに対する
伝達関数、n:ステアリングギャ比(δSW=nδf)、
V0:車速、l:ホイールベース、K:スタビリティーファク
タ、Tr:ヨーレイトの進み時定数、ζ:減衰係数、ωn:
固有振動数、Cf:前輪コーナリングパワー(左右和)、C
r:後輪コーナリングパワー(左右和)、a:前者軸と重心
点との間の距離、b:後車軸と重心点との間の距離、m:車
輌の質量、I:車輌のヨー慣性モーメント 第9式は、車輌の運動をヨー方向の回転運動と横方向の
併進運動の2自由度とし、ロール運動の影響は小さいの
で、無視した結果であるが、ロール運動の影響が無視で
きない場合でも、第10〜14式の各項の係数を多少修正す
れば、第9式が実質的には成立するとみなせる場合が多
い。
〈発明が解決しようとする問題点〉 第13、14式から、車速が高くなるにつれ、ヨー運動の固
有振動数ωnが低下し、かつ減衰係数ζも減少する。そ
のため、高速走行では、ドライバーがハンドルを操作し
てから車輌がヨー運動を開始するまでの応答遅れが大き
くなり、かつヨー運動が減衰しにくくなるため、車輌を
コース内に保持するための制御に伴うドライバーに対す
る負担が大きくなる。
有振動数ωnが低下し、かつ減衰係数ζも減少する。そ
のため、高速走行では、ドライバーがハンドルを操作し
てから車輌がヨー運動を開始するまでの応答遅れが大き
くなり、かつヨー運動が減衰しにくくなるため、車輌を
コース内に保持するための制御に伴うドライバーに対す
る負担が大きくなる。
このような従来技術の問題点に鑑み、本発明の主な目的
は、安定性と即応性とを高いレベルで両立し得る前輪転
舵角の制御方法を提供することにある。
は、安定性と即応性とを高いレベルで両立し得る前輪転
舵角の制御方法を提供することにある。
〈問題点を解決するための手段〉 上記問題点を解決すために、本発明は、実ヨーレイトを
検出し、それを所定のフィルタ要素を通して動的にフィ
ードバックすることによって前輪転舵角の補正制御を行
なうと共に、ドライバーのハンドル操作に対する前輪転
舵角のフィードフォワード制御に於いて、ハンドル操舵
角の比例項だけでなく、ハンドル操舵角速度に比例する
微分項も加算して前輪転舵角の制御を行うものとした。
検出し、それを所定のフィルタ要素を通して動的にフィ
ードバックすることによって前輪転舵角の補正制御を行
なうと共に、ドライバーのハンドル操作に対する前輪転
舵角のフィードフォワード制御に於いて、ハンドル操舵
角の比例項だけでなく、ハンドル操舵角速度に比例する
微分項も加算して前輪転舵角の制御を行うものとした。
〈作用〉 このように、これらのヨーレイトフィードバック制御と
ハンドル操舵角のフィードフォワード制御に微分項を加
算することにより、車輌のヨー運動の減衰係数を増加さ
せて、ヨー運動の減衰特性を改善すると共に、ハンドル
操舵に対するヨーレイトの応答遅れをほぼ0にすること
ができる。
ハンドル操舵角のフィードフォワード制御に微分項を加
算することにより、車輌のヨー運動の減衰係数を増加さ
せて、ヨー運動の減衰特性を改善すると共に、ハンドル
操舵に対するヨーレイトの応答遅れをほぼ0にすること
ができる。
〈実施例〉 以下、本発明の好適実施例を添付の図面について詳しく
説明する。
説明する。
[制御モードI] ヨーレイトフィードバックによる減衰係数の増加 第1図に示すように、ヨーレイトrのフィードバック制
御をウォッシュアウトフイルター Tds/(1+T1s) を用いて行う。
御をウォッシュアウトフイルター Tds/(1+T1s) を用いて行う。
L(δf)=(1/n)L(δSW) +{Tds/(1+T1s)}L(r) (15) 第15、16式よりL(δf)を消去すると、 ここでT1=Trと置いて、整理すると、ハンドル操舵角δ
SWに対するヨーレイト伝達関数G2(s)は L{r/δSW}=G2(s) =(1/n)G1(0)(1+Trs)/[1+{(2ζ/ωn)+Td}s+(1/ωn2)
s2] (17) と表わせる。
SWに対するヨーレイト伝達関数G2(s)は L{r/δSW}=G2(s) =(1/n)G1(0)(1+Trs)/[1+{(2ζ/ωn)+Td}s+(1/ωn2)
s2] (17) と表わせる。
一方、ヨーレイトフィードバックを行なわない公知の前
輪操舵車では、ヨーレイトの伝達関数は、第9式より、 G2(0)=(1/n)G1(0) であることから L{r/δSW}=G2(s) =(1/n)G1(0)(1+Trs)/[1+(2ζ/ωn)s+(1/ωn2)s2] (1
7) 第17式と第17′式との違いは、分母のsの項だけで、ヨ
ーレイトフィードバックを行うことによって、2ζいω
nの係数にTdが加算されることが示されている。即ち、
第1図のヨーレイトフィードバックを行い、T1=Trとパ
ラメータを設定することによって、ヨーレイトの特性方
程式である第17式の分母は、減衰項であるsの係数がTd
だけ増加する。第17式の他の項は第17′式と全く同一で
ある。
輪操舵車では、ヨーレイトの伝達関数は、第9式より、 G2(0)=(1/n)G1(0) であることから L{r/δSW}=G2(s) =(1/n)G1(0)(1+Trs)/[1+(2ζ/ωn)s+(1/ωn2)s2] (1
7) 第17式と第17′式との違いは、分母のsの項だけで、ヨ
ーレイトフィードバックを行うことによって、2ζいω
nの係数にTdが加算されることが示されている。即ち、
第1図のヨーレイトフィードバックを行い、T1=Trとパ
ラメータを設定することによって、ヨーレイトの特性方
程式である第17式の分母は、減衰項であるsの係数がTd
だけ増加する。第17式の他の項は第17′式と全く同一で
ある。
つまり、第1図のように、Tds/(1+Trs)として表わ
されるウォッシュアウトフィルターを通してヨーレイト
をフィードバックすることにより、ヨーレイトの固有振
動数ωn、進み時定数Trは一定のまま、減衰特性だけを
自由に設定できる。
されるウォッシュアウトフィルターを通してヨーレイト
をフィードバックすることにより、ヨーレイトの固有振
動数ωn、進み時定数Trは一定のまま、減衰特性だけを
自由に設定できる。
[制御方法II] ハンドル操舵角だけではなく、ハンドル角速度による微
分項を前輪転舵角に加算するフィードフォワード制御 第2図に示すように、ハンドル角δSWに対する前輪転舵
角δfを、固定ギャ比(1/n)により単に比例的に制御
する代りに、(1+T2s)の伝達関数によって、動的に
制御する。このうちsの係数T2は一般的には微分時間と
して知られているものである。
分項を前輪転舵角に加算するフィードフォワード制御 第2図に示すように、ハンドル角δSWに対する前輪転舵
角δfを、固定ギャ比(1/n)により単に比例的に制御
する代りに、(1+T2s)の伝達関数によって、動的に
制御する。このうちsの係数T2は一般的には微分時間と
して知られているものである。
前述の検討結果から、第2図は第3図と等価である。
第3図の直列ブロックを一つにまとめると、第4図が得
られる。即ち、ハンドル操舵δSWに対するヨーレイトr
は、 L(r/δSW)=G2(s)=(1/n)G1(0) ×{1+(T2+Tr)s+T2Trs2}/[1+{(2ζ/ωn)+Td}s+(1/ω
n2)s2] (18) となる。ここで、 T2+Tr=(2ζ/ωn)+Td (19) T2Tr=1/ωn2 (20) となるように時定数T2、Tdを選ぶと、第18式は、 L(r/δSW) =G2(s) =(1/n)G1(0) =(1/n)V0/l(1+KV0 2) (21) となり、比例項だけが残り、第4図は第5図のように書
きかえられる。
られる。即ち、ハンドル操舵δSWに対するヨーレイトr
は、 L(r/δSW)=G2(s)=(1/n)G1(0) ×{1+(T2+Tr)s+T2Trs2}/[1+{(2ζ/ωn)+Td}s+(1/ω
n2)s2] (18) となる。ここで、 T2+Tr=(2ζ/ωn)+Td (19) T2Tr=1/ωn2 (20) となるように時定数T2、Tdを選ぶと、第18式は、 L(r/δSW) =G2(s) =(1/n)G1(0) =(1/n)V0/l(1+KV0 2) (21) となり、比例項だけが残り、第4図は第5図のように書
きかえられる。
第19、20式を満たすパラメータT2、Tdは、 T2=1/Trωn2 (22) Td=Tr+T2−2ζ/ωn =Tr+(1/Trωn2)−(2ζ/ωn) (23) と簡単に求められる。第22、23式お第12〜14式を用いて
書き代えると、 となる。即ち、T2、Tdとも車速V0の関数となる。それ以
外の項は、車輌の仕様が定まると固有に決まる定数であ
る。
書き代えると、 となる。即ち、T2、Tdとも車速V0の関数となる。それ以
外の項は、車輌の仕様が定まると固有に決まる定数であ
る。
具体的な制御方法としては、第6図に示すように、車速
V0を検出し、第24、25式によって、パラメータT2、Tdを
逐一計算し、ハンドル操舵角δSWとヨーレトイrに応じ
て、ハンドル操舵角δSWに対する加減算として、前輪転
舵角δfを制御すばよい。
V0を検出し、第24、25式によって、パラメータT2、Tdを
逐一計算し、ハンドル操舵角δSWとヨーレトイrに応じ
て、ハンドル操舵角δSWに対する加減算として、前輪転
舵角δfを制御すばよい。
この制御方法によって、ハンドル操舵δSWに対するヨー
レイトrの応答は、全く遅れが無くなり、車輌の挙動が
極めて予測し易くなり、ドライバーに対する負担が軽減
される。
レイトrの応答は、全く遅れが無くなり、車輌の挙動が
極めて予測し易くなり、ドライバーに対する負担が軽減
される。
第7図に上記した方法を実施するための具体的構成例を
示す。
示す。
車速センサ13、操舵角速度センサ2、舵角センサ5、ヨ
ーレートジャイロ6などにより検出された車速、ハンド
ル操舵角速度、前輪の舵角等の情報は、コンピュータ6
に入力され、前記したような伝達特性をデジタル処理に
より実現し、ハンドル操舵角に加減算されるべき出力を
モータ3に供給し、所要の操舵入力を行う。ハンドル操
舵角速度センサ2としては、タフジェネレータのように
直接角速度が検出できるものが便利ではあるが、ポテン
ショメータやロータリーエンコーダのような角度を検出
し、その信号をコンピュータで微分しても同じ結果が得
られる。
ーレートジャイロ6などにより検出された車速、ハンド
ル操舵角速度、前輪の舵角等の情報は、コンピュータ6
に入力され、前記したような伝達特性をデジタル処理に
より実現し、ハンドル操舵角に加減算されるべき出力を
モータ3に供給し、所要の操舵入力を行う。ハンドル操
舵角速度センサ2としては、タフジェネレータのように
直接角速度が検出できるものが便利ではあるが、ポテン
ショメータやロータリーエンコーダのような角度を検出
し、その信号をコンピュータで微分しても同じ結果が得
られる。
操舵角の加減算操作は、ステアリングギヤボックス4に
内蔵された、第8図に示すような加算機構10により行
う。この加算機構10は、ハンドル軸に連結された入力軸
11と、該入力軸に固着されたキャリア14に枢着された複
数のプラネタリギヤ13とを有し、これらプラネタリギヤ
13は、固定されたインターナルギヤ12に歯合していると
共に、サンギヤ15に歯合している。前輪の転舵角に比例
する角度変位を行うべき出力軸20に固着されたキャリア
17にも、複数のプラネタリギヤ16が枢着されており、こ
れらプラネタリギヤ16は、共通のサンギヤ15に歯合して
いると共に、回転自在に支持されたインターナルギヤ18
に歯合している。モータ3の出力軸に固着されたピニヨ
ンギヤ19は、インターナルギヤ18の外周に切設された外
歯ギヤに歯合している。
内蔵された、第8図に示すような加算機構10により行
う。この加算機構10は、ハンドル軸に連結された入力軸
11と、該入力軸に固着されたキャリア14に枢着された複
数のプラネタリギヤ13とを有し、これらプラネタリギヤ
13は、固定されたインターナルギヤ12に歯合していると
共に、サンギヤ15に歯合している。前輪の転舵角に比例
する角度変位を行うべき出力軸20に固着されたキャリア
17にも、複数のプラネタリギヤ16が枢着されており、こ
れらプラネタリギヤ16は、共通のサンギヤ15に歯合して
いると共に、回転自在に支持されたインターナルギヤ18
に歯合している。モータ3の出力軸に固着されたピニヨ
ンギヤ19は、インターナルギヤ18の外周に切設された外
歯ギヤに歯合している。
この機構に於いては、モータ3が回転しない時には、入
力軸11の回転は、プラネタリギヤ13、サンギヤ15、プラ
ネタリギヤ16を介して出力軸20のアウトプットに1:1で
伝わる。
力軸11の回転は、プラネタリギヤ13、サンギヤ15、プラ
ネタリギヤ16を介して出力軸20のアウトプットに1:1で
伝わる。
一方、モータ3を回転させると、インターナルギヤ18が
回転するため、その分プラネタリギヤ16も回転し、出力
軸20に回転が加算される。
回転するため、その分プラネタリギヤ16も回転し、出力
軸20に回転が加算される。
尚、上記実施例はヨーレイトを出力とする応答に着目し
たものであるが、ヨーレイトに代えて横加速度に着目し
て同様の方法を実施することも可能である。
たものであるが、ヨーレイトに代えて横加速度に着目し
て同様の方法を実施することも可能である。
〈発明の効果〉 このように、ハンドル操舵δSWに対するヨーレイトrの
応答遅れが無くなり、車輌の挙動が極めて予測し易くな
り、ドライバーに対する負担が軽減されその効果は極め
て大である。
応答遅れが無くなり、車輌の挙動が極めて予測し易くな
り、ドライバーに対する負担が軽減されその効果は極め
て大である。
第1図〜第6図は本発明に基づく前輪転舵角の制御方法
の原理を説明するためのブロック図である。 第7図は本発明に基づく方法を実施するための構成例を
模式的に示す斜視図である。 第8図はステアリングギアボックス内の加算機構の一実
施例を示す説明図である。 1……車速センサ、2……操舵角速度センサ 3……モータ 4……ステアリングギアボックス 5……舵角センサ、6……ヨーレートジャイロ 7……コンピュータ、10……加算機構 11……入力軸、12……インターナルギヤ 13……プラネタリギヤ、14……キャリア 15……サンギヤ、16……プラネタリギヤ 17……キャリア、18……インターナルギヤ 19……ピニヨンギヤ、20……出力軸
の原理を説明するためのブロック図である。 第7図は本発明に基づく方法を実施するための構成例を
模式的に示す斜視図である。 第8図はステアリングギアボックス内の加算機構の一実
施例を示す説明図である。 1……車速センサ、2……操舵角速度センサ 3……モータ 4……ステアリングギアボックス 5……舵角センサ、6……ヨーレートジャイロ 7……コンピュータ、10……加算機構 11……入力軸、12……インターナルギヤ 13……プラネタリギヤ、14……キャリア 15……サンギヤ、16……プラネタリギヤ 17……キャリア、18……インターナルギヤ 19……ピニヨンギヤ、20……出力軸
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大野 信之 埼玉県和光市中央1丁目4番1号 株式会 社本田技術研究所内 (56)参考文献 特開 昭60−161256(JP,A) 特開 昭60−161263(JP,A) 特公 昭45−20726(JP,B1)
Claims (4)
- 【請求項1】車輪の前輪転舵角δfを、ハンドル操舵角
δSWに基づくハンドル操舵角フィードフォワード項f
1(δSW)と、検出されたヨーレイトrに基づくヨーレ
イトフィードバック項f2(r)との加算値として制御す
る、即ち、 δf=f1(δSW)+f2(r) (1) としてなる前輪操舵系に於いて、 前記ヨーレイトフィードバック項f2(r)のヨーレイト
rに対する伝達関数を、 とすると共に、 前記ハンドル操舵角フィードフォワード項f1(δSW)
を、 L{f1(δSW)/δSW} =(1/n)(1+T2S) (3) 表されるように(但し、sはラプラス演算子、L{ }
はラプラス変換を表わす)、比例項と微分項との加算値
からなるものとしたことを特徴とする前輪転舵角制御方
法。 - 【請求項2】ヨーレイトrの前輪転舵角δfに対する伝
達関数G1(s)を と表わした場合に(但し、G1(0)は定常旋回時のヨー
レイト)、 T1=Tr (5) としたことを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載の
前輪転舵角制御方法。 - 【請求項3】T1及びTdがいずれも車速V0の関数であり、
車速が大きくなるに従って、T1及びTdも大きくなること
を特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の前輪転舵角
制御方法。 - 【請求項4】 T2=(1/ωn2)(1/Tr) (6) であって Td ={Tr+T2−(2ζ/ωn)} ×{1/G1(0)} (7) であることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃至3項
のいずれかに記載の前輪転舵角制御方法。
Priority Applications (5)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62240111A JPH0725307B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 前輪転舵角の制御方法 |
US07/248,869 US4951207A (en) | 1987-09-25 | 1988-09-23 | Method for controlling the front wheel steer angle |
CA000578435A CA1316237C (en) | 1987-09-25 | 1988-09-26 | Method for controlling the front wheel steer angle |
DE3854731T DE3854731T2 (de) | 1987-09-25 | 1988-09-26 | Verfahren zur Steuerung des Vorderradlenkwinkels. |
EP88308902A EP0309293B1 (en) | 1987-09-25 | 1988-09-26 | Method for controlling the front wheel steer angle |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP62240111A JPH0725307B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 前輪転舵角の制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6483454A JPS6483454A (en) | 1989-03-29 |
JPH0725307B2 true JPH0725307B2 (ja) | 1995-03-22 |
Family
ID=17054654
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62240111A Expired - Fee Related JPH0725307B2 (ja) | 1987-09-25 | 1987-09-25 | 前輪転舵角の制御方法 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US4951207A (ja) |
EP (1) | EP0309293B1 (ja) |
JP (1) | JPH0725307B2 (ja) |
CA (1) | CA1316237C (ja) |
DE (1) | DE3854731T2 (ja) |
Families Citing this family (27)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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US5548516A (en) * | 1989-12-11 | 1996-08-20 | Caterpillar Inc. | Multi-tasked navigation system and method for an autonomous land based vehicle |
US5610815A (en) * | 1989-12-11 | 1997-03-11 | Caterpillar Inc. | Integrated vehicle positioning and navigation system, apparatus and method |
AU642638B2 (en) * | 1989-12-11 | 1993-10-28 | Caterpillar Inc. | Integrated vehicle positioning and navigation system, apparatus and method |
US5390125A (en) * | 1990-02-05 | 1995-02-14 | Caterpillar Inc. | Vehicle position determination system and method |
US5956250A (en) * | 1990-02-05 | 1999-09-21 | Caterpillar Inc. | Apparatus and method for autonomous vehicle navigation using absolute data |
JP2936675B2 (ja) * | 1990-08-28 | 1999-08-23 | 日産自動車株式会社 | 前輪舵角制御装置 |
DE4028320A1 (de) * | 1990-09-06 | 1992-03-12 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Verfahren zum lenken von strassenfahrzeugen mit vorder- und hinterradlenkung |
JPH0524546A (ja) * | 1991-07-22 | 1993-02-02 | Jidosha Kiki Co Ltd | 車両用電動式動力舵取装置の制御方法 |
US5432700A (en) * | 1992-12-21 | 1995-07-11 | Ford Motor Company | Adaptive active vehicle suspension system |
DE4307420C1 (de) * | 1993-03-09 | 1994-04-28 | Deutsche Forsch Luft Raumfahrt | Verfahren zum Lenken eines Straßenfahrzeugs mit Vorderradlenkung |
US5473231A (en) * | 1994-05-11 | 1995-12-05 | Trw Inc. | Method and apparatus for controlling an electric assist steering system using an adaptive torque filter |
US5709281A (en) * | 1995-09-14 | 1998-01-20 | Trw Inc. | Method and apparatus for adjusting steering feel |
DE19650691C2 (de) * | 1996-12-07 | 1998-10-29 | Deutsch Zentr Luft & Raumfahrt | Verfahren zur Lenkunterstützung eines Fahrers eines Straßenfahrzeugs |
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