JPH0725318B2 - 車両用実舵角制御装置 - Google Patents

車両用実舵角制御装置

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JPH0725318B2
JPH0725318B2 JP9117286A JP9117286A JPH0725318B2 JP H0725318 B2 JPH0725318 B2 JP H0725318B2 JP 9117286 A JP9117286 A JP 9117286A JP 9117286 A JP9117286 A JP 9117286A JP H0725318 B2 JPH0725318 B2 JP H0725318B2
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62DMOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering
    • B62D7/15Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels
    • B62D7/159Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins the pivotal axes being situated in more than one plane transverse to the longitudinal centre line of the vehicle, e.g. all-wheel steering characterised by means varying the ratio between the steering angles of the steered wheels characterised by computing methods or stabilisation processes or systems, e.g. responding to yaw rate, lateral wind, load, road condition

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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、車輪の実舵角を調整することで、車両の運
動特性を制御する車両用実舵角制御装置に関する。
(従来の技術) 従来の、機械リンク式ステアリング装置を搭載した車両
は、ステアリングハンドルの操舵量に対応して前輪を転
舵する構成となつており、操舵に伴う運動性能は、その
車両の車両諸元により一律に決定され、運動性能は、車
種毎に固有のものとなつている。
これに対し、本願出願人は、先に、特願昭59−188153号
(特開昭61−67665号公報)において、目標とする運動
性能を備える目標車両モデル(規範モデル)を想定し、
該目標車両モデルに関する車両諸元と運動方程式に基づ
いて、ステアリングハンドル操舵量と車速に対応する運
動状態量の目標値、すなわち目標車両モデルが呈する運
動状態量を求め、この運動状態量目標値を自車(当該装
置を搭載した車両)で実現するように、自車の車輪(前
輪および後輪)の舵角を制御する装置を提案している。
すなわち、この装置を用いれば、自在に運動性能を制御
することができるのである。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、本願発明者らは、上記装置について、さらに
研究を重ねるうちに、次の改良点を見出した。
すなわち、上記装置は、上記運動状態量目標値は、自車
の運動状態量として実現されるのであるが、このとき、
自車の運動状態量のフイードバツクがなされていないた
め、外乱や環境変化に対しては無防備である。
特に車両のような、移動速度の変化や路面あるいは気候
の変化等により、外乱や環境変化の大きな制御対象につ
いては、制御精度や安定性が要求される。
そこで、自車の運動状態量のフイードバツクを行う構成
を採ることが考えられるが、この場合には、以下の不都
合が生じる可能性が在る。
すなわち、フイードバツク制御は、上記自車の運動状態
量を検出するセンサに対する依存度が高く、センサに故
障が生じると制御不能になる場合がある。また、横加速
度の大きな走行や路面摩擦係数が小さい路面の走行を行
う場合、自車の動特性が大幅に変化するので、フイード
バツクされる自車の運動状態量と前記運動状態量目標値
のずれが大きくなつてフイードバツク制御が不安定にな
ることがある。
(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するために本発明は、第1図に示す手
段を備える。
運動状態量目標値演算手段102は、操舵指令検出手段100
で検出される運転者による操舵指令S1および車速検出手
段101で検出される車速S2を、目標とする動特性を数学
モデル化してなる規範モデルに与えて、自車で実現しよ
うとするヨーイング運動および横運動に関した少なくと
も1つの運動状態量の目標値を求める。
舵角操作量目標値決定手段103は、前記運動状態量の目
標値S3に基づいて、該運動状態量の目標値S3を自車で実
現するために必要な前輪および後輪のうち少なくとも一
方の制御対象車輪の舵角の操作量の目標値S4を決定す
る。
運動状態量検出手段104は、自車に生じるヨーイング運
動および横運動に関した運動状態量のうち前記少なくと
も1つの運動状態量と同種の運動状態量S5を検出する。
補助操作量決定手段105は、前記運動状態量の目標値S3
と前記運動状態量の検出値S5の差に対応し、リミッタに
よる制限範囲内で、前記舵角の操作量の目標値S4に対す
る補助操作量S6を決定する。
目標値修正手段106は、前記舵角の操作量の目標値S4
前記補助操作量S6を加え合せて、舵角の操作量の目標値
S4を修正する。
車輪実舵角調整手段107は、前記修正された後の舵角の
操作量の目標値S7に従つて前記制御対象車輪の実舵角を
調整する。
(作用) 本発明は、規範モデルに設定された目標とする動特性を
自車で実現するために制御対象車輪の実舵角を調整す
る。
そして、この制御対象車輪の実舵角の調整を、舵角操作
量目標値決定手段103によつて、主としてフイードフオ
ワード制御により行う。これにより、フイードフオワー
ド制御の特徴である確実な系の安定性の保有および遅れ
のない制御が行える。
また、本発明は、自車の運動状態量をフイードバツクし
ている補助操作量決定手段105によつて、上記フイード
フオワード制御をフイードバツク制御によつて補助する
ことで、外乱や環境変化に伴うフイードフオワード制御
の乱れを修正することができる。
更に、フィードバック系における補助操作量S6に対し、
リミッタによる制限を付与したことで、運動状態量検出
手段104の故障時も、補助操作量S6が過大になることが
なく、フェールセーフ機能が得られる。
(実施例) 本発明の一実施例の構成を第2図に示す。
演算処理装置1は、マイクロコンピユータあるいは他の
電気回路を用いて構成されており、操舵指令入力とし
て、操舵角センサ2で検出されるステアリングハンドル
8の操舵角θが与えられている。
また、演算処理装置1には、車速センサ3で検出される
車速Vと、ヨーレートセンサ13で検出される自車に実際
に生じるヨーレート の各検出信号が入力されている。
そして、演算処理装置1は、上記各入力に基づいて所定
の演算処理を実行して、後輪11,12の舵角の操作量の目
標値(以下「後輪舵角目標値」と言う)を出力す
る。
後輪11,12は、油圧式ステアリング装置7によつて転舵
される構成になつている。この油圧式ステアリング装置
7は、後輪転舵装置5によつて制御される。
後輪転舵装置5は、演算処理装置1から入力される後輪
舵角目標値に対応して油圧式ステアリング装置7へ
与える油圧を変化させ、後輪11,12の実舵角が後輪舵角
目標値に一致するように作動する(詳細は、前記特
願昭59−188153号に係る特開昭61−67665号公報に記載
されている)。
前輪9,10は、従来の機械リンク式ステアリング装置6に
より、ステアリングハンドル8により操舵される。
第3図は、演算処理装置1の構成を示すブロツク線図で
ある。
演算処理装置1は、規範モデル21と、舵角演算部22と、
補助舵角決定部23と、目標値修正部24を備えている。勿
論これらの構成は、コンピユータのソフトウエアによる
処理で実現可能である。
規範モデル21は、予め設定された目標とする動特性を数
学モデル化したものであり、本実施例では、ヨーレート
の応答特性についての規範モデルになつている。この規
範モデル21は、操舵角θと車速Vを入力し、これらの
入力に基づいて、自車で実現しようとするヨーレートと
ヨー角加速度を求め、これらをヨーレート目標値 およびヨー角加速度目標値 として出力する。
上記規範モデル21は、特願昭59−188158号(特開昭61−
67670号公報)に記載されている目標車両モデルと同一
の設定としても良いし、また、 (但し、τは応答性を決める定数、k(v)は各車速に
おける定常ヨーレートゲイン の目標値を設定する定数であり、 はヨーレート定常値、θS0は操舵角定常値である)のよ
うに設定しても良い。
舵角演算部22は、自車の動特性を数学モデル化した自車
モデルを備えており、この自車モデルに、上記ヨーレー
ト目標値 とヨー角加速度目標値 および操舵角θと車速Vを与えて、ヨーレート目標値 とヨー角加速度目標値 を自車で実現するための必要な後輪舵角を求める。この
求めた後輪舵角は、後輪舵角目標値R1として出力され
る。
補助舵角決定部23は、規範モデル21で求めたヨーレート
目標値 と、ヨーレートセンサ13で検出された自車のヨーレート との差 を求めて、この差eに対応して、前記後輪舵角目標値
R1に対する補助舵角R2を決定する。この補助舵角R2
の決定には、所定の伝達特性H(s)を有する制御演算部23
aと、補助舵角R2の大きさを所定値以内に制限するリ
ミツタ23bが用いられている。
上記制御演算部23aは、例えば第4図(a)に示すP制
御、同図(b)に示すI制御、同図(c)に示すPI制御
の何れかを用いて構成する。
上記リミツタ23bは、例えば、前記舵角演算部22で決定
された後輪舵角目標値R1の範囲が±2゜であるとき
に、補助舵角R2の範囲を±0.2゜に制限する。
目標値修正部24は、舵角演算部22で決定された後輪舵角
目標値R1に、前記補助舵角R2を加算して、後輪舵角
目標値R1の修正を行う。そして、この修正後の後輪舵
角目標値(=R1R2)が、前記後輪転舵装置5
へ与えられる。
以上の制御により、本実施例は、通常走行時であつて、
フイードフオワード制御が安定している状態では、ヨー
レート目標値 とヨー角加速度目標値 が精度良く、遅延なく自車で実現できるため、e0、
すなわち、 であり、補助舵角R2になる。これは、後輪11,12の
実舵角を舵角演算部22で決定した後輪舵角目標値R1
みで制御するフイードフオワード制御だけを行つている
ことに等しい。
次に、外乱や環境変化によつて自車の運動が乱される
と、フイードフオワード制御は不安定になるため、e>
0となり、この の差eの大きさに応じた補助舵角R2が形成され、上記
後輪舵角目標値R1が修正される。これにより、舵角演
算部22を用いたフイードフオワード制御に、補助舵角決
定部23を用いたフイードバツク制御による修正を加え
て、外乱等により制御が不安定になることを防止でき
る。
また、上記補助舵角R2は、リミツタ23bにより、その
範囲が制限されているため、万一、ヨーレートセンサ13
が故障しても、必要以上に補助舵角が大きくなることが
無く、フエールセーフ効果を得られる。すなわち、前述
のように、後輪舵角目標値R1の範囲が±2゜であると
きに、補助舵角R2を±0.2゜とすれば、ヨーレートセ
ンサ13が故障しても、後輪舵角目標値R1の修正量は最
大0.2゜であり、運転者にとつても、この程度の舵角変
化には十分対応でき、安全性が損われることはない。
なお、本発明は上記実施例に示すような構成に限定され
ることはなく、この他、前輪9,10も後輪11,12と同様に
演算処理装置1による制御によつて実舵角の調整を行え
るようにし、前輪と後輪の両実舵角の調整によつて目標
の動特性を自車で実現するようにすることもできる。こ
の場合には、舵角演算部22において前輪舵角目標値およ
び後輪舵角目標値を決定するとともに、補助舵角決定部
23において、前輪舵角目標値に対する補助舵角および後
輪舵角目標値に対する補助舵角を決定するような構成に
する。
また、規範モデル21の構成は上記実施例のものに限ら
ず、他の運動状態量の目標値(例えば、横加速度の目標
値や横方向速度の目標値等)を求めるものであつても良
いし、あるいは、複数種類の運動状態量の目標値(例え
ば、ヨーレートの目標値と横方向速度の目標値の2種類
等)を求めるものであつても良い。
更にまた、リミツタ23bは、上記実施例の様に補助舵角
R2の大きさを直接制限するのではなく、制御演算部23
aの前に配置して偏差eの大きさを制御する事により間
接的に補助舵角R2の大きさを制限しても良い。また、
リミツタ23bの制限量を車速が大になる程、小さくして
安定化を図る様にする事も可能である。
(発明の効果) 本発明は、規範モデルに設定された目標とする動特性
を、自車の車輪舵角の調整によつて、自車の動特性とし
て実現することができる。
そして、本発明は、上記車輪舵角の調整制御を、主とし
てフイードフオワード制御によつて行うとともに、外乱
や環境変化等によりフイードフオワード制御が不安定に
なる場合には、フィードバック制御系による補助操舵に
よって上記フイードフオワード制御の補助を行うこと
で、常に安定した制御を行うことができる。
合わせて、フィードバック系による補助操舵をリミッタ
で制限することから、これが当該系の故障時も過大にな
ることがなく、フェールセーフ機能が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、 第2図は本発明の一実施例の構成図、 第3図は第2図中の演算処理装置の構成を示すブロツク
図、 第4図(a)〜(c)は第3図中の制御演算部の異なる
構成例を示すブロツク線図である。 100……操舵指令検出手段 101……車速検出手段 102……運動状態量目標値演算手段 103……舵角操作量目標値決定手段 104……運動状態量検出手段 105……補助操作量決定手段 106……目標値修正手段 107……車輪実舵角調整手段 1……演算処理装置、2……操舵角センサ 3……車速センサ、5……後輪転舵装置 8……ステアリングハンドル 9,10……前輪、11,12……後輪 13……ヨーレートセンサ、21……規範モデル 22……舵角演算部、23……補助舵角決定部 24……目標値修正部 θ……操舵角、V……車速 R1……後輪舵角目標値R2 ……補助舵角 ……(修正後の)後輪舵角目標値 e……ヨーレート目標値とヨーレート検出値の差

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】運転者による操舵指令を検出する操舵指令
    検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 目標とする動特性を数学モデル化してなる規範モデルに
    前記操舵指令および車速の検出値を与えて、自車で実現
    しようとするヨーイング運動および横運動に関した少な
    くとも1つの運動状態量の目標値を求める運動状態量目
    標値演算手段と、 前記求められた運動状態量の目標値に基づいて、該運動
    状態量の目標値を自車で実現するために必要な前輪およ
    び後輪のうち少なくとも一方の制御対象車輪の舵角の操
    作量の目標値を決定する舵角操作量目標値決定手段と、 自車に生じるヨーイング運動および横運動に関した運動
    状態量のうち前記少なくとも1つの運動状態量と同種の
    運動状態量を検出する運動状態量検出手段と、 前記運動状態量の目標値と前記運動状態量の検出値の差
    に対応し、リミッタによる制限範囲内で、前記舵角の操
    作量の目標値に対する補助操作量を決定する補助操作量
    決定手段と、 前記舵角の操作量の目標値に前記補助操作量を加え合せ
    て、舵角の操作量の目標値を修正する目標値修正手段
    と、 該目標値修正手段で修正された後の舵角の操作量の目標
    値に従って前記制御対象車輪の実舵角を調整する車輪実
    舵角調整手段とを具備することを特徴とする車両用実舵
    角制御装置。
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