JPH08202403A - 車両状態量推定装置 - Google Patents
車両状態量推定装置Info
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- JPH08202403A JPH08202403A JP7010782A JP1078295A JPH08202403A JP H08202403 A JPH08202403 A JP H08202403A JP 7010782 A JP7010782 A JP 7010782A JP 1078295 A JP1078295 A JP 1078295A JP H08202403 A JPH08202403 A JP H08202403A
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- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
- B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
- B62D7/14—Steering 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
- B62D7/15—Steering 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
- B62D7/159—Steering 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
Abstract
(57)【要約】
【目的】 オブザーバの極とシステムの極の偏差を常に
略等しくすることで、車両状態量推定の推定精度のばら
つきを抑制することを目的とする。 【構成】 可測定状態量検出手段Ｃ１によって測定され
る可測定状態量と、制御量検出手段Ｃ２によって検出さ
れる制御量と、システム変数検出手段Ｃ４によって検出
されたシステム変数を構成要素とするシステム行列とか
ら車両の非可測定状態量を観測するオブザーバＣ３の極
が、補正手段Ｃ５により補正され、システムの極の変化
に追従される。そのため、オブザーバの極とシステムの
極の偏差が常に略等しくされる。
略等しくすることで、車両状態量推定の推定精度のばら
つきを抑制することを目的とする。 【構成】 可測定状態量検出手段Ｃ１によって測定され
る可測定状態量と、制御量検出手段Ｃ２によって検出さ
れる制御量と、システム変数検出手段Ｃ４によって検出
されたシステム変数を構成要素とするシステム行列とか
ら車両の非可測定状態量を観測するオブザーバＣ３の極
が、補正手段Ｃ５により補正され、システムの極の変化
に追従される。そのため、オブザーバの極とシステムの
極の偏差が常に略等しくされる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、車両の運動状態量を推
定する車両状態量推定装置に関するものである。
定する車両状態量推定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】この種の車両状態量推定装置として、次
のような車両状態量推定装置が知られている（入門現代
制御理論、１９８７年１１月２５日発行、発行所 啓学
出版株式会社、著者 白石昌武）。この車両状態量推定
装置は、車両の可測定状態量を測定する可測定状態量測
定手段と、車両の制御量を検出する制御量検出手段と、
前記可測定状態量測定手段によって測定された可測定状
態量と、前記制御量検出手段によって検出された制御量
と、システム変数によって構成されるシステム行列とか
ら車両の非可測定状態量を観測するオブザーバとを有し
ており、オブザーバの極とシステムの極との偏差が最適
値となるようにオブザーバの極を固定して、車両の状態
量を推定している。なお、システムの極とはシステムを
伝達関数表現したときの伝達関数、即ち制御量から測定
される状態量への伝達関数の分母多項式を０にする解で
あり、オブザーバの極とはオブザーバを伝達関数表現し
たときの伝達関数、即ち制御量からオブザーバによって
観測される状態量への伝達関数の分母多項式を０にする
解である。オブザーバの極がシステムの極よりも大きい
と推定不可能であるので、オブザーバの極はシステムの
極よりも小さい領域で固定されている。
のような車両状態量推定装置が知られている（入門現代
制御理論、１９８７年１１月２５日発行、発行所 啓学
出版株式会社、著者 白石昌武）。この車両状態量推定
装置は、車両の可測定状態量を測定する可測定状態量測
定手段と、車両の制御量を検出する制御量検出手段と、
前記可測定状態量測定手段によって測定された可測定状
態量と、前記制御量検出手段によって検出された制御量
と、システム変数によって構成されるシステム行列とか
ら車両の非可測定状態量を観測するオブザーバとを有し
ており、オブザーバの極とシステムの極との偏差が最適
値となるようにオブザーバの極を固定して、車両の状態
量を推定している。なお、システムの極とはシステムを
伝達関数表現したときの伝達関数、即ち制御量から測定
される状態量への伝達関数の分母多項式を０にする解で
あり、オブザーバの極とはオブザーバを伝達関数表現し
たときの伝達関数、即ち制御量からオブザーバによって
観測される状態量への伝達関数の分母多項式を０にする
解である。オブザーバの極がシステムの極よりも大きい
と推定不可能であるので、オブザーバの極はシステムの
極よりも小さい領域で固定されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、システ
ム行列を構成するシステム変数（例えば車速、車重量
等）が変化すると、システムの安定性が変化するためシ
ステムの極が変化する。例えば車速については、車速が
高くなる程、システムが不安定となり、システムの極が
大きくなるのである。そのため、オブザーバの極を固定
するとシステム変数の変化に伴って、オブザーバの極と
システムの極の偏差が変化してしまう。オブザーバの極
とシステムの極の偏差が最適値を外れると、推定誤差の
推移が速くなるなど、誤差の収束性が悪くなるため、車
両状態量推定の推定精度が低下してしまう。即ち、上述
の如くの車両状態量推定装置にあっては、システム変数
の変化に伴って、車両状態量の推定精度がばらつくもの
となっているのである。
ム行列を構成するシステム変数（例えば車速、車重量
等）が変化すると、システムの安定性が変化するためシ
ステムの極が変化する。例えば車速については、車速が
高くなる程、システムが不安定となり、システムの極が
大きくなるのである。そのため、オブザーバの極を固定
するとシステム変数の変化に伴って、オブザーバの極と
システムの極の偏差が変化してしまう。オブザーバの極
とシステムの極の偏差が最適値を外れると、推定誤差の
推移が速くなるなど、誤差の収束性が悪くなるため、車
両状態量推定の推定精度が低下してしまう。即ち、上述
の如くの車両状態量推定装置にあっては、システム変数
の変化に伴って、車両状態量の推定精度がばらつくもの
となっているのである。
【０００４】本発明は、上記した問題点に対処すべくな
されたものであり、オブザーバの極をシステムの極の変
化に追従させることで、オブザーバの極とシステムの極
の偏差を常に略等しくし、システム変数が変化してシス
テムの極が変化しても、車両状態量推定の推定精度のば
らつきを抑制することを課題とする。
されたものであり、オブザーバの極をシステムの極の変
化に追従させることで、オブザーバの極とシステムの極
の偏差を常に略等しくし、システム変数が変化してシス
テムの極が変化しても、車両状態量推定の推定精度のば
らつきを抑制することを課題とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記した課題を解決する
ために本発明の車両状態量推定装置においては、図１に
示す如く、車両の可測定状態量を測定する可測定状態量
測定手段Ｃ１と、車両の制御量を検出する制御量検出手
段Ｃ２と、前記可測定状態量測定手段Ｃ１によって測定
された可測定状態量と、前記制御量検出手段Ｃ２によっ
て検出された制御量と、システム変数によって構成され
るシステム行列とから車両の非可測定状態量を観測する
オブザーバＣ３とを有する車両状態量推定装置におい
て、前記システム行列を構成するシステム変数を検出す
るシステム変数検出手段Ｃ４と、該システム変数検出手
段Ｃ４によって検出されたシステム変数に基づいて、前
記オブザーバＣ３の極を補正する補正手段Ｃ５とを備え
たことを特徴とするものである。
ために本発明の車両状態量推定装置においては、図１に
示す如く、車両の可測定状態量を測定する可測定状態量
測定手段Ｃ１と、車両の制御量を検出する制御量検出手
段Ｃ２と、前記可測定状態量測定手段Ｃ１によって測定
された可測定状態量と、前記制御量検出手段Ｃ２によっ
て検出された制御量と、システム変数によって構成され
るシステム行列とから車両の非可測定状態量を観測する
オブザーバＣ３とを有する車両状態量推定装置におい
て、前記システム行列を構成するシステム変数を検出す
るシステム変数検出手段Ｃ４と、該システム変数検出手
段Ｃ４によって検出されたシステム変数に基づいて、前
記オブザーバＣ３の極を補正する補正手段Ｃ５とを備え
たことを特徴とするものである。
【０００６】
【作用】本発明の車両状態量推定装置においては、シス
テム変数検出手段Ｃ４によって検出されたシステム変数
に基づいて、補正手段Ｃ５によってオブザーバＣ３の極
が補正される。極が補正されたオブザーバＣ３に基づい
て、可測定状態量測定手段Ｃ１によって測定された可測
定状態量と、制御量検出手段Ｃ２によって検出された制
御量と、システム変数によって構成されるシステム行列
とから車両の非可測定状態量が観測されて車両状態量の
推定が行われる。
テム変数検出手段Ｃ４によって検出されたシステム変数
に基づいて、補正手段Ｃ５によってオブザーバＣ３の極
が補正される。極が補正されたオブザーバＣ３に基づい
て、可測定状態量測定手段Ｃ１によって測定された可測
定状態量と、制御量検出手段Ｃ２によって検出された制
御量と、システム変数によって構成されるシステム行列
とから車両の非可測定状態量が観測されて車両状態量の
推定が行われる。
【０００７】
【実施例】本発明の実施例を図２乃至図７（Ａ）、
（Ｂ）、（Ｃ）に基づいて以下に説明する。
（Ｂ）、（Ｃ）に基づいて以下に説明する。
【０００８】車両の状態量としてヨーレートγ及び車体
横滑り角βを採用するとともに、同状態量を制御するた
めに後輪を操舵する場合を想定する。システムとして、
２自由度モデルで表現される車両の運動状態モデルを採
用すると、ヨーレートγ、車体横滑り角β、車速Ｖ、前
輪舵角δｆ、及び後輪舵角δｒは、車両の運動方程式か
ら下記数１〜数５により定義される関数にあることはよ
く知られている。
横滑り角βを採用するとともに、同状態量を制御するた
めに後輪を操舵する場合を想定する。システムとして、
２自由度モデルで表現される車両の運動状態モデルを採
用すると、ヨーレートγ、車体横滑り角β、車速Ｖ、前
輪舵角δｆ、及び後輪舵角δｒは、車両の運動方程式か
ら下記数１〜数５により定義される関数にあることはよ
く知られている。
【０００９】
【数１】
【００１０】
【数２】
【００１１】
【数３】
【００１２】
【数４】
【００１３】
【数５】
【００１４】なお、前記数１において、ｘは状態ベクト
ル、ｕは制御ベクトル、Ａはシステム行列、Ｂは制御行
列である。前記数４、数５において、Ｍは車両重量、Ｉ
ｚは車両ヨーイング慣性モーメント、ａｆ、ａｒは車両
重心から前輪車軸及び後輪車軸までの各水平距離、ｃ
ｆ、ｃｒは前輪及び後輪の各コーナリングパワーであ
り、これらの車両パラメータは各車両に固有の値であっ
て以下固定値として扱う。
ル、ｕは制御ベクトル、Ａはシステム行列、Ｂは制御行
列である。前記数４、数５において、Ｍは車両重量、Ｉ
ｚは車両ヨーイング慣性モーメント、ａｆ、ａｒは車両
重心から前輪車軸及び後輪車軸までの各水平距離、ｃ
ｆ、ｃｒは前輪及び後輪の各コーナリングパワーであ
り、これらの車両パラメータは各車両に固有の値であっ
て以下固定値として扱う。
【００１５】次に、車体横滑り角βの検出方法について
説明する。ヨーレートγ、車体横滑り角β、車速Ｖ、前
輪舵角δｆ、及び後輪舵角δｒの関係は、車両の運動方
程式から上記数１〜数５のように定義されることは上述
のとおりである。状態量β、γのうちのヨーレートγは
ヨーレートセンサを用いて比較的簡単に測定できるので
同ヨーレートγを測定可能な可測定状態量として扱う。
一方、車体横滑り角βを測定することは一般的には難し
いので同車体横滑り角βを測定困難な非可測定状態量と
して扱う。したがって、ヨーレートγを参照入力とし、
車体横滑り角βを推定するオブザーバを想定すると、同
オブザーバの出力方程式は下記数６、数７のように表さ
れる。
説明する。ヨーレートγ、車体横滑り角β、車速Ｖ、前
輪舵角δｆ、及び後輪舵角δｒの関係は、車両の運動方
程式から上記数１〜数５のように定義されることは上述
のとおりである。状態量β、γのうちのヨーレートγは
ヨーレートセンサを用いて比較的簡単に測定できるので
同ヨーレートγを測定可能な可測定状態量として扱う。
一方、車体横滑り角βを測定することは一般的には難し
いので同車体横滑り角βを測定困難な非可測定状態量と
して扱う。したがって、ヨーレートγを参照入力とし、
車体横滑り角βを推定するオブザーバを想定すると、同
オブザーバの出力方程式は下記数６、数７のように表さ
れる。
【００１６】
【数６】
【００１７】
【数７】
【００１８】なお、前記数６において、ｙは出力ベクト
ル、Ｃは出力行列である。前記した数１〜数５及び数
６、数７で表される車両の運動状態モデルに対して同一
次元オブザーバを構成すると、オブザーバのモデルは図
３のように表される。この場合、オブザーバの状態方程
式は下記数８のように表される。
ル、Ｃは出力行列である。前記した数１〜数５及び数
６、数７で表される車両の運動状態モデルに対して同一
次元オブザーバを構成すると、オブザーバのモデルは図
３のように表される。この場合、オブザーバの状態方程
式は下記数８のように表される。
【００１９】
【数８】
【００２０】ここで、ｘ* はｘの推定値、ｄｘ* ／ｄｔ
は同推定値の微分値、Ｋはオブザーバのフィードバック
ゲインである。このように構成されたオブザーバは、ヨ
ーレートセンサで測定されたヨーレートγと、前輪舵角
センサで検出された前輪舵角δｆと、後輪舵角センサで
検出された後輪舵角δｒとから、車体横滑り角β* とヨ
ーレートγ* を推定するものとなっている。本実施例に
おいては、前輪舵角δｆと後輪舵角δｒが制御量に相当
している。数８で表されるオブザーバの極は、オブザー
バを伝達関数表現したときの伝達関数の分母多項式を０
にする解であり、これは行列（Ａ−ＫＣ）の固有値と同
値である。
は同推定値の微分値、Ｋはオブザーバのフィードバック
ゲインである。このように構成されたオブザーバは、ヨ
ーレートセンサで測定されたヨーレートγと、前輪舵角
センサで検出された前輪舵角δｆと、後輪舵角センサで
検出された後輪舵角δｒとから、車体横滑り角β* とヨ
ーレートγ* を推定するものとなっている。本実施例に
おいては、前輪舵角δｆと後輪舵角δｒが制御量に相当
している。数８で表されるオブザーバの極は、オブザー
バを伝達関数表現したときの伝達関数の分母多項式を０
にする解であり、これは行列（Ａ−ＫＣ）の固有値と同
値である。
【００２１】次に、車両の運動状態モデルの極（以下シ
ステムの極とする）がシステム変数の変化に応じて変化
する様子を図４を参照して説明する。本実施例において
は車速センサにより検出される車速Ｖがシステム変数に
相当する。数４に示したようにシステム行列Ａの要素は
車速Ｖの関数となっている。そのため、車速Ｖが変化す
るとシステム行列Ａの要素は変化する。システムの極は
システムを伝達関数表現したときの伝達関数の分母多項
式を０にする解であり、これはシステム行列Ａの固有値
と同値なので、システム行列Ａの要素が変化して、シス
テム行列Ａの固有値が変化すると、システムの極も変化
する。なお、システム行列Ａは２×２行列であるので、
システム行列Ａの固有値は２つ存在し、システムの極も
２つとなる。図４にシステムの２つの極ｐ１、ｐ２をｐ
１を＊で、ｐ２をｏで表している。一般に車両は車速が
高くなる程、安定性が低減するので、図４に示したよう
にシステムの２つの極ｐ１、ｐ２は車速が高くなるのに
伴って、複素平面の左半平面上を実部が０に近づく方向
に変化する。即ち、システムの２つの極ｐ１、ｐ２は車
速が高くなるのに伴って、実部が大きくなるのである。
ステムの極とする）がシステム変数の変化に応じて変化
する様子を図４を参照して説明する。本実施例において
は車速センサにより検出される車速Ｖがシステム変数に
相当する。数４に示したようにシステム行列Ａの要素は
車速Ｖの関数となっている。そのため、車速Ｖが変化す
るとシステム行列Ａの要素は変化する。システムの極は
システムを伝達関数表現したときの伝達関数の分母多項
式を０にする解であり、これはシステム行列Ａの固有値
と同値なので、システム行列Ａの要素が変化して、シス
テム行列Ａの固有値が変化すると、システムの極も変化
する。なお、システム行列Ａは２×２行列であるので、
システム行列Ａの固有値は２つ存在し、システムの極も
２つとなる。図４にシステムの２つの極ｐ１、ｐ２をｐ
１を＊で、ｐ２をｏで表している。一般に車両は車速が
高くなる程、安定性が低減するので、図４に示したよう
にシステムの２つの極ｐ１、ｐ２は車速が高くなるのに
伴って、複素平面の左半平面上を実部が０に近づく方向
に変化する。即ち、システムの２つの極ｐ１、ｐ２は車
速が高くなるのに伴って、実部が大きくなるのである。
【００２２】図５において、システムの２つの極ｐ１、
ｐ２の実部が車速の変化に応じて変化する様子を破線で
示している。図５からもシステムの２つの極ｐ１、ｐ２
は車速が高くなるのに伴って、実部が大きくなるのが分
かる。なお、図４に示すように本実施例においては車速
が低い領域（３７ｋｍ／ｈ以下）ではシステムの極ｐ
１、ｐ２は互いに異なる実数となり、図５の破線に示し
たように車速に対する極の実部は２つとなる。一方、車
速が高い領域（３７ｋｍ／ｈ以上）ではシステムの２つ
の極ｐ１、ｐ２が共役複素数となり、図５の破線に示し
たように車速に対する極の実部は１つとなるのである。
ｐ２の実部が車速の変化に応じて変化する様子を破線で
示している。図５からもシステムの２つの極ｐ１、ｐ２
は車速が高くなるのに伴って、実部が大きくなるのが分
かる。なお、図４に示すように本実施例においては車速
が低い領域（３７ｋｍ／ｈ以下）ではシステムの極ｐ
１、ｐ２は互いに異なる実数となり、図５の破線に示し
たように車速に対する極の実部は２つとなる。一方、車
速が高い領域（３７ｋｍ／ｈ以上）ではシステムの２つ
の極ｐ１、ｐ２が共役複素数となり、図５の破線に示し
たように車速に対する極の実部は１つとなるのである。
【００２３】図５の破線で示した車速に対するシステム
の極ｐ１、ｐ２の変化はシステム行列Ａの固有値を計算
することで、予め求められており、システムの２つの極
の実部の変化に追従するようにオブザーバの２つの極ｐ
11、ｐ12を本実施例においては下記数９、数１０のよう
な車速Ｖの関数として定めており、車速Ｖに対してオブ
ザーバの極ｐ11、ｐ12が数９、数１０で示された値とな
るようにオブザーバのフィードバックゲインＫを制御す
るのである。
の極ｐ１、ｐ２の変化はシステム行列Ａの固有値を計算
することで、予め求められており、システムの２つの極
の実部の変化に追従するようにオブザーバの２つの極ｐ
11、ｐ12を本実施例においては下記数９、数１０のよう
な車速Ｖの関数として定めており、車速Ｖに対してオブ
ザーバの極ｐ11、ｐ12が数９、数１０で示された値とな
るようにオブザーバのフィードバックゲインＫを制御す
るのである。
【００２４】
【数９】
【００２５】
【数１０】
【００２６】なお、フィードバックゲインＫは下記数１
１のように変数ｋ11、ｋ21によって構成される。
１のように変数ｋ11、ｋ21によって構成される。
【００２７】
【数１１】
【００２８】このように、オブザーバの２つの極ｐ11、
ｐ12を数９、数１０に示される通りの車速Ｖの関数とす
るとオブザーバの２つの極ｐ11、ｐ12と車速Ｖとの関係
は図５の実線で示したようになる。図５に示すように、
システムの極ｐ１の変化にオブザーバの極ｐ11が追従
し、システムの極ｐ２の変化にオブザーバの極ｐ12が追
従している。
ｐ12を数９、数１０に示される通りの車速Ｖの関数とす
るとオブザーバの２つの極ｐ11、ｐ12と車速Ｖとの関係
は図５の実線で示したようになる。図５に示すように、
システムの極ｐ１の変化にオブザーバの極ｐ11が追従
し、システムの極ｐ２の変化にオブザーバの極ｐ12が追
従している。
【００２９】以上の如く構成されたオブザーバの推定精
度の実験結果を図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び図７
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に基づいて説明する。
度の実験結果を図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）及び図７
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）に基づいて説明する。
【００３０】図６（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は従来のオブ
ザーバを用いた車両状態量推定装置の推定結果を表して
いる。図６（Ａ）は、時間と車速との関係を表してお
り、図６（Ｂ）は、極が固定されたオブザーバによる推
定ヨーレートとヨーレート計測器による実測値とのずれ
を表し、推定ヨーレートを破線で、実測値を実線で表し
ている。図６（Ｃ）は、極が固定されたオブザーバによ
る推定車体横滑り角と車体横滑り角計測器による実測値
とのずれを表し、推定車体横滑り角を破線で、実測値を
実線で表している。
ザーバを用いた車両状態量推定装置の推定結果を表して
いる。図６（Ａ）は、時間と車速との関係を表してお
り、図６（Ｂ）は、極が固定されたオブザーバによる推
定ヨーレートとヨーレート計測器による実測値とのずれ
を表し、推定ヨーレートを破線で、実測値を実線で表し
ている。図６（Ｃ）は、極が固定されたオブザーバによ
る推定車体横滑り角と車体横滑り角計測器による実測値
とのずれを表し、推定車体横滑り角を破線で、実測値を
実線で表している。
【００３１】なお、ここで用いたオブザーバの２つの極
ｐ11、ｐ12は共に−２０．０に固定されている。
ｐ11、ｐ12は共に−２０．０に固定されている。
【００３２】図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すようにオブザー
バの２つの極ｐ１、ｐ２を共に−２０．０に固定した場
合、推定ヨーレート及び推定車体横滑り角が車速に応じ
て実測値と異なり、推定精度がばらつくことが分かる。
なお、ここで用いたオブザーバにおいては車速が５０ｋ
ｍ／ｈ程度でヨーレートの推定精度が最良となり、かつ
車体横滑り角の推定精度が全車速域にわたって比較的精
度良くなるようにオブザーバの極を設定している。した
がって、車速が低いときは、システムの極とオブザーバ
の極の偏差が小さくなり過ぎて、推定ヨーレートと実測
値とのずれが大きくなっている。また、車速が高くなる
と、システムの極とオブザーバの極の偏差が大きくなる
ので、推定ヨーレートと実測値とのずれが大きくなって
いる。オブザーバの極を車体横滑り角が比較的精度良く
推定できるように設定しているので、推定車体車体横滑
り角は、比較的精度良く推定されているが、車速が高く
なると、推定車体横滑り角と実測値とのずれが生じるこ
とが分かる。
バの２つの極ｐ１、ｐ２を共に−２０．０に固定した場
合、推定ヨーレート及び推定車体横滑り角が車速に応じ
て実測値と異なり、推定精度がばらつくことが分かる。
なお、ここで用いたオブザーバにおいては車速が５０ｋ
ｍ／ｈ程度でヨーレートの推定精度が最良となり、かつ
車体横滑り角の推定精度が全車速域にわたって比較的精
度良くなるようにオブザーバの極を設定している。した
がって、車速が低いときは、システムの極とオブザーバ
の極の偏差が小さくなり過ぎて、推定ヨーレートと実測
値とのずれが大きくなっている。また、車速が高くなる
と、システムの極とオブザーバの極の偏差が大きくなる
ので、推定ヨーレートと実測値とのずれが大きくなって
いる。オブザーバの極を車体横滑り角が比較的精度良く
推定できるように設定しているので、推定車体車体横滑
り角は、比較的精度良く推定されているが、車速が高く
なると、推定車体横滑り角と実測値とのずれが生じるこ
とが分かる。
【００３３】図７（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）は本実施例の
オブザーバを用いた車両状態量推定装置の推定結果を表
している。図７（Ａ）は、時間と車速との関係を表して
おり、図７（Ｂ）は、本実施例のオブザーバによる推定
ヨーレートとヨーレート計測器による実測値とのずれを
表し、推定ヨーレートを破線で、実測値を実線で表して
いる。図７（Ｃ）は、本実施例のオブザーバによる推定
車体横滑り角と車体横滑り角計測器によるローパスフィ
ルタを通した実測値とのずれを表し、推定車体横滑り角
を破線で、実測値を実線で表している。ここで、本実験
では、車体横滑り角計測器による車体横滑り角の検出に
際しては、ローパスフィルタを通してノイズの除去を行
ってから、車体横滑り角を検出したため、実測値に位相
遅れを生じている。
オブザーバを用いた車両状態量推定装置の推定結果を表
している。図７（Ａ）は、時間と車速との関係を表して
おり、図７（Ｂ）は、本実施例のオブザーバによる推定
ヨーレートとヨーレート計測器による実測値とのずれを
表し、推定ヨーレートを破線で、実測値を実線で表して
いる。図７（Ｃ）は、本実施例のオブザーバによる推定
車体横滑り角と車体横滑り角計測器によるローパスフィ
ルタを通した実測値とのずれを表し、推定車体横滑り角
を破線で、実測値を実線で表している。ここで、本実験
では、車体横滑り角計測器による車体横滑り角の検出に
際しては、ローパスフィルタを通してノイズの除去を行
ってから、車体横滑り角を検出したため、実測値に位相
遅れを生じている。
【００３４】図７（Ｂ）、（Ｃ）に示すようにオブザー
バの２つの極ｐ11、ｐ12をシステムの２つの極の変化に
追従するように数９、数１０に示される車速Ｖの関数と
した場合、推定ヨーレート及び推定車体横滑り角が車速
変化によっても実測値から殆どずれないことが分かる。
車体横滑り角計測器は、ドップラセンサにより車両の前
後方向の車速と左右方向の車速を検出し、それらのベク
トル和が車両の前後方向となす角を求めるものである。
バの２つの極ｐ11、ｐ12をシステムの２つの極の変化に
追従するように数９、数１０に示される車速Ｖの関数と
した場合、推定ヨーレート及び推定車体横滑り角が車速
変化によっても実測値から殆どずれないことが分かる。
車体横滑り角計測器は、ドップラセンサにより車両の前
後方向の車速と左右方向の車速を検出し、それらのベク
トル和が車両の前後方向となす角を求めるものである。
【００３５】次に、実際に数９、数１０で表される２つ
の極をもつオブザーバを備えた車両状態量推定装置によ
り推定された車両状態量に基づいて後輪を操舵制御する
方法について図２に基づいて説明する。なお、図２は本
実施例の車両状態量推定装置により推定された車両状態
量に基づいて後輪を操舵制御する車両用４輪操舵装置の
概念図である。この車両は前輪３を操舵するステアリン
グホイール１と、後輪４を操舵するアクチュエータ２と
を備えている。アクチュエータ２は後輪４を操舵可能に
連結したリレーロッド５と共に後輪操舵機構を構成する
もので、同リレーロッド５を軸線方向に駆動することに
より後輪４を操舵制御する。また、この車両は、アクチ
ュエータ２を駆動制御するための電気制御装置１８を備
えている。
の極をもつオブザーバを備えた車両状態量推定装置によ
り推定された車両状態量に基づいて後輪を操舵制御する
方法について図２に基づいて説明する。なお、図２は本
実施例の車両状態量推定装置により推定された車両状態
量に基づいて後輪を操舵制御する車両用４輪操舵装置の
概念図である。この車両は前輪３を操舵するステアリン
グホイール１と、後輪４を操舵するアクチュエータ２と
を備えている。アクチュエータ２は後輪４を操舵可能に
連結したリレーロッド５と共に後輪操舵機構を構成する
もので、同リレーロッド５を軸線方向に駆動することに
より後輪４を操舵制御する。また、この車両は、アクチ
ュエータ２を駆動制御するための電気制御装置１８を備
えている。
【００３６】電気制御装置１８は、車速Ｖを検出する車
速センサ１１と、前輪舵角δｆを検出する前輪舵角セン
サ１２と、後輪舵角δｒを検出する後輪舵角センサ１３
と、本発明の車両の可測定状態量としてのヨーレートγ
を検出するヨーレートセンサ１４とを備えている。これ
らの各センサ１１〜１４はマイクロコンピュータ１５に
接続されている。マイクロコンピュータ１５には、数
９、数１０で表される２つの極をもつオブザーバ１７が
設けられると共に、数９、数１０を記憶している。ま
た、ヨーレートと車体横滑り角に応じた後輪４の目標操
舵量を決定する後輪目標操舵量決定手段が記憶されてい
る。また、マイクロコンピュータ１５には、駆動回路１
６が接続されていて、該駆動回路１６は前記後輪目標操
舵量決定手段によって決定された目標操舵量に応じてア
クチュエータ２を制御して、後輪４を操舵するものとな
っている。ヨーレートセンサ１４によって検出されるヨ
ーレートγ、前輪舵角センサ１２によって検出される前
輪舵角δｆ、後輪舵角センサ１３によって検出される後
輪舵角δｒ、車速センサ１１によって検出される車速Ｖ
に基づいて、前述の如くオブザーバ１７により推定ヨー
レートと推定車体横滑り角が求められ、この推定ヨーレ
ートと推定車体横滑り角に応じて、前記後輪目標操舵量
決定手段が後輪目標値を算出し、後輪目標値信号を駆動
回路１６に入力する。駆動回路１６は入力された後輪目
標値信号に応じて、後輪４をその目標値に操舵するので
ある。
速センサ１１と、前輪舵角δｆを検出する前輪舵角セン
サ１２と、後輪舵角δｒを検出する後輪舵角センサ１３
と、本発明の車両の可測定状態量としてのヨーレートγ
を検出するヨーレートセンサ１４とを備えている。これ
らの各センサ１１〜１４はマイクロコンピュータ１５に
接続されている。マイクロコンピュータ１５には、数
９、数１０で表される２つの極をもつオブザーバ１７が
設けられると共に、数９、数１０を記憶している。ま
た、ヨーレートと車体横滑り角に応じた後輪４の目標操
舵量を決定する後輪目標操舵量決定手段が記憶されてい
る。また、マイクロコンピュータ１５には、駆動回路１
６が接続されていて、該駆動回路１６は前記後輪目標操
舵量決定手段によって決定された目標操舵量に応じてア
クチュエータ２を制御して、後輪４を操舵するものとな
っている。ヨーレートセンサ１４によって検出されるヨ
ーレートγ、前輪舵角センサ１２によって検出される前
輪舵角δｆ、後輪舵角センサ１３によって検出される後
輪舵角δｒ、車速センサ１１によって検出される車速Ｖ
に基づいて、前述の如くオブザーバ１７により推定ヨー
レートと推定車体横滑り角が求められ、この推定ヨーレ
ートと推定車体横滑り角に応じて、前記後輪目標操舵量
決定手段が後輪目標値を算出し、後輪目標値信号を駆動
回路１６に入力する。駆動回路１６は入力された後輪目
標値信号に応じて、後輪４をその目標値に操舵するので
ある。
【００３７】本実施例においては、システム変数である
車速Ｖが変化してシステム行列Ａの極が変化しても、オ
ブザーバの極を可変にして、オブザーバの極とシステム
の極の偏差を常に略等しくしている。そのため、オブザ
ーバの極とシステムの極の偏差が大きくなって、推定誤
差の推移が速くなり、誤差の収束性が悪くなることが抑
制され、車両状態量推定の推定精度のばらつきを抑制す
ることができる。
車速Ｖが変化してシステム行列Ａの極が変化しても、オ
ブザーバの極を可変にして、オブザーバの極とシステム
の極の偏差を常に略等しくしている。そのため、オブザ
ーバの極とシステムの極の偏差が大きくなって、推定誤
差の推移が速くなり、誤差の収束性が悪くなることが抑
制され、車両状態量推定の推定精度のばらつきを抑制す
ることができる。
【００３８】なお、本実施例においては、ヨーレートγ
を検出するヨーレートセンサが可測定状態量検出手段に
相当し、前輪舵角δｆを検出する前輪舵角センサ及び後
輪舵角δｒを検出する後輪舵角センサが制御量検出手段
に相当する。また、車速Ｖを検出する車速センサ１１が
システム変数検出手段に相当し、マイクロコンピュータ
のシステム変数である車速Ｖの関数としての数９、数１
０を記憶している部分、及び数９、数１０の演算結果に
基づいてフィードバックゲインＫを制御する部分が補正
手段に相当する。
を検出するヨーレートセンサが可測定状態量検出手段に
相当し、前輪舵角δｆを検出する前輪舵角センサ及び後
輪舵角δｒを検出する後輪舵角センサが制御量検出手段
に相当する。また、車速Ｖを検出する車速センサ１１が
システム変数検出手段に相当し、マイクロコンピュータ
のシステム変数である車速Ｖの関数としての数９、数１
０を記憶している部分、及び数９、数１０の演算結果に
基づいてフィードバックゲインＫを制御する部分が補正
手段に相当する。
【００３９】なお、補正手段に記憶される式は、数９、
数１０に限ったものでなく、数９、数１０中の定数の値
は適宜変更可能である。また、システム変数は車速Ｖに
限ったものでなく、例えば車両の重量等であっても良
い。
数１０に限ったものでなく、数９、数１０中の定数の値
は適宜変更可能である。また、システム変数は車速Ｖに
限ったものでなく、例えば車両の重量等であっても良
い。
【００４０】本実施例においては、予め求められたシス
テム変数の変化に対するシステムの極の変化の関係か
ら、システム変数の変化に基づいて、システムの極の変
化に追従するようにオブザーバの極を補正するものとな
っている。システムの極の現在値を検出することなく、
システム変数の関数としてオブザーバの極を定めている
のであり、補正手段はシステム変数関連補正手段となっ
ている。
テム変数の変化に対するシステムの極の変化の関係か
ら、システム変数の変化に基づいて、システムの極の変
化に追従するようにオブザーバの極を補正するものとな
っている。システムの極の現在値を検出することなく、
システム変数の関数としてオブザーバの極を定めている
のであり、補正手段はシステム変数関連補正手段となっ
ている。
【００４１】また、補正手段はシステム変数関連補正手
段に限るものではなく、システムの極の現在値を検出し
て、検出されたシステムの極に基づいてオブザーバの極
を決定しても良い。この場合、補正手段はシステム極検
出式補正手段となっている。
段に限るものではなく、システムの極の現在値を検出し
て、検出されたシステムの極に基づいてオブザーバの極
を決定しても良い。この場合、補正手段はシステム極検
出式補正手段となっている。
【００４２】また、上記実施例においては、本発明の車
両状態量推定装置を車両用４輪操舵装置に適用した例を
示したが、本発明の車両状態量推定装置は例えばアンチ
ロックブレーキシステムやトラクションコントロールシ
ステム等、適用範囲は上記車両用４輪操舵装置に限った
ものではない。
両状態量推定装置を車両用４輪操舵装置に適用した例を
示したが、本発明の車両状態量推定装置は例えばアンチ
ロックブレーキシステムやトラクションコントロールシ
ステム等、適用範囲は上記車両用４輪操舵装置に限った
ものではない。
【００４３】
【発明の効果】本発明の車両状態量推定装置において
は、オブザーバの極をシステムの極の変化に追従させて
いる。そのため、オブザーバの極とシステムの極の偏差
を常に略等しくすることができるので、システム変数の
変化に伴って、オブザーバの極とシステムの極の偏差が
大きくなることを抑制できる。したがって、推定誤差の
推移を実状態量の推移に対して適当な速さに保てるの
で、誤差の収束性が悪くなることを抑制でき、車両状態
量推定の推定精度のばらつきを抑制することができる。
は、オブザーバの極をシステムの極の変化に追従させて
いる。そのため、オブザーバの極とシステムの極の偏差
を常に略等しくすることができるので、システム変数の
変化に伴って、オブザーバの極とシステムの極の偏差が
大きくなることを抑制できる。したがって、推定誤差の
推移を実状態量の推移に対して適当な速さに保てるの
で、誤差の収束性が悪くなることを抑制でき、車両状態
量推定の推定精度のばらつきを抑制することができる。
【図１】図１は請求項１に対応する本発明の概略図であ
る。
る。
【図２】図２は本発明の実施例の車両状態量推定装置に
より推定された車両状態量に基づいて後輪を操舵制御す
る車両用４輪操舵装置の概念図である。
より推定された車両状態量に基づいて後輪を操舵制御す
る車両用４輪操舵装置の概念図である。
【図３】図３は車両の運動状態モデル（システム）に対
する同一次元オブザーバの概略図である。
する同一次元オブザーバの概略図である。
【図４】図４は車両の運動状態モデルの極（システムの
極）がシステム変数の変化に応じて変化する様子を示し
た図である。
極）がシステム変数の変化に応じて変化する様子を示し
た図である。
【図５】図５は車両の運動状態モデルの極（システムの
極）の実部が車速の変化に応じて変化する様子を示した
図である。
極）の実部が車速の変化に応じて変化する様子を示した
図である。
【図６】図６（Ａ）は時間と車速との関係を示した図で
ある。図６（Ｂ）は極が固定されたオブザーバによる推
定ヨーレートとヨーレート計測器による実測値とのずれ
を示した図である。図６（Ｃ）は極が固定されたオブザ
ーバによる推定車体横滑り角と車体横滑り角計測器によ
る実測値とのずれを示した図である。
ある。図６（Ｂ）は極が固定されたオブザーバによる推
定ヨーレートとヨーレート計測器による実測値とのずれ
を示した図である。図６（Ｃ）は極が固定されたオブザ
ーバによる推定車体横滑り角と車体横滑り角計測器によ
る実測値とのずれを示した図である。
【図７】図７（Ａ）は時間と車速との関係を示した図で
ある。図７（Ｂ）は本実施例のオブザーバによる推定ヨ
ーレートとヨーレート計測器による実測値とのずれを示
した図である。図７（Ｃ）は本実施例のオブザーバによ
る推定車体横滑り角と車体横滑り角計測器による実測値
とのずれを示した図である。
ある。図７（Ｂ）は本実施例のオブザーバによる推定ヨ
ーレートとヨーレート計測器による実測値とのずれを示
した図である。図７（Ｃ）は本実施例のオブザーバによ
る推定車体横滑り角と車体横滑り角計測器による実測値
とのずれを示した図である。
１・・・・ステアリングホイール ２・・・・アクチュエータ ３・・・・前輪 ４・・・・後輪 ５・・・・リレーロッド １１・・・・車速センサ １２・・・・前輪舵角センサ １３・・・・後輪舵角センサ １４・・・・ヨーレートセンサ １５・・・・マイクロコンピュータ １６・・・・駆動回路 １７・・・・オブザーバ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｂ６２Ｄ 117:00 137:00
Claims (1)
- 【請求項１】 車両の可測定状態量を測定する可測定状
態量測定手段と、 車両の制御量を検出する制御量検出手段と、 前記可測定状態量測定手段によって測定された可測定状
態量と、前記制御量検出手段によって検出された制御量
と、システム変数によって構成されるシステム行列とか
ら車両の非可測定状態量を観測するオブザーバとを有す
る車両状態量推定装置において、 前記システム行列を構成するシステム変数を検出するシ
ステム変数検出手段と、 該システム変数検出手段によって検出されたシステム変
数に基づいて、前記オブザーバの極を補正する補正手段
とを備えたことを特徴とする車両状態量推定装置。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7010782A JPH08202403A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 車両状態量推定装置 |
| KR1019950036817A KR0155030B1 (ko) | 1995-01-26 | 1995-10-19 | 차량 상태량 추정장치 |
| US08/572,733 US5652379A (en) | 1995-01-26 | 1995-12-14 | Vehicle state observer system |
| DE69505782T DE69505782T2 (de) | 1995-01-26 | 1995-12-28 | System zum Schätzen des Zustandes eines Fahrzeuges |
| EP95120686A EP0723902B1 (en) | 1995-01-26 | 1995-12-28 | Vehicle state observer system |
| CN96100678A CN1134897A (zh) | 1995-01-26 | 1996-01-24 | 车辆状态观测系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7010782A JPH08202403A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 車両状態量推定装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08202403A true JPH08202403A (ja) | 1996-08-09 |
Family
ID=11759913
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7010782A Pending JPH08202403A (ja) | 1995-01-26 | 1995-01-26 | 車両状態量推定装置 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5652379A (ja) |
| EP (1) | EP0723902B1 (ja) |
| JP (1) | JPH08202403A (ja) |
| KR (1) | KR0155030B1 (ja) |
| CN (1) | CN1134897A (ja) |
| DE (1) | DE69505782T2 (ja) |
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| JPH10302199A (ja) * | 1997-04-28 | 1998-11-13 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の自動操舵装置 |
| JP2007514602A (ja) * | 2003-12-18 | 2007-06-07 | ルノー・エス・アー・エス | 操舵可能な後輪のロック角の制御方法及び制御システム並びに同制御システムを有する車両 |
| JP2007514601A (ja) * | 2003-12-18 | 2007-06-07 | ルノー・エス・アー・エス | 操舵可能な後輪のロックの制御方法及びシステム並びに対応する車両 |
| JP2018043720A (ja) * | 2016-09-16 | 2018-03-22 | Ntn株式会社 | 滑り抑制制御装置 |
| JP2019513622A (ja) * | 2016-04-13 | 2019-05-30 | ルノー エス．ア．エス．Ｒｅｎａｕｌｔ Ｓ．Ａ．Ｓ． | 車両の進路追従装置 |
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| US6148261A (en) | 1997-06-20 | 2000-11-14 | American Calcar, Inc. | Personal communication system to send and receive voice data positioning information |
| CA2347760A1 (en) | 1998-10-21 | 2000-04-27 | American Calcar Inc. | Positional camera and gps data interchange device |
| JP2003529054A (ja) | 1999-10-19 | 2003-09-30 | アメリカン カルカー インコーポレイティド | ユーザの嗜好に基づいた効果的なナビゲーション技術 |
| WO2001031510A1 (en) | 1999-10-27 | 2001-05-03 | American Calcar Inc. | System and method for user navigation |
| WO2002010939A1 (en) * | 2000-07-28 | 2002-02-07 | American Calcar Inc. | Technique for effective organization and communication of information |
| US6560524B2 (en) * | 2001-09-26 | 2003-05-06 | General Motors Corporation | Integration of rear wheel steering with vehicle stability enhancement system |
| JP4379458B2 (ja) * | 2006-10-12 | 2009-12-09 | 三菱自動車工業株式会社 | データレコーダ |
| JP5668359B2 (ja) * | 2010-08-11 | 2015-02-12 | トヨタ自動車株式会社 | 車両制御装置 |
| US10216198B2 (en) * | 2017-03-21 | 2019-02-26 | The Boeing Company | Methods and apparatus to perform observer-based control of a vehicle |
| DE102021201141A1 (de) * | 2021-02-08 | 2022-08-11 | Continental Automotive Gmbh | Regelungseinrichtung und Verfahren zur Lenkwinkelregelung eines Fahrzeugs |
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| US4884412A (en) * | 1988-09-15 | 1989-12-05 | William Sellers | Compressor slugging protection device and method therefor |
| JPH02106471A (ja) * | 1988-10-14 | 1990-04-18 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の運動状態量推定装置 |
| US5200899A (en) * | 1990-04-20 | 1993-04-06 | Regents Of The University Of Michigan | Method and system for detecting the misfire of an internal combustion engine utilizing angular velocity fluctuations |
| JPH04224260A (ja) * | 1990-12-26 | 1992-08-13 | Nippondenso Co Ltd | 内燃機関の燃焼状態検出装置 |
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| JP2952151B2 (ja) * | 1993-07-30 | 1999-09-20 | トヨタ自動車株式会社 | 車輪の外乱検出装置とその使用方法 |
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-
1995
- 1995-01-26 JP JP7010782A patent/JPH08202403A/ja active Pending
- 1995-10-19 KR KR1019950036817A patent/KR0155030B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1995-12-14 US US08/572,733 patent/US5652379A/en not_active Expired - Lifetime
- 1995-12-28 DE DE69505782T patent/DE69505782T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1995-12-28 EP EP95120686A patent/EP0723902B1/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-01-24 CN CN96100678A patent/CN1134897A/zh active Pending
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Also Published As
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|---|---|
| DE69505782D1 (de) | 1998-12-10 |
| EP0723902A3 (en) | 1997-07-23 |
| EP0723902B1 (en) | 1998-11-04 |
| US5652379A (en) | 1997-07-29 |
| EP0723902A2 (en) | 1996-07-31 |
| DE69505782T2 (de) | 1999-05-20 |
| CN1134897A (zh) | 1996-11-06 |
| KR0155030B1 (ko) | 1998-10-15 |
| KR960029187A (ko) | 1996-08-17 |
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