JPH10297522A - Steering assisting device - Google Patents

Steering assisting device

Info

Publication number
JPH10297522A
JPH10297522A JP9111275A JP11127597A JPH10297522A JP H10297522 A JPH10297522 A JP H10297522A JP 9111275 A JP9111275 A JP 9111275A JP 11127597 A JP11127597 A JP 11127597A JP H10297522 A JPH10297522 A JP H10297522A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
steering
angle
steering angle
vehicle
yaw
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP9111275A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3740786B2 (en
Inventor
Hiroshi Mori
宏 毛利
Hiroyuki Kosho
裕之 古性
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nissan Motor Co Ltd
Original Assignee
Nissan Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP11127597A priority Critical patent/JP3740786B2/en
Publication of JPH10297522A publication Critical patent/JPH10297522A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3740786B2 publication Critical patent/JP3740786B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent a driver from having an abnormal feeling by producing an assisting steering angle on at least steered wheels and the one of wheels other than the steered wheels to make the tangential direction of a target running line along a running path parallel to the front and rear direction of a vehicle. SOLUTION: A controller 20 of a vehicle 1 calculates the steering angle δr of rear wheels 14L 14R required to make a yaw angle Δϕ zero based on a steering angle detection signal δf of the front wheels 7L, 7R supplied by a front wheel steering angle sensor 21, a steering angle detection signal δd of the rear wheels 14L, 14R supplied by a rear wheel steering angle sensor 22, a vehicle speed detection signal V supplied by a vehicle speed sensor 24, and the yaw angle Δϕ (which is formed by the tangential direction of a target running line and the longitudinal direction of the vehicle) determined based on an image transmitted by a CCD camera and supplies the steering angle control signal δc which produces the steering angle δr on the rear wheels 14L, 14R to an electric motor 10 via a drive circuit.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、運転車のステア
リング操作とは別に車両の例えば後輪に自動的に補助操
舵角を発生させることにより、より安定した走行を可能
にする操舵補助装置に関し、特に、運転者は、車両の横
方向位置を制御するためだけにステアリング操作をすれ
ば済むようにしたものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a steering assist device that enables a more stable running by automatically generating an assist steering angle on, for example, a rear wheel of a vehicle separately from a steering operation of a driving vehicle. In particular, the driver only needs to perform a steering operation to control the lateral position of the vehicle.

【0002】[0002]

【従来の技術】車両の運転者の負担を軽減することを目
的として、例えば特開平7−81603号公報に開示さ
れるような自動運転装置が従来から提案されている。
2. Description of the Related Art For the purpose of reducing the burden on the driver of a vehicle, an automatic driving device as disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-81603 has been conventionally proposed.

【0003】即ち、上記公報に開示されたような従来の
自動運転装置にあっては、例えば車線中央位置に沿った
目標走行ラインを想定しておき、その目標走行ラインに
対する車両重心点の横方向の位置ずれ(車両の横位置)
を、車両前方を向くカメラが撮影した画像等に基づいて
検出し、そして、その横位置が零になるようなフィード
バック制御を基本的に実行するようになっていた。つま
り、従来の自動運転装置では、予め想定している目標走
行ラインに沿って車両が走行するように操舵角を自動的
に制御するようになっていたので、車両を走行路に沿っ
て滑らかに走行させることができる、というものであっ
た。
That is, in the conventional automatic driving apparatus disclosed in the above publication, for example, a target traveling line along a lane center position is assumed, and a lateral direction of the vehicle center of gravity with respect to the target traveling line is assumed. Misalignment (horizontal position of vehicle)
Is detected on the basis of an image captured by a camera facing the front of the vehicle, and feedback control such that the lateral position becomes zero is basically executed. That is, in the conventional automatic driving device, the steering angle is automatically controlled so that the vehicle travels along a target traveling line assumed in advance, so that the vehicle can be smoothly moved along the traveling road. It was able to run.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように車両の横位置を目標値に一致させるような制御で
あると、自動操舵中は、運転者の意思には関係のない位
置を車両が通過するようになるから、却って運転者は違
和感を感じてしまうという問題点があった。例えば、車
線中央位置に沿って車両が走行するような自動操舵制御
を実行した場合、対面通行で反対車線を大型トラックが
走行するようなときに車両を車線左側に寄せたいと運転
者が思っても、車両は車線中央位置を走行してしまうた
め、運転者はストレスを感じてしまうのである。また、
曲線部を走行する際、通常の運転では、車両軌跡の曲率
がなるべく小さくなるように車線幅の許す範囲内でアウ
ト・イン・アウトで走行するのに対し、車線中央位置に
沿って車両が走行するような自動操舵制御では、車線中
央位置を走行してしまうため、車両軌跡の曲率は走行路
の曲率と同様に大きくなり、通常運転時と同じ車速であ
っても横加速度が大きく出てしまい、運転者に違和感を
与えてしまうのである。
However, if the control is such that the lateral position of the vehicle coincides with the target value as described above, during automatic steering, the vehicle moves to a position irrelevant to the driver's intention. There is a problem that the driver feels something strange on the contrary because the driver passes through the vehicle. For example, when performing automatic steering control such that the vehicle travels along the center of the lane, the driver wants to move the vehicle to the left side of the lane when a large truck runs in the opposite lane in face-to-face traffic. However, since the vehicle travels in the center of the lane, the driver feels stress. Also,
When traveling on a curved part, in normal driving, the vehicle travels out-in-out within the range of the lane width so that the curvature of the vehicle trajectory becomes as small as possible, whereas the vehicle travels along the center position of the lane In such automatic steering control, the vehicle travels at the center of the lane, so the curvature of the vehicle trajectory becomes as large as the curvature of the traveling road, and the lateral acceleration becomes large even at the same vehicle speed as during normal driving. It gives the driver a feeling of strangeness.

【0005】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、運転者
の負担を増大させることなく、上記のような違和感を運
転者に与えることを防止できる操舵補助装置を提供する
ことを目的としている。
[0005] The present invention has been made in view of such unresolved problems of the prior art, and gives the driver the above-mentioned discomfort without increasing the burden on the driver. It is an object of the present invention to provide a steering assist device that can prevent such a situation.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、走行路に沿った目標走行ラインの接線
方向と車両前後方向とを平行にするために、車両の転舵
輪及び転舵輪以外の車輪の少なくとも一方に補助操舵角
を発生させるようにした。これにより、運転者によるス
テアリング操作は、車両の横方向の位置変化にのみ影響
するようになるから、運転者が車両のヨー運動を制御す
る必要はなく、運転者がステアリングを操作すると、走
行中の車両は車線と平行状態を保ったまま横方向に移動
する。そして、運転者は、横方向に移動する車両が望む
位置にきたときに、ステアリングを中立位置に戻せばよ
いのである。
In order to achieve the above object, according to the present invention, in order to make a tangential direction of a target traveling line along a traveling path and a longitudinal direction of the vehicle parallel to each other, a steered wheel and a steering wheel of the vehicle are provided. An auxiliary steering angle is generated on at least one of the wheels other than the steering wheel. As a result, the steering operation by the driver only affects the change in the lateral position of the vehicle, so that the driver does not need to control the yaw movement of the vehicle. The vehicle moves laterally while keeping the state parallel to the lane. Then, the driver only has to return the steering to the neutral position when the vehicle moving in the lateral direction comes to the desired position.

【0007】具体的には、上記目的を達成するために、
請求項1に係る発明は、運転者のステアリング操作に応
じて転舵輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用さ
れる操舵補助装置であって、前記転舵輪及びそれ以外の
車輪の少なくとも一方に補助操舵角を付与可能な補助操
舵機構を備えるとともに、走行路に沿った目標走行ライ
ンの接線方向と車両前後方向とが平行となるように前記
補助操舵機構を制御するようになっているものである。
Specifically, in order to achieve the above object,
The invention according to claim 1 is a steering assist device applied to a vehicle including a main steering mechanism that steers a steered wheel in response to a driver's steering operation, wherein at least one of the steered wheel and other wheels is provided. And an auxiliary steering mechanism capable of giving an auxiliary steering angle to the vehicle, and controlling the auxiliary steering mechanism so that a tangential direction of a target traveling line along a traveling path and a vehicle front-rear direction are parallel to each other. It is.

【0008】また、上記目的を達成するために、請求項
2に係る発明は、運転者のステアリング操作に応じて転
舵輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用される操
舵補助装置であって、前記転舵輪及びそれ以外の車輪の
少なくとも一方に補助操舵角を付与可能な補助操舵機構
と、走行路に沿った目標走行ラインの接線方向と車両前
後方向とがなす角度であるヨー角を検出するヨー角検出
手段と、前記運転者のステアリング操作に応じた前記転
舵輪の操舵角を検出する主操舵角検出手段と、前記補助
操舵角を検出する補助操舵角検出手段と、車速を検出す
る車速検出手段と、前記ヨー角検出手段,主操舵角検出
手段,補助操舵角検出手段及び車速検出手段の検出結果
に基づき前記ヨー角を零にするような前記補助操舵角を
演算する補助操舵角演算手段と、この補助操舵角演算手
段が演算した前記補助操舵角に応じて前記補助操舵機構
を駆動させる駆動手段と、を備えた。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 2 is a steering assist device applied to a vehicle having a main steering mechanism that steers steered wheels in response to a driver's steering operation. An auxiliary steering mechanism capable of providing an auxiliary steering angle to at least one of the steered wheels and the other wheels, and a yaw angle which is an angle formed between a tangential direction of a target traveling line along a traveling path and a vehicle longitudinal direction. Yaw angle detection means for detecting, main steering angle detection means for detecting a steering angle of the steered wheels according to the steering operation of the driver, auxiliary steering angle detection means for detecting the auxiliary steering angle, and vehicle speed detection Vehicle speed detecting means, and auxiliary steering which calculates the yaw angle to zero based on the detection results of the yaw angle detecting means, main steering angle detecting means, auxiliary steering angle detecting means and vehicle speed detecting means. Calculation means, provided with a driving means for driving the auxiliary steering mechanism the auxiliary steering angle calculating means in response to the auxiliary steering angle calculated.

【0009】そして、請求項3に係る発明は、上記請求
項2に係る発明である操舵補助装置において、前記補助
操舵角演算手段は、前記ヨー角検出手段,主操舵角検出
手段,補助操舵角検出手段及び車速検出手段の検出結果
に基づいて少なくともヨー運動の状態量及び横運動の状
態量を推定する状態量推定部と、この状態量推定部が推
定した各状態量と所定のフィードバック係数とに基づい
て前記ヨー角を零にするような前記補助操舵角を演算す
る補助操舵角演算部と、を含んで構成されるようにし
た。
According to a third aspect of the present invention, in the steering assist device according to the second aspect, the auxiliary steering angle calculating means includes the yaw angle detecting means, the main steering angle detecting means, and the auxiliary steering angle. A state quantity estimating unit for estimating at least the state quantity of the yaw motion and the state quantity of the lateral motion based on the detection results of the detecting means and the vehicle speed detecting means; and each state quantity estimated by the state quantity estimating unit and a predetermined feedback coefficient. And an auxiliary steering angle calculation unit that calculates the auxiliary steering angle to make the yaw angle zero based on the following.

【0010】さらに、請求項4に係る発明は、上記請求
項3に係る発明である操舵補助装置において、前記状態
量推定部は、前記ヨー運動の状態量として、ヨーレート
と前記ヨー角とを推定し、前記横運動の状態量として横
すべり角又は横変位速度を推定するようにした。
According to a fourth aspect of the present invention, in the steering assist device according to the third aspect, the state quantity estimating section estimates a yaw rate and the yaw angle as the state quantity of the yaw motion. Then, a side slip angle or a lateral displacement speed is estimated as the state quantity of the lateral motion.

【0011】また、請求項5に係る発明は、上記請求項
4に係る発明である操舵補助装置において、前記状態量
推定部は、前記ヨー角として前記ヨー角検出手段の検出
結果をそのまま用いるようにした。
According to a fifth aspect of the present invention, in the steering assist device according to the fourth aspect of the present invention, the state quantity estimating section uses the detection result of the yaw angle detecting means as the yaw angle as it is. I made it.

【0012】そして、請求項6に係る発明は、上記請求
項3〜5に係る発明である操舵補助装置において、前記
状態量推定部を、カルマンフィルタとした。さらに、請
求項7に係る発明は、上記請求項3〜6に係る発明であ
る操舵補助装置において、前記補助操舵角演算部は、前
記状態量推定部が推定した各状態量と各状態量に対応す
るフィードバック係数とを掛け合わせた値を合計して前
記補助操舵角を演算するようにした。
According to a sixth aspect of the present invention, in the steering assist device according to the third to fifth aspects, the state quantity estimating unit is a Kalman filter. Further, according to a seventh aspect of the present invention, in the steering assist device according to any one of the third to sixth aspects, the auxiliary steering angle calculation unit is configured to calculate each state amount and each state amount estimated by the state amount estimation unit. The auxiliary steering angle is calculated by summing up the values multiplied by the corresponding feedback coefficient.

【0013】[0013]

【発明の効果】本発明によれば、走行路に沿った目標走
行ラインの接線方向と車両前後方向とが平行となるよう
に補助操舵機構を制御するようにしたため、車両のヨー
運動制御に関する大きな負担を運転者に与えることな
く、車両の走行経路を運転者の意思に応じて変化させる
ことができ、運転者に与える違和感を軽減できるという
効果がある。
According to the present invention, the auxiliary steering mechanism is controlled so that the tangential direction of the target traveling line along the traveling path is parallel to the vehicle longitudinal direction. The driving route of the vehicle can be changed according to the driver's intention without imposing a burden on the driver, and there is an effect that a sense of discomfort given to the driver can be reduced.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図1は、本発明の一実施の形態の
全体構成を示す図であって、車両1の概略構成を示す平
面図である。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating an overall configuration of an embodiment of the present invention, and is a plan view illustrating a schematic configuration of a vehicle 1.

【0015】先ず、構成を説明すると、この車両1にあ
っても、通常の車両と同様に運転者によって操作される
ステアリングホイール2の回転力は、ステアリングシャ
フト3を介して例えばラックアンドピニオン式ステアリ
ング装置4に入力されるようになっている。つまり、ス
テアリングシャフト3からラックアンドピニオン式ステ
アリング装置4のピニオン軸4Aに入力された回転力
は、ラック軸4Bの左右方向への進退力に変換され、そ
の進退力が、ラック軸4Bの左右両端に連結されたサイ
ドロッド5L,5Rを介して、サイドロッド5L,5R
の外端側に連結されたナックル6L,6Rに伝達され、
これにより、ナックル6L,6Rに回転自在に支持され
た前輪7L,7Rに操舵角δf が発生するようになって
いる。
First, the structure of the vehicle 1 will be described. In this vehicle 1, the rotational force of a steering wheel 2 operated by a driver is transmitted through a steering shaft 3, for example, in a rack-and-pinion type The information is input to the device 4. That is, the rotational force input from the steering shaft 3 to the pinion shaft 4A of the rack-and-pinion type steering device 4 is converted into a left-right advancing / retreating force of the rack shaft 4B. Side rods 5L, 5R via side rods 5L, 5R connected to
Transmitted to the knuckles 6L and 6R connected to the outer end of the
Thus, the knuckle 6L, rotates in 6R rotatably supported front wheel 7L, steering angle [delta] f is adapted to generate the 7R.

【0016】また、車両1には、後輪補助操舵用の電動
モータ10が設けられていて、その電動モータ10の回
転力が後輪補助操舵用のラックアンドピニオン式ステア
リング装置11のピニオン軸11Aに入力されるように
なっている。そして、ピニオン軸11Aに入力された回
転力は、ラック軸11Bの進退力に変換され、その進退
力が、ラック軸11Bの左右両端に連結されたサイドロ
ッド12L,12Rを介して、サイドロッド12L,1
2Rの外端側に連結されたナックル13L,13Rに伝
達され、これにより、ナックル13L,13Rに回転自
在に支持された後輪14L,14Rに補助操舵角δr
発生するようになっている。
Further, the vehicle 1 is provided with an electric motor 10 for rear wheel assist steering, and the rotational force of the electric motor 10 is applied to a pinion shaft 11A of a rack and pinion type steering device 11 for rear wheel assist steering. To be entered. Then, the rotational force input to the pinion shaft 11A is converted into the forward / backward force of the rack shaft 11B, and the forward / backward force is transmitted to the side rod 12L via the side rods 12L and 12R connected to the left and right ends of the rack shaft 11B. , 1
Knuckle 13L connected to the outer end side of the 2R, is transmitted to 13R, thereby, the knuckle 13L, wheels 14L after being rotatably supported on the 13R, 14R in the auxiliary steering angle [delta] r is adapted to generate .

【0017】つまり、車両1は、運転者のステアリング
操作に応じて前輪7L,7Rに主操舵角としての操舵角
δf が発生するとともに、電動モータ10を駆動制御す
ることにより後輪14L,14Rに補助操舵角δr が発
生するようになっている。
[0017] That is, the vehicle 1, a front wheel 7L according to the driver's steering operation, together with the steering angle [delta] f as the primary steering angle occurs 7R, the rear wheels by controlling the driving of the electric motor 10 14L, 14R auxiliary steering angle δ r is adapted to generate in.

【0018】そして、電動モータ10は、モータ駆動回
路,マイクロコンピュータ,A/D変換器やD/A変換
器等のインタフェース回路,RAM,ROM等の記憶装
置等を含んで構成されたコントローラ20から供給され
る舵角制御信号δc に応じて駆動するようになってい
る。
The electric motor 10 is controlled by a controller 20 including a motor drive circuit, a microcomputer, an interface circuit such as an A / D converter and a D / A converter, and a storage device such as a RAM and a ROM. and drives in accordance with the steering angle control signal [delta] c to be supplied.

【0019】一方、この車両1には、ステアリングシャ
フト3の回転角を検出するロータリエンコーダ等から構
成された前輪用の舵角センサ21と、後輪操舵用のラッ
ク軸11Bの進退量を検出するリニアエンコーダ等から
構成された後輪用の舵角センサ22と、車両1前方の走
行路を撮影するCCDカメラ23と、変速機の出力側の
回転数を検出することにより車速を検出する車速センサ
24と、が備えられていて、各センサの検出信号δf
δd 及びVがコントローラ20に供給されるようになっ
ている。
On the other hand, in the vehicle 1, a front wheel steering angle sensor 21 composed of a rotary encoder or the like for detecting a rotation angle of the steering shaft 3, and a forward / backward movement of a rear wheel steering rack shaft 11B are detected. A steering angle sensor 22 for a rear wheel composed of a linear encoder or the like, a CCD camera 23 for photographing a running path in front of the vehicle 1, and a vehicle speed sensor for detecting a vehicle speed by detecting a rotation speed on an output side of a transmission. 24, and a detection signal δ f of each sensor,
δ d and V are supplied to the controller 20.

【0020】また、CCDカメラ23は、車両1前方の
数m先の路面を撮影するカメラであり、その撮影された
画像がコントローラ20に供給されるようになってい
る。そして、コントローラ20は、CCDカメラ23が
撮影した画像に基づいて、走行路に沿った目標走行ライ
ンを検出し、その目標走行ラインの接線方向と車両前後
方向とのなす角度であるヨー角Δφを求めるようになっ
ている。具体的には、コントローラ20は、CCDカメ
ラ23が撮影した画像から、目標走行ラインとして適用
できる情報(例えば、路面に描かれたセンターラインや
サイドライン、或いはガイドレール等)を抽出し、その
抽出された目標走行ラインの車両1前方数m先における
接線方向を求め、その接線方向と、車両1の重心点を通
り車両前後方向に水平に延びるように想定されている車
両基準ラインとのなす角度を、ヨー角Δφとして求める
ようになっている。なお、ヨー角Δφは、上述のように
目標走行ラインの接線方向と車両前後方向とのなす角度
であり、ヨーレートφ' を単純に積分したヨー角と区別
するため“Δ”を付加している。
The CCD camera 23 is a camera for photographing a road surface several meters ahead of the vehicle 1, and the photographed image is supplied to the controller 20. Then, the controller 20 detects a target travel line along the travel path based on the image captured by the CCD camera 23, and calculates a yaw angle Δφ, which is an angle between the tangent direction of the target travel line and the front-rear direction of the vehicle. I am asking for it. Specifically, the controller 20 extracts information (for example, a center line or a side line drawn on a road surface, a guide rail, or the like) applicable as a target traveling line from an image captured by the CCD camera 23, and extracts the information. The tangential direction of the target traveling line thus determined at a position several meters ahead of the vehicle 1 is determined, and the angle between the tangential direction and a vehicle reference line assumed to extend horizontally in the vehicle longitudinal direction through the center of gravity of the vehicle 1 As the yaw angle Δφ. Note that the yaw angle Δφ is an angle between the tangential direction of the target travel line and the front-rear direction of the vehicle as described above, and “Δ” is added to distinguish it from the yaw angle obtained by simply integrating the yaw rate φ ′. .

【0021】そして、コントローラ20は、前輪用の舵
角センサ21から供給される前輪7L.7Rの舵角検出
信号δf と、後輪用の舵角センサ22から供給される後
輪14L,14Rの舵角検出信号δd と、車速センサ2
4から供給される車速検出信号Vと、上記のようにCC
Dカメラ23から送られてくる画像に基づいて求められ
るヨー角Δφとに基づき、そのヨー角Δφを零にするの
に必要な後輪14L,14Rの操舵角δr を演算し、そ
の操舵角δr が後輪14L,14Rに発生するような舵
角制御信号δc を図示しない駆動回路を介して電動モー
タ10に供給するようになっている。
The controller 20 controls the front wheels 7L.3 supplied from the steering angle sensor 21 for the front wheels. And the steering angle detection signal [delta] f the 7R, and wheels 14L, steering angle detection signal 14R [delta] d after supplied from the steering angle sensor 22 for the rear wheels, the vehicle speed sensor 2
4 and the vehicle speed detection signal V supplied from CC
Based on the yaw angle Δφ obtained based on the image sent from the D camera 23, wheels 14L, calculates the steering angle [delta] r of 14R after necessary for the yaw angle Δφ to zero, the steering angle [delta] r is the rear wheel 14L, and supplies to the electric motor 10 via a drive circuit (not shown) steering angle control signal [delta] c, such as those generated 14R.

【0022】コントローラ20の機能構成を含む系全体
をブロック図で表すと、図2に示すようになる。即ち、
コントローラ20は、機能的には、操舵角δf ,δr
ヨー角Δφ及び車速Vに基づいて車両1の状態量及び走
行路の曲率を推定する推定器20Aと、この推定器20
Aが推定した状態量及び曲率並びに車速センサ24から
供給される車速Vに基づいてヨー角Δφを零にするため
に後輪14L,14Rに必要な操舵角δr を演算するレ
ギュレータ20Bと、を含んで構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the entire system including the functional configuration of the controller 20. That is,
The controller 20 functionally includes the steering angles δ f , δ r ,
An estimator 20A for estimating the state quantity of the vehicle 1 and the curvature of the traveling road based on the yaw angle Δφ and the vehicle speed V;
Rear wheel 14L to zero yaw angle Δφ based on the vehicle speed V supplied from the state quantity and the curvature and the vehicle speed sensor 24 A is estimated, and a regulator 20B for computing the steering angle [delta] r required 14R, the It is comprised including.

【0023】ここで、コントローラ20内の推定器20
A及びレギュレータ20Bの具体的な構成を説明するた
め、図3に示すような一般的な二輪モデルを考える。な
お、図3中の各記号の意味を整理すると、下記の通りで
ある。
Here, the estimator 20 in the controller 20
In order to explain the specific configurations of A and the regulator 20B, a general two-wheel model as shown in FIG. 3 is considered. The meaning of each symbol in FIG. 3 is as follows.

【0024】φ' …ヨーレート y' …横速度 β
…横すべり角(β=y' /V) Cf …前輪のコーナリングパワー Cr …後輪のコー
ナリングパワー m…車両質量 I…車両ヨー慣性モーメント δf
…前輪の舵角 V…車速 a…前輪及び重心点間距離 b…後輪
及び重心点間距離 Ff …前輪のコーナリングフォース Fr …後輪のコー
ナリングフォース そして、車両モデルの運動方程式は状態空間表現で、下
記のようになる。
Φ ': yaw rate y': lateral velocity β
... Slip angle (β = y '/ V) C f ... Cornering power of front wheel C r ... Cornering power of rear wheel m ... Vehicle mass I ... Vehicle yaw moment of inertia δ f
... steering angle of front wheel V ... vehicle speed a ... distance between front wheel and center of gravity b ... distance between rear wheel and center of gravity F f ... cornering force of front wheel F r ... corning force of rear wheel And the equation of motion of the vehicle model is state space. The expression is as follows.

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】……(1) 但し、 a11=−(a2 f +b2 r )/IV a13=(bCr −aCf )/I a31=((bCr −aCf )/mV2 )−1 a33=−(Cf +Cr )/mV b11=aCf /In b12=−bCr /I b31=Cf /mVn b31=Cr /mV であり、nは前輪操舵系のステアリングギア比、ρは走
行路の曲率である。
[0026] ... (1) where, a 11 = - (a 2 C f + b 2 C r) / IV a 13 = (bC r -aC f) / I a 31 = ((bC r -aC f) / mV 2) -1 a 33 = - (C f + C r) / mV b 11 = aC f / in b 12 = -bC r / I b 31 = a C f / mVn b 31 = C r / mV, n Is the steering gear ratio of the front wheel steering system, and ρ is the curvature of the traveling road.

【0027】曲率ρは、状態変数として定式化すると、 ρ' =−λρ+w ……(2) となる。wは、白色ガウス雑音である。この(2)式
は、曲率ρは局所的に見ると(ある曲線路に着目する
と)連続的に変化するので、その振る舞いは一次遅れ特
性で記述できるが、その分布は実際の地形等の自然条件
によって決まってくるので、白色ガウス雑音wの駆動さ
れていると見なせる、という仮定に基づいている。そし
て、この(2)式を上記(1)式に代入すると、
When the curvature ρ is formulated as a state variable, ρ ′ = − λρ + w (2) w is white Gaussian noise. In this equation (2), the curvature ρ changes continuously when viewed locally (focusing on a certain curved road), so that its behavior can be described by a first-order delay characteristic. Since it is determined by the conditions, it is assumed that white Gaussian noise w can be regarded as being driven. Then, when this equation (2) is substituted into the above equation (1),

【0028】[0028]

【数2】 (Equation 2)

【0029】……(3) となる。このような系に適用されるレギュレータは確率
論的レギュレータと呼ばれるが、実際の解法は公知の決
定論的レギュレータ問題と同様にリッカチ方程式を解く
ことで、レギュレータ20Bの各ゲインが得られる。
... (3) The regulator applied to such a system is called a stochastic regulator, but the actual solution is to solve the Riccati equation in the same manner as in the known deterministic regulator problem, thereby obtaining each gain of the regulator 20B.

【0030】実際のレギュレータ20Bは、運転者によ
る操舵角δf という外乱に対して、後輪14L,14R
の補助的な操舵角δr でヨー角Δφを調整する構成であ
るので、レギュレータ20Bを構成するときの状態方程
式は、下記のようになる。
[0030] The actual regulator 20B, to the disturbance of the steering angle δ f by the driver, the rear wheels 14L, 14R
Since the auxiliary steering angle [delta] r is configured to adjust the yaw angle [Delta] [phi, the equation of state when configuring the regulator 20B is as follows.

【0031】 x' =Ax+Bu+Gw ……(4) 但し、X ′ = Ax + Bu + Gw (4) where

【0032】[0032]

【数3】 (Equation 3)

【0033】[0033]

【数4】 (Equation 4)

【0034】である。レギュレータ20Bを作るときの
評価関数は、 J=E[∫xT xxx+uT uuudt] ……(5) となる。Eは期待値を表し、[ ]内の積分の範囲は0
〜∞であるが、上記のようにE[ ]がないものとして
(つまり、決定論的レギュレータとして)解を求めても
よい。なお、xT 、uT はそれぞれ行列x、uの転置行
列であって、 xT =[φ' Δφ β ρ] uT =[δf δr ] である。
Is as follows. Evaluation function when making regulator 20B is, J = E [∫x T R xx x + u T R uu udt] a ... (5). E represents an expected value, and the range of integration in [] is 0
However, as described above, the solution may be obtained assuming that there is no E [] (that is, as a deterministic regulator). Incidentally, x T, u T each matrix x, a transposed matrix of u, a x T = [φ 'Δφ β ρ] u T = [δ f δ r].

【0035】また、Rxx、Ruuはそれぞれ重み付けの行
列である。ここで、ヨー角Δφに関する重みを大きくし
てヨー角Δφの発生を抑えるために、行列Rxxの3行・
3列目の要素を大きくすることが望ましい。
R xx and R uu are weighting matrices, respectively. Here, in order to suppress the occurrence of the yaw angle Δφ by increasing the weight related to the yaw angle Δφ, three rows of the matrix R xx
It is desirable to increase the size of the elements in the third column.

【0036】このレギュレータの解(つまり、レギュレ
ータ20Bの各ゲイン)は、リッカチ方程式 AT P+PA+Rxx−PBRuu -1T P=0 ……(6) を満たす行列Pを求めることにより、 Kr =[−Kr1 −Kr2 −Kr3 −Kr4] =Ruu -1T P ……(7) によって得られる。即ち、行列Kr がレギュレータ20
Bのゲインであり、Kr1〜Kr4が状態フィードバック係
数になる。
The solution of this regulator (i.e., the gain of the regulator 20B), by obtaining a Riccati equation A T P + PA + R xx -PBR uu -1 B T P = 0 ...... satisfy (6) matrix P, K r = [- K r1 -K r2 -K r3 -K r4] = obtainable by R uu -1 B T P ...... ( 7). That is, the matrix K r is
A gain of B, K r1 ~K r4 is state feedback coefficient.

【0037】このようにしてレギュレータゲインKr
求まれば、ヨー角Δφを零にするために後輪14L,1
4Rに必要な操舵角δr は、 δr =Kr1φ' +Kr2Δφ+Kr3β+Kr4ρ ……(8) として求めることができる。
[0037] If the regulator gain K r in this way is obtained, the rear wheel 14L in order to zero yaw angle Δφ, 1
Steering angle [delta] r required 4R can be determined as δ r = K r1 φ '+ K r2 Δφ + K r3 β + K r4 ρ ...... (8).

【0038】つまり、コントローラ20内のレギュレー
タ20Bは、上記(8)式の演算を実行して操舵角δr
を演算するようになっている。上記(8)式の演算に必
要な状態量や曲率のうち、本実施の形態において直接検
出されるのはヨー角Δφだけである。そこで、本実施の
形態では、推定器20Aにおいて、ヨー角Δφ、前輪7
L,7Rの操舵角δf 、後輪14L,14Rの操舵角δ
r (ここでは、検出された操舵角δd を用いている)に
基づいて、他の状態量であるヨーレートφ' 、横すべり
角β及び曲率ρを推定するようにしている。なお、検出
されたヨー角Δφをそのままレギュレータ20Bに供給
するのではなく、推定器20Aにおいて新たにヨー角Δ
φを他の状態量と一緒に推定するようにしても構わな
い。
That is, the regulator 20B in the controller 20 executes the calculation of the above equation (8) to execute the steering angle δ r
Is calculated. Only the yaw angle Δφ is directly detected in the present embodiment among the state quantities and the curvatures required for the calculation of the above equation (8). Therefore, in the present embodiment, in the estimator 20A, the yaw angle Δφ, the front wheel 7
L, 7R steering angle δ f , rear wheel 14L, 14R steering angle δ
r (Here, and using the detected steering angle [delta] d) on the basis of the yaw rate phi ', so that to estimate the sideslip angle β and the curvature ρ is another state variable. It should be noted that the detected yaw angle Δφ is not supplied to the regulator 20B as it is, but a new yaw angle Δ
φ may be estimated together with other state quantities.

【0039】そして、推定器20Aの具体的な構成とし
ては、公知のカルマンフィルタを用いることができる。
なお、例えば推定器20Aにカルマンフィルタを用いた
場合には、そのカルマンフィルタを構成する行列式の要
素に車速Vが必要になるので、推定器20Aにも車速V
を供給する構成となっている。
As a specific configuration of the estimator 20A, a known Kalman filter can be used.
When a Kalman filter is used for the estimator 20A, for example, the vehicle speed V is required as an element of the determinant constituting the Kalman filter.
Is supplied.

【0040】次に、本実施の形態の動作を説明する。図
4は、コントローラ20内で実行される処理の概要を示
したフローチャートであり、コントローラ20における
処理は所定のサンプリング・クロックに同期して実行さ
れるようになっている。
Next, the operation of this embodiment will be described. FIG. 4 is a flowchart showing an outline of processing executed in the controller 20. The processing in the controller 20 is executed in synchronization with a predetermined sampling clock.

【0041】即ち、操舵補助制御が実行されると、先
ず、そのステップ101において舵角センサ21から供
給される舵角検出信号δf 、舵角センサ22から供給さ
れる舵角検出信号δd 、車速センサ24から供給される
車速検出信号V及びCCDカメラ23から供給される画
像が読み込まれる。
[0041] That is, the steering assist control is executed, first, the steering angle detection signal is supplied from the steering angle sensor 21 in step 101 [delta] f, the steering angle detection signal [delta] d supplied from the steering angle sensor 22, The vehicle speed detection signal V supplied from the vehicle speed sensor 24 and the image supplied from the CCD camera 23 are read.

【0042】次いで、ステップ102に移行し、ステッ
プ101で読み込んだ画像に基づいて目標走行ラインの
接線方向と車両1の前後方向とのなす角度であるヨー角
Δφを演算する。
Next, the routine proceeds to step 102, where the yaw angle Δφ, which is the angle between the tangential direction of the target travel line and the front-back direction of the vehicle 1, is calculated based on the image read in step 101.

【0043】そして、ステップ103に移行し、操舵角
δf ,δd 、ヨー角Δφ及び車速Vに基づき、カルマン
フィルタに従った演算を行うことにより、ヨーレート
φ' 、横すべり角β及び曲率ρを推定する。この処理
は、推定器20Aの機能に相当する。
Then, the process proceeds to step 103, where the yaw rate φ ′, the sideslip angle β, and the curvature ρ are estimated by performing a calculation according to the Kalman filter based on the steering angles δ f , δ d , the yaw angle Δφ, and the vehicle speed V. I do. This processing corresponds to the function of the estimator 20A.

【0044】次いで、ステップ104に移行し、上記
(8)式に従って、ヨー角Δφを零にするための後輪1
4L,14Rの操舵角δr を演算する。このステップ1
04で操舵角δr が求まったら、ステップ105に移行
して、演算された操舵角δr と、実際の後輪14L,1
4Rの操舵角を表す操舵角δdとの差が零となるような
舵角制御信号δc を演算し、その舵角制御信号δc を電
動モータ10に出力する。このステップ105の処理を
終えたら、今回の処理が終了する。その後は、所定のサ
ンプリング・クロックが経過するまで待機した後に、ス
テップ101に戻って上述した処理が繰り返し実行され
る。
Next, the routine proceeds to step 104, where the rear wheel 1 for making the yaw angle Δφ zero according to the above equation (8).
4L, calculates the steering angle [delta] r of the 14R. This step 1
04 When Motoma' steering angle [delta] r, the processing proceeds to step 105, and the calculated steering angle [delta] r, the actual rear wheels 14L, 1
The difference between the steering angle [delta] d representing the steering angle of 4R is computed steering angle control signal [delta] c such that zero, and outputs the steering angle control signal [delta] c to the electric motor 10. When the process of step 105 is completed, the current process ends. Thereafter, after waiting for a predetermined sampling clock to elapse, the process returns to step 101 and the above-described processing is repeatedly executed.

【0045】図5は、本実施の形態における車両1が、
直線路30を直進走行している際に左側車線30Lから
右側車線30Rに車線変更をする場合の様子を示す平面
図であり、車両1A〜1Eは車両が車線変更する際の移
動の様子を順番に示しているものである。
FIG. 5 shows a vehicle 1 according to the present embodiment,
It is a top view showing a situation when changing lanes from the left lane 30L to the right lane 30R when traveling straight on the straight road 30, and the vehicles 1A to 1E show the order of movement when the vehicles change lanes. It is shown in FIG.

【0046】即ち、本実施の形態にあっては、ヨー角Δ
φを零にするような補助操舵角δfが発生するため、図
5に示すように、車線変更する際にも、車両前後方向
は、走行路30の接線方向(図5の上下方向)を常に向
くようになる。つまり、運転者によるステアリング操作
は、車両1の横方向への運動にのみ影響し、ヨー角Δφ
は全く考慮しなくて済むのである。具体的には、図5に
示すような車線変更の場合、運転者はステアリングを右
方向に操舵すると、車両1は走行路30の接線方向と平
行の状態を保ったまま左側車線30Lから右側車線30
Rに移動する。そして、車両1が右側車線30Rの所望
の位置にまで移動した時点で、運転者がステアリングを
中立位置に戻せば、車両1の横方向への移動は停止し、
接線方向を向いたまま直進走行を継続するのである。そ
して、このような走行経路の変更は左側車線30Lや3
0R内においても可能であるから、例えば対面通行で反
対車線を大型トラックが走行するようなときに運転者の
意思で車両を車線左側に寄せることも可能である。ま
た、車両1が曲線路を走行する場合にも、図5に示した
場合と同様に、運転者のステアリング操作によって走行
路内における車両1の走行経路を選択することができる
から、アウト−イン−アウトのような走行経路を採るこ
とも可能であるし、運転者は車両1の横方向への移動の
みをステアリング操作で制御すればよく、車両1は常に
曲線路の接線方向を向いたまま走行するようになる。
That is, in the present embodiment, the yaw angle Δ
the auxiliary steering angle [delta] f such that the φ to zero occurs, as shown in FIG. 5, even when the lane change, the vehicle front-rear direction, the tangential direction of the running path 30 (the vertical direction in FIG. 5) It always turns. That is, the steering operation by the driver affects only the lateral movement of the vehicle 1, and the yaw angle Δφ
Need not be considered at all. Specifically, in the case of a lane change as shown in FIG. 5, when the driver steers the steering to the right, the vehicle 1 moves from the left lane 30L to the right lane while maintaining a state parallel to the tangential direction of the traveling path 30. 30
Move to R. When the driver returns the steering to the neutral position when the vehicle 1 moves to a desired position in the right lane 30R, the vehicle 1 stops moving in the lateral direction,
That is, the vehicle continues to travel straight while facing the tangential direction. The change of the traveling route is performed in the left lane 30L or 3L.
Since it is possible even within 0R, for example, when a large truck runs in the opposite lane in a face-to-face traffic, the driver can intentionally move the vehicle to the left side of the lane. Also, when the vehicle 1 travels on a curved road, as in the case shown in FIG. 5, the traveling route of the vehicle 1 in the traveling road can be selected by the driver's steering operation. -It is also possible to take a traveling route such as out, the driver only has to control the lateral movement of the vehicle 1 by steering operation, and the vehicle 1 always faces the tangential direction of the curved road. I will run.

【0047】このような車両1の挙動は、ヨー運動の状
態量だけではなく、車両1の横運動の状態量(本実施の
形態では、横すべり角β)をもフィードバックして後輪
14L,14Rの操舵角δr を制御しているから可能な
のである。換言すれば、ヨー運動に対して横運動が及ぼ
す影響を消滅又は低減するために、横運動の状態量を適
切にフィードバックしてやればよいのである。
The behavior of the vehicle 1 is not limited to the yaw motion state quantity, but is also fed back by the lateral motion state quantity (in the present embodiment, the side slip angle β) of the rear wheels 14L and 14R. than is possible because controlling the steering angle [delta] r. In other words, in order to eliminate or reduce the influence of the lateral movement on the yaw movement, the state quantity of the lateral movement may be appropriately fed back.

【0048】これに対し、通常のPID制御でヨー角Δ
φを零にするような制御を実行した場合には、本実施の
形態のような車両1の挙動は達成できない。これを直進
走行に基づいて簡単に説明する。
On the other hand, the yaw angle Δ
When the control for making φ zero is executed, the behavior of the vehicle 1 as in the present embodiment cannot be achieved. This will be briefly described based on straight running.

【0049】先ず、直進走行時であるから、曲率ρ=0
とできる。状態変数βの代わりに、横変位速度yc ' を
とると、 yc ' =V(φ+β) である。横変位yc は、車両重心点の目標走行ライン
(例えば、走行路の幅方向中央に沿って延びるライン)
からの横方向へのずれ量である。
First, since the vehicle is traveling straight ahead, the curvature ρ = 0
And can be. Taking the lateral displacement velocity y c ′ instead of the state variable β, y c ′ = V (φ + β). The lateral displacement y c is a target travel line at the center of gravity of the vehicle (for example, a line extending along the center in the width direction of the travel path).
From the horizontal direction.

【0050】このとき、上記(4)式は、 x' =Px+Qu ……(9) となる。但し、At this time, the above equation (4) is as follows: x ′ = Px + Qu (9) However,

【0051】[0051]

【数5】 (Equation 5)

【0052】であり、 p11=−(a2 f +bCr )/IV p12=(aCf −bCr )/I p13=(bCr −aCf )/IV p31=(bCr −aCf )/mV p32=(Cf +Cr )/m p33=−(Cf +Cr )/mV q11=−bCr /I q31=Cr /m である。[0052] a and, p 11 = - (a 2 C f + bC r) / IV p 12 = (aC f -bC r) / I p 13 = (bC r -aC f) / IV p 31 = (bC r -aC f) / mV p 32 = (C f + C r) / m p 33 = - a (C f + C r) / mV q 11 = -bC r / I q 31 = C r / m.

【0053】上記(9)式に基づいて、状態フィードバ
ックを掛けた場合の車両のブロック図を図6に示す。な
お、状態フィードバック係数は、ヨーレートφ' に関す
るフィードバック係数をK*1、ヨー角Δφに関するフィ
ードバック係数をK*2、横変位速度yc ' に関するフィ
ードバック係数をK*3としている。
FIG. 6 is a block diagram of the vehicle when the state feedback is applied based on the above equation (9). As the state feedback coefficient, the feedback coefficient for the yaw rate φ ′ is K * 1 , the feedback coefficient for the yaw angle Δφ is K * 2 , and the feedback coefficient for the lateral displacement velocity y c ′ is K * 3 .

【0054】ここで、図6に示すように、 F11=p11−q11*112=p12−q11*213=p13−q11*331=p31−q31*132=p32−q31*233=p33−q31*3 とする。[0054] Here, as shown in FIG. 6, F 11 = p 11 -q 11 K * 1 F 12 = p 12 -q 11 K * 2 F 13 = p 13 -q 11 K * 3 F 31 = p 31 and -q 31 K * 1 F 32 = p 32 -q 31 K * 2 F 33 = p 33 -q 31 K * 3.

【0055】そして、運転者によって前輪に操舵角δf
が発生すると、車両にはヨーモーメントと横力とが加え
られる。なお、本発明ではヨー角Δφを調整するように
なっているから、これをPID制御で実現するためには
ヨーモーメントを打ち消すように後輪を操舵する必要が
あり、それを受け持っているのが、F11ブロック及びF
12ブロックである。これらブロックは、ヨーレートφ'
及びヨー角Δφに対して後輪を操舵することで、ヨーモ
ーメントを打ち消している。因みに、古典制御でいえ
ば、ヨー角Δφを検出し、そのヨー角Δφをフィードバ
ックするのが比例制御(P制御)、ヨーレートφ' をフ
ィードバックするのが微分制御(D制御)に相当する。
Then, the driver turns the front wheel to the steering angle δ f
Is generated, a yaw moment and a lateral force are applied to the vehicle. In the present invention, since the yaw angle Δφ is adjusted, in order to realize this by PID control, it is necessary to steer the rear wheels to cancel the yaw moment. , F 11 block and F
12 blocks. These blocks have a yaw rate φ '
By steering the rear wheels with respect to the yaw angle Δφ and the yaw angle Δφ, the yaw moment is canceled. Incidentally, in classical control, detecting the yaw angle Δφ and feeding back the yaw angle Δφ corresponds to proportional control (P control), and feeding back the yaw rate φ ′ corresponds to differential control (D control).

【0056】しかし、ヨー運動に影響を及ぼすのは上記
の要素だけではなく、F13ブロックを通じても影響を受
ける。これは、車両が横方向に変位することにより、前
輪及び後輪にスリップ角が発生しコーナリングフォース
が生じることによって、発生してしまうヨーモーメント
に相当する。この影響がある限り、F11ブロック及びF
13ブロックだけでは、ヨー角Δφを零にすることはでき
ない。つまり、ヨー角Δφ及びヨーレートφ' をフィー
ドバックするだけでは、過渡的なヨー角Δφの調整は不
可能であり、過渡状態でもヨー角Δφを零にするために
は、横変位速度yc ' のフィードバックが必須となるの
である。因みに、本実施の形態のような最適レギュレー
タでは、フィードバック係数K*3=−p13/q11となっ
て、F13=0となるように状態フィードバックが作用す
るため、過渡状態でもヨー角Δφを零にすることが可能
なのである。
However, the yaw movement is affected not only by the above factors but also through the F13 block. This corresponds to a yaw moment that is generated when the vehicle is displaced in the lateral direction, a slip angle is generated in the front wheels and the rear wheels, and a cornering force is generated. As long as there is this effect, F 11 blocks and F
With only 13 blocks, the yaw angle Δφ cannot be made zero. That is, the transient adjustment of the yaw angle Δφ is impossible only by feeding back the yaw angle Δφ and the yaw rate φ ′, and in order to make the yaw angle Δφ zero even in the transient state, the lateral displacement velocity y c ′ Feedback is essential. Incidentally, the optimal regulator, such as in the present embodiment, in a feedback coefficient K * 3 = -p 13 / q 11, for acting the state feedback such that F 13 = 0, yaw angle even in a transient state Δφ Can be made zero.

【0057】つまり、PID制御のようにヨー運動に関
する状態量しかフィードバックしない場合には、運転者
がステアリングを例えば右方向に操舵したときにヨー角
Δφも発生してしまうため、運転者は、ヨー角Δφを零
にしつつ、横方向への移動をも制御して、所望の位置に
車両をコントロールしなければならないのであり、横方
向への移動のみを制御すればよい本実施の形態の構成に
比べて操作が複雑になり、それだけ運転者の負担が大き
くなってしまうのである。
That is, when only the state quantity related to the yaw motion is fed back as in the PID control, the yaw angle Δφ is generated when the driver steers the steering, for example, rightward. It is necessary to control the vehicle to a desired position by controlling the lateral movement while setting the angle Δφ to zero, and the configuration of the present embodiment need only control the lateral movement. The operation becomes more complicated and the burden on the driver increases accordingly.

【0058】図7は本実施の形態についてのシミュレー
ション結果(実線)を示す波形図であって、同(a)は
横変位yc 、同(b)はヨー角Δφ、同(c)は前輪7
L,7Rの操舵角δf をそれぞれ示している。なお、比
較例として、後輪14L,14Rに対する制御を行わな
い通常車両のシミュレーション結果(点線)も示してい
る。
FIGS. 7A and 7B are waveform diagrams showing simulation results (solid lines) of the present embodiment. FIG. 7A shows a lateral displacement y c , FIG. 7B shows a yaw angle Δφ, and FIG. 7
L, respectively show a steering angle [delta] f the 7R. As a comparative example, a simulation result (dotted line) of a normal vehicle that does not control the rear wheels 14L and 14R is also shown.

【0059】このシミュレーションは、直進状態の車両
を横方向に微小に位置をずらした場合のものであるが、
本実施の形態によれば、過渡状態であってもヨー角Δφ
は発生しないから、運転者はヨー運動を気にすることな
く、車両の横方向の位置を確認しながらステアリング操
作をするだけで済むことが判る。これに対し、比較例に
あっては、過渡状態のときにヨー角Δφが発生してしま
うため、ステアリング操作が本実施の形態に比べて複雑
になってしまうのである。
In this simulation, a vehicle in a straight traveling state is slightly displaced in the lateral direction.
According to the present embodiment, even in the transient state, the yaw angle Δφ
It can be seen that the driver does not have to worry about the yaw movement and only needs to perform the steering operation while checking the lateral position of the vehicle. On the other hand, in the comparative example, since the yaw angle Δφ occurs in the transient state, the steering operation becomes more complicated than in the present embodiment.

【0060】ここで、本実施の形態にあっては、前輪7
L,7Rが転舵輪に対応し、後輪14L,14Rが転舵
輪以外の車輪に対応し、ステアリングホイール2、ステ
アリングシャフト3、ラックアンドピニオン式ステアリ
ング装置4、サイドロッド5L,5R及びナックル6
L,6Rによって主操舵機構が構成され、電動モータ1
0、ラックアンドピニオン式ステアリング装置11、サ
イドロッド12L,12R及びナックル13L,13R
によって補助操舵機構が構成され、CCDカメラ23及
びコントローラ20内におけるステップ102の処理に
よってヨー角検出手段が構成され、舵角センサ21が主
操舵角検出手段に対応し、舵角センサ22が補助操舵角
検出手段に対応し、車速センサ24が車速検出手段に対
応し、コントローラ20の推定器20A及びレギュレー
タ20B並びにステップ103、104の処理が補助操
舵角演算手段に対応し、コントローラ20内の駆動回路
及びステップ105の処理が駆動手段に対応し、推定器
20A及びステップ103の処理が状態量推定部に対応
し、レギュレータ20B及びステップ104の処理が補
助操舵角演算部に対応する。
Here, in the present embodiment, the front wheel 7
L and 7R correspond to steered wheels, rear wheels 14L and 14R correspond to wheels other than steered wheels, and the steering wheel 2, steering shaft 3, rack and pinion type steering device 4, side rods 5L and 5R and knuckle 6 are provided.
L and 6R constitute a main steering mechanism.
0, rack and pinion type steering device 11, side rods 12L, 12R and knuckles 13L, 13R
The steering angle sensor 21 corresponds to the main steering angle detecting means, and the steering angle sensor 22 corresponds to the auxiliary steering mechanism. The vehicle speed sensor 24 corresponds to the vehicle speed detecting unit, the estimator 20A and the regulator 20B of the controller 20 and the processing of steps 103 and 104 correspond to the auxiliary steering angle calculating unit. And the processing in step 105 correspond to the driving means, the processing in the estimator 20A and step 103 correspond to the state quantity estimating section, and the processing in the regulator 20B and step 104 correspond to the auxiliary steering angle calculating section.

【0061】なお、上記実施の形態では、CCDカメラ
23が撮影した画像に基づいて、目標走行ラインの接線
方向と車両前後方向とのなす角度であるヨー角Δφを検
出するようにしているが、これに限定されるものではな
く、例えば、走行路に磁気マーカが埋設されるAHS
(高速道路システム)の場合には、車両の前後に磁気セ
ンサを取り付け、それら磁気センサの検出信号からヨー
角Δφを求めるようにしてもよいし、或いは、GPSア
ンテナを車両の前後に取り付け、車両の位置,絶対空間
に対する車両のヨー角及び道路地図情報から、ヨー角Δ
φを求めるようにしてもよいし、或いは、本出願人が先
に提案した特開平3−293411号公報に開示される
ように走行路に沿って設置されたガードレールと車両と
の間の距離を車両前後の二位置において超音波を利用し
て測定しその距離からヨー角Δφを演算してもよいし、
或いは、複数の方式を組み合わせてもよい。
In the above-described embodiment, the yaw angle Δφ, which is the angle between the tangential direction of the target travel line and the longitudinal direction of the vehicle, is detected based on the image captured by the CCD camera 23. However, the present invention is not limited to this. For example, AHS in which a magnetic marker is embedded in a traveling path
In the case of (highway system), magnetic sensors may be attached to the front and rear of the vehicle, and the yaw angle Δφ may be obtained from the detection signals of the magnetic sensors. Alternatively, GPS antennas may be attached to the front and rear of the vehicle. From the position of the vehicle, the yaw angle of the vehicle with respect to the absolute space, and road map information, the yaw angle Δ
φ may be obtained, or the distance between a vehicle and a guardrail installed along a traveling path as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 3-293411 previously proposed by the present applicant may be determined. Measurement may be performed using ultrasonic waves at two positions before and after the vehicle, and the yaw angle Δφ may be calculated from the distance,
Alternatively, a plurality of methods may be combined.

【0062】また、上記実施の形態では、後輪14L,
14Rを補助操舵するようにしているが、前輪を補助操
舵するようにしてもよいし、或いは、前輪及び後輪の両
方を補助操舵するようにしてもよく、特に、前輪及び後
輪の両方を補助操舵するようにすれば、ヨー角Δφを零
にするだけではなく、横方向への移動速度をも制御で任
意に変化させることが可能になる。
In the above embodiment, the rear wheels 14L,
Although the 14R is assisted in steering, the front wheel may be assisted, or both the front wheel and the rear wheel may be assisted. If the auxiliary steering is performed, not only the yaw angle Δφ can be made zero, but also the lateral movement speed can be arbitrarily changed by control.

【0063】そして、上記実施の形態では、コントロー
ラ20を最適レギュレータに基づいて構成しているが、
最適制御に限定されるものではなく、H無限大制御やス
ライディングモード制御であってもよい。
In the above embodiment, the controller 20 is configured based on the optimum regulator.
The control is not limited to the optimal control, but may be H infinity control or sliding mode control.

【0064】また、上記実施の形態では、推定器20A
において横運動の状態量として横すべり角βを推定して
いるが、推定器20Aにおいてその他の横運動の状態量
(例えば、横変位速度)を推定するような構成であって
も構わない。
In the above embodiment, the estimator 20A
In the above, the side slip angle β is estimated as the state quantity of the lateral motion, but the configuration may be such that the estimator 20A estimates the state quantity of another lateral motion (for example, the lateral displacement speed).

【0065】さらに、上記実施の形態では、特に補助操
舵制御を実行する条件については説明していないが、例
えば、車速が低いとき(10Km/h以下)や後進走行
時には、補助操舵制御を停止するようにしてもよい。つ
まり、車庫入れや縦列駐車する場合や、低速で障害物を
避けるような場合には、車両が自動的に目標走行ライン
の接線方向に平行に走行するよりも、運転者の意思に応
じてヨー角Δφが自在に変化する方が都合がよいからで
ある。
Further, in the above embodiment, the conditions for executing the auxiliary steering control are not particularly described. For example, the auxiliary steering control is stopped when the vehicle speed is low (10 Km / h or less) or when the vehicle is traveling backward. You may do so. In other words, when parking in a garage, parallel parking, or avoiding obstacles at a low speed, the vehicle automatically moves in parallel with the tangent direction of the target traveling line. This is because it is more convenient for the angle Δφ to freely change.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態の全体構成を示す車両の
概略平面図である。
FIG. 1 is a schematic plan view of a vehicle showing an overall configuration of an embodiment of the present invention.

【図2】制御系の構成を示すブロック図である。FIG. 2 is a block diagram illustrating a configuration of a control system.

【図3】車両の二輪モデル図である。FIG. 3 is a two-wheel model diagram of a vehicle.

【図4】コントローラ内で実行される処理の概要を示す
フローチャートである。
FIG. 4 is a flowchart showing an outline of processing executed in a controller.

【図5】実施の形態における車両の挙動を説明する図で
ある。
FIG. 5 is a diagram illustrating the behavior of the vehicle in the embodiment.

【図6】PID制御を行った場合の制御系のブロック図
である。
FIG. 6 is a block diagram of a control system when PID control is performed.

【図7】シミュレーション結果を示す波形図である。FIG. 7 is a waveform chart showing a simulation result.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 車両 2 ステアリングホイール 3 ステアリングシャフト 4 ラックアンドピニオン式ステアリング
装置 5L,5R サイドロッド 6L,6R ナックル 7L,7R 前輪(転舵輪) 10 電動モータ 11 ラックアンドピニオン式ステアリング
装置 12L,12R サイドロッド 13L,13R ナックル 14L,14R 後輪(転舵輪以外の車輪) 20 コントローラ 20A 推定器(状態量推定部) 20B レギュレータ(補助操舵角演算部) 21 舵角センサ(主操舵角検出手段) 22 舵角センサ(補助操舵角検出手段) 23 CCDカメラ 24 車速センサ(車速検出手段)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vehicle 2 Steering wheel 3 Steering shaft 4 Rack and pinion type steering device 5L, 5R Side rod 6L, 6R Knuckle 7L, 7R Front wheel (steering wheel) 10 Electric motor 11 Rack and pinion type steering device 12L, 12R Side rod 13L, 13R Knuckles 14L, 14R Rear wheels (wheels other than steered wheels) 20 Controller 20A Estimator (state quantity estimating unit) 20B Regulator (auxiliary steering angle calculating unit) 21 Steering angle sensor (main steering angle detecting means) 22 Steering angle sensor (auxiliary) Steering angle detecting means) 23 CCD camera 24 vehicle speed sensor (vehicle speed detecting means)

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 運転者のステアリング操作に応じて転舵
輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用される操舵
補助装置であって、 前記転舵輪及びそれ以外の車輪の少なくとも一方に補助
操舵角を付与可能な補助操舵機構を備えるとともに、走
行路に沿った目標走行ラインの接線方向と車両前後方向
とが平行となるように前記補助操舵機構を制御するよう
になっていることを特徴とする操舵補助装置。
1. A steering assist device applied to a vehicle including a main steering mechanism that steers steered wheels in response to a steering operation of a driver, wherein at least one of the steered wheels and other wheels is assisted by steering. An auxiliary steering mechanism capable of providing an angle is provided, and the auxiliary steering mechanism is controlled such that a tangential direction of a target traveling line along a traveling path is parallel to a vehicle front-rear direction. Steering assist device.
【請求項2】 運転者のステアリング操作に応じて転舵
輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用される操舵
補助装置であって、 前記転舵輪及びそれ以外の車輪の少なくとも一方に補助
操舵角を付与可能な補助操舵機構と、走行路に沿った目
標走行ラインの接線方向と車両前後方向とがなす角度で
あるヨー角を検出するヨー角検出手段と、前記運転者の
ステアリング操作に応じた前記転舵輪の操舵角を検出す
る主操舵角検出手段と、前記補助操舵角を検出する補助
操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前
記ヨー角検出手段,主操舵角検出手段,補助操舵角検出
手段及び車速検出手段の検出結果に基づき前記ヨー角を
零にするような前記補助操舵角を演算する補助操舵角演
算手段と、この補助操舵角演算手段が演算した前記補助
操舵角に応じて前記補助操舵機構を駆動させる駆動手段
と、を備えたことを特徴とする操舵補助装置。
2. A steering assist device applied to a vehicle provided with a main steering mechanism for steering a steered wheel according to a steering operation of a driver, wherein at least one of the steered wheel and other wheels is assisted by steering. An auxiliary steering mechanism capable of giving an angle, a yaw angle detecting means for detecting a yaw angle which is an angle between a tangent direction of a target traveling line along a traveling path and a vehicle front-rear direction, and Main steering angle detecting means for detecting a steering angle of the steered wheels, auxiliary steering angle detecting means for detecting the auxiliary steering angle, vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, yaw angle detecting means, main steering angle detecting means. Means, an auxiliary steering angle calculating means for calculating the auxiliary steering angle to make the yaw angle zero based on the detection results of the auxiliary steering angle detecting means and the vehicle speed detecting means, and the auxiliary steering angle calculating means calculated by the auxiliary steering angle calculating means. Steering assist apparatus characterized by comprising a driving means for driving the auxiliary steering mechanism according to the steering angle.
【請求項3】 前記補助操舵角演算手段は、前記ヨー角
検出手段,主操舵角検出手段,補助操舵角検出手段及び
車速検出手段の検出結果に基づいて少なくともヨー運動
の状態量及び横運動の状態量を推定する状態量推定部
と、この状態量推定部が推定した各状態量と所定のフィ
ードバック係数とに基づいて前記ヨー角を零にするよう
な前記補助操舵角を演算する補助操舵角演算部と、を含
んで構成される請求項2記載の操舵補助装置。
3. The auxiliary steering angle calculating means, based on the detection results of the yaw angle detecting means, the main steering angle detecting means, the auxiliary steering angle detecting means and the vehicle speed detecting means, at least a state quantity of the yaw movement and a lateral movement. A state quantity estimating section for estimating a state quantity, and an auxiliary steering angle for calculating the auxiliary steering angle such that the yaw angle becomes zero based on each state quantity estimated by the state quantity estimating section and a predetermined feedback coefficient. The steering assist device according to claim 2, wherein the steering assist device includes a calculation unit.
【請求項4】 前記状態量推定部は、前記ヨー運動の状
態量として、ヨーレートと前記ヨー角とを推定し、前記
横運動の状態量として横すべり角又は横変位速度を推定
するようになっている請求項3記載の操舵補助装置。
4. The state quantity estimating unit estimates a yaw rate and the yaw angle as the state quantity of the yaw motion, and estimates a side slip angle or a lateral displacement speed as the state quantity of the lateral motion. The steering assist device according to claim 3.
【請求項5】 前記状態量推定部は、前記ヨー角として
前記ヨー角検出手段の検出結果をそのまま用いるように
なっている請求項4記載の操舵補助装置。
5. The steering assist device according to claim 4, wherein the state quantity estimating unit uses the detection result of the yaw angle detection unit as the yaw angle as it is.
【請求項6】 前記状態量推定部は、カルマンフィルタ
である請求項3乃至請求項5のいずれかに記載の操舵補
助装置。
6. The steering assist device according to claim 3, wherein the state quantity estimating unit is a Kalman filter.
【請求項7】 前記補助操舵角演算部は、前記状態量推
定部が推定した各状態量と各状態量に対応するフィード
バック係数とを掛け合わせた値を合計して前記補助操舵
角を演算するようになっている請求項3乃至請求項6の
いずれかに記載の操舵補助装置。
7. The auxiliary steering angle calculating section calculates the auxiliary steering angle by summing values obtained by multiplying each state quantity estimated by the state quantity estimating section and a feedback coefficient corresponding to each state quantity. The steering assist device according to any one of claims 3 to 6, wherein the steering assist device is configured as follows.
JP11127597A 1997-04-28 1997-04-28 Steering assist device Expired - Fee Related JP3740786B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11127597A JP3740786B2 (en) 1997-04-28 1997-04-28 Steering assist device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP11127597A JP3740786B2 (en) 1997-04-28 1997-04-28 Steering assist device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH10297522A true JPH10297522A (en) 1998-11-10
JP3740786B2 JP3740786B2 (en) 2006-02-01

Family

ID=14557102

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP11127597A Expired - Fee Related JP3740786B2 (en) 1997-04-28 1997-04-28 Steering assist device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3740786B2 (en)

Cited By (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003327151A (en) * 2002-05-14 2003-11-19 Mitsubishi Electric Corp Support system for keeping lane for vehicle
JP2005324744A (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Nissan Motor Co Ltd Automatic steering device for vehicle
WO2006121221A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology Traffic lane following control device and traffic lane following control method
WO2008136456A1 (en) * 2007-05-02 2008-11-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle behavior controller
JP2010285036A (en) * 2009-06-10 2010-12-24 Toyota Motor Corp Vehicle control device
CN102275587A (en) * 2011-06-07 2011-12-14 长安大学 Rear vehicle collision danger monitoring device and monitoring method thereof
JP2012126293A (en) * 2010-12-16 2012-07-05 Isuzu Motors Ltd Steering controlling system of vehicle
WO2013030974A1 (en) * 2011-08-31 2013-03-07 トヨタ自動車株式会社 Vehicle drive-control device
WO2014199863A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 Vehicle control system
US11780502B2 (en) 2017-04-12 2023-10-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Lane change assist apparatus for vehicle

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04300781A (en) * 1991-03-29 1992-10-23 Mazda Motor Corp Device for controlling traveling of moving vehicle

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04300781A (en) * 1991-03-29 1992-10-23 Mazda Motor Corp Device for controlling traveling of moving vehicle

Cited By (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003327151A (en) * 2002-05-14 2003-11-19 Mitsubishi Electric Corp Support system for keeping lane for vehicle
JP2005324744A (en) * 2004-05-17 2005-11-24 Nissan Motor Co Ltd Automatic steering device for vehicle
JP4576881B2 (en) * 2004-05-17 2010-11-10 日産自動車株式会社 Automatic steering device for vehicles
WO2006121221A1 (en) * 2005-05-13 2006-11-16 National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology Traffic lane following control device and traffic lane following control method
JPWO2006121221A1 (en) * 2005-05-13 2008-12-18 国立大学法人東京農工大学 Lane tracking control device and lane tracking control method
US8301343B2 (en) 2007-05-02 2012-10-30 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle behavior control device
WO2008136456A1 (en) * 2007-05-02 2008-11-13 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Vehicle behavior controller
JPWO2008136456A1 (en) * 2007-05-02 2010-07-29 トヨタ自動車株式会社 Vehicle behavior control device
JP4992907B2 (en) * 2007-05-02 2012-08-08 トヨタ自動車株式会社 Vehicle behavior control device
JP2010285036A (en) * 2009-06-10 2010-12-24 Toyota Motor Corp Vehicle control device
JP2012126293A (en) * 2010-12-16 2012-07-05 Isuzu Motors Ltd Steering controlling system of vehicle
CN102275587A (en) * 2011-06-07 2011-12-14 长安大学 Rear vehicle collision danger monitoring device and monitoring method thereof
WO2013030974A1 (en) * 2011-08-31 2013-03-07 トヨタ自動車株式会社 Vehicle drive-control device
JPWO2013030974A1 (en) * 2011-08-31 2015-03-23 トヨタ自動車株式会社 Vehicle travel control device
WO2014199863A1 (en) * 2013-06-14 2014-12-18 日立オートモティブシステムズ株式会社 Vehicle control system
JP2015000653A (en) * 2013-06-14 2015-01-05 日立オートモティブシステムズ株式会社 Vehicle control system
CN105263768A (en) * 2013-06-14 2016-01-20 日立汽车系统株式会社 Vehicle control system
CN105263768B (en) * 2013-06-14 2018-07-06 日立汽车系统株式会社 Vehicle control system
US11780502B2 (en) 2017-04-12 2023-10-10 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Lane change assist apparatus for vehicle

Also Published As

Publication number Publication date
JP3740786B2 (en) 2006-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8457868B2 (en) Lane keeping assist device and lane keeping assist method
JP6652045B2 (en) Self-driving vehicle
US9174674B2 (en) Parking assisting apparatus
JP5332703B2 (en) Lane maintenance support device and lane maintenance support method
JP3777275B2 (en) Vehicle steering control device
JP2018111460A (en) Driving support device for vehicle
JP2019156327A (en) Vehicle lane deviation prevention controller
JPH1076967A (en) Vehicle steering gear
JP2014024472A (en) Vehicular power steering control unit
JPH11198844A (en) Steering effort controller
EP3626580B1 (en) Motor control device and motor control method
JPH05131946A (en) Rear wheel steering control device for vehicle
US11718341B2 (en) Vehicle driver assistance system
JP2007296947A (en) Steering device for vehicle
JP5386873B2 (en) Vehicle steering apparatus and vehicle steering method
JPH01202581A (en) Rear wheel steering angle control method in front-rear-wheel-steering vehicle
JP2021000950A (en) Steering angle computing device and motor control device using the same
US6148951A (en) Reactive steering control system
JP4923563B2 (en) Steering device
JP3740786B2 (en) Steering assist device
JP5380861B2 (en) Lane maintenance support device and lane maintenance support method
JP3714269B2 (en) Automatic steering device
JP4692403B2 (en) Vehicle steering device
US20160031321A1 (en) Predicted arrival point presentation device and computer readable medium
JP5380860B2 (en) Lane maintenance support device and lane maintenance support method

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050714

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050802

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050930

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20051018

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20051031

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20050930

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091118

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees