JPS62149560A - Steering angle control device for vehicle - Google Patents

Steering angle control device for vehicle

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JPS62149560A
JPS62149560A JP28932685A JP28932685A JPS62149560A JP S62149560 A JPS62149560 A JP S62149560A JP 28932685 A JP28932685 A JP 28932685A JP 28932685 A JP28932685 A JP 28932685A JP S62149560 A JPS62149560 A JP S62149560A
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steering angle
wheel
wheel steering
actuator
steering
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Takeshi Ito
健 伊藤
Taketoshi Kawabe
川辺 武俊
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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

Abstract

PURPOSE:To prevent the occurrence of a delay of response to control, by a method wherein, when the wheel steering angle of an automobile according to a set desired motion performance, differential compensation of a wheel steering actuator control system is effected without using a normal differential circuit. CONSTITUTION:A norm model computing means 103 is provided to determine a wheel steering angle delta0 and a wheel steering angle speed delta* of a wheel to be controlled prevailing when it is assumed that a steering angle delta'* is realized by using a wheel steering actuator having ideal dynamic characteristics. By means of an actuator control means 106, a wheel steering actuator 107 is controlled so that an actual steering angle delta and an actual steering angle delta' of the wheel to be controlled are made equal to a computing value delta* of a wheel steering angle and a computing value delta*' of a wheel steering angle speed. This constitution enables differential compensation of the control system of the wheel steering actuator 107 without using a normal differential circuit, and enables prevention of the occurrence of a delay of response to control.

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、予め設定された運動性能に従って自軍の車
輪舵角を制御するようにした車両用舵角制御装値に係り
、特に、車輪の転舵な行うアクチュエータの応答遅れを
補償するようにした車両用舵角制御装値に関する。
Detailed Description of the Invention (Industrial Application Field) The present invention relates to a steering angle control device for a vehicle that controls the wheel steering angle of own troops according to preset motion performance, and in particular, The present invention relates to a steering angle control device for a vehicle that compensates for a response delay of an actuator that performs steering.

(従来の技術) 従来、車輪を、ステアリングハンドルとの機械・リンク
を用いず、電気的制御回路によって駆動制御されるアク
チュエータを用いて転舵することで、車両の運動性能を
コントロールすることを可能とした装置が提案されてい
る(例えば、特開昭59−148772号に示されるも
のがある)。
(Conventional technology) Conventionally, it has been possible to control the dynamic performance of a vehicle by steering the wheels using actuators that are driven and controlled by an electrical control circuit, without using a mechanical link with a steering wheel. A device has been proposed (for example, there is one shown in Japanese Patent Laid-Open No. 59-148772).

この従来装置は、ステアリングハンドルの操舵角に対応
する前・後輪の舵角の目標値を、予め設定された制御則
に従って決定し、油圧シリンダを用いたサーボ式アクチ
ュエータによって、前輪と後輪を上記舵角目標値に転舵
するものである。
This conventional device determines the target value of the steering angle of the front and rear wheels corresponding to the steering angle of the steering wheel according to a preset control law, and uses a servo actuator using a hydraulic cylinder to control the front and rear wheels. The steering angle is steered to the above-mentioned target steering angle value.

(発明が解決しようとする問題点) しかしながら、上記のようなアクチュエータは、一般に
、積分動作を行う一次遅れ系であるため、制御応答の遅
れが生じ、高速走行時における操縦性を低下させる要因
となる。
(Problem to be Solved by the Invention) However, since the actuator described above is generally a first-order delay system that performs integral action, there is a delay in control response, which is a factor that reduces maneuverability during high-speed driving. Become.

このため、上記アクチュエータの制御系に微分補償を施
すことによって、上記の遅れを解消することが考えられ
る。
Therefore, it is possible to eliminate the above delay by applying differential compensation to the control system of the actuator.

ところが、上記舵角目標値の決定をマイクロコンピュー
タ等のディジタル回路を用いて行った場、合、上記微分
補償を施す対象となる信号がディジタル信号であるため
、この信号を微視的に見ると、階段状をなしていること
から、この信号を通常の微分回路を用いて微分すると、
離散的な微分値信号となってしまい、制御が不正確なも
のになる。
However, if the above-mentioned steering angle target value is determined using a digital circuit such as a microcomputer, the signal to which the above-mentioned differential compensation is applied is a digital signal, and when this signal is viewed microscopically, , has a step-like shape, so if we differentiate this signal using a normal differentiator circuit, we get
This results in discrete differential value signals, resulting in inaccurate control.

すなわち、ディジタル回路を用いた制御系においては、
微分回路を用いて微分補償を行うことは困難である。
In other words, in a control system using digital circuits,
It is difficult to perform differential compensation using a differential circuit.

(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K、本発明は、第1図に示す
手段を備える。
(Means for Solving the Problems) In order to solve the above problems, the present invention includes means shown in FIG.

舵角目標値決定手段102は、操舵魚検出手°段100
で検出されるステアリングハンドルの操舵角θSと車速
検出手段101で検出される車速Vに対応する前輪また
は後輪の少なくとも一方の制御対象車輪の舵角の目標値
δを決定する。
The steering angle target value determining means 102 includes the steering angle target value determining means 100.
A target value δ of the steering angle of at least one of the front wheels and the rear wheels to be controlled is determined, which corresponds to the steering angle θS of the steering wheel detected by the vehicle speed detecting means 101 and the vehicle speed V detected by the vehicle speed detecting means 101.

規範モデル演算手段10Bは、前記制御対象車輪を転舵
するアクチュエータとして理想的動特性を備える車輪転
舵アクチュエータの規範モデルを微分男根式を用いて設
定し、前記舵角の目標値7・を前記規範モデルに与えた
ときに、該規範モデルによって、前記制御対象車輪が転
舵されたと仮定したときの車輪舵角δ8および車輪舵角
速度−を求める。
The reference model calculating means 10B sets a reference model of a wheel steering actuator having ideal dynamic characteristics as an actuator for steering the controlled target wheels using a differential phallic equation, and sets the target value 7 of the steering angle to the target value 7. When given to the reference model, the reference model determines the wheel steering angle δ8 and the wheel steering angular velocity - when it is assumed that the control target wheel is steered.

アクチュエータ制御手段106は、前記規範モデル演算
手段10Bで求められた車輪並角の演算値?と実舵角検
出手段104で検出される制御対象車輪の実舵角の検出
値δの偏差、および規範モデル演算手段lθ3で求めら
れた車輪舵角速度の演算値−と笑蛇角速度検出手段10
5で検出される制御対象車輪の実舵角速度の検出1的二
の偏差が、零もしくは最小となるように、制御対象車輪
を転卵する車輪転舵アクチュエータ107へ指令値Sk
与える。
The actuator control means 106 calculates the calculated value of the wheel alignment angle obtained by the reference model calculation means 10B. and the deviation of the detected value δ of the actual steering angle of the controlled wheel detected by the actual steering angle detection means 104, and the calculated value of the wheel steering angular velocity obtained by the reference model calculation means lθ3, and the deviation of the detected value δ of the actual steering angle of the controlled object wheel detected by the actual steering angle detection means 104.
A command value Sk is sent to the wheel steering actuator 107 that turns the wheels to be controlled so that the detected one-to-two deviation of the actual steering angular velocity of the wheels to be controlled detected in step 5 becomes zero or minimum.
give.

(作用) 上記舵角目標値決定手段102で決定される舵角目標値
δは、目標とする運動性能を自軍で実現するために必要
な制御対象車輪の転舵角である、従って、上記舵角目標
値δに等しくなるように制御対象車輪を転舵すれば、目
標とする運動性能を自軍で実現できる。
(Function) The steering angle target value δ determined by the steering angle target value determining means 102 is the steering angle of the controlled target wheel necessary for realizing the target maneuver performance by the own army. If the wheels to be controlled are steered so that the angle becomes equal to the target angle value δ, the target maneuverability can be achieved by the own army.

ここで、前述したように1車輪転舵アクチュエ□−タ1
07は、動作遅れがあるため、制御に微分補償が必要で
ある。
Here, as mentioned above, the one-wheel steering actuator □-ta
07 requires differential compensation for control because there is an operation delay.

そこで、本発明は、規範モデル演算手段10Bを設け、
舵角目標値aを理想的動特性を備える車輪転舵アクチュ
エータを用いて実現したと仮定したときの制御対象車輪
の車輪舵角δ8と車輪舵角速度−を求め、さらに、アク
チュエータ制御手段106によって、制御対象車輪の実
舵角δおよび実舵角速度二が、それぞれ上記車輪舵角の
演算値δ8および車輪舵角速度の演算値a に等しくな
るように車輪転舵アクチュエータ107を制御するよう
にしている。
Therefore, the present invention provides a reference model calculation means 10B,
Assuming that the steering angle target value a is realized using a wheel steering actuator with ideal dynamic characteristics, the wheel steering angle δ8 and the wheel steering angular velocity - of the wheel to be controlled are determined, and further, the actuator control means 106 calculates The wheel steering actuator 107 is controlled so that the actual steering angle δ and the actual steering angular velocity 2 of the wheels to be controlled become equal to the calculated value δ8 of the wheel steering angle and the calculated value a of the wheel steering angular speed, respectively.

これによって、本発明は、通常の微分回路を用いないで
、車輪転舵アクチュエータ1070制御系の微分補償を
行うことができる。
As a result, the present invention can perform differential compensation of the wheel steering actuator 1070 control system without using a normal differential circuit.

(実施例) 本発明の一実施例の構成を第2図に示す。(Example) The configuration of one embodiment of the present invention is shown in FIG.

本実施例は、車両の後輪48.49の舵角を制御して、
目標とする運動性能を実現しようとする・ものである。
This embodiment controls the steering angle of the rear wheels 48.49 of the vehicle,
It is intended to achieve the target exercise performance.

前輪(図示略)は、従来車両と同様に、ステアリングハ
ンドル(図示略)との機械リンクによって転舵がなされ
る。
The front wheels (not shown) are steered by a mechanical link with a steering wheel (not shown), similar to conventional vehicles.

後輪48.490転舵は、油圧シリンダ′40によって
行われる。この油圧シリンダ40は、左右2つの油圧室
41.42を備えており、これらの油圧室41.42へ
は、油路54,55を介して作動油圧が供給される。
Rear wheel 48.490 steering is performed by a hydraulic cylinder '40. This hydraulic cylinder 40 includes two left and right hydraulic chambers 41 and 42, and working pressure is supplied to these hydraulic chambers 41 and 42 via oil passages 54 and 55.

両前圧室41.42の油圧差は、制御バルブ5θによっ
て制御され、この油圧差に対応してピストンロッド45
が変位する。このピストンロッド45の変位は、ナック
ルアーム46.47VC伝達されて後輪48.49を転
舵する。なお、52はオイルポンプ、5Bはリザーバで
ある。また、43.44はリターンスプリングである。
The oil pressure difference between the front pressure chambers 41 and 42 is controlled by the control valve 5θ, and the piston rod 45 is adjusted in response to this oil pressure difference.
is displaced. This displacement of the piston rod 45 is transmitted to the knuckle arm 46.47VC to steer the rear wheels 48.49. Note that 52 is an oil pump and 5B is a reservoir. Further, 43 and 44 are return springs.

そして、制御バルブ50を制御回路80で制御すること
で、油圧シリンダ40の制御が行われる。
The hydraulic cylinder 40 is controlled by controlling the control valve 50 with the control circuit 80.

制御回路80は、マイクロコンピュータあるいは他のデ
ィジタル回路で構成されたディジタル制御回路である。
The control circuit 80 is a digital control circuit composed of a microcomputer or other digital circuit.

メ1中では、この制御回路80の構・成を判り易くする
ために、ブロック線囚で示しである。
In the main part 1, the configuration of the control circuit 80 is shown using block lines to make it easier to understand.

この制御回路30へ入力されるデータは、車速センサz
Oで検出される車速Vと、ハンドル操舵角センサ21で
検出されるステアリングハンドルの操舵角θSと、スト
ロークセンサ28で検出される後輪実舵角軸、および変
位速度センサ24で検出される後輪実舵角軸1raHで
ある。また、制御回路30からは、電流コントローラ8
8に対して、電流目標値1が出力される。
The data input to this control circuit 30 is the vehicle speed sensor z
The vehicle speed V detected at O, the steering angle θS of the steering wheel detected by the steering wheel angle sensor 21, the rear wheel actual steering angle axis detected by the stroke sensor 28, and the rear wheel steering angle detected by the displacement speed sensor 24. The actual wheel steering angle axis is 1raH. Further, from the control circuit 30, a current controller 8
8, current target value 1 is output.

上記ストロークセンサ28は、実際には、ピストンロッ
ド45の変位量を検出するものであるが、このピストン
ロッド45の変位量は後輪48 、49の実舵角との相
関があるので、このストロークセンサ28の検出信号は
後輪実舵角の検出信号とみなすことができる。同様に、
変位速度センサ24の検出信号は、後輪実舵角速度の検
出信号とみなすことができる。
The stroke sensor 28 actually detects the amount of displacement of the piston rod 45, but since the amount of displacement of the piston rod 45 has a correlation with the actual steering angle of the rear wheels 48 and 49, this stroke The detection signal of the sensor 28 can be regarded as a detection signal of the actual steering angle of the rear wheels. Similarly,
The detection signal of the displacement speed sensor 24 can be regarded as a detection signal of the rear wheel actual steering angular velocity.

制御回路30は、操舵角θSと車速VK対応する後輪舵
角目標値δRを、予め設定された目標と、する運動性能
に従って決定する舵角目標値決定部81と、この舵角目
標値決定部で決定された後輪舵角目標値δ、に基づいて
、理想的動特性を有する車輪転舵アクチュエータの規範
モデルに従って、後輪舵角指令値δ9および後輪舵角速
度指令値−を求める規範アクチュエータモデル演算部8
2を備えている。
The control circuit 30 includes a steering angle target value determination unit 81 that determines a rear wheel steering angle target value δR corresponding to the steering angle θS and the vehicle speed VK according to a preset target and the driving performance; A standard for determining a rear wheel steering angle command value δ9 and a rear wheel steering angular speed command value - based on the rear wheel steering angle target value δ determined in the section, according to a reference model of a wheel steering actuator having ideal dynamic characteristics. Actuator model calculation section 8
It is equipped with 2.

上記舵角目標値決定部31は、予め設定された目標とす
る車両運動特性を備える車両をシミュレートするための
数学モデル(以下「目標車両モデル」と言う)と、自軍
の運動をシミュレートするための数学モデル(以下「自
軍モデル」と言う)を備えている。1嵯モデルは、自軍
の車両諸元を用いて構成されたものである。
The steering angle target value determination unit 31 uses a mathematical model (hereinafter referred to as "target vehicle model") for simulating a vehicle having preset target vehicle motion characteristics, and simulates the motion of own troops. It is equipped with a mathematical model (hereinafter referred to as the "self-military model") for this purpose. The 1st model was constructed using vehicle specifications of the own military.

上記舵角目標値決定部81は、上記1憚車両モデルを用
いて、上記操舵角θSと車速Vが与えられたときに車両
モデルが呈するヨーレートとヨーτ 角加速度を求め、これらをヨーレート目標値ψ、−TT
The steering angle target value determination unit 81 uses the one vehicle model to determine the yaw rate and yaw τ angular acceleration exhibited by the vehicle model when the steering angle θS and vehicle speed V are given, and converts these into the yaw rate target value. ψ, −TT
.

ヨー角加速度目標値°Jとした後、これらψ、ψを自軍
モデルに与えて、自軍のヨーレートとヨー角・加速度を
↓、¥に等しくするために必要な後輪の舵角(後輪舵角
目標値7R−である)を決定する。
After setting the yaw angular acceleration target value °J, give these ψ and ψ to the own army model, and calculate the rear wheel steering angle (rear wheel rudder) necessary to make the own army's yaw rate and yaw angle / acceleration equal to ↓, ¥. The angle target value 7R- is determined.

上記ヨーレート目標値会とヨー角加速度目標値Vは、具
体的には、以下に示すような演算により求められる。
Specifically, the yaw rate target value and the yaw angular acceleration target value V are determined by the following calculations.

M□(ty□+i□V) = 2 GB、□+2OR□
−−−  (IJ工zl”9’l ” ” LFICF
l  ” ”RICRl      ””  (21/
R1=  (vyl−LH1?1)/V     ”・
(4)CFl ””Fl・βFよ         ・
・・ (5)CR工=KR1・βR0・・・ (6)9
=ψ1             °−(71ψ=ψ□
              ・・・ (8)ここで、 I2□:目標車両モデルのヨー慣性 ・Mo:目標車両モデルの車体質量 LB1□:目(票車両モデルの前軸と重心・間の距離L
R□:目標車両モデルの後軸と重心間の距離KFl”目
標車両モデルの前輪のコーナリングパワーKR□:目標
車両モデルの後輪のコーナリングパワー会、二目標車両
モデルのヨーレート V□二目標車両モデルのヨー角加速度 ■y□二目標車両モデルの横方向速度 ※ア□:目標車両モデルの横方向加速度β1・1:目標
車両モデルの前輪の横すべり角βR1:目標車両モデル
の後輪の横すべり角CFよ:目標車両モデルの前輪のコ
ーナリングフォースCR□:目標車両モデルの後輪のコ
ーナリングフォースそして、上記後輪舵角目標値δRは
、以下に示すような演算により求められる。
M□(ty□+i□V) = 2 GB, □+2OR□
--- (IJ Engineering zl”9'l ”” LFICF
l ” “RICRl ”” (21/
R1= (vyl-LH1?1)/V”・
(4)CFl ""Fl・βF・
... (5) CR engineering=KR1・βR0... (6)9
=ψ1 °−(71ψ=ψ□
... (8) Here, I2□: Yaw inertia of the target vehicle model Mo: Body mass of the target vehicle model LB1□: Eye (distance L between front axis and center of gravity of the vehicle model)
R□: Distance between the rear axle and center of gravity of the target vehicle model KFl” Cornering power of the front wheels of the target vehicle model KR□: Cornering power of the rear wheels of the target vehicle model, yaw rate of the two-target vehicle model V□Two-target vehicle model Yaw angular acceleration ■ y □ Two lateral speeds of the target vehicle model * A □: Lateral acceleration of the target vehicle model β1・1: Side slip angle of the front wheels of the target vehicle model βR1: Side slip angle of the rear wheels of the target vehicle model CF y: Cornering force of the front wheels of the target vehicle model CR □: Cornering force of the rear wheels of the target vehicle model.The rear wheel steering angle target value δR is obtained by the following calculation.

IK2°δ’F2 =N2KS2(θ8−N2δF2)
’に2″”ay□−2ξ2CF2・・・(9)M 2 
(Vy 2 +F V ) =2 (ljy 2 +2
 CRz       ・” ’  (lO)/F2−
’Fll  (Vy2” LF2?) / V    
  =・(u)CF2=KF2βF2        
      ・・・ (12)17         
・・・(13)CR2= (”F2CF2 : ψ■Z
2) / LR2βR2=CR2/KR2・・・ (1
4)’R=βR2+(Vy2−LR2,j)/V   
    ・・−(15)ここで、 工z2:自軍モデルのヨー慣性 M2:自軍モデルの車体重量 L2:自車モデ、ルのホイールベース LF2:自軍モデルの前軸と重心間の距離LR2:自軍
モデルの後軸と重心間の距離IK2:自軍モデルのキン
グピン回り慣性Ks2:自軍モデルのステアリング剛性
DK2:自軍モデルのステアリング系粘性係数ξ2:自
車モデルのトレール N2:自車モデルのステアリングギヤ比δF2 ”自軍
モデルの前輪舵角 ・V :自軍モデルの横方向速度 V、:自車モデルの横方向加速度 βF2 ”自軍モデルの前輪の横すべり角βR2”自車
モデルの後輪の横すべり角CF2 ”自軍モデルの前輪
のコーナリングフォースCR2’自軍モデルの後輪のコ
ーナリングフォースKF2:自軍モデルの前輪のコーナ
リングパワーKH2:[1モデルの後輪のコーナリング
パワーである。
IK2°δ'F2 = N2KS2 (θ8−N2δF2)
'to 2''''ay□-2ξ2CF2...(9)M2
(Vy 2 +F V ) =2 (ljy 2 +2
CRz ・” ' (lO)/F2-
'Fll (Vy2" LF2?) / V
=・(u)CF2=KF2βF2
... (12)17
...(13) CR2= ("F2CF2: ψ■Z
2) / LR2βR2=CR2/KR2... (1
4)'R=βR2+(Vy2-LR2,j)/V
...-(15) where, Engineering z2: Yaw inertia of own army model M2: Vehicle weight of own army model L2: Wheelbase of own vehicle model LF2: Distance between front axis and center of gravity of own army model LR2: Own army model Distance between the rear axle and the center of gravity IK2: Inertia around the kingpin of the own model Ks2: Steering rigidity of the own model DK2: Steering system viscosity coefficient ξ2 of the own model: Trail N2 of the own vehicle model: Steering gear ratio δF2 of the own vehicle model Front wheel steering angle of own army model V: Lateral speed V of own army model, : Lateral acceleration βF2 of own army model ``Side slip angle of front wheels of own army model βR2'' Side slip angle of rear wheels of own army model CF2 ``Side slip angle of rear wheels of own army model Cornering force of the front wheels CR2' Cornering force of the rear wheels of the own model KF2: Cornering power of the front wheels of the own model KH2: [This is the cornering power of the rear wheels of the 1 model.

規範アクチュエータモデル演算部82は、前述したよう
に、理想的動特性を有する車輪転舵アクチュエータの規
範モデル(すなわち、本実施例では、油圧シリンダ40
のサーボ系に理想的動特性を持たせたモデルを規範モデ
ルとする)を備えており、上記後輪舵角δRが与えられ
たときに、この規範アクチュエータモデルによって後輪
48゜49を転舵したと仮定したときの後輪の舵角およ
び後輪の舵角速度を求める。以下区別のため、ここで求
められた後輪舵角の演算値および後輪舵角速度の演算値
を、各々後輪舵角指令値δrおよび、後輪舵角速度指令
値″aR*とする。
As described above, the reference actuator model calculation unit 82 is configured to use a reference model of a wheel steering actuator having ideal dynamic characteristics (that is, in this embodiment, the hydraulic cylinder 40
The standard actuator model is a model with ideal dynamic characteristics for the servo system of Find the rear wheel steering angle and rear wheel steering angular velocity assuming that For the sake of distinction, the calculated value of the rear wheel steering angle and the calculated value of the rear wheel steering angular velocity obtained here will be referred to as a rear wheel steering angle command value δr and a rear wheel steering angular velocity command value ``aR*, respectively.

この規範アクチュエータモデル演算部82では、具体的
には、次に示す演算を行って上記後輪舵角指令値δ?お
よび後輪舵角速度指令値フR*を求める。
Specifically, the reference actuator model calculation section 82 performs the following calculation to obtain the rear wheel steering angle command value δ? and the rear wheel steering angular velocity command value FR*.

ここで、7Mは、規範アクチュエータモデルの時定数で
あり、この時定数τ8は、実際のアクチュエータ(すな
わち、上記油圧シリンダ40のサーボ系)の時定数より
も十分に小さく設定されてい  −る。
Here, 7M is a time constant of the standard actuator model, and this time constant τ8 is set sufficiently smaller than the time constant of the actual actuator (that is, the servo system of the hydraulic cylinder 40).

そして、制御回路80では、減算部88で後輪舵角指令
値δR*と後輪実舵角の検出値δRの偏差Inを求め、
また、減算部84で後輪舵角速度指令値イと後輪実舵角
速度の検出値JRの偏差よりを求める。
Then, in the control circuit 80, a subtraction unit 88 calculates the deviation In between the rear wheel steering angle command value δR* and the detected value δR of the rear wheel actual steering angle,
Further, a subtraction unit 84 calculates the deviation between the rear wheel steering angular speed command value A and the detected value JR of the rear wheel actual steering angular speed.

さらに、制御回路80では、上記偏差へと偏、差工8に
ゲインに、とに、を与えた後に加え合せて、電流目標値
1を形成する。
Furthermore, in the control circuit 80, the current target value 1 is formed by adding the above deviation, the gain to the differential 8, and the like.

電流コントローラ88は、制御回路80から与えられる
電流目標値iに対応して、制御パルプ50のソレノイド
51へ与える励磁電流1を発生する。
The current controller 88 generates an exciting current 1 to be applied to the solenoid 51 of the control pulp 50 in accordance with the current target value i given from the control circuit 80 .

そして、δ8とδ の偏差工 と、′a*とJRのRR
A      R 偏差工8が零となるまで後輪48.49の転舵が行われ
る。
Then, the deviation of δ8 and δ, and the RR of 'a* and JR
A R The rear wheels 48.49 are steered until the deviation 8 becomes zero.

このような制御によって、実際に油圧シリンダ40によ
って転舵される後輪48の実舵角δRと実蛇角速度″a
Bは、上記規範アクチュエータモデルが保有する理想的
動特性に従って変化し、上記舵角目標値7Rを実現する
ことになる。しかも、後輪舵角速度指令値′aR*をサ
ーボ系に導入したことによって、このサーボ系の微分補
償が行われることになる。この点について具体的に説明
する。
Through such control, the actual steering angle δR of the rear wheels 48 actually steered by the hydraulic cylinder 40 and the actual steering angular velocity "a"
B changes according to the ideal dynamic characteristics possessed by the standard actuator model, and achieves the steering angle target value 7R. Furthermore, by introducing the rear wheel steering angular velocity command value 'aR* into the servo system, differential compensation of this servo system is performed. This point will be specifically explained.

先ず、微分補償を行わない場合を仮定してみると、この
ときの後輪舵角指令値δRに対する後輪実舵角軸の伝達
関数(油圧シリンダ40のサー、ポ系を考えた場合のも
の)は、 (但し、aは定数、Sはラプラス演算子である)となり
、前述したように一次遅れ形である。このときのサーボ
系をブロック線図で示すと第8図のように表わされる。
First, assuming that differential compensation is not performed, the transfer function of the rear wheel actual steering angle axis to the rear wheel steering angle command value δR (when considering the servo and po system of the hydraulic cylinder 40) ) is (where a is a constant and S is a Laplace operator), which is a first-order lag form as described above. The servo system at this time is shown in a block diagram as shown in FIG.

これに対し、本実施例のサーボ系を等価なブロック線図
で表わすと、第4図に示すようになる。
On the other hand, an equivalent block diagram of the servo system of this embodiment is shown in FIG.

このサーボ系の後輪舵角指令値δRに対する後輪実舵角
δRの伝達関数は、 となり、前記(18)式に比較すると、連応性の改善が
なされていることが判る。すなわち、(18)式で表わ
されるサーボ系の微分補償を行った場合と同一の特性に
なる。
The transfer function of the rear wheel actual steering angle δR to the rear wheel steering angle command value δR of this servo system is as follows, and when compared with equation (18) above, it can be seen that the coordination has been improved. In other words, the characteristics are the same as those obtained when the differential compensation of the servo system expressed by equation (18) is performed.

なお、Kpa > 1ととることができれば、°δHr
slよδR15)になり、極めて高い精度で、実際のサ
ーボ系の応答性を、上記規範アクチュエータモデルの応
答性に近づけることができる。
In addition, if Kpa > 1 can be taken, °δHr
sl + δR15), and the responsiveness of the actual servo system can be made close to the responsiveness of the above-mentioned standard actuator model with extremely high accuracy.

そして、規範アクチュエータモデルの応答性を可能な限
り高く設定しておけば(前記規範アクチュエータモデル
の時定数τMを十分に短く設定する)、実際のサーボ系
の応答性も良くなり、前記後輪舵角目標値δRを応答良
く自軍の後輪48.。
If the response of the reference actuator model is set as high as possible (the time constant τM of the reference actuator model is set sufficiently short), the response of the actual servo system will also be improved, and the rear wheel steering The target angle value δR is determined by the rear wheel 48. .

49の実舵角として実現することができる。This can be realized as an actual steering angle of 49.

なお、上記規範アクチュエータモデル演算部82は、マ
イクロコンピュータ等のディジタル演算回路の一部とす
ることの他に1アナログ演算回路(前段にD/A変換器
を介在させる)でも構成できる。このアナログ演算回路
で構成した場合のブロック線図を第5図、具体的回路を
第6図に示す。
Note that the reference actuator model calculation section 82 may be configured as a part of a digital calculation circuit such as a microcomputer, or may be configured as one analog calculation circuit (with a D/A converter interposed at the front stage). FIG. 5 shows a block diagram of the analog calculation circuit, and FIG. 6 shows a specific circuit.

第6図中の82Aは差動アンプ、82Bは積分器である
82A in FIG. 6 is a differential amplifier, and 82B is an integrator.

次に、第7図に本発明の他の実施例の構成を示す。なお
、同図中において、前記第2図に示した実施例と同一構
成部分には同一符号を付して、そ・れらの説明は省略す
る。
Next, FIG. 7 shows the configuration of another embodiment of the present invention. In this figure, the same components as those in the embodiment shown in FIG. 2 are given the same reference numerals, and their explanation will be omitted.

本実施例は、制御回路80にフィードバックする後輪実
舵角速度″aRを、前記実施例のような変位速度センサ
z4を用いて検出する代りに、ヌトロークセンサ28で
検出された後輪実舵角δRを微分回路60を用いて微分
することで、間接的に検出するようにしたものである。
In this embodiment, instead of detecting the rear wheel actual steering angular velocity "aR" fed back to the control circuit 80 using the displacement speed sensor z4 as in the previous embodiment, the rear wheel actual steering angular velocity "aR" detected by the Nutrok sensor 28 is used. By differentiating the angle δR using a differentiating circuit 60, it is indirectly detected.

ストa−クセンサ28の出力信号はアナログ信号である
ため、微分回路60を用いて微分出力を得ることができ
る。
Since the output signal of the storage sensor 28 is an analog signal, a differential output can be obtained using the differential circuit 60.

このように1微分回路60を用いて構成すれば、変位速
度センサ24が不要となり、構造を簡略化できるし、コ
ストの低減も図れる。
By using the one-differential circuit 60 in this way, the displacement speed sensor 24 becomes unnecessary, the structure can be simplified, and costs can be reduced.

なお、上記微分回路60には、第8図fAlに示すよう
な伝達特性G−Sの真正の微分回路61の他し、τは時
定数)の−次のバイパスフィルタ62(但し、a、bは
定数)の二次のバンドパスフィルタ68を用いることも
可能である。
The differentiating circuit 60 includes, in addition to a true differentiating circuit 61 with a transfer characteristic G-S as shown in FIG. It is also possible to use a second-order bandpass filter 68 with a constant value.

、 上記微分回路61.バイパスフィルタ62、バンド
パスフィルタ68の周波数特性を第9図に示す。同図中
の(Alが微分回路61の特性、(B)がバイパスフィ
ルタ62の特性、(C1がバンドパスフィルタ68の特
性である。
, the above-mentioned differentiation circuit 61. The frequency characteristics of the bypass filter 62 and bandpass filter 68 are shown in FIG. In the figure, (Al is the characteristic of the differentiating circuit 61, (B) is the characteristic of the bypass filter 62, and (C1 is the characteristic of the bandpass filter 68.

通常、車輪の実舵角速度の周波数領域は、第9図中のA
、で示す領域であるため、上記バイパスフィルタ62と
バンドパスフィルタ68のカットオフ周波数を前記の周
波数領域A、より高く設定しておけば、高周波ノイズに
強い微分回路を提供できる0 なお、上記実施例では、目標とする運動性能を自車で実
現するために、後輪舵角な制御する例を示したが、本発
明は、この他に、前輪舵角を制御したり、前輪と後輪の
両者の舵角を制御することで目標とする運動性能を自軍
で実現するよ51Cすることもできる。但し、前輪と後
輪の両者の舵角を制御するときには、前記制御回路80
において、前輪と後輪の舵角目標値を求めるとともに、
前輪の転舵アクチュエータの規範モデルと後輪の転舵、
アクチュエータの規範モデルとを用いて前後輪のサーボ
系を別々に微分補償する必要がある。
Normally, the frequency range of the actual steering angular velocity of the wheels is A in Fig. 9.
, therefore, if the cutoff frequencies of the bypass filter 62 and bandpass filter 68 are set higher than the frequency range A, a differential circuit that is resistant to high frequency noise can be provided. In the example, an example was shown in which the rear wheel steering angle is controlled in order to achieve the target driving performance in the own vehicle, but the present invention also provides for controlling the front wheel steering angle, By controlling the rudder angles of both, it is also possible to achieve the desired maneuverability with your own troops. However, when controlling the steering angles of both the front wheels and the rear wheels, the control circuit 80
In addition to finding the target steering angle values for the front and rear wheels,
Standard model of front wheel steering actuator and rear wheel steering,
It is necessary to differentially compensate the front and rear wheel servo systems separately using the standard model of the actuator.

(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明は、予め設定された
目標とする運動性能を、車輪の舵角を制御することで自
軍の運動性能として実現することができる。
(Effects of the Invention) As described above in detail, the present invention can realize a preset target movement performance as the movement performance of the own army by controlling the steering angle of the wheels.

また、車輪を転舵するアクチュエータの動作遅れを補償
する手段として、理想的動特性を備える車輪転舵アクチ
ュエータを数学モデルとして設定し、この数学モデルを
用いて、実際の車輪転舵アクチュエータへ与える車輪舵
角および車輪舵角速度の演算値を求めるようにしたこと
で、実際の車輪転舵アクチュエータは、上記理想的動特
性に近い動特性を備えることになる。
In addition, as a means of compensating for the delay in the operation of the actuator that steers the wheels, a wheel steering actuator with ideal dynamic characteristics is set up as a mathematical model, and this mathematical model is used to apply the force to the actual wheel steering actuator. By determining the calculated values of the steering angle and the wheel steering angular velocity, the actual wheel steering actuator has dynamic characteristics close to the ideal dynamic characteristics.

さらに、この実際の車輪転舵アクチュエータのサーボ系
に、上記車輪舵角速度を介入させたことで、サーボ系に
微分回路を用いずに微分補償が行えることになる。
Furthermore, by intervening the wheel steering angular velocity in the servo system of the actual wheel steering actuator, differential compensation can be performed without using a differential circuit in the servo system.

これにより、上記車輪舵角制御をディジタル演、算回路
を用いて行う場合のように、微分回路では微分補償が困
難なときでも、適正な微分補償が行える。
As a result, even when it is difficult to perform differential compensation using a differential circuit, as in the case where the wheel steering angle control is performed using a digital arithmetic circuit, appropriate differential compensation can be performed.

また、上記微分補償に必要な車輪舵角速度の演算値を、
前記理想的動特性を備える数学モデルを用いて求めるよ
うにしたことで、例えば、上記車輪舵角速度の演算値を
求めるためにステアリングハンドルの操舵角速度を専用
のセンサを用いて検出し、この操舵角速度を利用するよ
うな必要かなく、操舵情報を検出するセンサの数が少な
(て済む。
In addition, the calculated value of the wheel steering angular velocity required for the above differential compensation is
By determining the calculated value using the mathematical model having the ideal dynamic characteristics, for example, in order to determine the calculated value of the wheel steering angular velocity, the steering angular velocity of the steering wheel is detected using a dedicated sensor, and this steering angular velocity is There is no need to use steering information, and the number of sensors that detect steering information can be reduced.

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

第1図は本発明の構成図、 W2B図は本発明の一実施例の構成図、第8図は微分補
償を行わないサーボ系のブロック制御、 第4図は第2図に示した実施例におけるサーボ系のブロ
ック@図、 第5図は第2図中の規範アクチュエータモデル演算部の
ブロック線図1 、 第6図は同規範アクチュエータモデル演算部をアナ
ログ回路で構成した場合の回路図、第7図は本発明の他
の実施例の構成図、第8図(A)〜(0)は第7図中の
微分回路の具体例を示す回路図、 第9図は第8図に示した各回路の周波数特性図である。 ioo・・・操舵角検出手段 101・・・車速検出手
段102・・・舵角目標値決定手段 10B・・・規範モデル演算部104・・・実舵角検出
手段105・・・実舵角速度検出手段 106・・・アクチュエータ制御手段 107・・・車輪転舵アクチュエータ 21・・・ハンドル操舵角センサ z2・・・車速センサ28・・・ストロークセンサ′2
4・・・変位速度センサ  80・・・制御回路81・
・・舵角目椋価決定部 82・・・規範アクチュエータモデル演算部40・・・
油圧シリンダ   45・・・ピストンロット48 、
49・・・後輪     50・・・制御バルブ・60
・・・微分回路 θ8・・・操舵角      V・・・車速1・・・電
流目標(ict     δR・・・後輪舵角目標値δ
1げ・・・後輪並角指令値 ふI・・・後輪舵角速度指令値 δ、・・・後翰実げピ角    λR・・・後輪実舵角
速度特許出願人   日産自動車株式会社 第1図 第2図 23ストロークセンサ           49第3
図 第5図 第7図 n 第8図 第9図
Fig. 1 is a block diagram of the present invention, W2B is a block diagram of an embodiment of the present invention, Fig. 8 is block control of a servo system that does not perform differential compensation, and Fig. 4 is an embodiment shown in Fig. 2. Figure 5 is a block diagram of the standard actuator model calculation unit in Figure 2, Figure 6 is a circuit diagram of the standard actuator model calculation unit configured with an analog circuit, Figure 7 is a block diagram of another embodiment of the present invention, Figures 8 (A) to (0) are circuit diagrams showing specific examples of the differential circuit in Figure 7, and Figure 9 is the same as that shown in Figure 8. It is a frequency characteristic diagram of each circuit. ioo... Steering angle detection means 101... Vehicle speed detection means 102... Steering angle target value determination means 10B... Normative model calculation unit 104... Actual steering angle detection means 105... Actual steering angle speed detection Means 106...Actuator control means 107...Wheel steering actuator 21...Handle steering angle sensor z2...Vehicle speed sensor 28...Stroke sensor '2
4... Displacement speed sensor 80... Control circuit 81.
... Rudder angle value determination section 82 ... Normative actuator model calculation section 40 ...
Hydraulic cylinder 45...piston rod 48,
49... Rear wheel 50... Control valve 60
... Differential circuit θ8 ... Steering angle V ... Vehicle speed 1 ... Current target (ict δR ... Rear wheel steering angle target value δ
1ge... Rear wheel horizontal angle command value I... Rear wheel steering angular speed command value δ,... Rear wheel actual steering angle λR... Rear wheel actual steering angular speed Patent applicant Nissan Motor Co., Ltd. Figure 1 Figure 2 Figure 23 Stroke sensor 49 No. 3
Figure 5 Figure 7 n Figure 8 Figure 9

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、ステアリングハンドルの操舵角を検出する操舵角検
出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 予め設定された目標とする車両運動性能に従って、前記
ステアリングハンドルの操舵角および車速に対応する前
輪または後輪の少なくとも一方の制御対象車輪の舵角の
目標値を決定する舵角目標値決定手段と、 与えられる指令値に従って、前記制御対象車輪を転舵す
る車輪転舵アクチュエータと、 理想的動特性を備える前記車輪転舵アクチュエータの規
範モデルを微分方程式を用いて設定し、前記舵角の目標
値を前記規範モデルに与えたときに、該規範モデルによ
って、前記制御対象車輪が転舵されたと仮定したときの
車輪舵角および車輪舵角速度を求める規範モデル演算手
段と、 前記制御対象車輪の実舵角を検出する実舵角検出手段と
、 前記制御対象車輪の実舵角速度を検出する実舵角速度検
出手段と、 前記規範モデル演算手段で求められた車輪舵角の演算値
と前記実舵角の検出値の偏差、および前記規範モデル演
算手段で求められた車輪舵角速度の演算値と前記実舵角
速度の検出値の偏差が、零もしくは最小となるように、
前記車輪転舵アクチュエータへ指令値を与えるアクチュ
エータ制御手段とを具備することを特徴とする車両用舵
角制御装値。
[Scope of Claims] 1. Steering angle detection means for detecting a steering angle of a steering wheel; vehicle speed detection means for detecting vehicle speed; A steering angle target value determining means that determines a target value of the steering angle of at least one of the front wheels or the rear wheels to be controlled corresponding to the vehicle speed; and a wheel steering actuator that steers the wheel to be controlled according to a given command value. A reference model of the wheel steering actuator having ideal dynamic characteristics is set using a differential equation, and when a target value of the steering angle is given to the reference model, the reference model determines that the wheel to be controlled is a reference model calculating means for calculating a wheel steering angle and a wheel steering angular speed when assuming that the wheel is steered; an actual steering angle detecting means for detecting an actual steering angle of the wheel to be controlled; and an actual steering angular speed of the wheel to be controlled. actual steering angular velocity detection means for detecting the deviation between the calculated value of the wheel steering angle obtained by the reference model calculation means and the detected value of the actual steering angle, and the deviation of the wheel steering angular velocity obtained by the reference model calculation means. so that the deviation between the calculated value and the detected value of the actual steering angular velocity is zero or minimum,
A steering angle control device for a vehicle, comprising actuator control means for giving a command value to the wheel steering actuator.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0263967A (en) * 1988-04-28 1990-03-05 Nissan Motor Co Ltd Rear-wheel steering angle controller for vehicle
WO2023026688A1 (en) * 2021-08-25 2023-03-02 株式会社日立製作所 Vehicle control device and vehicle control method

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JPS60229873A (en) * 1984-04-27 1985-11-15 Toyota Motor Corp Method of controlling steering of rear wheel in four wheel steering vehicle

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