JPS63176739A - 自動車用定速走行装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は、自動車用定速走行装置の改良に関する。

ぐ従来の技術〉 従来の自動車用定速走行装置は、車速センサで車速を検
出し、これを運転者の意志によって設定された目標車速
と比較してその偏差（制御偏差）等（偏差の他その一階
差分、二階差分）を算出して予め設定されている制御演
算式に代入して制御量を設定し、これに基づいてアクチ
ュエータを駆動して、スロットル弁の開度を調整し、こ
れによりエンジン出力を制御して定速走行を実現するよ
うにしている（特開昭６０−４４２８号、実開昭６１−
３９６３６号参照）。

また、乳用工業大学の村上教授らが提案しているように
ファジィ推定を適用し、前記制御偏差及びその−階差分
、二階差分を用い、夫々に対応したメンバーシップ関数
により制御量を設定する手法もあり、より高精度な制御
を行なえる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、従来の自動車用定速走行装置にあっては
、制御量は車速から得られた演算値のみに基づいて設定
され、前記ファジィ推定によるものでも入力情報は制御
偏差、その−階差分、二階差分からなる車速情報Ｇこ限
定されており、さらに入力量若しくは出力量とファジィ
量（あいまい量）を対応させるメンバーシップ関数が一
意に設定されていたため、例えば登板中に自動変速機が
ロックアンプ解除やシフトダウンした時に、車両系の特
性が変化することにより、定速走行装置の制御ゲインと
不整合を生じた。

その結果、目標値に対するアンダーシュートやオーバー
シュートが発生し、制御精度が悪化したり、急激なスロ
ットル開度変化を生じ、乗り心地が悪くなる等の問題を
生じていた。

本発明は、このような従来の問題点に着目してなされた
もので制′４Ｂ量の算出にファジィ推定を適用すると共
に、ファジィ推定の入力情報として車速の他、変速機の
変速作動状態の情報も取り込むことによって最適なファ
ジィ推定を行って上記問題点を解決した自動車用定速走
行装置を提供することを目的とする。

く問題点を解決するための手段〉 このため、本発明は、第１図に示すように車速を検出す
る車速検出手段と、検出された車速を目標車速に一致さ
せるようエンジン出力を制御する制御手段とを備える自
動車用定速走行装置において、エンジンに接続された変
速機の変速作動状態を検出する変速作動状態検出手段と
、該変速作動状態検出手段によって検出された変速作動
状態での運転に対応したファジィ推定におけるメンバー
シップ関数を設定するメンバーシップ関数設定手段と、
前記目標車速設定手段によって設定された目標車速と前
記車速検出手段によって検出された車速とを入力情報と
し、前記メンバーシップ関数設定手段によって設定され
たメンバーシップ関数を用いてファジィ推定を行って前
記制御手段の制御量を設定する制御量設定手段とを備え
た構成とする。

く作用〉 かかる構成において、変速作動状態検出手段によって検
出された変速作動状態に応じてメンバーシップ関数設定
手段により、当該変速作動状態での運転状態に対応した
メンバーシップ関数が設定される。

制御量設定手段は、車速検出手段によって検出された車
速を目標車速と比較しつつ制御偏差、−階差分、二階差
分等を演算し、この演算値と前記設定されたメンバーシ
ップ関数とを用いてファジィ推定を行って制御手段の制
御量を設定する。

これにより制御手段が前記設定された制御量に応して作
動し、エンジン出力が制御される。

ここで、メンバーシップ関数は変速作動状態に応じて設
定されるため、変速作動状態が異なって車両系の特性が
変化しても制御量を変えることによって安定した制御性
を得ることができ、乗り心地が改善される。

〈実施例〉 以下に本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明の第１の実施例のシステム構成を示して
いる。

図中１はエンジン、２はスロットル弁、３はアクセルリ
ンク、４はアクセルペダルである。

５は自動定速走行用のアクチュエータであり、その作動
によりアクセルリンク３を介してスロットル弁２を操作
できる。このアクチュエータ５は第３図に示すように構
成される。すなわち、スロットル弁２を駆動可能なダイ
アフラム装置３１を備え、このダイアフラム装置３１に
は電動式のエアポンプ３２で得た圧縮空気がエアタンク
３３からサプライバルブ３４を介して供給されるように
なっていると共に、サプライバルブ３４の下流に大気開
放用のエアバルブ３５及びリリースバルブ３６が設けら
れている。そして、自動定速走行時以外はサプライバル
ブ３４が閉じ、エアバルブ３５及びリリースバルブ３６
が開いて、ダイアフラム装置３１内部を大気圧にして、
ダイアフラム装置３１を非作動にし、自動定速走行にな
ると、リリースバルブ３６が閉し、サプライバルブ３４
とエアバルブ３５の開閉によりダイアフラム装置３１に
かかる圧力を制御して、スロットル弁２を操作するよう
になっている。

６は制御回路であり、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ。

Ｉｌｏなどを含んで構成されるマイクロコンピュータを
内蔵しており、後述の如（演算処理して、前記サプライ
バルブ３４及びエアバルブ３５などを制御する。

７は操作パネルであり、セットスイッチ、リジュームス
イ・ンチ、アクセラレートスイ・ンチ、キャンセルスイ
ッチ等を備え運転者により設定操作され、これにより設
定された目標車速を制御回路６に与える。

８は車速検出手段としての車速センサであり、車速Ｖを
検出して制御回路６に与える。

９はギア位置センサであり、エンジン１に接続された自
動変速機のギア位置を検出して制御回路６に与える。

１０はロックアツプセンサで同じく自動変速機のロック
アツプ状ａ（を無）を検出して制御回路６に与える。ギ
ア位置センサ９及びロックアツプセンサ１０は変速作動
状態検出手段を構成する。

ここで、制御回路６によるサプライバルブ３４及びエア
バルブ３５を介しての定速走行制御は第４図にフローチ
ャートとして示す車速制御ルーチンに従って行われる。

第４図のルーチンは所定の制御サイクル時間毎に実行さ
れる。

ステップ１　（図にはＳｌと記しである。以下同様）で
は、操作パネル７のセントスイッチ（減速用）が押され
ているかを判定し、押されている場合はステップ２へ進
み、エアバルブ３５を所定時間開弁作動させることによ
って減速制御を行った後ステップ３で車速センサ８から
読み込んだ現在の車速■を目標車速として設定する。セ
ットスイッチが押し続けられている間はかかる動作が繰
り返されて車速は減速される。

セットスイッチが離されるとステップ４へ進み、アクセ
ラレートスイッチ（加速用）が押されているかを判定し
、押されている場合はステップ５へ進み、サプライバル
ブ３４を所定時間開弁動作させることによって加速制御
を行った後、ステップ６へ進んで再度アクセラレートス
イッチを押し続けているかを判定し、押し続けている場
合は、ステップ５へ戻って加速制御が繰り返されること
によって車速は加速される。アクセラレートスイッチが
離されるとステップ７へ進み、サプライパルプ３４を閉
じると共にエアバルブ３５を所定時間開いてスロットル
弁２を少し閉方向に戻し、オーバーシュートにより車速
か加速されることを抑制した後ステップ８へ進んで現在
の車速Ｖを目標車速Ｖｓとして設定する。

このようにしてセントスイッチを押して減速又はアクセ
ラレートスイッチを押して加速して希望車速となったと
ころで、これらのスイッチを離すことにより、その時点
の車速が定速走行の目標車速Ｖｓとして設定される。

次いでステップ９へ進み、リジュームフラグがセントさ
れているかを判定する。これは、後述するように前回の
定速走行時の車速か記憶されており、リジュームスイッ
チを押すとこの記憶された車速で定速走行を自動的に再
開でき、リジュームフラグは前回定速走行終了時にセッ
トされ、リジュームスイッチが押された時にリセットさ
れる。

ステップ９でリジュームフラグがセットされていると判
定されたときは、ステップ１０へ進み、リジュームスイ
ッチが押されているかを判定し、押されているときは、
ステップ１１で前回定速走行終了時に記憶された車速■
６を目標車速Ｖｓとして設定し、ステップ１２でリジュ
ームフラグをリセットした後、ステップ１４へ進んで定
速走行制御を行う。

そして、この状態をＮＩ続するとそれ以降の制御ルーチ
ンでステップ９の判定がＮｏとなってステップ１３へ進
み定速走行制御（ＡＳＣＤ）がキャンセル（動作時及び
キャンセル中を含む）されたかを判定し、キャンセルさ
れない限りは、ステップ１４へ進んで■。を目標車速と
した定速走行制御がｍ続される。

一方、リジュームスイッチを押さないとステノプ１０の
判定がＮｏとなってステップ１３へ進み、定速走行制御
中はステップ１４へ進んでステップ３又はステップ８で
設定された目標車速Ｖｓで定速走行制御がｍ続される。

ステップ１３で定速走行制御がキャンセルされたと判定
されたときは、ステップ１５へ進み、キャンセルの１回
目かを判定し、１回目はステップ１６へ進んでその時の
車速■を■イとして記憶し、ステップ１７へ進んでリジ
ュームフラグをセントする。

キャンセル２回目以降はステップ１５からステップ１７
へ進む。ステップ１６で記憶された車速ＶＨは次回リジ
ュームスイッチを押した時に目標車速としてて設定され
る。

このようにして、ステップ１４で定速走行制御を（〒う
場合の目標車速か運転者の意志に応じて設定される。即
ち、操作パネル７に備えられた定速走行制御用の各種ス
イッチと前記目標車速設定のソフトウェア機能とが目標
車速設定手段に相当する。

ステップ１４で行われる本発明に係るファジィ推定を利
用した定速走行制御のフローチャートを第５図に示す。

ステップ２１では検出された車速■と目標車速Ｖｓから
制御偏差ｅ、　　（＝Ｖ　５−Ｖ）及びその−階差分値
Δ’３Ｎ　（＝　ａｌｌ　　ｅＲ−１）　ｌ二階差分値
ΔＺ　Ｃ７（＝Δｅ７−Δｅ、−ｌ）を算出する。

次にステップ２２では、ギア位置センサ９から読み込ん
だギア位置信号ＭＰ及びロックアツプセンサ１０から読
み込んだロックアツプの有無信号ＬＦにより当該変速作
動状態に対応してファジィ推定により制？！ｌＩ量を設
定するに際し、最適なメンバーシップ関数をメモリに記
憶されたメンバーシップ関数群の中から選択して設定す
る。

具体的には、第６図に示すように、メモリにギア位置（
２速、３速、４速）とロックアンプの有無（有１；無０
）によって指定された番地に図示のようなメンバーシッ
プ関数に対応する数表を格納し、番地に応じて数表を検
索する。

この場合には、メンバーシップ関数を記憶したメモリ及
びステップ２２による検索機能が、メンバーシップ設定
手段に相当する。

但し、前記数表に記憶するデータを少なくして内そう、
外そうによりメンバーシップ関数を生成したり、メンバ
ーシップ関数を特定の数値式で表現し、例えばＴａｎ−
’ｘや１次関数等の定数のみを記憶しておき、これを抽
出してメ、ンバーシフプ関数を生成したりするようにし
てもよい。

次いでステップ２３ではステ・ツブ２２で選択されたメ
ンバーシップ関数を用いてファジィ推定を行いアクチュ
エータ（サプライバルブ３４又はエアノ＜ルブ３５）の
操作量Ｕを演算する。

ステップ２４では前記操作量Ｕの正負及び現在サプライ
バルブ３４．エアバルブ３５のいずれが作動中であるか
に応じてサプライバルブ３４の開弁時間Ｔ。

又はエアバルブ３５の開弁時間Ｔ２を設定する。

これらステップ２３．２４の機能が制御量設定手段に相
当する。

ステップ２５では、サプライバルブ３４又はエアバルブ
３５に制御信号を出力することによりステ・ノブ２３で
設定された時間Ｔ、又はＴ２開弁させる。

このステップ２５の機能が制御手段に相当する。

次に、前記ステップ２３で行われるファジィ推定につい
て言及する。

まず一般的なファジィ推定の概要について説明する。

制御偏差ｅ。（以下ｅ、とする）、−階差分Δｅ、（以
下ｅ２とする）、二階差分Δ”ｅｎ（以下ｅ、とする）
に対して夫々の値が正であるときに操作量Ｕを正にせよ
という命題Ｉｉ　　（ｉ＝１〜３）の確かさ　（ファジ
ィｌ）を経験的に示す前件メンバーシップ関数を例えば
次式で設定する（第７図（ａｌ実線参照）。

Ｐｉ　　（ｅ　１）＝−Ｔａｎ−’　（Ｃｉｅ　ｉ）＋
Ｑ、５π また、ｅＩ＋　　２＋　　Ｃ３の夫々の値が負であると
きに操作ｉＵを負にせよという命題Ｉ［１（ｉ＝１〜３
）の確かさを示す前件メンバーシップを次式で設定する
（第７図（ａ１点線参照）。

Ｎｉ　　（ｅ　１）＝−Ｔａｎ−’　（−Ｃ４ｅ　ｉ）
π ＋０．５ 一方、前記命１ｄ　Ｉ　ｉに対応して操作４１Ｕと操作
量Ｕを正にすることの確かさとの対応を示す後件メンバ
ーシップ関数を例えば次式に設定する。

Ｐｕ　ｉ　　（Ｕ）　＝ｄ　ｉＵ＋０．５また、命題Ｉ
［ｉに対応して同様の後件メンバーシップ関数を例えば
次式で設定する。

Ｎｕ　ｉ　　（Ｕ）　＝−ｄ　ｉＵ＋０．５いま、前件
メンバーシップ関数の値に対まる後件メンバーシップ関
数の値の真理値をγとすると命題１ｉ、ＩＩｉについて Ｐｉ　　（ｅｉ）＋ｒ−１＝Ｐｕｉ　　（Ｕ）Ｎｉ　　
（ｅｉ）＋ｒ−１−Ｎｕｉ　　（Ｕ）ここで、真理値γ
が大きい程、その命題について制御効果が大きいわけで
ある。

そこで、入力ｆｆ１ｅｉ（機知）のときの操作量Ｕ（未
知）とするという命題の真理値γを縦軸とし、操作量Ｕ
を横軸として各命題１ｉ、ＩＩｉについて作図を行う。

これを第８図に示す。

当然ながらγの値が１に近い程その命題に対して好まし
い操作量Ｕを表している。そこで最適なＵを選択する方
法として各グラフの交点における各操作量を求める。図
で交点Ａは命題ｒ、と命題■２とを同一の真理値γをも
って満足する。即ち、制御偏差ｅ１と一階差分ｅ２に関
して考慮したときには最適な操作量Ｕ、といえる。

同様に、交点Ｂは、−階差分と二階差分とに基づく最適
値Ｕ８．交点Ｃは制御偏差と二階差分に基づく最適値Ｕ
３といえる。

このようにして得られた３つの操作量Ｕｌ、０２　　。

Ｕ３がいわば操作量の候補であり、これら３つの操作量
から出力すべき操作量を決定することになる。この方法
としては３つの値の平均値、各値に重み付けを付けた平
均値、各値の集合のモードやメジアンによって決定して
もよいが、本実施例では、３つの値の中間の値（図では
Ｕ２）を選択する。

尚、以上はファジィ推定の一例を示し、間接法と称され
る手法について示したが、直接法と呼ばれる方法（前件
メンバーシップ関数で求めたファジィ量を直接入力量に
対して出力量を設定した後件メンバーシップ関数に乗じ
て出力量を設定するような方法）を用いてもよい。

次に、本発明の要件である変速作動状態に応じて異なる
メンバーシップ関数を選択することによる作用について
言及する。

まず、ギア位置がトップ位置（４速）に近づく程、また
同一ギア位置ではロックアツプ状態の方が同一のスロッ
トルバルブ操作量に対してエンジン回転数の変化量が大
きいつまり車両系のゲインが大きいことが知られている
。

呈ンジンのスロットル開度をパラメータとする回転数ト
ルク特性が第９図（ａ）、　（ｂ）に示されている。

いま、第９図ｆａ）の点Ａにおいて、４速、ロックアツ
プ状態、スロットル開度１０°程度で９Ｑｋｍ／ｈ定速
走行をしており、この状態からスロットル開度を５°増
加させた時のトルク上昇がΔτ１で点Ｂに移行したとす
る。一方、９Ｑｌｕ＋＋／ｈ走行中に登板に入り、車速
か低下してきたため、シフトダウンしつつスロットル開
度を増加させてエンジン回転数を上昇させることにより
車速を維持する制御が行われることを考える。

この場合、シフトダウンによってエンジン回転数が上昇
して点Ｃに達し、この点においてスロットル開度を５°
増加させたとき（点Ｄ）のトルクの上昇分をΔτ２であ
るとする。図示の特性をもったエンジンにおいては、Δ
τ１〈Δτ２となる。

すなわち、シフトダウンした時の方が車両系のゲインが
上昇していることになる。

したがってこの場合のメンバーシップ関数は、車両系の
ゲインを低下させてやる。具体的には例えば最初４速口
・ツクアップ状態から３速ロツクアツプ状態にシフトダ
ウンされた場合は前件メンバーシップ関数を第７図（ｂ
）実線に示すように目標速度付近（制御偏差Ｏ付近）に
おけるファジィ量を第７図（ａ）実線に示すものにより
低めに設定することによって制御系のゲインを低下させ
ることができる。

一方、制御偏差が正で大きい場合、即ち、目標車速に対
して実車速が大きく遅くなっているときのファジィ量も
、車両系のゲインが上昇している分だけ、減少させる。

また、制御偏差が負で大きい場合、即ち、目標車速に対
して実車速が大きく早くなっているときに減速制御する
場合も車両系ゲインが大きいと減速率（単位時間当りの
速度低下）が大きいので同様にファジィ量を減少させる
（第７図（１））の点線で示す）。

第７図（Ｃ１は、３速ロフクアソプ状態のメンバーシッ
プ関数、第７図（ｄ）は２速ロツクアツプ状態のメンバ
ーシップ関数を示す。図示のように車両系のゲインが大
きくなる程ファジィ量を小さく設定しである。

また、第９図（ｂ）のような特性を有したエンジンにあ
っては、前述と同様の仮定においてΔτ１　〉Δτ２と
なり車両系のゲインがシフトダウンによって低下するこ
とになる。

この場合は、車両系のゲインが小さくなる変速作動状態
の方が制御系のゲインを増大すべくメンバーシップ関数
のファジィ量を増大させる。

例えば第７図（ａｌと同等のメンバーシップ関数を設定
した変速作動状態よりシフトダウンした変速作動状態の
メンバーシップ関数を第７図＋８１のように設定しであ
る。

第１０図（ａ）は、上述のように変速作動状態に応じて
設定したメンバーシップ関数を用いてファジィ推定によ
る制御を行った際の特性を示し、第１０図（ｂｌは、変
速作動状態によらず一定のメンバーシップ関数を用いて
ファジィ推定による制御を行った時の特性を示す。

尚、共に５秒間平地走行後３０秒間３％勾配の登板走行
を２５秒間継続し、その後再度平地走行した場合を示す
。

前者の方が後者に比べて車速の変動が小さいことがわか
る。

第１１図（ａ）は、リジューム動作時に車速５Ｑｋｍ／
ｈ−目標車速１００に＋ａ／ｈに加速制御を行う場合に
、ファジィ推定によってスロットル開度を制御するよう
にしたものにおいてメンバーシップ関数を変速作動状態
に応じて切り換えるようにしたものの特性を示し、第１
１図（ｂｌのメンバーシップ関数を固定したものの特性
と比較するとこの場合も車速のオーバーシュートを抑制
でき安定した加速感が得られることがわかる。

尚、変速作動状態の他、車軸の重力に対する傾きや、車
両重量をも検出し、これらの情報も加味して総合的に車
両系の特性を把握し、適当なメンバーシップ関数を設定
する構成としてもよく、さらに高精度に安定した車速性
能が得られる。

例えば車両の総重量を測定し、乗員数が多く　（例えば
５人乗車時）重い場合には慣性が大きくなっているため
車両系のゲインが減少しているので制御系のゲインを増
加すべくメンバーシップ関数を第１２図（ａｌに示した
軽量時（例えば２人乗車時）のものから第１２図（ｂｌ
に示すようにファジィ量を増加させたものに切り換える
。

このように車両走行抵抗に対応したメンバーシップ関数
を設定することにより登板外乱等に制御特性が左右され
ない安定した定速走行制御が実現する。

〈発明の効果〉 以上説明したように、本発明によれば、車両系の応答特
性を支配する変速作動状態に基づいて設定したメンバー
シップ関数を用いてファジィ推定を行い、これによって
定速走行制御を行う構成としたため、変速作動状態に左
右されることなく安定した定速走行制御を行え、乗心地
を向上できるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を示すブロック図、第２図は本発
明の一実施例のシステム図、第３図は同上の駆動部分の
構成図、第４図は同上の車速制御ルーチンを示すフロー
チャート、第５図は同上の定速走行制御ルーチンを示す
フローチャート、第６図は同じくメモリに記憶されたメ
ンバーシップ関数を示すグラフ、第７図４ｔ：（ａ）〜
ｔｅｌは、各種変速作動状態に応じて設定されるメンバ
ーシップ関数を示すグラフ、第８図はファジィ推定によ
り操作量を設定するために使用されるグラフ、第９図（
ａ）。 （ｂ）は異なるエンジンのスロットル開度をパラメータ
とする回転数二トルク特性を示すグラフ、第１゜図（ａ
）は同上実施例による定速走行制御時の状態を示すタイ
ムチャート、同図（ｂ）は同じくメンバーシップ関数を
固定したものの定速走行制御時の状態を示すタイムチャ
ート、第１１図（ａ）は加速時に本発明によるファジィ
推定制御方式を使用した場合のタイムチャート、同図（
ｂ）は加速時にメンバーシップ関数を固定したファジィ
推定制御方式を使用した場合のタイムチャート、第１２
図（ａ）は本発明の別の実施例における車両重量小時の
メンバーシップ関数を示すグラフ、同図（′ｂ）は同じ
く車両重量小時のメンバーシップ関数を示すグラフであ
る。 ■・・・エンジン　　２・・・スロットル弁　　５・・
・アクチュエータ　　６・・・制御回路　　７・・・操
作パネル　　８・・・車速センサ　　９・・・ギア位置
センサ１０・・・ロックアツプセンサ 特許出願人　　日産自動車株式会社 代理人　弁理士　笹　島　　冨二雄 第５図 第６図 第７図 −〇　　　　　　Ｔ 第８図 第９図 第１０図 一一一−−−−−３°ｌゆ 第１２図 （ａ） （ｂ） Ｑ　　　　７　　ｅ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 運転者の意志に応じて目標車速を設定する目標車速設定
   手段と、車速を検出する車速検出手段と、検出された車
   速を目標車速に一致させるようエンジン出力を制御する
   制御手段とを備える自動車用定速走行装置において、エ
   ンジンに接続された変速機の変速作動状態を検出する変
   速作動状態検出手段と、該変速作動状態検出手段によっ
   て検出された変速作動状態での運転に対応したファジィ
   推定におけるメンバーシップ関数を設定するメンバーシ
   ップ関数設定手段と、前記目標車速設定手段によって設
   定された目標車速と前記車速検出手段によって検出され
   た車速とを入力情報とし、前記メンバーシップ関数設定
   手段によって設定されたメンバーシップ関数を用いてフ
   ァジィ推定を行って前記制御手段の制御量を設定する制
   御量設定手段とを備えたことを特徴とする自動車用定速
   走行装置。