KR940003519Y1 - 서스팬션 또는 안정기의 제어 장치 - Google Patents

서스팬션 또는 안정기의 제어 장치 Download PDF

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순이찌 와다
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미쯔비시 덴끼 가부시끼가이샤
시끼 모리야
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Abstract

내용 없음.

Description

서스팬션 또는 안정기의 제어 장치
제1도는 본 고안의 장치에 대한 구성도.
제2도는 본 고안에 의한 상태 검출 수단 및 특성 전환 판정 수단의 동작을 표시하는 흐름도.
제3도 및 제4도는 본 고안에 의한 굴곡을 표시하는 멤버쉽 함수의 전건부 및 후건부를 도시하는 도면.
제5도 및 제6도는 본 고안에 악로(惡路)를 표시하는 전건부(전건部)및 후건부(後件部)를 도시한 도면.
제7도는 및 제8도는 본 고안에 의한 롤(roll)상황을 나타내는 멤버쉽 함수의 전건부 및 후건부를 나타내는 도면.
제9도는 본 고안에 의한 최종 추론의 결과를 나타내는 멤버쉽 함수를 도시한 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 차체의 상하방향 가속도 검출 수단 2 : 차속 검출 수단
3 : 조타 각속도 검출 수단 4 : 상태 검출 수단
5 : 특성 전환 판정 수단 6 : 특성 전환 작동 수단
7 : 서스펜션 또는 안정기 8 : 제어부
[산업상의 이용분야]
본 고안은 차체의 서스펜션 또는 안정기의 제어 장치에 관한 것으로, 특히 이들 특성을 피지(fuzzy) 제어로 최적하게 제어하려는 것이다.
[종래의 기술]
이러한 종류의 종래 장치에 있어서는 서스펜서 또는 안정기의 특성에 영향을 부여하는 조향 안정성이나 승차감이라는 주관적이고 애매한 요인을 일정값으로 구별하는 디지탈적인 처리를 행하고 있었다.
[고안이 해결하고자 하는 과제]
상기와 같이 종래 장치에 있어선 디지탈적인 처리를 행하고 있었으므로, 서스펜션 또는 안정기의 특성의 판정이 불충분한 것으로 되며, 정밀도가 양호한 제어를 행할수 없었다.
또한, 종래의 최적한 감쇠력을 결정하는 논리는, 2값 논리로 구성되어 있었다. 여기서는 각각의 제어 논리(2값논리)는 독립적으로 설정되어 있으며, 논리가 겹친 경우에는 고정된 우선 순위를 각각 설정하고 있었다. 따라서, 상세한 제어를 실현하려고 하면, 종래에는(2값) 논리를 늘려나가지 않으면 안되었고, 또 구성수가 증가하기 때문에 우선 순위의 결정도 복잡해지는 등의 결점을 갖고 있었다.
또한, 룰이 없으면, 제어가 행해지지 못하는 등의 결점도 있었다. 이러한 종래예를 들자면, 현재 실용화되어 있는 가변 쇼크 흡수 제어 장치의 대부분은 다입력 일출력계이며, 몇개의 독립된 제어 맵을 갖추고, 이들 맵간에는 고정된 우선도가 설정되어 있어, 센서 신호에 입각하여, 우선도가 높은 맵을 사용해서 제어 출력을 결정하고 있다.
그런데, 퍼지 제어 서스펜션은 승차감 센서, 조타각 센서, 차속 센서, 브레이크 드로틀 등의 신호를 사용해서, 승차감이나 조타 안정성등에 관한 애매한 룰(제어룰)에 입각한 추론을 행하고, 적절한 감쇠력의 설정을 행하게 할 수 있으며 그 장점으로는, 퍼지 제어를 하는 경우 종래의 맵 제어에 비해서, 보다 인간의 감각을 중시한 상세한 제어가 가능해지면, 개발 기간의 단축, 이차종간의 설계 정보의 공유, 및 설계 변동으로의 신속한 대응등을 이룰수가 있다.
그런, 퍼지룰을 사용하면, 종래의 2값 논리를 사용한 전자 제어 서스팬션에 비해서 보다 상세한 제어(최적의 감쇠력)의 판정이 가능해짐으로 큰 잇점이 있지만, 상세한 계산이 가능한 잇점이 댓가로써, 감쇠력의 계산 결과가 시시각각 변화하는 것에 의해 액튜에이터의 헌팅이 발생할 가능성이 있으며, 서스펜션의 입력 정보로서, 그후에 차량의 운동을 피드, 피워드적으로 제어하는 경우에 퍼지 제어를 적용하기 위해서는, 퍼지 연산한 출력을 유지하는 수단이 새롭게 필요하게 된다는 문제가 발생한다.
본 고안은 상기와 같은 과제를 해결하기 위해서 이뤄진 것이며 서스펜션 또는 안정기의 특정 판정을 정확하게 행하고 정밀도가 양호한 제어를 행할 수 있는 서스펜션 또는 안정기의 제어 장치를 얻는 것을 목적으로 한다.
따라서, 본원 퍼지 제어 SUS의 잇점으로는, 1 감쇠력등의 역치가 보다 연속적이며, 상세히 할 수 있음과 함께, 룰 결정시에도 인간적인 느낌의 커브를 용이하게 룰화할 수 있다.
2 감쇠력등의 액튜에이터의 다단화에 용이하게 대응할 수가 있다. 매카의 튜닝에 수반하는 룰의 변경에도 용이하게 대응할 수가 있다.
3 기억되어 있지 않은 제어 조건이라도, 이미 어떤 판정룰과의 유사성을 아날로그적으로 판단해서, 복수개의 제어 규칙의 유사도(그레이드)의 합성 결과로부터 최적한 제어를 출력을 자동적으로 탐색해서 출력하기 때문에, 적은룰의 수로도 상세한 제어(서스펜션의 특성 절환)를 실현할 수 있다.
4 룰의 결정, 멥버쉽 함수의 결정시에 P.C에서의 시뮤레이션을 이용할 수 있으며, 이에 의해서,(ㄱ)개발기 간의 단축 (ㄴ)이차종간의 설계 정보의 공유 (ㄷ)설계 변경으로의 신속한 대응 등을 꾀할 수 있다. 또한, 퍼지룰의 채용에 따른 액튜에이더의 고속, 고빈도 절환에도 본원의 ACT는 대응이 가능하다.
5 승차감 향상의 목적으로는, 본격적인 유압 액티부 서스에 비해서 가격 잇점이 큰 본격적인 세미 액티브서스도 주목되어 있고, 그 포인트는 진지한 감쇠력 절환 산법이라 생각된다. 그 하나의 수단으로서 피지 제어 SUS가 유효하다고 생각한다. (ㄱ)감쇠력만을 지지하게 제어하는 시스템, (ㄴ)(슬로우한 액티브 서스)+(진지한 감쇠력 절환)
6 승차감 센서(상하 G)의 신호로부터 감쇠력을 결정하는 룰의 경우, 연속적인 진동의 크기와 진동의 주파수를 멤버쉽 함수로 룰화하는 것에 의해, 적응도가 높은 룰을 실로 간단히 기술할 수가 있다. 복수개의 주파수 성분의 복합 진도의 경우데오 "주파수에 적응한" 서스펜션의 절환을 용이하게 실현할 수 있다.
[과제를 해결하기 위한 수단]
본 고안에 관계하는 서스펜션 또는 안정기의 제어 장치는 서스펜션 또는 안정기에 관련한 물리량 또는 상태량에서 피지록(fuzzey rule)에 의해서 서스펜션 또는 안정기의 최적한 특성을 판정하는 판정 수단과, 판정 수단의 판정에 따라서 서스펜션의 감쇠력, 스프링 정수 또는 안정기의 비틀림력을 조정하는 조정수단과, 상기 감쇠력 등의 상태를 일단 높이면 그 상태를 설정 시간만큼 유지하는 유지 수단을 설치한 것이다.
[작용]
본 고안에 있어서 서스펜션 또는 안정기의 최적한 특성이 피지룰에 의해 판정되며, 기억되고 있지 않은 제어 조건이 입력되어도 기존의 판정룰과의 유사성이 대략 아날로그적으로 판단되며 복수개의 제어 규칙의 유사도이 합성 결과로 최적한 제어규칙(출력)이 자동적으로 탐색된다.
또, 원래 인간적인 판단이 요구되어 판단이 곤란한 승차감이나 조향 안전성등 어느것을 우선시키느냐가 퍼지룰에 의해 자동적으로 대략 아날로그적으로 판단된다. 또한, 일단 높혀진 서스펜션 등의 특성은 소정 시간 유지된다.
[실시예]
이하, 본 고안의 실시예를 도면과 덧붙여 설명한다.
제1도는 본 실시예에 의한 서스펜션 또는 안정기의 제어 장치의 구성을 도시하며, (8)은 그 특성 절환을 행하는 제어부이며, 차체의 상태 검출 수단(4)과 서스펜션 또는 안정기의 특성 전환 판정 수단(5)과, 서스펜션 또는 안정기의 특성 전환 작동 수단(6)으로 구성된다. 제어부(8)는 서스펜션 또는 안정기(7)의 특성 전환 제어를 행한다. 또, 차체에 상태 검출 수단(4)은 차체의 상하 방향의 가속도 검출 수단(1)과, 차속 검출 수단(2)과, 조타각 속도 검출 수단(3)으로 구성된다.
다음에, 상기 장치의 동작을 도시하는 제2도의 흐름도에 따라서 설명한다. 우선, 스텝(100)에선, 차체의 상하방향의 가속도 검출수단(1)에 의해서 차체의 상하방향의 진동의 크기와 진동 주파수를 검출하고, 소정의 크기 이상의 진동을 복수의 영역으로 나누어 판별한다. 제3도는 굴곡로를 나타내는 멤버쉽 함수의 전건부를 도시하며, 제4도는 그 후건부를 도시하는 스텝(110)에선 제3도에 도시하는 피지룰의 전건부를 써서 피지 변수인 상하 가속도의 주파수의 영역과 굴곡로와의 유사도를 산출한다. 유사도가 피크를 나타내는 주파수 영역은 차체의 스프링상 공진 영역이며, 주파수는1-2㎐이다. 스텝(120)에선 스텝(110)에서 구한 유사도로 피지룰의 후건부의 멤버쉽 함수의 최대값을 규정해서 사선부(9)를 구하고, 차체의 승차감 및 조향 안정성이 요구지수를 아날로그적으로 산출한다. 여기에서, 승차감측은 서스펜션의 감쇠력 및 스프링 정수는 낮은 값측, 안정기의 비틀림력은 약한측임을 나타내며, 조향 안정성측은 그 반대측임을 나타낸다. 다음에 스텝(130)에서 악로주행에 대응한 유사도를 산출한다. 즉, 제5도 및 제6도는 악로를 나타내는 멤보쉽 함수의 전건부 및 후건부를 도시하며, 스텝(130)에선 스텝(100)에서 구한 차체의 상하 방향의 진동의 크기와 진동 주파수로 제5도를 써서 악로에 대응한 유사도를 산출한다. 또한, 유사도의 피크점을 나타내는 주파수 영역은 차체의 스프링 밑 공진의 영역이며, 예컨대 1-20㎐이다. 스텝(140)에선 제6도에 도시하듯이 스텝(130)으로 구한 유사도에 의해 멤버쉽 함수의 후건부의 최대값을 규정해서 사선부(b)를 구하며, 차체의 승차감, 조향 안정성 및 타이어 접지성의 요구지수를 아날로그적으로 산출한다. 스텝(150)에선 차속 검출 수단(2)의 출력에서 차속을 검출한다. 스텝(160)에선 조타각 속도 검출수단(3)의 출력에서 조타각 속도를 검출한다. 제7도 및 제8도는 룰상황을 나타내는 멤보쉽 함수의 전건부 및 후건부를 도시하며, 스텝(170)에서 차속과 조타각 속도에서의 차체의 상황을 검출하며, 제7도에 도시한 퍼지룰의 전건부에서 차체의 룰상황에 대응한 유사도를 산출한다. 스텝(180)에선 제8도시하듯이 스텝(170)에서 구한 유사도에서 퍼지롤의 후건부의 멤버쉽 함수의 최대값을 규정해서 사선부(c)를 구하고, 차체의 승차감 및 조향 안정성의 요구지수를 아날로그적으로 산출한다. 제9도는 최종 추론의 결과를 나타내는 멤버쉽 함수를 도시하는데 스텝(190)에선 스텝(120)에서 구한 사선부(a), 스텝(140)에서 구한 사선부(b) 및 스텝(180)에서 구한 사선부(c)의 최대값을 합성해서 제9도를 작성하며, 그 무게 중심 위치를 구함으로서 차체의 최적한 승차감 및 조향 안정성을 실현하기 위한 감쇠력, 스프링 정수, 안정기의 비틀림력의 지수를 결정하며, 결정된 지수에 따른 감쇠력, 스프링 정수, 안정기의 비틀림력의 연산값(디퍼지(defuzzy)값)을 결정한다. 스텝(200)에선 이미 감쇠력, 스프링 정수, 안정기의 비틀림력을 높히는 제어를 실행하고 있는지 여부를 판정하며, 실행중이면 스텝(210)으로 나아가며, 실행중이 아니면 스텝(22)으로 나아간다. 스텝(210)에선 이번의 연산결과가 이미 실행중인 조건과 동일 또는 그 이상인지 여부를 판정하고, "예"이면 스텝(230)에서 소정의 타이머값을 지연시간에 따라서 재 세트하고, 동일한 경우엔 제어를 속행시키며, 높히는 조건이 성립되면 제어를 높게 변경하고, 스펩(280)으로 나아간다. 스텝(210)에서 "아니오"이면 스텝(240)에서 각 타이머의 값이 「0」인지 여부를 판정하고, 「0」이 아니면 스텝(250)에서 높힘 제어를 속행하고, 타이머가 「0」이면 스텝(260)에서 베이스의 낮음 제어로 변경하고, 스텝(280)으로 나아간다. 또, 스텝(220)에서 이번에 높히는 조건이 성립했는지 여부를 판변하고, 성립했을 경우엔 스텝(270)에서 타이머를 세트해서 높히는 제어를 실행한다. 성립하지 않을 경우엔 아무 제어도 하지 않고 스텝(280)으로 나아간다.
상기 실시예에 있어선 서스펜션 또는 안정기의 제어에 피지룰이 도입되고 있으며, 기억되고 있지 않은 제어조건이 입력되어도 이미 어떤 판정룰과의 유사성을 아날로그적으로 판단하고, 복수개의 제어 규칙의 유사도의 합성 결과로 최적한 제어규칙(출력)을 자동적으로 탐색 출력하므로 적은 제어룰로 상세한 제어를 실현할 수 있다. 또, 복수의 제어 규칙의 유사도를 합성하고, 그 결과의 무게 복수의 제어 규칙의 유사도를 합성하고, 그 결과의 무게 중심을 연산하므로, 승차감과 조향 안정성중의 어느쪽을 만족시키는가도 자동적으로 연속값으로 아날로그적으로 판단할 수 있다. 또한, 퍼지로 연산된 결과로 일단, 감쇠력 내지 스프링 정수 또는 안정기의 비틀림력을 높히면, 소정의 시간만큼 이것들의 고정상태를 유지함으로 차체의 상태 검출 신호가 단속을 반복하는 경우나 순간에 나타나서 단시간에 소실되는 상태 검출 신호에 따라서도 서스펜션 등의 특성을 빈번하게 변화시키는 것을 방지할 수 있고, 안정된 조정성을 기대할 수 있다. 또, 승차감이라는 인간의 주관이나 느낌에 의뢰한 요소를 차체의 상하 방향의 가속도의 주파수를 퍼지변수로 하여 차체의 스프링 상 공진 주파수의 영역에 피크를 갖는 유사도로 판단토록 했으므로 결이 자세한 타이어이 노면 접지성이 실현된다. 또, 상하 방향의 가속도 감지기를 썼으므로, 차고 감지기등에 비해서 장착이 간이화되는 효과가 있다. 또한, 핸들각 속도와 차속으로 연산되는 롤속도 등의 상황을 퍼지 변소로 잡고, 롤각 내지 롤각 속도의 세기의 유사도를 거의 연속적으로 판단할 있게 했으므로 종래의 맵에 의한 감쇠력의 「0」과 「1」판정에 비해서 실제의 핸들 조작으로 매치한 서스펜션 등의 제어를 기대할 수 있다.
도면 제3도 내지 제8도는 소위 멤버쉽 함수에 상당하는 것으로서, 전건부 도면 제3도, 제5도 및 제7도의 횡축은 각각의 판정 조건의 물리량, 후건부는 서스펜견의 출력을 조정하는 출력 조정치에 상당한다. 예컨데, 감쇠력만을 가변하는 가변 댐퍼를 사용한 전자 제어 서스펜션을 구성할 경우, 후건부의 횡축은 댐퍼의 조정치를 의미한다.
승차감 최대점(예. SS)은 감쇠력의 가장 작은 연성값, 조종성 최대는 그 역으로 감쇠력 최대에서 가장 굳은 값(예. HH), 그 사이의 값은 그 양방향 사이를 연속적 또는 단계적으로 취하는 것이다(예. SS S M H HH의 5단으로도 좋다). 이 후건부의 도면 제4도, 제6도 및 제8도의 중심을 잡아 도면 제9도에 값에 가장 가까운 감쇠력의 조정치를, 예를들어 SS∼HH의 제일 가까운 값의 어느 것인가에 조정한다.
이 후건부의 도면 제4도, 제6도 및 제8도의 중심을 잡아 제9도의 값에 가장 가까운 감쇠력의 조정치를, 예컨데 SS∼HH의 제일 가까운 값의 어는 것인가에 조저합니다.
또한, 본 피지룰은, 차체가 가볍게 진동하고, 승차감 및 조정성이 나쁜 경우의 퍼지룰이고 IF 「스프링 상공진 주파수 부근에서 진동하고 있다」→제3도 THEN 「감쇠력을 높이 설정한다」→제4도에 상당하는 멤버쉽 함수이다.
제3도의 횡축은 차체의 진동 가속도의 주파수로 종축은, 스프링 상 공진 주파수이며 값 「1」 그 전후에서 1→0의 중간의 값을 취하는 멤버쉽 함수이며 이 값은 말하자면, 푹신푹신한 승차감 혹은 조종성의 나쁨과 진동 주파수와의 상관을 나타내는 멤버쉽 함수이다.
제4도는 제3도의 룰이 만족되었을 때에, 감쇠력을 어느정도의 값에 맞추면 좋은가를 나타내는 것이며 이 경우는, H로 종축 1의 산형으로 되어 있고, 횡축은 감쇠력 SS∼HH에 상당한 수치, 종축은 그 요구 지수에 상당한다.
그리고 제3도의 횡축이 정해지고, 종축의 약 0.6을 결정하면 제4도의 사선(a)의 부분이 자동적으로 결정된다(피지의 높이법에 의한 추론을 채용한 것이 된다).
제6b도, 제8c도도 마찬가지로 결정되어서 제9도로부터 중심을 구하여 출력 감쇠력의 값은 결정된다.
[고안의 효과]
이상과 같이, 본 고안에 의하면 서스펜션 등의 특성 판정에 피지룰을 도입하고, 기억되고 있지 않은 제어 조건이 입력되어도 이미 어떤 판정룰과의 유사성을 거의 아날로그적으로 판단하고, 복수개의 제어 규제의 유사도의 합성 결과로 최적한 제어 규칙(출력)을 자동적으로 탐색하고 출력하도록 하고 있으며, 작은 제어룰로 상세한 제어를 실현할 수 있다. 또, 승차감이라든가 조향 안정성이라는 애매한 판단이 곤란한 요소중의 어느 것을 만족시키느냐도 자동적으로 대략 아날로그적으로 판단할 수 있고, 제어하기 쉽게 된다. 또한, 일단 감쇠력을 높이면 그 상태가 소정시간 계속되므로 서스펜션등의 불필요한 핸칭을 방지할 수 있음과 더불어 퍼지변수로서 차체의 움직임을 예측하기 위한 순간적인 상태량 및 물리량을 사용할 수 있다.

Claims (1)

  1. 차체를 지지하는 서스펜션 또는 안정기(7)의 특성에 영향을 부여하는 물리량을 검출하고, 또는 서스펜션 또는 안정기(7) 또는 차체의 움직임을 나타내는 상태량을 검출하는 상태 검출 수단(4)과, 상기 물리량 또는 상태량에 입각해서 서스펜션 또는 안정기의 최적한 특성을 판정하는 판정 수단(5)과, 판정 수단(5)이 판정한 특성이 되도록 서스펜션(7)의 감쇠력 또는 스프링 정수 또는 안정기(7)의 비틀림력을 조정하는 조정 수단(6)을 구비하는 서스펜션 또는 안정기의 제어 장치에 있어서, 상기 판정 수단(5)은, 상기 물리량 또는 상태량을 복수의 영역으로 나뉘 그 영역을 퍼지 변수로서 상기 물리량 또는 상태량에 대응한 유사도를 계산하고, 이 유사도에 따라서 서스펜션 또는 안정기의 최적한 특성을 판정하는 구성으로 되고, 상기 조정 수단에 의해, 상기 감쇠력, 스프링 정수 또는 비틀림력을 일단 높히면 그 상태를 설정 시간만큼 유지하는 유지 수단(6)을 구비한 것을 특징으로 하는 서스펜션 또는 안정기의 제어 장치.
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