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JP2502691B2 - 車両用実舵角制御装置 - Google Patents

車両用実舵角制御装置

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Publication number
JP2502691B2
JP2502691B2 JP16036788A JP16036788A JP2502691B2 JP 2502691 B2 JP2502691 B2 JP 2502691B2 JP 16036788 A JP16036788 A JP 16036788A JP 16036788 A JP16036788 A JP 16036788A JP 2502691 B2 JP2502691 B2 JP 2502691B2
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JP
Japan
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steering angle
vehicle
actual steering
actual
value
Prior art date
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Expired - Lifetime
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JP16036788A
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English (en)
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JPH0211474A (ja
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武俊 川辺
健 伊藤
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
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Filing date
Publication date
Application filed by Nissan Motor Co Ltd filed Critical Nissan Motor Co Ltd
Priority to JP16036788A priority Critical patent/JP2502691B2/ja
Publication of JPH0211474A publication Critical patent/JPH0211474A/ja
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
  • Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、操舵時にドライバーにとって操舵制御し易
い車両動特性が得られるように前輪もしくは後輪の少な
くとも一方の舵角を制御する車両用実舵角制御装置に関
する。
(従来の技術) 従来、車両用実舵角制御装置としては、例えば特開昭
62-241769号公報に記載されている装置が知られてい
る。
上記従来装置は、操舵角検出手段と、車速検出手段
と、前記両検出手段からの信号を入力して少なくとも前
輪もしくは後輪の一方の実舵角目標値を計算する実舵角
計算部と、該舵角計算部に対応する前輪もしくは後輪の
少なくとも一方の舵角を制御する実舵角制御部とを備え
ている。
そして、前記実舵角計算部は、所望の動特性をモデル化
した規範モデルと、自車の動特性をモデル化した推定モ
デルを持ち、実舵角計算部では、規範モデルと操舵角と
車速に基づいて設定される車両運動目標値に、推定モデ
ルによる車両運動推定値が一致もしくは追従する応答を
得るべく実舵角目標値が計算される。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の車両用実舵角制御装
置にあっては、予め与えた推定モデルの伝達特性が制御
対象である車両の伝達特性とほぼ一致している場合には
問題ないが、第6図に示すように、予め与えた推定モデ
ルの伝達特性(実線)が制御対象である車両の伝達特性
(点線)と一致していない場合には、第7図に示すよう
に、車両運動の目標値を与える規範モデル(実線)と、
制御結果としてあらわれる車両出力実際値(点線)との
誤差(ハッチング部)が大きくなり、車両は規範モデル
の運動目標値から外れ、所望する車両動特性が得られな
いという問題がある。
そこで、この問題を解決する方法、即ち、推定モデル
の伝達特性と車両の伝達特性とを一致させる1つの方法
として、推定モデルの次数を増やす方法がある。
しかし、この場合、以下に述へる問題がある。
次数増大に伴ない演算が複雑化し、制御に用いるコン
ピュータの負担が大きくなり、演算刻み(制御周期)を
充分小さくとることが出来ない。
推定モデルの次数を高くしても、降雨や路面摩擦係数
の変化により推定モデルのパラメータが変化すると、や
はり推定モデルの伝達特性と車両の伝達特性とには差が
出てしまう。
本発明は、上述のような問題に着目してなされたもの
で、推定モデルの伝達特性と車両の伝達特性とに差があ
っても、演算負担が小さくしかも走行状況の変化に影響
を受けないで、規範モデルの運動目標値に一致もしくは
追従する所望の車両動特性が得られる車両用実舵角制御
装置の開発を課題とする。
(課題を解決するための手段) 上記課題を解決するために本発明の車両用実舵角制御
装置では、推定モデルの伝達特性と車両の伝達特性との
差による制御誤差に対して、推定モデルの車両出力推定
値と検出により得る車両出力実際値との差を実舵角目標
値にフィードバックする手段とした。
即ち、第1図のクレーム対応図に示すように、操舵角
検出手段aと、車速検出手段bと、前記両検出手段a,b
からの信号を入力して少なくとも前輪もしくは後輪の一
方の実舵角目標値δを計算する実舵角計算部cと、該
実舵角計算部cに対応する前輪もしくは後輪の少なくと
も一方の実舵角δを制御する実舵角制御部dとを備え、
前記実舵角計算部cは、所望の動特性をモデル化した規
範モデルeと、自車の動特性をモデル化した推定モデル
fを持ち、規範モデルeと操舵角θと車速Vに基づいて
設定される車両運動目標値に、推定モデルによる車両運
動推定値が一致もしくは追従する応答を得るべく実舵角
目標値δが計算される車両用実舵角制御装置におい
て、前記車両運動目標値に対応する車両運動の実際値で
ある車両出力実際値Mを検出する車両出力実際値検出手
段gを設け、前記実舵角計算部cと実舵角制御部dとの
間には、前記車両出力実際値検出手段gからの車両出力
実際値Mと前記推定モデルfからの車両出力推定値と
の比較により実舵角補正値δを計算する実舵角補正値
計算部hと、該実舵角補正値δと実舵角計算部cから
の実舵角目標値δとによって計算した最終実舵角目標
値δ*を実舵角制御部dに出力する最終実舵角計算部i
を設けた事を特徴とする手段とした。
尚、前記車両運動値及び車両出力値とは、車両ヨーレイ
トや車両横加速度やヨーレートと横加速度の結合値等を
いう。
また、前記実舵角補正値計算部h及び最終実舵角計算部
iは、 δ*=δ+δ=δ+K(−M) δ*;最終実舵角目標値 δ0;実舵角目標値 δ1;実舵角補正値 K ;ゲイン ;車両出力推定値 M ;車両出力実際値 なる関係式によって最終実舵角目標値δ*を計算する部
分である。
(作用) 予め与えた推定モデルの伝達特性が制御対象である車
両の伝達特性と一致していない場合には、後輪舵角補正
値計算部hにおいて、車両出力実際値検出手段gからの
車両出力実際値Mと推定モデルfからの車両出力推定値
との比較により実舵角補正値δが計算され、更に、
最終実舵角計算部iにおいて、該実舵角補正値δと実
舵角計算部cからの実舵角目標値δとによって最終実
舵角目標値δ*が計算され、最終実舵角目標値δ*が実舵
角制御部dに出力される。
即ち、制御結果である車両出力実際値Mをフィードバク
し、この車両出力実際値Mが車両出力推定値に一致す
るように後輪舵角目標値δが補正されることになる。
従って、推定モデルfの伝達特性と車両の伝達特性と
に差があっても、演算負担が小さくしかも走行状況の変
化に影響を受けないで、規範モデルeの運動目標値に一
致もしくは追従する所望の車両動特性を得ることが出来
る。
(実施例) 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
尚、この実施例は、所望のヨーレート応答モデル(規範
モデル)を設定し、車両の応答がこれに一致するように
後輪の舵角を与えるヨーレートモデル適合制御による車
両用後輪舵角制御装置である。
まず、構成を説明する。
第2図は実施例の車両用後輪舵角制御装置が適応され
た車両を示す図であり、1はハンドル、2はステアリン
グシャフト、3はフロントステアリングギヤユニット、
4,5は前輪、6はリヤステアリングシリンダー、7,8は後
輪であり、前記前輪4,5はハンドル1の操作により転舵
され、前記後輪7,8は油圧源9からの供給油圧の制御に
より転舵される。
そして、後輪7,8の転舵角制御を行なう車両用後輪舵角
制御装置は、入力センサとして、操舵角センサ10(操舵
角検出手段)、車速センサ11(車速検出手段)、ヨーレ
ートセンサ12(車両出力実際値検出手段)が設けられ、
電子制御回路として、マイクロコンピュータを主体とす
る後輪舵角制御ユニット13(実舵角計算部,実舵角補正
値計算部及び最終実舵角計算部を含む)が設けられ、出
力部材として、後輪転舵制御バルブ14が設けられてい
る。
尚、前記リヤステアリングシリンダー6,油圧源9及び後
輪転舵制御バルブ14により、請求の範囲の実舵角制御部
が構成される。
第3図は後輪舵角制御ユニット13のブロック図であ
り、所望の動特性をモデル化した規範モデル131と、自
車の動特性をモデル化した推定モデル132を持ち、規範
モデル131と前輪操舵角θと車速Vに基づいて設定され
る車両運動目標値Yrに、推定モデル132による車両運動
推定値 が一致する応答を得るべく後輪舵角目標値δが計算さ
れる後輪舵角計算部13aと、ヨーレートセンサ12からの
ヨーレート(車両出力実際値)と推定モデル132から
のヨーレート推定値 (車両出力推定値)との比較により後輪舵角補正値δRB
を計算する後輪舵角補正値計算部13bと、該後輪舵角補
正値δRBと後輪舵角計算部13aからの後輪舵角目標値δ
とによって最終後輪舵角目標値δ *を計算する最終
後輪舵角計算部13cが設けられている。
尚、実施例の車両用後輪舵角制御装置が搭載された車両
5は、操舵時に前輪操舵角θ及び最終後輪舵角目標値δ
*に応じた後輪転舵角の影響を受けて所定のヨーレー
トを発生する。
次に、作用を説明する。
まず、規範モデル131では、車両運動目標値Yrを以下
の伝達特性により演算する。
ここで、G(V)は車速Vに応じて予め与えるゲイ
ン、τは予め与える時定数、sはラプラス演算子、θは
前輪操舵角である。
次に、推定モデル132は、以下の状態方程式に基づく
演算により自車の車両運動推定値 を求める。
ここで、 a11=−2(LF 2KF+LR 2KR)/Iz・(1/V) a12=−2(LFKF−LRKR)/Iz・(1/V) a21=−2(LFKF−LRKR)/M・(1/V)−V a22=−2(KF+KR)/M・(1/V) b11=2LFKF/Iz・N b12=−2LRKR/Iz b21=2KF/MN b22=2KR/M 前記,式をそれぞれ状態方程式と出力方程式にする
と、 Yr=Ar・Yr+Br・θ …′ 但し、 である。
次に、後輪舵角計算部13aでは、車両運動目標Yrと車
両運動推定値 とにより後輪舵角目標値δが計算される。
ここで、K1=(K11 K12),K2,K3は、 ステップ応答に対する拡大系により、 但し、e=Yp−Yr 以上より、 とし、リカッチ方程式 A1 TP11+P11A1+Q1−P11B1Q-1B1 TP11=0… をP11について解き、次に、 A1 TP12+P11A2+P12AR−P11B1RB1 TP12=0… の解P12により、 (K1 K2)=−R-1B1 TP11 … K3=−R-1B1 TP12 … と元まる最適ゲインである(特開昭62-241769号参
照)。
次に、後輪舵角補正値計算部13bでは、ヨーレートセ
ンサ12からのヨーレートと推定モデル132からのヨー
レート推定値 とを入力し、下記の式で後輪舵角補正値δRBが計算され
る。
ここで、K0は所定のゲインであり、 但し、aiは実数である。
次に、最終後輪舵角計算部13cでは、前記後輪舵角補
正値δRBと前記後輪舵角計算部13aからの後輪舵角目標
値δとによって最終後輪舵角目標値δ *が次式で計
算される。
δ *=δRB+δ … 従って、第4図に示すように、予め与えた推定モデル
の伝達特性(実線)が制御対象である車両の伝達特性
(点線)と一致していない場合には、後輪舵角補正値計
算部13bでは、推定モデル132のヨーレート推定値 と検出により得るヨーレートとの差に基づく前記式
により後輪舵角補正値δRBが計算され、更に、最終後輪
舵角計算部13cでは、この後輪舵角補正値δRBと後輪舵
角計算部13aからの後輪舵角目標値δとによって最終
後輪舵角目標値δ *が前記式で計算される。
即ち、制御結果であるヨーレートをフィードバック
し、このヨーレートがヨーレート推定値 に一致するように後輪舵角目標値δが補正されること
になる。
以上により、第5図に示すように、車両運動の目標値
を与える規範モデルのヨーレート特性(実線)と、制御
結果としてあらわれる車両のヨーレート特性(点線)と
がほぼ一致し、操舵時に所望する車両ヨーレート特性を
得ることが出来る。
以上説明したように実施例の車両用後輪舵角制御装置
にあっては、規範モデル131のヨーレート運動目標値に
一致する所望の車両ヨーレート特性が得られると共に、
下記の効果を併せて達成することが出来る。
推定モデルの次数を増やす方法のように、次数増大に
伴なう演算複雑化がない為、制御に用いるコンピュータ
の負担が小さく、演算刻み(制御周期)も応答遅れを生
じない程度に充分小さくとることが出来る。
降雨や路面摩擦係数の変化等の走行条件要素を全て含
んだ制御結果である車両のヨーレートをフィードバッ
クして後輪舵角目標値δを補正制御するようにしてい
る為、予め設定された推定モデル132の伝達特性と制御
対象である車両の伝達特性とに差がある時ばかりでな
く、降雨や路面摩擦係数の変化等に対しても車両の伝達
特性を推定モデルの伝達特性に一致させる対応性を有す
る。
以上、実施例を図面に基づいて説明してきたが、具体
的な構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明
の要旨を逸脱しない範囲における制御の追加や変更等が
あっても本発明に含まれる。
例えば、実施例では、後輪の舵角を制御する装置を示
したが、前後輪共に舵角の制御をする4輪操舵車にも適
応出来る。
また、車両の動特性をヨーレートによりみる制御例を
示したが、車両の動特性を横加速度によりみる例や、ヨ
ーレートと横加速度の線形結合でみる例等であっても勿
論良い。
(発明の効果) 以上説明してきたように、本発明の車両用実舵角制御
装置にあっては、車両運動目標値に対応する車両運動の
実際値である車両出力実際値を検出する車両出力実際値
検出手段を設け、実舵角計算部と実舵角制御部との間に
は、車両出力実際値検出手段からの車両出力実際値と推
定モデルからの車両出力推定値との比較により実舵角補
正値を計算する実舵角補正値計算部と、該実舵角補正値
と実舵角計算部からの実舵角目標値とによって計算した
最終実舵角目標値を実舵角制御部に出力する最終実舵角
計算部を設けた為、推定モデルの伝達特性と車両の伝達
特性とに差があっても、演算負担が小さくしかも走行状
況の変化に影響を受けないで、規範モデルの運動目標値
に一致もしくは追従する所望の車両動特性を得ることが
出来るという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の車両用実舵角制御装置を示すクレーム
対応図、第2図は本発明実施例の車両用後輪舵角制御装
置を適応した車両を示す全体図、第3図は実施例の車両
用後輪舵角制御装置の後輪舵角制御ユニットを示すブロ
ック図、第4図は相違する推定モデルの伝達特性と車両
の伝達特性を示す図、第5図は実施例装置での規範モデ
ルのヨーレート特性と車両のヨーレイト特性との比較
図、第6図は相違する推定モデルの伝達特性と車両の伝
達特性を示す図、第7図は従来装置での規範モデルのヨ
ーレート特性と車両のヨーレイト特性との比較図であ
る。 a……操舵角検出手段 b……車速検出手段 c……実舵角計算部 d……実舵角制御部 e……規範モデル f……推定モデル g……車両出力実際値検出手段 h……実舵角補正値計算部 i……最終実舵角計算部

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】操舵角検出手段と、車速検出手段と、前記
    両検出手段からの信号を入力して少なくとも前輪もしく
    は後輪の一方の実舵角目標値を計算する実舵角計算部
    と、該実舵角計算部に対応する前輪もしくは後輪の少な
    くとも一方の実舵角を制御する実舵角制御部とを備え、 前記実舵角計算部は、所望の動特性をモデル化した規範
    モデルと、自車の動特性をモデル化した推定モデルを持
    ち、規範モデルと操舵角と車速に基づいて設定される車
    両運動目標値に、推定モデルによる車両運動推定値が一
    致もしくは追従する応答を得るべく実舵角目標値が計算
    される車両用実舵角制御装置において、 前記車両運動目標値に対応する車両運動の実際値である
    車両出力実際値を検出する車両出力実際値検出手段を設
    け、 前記実舵角計算部と実舵角制御部との間には、前記車両
    出力実際値検出手段からの車両出力実際値と前記推定モ
    デルからの車両出力推定値との比較により実舵角補正値
    を計算する実舵角補正値計算部と、該実舵角補正値と実
    舵角計算部からの実舵角目標値とによって計算した最終
    実舵角目標値を実舵角制御部に出力する最終実舵角計算
    部を設けた事を特徴とする車両用実舵角制御装置。
  2. 【請求項2】前記車両出力値とは車両ヨーレイトであ
    り、車両運動目標値及び車両運動推定値とはヨーレート
    の運動目標値及び運動推定値である請求項1記載の車両
    用実舵角制御装置。
  3. 【請求項3】前記実舵角補正部及び最終実舵角計算部
    は、 δ*=δ+δ=δ+K(お−M) δ*;最終実舵角目標値 δ0;実舵角目標値 δ1;実舵角補正値 K ;ゲイン ;車両出力推定値 M ;車両出力実際値 なる関係式によって最終実舵角目標値δ*を計算する部
    分である請求項1記載の車両用実舵角制御装置。
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JP3901484B2 (ja) * 2001-10-05 2007-04-04 株式会社ジェイテクト 電動パワーステアリング装置
CA2661781C (en) 2006-10-20 2011-07-19 Honda Motor Co., Ltd. Rear wheel steering angle controlling device for vehicles
DE102008026651B4 (de) * 2007-06-04 2020-03-05 Continental Teves Ag & Co. Ohg Lenkvorrichtung zum Einstellen eines Radeinschlagwinkels

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