JPH0245802A - 車両状態量推定装置 - 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、舵角制御装置やアクティブサスペンション制
御装置等に、制御情報である日−角速度（ヨーレート）
や横方向速度等の実際の車両状態量の情報を得る手段と
して適応される車両状態量推定装置に関する。

（従来の技術） 従来、車両状態量検出装置を含む車両用実舵角制御装置
としては、特開昭６２−２４１７７３号公報等に記載さ
れているものが知られている。

この従来の車両状態量検出装置では、車両状態量である
操舵角θ５と車速Ｖと横加速度αとヨーレートψと横方
向速度Ｖｙは全てセンサにより直接検出している。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような車両状態量のうち、操舵角θ
５と車速Ｖに関しては、検出量が大きくて、しかも操舵
角成分及び車速成分が他の運動状態成分の影響をほとん
ど受けないで独立して発生する為に正確な値を検出可能
であるが、横加速度αとヨーレートΦと横方向速度ｖｙ
は、発生してもその発生量が小さく、しかも横風や路面
傾斜等の外乱の影響を大きく受ける為に正確な値′を直
接検出することは困難である。

そこで、より正確な運動状態量を得る為にパラメータ同
定された車両の運動方程式によりオブザーバを構成し、
操舵角θ５と車速Ｖと横加速度αとに基づいてヨーレー
トφ及び横方向速度ｖｙを推定する装置が考えられる。

しかし、この場合にも、ヨーレートφ及び横方向速度ｖ
ｙを推定演算するのに最小限必要な情報である横加速度
αが、車両のロールやピッチあるいは路面の傾斜等の外
乱影響により正確な値を直接検出することが出来ないも
のである為、推定演算による車両状態量であるヨーレー
トφ及び横方向速度Ｖｙにも誤差が生じ易いという問題
があった。

そして、このヨーレートψ及び横方向速度ｖｙの誤差は
、これらの推定値を制御情報とする舵角制御等の制御精
度を低下させてしまう。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、ヨー方向運動及び横方向運動の正確な運動情報を同時
に実時間で推定出来る車両状態量推定装置の開発を課題
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状態量推定装置
では、第１図のクレーム対応図に示すように、操舵角θ
５を直接検出する操舵角検出手段ａと、車両のヨー角加
速度φを直接検出するヨー角加速度検出手段すと、操舵
角θ５とヨー角加速度φの検出信号を入力し、平面運動
に関する車両運動数学モデルに基づき設定されたゲイン
行列と、少なくとも２つ以上の積分器もしくは積分相当
の演算とによりヨー方向運動及び横方向運動の運動情報
を同時に実時間で推定する運動情報推定演算手段Ｃとを
備えている事を特徴とする手段とした。

尚、前記検出手段に、車速Ｖを直接検出する車速検出手
段ｄを加え、運動情報推定演算手段Ｃは、車速Ｖに応じ
て車両運動数学モデルに基づき設定されるゲイン行列を
変化させ、運動情報としてヨーレートφ及び横方向速度
ｖｙを推定演算する手段としても良い。

（作　用） 車両のヨー方向運動及び横方向運動の運動情報を推定す
る時には、運動情報推定演算手段Ｃにおいて、操舵角検
出手段ａにより直接検出された操舵角θ、と、ヨー角加
速度検出手段すにより直接検出されたヨー角加速度ψの
検出信号を入力し、平面運動に関する車両運動数学モデ
ルに基づき設定されたゲイン行列と、少なくとも２つ以
上の積分器もしくは積分相当の演算とにより同時に実時
間で推定される。

尚、検出手段に車速Ｖを直接検出する車速検出手段ｄが
加えられている場合には、運動情報推定演算手段Ｃにお
いて、車速■に応じて車両運動数学モデルに基づき設定
されるゲイン行列を変化させることが行われ、運動情報
としてヨーレートφ及び横方向速度Ｖｙが推定演算され
る。

従って、車両のロールやピッチあるいは路面傾斜等の外
乱影響が少ないヨー、角加速度φの検出値を入力情報と
するものである為、正確なヨーレートφ及び横方向速度
ｖｙ等の運動情報推定値を得ることが出来る。

尚、車速Ｖの検出値を含めた場合には、より正確なヨー
レートψ及び横方向速度ｖｙ等の運動情報推定値を得る
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。

まず、構成を説明する。

第２図は実施例の車両状態量推定装置が適応された車両
を示す図であり、１は車速センサ、２は操舵角センサ、
３はヨー角加速度センサ、４は演算処理装置であ墨。

また、第３図は実施例の車両状態推定装置のブロック図
を示し、前記演算処理装置４は、各センサ１．２．３か
らの検出信号をフィルタリング処理やデジタル変換処理
する信号処理回路５．６．７と、信号処理された車速Ｖ
、操舵角θ６．ヨー角加速度φによりヨーレートψ及び
横方向速度Ｖｙを推定演算する演算回路８と、ヨーレー
トψ及び横方向速度ｖｙの推定演算値をアナログ信号に
変換するＤ／Ａ変換器９，１０と、信号を増幅する増幅
器１１．１２とを備えている。

次に、作用を説明する。

まず、ヨーレートφ及び横方向速度ｖｙの推定演算処理
作動を、第４図のフローチャート図により述べる。

ステップ１００では、車速センサ１．操舵角センサ２及
びヨー角加速度センサ３により直接検出された車速Ｖ、
操舵角θ５．ヨー角加速度φの各検出信号が取り込まれ
る。

ステップ１０１〜ステツプ１０５では、信号処理回路５
，６．７で検出信号がフィルタリング処理やデジタル変
換処理され、演算回路８で後述する同一次元オブザーバ
手法を用いてヨーレートφ及び横方向速度Ｖｙが推定演
算される。

ステ・ンプ１０６では、推定演算されたヨーレートψ及
び横方向速度ＶｙがＤ／Ａ変換器９，１０でアナログ信
号に変換され、増幅器１１．１２で信号増幅された後、
ヨーレートφ及び横方向速度ｖｙに相当する出力値にし
て出力される。

次に、前記同一次元オブザーバ手法について述べる。

まず、車両の運動方程式は、 但し、 Ｃｐ　”　［−２’　（ＬＦ”ＫＦ　＋ＬＦｌ”ＫＦｌ
）／（Ｉｚ、ＶＪ　−２’　（ＬＦ’ＫＦＤｐＦ＝　２
・ＬＦ・にＦ／（１，・Ｎ）ｙ＝φ ＬＬｌ−ＫＲ）バｂ、ｖ）］ Ｍ：単画質量、Ｉバヨー慣性モーメントし、：前軸から
重心点間距離 ＬＲ：’後軸から重心点間距離 に、：前輪の等価コーナリングパワー ＫＲ：後輸のコーナリングパワー Ｎニステアリングギヤ比 と表される。また、それぞれの係数の値は実験等により
予め測定しておく。

（ステップ１） システムマトリクスＡＰ、アウトプットベクターＣＰを
転置し、可制御正準変換行列■を求め（ステップ２） オブザーバの極Ｖ＋、Ｙｚを任意に設定し、オブザーバ
のゲインベクトルＫを求める。

（Ｓ”　Ｖ　＋）　（Ｓ＋ｖ　２）　＝　Ｓ’　＋　ｄ
２ｓ＋ｄ＋　　　　　　（６）但し、ｄｚ＝ｙ　ｌ　＋
Ｖ　２ ｄ＋＝Ｖ＋’Ｖｚ ｔ　＝　［（Ｌ−ａ＋　、ｄ、−ａ２］　・Ｔ−’＝　
（ｆｌ、　　＋、］　　（７）Ｓｌ−Ａｌ＝Ｓ’＋ａ　
ｌ　Ｓ＋ａｚ 但し、 ａ　Ｉ＝　　　（ａｐ目＋ａｐｒ２　）ａ　２　＝ａｐ
＋＋　　”　ａｐ２２　　ａｐ＋２　”　ａｐ２＋（ス
テップ３） オブザーバのシステムマトリクスＡＰを求め、同一次元
オブザーバを構成する。

Ａｐ＝ＡＰ−に・ＣＰ（９） ”Ｋ　ｐ　＝　Ａ　ｐ’ｓｊ　ｐ＋に・Ｙ＋ＴｏｐＦ−
Ｕ、（１０）但し、ｙ＝ψ−ＤｐＦ’ｕ＋ 以上のステップ１〜３によりオブザーバは構成される。

そして、この同一次元オフザーバ手法により第４図に示
すステップ１０１〜ステツプ１０５までの演算処理が行
なわれる。

尚、ステップ１０５での積分処理は、例えば、演算処理
が△を時間毎に起動されるとすると、９ｐ（ｉ＋＋）＝
↑Ｐ（ｉ）＋Δｔ−食Ｐ（ｉ＋１）のようにして算出さ
れる。

また、前記演算部８をブロック図に示すと、第５図に示
すようになる。

以上説明してきたように、実施例の車両状態量推定装置
にあっては、車速Ｖと操舵角θ５とヨー角加速度ψの検
出信号を入力し、平面運動に関する車両運動数学モデル
に基づき設定されたゲイン行列を車速Ｖに応じて変化さ
せ、積分相当の演算によりヨーレートφ及び横方向速度
Ｖｙを同時に実時間で推定するようにした為、横風や路
面等の外乱影響が小さく正確なヨーレートφ及び横方向
速度ｖｙの値を推定することが出来る。

ちなみに、第６図〜第９図は、操舵角θ５＝０の直進走
行時に（第６図）、約４０ｍ７’ｓの横風外乱を受けた
場合（第７図）のヨーレートψ（第８図）及び横方向速
度Ｖｙ　（第９図）の推定演算のシュミレーション結果
であるが、第８図及び第９図に示すように、丸印の直接
検出値と三角印の推定演算値とは、外乱を受けた瞬間は
異なるが、その後、直ちに両値は等しく収束する。

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変更等があっても本発明
に含まれる。

例えば、運動状態量としてヨーレイトと横方向速度の例
を示したが、他の運動状態量であっても良い。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の車両状態量推定装置
にあっては、操舵角とヨー角加速度の検出信号を入力し
、平面運動に関する車両運動数学モデルに基づき設定さ
れたゲイン行列と、少なくとも２つ以上の積分器もしく
は積分相当の演算とによりヨー方向運動及び横方向運動
の運動情報を同時に実時間で推定する運動情報推定演算
手段とを備えた手段とした為、ヨー方向運動及び横方向
運動の正確な運動情報を同時に実時間で推定出来るとい
う効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の車両状態量推定装置を示すクレーム対
応図、第２図は実施例の車両状態量推定装置を適応した
車両を示す図、第３図は実施例の車両状態量推定装置の
ブロック図、第４図は実施例装置での車両状態量の推定
演算処理作動の流れを示すフローチャート図、第５図は
実施例装置の演算回路の制御１０７９図、第６図は操舵
角特性図、第７図は横風特性図、第８図はヨーレートの
検出値と推定値との比較特性図、第９図は横方向速度の
検出値と推定値との比較特性図である。 ａ・・・操舵角検出手段 ｂ・・・ヨー加速度検出手段 Ｃ・・・運動情報推定演算手段 ｄ・・−車速検出手段 θ５・・・操舵角 φ・・・ヨー角加速度 φ・・・ヨーレート（ヨー方向運動） Ｖｙ・・・横方向速度（横方向運動） Ｖ・・・車速

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）操舵角を直接検出する操舵角検出手段と、車両のヨ
   ー角加速度を直接検出するヨー角加速度検出手段と、 操舵角とヨー角加速度の検出信号を入力し、平面運動に
   関する車両運動数学モデルに基づき設定されたゲイン行
   列と、少なくとも２つ以上の積分器もしくは積分相当の
   演算とによりヨー方向運動及び横方向運動の運動情報を
   同時に実時間で推定する運動情報推定演算手段とを備え
   ている事を特徴とする車両状態量推定装置。 ２）前記検出手段に車速を直接検出する車速検出手段を
   加え、運動情報推定演算手段は、車速に応じて車両運動
   数学モデルに基づき設定されるゲイン行列を変化させ、
   運動情報としてヨーレート及び横方向速度を推定演算す
   る手段とした請求項１記載の車両状態量推定装置。