JPH0263967A - 車両用後輪舵角制御装置 - Google Patents

車両用後輪舵角制御装置

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JPH0263967A
JPH0263967A JP10731188A JP10731188A JPH0263967A JP H0263967 A JPH0263967 A JP H0263967A JP 10731188 A JP10731188 A JP 10731188A JP 10731188 A JP10731188 A JP 10731188A JP H0263967 A JPH0263967 A JP H0263967A
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steering angle
actuator
wheel steering
rear wheel
vehicle
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Takeshi Ito
健 伊藤
Takanobu Kaneko
金子 貴信
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    • 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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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、フィードバック制御される後輪転舵用のアク
チュエータを備えた車両用後輪舵角制御装置に関する。
(従来の技術) 従来、車両用後輪舵角制御法としては、例えば[計測自
動制御学会論文集 Vol、23. No、8J  (
昭和62年8月発行)の第48ページ〜第54ページに
記載されている方法が知られている。
上記従来出典には、被制御量を、ヨーレートとした場合
、横加速度とした場合、ヨーレートと横加速度の線形結
合で定義されるD*とした場合の3通りについての後輪
舵角制御法が示されているが、以下、ヨーレートの制御
系を例にとり説明する。
第6図はアクチュエータの制御系として一般に良く知ら
れた積分型サーボ系を用いた場合のブロック図であり、
モータをアクチュエータとして持つシステムによく用い
られる。
この後輪舵角計算部では、従来出典に示されるように、
所望のヨーレート応答特性を持つ規範モデルの出力に実
際の車両の応答が一致するように後輪舵角目標値δ、を
出力する。そして、アクチュエータ制御部では、後輪実
舵角δ8と状態変数である X・=[δ・、8.]を用いて後輪実舵角ろ、を後輪舵
角目標値ろ、に近づけるようにアクチュエータを駆動す
るようになっている。
尚、第6図において、積分ゲインに1及び比例ゲインK
pは最適制御理論に従って設定されるのが一般的である
(発明か解決しようとする課題) しかしながら、このような後輪舵角制御法にあっては、
後輪実舵角ろ、と状態変数Xpをフィトバック情報とし
て取り込み、検出値である後輪実舵角ろ、を後輪舵角目
標値δ8に一致させるフィードバック制御のみによりア
クチュエータ制御を行なうようになっていた為、積分ゲ
インKi及び比例ゲインにpを実用的な範囲では最も良
い性能が得られるように設定しても、ステップ操舵時に
は、第7図に示すように、後輪舵角理想値(点線特性)
に対する後輪実舵角(実線特性)の応答が遅れ、第8図
に示すように、実際の車両のヨーレートφは、規範モデ
ルで設定される目標値からずれ、オーバシュートにより
振動的なふらつきが出るという課題を残していた。
特に、油圧サーボ等により構成される高応答型のアクチ
ュエータの場合には、十分な応答性能が得られるが、モ
ータアクチュエータのようにイナーシャ(慣性)が大き
く、その動特性が無視出来ないようなものを用いた場合
には、応答を速めるために微分動作を用いたとしても前
述の振動的なふらつきが残るという課題が発生する。
(課題を解決するための手段) 本発明は、上述のような課題を解決すること、即ち、フ
ィードバック制御に、アクチュエータによる制?il’
tの変化を予想してこれを打ち消すワイドフォワード補
償を加えて後輪実舵角制御系を構成することで、後輪駆
動アクチュエータの応答性能にかかわらず、操舵時に後
輪実舵角及び車両(作 用) 操舵時には、舵角計算部において、操舵角検出手段から
の前輪操舵角と車速検出手段からの車速に基づき後輪舵
角目標値が設定される。
そして、アクチュエータ制御部では、舵角指令値とアク
チュエータの動作状態に関する情報のフィトバック信号
と、前記舵角計算部からの後輪舵角目標値、その微分値
及び2階微分値を用いたフィードフォワード補償を加え
てアクチュエータ駆動出力が決定される。
従って、後輪を転舵するアクチュエータは、フィードバ
ック制御に、後輪舵角目標値、その微分値及び2階微分
値によりアクチュエータの動特性を監視しながらのフィ
ードフォワード補償が加えられた制御となり、アクチュ
エータの動特性を原因とし、しかも、後輪実舵角や車両
挙動が実際に変化した後この変化を修正するフィードバ
ック制御では補償出来ない応答遅れが、フィードフォワ
ード補償を加えることで補償され、その結果、アクチュ
エータ応答を速めることが出来る。
挙動のふらつきが防止され、所望の応答が得られる車両
用後輪舵角制御装置装置を提供することを目的としてな
された。
この目的達成のために本発明の車両用後輪舵角制御装置
では、操舵角検出手段と、車速検出手段と、前記雨検出
手段からの信号を入力して後輪舵角目標値を設定する後
輪舵角計算部と、後輪転舵機構を駆動するアクチュエー
タと、該アクチュエータの駆動制御をするアクチュエー
タ制御部とを備え、前記アクチュエータ制御部は、舵角
指令値とアクチュエータの動作状態に関する情報のフィ
トバック信号に基づきアクチュエータ駆動出力を決定す
る車両用後輪舵角制御装置において、前記後輪舵角計算
部は、前記後輪舵角目標値に加え、その微分値と2階食
分値を設定する計算部であり、前記アクチュエータ制御
部は、後輪舵角目標値、その微分値及び2階微分値を用
いたフィードフォワード補償を加えてアクチュエータ駆
動出力を決定する制御部である事を特徴とする手段とし
た。
(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1図は第1実施例の車両用後輪舵角制御装置を示すブ
ロック図であり、アクチュエータの制御系として一般に
良く知られた積分型サーボ系をベスとし、フィードフォ
ワード補償を加えたシステムである。
この第1実施例の車両用後輪舵角制御装置は、前輪操舵
角θを検出する操舵角センサ1と、車速Vを検出する車
速センサ2と、前記センサ1,2からの信号を入力して
後輪舵角目標値δ8を設定する後輪舵角計算部3と、図
外の後輪転舵機構を駆動するモータによるアクチュエー
タ4と、該アクチュエータ4ヘアクチユエータ駆動出力
としてモータトルクT2を出力するアクチュエータ制御
部5とを備えている。
尚、第1実施例の車両用後輪舵角制御装置が搭載された
車両6は、操舵時に前輪操舵角θ及び後輪実舵角ろ8の
影響を受けて所定のヨーレートφを発生する。
前記後輪舵角計算部3は、前輪操舵角θと車速Vに基づ
き車両運動目標値であるヨーレートに関する規範モデル
出力y 、 (t)を設定し、車両のヨーと横の平面運
動に関する動特性をモデル化した車両モデルによるヨー
レート応答特性φ(t)が前記規範モデル出力y、(t
)に一致するように後輪舵角目標値δ8を計算する計算
部であると共に、アクチュエータ4の動作状態に関する
情報のフィードフォワード信号×mとして、前記後輪舵
角目標値を計算する計算部である。
前記アクチュエータ制御部5は、後輪舵角目標値6Rと
アクチュエータ4の動作状態に関する情報のフィードバ
ック信号δR,xpに基づくフィトバック制御に、後輪
舵角目標値ろ8.その微ォワード信号×mによるフィー
ドフォワード補償を加えて、アクチュエータ駆動出力で
あるモータトルクTuを決定する制御部である。
ここで、積分ゲインに1及び比例ゲインにpは0通制御
理論に従って最適制御ゲインとして求められる。
また、フィードバック信号×pは。
xp=[δ、、6R]であり、 フィードフォワード信号xmは、 Xm=[6t+、  δ。、δ9]である。
また、フィードフォワード補償ゲインKmは、前記比例
ゲインにp及びアクチュエータ4の動特性を用いて次の
様に求められる。
アクチュエータ4の動特性は、 (主に、モータの慣性)の影響で後輪の実舵角及び車両
挙動がふらつくのを防止することであるので、制御系を
構成する際に、アクチュエータ系の動特性を考慮したも
のとすればこの問題は解決出来る。
そこで、この解決手法として、フィードフォワードゲイ
ンxmを用いたが、規範モデルの入出力伝達特性(入カ
ニ前輪操舵角θ、出力、ヨーレート目標値)の分母1分
子の次数差を3以上とし、また、車両のモデル化をヨー
と横の2自由度に加えて前輪ステアリング系(2次)を
加えて舵角計算を行なうことにより、制御系として望ま
しくない純微分を伴なわずに、前記後輪舵角目標値δ□
のにm=  [−に+−ap7+7bp   −ky−
apy2ybp   +/l)p]となる。
次に1作用を説明する。
本発明の目的は、アクチュエータ系の動特性来る。
そこで、前記内容に基づいて実際の制御プログラムとし
て構成した場合の後輪舵角計算部3及びアクチュエータ
制御部4での処理作動の流れを第2図のフローチャート
図を示す。
尚、この処理作動は、所定の制御起動周期△を秒毎に繰
り返し行なわれる。
ステップ100では、車速Vと前輪操舵角θとが入力さ
れる。
ステップ101では、規範モデルにより前輪操舵角θと
車速Vに基づき規範モデル出力y、(t)が設定される
と共に、車両モデルと前輪ステアリング系モデルを含ん
だ動特性モデルによりヨーレート応答特性φ(1)が設
定され、Φ(t) =y、(t)を満足するモータトル
クT、を求めるフィードバック制御処理が行なわれる。
そして、このモータトルクT、Aをフィードフォワード
信号xmの基づくフィードフォワード補償ゲインKmに
よりフィードフォワード補償処理され、この補償を経て
最終的なモータトルクTIJが求められる。
ステップ+02では、前記ステップ101で求めたモー
タトルクTuが出力される。
以上説明してきたように、第1実施例の車両用後輪舵角
制御装置にあっては 以下に述べる効果が得られる。
■ フィードバック制御に、アクチュエータ4による制
御量の変化を予想してこれを打ち消すフィードフォワー
ド補償を加えて後輪実舵角δ8が制御される、即ち、ア
クチュエータ系の動特性を考慮して後輪実舵角制御系を
構成した為、後輪アクチュエータとして、そのダイナミ
クスか無視できないモータを用いているにもかかわらず
、操舵時に後輪実舵角ろ、及び車両挙動のふらつきが防
止され、所望の応答を得ることが出来る。
尚、第3図及び第4図に実施例装置でのステップ状の操
舵人力−に対する後輪実舵角δ8.ヨーレイトφの応答
実験結果特性(180km/h)を示すが、共にスムー
ズに応答しており、第8図で見られたオーバシュートに
よる振動的なふらつきが防止されていることが解る。
■ 前輪ステアリング系の動特性をモデル化した前輪ス
テアリング系モデルを含んだ動特性モデルヨーレート応
答特性+#(1)が設定される構成とした為、制御系と
して望ましくない純微分を伴なわ微分値6Rとを求める
ことが出来る。
■ アクチュエータの制御系として積分型サーボ系を用
いた為1.竜分動作と積分動作とによる応答遅れが小さ
い高い応答性の制御系に、フィードフォワード補償が加
えられることになり、非常に速いアクチュエータ応答性
を得ることが出来る。
次に、第5図に示す第2実施例装置について説明する。
この第2実施例装置は、アクチュエータ制御部5° と
して、積分型サーボ系を用いず、状態フィードバック(
フィードバック信号xp)のみで構成した制御部を用い
た例である。
尚、この場合も、舵角計算部3及びフィードフォワード
補償ゲインにmの設定法は第1実施例と同様である。
従って、この第2実施例装置では、アクチュエータ制御
系を簡素化しながら、前記■及び■の効果が得られる。
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。
(発明の効果) 以上説明してきたように、本発明の車両用後輪舵角制御
装置にあっては、アクチュエータ制御部は、後輪舵角目
標値、その微分値及び2階微分値を用いたフィードフォ
ワード補償を加えてアクチュエータ駆動出力を決定する
制御部、即ち、アクチュエータ系の動特性を考慮して後
輪実舵角制御系を構成した為、後輪駆動アクチュエータ
の応答性能にかかわらず、操舵時に後輪実舵角及び車両
挙動のふらつきが防止され、所望の応答が得られるとい
う効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明第1実施例の車両用後輪舵角制御装置を
示すブロック図、第2図は実施例装置での後輪舵角計算
部及びアクチュエータ制j卸部での処理作動の流れを示
すフローチャート図、第3図及び第4図は第1実施例の
車両用後輪舵角制full装置を適応した車両でのステ
ップ操舵時における後輪実舵角及びヨーレートの各特性
図、第5図は本発明第2実施例の車両用後輪舵角制御装
置を示すブロック図、第6図及び第7図はモータアクチ
ュエータを用い、かつ、従来のヨーレートのモデル適合
制御を適応した車両でのステップ操舵時における接輪実
舵角及びヨーレートの各特性図である。 1・・・操舵角センサ(操舵角検出手段)2・・・車速
センサ(車速検出手段) 3・・・後輪舵角計算部 4・・・アクチュエータ 5・・・アクチュエータ制御部 5°・・・アクチュエータ制御部 6・・・車両

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 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後輪舵角目標値を設定する後輪
    舵角計算部と、後輪転舵機構を駆動するアクチュエータ
    と、該アクチュエータの駆動制御をするアクチュエータ
    制御部とを備え、前記アクチュエータ制御部は、舵角指
    令値とアクチュエータの動作状態に関する情報のフィー
    ドバック信号に基づきアクチュエータ駆動出力を決定す
    る車両用後輪舵角制御装置において、 前記後輪舵角計算部は、前記後輪舵角目標値に加え、そ
    の微分値と2階微分値を設定する計算部であり、前記ア
    クチュエータ制御部は、後輪舵角目標値、その微分値及
    び2階微分値を用いたフィードフォワード補償を加えて
    アクチュエータ駆動出力を決定する制御部である事を特
    徴とする車両用後輪舵角制御装置。
JP63107311A 1988-04-28 1988-04-28 車両用後輪舵角制御装置 Expired - Lifetime JP2587449B2 (ja)

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