JPH0277360A - Rear-wheel steering control device for vehicle - Google Patents
Rear-wheel steering control device for vehicleInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〈産業上の利用分野〉
本発明は、車両の後輪操舵装置に関するもので、更に詳
しくは、前後輪のタイヤスリップ角を車両の状態及びド
ライバーの操舵意志に応じて制御することにより、車両
の安定性と応答性との両立を可能にする車両の後輪操舵
装置に関するものである。[Detailed Description of the Invention] <Industrial Application Field> The present invention relates to a rear wheel steering device for a vehicle. More specifically, the present invention relates to a rear wheel steering device for a vehicle. The present invention relates to a rear wheel steering device for a vehicle that achieves both stability and responsiveness of the vehicle through control.
〈従来技術〉
一般に車両の運動性能及び操縦安定性はドライバーのハ
ンドル操作すなわち操舵入力に対する車両のヨーレート
(車両の上方からみてその重心口りに生ずる回転角速度
)または横加速度(車両の重心における車両進行方向と
は直角方向の加速度)の関係が重要な要素となっている
。<Prior art> In general, the dynamic performance and steering stability of a vehicle are determined by the vehicle's yaw rate (rotational angular velocity occurring at the center of gravity when viewed from above) or lateral acceleration (vehicle progress at the vehicle's center of gravity) in response to the driver's steering input. The relationship between direction (acceleration in a direction perpendicular to direction) is an important factor.
そして車両は、横風や路面摩擦係数などの外乱に影響さ
れることなく、操舵入力に対応した素早い運動や、直進
走行時にその進路がドライバーの意志のままに直進する
ような安定性を確保されるのが理想である。In addition, the vehicle is not affected by external disturbances such as crosswinds or road friction coefficients, and is able to move quickly in response to steering inputs, and maintains stability such that when driving straight, its course follows the driver's will. The ideal is.
ところで、特開昭60−191876号公報には、車両
に上記のような安定性や応答性を持たせることを目的と
した、車両の横滑り角を状態観測器を用いて制御する装
置が記載されている。この装置では第2図に示すように
前後輪操舵却信号と車速信号と車両重量信号と車両ヨー
レートまたは横加速度信号とを検出し、これらの検出信
号を状態観測器に入力し、状態観測器に予め記憶された
前後輪操舵角と車両ヨーレートあるいは横加速度の間の
車両モデルを基に車両横滑り角βを推定し、この状態観
測器によって推定した車両横滑り角βを予め定めた目標
の車両横滑り角β。と比較して、その偏差が零になるよ
う制御信号を発生して、操舵輪以外の車輪を操舵するよ
うにしている。By the way, Japanese Unexamined Patent Application Publication No. 1987-1987 describes a device for controlling the sideslip angle of a vehicle using a state observation device, with the aim of giving the vehicle stability and responsiveness as described above. ing. As shown in Figure 2, this device detects the front and rear wheel steering signals, vehicle speed signals, vehicle weight signals, and vehicle yaw rate or lateral acceleration signals, and inputs these detection signals to the condition observation device. The vehicle sideslip angle β is estimated based on a vehicle model between the front and rear wheel steering angles stored in advance and the vehicle yaw rate or lateral acceleration, and the vehicle sideslip angle β estimated by this condition observation device is used as the predetermined target vehicle sideslip angle. β. A control signal is generated to steer wheels other than the steered wheels so that the deviation becomes zero.
しかしながらこの従来技術では、車両の横滑り角を制御
することを目的としているために、車両の運動の根幹を
なすタイヤのスリップ角(横滑り角)については直接制
御されておらず、そのためにタイヤの能力を最大限に引
き出して車両運動を制御することができない。However, since the purpose of this conventional technology is to control the sideslip angle of the vehicle, the tire slip angle (sideslip angle), which is the basis of vehicle motion, is not directly controlled. It is not possible to control vehicle motion to the maximum extent possible.
ここで、タイヤスリップ角と車両の横滑り角について第
3図を用いて説明する。車両の横滑り角は、車両の前後
方向と車両の進行方向とのなす角で、従来、車両運動の
一つの評価の値として用いられている。タイヤスリップ
角は、タイヤの切られている方向と、そのタイヤ位置で
の車両の進行方向とのなす角で、タイヤ4輪でそれぞれ
値が異なる。特に、前輪と後輪とでは、車両のヨーレー
トと重心から前後輪の車両前後方向への距離との積が上
記車両の横滑り角に加算され、なおかつ前輪と後輪との
舵角が異なるために、従来は特殊な計測器(横速度計な
ど)を車両に搭載して測定した車両の横滑り角を評価量
としてきた。Here, the tire slip angle and the sideslip angle of the vehicle will be explained using FIG. 3. The sideslip angle of a vehicle is the angle formed by the longitudinal direction of the vehicle and the direction of travel of the vehicle, and has conventionally been used as a value for evaluating vehicle motion. The tire slip angle is the angle between the direction in which the tire is cut and the direction in which the vehicle is traveling at that tire position, and has different values for each of the four tires. In particular, for the front and rear wheels, the product of the vehicle's yaw rate and the distance from the center of gravity of the front and rear wheels in the longitudinal direction of the vehicle is added to the vehicle's sideslip angle, and since the steering angles of the front and rear wheels are different, Conventionally, the evaluation quantity has been the sideslip angle of the vehicle, which is measured using a special measuring device (such as a lateral speedometer) mounted on the vehicle.
また、上記制御方法では、車両を速く旋回させるために
ドライバーがハンドルを速く操作してもドライバーの意
志は車両の運動に反映されない。Further, in the above control method, even if the driver operates the steering wheel quickly in order to make the vehicle turn quickly, the driver's intention is not reflected in the movement of the vehicle.
すなわち、ドライバーが車両の運動に十分なほど操舵し
ても車両の横滑り角やヨーレートが遅れて発生するため
に、どうしても操舵し過ぎる傾向にある。That is, even if the driver steers the vehicle sufficiently to cause the vehicle to move, the sideslip angle and yaw rate of the vehicle occur with a delay, so there is a tendency to over-steering.
さらに状態観測器内に積分器を有するため、積分偏差に
よる誤差の累積によって制御が達成されない可能性があ
る。そして、この演算を行うためには非常に高い計算能
力を持つディジタル計算機が必要であり、そのためにシ
ステムが大規模なものになり車載が困難となる。Furthermore, since the state observation device includes an integrator, control may not be achieved due to accumulation of errors due to integral deviation. In order to perform this calculation, a digital computer with very high computing power is required, which makes the system large-scale and difficult to install in a vehicle.
上記不具合は、車両の横滑り角の制御を行うことから生
じている。そこで、本発明人は、ハンドル操舵速度をゲ
インの変更の基準に用い、かつ、制御の目的をタイヤの
スリップ角そのものの最適な制御とすることで、より高
い車両の安定性および応答性を確保できることに着眼し
、本発明を案出した。The above problem arises from controlling the sideslip angle of the vehicle. Therefore, the inventor of the present invention secured higher vehicle stability and responsiveness by using the steering wheel steering speed as a criterion for changing the gain and by making the control objective the optimum control of the tire slip angle itself. We focused on what we could do and devised the present invention.
〈発明の目的〉
本発明は、横風や外乱などに対する車両の挙動修正能力
が高く、かつ操舵入力に対する車両の挙動変化の応答性
を高めるような制御を操舵系に与えることにより、最適
な補助操舵を可能とすることを目的とする。<Object of the Invention> The present invention provides optimal auxiliary steering by providing a steering system with control that has a high ability to modify vehicle behavior in response to crosswinds, disturbances, etc., and improves the responsiveness of changes in vehicle behavior to steering input. The purpose is to make it possible.
〈発明の概要〉
本発明の車両の後輪操舵制御装置は、第1図に示すよう
に車両の後輪操舵量を制御する後輪操舵制御装置におい
て、
少なくともハンドルの操舵速度を検出する操舵速度セン
サ■、と、車速を検出する車速センサI2と、車両の挙
動量を検出する挙動センサ■3とを具備するセンサ手段
■と、
後輪を操舵する後輪操舵アクチュエータ手段■と、
少なくとも前記検出された操舵速度に相当する信号と車
速に相当する信号とから車両の状態及びドライバーの操
舵意志が現在どの状態にあるかを判断して車両状態判定
値を出力する車両状態判定手段■、と、前輪スリップ角
と前輪操舵角とで構成される項と後輪スリップ角と後輪
操舵角とで構成される項と後輪舵角で構成される項と前
記三つの項に掛かる重み係数とから成る評価関数に基づ
き前記評価関数の重み係数に対応した状態ブイ−ドパツ
クゲインを演算する基本ゲイン生成手段■ltと、前記
状態フィードバックゲインを前記車両の状態及びドライ
バーの操舵意志を表わす車両状態判定値に応じて配分し
て最適ゲインを演算する最適ゲイン演算手段■、とを具
備する制御ゲイン演算手段■1と、前記挙動センサより
出力された挙動信号に前記演算された最適ゲインを掛け
て加え合わせ、前記後輪操舵アクチュエータ手段の制御
信号とする操舵量演算手段■2とを具備する操舵制御手
段■と、からなる。<Summary of the Invention> As shown in FIG. 1, a rear wheel steering control device for a vehicle according to the present invention is a rear wheel steering control device for controlling a rear wheel steering amount of a vehicle, and includes a steering speed control device that detects at least a steering speed of a steering wheel. a sensor means ■ comprising a sensor ■, a vehicle speed sensor I2 that detects the vehicle speed, and a behavior sensor ■3 that detects the amount of behavior of the vehicle; a rear wheel steering actuator means ■ that steers the rear wheels; and at least the detection a vehicle state determining means (2) that determines the current state of the vehicle state and the driver's steering intention based on the signal corresponding to the steering speed and the signal corresponding to the vehicle speed, and outputs a vehicle state determination value; A term consisting of the front wheel slip angle and the front wheel steering angle, a term consisting of the rear wheel slip angle and the rear wheel steering angle, a term consisting of the rear wheel steering angle, and a weighting coefficient applied to the above three terms. a basic gain generating means lt that calculates a state feedback gain corresponding to a weighting coefficient of the evaluation function based on the evaluation function; control gain calculating means (1) comprising: optimum gain calculating means (2) for calculating the optimum gain by distributing the optimum gain accordingly; and a steering control means (2) comprising a steering amount calculation means (2) which is used as a control signal for the rear wheel steering actuator means.
このような構成上の特徴を有する本発明の作用及び効果
について説明する。The operation and effects of the present invention having such structural features will be explained.
操舵速度センサ1.において、ハンドルにおける操舵速
度を操舵速度に相当する信号に変換する。Steering speed sensor 1. In the step, the steering speed at the steering wheel is converted into a signal corresponding to the steering speed.
また、車速センサ■2において、車速を車速に相当する
信号に変換する。同様に、挙動センサI。Further, the vehicle speed sensor (2) converts the vehicle speed into a signal corresponding to the vehicle speed. Similarly, behavior sensor I.
において、車両°の挙動変化量を前記変化量に相当する
信号に変換する。そして、これら操舵速度センサ■1及
び車速センサ■2及び挙動センサI3から出力された信
号を入力する操舵制御手段■において、まずハンドルの
操舵速度や車速などに対する車両の挙動を最適にするた
め、操舵速度信号や車速信号などを車両状態判定手段■
、に入力し、前記信号より車両の状態及びドライバーの
操舵意志が現在どの状態にあるかを判断して車両状態判
定値を出力する。In the step, the amount of change in behavior of the vehicle is converted into a signal corresponding to the amount of change. In the steering control means (2) which inputs the signals output from the steering speed sensor (1), the vehicle speed sensor (2), and the behavior sensor (13), first, the steering Means for determining vehicle status using speed signals, vehicle speed signals, etc.■
, and determines the state of the vehicle and the current state of the driver's steering intention based on the signal, and outputs a vehicle state determination value.
一方、基本ゲイン生成手段■、は、車両の前輪スリップ
角と前輪実舵角、後輪スリップ角と後輪実舵角、並びに
後輪舵角から構成される三つの項と、これら三つの項に
掛かる重み係数とから成る評価関数に基づいて算出した
基本ゲインを出力する。この基本ゲインは、予め知られ
ている車両の前後輪のタイヤスリップ角と前後輪の舵角
との関係から、車両の安定性や連応性に応じて決定する
。On the other hand, the basic gain generation means (■) has three terms consisting of the vehicle's front wheel slip angle, front wheel actual steering angle, rear wheel slip angle, rear wheel actual steering angle, and rear wheel steering angle, and these three terms. The basic gain calculated based on the evaluation function consisting of the weighting coefficient and the weighting coefficient applied to the basic gain is output. This basic gain is determined in accordance with the stability and responsiveness of the vehicle from the previously known relationship between the tire slip angles of the front and rear wheels of the vehicle and the steering angles of the front and rear wheels.
そして、最適ゲイン演算手段11+sが、基本ゲイン生
成手段I[Itからの基本ゲインと前記車両状態判定手
段U 11からの車両状態判定値、すなわち車両の安定
性や応答性の要求度合とに基づいて、現在の車両の状態
に最も適したフィードバックゲインを演算し、最適ゲイ
ンとして出力する。Then, the optimum gain calculation means 11+s calculates the basic gain from the basic gain generation means I[It and the vehicle state judgment value from the vehicle state judgment means U11, that is, the required degree of stability and responsiveness of the vehicle. , calculates the feedback gain most suitable for the current vehicle condition, and outputs it as the optimal gain.
操舵量演算手段■2は、挙動センサI、からの車両の挙
動変化量と最適ゲイン演算手段1113からの最適ゲイ
ンとを掛けて加え合わせて後輪操舵量を算出し、制御信
号として出力する。後輪操舵アクチュエータ手段■はそ
の制御信号に基づいて後輪を操舵制御する。The steering amount calculating means 2 calculates the rear wheel steering amount by multiplying and adding the amount of change in vehicle behavior from the behavior sensor I by the optimum gain from the optimum gain calculating means 1113, and outputs the result as a control signal. The rear wheel steering actuator means (2) controls the steering of the rear wheels based on the control signal.
本発明は、前後輪のスリップ角と舵角との関係から車両
の安定性および応答性に応じて決めた基本ゲインと、車
両の状態およびドライバーの操舵意志を表す車両状態判
定値とによって算出した最適フィードバックゲインに基
づいて後輪を操舵する。すなわち、最適な後輪操舵制御
角は車両の挙動量を瞬時瞬時に検出し、車両の安定性や
応答性の要求度合によって最適ゲインを与えることによ
り、車両状態の瞬時状態フィードバック制御系を構成す
ることになり、ドライバーが操舵を行う車両に対して状
態フィードバックの係数を操舵速度および車速によって
最適な値に切り換えることにより、ドライバーの操舵に
対しても最適な前後輪スリップ角制御を行うことができ
、ひいては車両の安定性および応答性を向上することが
可能となる。The present invention is based on a basic gain determined according to the stability and responsiveness of the vehicle based on the relationship between the slip angle of the front and rear wheels and the steering angle, and a vehicle state judgment value that represents the vehicle state and the driver's steering intention. Steering the rear wheels based on the optimal feedback gain. In other words, the optimum rear wheel steering control angle is determined by detecting the amount of vehicle behavior instantaneously, and by providing the optimum gain depending on the required degree of vehicle stability and responsiveness, an instantaneous state feedback control system for the vehicle state is constructed. Therefore, by switching the state feedback coefficient to the optimal value for the vehicle that the driver is steering depending on the steering speed and vehicle speed, it is possible to perform optimal front and rear wheel slip angle control for the driver's steering. In turn, it becomes possible to improve the stability and responsiveness of the vehicle.
〈実施例〉
以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細に説明する
。第4図は、本発明の一実施例の概要図を示すものであ
る。<Example> Hereinafter, an example of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 4 shows a schematic diagram of an embodiment of the present invention.
センサ手段は、ドライバーによるハンドルSの操舵角δ
を検出し、その角速度8′を出力する操舵速度センサ1
.と、車両の変速機の出力軸に取付けられ、車速u0を
検出して出力する車速センサ、 Itと、車両の重心
回りの回転角速度必を検出するヨーレートセンサ13+
と、車両の左右並進方向の加速度yを測定する横加速度
センサI3□とからなる挙動センサ■、とからなり、上
記各センサからの出力信号は後述する操舵制御手段Hに
入力される。なお、本実施例では、ハンドルの操舵速度
を直接検出するセンサを用いたが、後述するマイクロコ
ンピュータ200において入力したハンドル角δを微分
することによりハンドル角速度3を得ることもできる。The sensor means detects the steering angle δ of the steering wheel S by the driver.
A steering speed sensor 1 detects the angular velocity 8' and outputs the angular velocity 8'.
.. , a vehicle speed sensor that is attached to the output shaft of the vehicle's transmission and detects and outputs the vehicle speed u0; and a yaw rate sensor 13+ that detects the rotational angular velocity around the center of gravity of the vehicle.
and a lateral acceleration sensor I3□ which measures the acceleration y in the left-right translational direction of the vehicle.The output signals from each of the sensors are input to the steering control means H, which will be described later. In this embodiment, a sensor that directly detects the steering speed of the steering wheel is used, but the steering wheel angular speed 3 can also be obtained by differentiating the input steering wheel angle δ in a microcomputer 200, which will be described later.
操舵制御手段■は、制御ゲイン演算手段■1と、操舵量
演算手段■2とからなる。The steering control means (2) consists of a control gain calculation means (2) and a steering amount calculation means (2).
制御ゲイン演算手段■1は、前記操舵速度センサ11よ
り出力される操舵角速度りに相当する信号と前記車速セ
ンサI2より出力される車速U。The control gain calculation means (1) calculates a signal corresponding to the steering angular velocity outputted from the steering speed sensor 11 and a vehicle speed U outputted from the vehicle speed sensor I2.
に相当する信号を取り込む入力部201と、前記入力部
201で得られた操舵角速度信号並びに車速信号に基づ
いて車両の状態を判別し最適なゲインを算出する演算処
理部202と、最適なゲイン及び前記演算処理部202
の演算法を記憶している記憶部203と、前記演算処理
部202で選択された最適ゲインを出力する出力部20
4とからなり、マイクロコンピュータ200により構成
される。an input section 201 that takes in a signal corresponding to , an arithmetic processing section 202 that determines the state of the vehicle and calculates an optimal gain based on the steering angular velocity signal and vehicle speed signal obtained by the input section 201; The arithmetic processing unit 202
a storage unit 203 that stores the calculation method; and an output unit 20 that outputs the optimal gain selected by the calculation processing unit 202.
4, and is configured by a microcomputer 200.
マイクロコンピュータ200で行つ機能について第5図
に基づいて詳細に説明する。The functions performed by the microcomputer 200 will be explained in detail based on FIG.
イグニッションキーONの時にPlで初期化を行う。こ
の初期化のルーチンでは、各種センサの状態を検出して
、異常のチエツク及び各初期値の設定をする。初期化ル
ーチンPiが終了すると、操舵速度センサ11より操舵
角速度8に相当する信号を読み込む(P2)。この読み
込んだ操舵角速度の値と、予め設定された、操舵角速度
が小さいとき(例えばl 6 l <L =15 de
g/sec )W1=0とし、操舵角速度が大きいとき
(1仙〉δt = 50 deg/see ) W、
= 1として、その間を連続的につないだ増加関数と
から、係数W1を算出する(P3)。Initialize with Pl when the ignition key is turned on. In this initialization routine, the states of various sensors are detected, abnormalities are checked, and initial values are set. When the initialization routine Pi ends, a signal corresponding to the steering angular velocity 8 is read from the steering speed sensor 11 (P2). This value of the read steering angular velocity and a preset value when the steering angular velocity is small (for example, l 6 l < L = 15 de
g/sec) When W1=0 and the steering angular velocity is large (1 sen〉δt = 50 deg/see) W,
= 1, and the coefficient W1 is calculated from an increasing function that continuously connects them (P3).
次に、車速センサ■2より車速u0に相当する信号を読
み込む(P4)。そして、この車速の値と、予め設定さ
れた、車速か小さいとき(例えばuO<u、 =40k
m/H) Wz =1とし、車速か大きいとき(u
o > u z = 120 k m / H)W2=
0として、その間を連続的につないだ減少関数とから、
係数W2を算出する(P5)。Next, a signal corresponding to the vehicle speed u0 is read from the vehicle speed sensor 2 (P4). Then, the value of this vehicle speed and a preset value when the vehicle speed is small (for example, uO<u, = 40k
m/H) Wz = 1, and when the vehicle speed is large (u
o > u z = 120 km/H) W2=
0, and a decreasing function that continuously connects them,
A coefficient W2 is calculated (P5).
その後に、現在の車両の状態やドライバーの操舵状態を
判断する係数Mを算出する(P6)。この係数MはM=
W、 ・W2という式によって求める。After that, a coefficient M for determining the current state of the vehicle and the steering state of the driver is calculated (P6). This coefficient M is M=
It is determined by the formula W, ・W2.
そして、この求めた係数Mに従って現在の車両状態やド
ライバーの操舵意志に適合する最適なゲインG1、G2
、G1、G4を次の式により算出する(Pl)。Then, according to the obtained coefficient M, the optimum gains G1 and G2 that match the current vehicle condition and the driver's steering intention are determined.
, G1, and G4 are calculated using the following formula (Pl).
G+= (I M) XGto+MXCt、こ
こで、cto、 c++はそれぞれ係数MがM=O1M
=1の時の最適なゲインを示し、iはそれぞれ1〜4を
表す。G+= (I M) XGto+MXCt, where cto and c++ each have a coefficient M of M=O1M
The optimum gain is shown when =1, and i represents 1 to 4, respectively.
この状態フィードバックゲインCt。、G目は最適レギ
ュレータ理論に基づいて決められる最適制御ゲインで、
以下の原理によって求められる。This state feedback gain Ct. , G is the optimal control gain determined based on the optimal regulator theory,
It is determined by the following principle.
重量m、ヨー慣性モーメン)Izの車両(4輪操舵車)
のヨ一方向、横方向の2自由度の運動方程式は以下のよ
うに表される。Vehicle with weight m, yaw moment of inertia) Iz (4-wheel steering vehicle)
The equation of motion with two degrees of freedom in one direction and the horizontal direction is expressed as follows.
m−v=2 (Fr+F、、) (1
)I z−r=2 (ar−Ft−41,+ Fr)
(2)F、= −Cr・βf
(3)F、= −c、・ar (4)
uO
n
y=v−cos(ψ) +uolsin(ψ)#v+u
0・ψ (7)ψ=r
(8)但し、上述の記号は以下の通り
である。m−v=2 (Fr+F,,) (1
) I z−r=2 (ar−Ft−41,+Fr)
(2) F, = −Cr・βf
(3) F, = -c, ar (4)
uOny=v-cos(ψ) +uolsin(ψ)#v+u
0・ψ (7)ψ=r
(8) However, the above symbols are as follows.
af :車両の前軸と重心間の距離
a、、:車両の後軸と重心間の距離
c、:車両の前輪のコーナリングパワーcF :車両の
後輪のコーナリングパワーFri車両のff1輪のコー
ナリングフォースF、、二車両の後輪のコーナリングフ
ォースy :車両の横変位
■ =車両の横速度
ψ :車両のヨー角
r :車両のヨーレート
β、:前輪のスリップ角
βr =後輪のスリップ角
δ、:車両の前輪舵角
δ7 二車両の後輪舵角指令値
uo z車速
Tr 二車両の実後輪舵角
また、後輪の舵角指令に対する実舵角の遅れを考慮する
と以下の式で表わされる。af: Distance a between the front axle and the center of gravity of the vehicle, , : Distance between the rear axle and the center of gravity of the vehicle c, : Cornering power of the front wheels of the vehicle cF: Cornering power of the rear wheels of the vehicle Fri vehicle ff Cornering force of one wheel F., Cornering force y of the rear wheels of the two vehicles: Lateral displacement of the vehicle ■ = Lateral speed ψ of the vehicle: Yaw angle r of the vehicle: Yaw rate β of the vehicle: Slip angle βr of the front wheels = Slip angle δ of the rear wheels, :Front wheel steering angle of the vehicle δ7 Rear wheel steering angle command value of the two vehicles uo zVehicle speed Tr Actual rear wheel steering angle of the two vehicles Also, considering the delay of the actual steering angle with respect to the rear wheel steering angle command, it is expressed by the following formula. It will be done.
6、(S)=Gd(S)・δ、(S) 但し、Sはラプラス演算子を表わす。6, (S) = Gd(S)・δ, (S) However, S represents a Laplace operator.
ここで、Gd(S)は実際の後輪操舵系の遅れを示す式
で、−次遅れ系、二次遅れ系、むだ時間などの遅れを記
述するラプラス演算である。Here, Gd(S) is an expression indicating the delay of the actual rear wheel steering system, and is a Laplace calculation that describes delays such as a -order delay system, a second order delay system, and dead time.
これらすべての状態を考慮して、車両の横方向およびヨ
一方向の運動のみに着目すると、上述の式は、次の状態
方程式の形に書き表される。Considering all these conditions and focusing only on the lateral and yaw motions of the vehicle, the above equation can be written in the form of the following state equation.
x=A−x+b、−δ、+b、・δ。x=A−x+b, −δ, +b, ·δ.
ただし、 x= (y、 糺ψ、小、Tr)さて、車
両の運動を考えると、車速か速い場合には一般に横方向
の運動をヨー運動より優先させることにより車両の安定
性を向上することができ、また車速が遅い場合にはヨー
運動を横方向の運動に対して優先して発生させることに
より車両の応答性を向上させることが出来る。However, x = (y, 糺ψ, small, Tr)Now, when considering the motion of the vehicle, when the vehicle speed is high, it is generally possible to improve the stability of the vehicle by giving priority to the lateral motion over the yaw motion. Furthermore, when the vehicle speed is slow, the responsiveness of the vehicle can be improved by generating yaw motion with priority over lateral motion.
ところで、車両の横方向の運動をヨ一方向の運動に優先
させて発生させるには、車両のスリップ角をヨーレート
よりも多く発生させる必要があるが、ハンドル角に対し
てあまり急激に横方向の速度を与えるように、すなわち
車両横滑り角を与えるためにタイヤのスリップ角を太番
くすると、車両は安定性を欠くことになる。また、ドラ
イバーの操舵に対する車両の応答性を上げる意味からは
タイヤのスリップ角はハンドル角に比例させて発生させ
た方がよい。By the way, in order to generate lateral motion of the vehicle with priority over motion in the yaw direction, the slip angle of the vehicle must be greater than the yaw rate, but if the lateral motion is too rapid relative to the steering angle, If the slip angle of the tires is increased to provide speed, that is, to provide a vehicle sideslip angle, the vehicle will lack stability. Furthermore, in order to increase the responsiveness of the vehicle to the driver's steering, it is better to generate the tire slip angle in proportion to the steering wheel angle.
そこで、本実施例では車両のハンドル角に比例してタイ
ヤのスリップ角を増加させるように制御することにより
上記不都合をなくすようにし、かつ車速に応じ、前輪の
タイヤスリップ角と後輪のタイヤスリップ角の割合を変
化させるようにして車両の安定性及び応答性を向上させ
ている。Therefore, in this embodiment, the above-mentioned disadvantage is eliminated by controlling the tire slip angle to increase in proportion to the steering wheel angle of the vehicle, and the tire slip angle of the front wheels and the tire slip of the rear wheels are adjusted according to the vehicle speed. The stability and responsiveness of the vehicle are improved by changing the angle ratio.
すなわち、制御の目的を車両の前後輪のスリップ角をコ
ントロールすることと考えると、後輪を制御するための
評価関数Jは以下のように記述される。That is, assuming that the purpose of control is to control the slip angles of the front and rear wheels of the vehicle, the evaluation function J for controlling the rear wheels is described as follows.
J=J”’(f ” (af kl ’ 6f)”十g
・(β、−kt−L)”+h・δ、”)cttここで、
上述の評価関数Jの第一項にあたる(af kl・δ
、)は前輪舵角に比例して前輪のスリップ角を与えるた
めの評価項で、βt/δf−”” k 1になるように
前輪のスリップ角を制御する。同様に、第二項にあたる
(β、−に□・δ、、)は後輪の実舵角に比例して後輪
スリップ角を与えるための評価項で、β、/6.=に、
になるように後輪のスリップ角を制御する。J=J"'(f" (af kl'6f)"10g
・(β,-kt-L)"+h・δ,")cttHere,
This corresponds to the first term of the above-mentioned evaluation function J (af kl・δ
, ) is an evaluation term for giving the front wheel slip angle in proportion to the front wheel steering angle, and controls the front wheel slip angle so that it becomes βt/δf−””k1. Similarly, the second term (β, - to □・δ, ,) is an evaluation term for giving the rear wheel slip angle in proportion to the actual steering angle of the rear wheels, and β, /6. = to,
The slip angle of the rear wheels is controlled so that
この評価関数を用いることにより、車両の後輪は車両の
状態に応じた最適な舵角でかつ後輪操舵機構の遅れを考
慮して制御される。By using this evaluation function, the rear wheels of the vehicle are controlled at an optimal steering angle according to the state of the vehicle, taking into account the delay of the rear wheel steering mechanism.
この評価関数から後輪の操舵ゲインを決定するには、前
輪舵角をステップ入力と仮定して最適レギュレータ理論
を適用することによりゲインを決定することが出来る。To determine the rear wheel steering gain from this evaluation function, the gain can be determined by assuming the front wheel steering angle to be a step input and applying the optimal regulator theory.
これを解く方法は、例えば計測自動制御学会論文集「線
形多変数系に対するモデル追従形サーボコントローラの
設計J (vol、1B−1,f18〜14.1982
)を参照すればよい。A method to solve this problem is, for example, Proceedings of the Society of Instrument and Control Engineers, ``Design of model-following servo controllers for linear multivariable systems, J'' (vol. 1B-1, f18-14.1982).
).
ところで、上記制御理論を用いて車両を制御する場合、
評価関数Jの重みr、g、hによって制御効果が変わる
。すなわち、重みfやgを大きくすると前後輪のスリッ
プ角をできる限り小さくするように制御されることとな
り、これは車両を外乱に対して安定させるのに効果があ
る。反対に重みhを大きくすると、後輪を操舵するエネ
ルギー量(操舵量)を小さくするように制御することに
なり、これによって実際の車両における制御量のエネル
ギーの制約を式に置き換えることができる。By the way, when controlling a vehicle using the above control theory,
The control effect changes depending on the weights r, g, and h of the evaluation function J. That is, when the weights f and g are increased, the slip angles of the front and rear wheels are controlled to be as small as possible, which is effective in stabilizing the vehicle against external disturbances. On the other hand, when the weight h is increased, the amount of energy (steering amount) for steering the rear wheels is controlled to be smaller, and thereby the energy constraints of the control amount in an actual vehicle can be replaced by the equation.
ところで、前述の式(5、)及び(6)より、前後輪の
スリップ角は車速によって変化する。前述の式および第
3図より、車速に関係なく同量の操舵角を与えると、車
両の旋回半径が一定であるならば車両に加わる遠心力は
、車速か高くなるほど大きくなり、前述の式(5)及び
(6)の関係からタイヤのスリップ角が大きくなる。反
対に、車速か小さいときは車両に加わる遠心力が小さく
なり、タイヤのスリップ角の量は少なくなる。実際の車
両運動では、車両のオーバーステア特性やアンダーステ
ア特性により、またタイヤのスリップ角に対する横力の
発生が線形範囲を逸脱したりしているために、遠心力の
大きさが車速によって変化したり、同心円上の旋回が不
可能であったりするが、運動の傾向は上記の線形式(1
)〜(8)でほぼ記述できる。By the way, from the above-mentioned equations (5,) and (6), the slip angles of the front and rear wheels change depending on the vehicle speed. From the above equation and Figure 3, if the same amount of steering angle is given regardless of the vehicle speed, and if the turning radius of the vehicle is constant, the centrifugal force applied to the vehicle will increase as the vehicle speed increases, and the above equation ( Due to the relationships 5) and (6), the slip angle of the tire increases. On the other hand, when the vehicle speed is low, the centrifugal force applied to the vehicle is small, and the amount of tire slip angle is small. In actual vehicle motion, the magnitude of centrifugal force changes depending on the vehicle speed due to the oversteer and understeer characteristics of the vehicle, and because the generation of lateral force with respect to the tire slip angle deviates from the linear range. , it may be impossible to turn on concentric circles, but the tendency of movement is according to the above linear form (1
) to (8) can be roughly described.
これらのことを考慮して、車速の遅い場合にヨー運動を
横方向の運動に対して優先させて発生させ、かつ車速の
速い場合に横方向の運動をヨー運動より優先させて発生
させるような前記目的を達成するように考えると、車速
の遅いときや操舵速度の速いときに重みfを大きくして
重みgを小さくし、車速の高いときや操舵速度の遅いと
きには重みrおよびgを大きくすることで対応がとれる
。Taking these things into account, we created a system that gives priority to yaw motion over lateral motion when the vehicle speed is slow, and gives priority to lateral motion over yaw motion when the vehicle speed is high. To achieve the above objective, the weight f is increased and the weight g is decreased when the vehicle speed is slow or the steering speed is high, and the weights r and g are increased when the vehicle speed is high or the steering speed is slow. You can take action by doing so.
また、操舵速度の大きいときはドライバーが速く車両を
動かしたいことが多いため、それを満たすように前記重
みをより大きくするように評価関数を設定する。Furthermore, since the driver often wants to move the vehicle quickly when the steering speed is high, the evaluation function is set to increase the weight to satisfy this desire.
すなわち、プログラムP6で与えられるゲインG1゜、
ci+は、それぞれ車速が非常に高く操舵速度の遅い場
合のゲインと車速か低く操舵速度の非常に速い場合のゲ
インの値に対応しており、これらゲインは上記評価関数
の重みf、gをそれぞれ大きくしたとき、または重みf
を大きく、gを小さくしたときに対応する。That is, the gain G1° given by program P6,
ci+ corresponds to the gain when the vehicle speed is very high and the steering speed is slow, and the gain when the vehicle speed is low and the steering speed is very fast, and these gains change the weights f and g of the above evaluation function, respectively. When increased, or the weight f
This corresponds to when g is made large and g is made small.
次に、プログラムP7で求められたゲインG1(i=1
〜4)を係数設定器210.211.212.213に
出力する(P8)。Next, gain G1 (i=1
~4) is output to the coefficient setter 210.211.212.213 (P8).
このプログラムP8を実行した後実行する流れはプログ
ラムP2に戻り、これを繰り返す。After executing this program P8, the execution flow returns to program P2 and repeats this.
記憶部203には前述(D6+ % 6t 、u+ 、
uzの外に、係数Mが0の場合の最適なゲインの値G、
。、G2゜、G、。、G4゜と、係数Mが1の場合の最
適なゲインの値Gll、Ct+、Gel、041、及び
プログラムP1〜P8を記憶させておく。The storage unit 203 stores the above-mentioned information (D6+% 6t, u+,
In addition to uz, the optimal gain value G when the coefficient M is 0,
. ,G2゜,G,. , G4°, optimal gain values Gll, Ct+, Gel, 041 when the coefficient M is 1, and programs P1 to P8 are stored.
操舵量演算手段■2は4個の係数設定器210.211
.212.213と、2個の一次遅れフィルタ214.
215と、積分回路216と、3個の加算器217.2
18.219とからなる。Steering amount calculation means ■2 is 4 coefficient setters 210.211
.. 212, 213, and two first-order lag filters 214.
215, an integrating circuit 216, and three adders 217.2.
It consists of 18.219.
−次遅れフィルタ214は、前記ヨーレート必を表す信
号からヨー角ψに相当する擬似ヨー角ψを表す信号を出
力するものである。また、−次遅れフィルタ215は横
加速度yに相当する信号を信号を出力し、さらに積分回
路216はその擬偵横速度yを表す信号を積分して擬似
横変位yを出力するものである。これら−次遅れフィル
タ214.215の作用及び効果を以下に示す。The -order lag filter 214 outputs a signal representing a pseudo yaw angle ψ corresponding to the yaw angle ψ from the signal representing the yaw rate. Further, the -order lag filter 215 outputs a signal corresponding to the lateral acceleration y, and the integrating circuit 216 integrates the signal representing the simulated lateral velocity y to output the simulated lateral displacement y. The functions and effects of these -order lag filters 214 and 215 will be described below.
第6図(a)に示すように、一般にヨーレート↓からヨ
ー角ψまたは横加速度yから横速度9を求めるためには
積分回路101を通過させる。しかしながら、前記ヨー
レートセンサIz+および横加速度センサ■3□におい
て生ずる若干のノイズの影響でヨー角ψ及び横速度9に
定常偏差が生じる可能性がある。そこで、前記積分回路
101の後段に第6図(b)に示すような効果を持つバ
イパスフィルタ102を具備することにより、前記定常
偏差をなくすことが可能となる。ところで、第6図(b
)に示したブロック図は等価的に第6図(C)の様に一
次遅れフィルタ103および係数設定器104によって
置換することが可能である。As shown in FIG. 6(a), generally, in order to obtain the yaw angle ψ from the yaw rate ↓ or the lateral velocity 9 from the lateral acceleration y, the signal passes through an integrating circuit 101. However, a steady deviation may occur in the yaw angle ψ and the lateral velocity 9 due to the influence of some noise generated in the yaw rate sensor Iz+ and the lateral acceleration sensor 3□. Therefore, by providing a bypass filter 102 having an effect as shown in FIG. 6(b) after the integrating circuit 101, it is possible to eliminate the steady-state deviation. By the way, Figure 6 (b
) can be equivalently replaced by a first-order lag filter 103 and a coefficient setter 104 as shown in FIG. 6(C).
そこで、本実施例では前記積分回路101とバイパスフ
ィルタ102とを一次遅れフィルタ103と係数設定器
104とに置き換え、前述の効果を持たせるようにした
。Therefore, in this embodiment, the integration circuit 101 and the bypass filter 102 are replaced with a first-order lag filter 103 and a coefficient setter 104 to provide the above-mentioned effect.
係数設定器210はヨーレートのフィードバックゲイン
G1を、係数設定器211はヨー角のフィードバックゲ
インG2を、係数設定器212は横速度のフィードバッ
クゲインG、を、係数設定器213は横変位のフィード
バックゲインG4を力する。加算器217は係数設定器
210および218は係数設定器212および213の
出力は加算器217および218の出力を加算して角に
相当する制御信号δ、として出力する。The coefficient setter 210 sets the yaw rate feedback gain G1, the coefficient setter 211 sets the yaw angle feedback gain G2, the coefficient setter 212 sets the lateral velocity feedback gain G, and the coefficient setter 213 sets the lateral displacement feedback gain G4. Power. The adder 217 adds the outputs of the coefficient setters 210 and 218, the outputs of the coefficient setters 212 and 213, and the outputs of the adders 217 and 218, and outputs the result as a control signal δ corresponding to the angle.
後輪アクチュエータ手段■は、前記操舵制御手段■から
出力された信号を後輪転舵角に変換するもので、駆動手
段■、と油圧アシスト機構■2と後輪操舵機構■、とか
らなる。The rear wheel actuator means (2) converts the signal output from the steering control means (2) into a rear wheel steering angle, and is comprised of a drive means (2), a hydraulic assist mechanism (2), and a rear wheel steering mechanism (2).
駆動手段■1は、増幅器310とステッピングモータ3
11とからなる。Driving means 1 includes an amplifier 310 and a stepping motor 3
It consists of 11.
増幅器310は、操舵制御手段■より出力された操舵制
御信号、すなわち後輪転舵角に相当する信号を入力して
アクチュエータ駆動信号に変換してステッピングモータ
311に出力し、ステッピングモータ311は入力信号
に基づき後述するようにサーボ弁324を駆動制御する
とともに、ギアボックス335を介してロッド334を
左右に駆動する。The amplifier 310 inputs a steering control signal output from the steering control means (2), that is, a signal corresponding to the rear wheel turning angle, converts it into an actuator drive signal, and outputs it to the stepping motor 311. Based on this, as will be described later, the servo valve 324 is driven and controlled, and the rod 334 is driven left and right via a gear box 335.
油圧アシスト機構■2は、油圧ポンプ321と、油圧を
一定の圧力に保つためのリリーフ弁322と、前記油圧
ポンプ321で生ずる油圧の変動を抑えるためのアキュ
ムレータ323と、ステッピングモータ311により駆
動され油圧ピストン336への油供給方向を決定するサ
ーボ弁324と、油圧ピストン336に油圧を供給する
ための油供給路325と、油圧ピストン336から排出
される油とリリーフ弁322からの漏れ油とを回収する
油回収路326と、この油圧アシスト機構で使用する油
を貯蔵する油タンク327とからなる。Hydraulic assist mechanism 2 is driven by a hydraulic pump 321, a relief valve 322 for keeping the hydraulic pressure at a constant pressure, an accumulator 323 for suppressing fluctuations in the hydraulic pressure caused by the hydraulic pump 321, and a stepping motor 311 to maintain the hydraulic pressure. A servo valve 324 that determines the direction of oil supply to the piston 336, an oil supply path 325 for supplying hydraulic pressure to the hydraulic piston 336, and a collection of oil discharged from the hydraulic piston 336 and leaked oil from the relief valve 322. The hydraulic assist mechanism consists of an oil recovery path 326 and an oil tank 327 that stores oil used in this hydraulic assist mechanism.
後輪操舵機構■、は、後輪331と、ナックル332、
ナックルアーム333、ロッド334、ギアボックス3
35、及び油圧ピストン336とからなる。Rear wheel steering mechanism■, rear wheel 331, knuckle 332,
Knuckle arm 333, rod 334, gear box 3
35, and a hydraulic piston 336.
後輪331はナックル332によって車体に転舵可能に
支持され、ナックルアーム333の間をロッド334と
油圧ピストン336で連結する。The rear wheel 331 is rotatably supported by the vehicle body by a knuckle 332, and a knuckle arm 333 is connected by a rod 334 and a hydraulic piston 336.
また、ステッピングモータ311は、増幅器310から
の後輪操舵角に相当する信号によって制御され、サーボ
弁324を駆動すると共にギアボックス335を介して
ロッド334を左右に駆動する。これらの機構によって
ステッピングモータ311は増幅器310からの信号に
応じてロッド334を左右に動かすと共に、油供給路3
25からの蓄圧された油をサーボ弁324を動かすこと
により油圧ピストン336の室に供給すると共に他方の
室を油回収路326により油タンク327に通じさせ、
前記油圧ピストン336を駆動させ、ステッピングモー
タ311に加わる力を補助し、後輪331を左右に転舵
することが可能となる。Further, the stepping motor 311 is controlled by a signal corresponding to the rear wheel steering angle from the amplifier 310, and drives the servo valve 324 and drives the rod 334 left and right via the gear box 335. These mechanisms cause the stepping motor 311 to move the rod 334 left and right in response to the signal from the amplifier 310, and also to move the rod 334 left and right in response to the signal from the amplifier 310.
25 is supplied to the chamber of the hydraulic piston 336 by moving the servo valve 324, and the other chamber is communicated with the oil tank 327 through the oil recovery passage 326.
By driving the hydraulic piston 336 and assisting the force applied to the stepping motor 311, it becomes possible to steer the rear wheel 331 left and right.
前輪操舵機構■は前輪41と、ステアリングリンケージ
42と、ロッド43と、ラック44と、ピニオン45と
からなり、前記前輪41はステアリングリンケージ42
によって車体に転舵可能なように支持され、これらステ
アリングリンケージ42間をロッド43とラック44で
連結する。これらの機構によって前輪41はハンドルS
を転舵することによりピニオン45が回転し、このピニ
オン45の回転をラック44で直線運動に変換してロッ
ド43を左右に動かし、ステアリングリンケージ42を
介して前輪41は左右に操舵される。The front wheel steering mechanism (2) consists of a front wheel 41, a steering linkage 42, a rod 43, a rack 44, and a pinion 45.
These steering linkages 42 are connected by a rod 43 and a rack 44. With these mechanisms, the front wheel 41 is connected to the handle S.
By steering the wheel, the pinion 45 rotates, and the rack 44 converts the rotation of the pinion 45 into linear motion to move the rod 43 left and right, and the front wheels 41 are steered left and right via the steering linkage 42.
上記構成からなる本発明の作用及び効果は以下の通りで
ある。The functions and effects of the present invention having the above configuration are as follows.
操舵速度センサI、はハンドルSの操舵速度を検出し、
挙動センサ■3に属するヨーレートセンサL+は車両の
ヨーレート込を、また、横加速度センサ■3!は車両の
左右並進方向の加速度yをそれぞれ検出する。The steering speed sensor I detects the steering speed of the steering wheel S,
The yaw rate sensor L+, which belongs to the behavior sensor ■3, includes the vehicle's yaw rate, and the lateral acceleration sensor ■3! detects the acceleration y in the left and right translational directions of the vehicle.
制御ゲイン演算手段■1の入力部201には操舵角速度
δに相当する信号および車速u0に相当する信号が入力
される。A signal corresponding to the steering angular velocity δ and a signal corresponding to the vehicle speed u0 are input to the input section 201 of the control gain calculating means (1).
一方、操舵量演算手段■2ではヨーレート↓に相当する
信号と、−次遅れフィルタ214を経て擬似ヨー角ψを
表す信号、及び横加速度yに相当する信号から一次遅れ
フィルタ215を経て擬似横速度yを表す信号と、積分
回路216を経て擬似横変位yを表す信号とに分けられ
る。On the other hand, in the steering amount calculating means (2), a signal corresponding to the yaw rate ↓, a signal representing the pseudo yaw angle ψ is passed through the −th order lag filter 214, and a signal corresponding to the lateral acceleration y is passed through the first order lag filter 215 to the pseudo lateral velocity. The signal is divided into a signal representing y and a signal representing pseudo lateral displacement y via the integrating circuit 216.
前述の制御ゲイン演算手段■1の入力部201では、そ
の入力に基づいて車両の状態を判別する。The input section 201 of the aforementioned control gain calculation means (1) determines the state of the vehicle based on the input.
すなわち、車速u0が大きいか小さいか、あるいは操舵
角速度8が大きいか小さいかをドライバーによる評価値
に対応する各々0から1の間を連続的に変化する係数W
、 、W、に置き換え、以下の要領で状態を判別する。In other words, coefficients W that continuously change between 0 and 1 correspond to the driver's evaluation value of whether the vehicle speed u0 is large or small, or whether the steering angular velocity 8 is large or small.
, ,W, and determine the state as follows.
(1)もし、車速u6が大きいならば安定性を高める。(1) If vehicle speed u6 is large, stability is improved.
(II)もし、車速u0が大きくなければ以下のルール
に従う。(II) If the vehicle speed u0 is not large, follow the following rules.
(I[[)もし、操舵角速度1仙が大きいならば応答性
を高める。(I[[) If the steering angular velocity 1x is large, the responsiveness will be increased.
(IV)もし、操舵角速度131が小さいならば安定性
を高める。(IV) If the steering angular velocity 131 is small, stability is improved.
ここで、応答性を高めるとは、ハンドルの操舵に対して
前後輪のタイヤスリップ角を最適に発生させ、それによ
って車速の速い場合はヨー運動よりも横方向の運動を優
先させるように、また車速の遅い場合はヨー運動を最適
に制御して障害物等のgi、回避のためのクイックレー
ンチェンジのような象、操舵をした場合に速やかに進路
変更をすることを示す。また車両の安定性を高めるとは
、前後輪のタイヤスリップ角を小さくし、かつ横方向の
運動やヨー運動に対して速やかに元の状態に復帰する様
な運動を達成すること、例えば車両に横風等の外乱が与
えられた場合に速やかに進路を保持することを示してい
る。Here, improving responsiveness means creating an optimal tire slip angle for the front and rear wheels in response to steering wheel steering, and thereby giving priority to lateral motion over yaw motion when the vehicle speed is high. When the vehicle speed is slow, the yaw motion is optimally controlled to avoid obstacles, such as a quick lane change to avoid obstacles, and to quickly change course when the vehicle is steered. Increasing the stability of a vehicle means reducing the tire slip angles of the front and rear wheels and achieving a movement that quickly returns to its original state in response to lateral movement or yaw movement. This indicates that the vehicle will quickly maintain its course in the event of a disturbance such as a crosswind.
上記の(1)から(IV)までのロジックを、ここでは
係数M=W、xWtという演算により実行し、係数Mす
なわち寄与度指数を決定する。この係数Mに従って最適
なゲイン値G、〜G4を決定する。The logic from (1) to (IV) above is executed here by the calculation of coefficient M=W, xWt, and the coefficient M, that is, the contribution index is determined. Optimal gain values G, ~G4 are determined according to this coefficient M.
係数M=0に対応するGIG、G2゜、G20、G40
、係数M=1に対応するGll、 cz+、G33、G
4.は、予め記憶部203に記憶されており、最適なゲ
インの値は演算処理部202で演算する。GIG, G2°, G20, G40 corresponding to coefficient M=0
, Gll corresponding to coefficient M=1, cz+, G33, G
4. is stored in the storage unit 203 in advance, and the optimum gain value is calculated by the calculation processing unit 202.
そして、これら演算された最適なゲインの値、すなわち
制御ゲイン演算手段■1の出力部204からの最適ゲイ
ン出力G五 (i=1〜4)は、操舵量演算手段■2の
4個の係数器210.211、y、yへの最適ゲインを
与える。Then, these calculated optimal gain values, that is, the optimal gain output G5 (i=1 to 4) from the output section 204 of the control gain calculation means (1) are calculated by the four coefficients of the steering amount calculation means (2). 210.211, y, gives the optimal gain to y.
操舵量演算手段■2の加算器219では上記ヨーレート
信号↓と最適なゲイン虐とを掛は合わせた信号G1・↓
と、擬似ヨー角信号ψと最適なゲインGtとを掛は合
わせた信号G2・ψと、擬似横変位信号yと最適なゲイ
ンG、とを掛は合わせた信号G3・y と、擬似横変位
信号yと最適なゲインG4とを掛は合わせた信号G4・
y とを加算することによりフィードバック信号G1・
↓+G2・ψ+G3・y 十G 4・yを後輪アクチュ
エータ手段■に出力する。The adder 219 of the steering amount calculation means ■2 multiplies the above yaw rate signal ↓ and the optimum gain ratio to produce a signal G1 ↓.
, the signal G2・ψ is the product of the pseudo yaw angle signal ψ and the optimal gain Gt, the signal G3・y is the product of the pseudo lateral displacement signal y and the optimal gain G, and the pseudo lateral displacement The signal G4 is the sum of the signal y and the optimal gain G4.
By adding y, the feedback signal G1・
↓+G2・ψ+G3・y 10 G 4・y is output to the rear wheel actuator means ■.
駆動手段■1は、操舵量演算手段■2からの操舵制御信
号
δ、=G、・ψ十G、・ψ十G、・ )l+G4・ y
によって、油圧アシスト機構■2を駆動し後輪操舵機構
■、を作動させ、所定の操舵制御を行うのである。The driving means (■1) receives a steering control signal δ from the steering amount calculating means (■2), =G, ·ψ10G, ·ψ10G, ·)l+G4·y
This drives the hydraulic assist mechanism (2) and operates the rear wheel steering mechanism (2) to perform predetermined steering control.
すなわち、本実施例では車両の前後輪のタイヤスリップ
角を制御することにより、車速か比較的遅くハンドルの
操舵速度が速いときには前後輪のスリップ角が大きくな
るように制御して車両の応答性を向上し、車速か比較的
大きくハンドルの操舵速度が比較的小さい場合は車両の
安定性を向上するために前後輪のスリップ角を小さくす
るように制御して車両の安定性を向上する。That is, in this embodiment, by controlling the tire slip angles of the front and rear wheels of the vehicle, when the vehicle speed is relatively slow and the steering speed of the steering wheel is high, the slip angles of the front and rear wheels are controlled to be large, thereby improving the responsiveness of the vehicle. When the vehicle speed is relatively high and the steering speed of the steering wheel is relatively low, the slip angles of the front and rear wheels are controlled to be small to improve the stability of the vehicle.
これらの動作により、ドライバーがハンドルを速く操舵
したときは車両を速く旋回させたい意志があるとして車
両のハンドル操舵に対する応答性を向上するように後輪
を操舵し、またハンドルをほとんど操舵しない状態では
ドライバーが車両の状況を変化させたくないと判断して
車両の安定性を向上するように後輪を操舵するため、横
風や轍などの外乱に大して安定性の高い車両を提供する
ことが可能となる。すなわち、車両の状態およびドライ
バーの意志に応じて、最適な車両の応答性と安定性との
両立を可能にする。Through these operations, when the driver turns the steering wheel quickly, the rear wheels are steered to improve responsiveness to the steering wheel, assuming that the driver wants to turn the vehicle quickly, and when the driver is not turning the steering wheel at all, the rear wheels are steered to improve responsiveness to the steering wheel. Since the rear wheels are steered to improve vehicle stability based on the driver's judgment that the driver does not want to change the vehicle's situation, it is possible to provide a highly stable vehicle in the face of external disturbances such as crosswinds and ruts. Become. In other words, it is possible to achieve both optimum vehicle responsiveness and stability depending on the vehicle condition and the driver's will.
また、車両の最適な状態フィードバックの係数を決定す
る際に予め後輪の操舵の応答特性を考慮して係数を設定
することが出来るため、車両の後輪の応答遅れによる操
縦安定性の低下を未然に防ぐことが可能となり、より一
層操縦安定性が向上できる。In addition, when determining the vehicle's optimal state feedback coefficient, it is possible to set the coefficient in advance by taking into account the response characteristics of rear wheel steering, which prevents a decrease in steering stability due to a delay in the response of the vehicle's rear wheels. It is possible to prevent this from happening, and the steering stability can be further improved.
〈変形例〉
上記実施例では述べなかったが、車両の状態を判定する
車両状態判定手段■、に取り込まれる信号は、ハンドル
角速度信号、車速信号のみならず挙動センサ■3から発
生する挙動量信号や路面の状態などの外部環境状態セン
サより発生する信号を取り込んでもよい。<Modified Example> Although not described in the above embodiment, the signals taken into the vehicle state determining means (■) for determining the state of the vehicle include not only the steering wheel angular velocity signal and the vehicle speed signal but also the behavior amount signal generated from the behavior sensor (■3). It is also possible to take in signals generated from an external environmental condition sensor, such as the condition of the road surface or the like.
例えば、挙動センサ■、からの挙動量信号を取り込んだ
場合は係数W、、Wtの他に係数W、を設け、挙動変化
が著しく大きい場合は係数W3を0とし、挙動変化が少
ないときはW3=1として、この間を連続的に補間して
係数W3を決定し、係数Mの算出方法を
M工W1・W2・W3
とすることで対応できる。For example, when the behavior amount signal from the behavior sensor ■ is taken in, a coefficient W is set in addition to the coefficient W, , Wt, and when the behavior change is extremely large, the coefficient W3 is set to 0, and when the behavior change is small, the coefficient W3 is set. = 1, the coefficient W3 is determined by continuously interpolating this interval, and the calculation method of the coefficient M is set as M-work W1, W2, W3.
その結果、挙動変化が著しく大きくなるような状態、す
なわちタイヤのグリップ力の低下時や積載荷重の変化に
伴う車両運動の変化にも追従させることが可能となり、
より一層、車両の安定性や応答性を向上できる。As a result, it is possible to follow conditions where the behavior changes significantly, such as when the tire grip force decreases or changes in vehicle motion due to changes in the payload.
The stability and responsiveness of the vehicle can be further improved.
同様に、上記車両状態判定手段に路面センサからの信号
を加えるならば、路面状態が滑り易い状態の時(例えば
路面とタイヤの間の摩擦係数μがμ〈0.3の時)係数
W4をW4=0とし、路面の状態がよいとき(μ>0.
8 ) W、 = 1とし、その間を連続的に補間して
係数W4を決定し、このW4を上記係数Mに掛は合わせ
ることで対応することが出来る。Similarly, if the signal from the road sensor is added to the vehicle condition determining means, the coefficient W4 can be calculated when the road surface is slippery (for example, when the friction coefficient μ between the road surface and the tires is μ<0.3). When W4=0 and the road surface condition is good (μ>0.
8) This can be handled by setting W, = 1, determining a coefficient W4 by continuously interpolating between them, and multiplying this W4 by the coefficient M.
その他、各種信号を同様に車両状態判定手段に取り込む
ことが可能である。In addition, it is possible to similarly take in various signals to the vehicle state determination means.
さらに、上記実施例では、車両の後輪操舵装置に本発明
の操舵制御方法を適用したが、車両の前後輪の操舵装置
に前記操舵制御方法を適用することも可能である。Further, in the above embodiment, the steering control method of the present invention is applied to the rear wheel steering device of the vehicle, but it is also possible to apply the steering control method to the front and rear wheel steering devices of the vehicle.
この場合、前輪操舵機構にはコンピュータからの信号に
応じて前輪を転舵する前輪補助操舵機構が加えられ、か
つ実施例の中で述べた制御ゲイン演算手段で求められる
ゲインG五は、前輪用と後輪用の2種類が存在し、かつ
そのゲインを決める評価関数の中に前輪の舵角のみの項
を加えることで容易に算出することが出来る。この場合
、上記実施例との相違点についてのみのべると、係数M
−〇に対応する前輪および後輪のゲインと、係数M=1
に対応する前輪および後輪のゲインとは、予め制御ゲイ
ン演算手段■、の記憶部203に記憶されており、前後
輪の各々最適なゲインは演算処理部202で演算される
。これら演算された最適なゲインは、制御信号演算手段
■2に出力され、その結果演算されるフィードバック信
号により前輪補助操舵機構並びに後輪操舵機構を作動さ
せ、所定の操舵制御を行う。これにより、前輪をも直接
タイヤのスリップ角を制御することが可能となる。In this case, a front wheel auxiliary steering mechanism is added to the front wheel steering mechanism to steer the front wheels according to signals from the computer, and the gain G5 obtained by the control gain calculation means described in the embodiment is for the front wheels. There are two types, one for the front wheels and one for the rear wheels, and the gain can be easily calculated by adding only the term of the steering angle of the front wheels to the evaluation function that determines the gain. In this case, the coefficient M
− Front and rear wheel gains corresponding to 〇 and coefficient M=1
The gains of the front wheels and rear wheels corresponding to are stored in advance in the storage unit 203 of the control gain calculating means (2), and the respective optimum gains for the front and rear wheels are calculated by the calculation processing unit 202. These computed optimal gains are output to the control signal computing means (2), and the feedback signal computed as a result operates the front wheel auxiliary steering mechanism and the rear wheel steering mechanism to perform predetermined steering control. This makes it possible to directly control the tire slip angle of the front wheels as well.
第1図は本発明による後輪操舵制御装置の原理図、第2
図は従来の操舵制御装置の概略図、第3図は前後輪の舵
角とタイヤスリップ角の関係を示す図、第4図は本発明
による後輪操舵装置の具体的な実施例の概略図、第51
図はマイクロコンピュータのフローチャート、第6図は
本発明の実施例で使用した1次遅れフィルタの原理図で
ある。
I ・・・センサ手段、
■、・・・操舵速度センサ、
I2 ・・・車速センサ、
■、・・・状態検出センサ、
I4 ・・・挙動センサ、
■ ・・・操舵制御手段、
■、・・・制御ゲイン演算手段、
■、・・・車両状態判定手段、
■1□・・・基本ゲイン生成手段、
Ls・・・ゲイン変更手段、
■2 ・・・操舵量演算手段、
■ ・・・後輪アクチュエータ手段FIG. 1 is a principle diagram of the rear wheel steering control device according to the present invention, and FIG.
The figure is a schematic diagram of a conventional steering control device, FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the steering angle of the front and rear wheels and the tire slip angle, and FIG. 4 is a schematic diagram of a specific embodiment of the rear wheel steering device according to the present invention. , 51st
The figure is a flowchart of a microcomputer, and FIG. 6 is a principle diagram of a first-order lag filter used in an embodiment of the present invention. I...Sensor means, ■,...Steering speed sensor, I2...Vehicle speed sensor, ■,...State detection sensor, I4...Behavior sensor, ■...Steering control means, ■,... ...Control gain calculation means, ■, ...Vehicle condition determination means, ■1□...Basic gain generation means, Ls...Gain change means, ■2...Steering amount calculation means, ■... rear wheel actuator means
Claims (1)
、 少なくともハンドルの操舵速度を検出する操舵速度セン
サと、車速を検出する車速センサと、車両の挙動量を検
出する挙動センサとを具備するセンサ手段と、 後輪を操舵する後輪操舵アクチュエータ手段と、少なく
とも前記検出された操舵速度に相当する信号と車速に相
当する信号とから車両の状態及びドライバーの操舵意志
が現在どの状態にあるかを判断して車両状態判定値を出
力する車両状態判定手段と、前輪スリップ角と前輪操舵
角とで構成される項と後輪スリップ角と後輪操舵角とで
構成される項と後輪舵角で構成される項と前記三つの項
に掛かる重み係数とから成る評価関数に基づき前記評価
関数の重み係数に対応した状態フィードバックゲインを
演算する基本ゲイン生成手段と、前記状態フィードバッ
クゲインを前記車両の状態及びドライバーの操舵意志を
表わす車両状態判定値に応じて配分して最適ゲインを演
算する最適ゲイン演算手段とを具備する制御ゲイン演算
手段と、前記挙動センサより出力された挙動信号に前記
演算された最適ゲインを掛けて加え合わせ、前記後輪操
舵アクチュエータ手段の制御信号とする操舵量演算手段
とを具備する操舵制御手段と からなり、車両の前後輪のスリップ角を車両の状態及び
ドライバーの操舵意志に応じて最適に制御することを特
徴とする車両の後輪操舵制御装置。[Scope of Claims] A rear wheel steering control device that controls a rear wheel steering amount of a vehicle, which includes at least a steering speed sensor that detects a steering speed of a steering wheel, a vehicle speed sensor that detects a vehicle speed, and a behavior amount of a vehicle. a sensor means comprising a behavior sensor; a rear wheel steering actuator means for steering the rear wheels; and at least a signal corresponding to the detected steering speed and a signal corresponding to the vehicle speed. A vehicle state determination means that determines the current state of the vehicle and outputs a vehicle state determination value, a term that includes a front wheel slip angle and a front wheel steering angle, and a term that includes a rear wheel slip angle and a rear wheel steering angle. basic gain generating means for calculating a state feedback gain corresponding to the weighting coefficient of the evaluation function based on an evaluation function consisting of a term consisting of a term consisting of a rear wheel steering angle, and a weighting coefficient applied to the three terms; control gain calculation means comprising an optimum gain calculation means for calculating an optimum gain by distributing the state feedback gain according to the state of the vehicle and a vehicle state judgment value representing the steering intention of the driver; a steering control means comprising a steering amount calculation means which multiplies the calculated behavior signal by the calculated optimum gain and adds the result to a control signal for the rear wheel steering actuator means; A rear wheel steering control device for a vehicle, which performs optimal control according to vehicle conditions and a driver's steering intention.
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63227739A JP2717676B2 (en) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | Rear wheel steering control device for vehicle |
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| JP63227739A JP2717676B2 (en) | 1988-09-12 | 1988-09-12 | Rear wheel steering control device for vehicle |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0277360A true JPH0277360A (en) | 1990-03-16 |
| JP2717676B2 JP2717676B2 (en) | 1998-02-18 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP (1) | JP2717676B2 (en) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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-
1988
- 1988-09-12 JP JP63227739A patent/JP2717676B2/en not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2717676B2 (en) | 1998-02-18 |
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