JPH0419509A - 検出値オフセット量除去装置 - 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、オフセット量を持つ検出値からオフセット量
を除去する検出値オフセット量除去装置に関する。

（従来の技術） 従来、検出値のオフセット量を除去して操舵角値を検出
する装置としては、例えば、特開昭６２−７７２１０号
公報に記載されている操舵角検出装置が知られている。

公知の操舵角センサによりステアリング機構の操舵角を
検出した場合、ステアリング機構の中立位置からの操舵
角情報は得られるものの、車両が直進状態を保つ直進中
立位置とステアリング機構の中立位置とは必ずしも一致
せず、操舵角センサ信号は操舵角情報として得たい直進
中立位置からの操舵角に対しオフセット量を持つ。

そこで、この従来出典には、ステアリング機構の操舵角
を検出する操舵角センサと、ステアリング機構の略中立
位置を所定の角度範囲により検出する略中立位置センサ
と、略中立位置の検出時に操舵角センサ信号ｅ０の移動
平均値をもって擬似中立位置θ。、を算出する擬似中立
位置算出手段と、擬似中立位置ｅ　ＣＡを中立位置ｅ。

とじて更新し、前記操舵角センサ信号θ。と前記中立位
置θ。どの差値により操舵角値θを算出する操舵角算出
手段とを備え、車両直進状態を保つ直進中立位置を基準
とする操舵角値θ（＝θ。−〇。）を得る装置が示され
ている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記従来の操舵角検出装置にあっては、
車両走行中、ある定めた距離以上の間、略中立位置検出
センサからの信号がＯＮ信号となると、操舵角センサか
らの操舵角センサ信号θ。の移動平均により得られる擬
似中立位置θ。、を中立位置θＣとして更新する、即ち
、操舵角センサ信号θ。と同じ物理量信号である略中立
位置センサ信号によりオフセット量を除去しようとする
ものである為、大旋回半径が長い間続く高速道路等での
走行時には、擬似中立位置算出手段により得られる擬似
中立位置θいが真の中立位置からずれた値となってしま
い、この値が中立位置θ。とじて更新されることで操舵
角算出手段から得られる操舵角値ｅかこのずれ量だけオ
フセット量を持つ。

この結果、操舵角値ｅを入力情報として車両の動特性を
制御するシステムにこの操舵角検出装置を適用した場合
には、操舵角情報が真価からオフセット量を持ってしま
い、所望の車両動特性が得られない制御となってしまう
。

具体的には、例えば、本出願人が先に提案した特願平１
−２０８７８８号に示すブレーキ制御システム（操舵角
とヨーレートを入力情報とし、操舵角に応じた目標ヨー
レートを演算し、入力情報である実ヨーレートと演算情
報である目標ヨーレートとが一致するようにブレーキア
クチュエータに対し信号を出力し、各輪のブレーキを制
御する）に適用した場合、目標ヨーレートを求める入力
情報となる操舵角値θにオフセット量を持つことで、非
旋回時に不要のブレーキ制御が行なわれたり、旋回時に
意図する所望の車両ヨーレート特性を得ることが出来な
い。

本発明は、上述のような問題に着目してなされたもので
、所定の物理量を検出する物理量検出手段からの検出値
が持つオフセット量を除去した正確な物理量情報を得る
検出値オフセット量除去装置を提供することを課題とす
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検出値オフセット量
除去装置では、同じ運動方程式で関係づけられる相異な
る複数の物理量検出値のうち一つの検出値が真の値を持
つ時に他の検出値のオフセット量を除去する手段とした
。

即ち、第１図のクレーム対応図に示すように、同じ運動
方程式で関係づけられる相異なる２つ以上の物理量を検
出する複数の物理量検出手段ａ。

ｂと、前記複数の物理量検出手段ａ、ｂのうち一つが真
の値を持つ所定の走行状態において前記複数の検出値を
互いに対比させ、真の値を持つ検出値に対し他の検出値
の値が生じているオフセット量を算出するオフセット量
算出手段Ｃと、前記オフセット量を持つ検出値からオフ
セット量を除去するオフセット量除去手段ｄと、を備え
ていることを特徴とする。（作　用） 同じ運動方程式で関係づけられる相異なる２つ以上の物
理量を検出する複数の物理量検出手段ａ、ｂを入力情報
とするシステムが搭載されている車両の走行時のうち、
複数の物理量検出手段ａ、ｂのうち一つが真の値を持つ
所定の走行状態には、オフセット量算出手段Ｃにおいて
、物理量検出手段ａ、ｂからの検出値を対比させ、真の
値を持つ検出値に対し他の検出値の値が生じているオフ
セット量が算出され、オフセット量除去手段ｄにおいて
、オフセット量を持つ検出値からオフセット量が除去さ
れる。

従って、同じ物理量検出値の対比によるオフセット量の
除去とは異なり、同じ運動方程式で関係づけられる相異
なる２つ以上の物理量検出値の対比によるものであり、
物理量検出値がオフセット量を同時に同じ量だけ内在す
ることがない為、検出値のオフセット量が整然と除去さ
れた正確な物理量情報が得られる。

（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図は実施例の検出値オフセット量除去装置が適用さ
れたブレーキ制御システムを搭載した車両を示す概略図
で、１はステアリングホイールの操舵角を検出する操舵
角センサ（略中立位置センサを含む）、２は車両走行中
のヨーレートを検出するヨーレートセンサ、３はブレー
キコントローラ、４はブレーキアクチュエータ、５は各
輪に設けられたブレーキ装置である。

前記ブレーキコントローラ３には、操舵角センサ１から
の操舵角センサ信号θ。に基づいて得られる中立位置θ
。が持つオフセット量△Ｕを除去△ すると同時にシステムのパラメータη（ｋ）、　ｎ　（
ｋ）をパラメータ同定の手法を用いて検出するパラメー
タ調整部７と、センサ信号による実ヨーレートψに操舵
角値θに基づいて演算により求められた目標ヨーレート
ｌが一致するようにブレーキアクチュエータ４に対し駆
動制御信号を出力するアクティブフレーキコントロール
部６とを備えている。

このブレーキ制御システムは、車両のヨーレート特性を
表現した２自由度平面運動車両モデルを用いたシステム
で、操舵角センサ信号θ。とヨーレートセンサ信号φ。

（＝ψ）を入力センサ信号とし、車両走行の中立位置θ
。を基準とする操舵角値θに最適な車両動特性としての
目標ヨーレートψ０を演算し、入力情報である実ヨーレ
ートψと演算情報である目標ヨーレートψ°とが一致す
るようにブレーキアクチュエータ４に対し駆動制御信号
を出力し、ブレーキ装置５により各輪に与える制動力が
制御される。

前記パラメータ調整部７には、後述するように同じ運動
方程式で関係づけられる相異なる２つの物理量である操
舵角とヨーレートを検出する操舵角センサ１及びヨーレ
ートセンサ２から操舵角センサ信号θ。とヨーレートセ
ンサ信号ψ。が入力され、ヨーレートセンサ信号ψ。が
真の値（零）を持つ直進走行状態において操舵角センサ
信号θ０に基づいて得られる中立位置θ。とヨーレート
センサ信号ψ。を対比させ、真の値を持つヨーレートセ
ンサ信号φ。に対し中立位置θ。の値が生じているオフ
セット量△Ｕを算出し、中立位置θ。からオフセット量
△Ｕを除去すると同時にシステムのパラメータｎ　（ｋ
）、　ｎ　（ｋ）がパラメータ同定の手法を用いて検出
される。

次に、作用を説明する。

中立位置θ。のオフセット量△Ｕを算出する方法につい
て詳細に述べる。

まず、車両の運動方程式を平面２自由度車両モデルで記
述する。

ｘ＝Ａｘ＋Ｂｕ　　　　　　　　　　　　　　　　・・
・（１）但し、 ａｌ　ｌ　＝　−（ＬＦ’　・にＦ＋ＬＲ”にｐ＋）／
ＩｚＢ、２＝−（ｌＦ・にＦ−ＬＲ・に−）／ＩＺａ２
＋　＝　−（ＬＦ−にＦ−ＬＲ’にＲ）／−９２２＝−
（に、十にＲ）／ＩＪ ｂ１１＝ＬＦ・に、／工２ ｂ２＋＝に、／Ｍ ×Ｔ＝［ψ　Ｖｙ］ Ｕ＝θ　。

出力方程式はヨーレートを出力と選ぶと次式となる。

ψ＝［１０］ｘ　　　　　　　　　　　　　・・・（２
）上記（＋）、　（２）式の入出力関係は微分オペレー
タ５＝（ｄ／ｄｔ）を用いて次式のように表すことがで
きる。

ＡＰ（Ｓ）　・ψ＝　ＯＦ　（Ｓ）　・ｕ　　　　　　
　　　　　　・＝　（３）但し、 Ａｐ　（Ｓ）　＝Ｓ’−（ａ＋　＋　＋８２２）　（２
／Ｖ）　−８＋　（ａ＋　＋　・ａ２２−ａ＋　２　’
ａ２　＋）　・（２／Ｖ）２＋２ａ＋２ ＝Ｓ’＋ａｙＩ−Ｓ＋ａｙ２ Ｈｐ（Ｓ）＝ｂｚ（２／Ｎ）・Ｓ＋（−ａ２２／ｂ＋２
＋ａ＋ｚ／ｂ２２）（４／Ｖ−Ｎ）：ｂｙｌ・Ｓ／Ｎ＋
ｂｙｏ／Ｎ ここで、次数２の安定多項式Ｆ　（Ｓ）を導入する。

Ｆ　（Ｓ）　”　Ｓ２＋　（ｆｏ＋ｇｏ）−Ｓ＋ｆｏ’
ｇｏ　　　　　　　・−’　（４）（４）式を用いて（
３）式は次のように書き換えられる。

（５）式を変形することにより（６）式を得る。

上式は等価的に以下のように表すことができる。

ｎ＝ｅＴ・ξ　　　　　　　　　　　　　・・・（７）
但し、 口＝ψ−（（ｆｏ＋ｃ＋ｏ）−Ｓ−Ｆ（Ｓ）−’＋ｆｏ
−９ｏ−Ｆ（Ｓ）−’）　−ψｅ　”　”　［ａｙｌ　
　ａｙ２　　ｂｙｌｂ、ｏ］ξ’　＝　［−３−Ｆ（Ｓ
）−’・ψ　−Ｆ　（Ｓ）　−’・φＳ−Ｆ　（Ｓ）　
−’　−ｕ／Ｎ　　Ｆ　（Ｓ）　−’　−ｕ／Ｎ　］し
かし、実際には入力Ｕの操舵角センサ１の信号にはオフ
セット量△Ｕが生じているので（７）式は以下のように
書き改められる。

ｎ　＝−ａＶｌ・５−Ｆ（Ｓ）−’−ψ−ａ、ｙ　・Ｆ
　（Ｓ）　−’　・ψ＋ｂｙ＋・５４（Ｓ）−１・（ｕ
＋Δｕ）／Ｎ＋ｂｙｏ４（Ｓ）−’・（ｕ＋Δｕ）　／
Ｎ・・・（８） Δｕ　＝　ｃｏｎｓｔとすれば、 Ｓ−Ｆ　（Ｓ）　−△ｕ　／Ｎ＝　Ｏ＝−（９）なので
、 ｎ＝θ°１・ξ゛　　　　　　　　　　　・・・（１０
）但し、 θ　””［ａｙｌ　　ａｖ２　　ｔ）ｙｌ　　ｂｙｏ　
　ｂｙｏ−Δｕ／Ｎ　］ξ”　＝　［−５−Ｆ（Ｓ）−
’・ψ　　−Ｆ　（Ｓ）　−’・φ５−Ｆ（Ｓ）−”ｕ
　　Ｆ（Ｓ）−１・ｕ　　Ｆ（Ｓ）−’］（１０）式に
対応して以下のように同定器を設定する。

△　△ ｎ＝θ°・ξ°　　　　　　　　　　　　　・・・（１
１）但し、 △　　　　△　　　　△　　　　△　　　　△　　　　
△　　△θ　”［ａｙｌ　　　ｙ２　　ｂ、、　　ｂｙ
ｏ　　ｂｙｏ’Δｕ／Ｎ　］サンプリング時間をΔＴと
すると、ｔ＝ｋ・６丁（ｋ＝ｏ、＋、２．・−・）時点
において（８）、（９）式は次のように表すことができ
る。

ｎ　（ｋ）　＝　６　”（ｋ）４：　’（ｋ）　　　　
　　　　＝−（＋２）△　　　　　　　△ ｎ（ｋ）＝θ”（ｋ）・ξ’　（ｋ）　　　　　　　　
−（＋３）ここで、同定則として今回は最小二乗法を用
いるが、特に同定則に制約はない。

・・・（１４） ｒ（ｋ＋ｌ）＝ △ ε（ｋ）＝η（ｋ）　　−η（ｋ）　　　　　　　　　
・・・（１６）但し、 ｒ（０）＝ｒ（０）Ｔ＞０．　　　０≦１３（ｋ）＜２
以上に示すように、中立位置θ。を求める操舵角センサ
１に生じているオフセット量△Ｕはパラメータ同定の手
法を用いて正確に求められることがわかる。

第３図は上記のようにオフセット量△Ｕを求めると共に
パラメータ口（ｋ）、　ｎ　（ｋ）演算を行なう本実施
例での処理作動の流れを示すフローチャートであり、以
下、各ステップについて説明する。

ステップ３１では、従来技術で述べた手法に従って求め
られた擬似中立位置θ。、と中立位置θ。

とが読み出される。

ステップ３２では、直進走行時でヨーレートセンサ信号
ψ。が零の値の時をもってオフセット量６口を算出する
時期とし、このオフセット１八Ｕを算出するか否かが判
断される。

ステップ３３では、両センサ１，２がら操舵角センサ信
号ｅ０とヨーレートセンサ信号か。が読み込まれる。

ステップ３４では、制御入力情報とする操舵角値ｅが操
舵角センサ信号θ。から中立位置ｅｃを差し引くことで
演算される。

ステップ３５では、上記（１６）式に示すパラメータ同
定則を用いて上記（＋２）、　　（＋３）式に示すパラ
メータｎ　（ｋ）、　ｎ　（ｋ）が演算される。

△ ステップ３６では、ｎ　（ｋ）　＝ｎ　（ｋ）　、即ち
、誤差ε（ｋ）＝Ｏであるか否かが判断され、ε（ｋ）
≠Ｏの時には、ステップ３３〜ステツプ３５のパラメー
タ演算処理が繰り返され、パラメータ同定時であってε
（ｋ）＝０の時には、ステップ３７へ進む。

ステップ３７では、中立位置θ。が下記の式により更新
される。

θ。＝θ。−△Ｕ ここで、オフセット量ΔＵは、ヨーレートセンサ信号ψ
。が零の時の操舵角センサ信号θ。の値により与えられ
る。

以上説明してきたように、実施例の検出値オフセット量
除去装置にあっては、同じ運動方程式で関係づけられる
相異なる操舵角センサ１とヨーレートセンサ２からの操
舵角センサ信号θ。とヨーレートセンサ信号φ。のうち
ヨーレートセンサ信号φ。が真の値を持つ直進走行時に
操舵角センサ信号θ０に基づき演算される中立位置θ。

のオフセット量△Ｕを除去する装置とした為、大半径旋
回時等で中立位置θ。が持つオフセット量△Ｕが除去さ
れ、車両直進走行状態を基準とする正確な操舵角値ｅを
得ることが出来る。

ちなみに、第４図及び第５図は高速走行状態で本発明者
が行なった実験結果特性図であり、第４図は本発明の手
法を適用しない場合であり、ヨーレートセンサ信号特性
と操舵角センサとを比較して明らかなように、ヨーレー
トセンサ信号ψ。か零である領域であるにもかかわらず
操舵角値θか出ていて中立位置θ。がオフセットしてい
ることがわかる（☆印）。このデータに基づいて算出し
たオフセット１八Ｕは１．７　［ｄｅｇ］である。

第５図は本発明の手法を適用した場合であり、ヨーレー
トセンサ信号ψ。が零である領域では操舵角値θもほぼ
零に一致していて、極めて正確に中立位置θ。が出てい
ることがわかる。

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設計変更等があっても本
発明に含まれる。

例えば、実施例では検出精度の高いヨーレートセンサを
用い、このヨーレートセンサ信号φ。により操舵角セン
サ信号θ。に基づいて得られる中立位置θ。の持つオフ
セット量△Ｕを除去する例を示した。

しかし、温度等によって０点のドリフトが問題となる安
価なヨーレートセンサを用いた場合、操舵角センサから
のセンサ信号に基づいて算出される操舵角値θに生じる
２〜３°のオフセットΔＵに比ベヨーレートセンサで生
じるオフセット量△ψの影響が大きく問題となる。そこ
で、このような場合には、操舵角センサからのセンサ信
号に基づいて算出される操舵角値ｅを真価と考え、ヨー
レートセンサからのセンサ信号のオフセット量△ψを除
去するようにしても良い。

即ち、上記（５）式を下記のように書き改める。

（１７）式を変形することにより（１８）式を得る。

ここで、 △φ＝　ｃｏｎｓｔ とすれば、 Ｓ２・△ψ＝０ ・Δψ＝０ なので、 （１８）式は、 となる。

上式は等価的に以下のように表すことができる。

η＝０１・石 −・・（２０） 但し、 η＝φ （（ｆｏ”９ｏ）−Ｓ−Ｆ（Ｓ）−’＋ｆｏ・９ｏ−Ｆ
（Ｓ）１）・ ψ θ ７＝１ａｙ ｙ２ ｙ ｔ）ｙ。

ｙ２・△ψｊ ！、”＝［ −５−Ｆ（Ｓ）− ・ψ −Ｆ（Ｓ）− ・ψ ５−Ｆ（Ｓ）−”ｕ／Ｎ　　Ｆ（Ｓ）−１・ｕ／Ｎ　　
Ｆ（Ｓ）−’　　］次に、同定器を設定する。

△　　△ η＝θ°・ξ　　　　　　　　　　　　　・・・（２１
）但し、 △　　　　△　　　　△　　　　△　　　　△　　　　
△　　　　△θ＝［ａ、、　　　ｙ２　　ｂｙ＋　　ｂ
ｙｏ　　ｙ２−△ψ１サンプリング時間を△Ｔとすると
、ｔ＝ｋ・ΔＴ（ｋ＝ｏ、Ｉ、２．・・・）時点におい
て（２０）、　（２＋）式は次のように表すことができ
る。

η（ｋ）＝θ”　（ｋ）・　ξ′（ｋ）　　　　　　　
　・・・（２２）△　　　　　　　△ ｎ（ｋ）＝θ”　（ｋ）　−ξ’　（ｋ）　　　　　　
　　−（２３）ここで、同定則として今回は最小二乗法
を用いるが、特に同定則に制約はない。

ｒ（ｋ＋＋）＝ △ ε（ｋ）　　＝　ｎ　（ｋ）　　−月（ｋ）但し、 ・・・（２６） ｒ（Ｏ）＝ｒ（０）＞０．　　　　Ｏ≦Ｂ（ｋ）＜２以
上に示すように、操舵角値θが真価であれば、ヨーレー
トセンサに生じるオフセット量△φを除去できることが
わかる。

Ｕはパラメータ同定の手法を用いて正確に求められるこ
とがわかる。

によりしても良い。

また、実施例では、アクティブブレーキ制御システムへ
の適用例を示したが、（１）式の運動方程式に後輪舵角
を考慮することでヨー角速度フィードバックを行なう四
輪操舵車にも応用できる。

また、横加速度センサを用いている油圧アクティブサス
ペンション制御システム（特願昭６３−３２００３４号
等）やトラクションコントロールシステム等においても
、出力方程式を横加速度になるように書き換えることで
、横加速度センサに生じるオフセット量ΔＹ６を正確に
除去することができる。

（発明の効果） 以上説明してきたように、本発明の検出値オフセット量
除去装置にあっては、同じ運動方程式で関係づけられる
相異なる複数の物理量検出値のうち一つの検出値が真の
値を持つ時に他の検出値のオフセット量を除去する手段
とした為、所定の物理量を検出する物理量検出手段から
の検出値が持つオフセット量が整然と除去され、正確な
物理量情報を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の検出値オフセット量除去装置を示すク
レーム対応図、第２図は実施例の検出値オフセット量除
去装置が適用されたブレーキ制御システムが搭載された
車両を示す概略図、第３図は実施例装置でオフセット量
を求めると共にパラメータの演算を行なう処理作動の流
れを示すフローチャート、第４図は本発明のオフセット
除去手法を適用しない場合の操舵角値、ヨーレートセン
サ信号、車速の各特性図、第５図は本発明のオフセット
除去手法を適用した場合の操舵角値、ヨーレートセンサ
信号、車速の各特性図である。 ａ、ｂ・・・物理量検出手段 Ｃ・・・オフセット量算出手段 ｄ・・・オフセット量除去手段

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）同じ運動方程式で関係づけられる相異なる２つ以上
   の物理量を検出する複数の物理量検出手段と、 前記複数の物理量検出手段のうち一つが真の値を持つ所
   定の走行状態において前記複数の検出値を互いに対比さ
   せ、真の値を持つ検出値に対し他の検出値の値が生じて
   いるオフセット量を算出するオフセット量算出手段と、 前記オフセット量を持つ検出値からオフセット量を除去
   するオフセット量除去手段と、 を備えていることを特徴とする検出値オフセット量除去
   装置。 ２）車両の動特性を表現したシステムの入力を検出する
   入力検出手段と、 車両の状態量を検出する状態量検出手段と、前記両検出
   手段からの検出値を入力し、両検出値のうち一方が真の
   値を持つ所定の走行状態において検出値を対比させ、真
   の値を持つ検出値に対し他方の検出値の値が生じている
   オフセット量を算出し、オフセット量を持つ検出値から
   オフセット量を除去すると同時にシステムのパラメータ
   を検出するパラメータ調整手段と、 を備えていることを特徴とする検出値オフセット量除去
   装置。 ３）車両の動特性を表現した前記システムが、２自由度
   平面運動車両モデルを用いたシステムであることを特徴
   とする請求項２記載の検出値オフセット量除去装置。 ４）前記入力検出手段として、ステアリングホィールの
   ハンドル角検出手段もしくは前輪舵角検出手段を用い、
   前記状態量検出手段として、車両平面運動の運動情報を
   少なくとも１つの成分について検出する手段を用いたこ
   とを特徴とする請求項２または請求項３記載の検出値オ
   フセット量除去装置。