JPH0574512B2 - - Google Patents

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JPH0574512B2
JPH0574512B2 JP60152564A JP15256485A JPH0574512B2 JP H0574512 B2 JPH0574512 B2 JP H0574512B2 JP 60152564 A JP60152564 A JP 60152564A JP 15256485 A JP15256485 A JP 15256485A JP H0574512 B2 JPH0574512 B2 JP H0574512B2
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JP
Japan
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vehicle
steering
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wheel
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JPS6215170A (ja
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Taketoshi Kawabe
Takeshi Ito
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Nissan Motor Co Ltd
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Nissan Motor Co Ltd
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05D—SYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00—Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/08—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw
    • G05D1/0891—Control of attitude, i.e. control of roll, pitch, or yaw specially adapted for land vehicles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D7/00—Steering linkage; Stub axles or their mountings
    • B62D7/06—Steering linkage; Stub axles or their mountings for individually-pivoted wheels, e.g. on king-pins
    • B62D7/14—Steering 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
    • B62D7/15—Steering 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
    • B62D7/159—Steering 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)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (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)

Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この発明は、操舵時の車両の運動性能を自在に
制御できるようにした車両用操舵系制御装置に係
り、特に、横すべり角または横変位速度の特性を
重視した制御を行うようにした車両用操舵系制御
装置に関する。
(従来の技術) 従来の、機械リンク式ステアリング装置を搭載
した車両は、ステアリングハンドルの操舵量に対
応して前輪を転舵する構成となつており、操舵に
伴う運動性能は、その車両の車両諸元により一律
に決定され、運動性能は、車種毎に固有のものと
なつている。
これに対し、本願出願人は、先に、特願昭59−
147018号(特開昭61−27763号参照)、特願昭59−
188158号(特開昭61−67665号参照)、特願昭59−
188158号(特開昭61−175180号参照)等におい
て、目標とする運動性能を備える目標車両を想定
し、該目標車両に関する車両諸元と運動方程式に
基づいて、ステアリングハンドル操舵量と車速に
対応する運動変数の目標値、すなわち目標車両が
呈する運動性能を表す運動変数値を求め、この運
動変数目標値を自車(当該装置を搭載した車両)
で実現するように、自車の車輪(前輪または後輪
の少なくとも一方)の舵角を制御する装置を提案
している。
すなわち、この装置を用いれば、例えば自車が
セダン車タイプの車両であつても、目標車両をス
ポーツ車タイプの車両に設定すれば、車体構造等
がセダン車タイプでありながらスポーツ車の運動
性能を保有させること等、自在に運動性能を制御
することができるのである。
(発明が解決しようとする問題点) ところで、本願発明者は、上記装置について、
さらに研究を重ねるうちに、次のような改良点を
見出した。
すなわち、一般的に操舵性能を向上させようと
する場合、ヨーレートの変化特性を改善すること
が行われるが、ヨーレート変化の改善を重視した
制御を行うと、車速が200Km/h前後の高速にな
ると、横加速度の発生がやや遅れることになる。
このような高速域での走行時にはレーンチエンジ
や障害物の回避を行なう場合、横加速度の発生が
早い方が、より操安性が高くなるので、横加速度
の変化特性を重視した制御が望ましい。
(問題点を解決するための手段) 上記問題点を解決するために、本発明は、第1
図に示す手段を備える。
運動変数目標値演算手段102は、予め設定さ
れた目標とする運動性能を備える車両モデルに基
づいて、車速検出手段100で検出される車速V
およびハンドル操舵角検出手段101で検出され
るステアリングハンドルの操舵角θSに対応する横
すべり角または横変位速度の目標値を求める。
車輪舵角目標値演算手段103は、前記横すべ
り角の目標値βまたは横変位速度の目標値y〓、お
よび自車の車両諸元に基づいて、前記横すべり角
の目標値βまたは横変位速度の目標値y〓を自車で
実現するための前輪または後輪の少なくとも一方
の車輪舵角の目標値を求める。
車輪転舵手段104は、前記車輪舵角の目標値
δに対応する車輪を転舵する。
(作用) 運動変数目標値演算手段102で求められた横
すべり角の目標値βまたは横変位速度の目標値y〓
は、車輪舵角目標値演算手段103および車輪転
舵手段104によつて、車輪舵角を制御すること
により、自車の横すべり角または横変位速度とし
て実現される。
従つて、自車の運動性能は、予め設定された目
標とする運動性能に等しくなり、かつ、横加速度
の変化特性を重視した制御が行われるため、特に
高速走行時における操安性の向上を図ることがで
きる。
(実施例) 本発明の一実施例の構成を第2図に示す。
演算処理装置1は、マイクロコンピユータある
いは他の電気回路によつて構成されており、ハン
ドル操舵角センサ(ハンドル操舵角検出手段)2
で検出されるステアリングハンドル8の操舵角θS
と、車速センサ(車速検出手段)3で検出される
本実施例装置搭載車(以下「自車」という)の車
速Vを入力し、所定の演算を行つて、後輪舵角目
標値Rを出力する。
前輪9,10は、従来車両と同様の機械リンク
式ステアリング装置6によつて、ステアリングハ
ンドル8の操舵量に対応した舵角に転舵される。
後輪11,12は、油圧式ステアリング装置
(車輪転舵手段)7によつて転舵される構成とな
つており、油圧式ステアリング装置7は、後輪転
舵装置5により制御される。この後輪転舵装置5
は、演算処理装置1から入力される後輪舵角目標
値Rに対応して油圧式ステアリング装置7へ与
える油圧を変化させ、後輪11,12の実舵角δR
が前記後輪舵角目標値Rになるように油圧式ス
テアリング装置7の制御を行う(詳細は、特願昭
59−188158号に記載されている)。
第3図は、前記演算処理装置1はマイクロコン
ピユータを用いて構成した場合に、この演算処理
装置1で実行される処理を示すフローチヤートで
ある。この処理は、所定時間毎に繰返し実行され
る。
ステツプ21の処理では、前記ハンドル操舵角
センサ2で検出されるステアリングハンドル8の
操舵角θS(以下「ハンドル操舵角θS」とする)と
車速センサ3で検出される車速Vとを読込む処理
が行われる。
ステツプ22は運動変数目標値演算手段に相当
し、該ステツプの処理では、予め設定された目標
とする運動性能を備える目標車両に関する演算に
従つて、前記ハンドル操舵角θSと車速Vとに対応
する横変位速度目標値y〓と並進加速度目標値(旋
回外方への移動加速度)y¨を求める。
前記目標車両は、目標とする運動性能を表わす
特性式や車両諸元等によつて表わされるシミユレ
ーシヨンモデルであり、上記ハンドル操舵角θSと
車速Vを与えたときに、目標とする運動性能に従
つて、上記横変位速度目標値y〓と並進加速度目標
値y¨が求められる。
上記y〓とy¨は、以下の演算によつて求められる。
GY=V/{(1.0+A・V2)L・Z} …(1) GB=1/N−(1+M・LR・V2/2L・LF・KF)LF/V・
GY…(2) GDY=GB・V …(3) y…=GDYω2θS−2ξωy¨−y〓ω2 …(4) ∫y…dt=y¨=y¨ …(5) ∫y¨dt=y〓=y〓 …(6) ここで、 N:自車のステアリングギア比 L:自車のホイールベース LF:自車の前軸と重心間の距離 LR:自車の後軸と重心間の距離 M:自車の車体質量 KF:自車の前輪コーナリングパワー GY:目標とするヨーレートゲイン GB:目標とする横すべり角ゲイン GDY:制御ゲイン ξ,ω:車両諸元および目標とする運動性能に基
づいて最適値が決定される制御パラメータ A:目標とするスタビリテイフアクタ である。
また、上記(4)式は、 y〓/θS=GDY・ω2/S2+2ξωS+ω2 …(7) (但し、Sはラプラス演算子)で表わされる2
次遅れ系の伝達特性から得られたものであり、す
なわち、目標車両は、横変位速度y〓に関する特性
が上記(7)式で示される伝達特性を有するような運
動性能を具備するものとして設定されている。
次のステツプ23は車輪舵角目標値演算手段に
対応し、このステツプでは、上記演算によつて求
められた横変位速度目標値y〓と並進加速度目標値
y¨を自車で実現するのに必要な、後輪舵角目標値
δRを求める演算が行われる。このRは、以下の
演算に従つて求められる。
‥=2(CFLF−CRLR)/IZ …(8) ・=∫‥dt …(9) βF=θS/N−(y〓+LF・・)/V …(10) CF=KF・βF …(11) CR=M(y¨+V・・)/2−CF …(12) βR=CR/KR …(13) δR=βR+(y〓−LR・・)/V …(14) ここで、 ‥:自車のヨー角加速度 ・:自車のヨーレート CF:自車の前輪コーナリングフオース CR:自車の後輪コーナリングフオース IZ:自車のヨー慣性 βF:自車の前輪横すべり角 βR:自車の後輪横すべり角 KR:自車の後輪コーナリングパワー である。
このような演算により求められた後輪舵角目標
値Rは、次のステツプ24の処理により、後輪
転舵装置5に入力される。
後輪転舵装置5は、与えられた後輪舵角目標値
δRに後輪11,12を転舵するために必要な作
動油圧を油圧式ステアリング装置7へ供給し、こ
れにより、後輪11,12の転舵が行われる。
以上の動作により、自車の横変位速度および並
進加速度は、目標車両におけるそれらと同じ値、
すなわち、横変位速度目標値y〓および並進加速度
目標値y¨に等しくなり、自車は目標とする運動性
能を持つことになる。
従つて、特に高速走行時における横加速度変化
特性は、ステアリングハンドル操舵に対する応答
が早くなるような特性となり、操安性が向上す
る。
この効果をより具体的に示すため、第4図およ
び第5図に、従来車両(前輪のみを操舵する車
両)あるいは、先願に係るヨーレート制御を主と
した制御装置を搭載した車両(以下「先願例装置
搭載車」と言う)と、本実施例装置搭載車との、
車速が200Km/hにおける操舵性能を、比較しし
て示す。
第4図B〜Eは、同図Aに示すようなステアリ
ングハンドル操作が行われたときの、後輪舵角
(実舵角)、横加速度、ヨーレート、横すべり角の
変化を示す特性図であり、第4図B〜E中の実線
で示す特性が、本実施例装置搭載車のもの、破線
で示す特性が従来車両のものである。
同図から判るように、本実施例装置搭載車は、
従来車両に比べて、横加速度、横すべり角、ヨー
レートの何れについても、応答が早く、かつ振動
することがない、安定した変化特性になつてい
る。
第5図B〜Eは、同図Aに示すようなステアリ
ングハンドル操作が行われたときの、後輪舵角、
横加速度、ヨーレート、横すべり角の変化を示す
特性図であり、第4図B〜E中の実線で示す特性
が、本実施例装置搭載車のもの、一点鎖線で示す
特性が、先願例装置搭載車のものである。
同図から判るように、先願例搭載車は、ヨーレ
ート特性を重視した制御を行うことにより、ヨー
レートの応答性および安定性は、本実施例装置搭
載車に比して良好であるが、横加速度および横す
べり角の特性については、本実施例装置搭載車の
方が応答性の点で優れている。
なお、上記実施例では、目標車両モデルとし
て、横変位速度と並進加速度の各目標値y〓,y¨を
求めるものを設定した例を示したが、横加速度変
化の応答性向上の効果を得るのには、上記横変位
速度と並進加速度の他に、横すべり角を制御する
ことによつても可能である。
すなわち、前記第3図中のステツプ22の処理
に代替して、横すべり角の目標値を求める処理
を行う構成にすればよく、この場合には、横すべ
り角に関する伝達特性を、前記式(7)で示した横変
位速度の伝達特性と同様に、 β/θS=GDY・ω2/S2+2ξωS+ω2 …(15) (但し、βは重心点の横すべり角)のように、
設定することで、目標車両モデルが保有する運動
性能は、横加速度変化の応答性の高いものにな
る。
また、目標車両モデルを2つ設定して、一方を
横変位速度と並進加速度の各目標値y〓,y¨あるい
は、上述した横すべり角の目標値を求めるもの
とし、他方を、前述した先願例装置に用いられて
いるようなヨーレートの目標値・を求めるものと
して、両モデルから得られたy〓,y¨あるいはと
・に加重平均処理を施して、この加重平均値から
後輪舵角の目標値Rを求めるようにすることも
考えられる(この例においては、特願昭60−
15513号(特開昭61−175180号参照)に記載され
る技術を用いる)。
このようにすることで、横加速度応答性とヨー
レート応答性の両者を適当な重み付けを持つて重
視した制御を行うことができ、ヨーレートの応答
性および安定性を保持しつつ、高速域での横加速
度の発生を迅速にすることも可能になる。
さらに、上記実施例では、後輪舵角を制御する
例を示したが、これは、前輪と後輪の両舵角を制
御するものとしても良く、この場合には、前輪に
ついても後輪と同様なステアリング装置を設け、
かつ、目標とする運動性能を自車で実現するのに
必要な前輪舵角の目標値を、後輪舵角目標値とと
もに求めるようにすれば良い。
(発明の効果) 以上詳細に説明したように、本発明は、予め設
定された目標とする運動性能を、車輪の舵角を制
御することで、自車の運動性能として実現できる
ことにより、車両の運動性能を自在に制御するこ
とが可能である。
また、横加速度変化を重視した制御を行うよう
にしたことにより、高速走行時に特に操安性に関
係する横加速度の発生を迅速にすることができ、
高速走行時の操舵性能をより向上させることが可
能になる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の構成図、第2図は本発明の一
実施例の構成図、第3図は第2図中の演算処理装
置において実行される処理を示すフローチヤー
ト、第4図A〜Eは第2図に示す実施例装置を搭
載した車両と従来車両との操舵特性を比較して示
す図、第5図A〜Eは第2図に示す実施例装置を
搭載した車両と先願に係る装置を搭載した車両と
の操舵特性を比較して示す図である。 100……車速検出手段、101……ハンドル
操舵角検出手段、102……運動変数目標値演算
手段、103……車輪舵角目標値演算手段、10
4……車輪転舵手段、1……演算処理装置、2…
…ハンドル操舵角センサ(ハンドル操舵角検出手
段)、3……車速センサ(車速検出手段)、5……
後輪転舵装置、7……油圧式ステアリング装置
(車輪転舵手段)、8……ステアリングハンドル、
9,10……前輪、11,12……後輪、θS……
ハンドル操舵角、V……車速、R……後輪舵角
目標値、y〓……横変位速度目標値。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 ステアリングハンドルの操舵角を検出するハ
    ンドル操舵角検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 予め設定された目標とする運動性能を備える車
    両モデルに基づいて、前記ステアリングハンドル
    の操舵角および車速に対応する横すべり角または
    横変位速度の目標値を求める運動変数目標値演算
    手段と、 前記求められた横すべり角の目標値または横変
    位速度の目標値、および自車の車両諸元に基づい
    て、前記横すべり角の目標値または横変位速度の
    目標値を自車で実現するための前輪または後輪の
    少なくとも一方の車輪舵角の目標値を求める車輪
    舵角目標値演算手段と、 前記求められた車輪舵角の目標値に、対応する
    車輪を転舵する車輪転舵手段とを具備することを
    特徴とする車両用操舵系制御装置。 2 前記横すべり角または横変位速度の目標値
    は、前記ステアリングハンドルの操舵角に対して
    2次おくれ系の伝達特性で出力することを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の車両用操舵系制
    御装置。
JP60152564A 1985-01-31 1985-07-12 車両用操舵系制御装置 Granted JPS6215170A (ja)

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JP60152564A JPS6215170A (ja) 1985-07-12 1985-07-12 車両用操舵系制御装置
US06/823,324 US4706771A (en) 1985-01-31 1986-01-28 Vehicle steering control system using desired vehicle model

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JP60152564A JPS6215170A (ja) 1985-07-12 1985-07-12 車両用操舵系制御装置

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JPS6215170A JPS6215170A (ja) 1987-01-23
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DE3804587A1 (de) * 1988-02-13 1989-08-24 Daimler Benz Ag Zusatzlenkung

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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