JPH10297522A - 操舵補助装置 - Google Patents
操舵補助装置Info
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- JPH10297522A JPH10297522A JP9111275A JP11127597A JPH10297522A JP H10297522 A JPH10297522 A JP H10297522A JP 9111275 A JP9111275 A JP 9111275A JP 11127597 A JP11127597 A JP 11127597A JP H10297522 A JPH10297522 A JP H10297522A
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- Japan
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- steering
- angle
- steering angle
- vehicle
- yaw
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- Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)
- Steering Control In Accordance With Driving Conditions (AREA)
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Power Steering Mechanism (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】車両の横位置を目標値に一致させるような制御
では、自動操舵中は、運転者の意思には関係のない位置
を車両が通過するようになるから、却って運転者は違和
感を感じてしまう。 【解決手段】コントローラ２０を、前輪用の舵角センサ
２１から供給される前輪７Ｌ．７Ｒの舵角検出信号δf
と、後輪用の舵角センサ２２から供給される後輪１４
Ｌ，１４Ｒの舵角検出信号δd と、車速センサ２４から
供給される車速検出信号Ｖと、上記のようにＣＣＤカメ
ラ２３から送られてくる画像に基づいて求められるヨー
角Δφ（目標走行ラインの接線方向と車両前後方向との
なす角度）とに基づいて、そのヨー角Δφを零にするの
に必要な後輪１４Ｌ，１４Ｒの操舵角δr を演算し、そ
の操舵角δr が後輪１４Ｌ，１４Ｒに発生するような舵
角制御信号δc を駆動回路を介して電動モータ１０に供
給するようにした。
では、自動操舵中は、運転者の意思には関係のない位置
を車両が通過するようになるから、却って運転者は違和
感を感じてしまう。 【解決手段】コントローラ２０を、前輪用の舵角センサ
２１から供給される前輪７Ｌ．７Ｒの舵角検出信号δf
と、後輪用の舵角センサ２２から供給される後輪１４
Ｌ，１４Ｒの舵角検出信号δd と、車速センサ２４から
供給される車速検出信号Ｖと、上記のようにＣＣＤカメ
ラ２３から送られてくる画像に基づいて求められるヨー
角Δφ（目標走行ラインの接線方向と車両前後方向との
なす角度）とに基づいて、そのヨー角Δφを零にするの
に必要な後輪１４Ｌ，１４Ｒの操舵角δr を演算し、そ
の操舵角δr が後輪１４Ｌ，１４Ｒに発生するような舵
角制御信号δc を駆動回路を介して電動モータ１０に供
給するようにした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、運転車のステア
リング操作とは別に車両の例えば後輪に自動的に補助操
舵角を発生させることにより、より安定した走行を可能
にする操舵補助装置に関し、特に、運転者は、車両の横
方向位置を制御するためだけにステアリング操作をすれ
ば済むようにしたものである。
リング操作とは別に車両の例えば後輪に自動的に補助操
舵角を発生させることにより、より安定した走行を可能
にする操舵補助装置に関し、特に、運転者は、車両の横
方向位置を制御するためだけにステアリング操作をすれ
ば済むようにしたものである。
【０００２】
【従来の技術】車両の運転者の負担を軽減することを目
的として、例えば特開平７−８１６０３号公報に開示さ
れるような自動運転装置が従来から提案されている。
的として、例えば特開平７−８１６０３号公報に開示さ
れるような自動運転装置が従来から提案されている。
【０００３】即ち、上記公報に開示されたような従来の
自動運転装置にあっては、例えば車線中央位置に沿った
目標走行ラインを想定しておき、その目標走行ラインに
対する車両重心点の横方向の位置ずれ（車両の横位置）
を、車両前方を向くカメラが撮影した画像等に基づいて
検出し、そして、その横位置が零になるようなフィード
バック制御を基本的に実行するようになっていた。つま
り、従来の自動運転装置では、予め想定している目標走
行ラインに沿って車両が走行するように操舵角を自動的
に制御するようになっていたので、車両を走行路に沿っ
て滑らかに走行させることができる、というものであっ
た。
自動運転装置にあっては、例えば車線中央位置に沿った
目標走行ラインを想定しておき、その目標走行ラインに
対する車両重心点の横方向の位置ずれ（車両の横位置）
を、車両前方を向くカメラが撮影した画像等に基づいて
検出し、そして、その横位置が零になるようなフィード
バック制御を基本的に実行するようになっていた。つま
り、従来の自動運転装置では、予め想定している目標走
行ラインに沿って車両が走行するように操舵角を自動的
に制御するようになっていたので、車両を走行路に沿っ
て滑らかに走行させることができる、というものであっ
た。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように車両の横位置を目標値に一致させるような制御で
あると、自動操舵中は、運転者の意思には関係のない位
置を車両が通過するようになるから、却って運転者は違
和感を感じてしまうという問題点があった。例えば、車
線中央位置に沿って車両が走行するような自動操舵制御
を実行した場合、対面通行で反対車線を大型トラックが
走行するようなときに車両を車線左側に寄せたいと運転
者が思っても、車両は車線中央位置を走行してしまうた
め、運転者はストレスを感じてしまうのである。また、
曲線部を走行する際、通常の運転では、車両軌跡の曲率
がなるべく小さくなるように車線幅の許す範囲内でアウ
ト・イン・アウトで走行するのに対し、車線中央位置に
沿って車両が走行するような自動操舵制御では、車線中
央位置を走行してしまうため、車両軌跡の曲率は走行路
の曲率と同様に大きくなり、通常運転時と同じ車速であ
っても横加速度が大きく出てしまい、運転者に違和感を
与えてしまうのである。
ように車両の横位置を目標値に一致させるような制御で
あると、自動操舵中は、運転者の意思には関係のない位
置を車両が通過するようになるから、却って運転者は違
和感を感じてしまうという問題点があった。例えば、車
線中央位置に沿って車両が走行するような自動操舵制御
を実行した場合、対面通行で反対車線を大型トラックが
走行するようなときに車両を車線左側に寄せたいと運転
者が思っても、車両は車線中央位置を走行してしまうた
め、運転者はストレスを感じてしまうのである。また、
曲線部を走行する際、通常の運転では、車両軌跡の曲率
がなるべく小さくなるように車線幅の許す範囲内でアウ
ト・イン・アウトで走行するのに対し、車線中央位置に
沿って車両が走行するような自動操舵制御では、車線中
央位置を走行してしまうため、車両軌跡の曲率は走行路
の曲率と同様に大きくなり、通常運転時と同じ車速であ
っても横加速度が大きく出てしまい、運転者に違和感を
与えてしまうのである。
【０００５】本発明は、このような従来の技術が有する
未解決の課題に着目してなされたものであって、運転者
の負担を増大させることなく、上記のような違和感を運
転者に与えることを防止できる操舵補助装置を提供する
ことを目的としている。
未解決の課題に着目してなされたものであって、運転者
の負担を増大させることなく、上記のような違和感を運
転者に与えることを防止できる操舵補助装置を提供する
ことを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、走行路に沿った目標走行ラインの接線
方向と車両前後方向とを平行にするために、車両の転舵
輪及び転舵輪以外の車輪の少なくとも一方に補助操舵角
を発生させるようにした。これにより、運転者によるス
テアリング操作は、車両の横方向の位置変化にのみ影響
するようになるから、運転者が車両のヨー運動を制御す
る必要はなく、運転者がステアリングを操作すると、走
行中の車両は車線と平行状態を保ったまま横方向に移動
する。そして、運転者は、横方向に移動する車両が望む
位置にきたときに、ステアリングを中立位置に戻せばよ
いのである。
に、本発明では、走行路に沿った目標走行ラインの接線
方向と車両前後方向とを平行にするために、車両の転舵
輪及び転舵輪以外の車輪の少なくとも一方に補助操舵角
を発生させるようにした。これにより、運転者によるス
テアリング操作は、車両の横方向の位置変化にのみ影響
するようになるから、運転者が車両のヨー運動を制御す
る必要はなく、運転者がステアリングを操作すると、走
行中の車両は車線と平行状態を保ったまま横方向に移動
する。そして、運転者は、横方向に移動する車両が望む
位置にきたときに、ステアリングを中立位置に戻せばよ
いのである。
【０００７】具体的には、上記目的を達成するために、
請求項１に係る発明は、運転者のステアリング操作に応
じて転舵輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用さ
れる操舵補助装置であって、前記転舵輪及びそれ以外の
車輪の少なくとも一方に補助操舵角を付与可能な補助操
舵機構を備えるとともに、走行路に沿った目標走行ライ
ンの接線方向と車両前後方向とが平行となるように前記
補助操舵機構を制御するようになっているものである。
請求項１に係る発明は、運転者のステアリング操作に応
じて転舵輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用さ
れる操舵補助装置であって、前記転舵輪及びそれ以外の
車輪の少なくとも一方に補助操舵角を付与可能な補助操
舵機構を備えるとともに、走行路に沿った目標走行ライ
ンの接線方向と車両前後方向とが平行となるように前記
補助操舵機構を制御するようになっているものである。
【０００８】また、上記目的を達成するために、請求項
２に係る発明は、運転者のステアリング操作に応じて転
舵輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用される操
舵補助装置であって、前記転舵輪及びそれ以外の車輪の
少なくとも一方に補助操舵角を付与可能な補助操舵機構
と、走行路に沿った目標走行ラインの接線方向と車両前
後方向とがなす角度であるヨー角を検出するヨー角検出
手段と、前記運転者のステアリング操作に応じた前記転
舵輪の操舵角を検出する主操舵角検出手段と、前記補助
操舵角を検出する補助操舵角検出手段と、車速を検出す
る車速検出手段と、前記ヨー角検出手段，主操舵角検出
手段，補助操舵角検出手段及び車速検出手段の検出結果
に基づき前記ヨー角を零にするような前記補助操舵角を
演算する補助操舵角演算手段と、この補助操舵角演算手
段が演算した前記補助操舵角に応じて前記補助操舵機構
を駆動させる駆動手段と、を備えた。
２に係る発明は、運転者のステアリング操作に応じて転
舵輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用される操
舵補助装置であって、前記転舵輪及びそれ以外の車輪の
少なくとも一方に補助操舵角を付与可能な補助操舵機構
と、走行路に沿った目標走行ラインの接線方向と車両前
後方向とがなす角度であるヨー角を検出するヨー角検出
手段と、前記運転者のステアリング操作に応じた前記転
舵輪の操舵角を検出する主操舵角検出手段と、前記補助
操舵角を検出する補助操舵角検出手段と、車速を検出す
る車速検出手段と、前記ヨー角検出手段，主操舵角検出
手段，補助操舵角検出手段及び車速検出手段の検出結果
に基づき前記ヨー角を零にするような前記補助操舵角を
演算する補助操舵角演算手段と、この補助操舵角演算手
段が演算した前記補助操舵角に応じて前記補助操舵機構
を駆動させる駆動手段と、を備えた。
【０００９】そして、請求項３に係る発明は、上記請求
項２に係る発明である操舵補助装置において、前記補助
操舵角演算手段は、前記ヨー角検出手段，主操舵角検出
手段，補助操舵角検出手段及び車速検出手段の検出結果
に基づいて少なくともヨー運動の状態量及び横運動の状
態量を推定する状態量推定部と、この状態量推定部が推
定した各状態量と所定のフィードバック係数とに基づい
て前記ヨー角を零にするような前記補助操舵角を演算す
る補助操舵角演算部と、を含んで構成されるようにし
た。
項２に係る発明である操舵補助装置において、前記補助
操舵角演算手段は、前記ヨー角検出手段，主操舵角検出
手段，補助操舵角検出手段及び車速検出手段の検出結果
に基づいて少なくともヨー運動の状態量及び横運動の状
態量を推定する状態量推定部と、この状態量推定部が推
定した各状態量と所定のフィードバック係数とに基づい
て前記ヨー角を零にするような前記補助操舵角を演算す
る補助操舵角演算部と、を含んで構成されるようにし
た。
【００１０】さらに、請求項４に係る発明は、上記請求
項３に係る発明である操舵補助装置において、前記状態
量推定部は、前記ヨー運動の状態量として、ヨーレート
と前記ヨー角とを推定し、前記横運動の状態量として横
すべり角又は横変位速度を推定するようにした。
項３に係る発明である操舵補助装置において、前記状態
量推定部は、前記ヨー運動の状態量として、ヨーレート
と前記ヨー角とを推定し、前記横運動の状態量として横
すべり角又は横変位速度を推定するようにした。
【００１１】また、請求項５に係る発明は、上記請求項
４に係る発明である操舵補助装置において、前記状態量
推定部は、前記ヨー角として前記ヨー角検出手段の検出
結果をそのまま用いるようにした。
４に係る発明である操舵補助装置において、前記状態量
推定部は、前記ヨー角として前記ヨー角検出手段の検出
結果をそのまま用いるようにした。
【００１２】そして、請求項６に係る発明は、上記請求
項３〜５に係る発明である操舵補助装置において、前記
状態量推定部を、カルマンフィルタとした。さらに、請
求項７に係る発明は、上記請求項３〜６に係る発明であ
る操舵補助装置において、前記補助操舵角演算部は、前
記状態量推定部が推定した各状態量と各状態量に対応す
るフィードバック係数とを掛け合わせた値を合計して前
記補助操舵角を演算するようにした。
項３〜５に係る発明である操舵補助装置において、前記
状態量推定部を、カルマンフィルタとした。さらに、請
求項７に係る発明は、上記請求項３〜６に係る発明であ
る操舵補助装置において、前記補助操舵角演算部は、前
記状態量推定部が推定した各状態量と各状態量に対応す
るフィードバック係数とを掛け合わせた値を合計して前
記補助操舵角を演算するようにした。
【００１３】
【発明の効果】本発明によれば、走行路に沿った目標走
行ラインの接線方向と車両前後方向とが平行となるよう
に補助操舵機構を制御するようにしたため、車両のヨー
運動制御に関する大きな負担を運転者に与えることな
く、車両の走行経路を運転者の意思に応じて変化させる
ことができ、運転者に与える違和感を軽減できるという
効果がある。
行ラインの接線方向と車両前後方向とが平行となるよう
に補助操舵機構を制御するようにしたため、車両のヨー
運動制御に関する大きな負担を運転者に与えることな
く、車両の走行経路を運転者の意思に応じて変化させる
ことができ、運転者に与える違和感を軽減できるという
効果がある。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態の
全体構成を示す図であって、車両１の概略構成を示す平
面図である。
に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施の形態の
全体構成を示す図であって、車両１の概略構成を示す平
面図である。
【００１５】先ず、構成を説明すると、この車両１にあ
っても、通常の車両と同様に運転者によって操作される
ステアリングホイール２の回転力は、ステアリングシャ
フト３を介して例えばラックアンドピニオン式ステアリ
ング装置４に入力されるようになっている。つまり、ス
テアリングシャフト３からラックアンドピニオン式ステ
アリング装置４のピニオン軸４Ａに入力された回転力
は、ラック軸４Ｂの左右方向への進退力に変換され、そ
の進退力が、ラック軸４Ｂの左右両端に連結されたサイ
ドロッド５Ｌ，５Ｒを介して、サイドロッド５Ｌ，５Ｒ
の外端側に連結されたナックル６Ｌ，６Ｒに伝達され、
これにより、ナックル６Ｌ，６Ｒに回転自在に支持され
た前輪７Ｌ，７Ｒに操舵角δf が発生するようになって
いる。
っても、通常の車両と同様に運転者によって操作される
ステアリングホイール２の回転力は、ステアリングシャ
フト３を介して例えばラックアンドピニオン式ステアリ
ング装置４に入力されるようになっている。つまり、ス
テアリングシャフト３からラックアンドピニオン式ステ
アリング装置４のピニオン軸４Ａに入力された回転力
は、ラック軸４Ｂの左右方向への進退力に変換され、そ
の進退力が、ラック軸４Ｂの左右両端に連結されたサイ
ドロッド５Ｌ，５Ｒを介して、サイドロッド５Ｌ，５Ｒ
の外端側に連結されたナックル６Ｌ，６Ｒに伝達され、
これにより、ナックル６Ｌ，６Ｒに回転自在に支持され
た前輪７Ｌ，７Ｒに操舵角δf が発生するようになって
いる。
【００１６】また、車両１には、後輪補助操舵用の電動
モータ１０が設けられていて、その電動モータ１０の回
転力が後輪補助操舵用のラックアンドピニオン式ステア
リング装置１１のピニオン軸１１Ａに入力されるように
なっている。そして、ピニオン軸１１Ａに入力された回
転力は、ラック軸１１Ｂの進退力に変換され、その進退
力が、ラック軸１１Ｂの左右両端に連結されたサイドロ
ッド１２Ｌ，１２Ｒを介して、サイドロッド１２Ｌ，１
２Ｒの外端側に連結されたナックル１３Ｌ，１３Ｒに伝
達され、これにより、ナックル１３Ｌ，１３Ｒに回転自
在に支持された後輪１４Ｌ，１４Ｒに補助操舵角δr が
発生するようになっている。
モータ１０が設けられていて、その電動モータ１０の回
転力が後輪補助操舵用のラックアンドピニオン式ステア
リング装置１１のピニオン軸１１Ａに入力されるように
なっている。そして、ピニオン軸１１Ａに入力された回
転力は、ラック軸１１Ｂの進退力に変換され、その進退
力が、ラック軸１１Ｂの左右両端に連結されたサイドロ
ッド１２Ｌ，１２Ｒを介して、サイドロッド１２Ｌ，１
２Ｒの外端側に連結されたナックル１３Ｌ，１３Ｒに伝
達され、これにより、ナックル１３Ｌ，１３Ｒに回転自
在に支持された後輪１４Ｌ，１４Ｒに補助操舵角δr が
発生するようになっている。
【００１７】つまり、車両１は、運転者のステアリング
操作に応じて前輪７Ｌ，７Ｒに主操舵角としての操舵角
δf が発生するとともに、電動モータ１０を駆動制御す
ることにより後輪１４Ｌ，１４Ｒに補助操舵角δr が発
生するようになっている。
操作に応じて前輪７Ｌ，７Ｒに主操舵角としての操舵角
δf が発生するとともに、電動モータ１０を駆動制御す
ることにより後輪１４Ｌ，１４Ｒに補助操舵角δr が発
生するようになっている。
【００１８】そして、電動モータ１０は、モータ駆動回
路，マイクロコンピュータ，Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換
器等のインタフェース回路，ＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶装
置等を含んで構成されたコントローラ２０から供給され
る舵角制御信号δc に応じて駆動するようになってい
る。
路，マイクロコンピュータ，Ａ／Ｄ変換器やＤ／Ａ変換
器等のインタフェース回路，ＲＡＭ，ＲＯＭ等の記憶装
置等を含んで構成されたコントローラ２０から供給され
る舵角制御信号δc に応じて駆動するようになってい
る。
【００１９】一方、この車両１には、ステアリングシャ
フト３の回転角を検出するロータリエンコーダ等から構
成された前輪用の舵角センサ２１と、後輪操舵用のラッ
ク軸１１Ｂの進退量を検出するリニアエンコーダ等から
構成された後輪用の舵角センサ２２と、車両１前方の走
行路を撮影するＣＣＤカメラ２３と、変速機の出力側の
回転数を検出することにより車速を検出する車速センサ
２４と、が備えられていて、各センサの検出信号δf 、
δd 及びＶがコントローラ２０に供給されるようになっ
ている。
フト３の回転角を検出するロータリエンコーダ等から構
成された前輪用の舵角センサ２１と、後輪操舵用のラッ
ク軸１１Ｂの進退量を検出するリニアエンコーダ等から
構成された後輪用の舵角センサ２２と、車両１前方の走
行路を撮影するＣＣＤカメラ２３と、変速機の出力側の
回転数を検出することにより車速を検出する車速センサ
２４と、が備えられていて、各センサの検出信号δf 、
δd 及びＶがコントローラ２０に供給されるようになっ
ている。
【００２０】また、ＣＣＤカメラ２３は、車両１前方の
数ｍ先の路面を撮影するカメラであり、その撮影された
画像がコントローラ２０に供給されるようになってい
る。そして、コントローラ２０は、ＣＣＤカメラ２３が
撮影した画像に基づいて、走行路に沿った目標走行ライ
ンを検出し、その目標走行ラインの接線方向と車両前後
方向とのなす角度であるヨー角Δφを求めるようになっ
ている。具体的には、コントローラ２０は、ＣＣＤカメ
ラ２３が撮影した画像から、目標走行ラインとして適用
できる情報（例えば、路面に描かれたセンターラインや
サイドライン、或いはガイドレール等）を抽出し、その
抽出された目標走行ラインの車両１前方数ｍ先における
接線方向を求め、その接線方向と、車両１の重心点を通
り車両前後方向に水平に延びるように想定されている車
両基準ラインとのなす角度を、ヨー角Δφとして求める
ようになっている。なお、ヨー角Δφは、上述のように
目標走行ラインの接線方向と車両前後方向とのなす角度
であり、ヨーレートφ' を単純に積分したヨー角と区別
するため“Δ”を付加している。
数ｍ先の路面を撮影するカメラであり、その撮影された
画像がコントローラ２０に供給されるようになってい
る。そして、コントローラ２０は、ＣＣＤカメラ２３が
撮影した画像に基づいて、走行路に沿った目標走行ライ
ンを検出し、その目標走行ラインの接線方向と車両前後
方向とのなす角度であるヨー角Δφを求めるようになっ
ている。具体的には、コントローラ２０は、ＣＣＤカメ
ラ２３が撮影した画像から、目標走行ラインとして適用
できる情報（例えば、路面に描かれたセンターラインや
サイドライン、或いはガイドレール等）を抽出し、その
抽出された目標走行ラインの車両１前方数ｍ先における
接線方向を求め、その接線方向と、車両１の重心点を通
り車両前後方向に水平に延びるように想定されている車
両基準ラインとのなす角度を、ヨー角Δφとして求める
ようになっている。なお、ヨー角Δφは、上述のように
目標走行ラインの接線方向と車両前後方向とのなす角度
であり、ヨーレートφ' を単純に積分したヨー角と区別
するため“Δ”を付加している。
【００２１】そして、コントローラ２０は、前輪用の舵
角センサ２１から供給される前輪７Ｌ．７Ｒの舵角検出
信号δf と、後輪用の舵角センサ２２から供給される後
輪１４Ｌ，１４Ｒの舵角検出信号δd と、車速センサ２
４から供給される車速検出信号Ｖと、上記のようにＣＣ
Ｄカメラ２３から送られてくる画像に基づいて求められ
るヨー角Δφとに基づき、そのヨー角Δφを零にするの
に必要な後輪１４Ｌ，１４Ｒの操舵角δr を演算し、そ
の操舵角δr が後輪１４Ｌ，１４Ｒに発生するような舵
角制御信号δc を図示しない駆動回路を介して電動モー
タ１０に供給するようになっている。
角センサ２１から供給される前輪７Ｌ．７Ｒの舵角検出
信号δf と、後輪用の舵角センサ２２から供給される後
輪１４Ｌ，１４Ｒの舵角検出信号δd と、車速センサ２
４から供給される車速検出信号Ｖと、上記のようにＣＣ
Ｄカメラ２３から送られてくる画像に基づいて求められ
るヨー角Δφとに基づき、そのヨー角Δφを零にするの
に必要な後輪１４Ｌ，１４Ｒの操舵角δr を演算し、そ
の操舵角δr が後輪１４Ｌ，１４Ｒに発生するような舵
角制御信号δc を図示しない駆動回路を介して電動モー
タ１０に供給するようになっている。
【００２２】コントローラ２０の機能構成を含む系全体
をブロック図で表すと、図２に示すようになる。即ち、
コントローラ２０は、機能的には、操舵角δf ，δr 、
ヨー角Δφ及び車速Ｖに基づいて車両１の状態量及び走
行路の曲率を推定する推定器２０Ａと、この推定器２０
Ａが推定した状態量及び曲率並びに車速センサ２４から
供給される車速Ｖに基づいてヨー角Δφを零にするため
に後輪１４Ｌ，１４Ｒに必要な操舵角δr を演算するレ
ギュレータ２０Ｂと、を含んで構成されている。
をブロック図で表すと、図２に示すようになる。即ち、
コントローラ２０は、機能的には、操舵角δf ，δr 、
ヨー角Δφ及び車速Ｖに基づいて車両１の状態量及び走
行路の曲率を推定する推定器２０Ａと、この推定器２０
Ａが推定した状態量及び曲率並びに車速センサ２４から
供給される車速Ｖに基づいてヨー角Δφを零にするため
に後輪１４Ｌ，１４Ｒに必要な操舵角δr を演算するレ
ギュレータ２０Ｂと、を含んで構成されている。
【００２３】ここで、コントローラ２０内の推定器２０
Ａ及びレギュレータ２０Ｂの具体的な構成を説明するた
め、図３に示すような一般的な二輪モデルを考える。な
お、図３中の各記号の意味を整理すると、下記の通りで
ある。
Ａ及びレギュレータ２０Ｂの具体的な構成を説明するた
め、図３に示すような一般的な二輪モデルを考える。な
お、図３中の各記号の意味を整理すると、下記の通りで
ある。
【００２４】φ' …ヨーレート ｙ' …横速度 β
…横すべり角（β＝ｙ' ／Ｖ） Ｃf …前輪のコーナリングパワー Ｃr …後輪のコー
ナリングパワー ｍ…車両質量 Ｉ…車両ヨー慣性モーメント δf
…前輪の舵角 Ｖ…車速 ａ…前輪及び重心点間距離 ｂ…後輪
及び重心点間距離 Ｆf …前輪のコーナリングフォース Ｆr …後輪のコー
ナリングフォース そして、車両モデルの運動方程式は状態空間表現で、下
記のようになる。
…横すべり角（β＝ｙ' ／Ｖ） Ｃf …前輪のコーナリングパワー Ｃr …後輪のコー
ナリングパワー ｍ…車両質量 Ｉ…車両ヨー慣性モーメント δf
…前輪の舵角 Ｖ…車速 ａ…前輪及び重心点間距離 ｂ…後輪
及び重心点間距離 Ｆf …前輪のコーナリングフォース Ｆr …後輪のコー
ナリングフォース そして、車両モデルの運動方程式は状態空間表現で、下
記のようになる。
【００２５】
【数１】
【００２６】……（１） 但し、 ａ11＝−（ａ2 Ｃf ＋ｂ2 Ｃr ）／ＩＶ ａ13＝（ｂＣr −ａＣf ）／Ｉ ａ31＝（（ｂＣr −ａＣf ）／ｍＶ2 ）−１ ａ33＝−（Ｃf ＋Ｃr ）／ｍＶ ｂ11＝ａＣf ／Ｉｎ ｂ12＝−ｂＣr ／Ｉ ｂ31＝Ｃf ／ｍＶｎ ｂ31＝Ｃr ／ｍＶ であり、ｎは前輪操舵系のステアリングギア比、ρは走
行路の曲率である。
行路の曲率である。
【００２７】曲率ρは、状態変数として定式化すると、 ρ' ＝−λρ＋ｗ ……（２） となる。ｗは、白色ガウス雑音である。この（２）式
は、曲率ρは局所的に見ると（ある曲線路に着目する
と）連続的に変化するので、その振る舞いは一次遅れ特
性で記述できるが、その分布は実際の地形等の自然条件
によって決まってくるので、白色ガウス雑音ｗの駆動さ
れていると見なせる、という仮定に基づいている。そし
て、この（２）式を上記（１）式に代入すると、
は、曲率ρは局所的に見ると（ある曲線路に着目する
と）連続的に変化するので、その振る舞いは一次遅れ特
性で記述できるが、その分布は実際の地形等の自然条件
によって決まってくるので、白色ガウス雑音ｗの駆動さ
れていると見なせる、という仮定に基づいている。そし
て、この（２）式を上記（１）式に代入すると、
【００２８】
【数２】
【００２９】……（３） となる。このような系に適用されるレギュレータは確率
論的レギュレータと呼ばれるが、実際の解法は公知の決
定論的レギュレータ問題と同様にリッカチ方程式を解く
ことで、レギュレータ２０Ｂの各ゲインが得られる。
論的レギュレータと呼ばれるが、実際の解法は公知の決
定論的レギュレータ問題と同様にリッカチ方程式を解く
ことで、レギュレータ２０Ｂの各ゲインが得られる。
【００３０】実際のレギュレータ２０Ｂは、運転者によ
る操舵角δf という外乱に対して、後輪１４Ｌ，１４Ｒ
の補助的な操舵角δr でヨー角Δφを調整する構成であ
るので、レギュレータ２０Ｂを構成するときの状態方程
式は、下記のようになる。
る操舵角δf という外乱に対して、後輪１４Ｌ，１４Ｒ
の補助的な操舵角δr でヨー角Δφを調整する構成であ
るので、レギュレータ２０Ｂを構成するときの状態方程
式は、下記のようになる。
【００３１】 ｘ' ＝Ａｘ＋Ｂｕ＋Ｇｗ ……（４） 但し、
【００３２】
【数３】
【００３３】
【数４】
【００３４】である。レギュレータ２０Ｂを作るときの
評価関数は、 Ｊ＝Ｅ［∫ｘT Ｒxxｘ＋ｕT Ｒuuｕｄｔ］ ……（５） となる。Ｅは期待値を表し、［ ］内の積分の範囲は０
〜∞であるが、上記のようにＥ［ ］がないものとして
（つまり、決定論的レギュレータとして）解を求めても
よい。なお、ｘT 、ｕT はそれぞれ行列ｘ、ｕの転置行
列であって、 ｘT ＝［φ' Δφ β ρ］ ｕT ＝［δf δr ］ である。
評価関数は、 Ｊ＝Ｅ［∫ｘT Ｒxxｘ＋ｕT Ｒuuｕｄｔ］ ……（５） となる。Ｅは期待値を表し、［ ］内の積分の範囲は０
〜∞であるが、上記のようにＥ［ ］がないものとして
（つまり、決定論的レギュレータとして）解を求めても
よい。なお、ｘT 、ｕT はそれぞれ行列ｘ、ｕの転置行
列であって、 ｘT ＝［φ' Δφ β ρ］ ｕT ＝［δf δr ］ である。
【００３５】また、Ｒxx、Ｒuuはそれぞれ重み付けの行
列である。ここで、ヨー角Δφに関する重みを大きくし
てヨー角Δφの発生を抑えるために、行列Ｒxxの３行・
３列目の要素を大きくすることが望ましい。
列である。ここで、ヨー角Δφに関する重みを大きくし
てヨー角Δφの発生を抑えるために、行列Ｒxxの３行・
３列目の要素を大きくすることが望ましい。
【００３６】このレギュレータの解（つまり、レギュレ
ータ２０Ｂの各ゲイン）は、リッカチ方程式 ＡT Ｐ＋ＰＡ＋Ｒxx−ＰＢＲuu -1ＢT Ｐ＝０ ……（６） を満たす行列Ｐを求めることにより、 Ｋr ＝［−Ｋr1 −Ｋr2 −Ｋr3 −Ｋr4］ ＝Ｒuu -1ＢT Ｐ ……（７） によって得られる。即ち、行列Ｋr がレギュレータ２０
Ｂのゲインであり、Ｋr1〜Ｋr4が状態フィードバック係
数になる。
ータ２０Ｂの各ゲイン）は、リッカチ方程式 ＡT Ｐ＋ＰＡ＋Ｒxx−ＰＢＲuu -1ＢT Ｐ＝０ ……（６） を満たす行列Ｐを求めることにより、 Ｋr ＝［−Ｋr1 −Ｋr2 −Ｋr3 −Ｋr4］ ＝Ｒuu -1ＢT Ｐ ……（７） によって得られる。即ち、行列Ｋr がレギュレータ２０
Ｂのゲインであり、Ｋr1〜Ｋr4が状態フィードバック係
数になる。
【００３７】このようにしてレギュレータゲインＫr が
求まれば、ヨー角Δφを零にするために後輪１４Ｌ，１
４Ｒに必要な操舵角δr は、 δr ＝Ｋr1φ' ＋Ｋr2Δφ＋Ｋr3β＋Ｋr4ρ ……（８） として求めることができる。
求まれば、ヨー角Δφを零にするために後輪１４Ｌ，１
４Ｒに必要な操舵角δr は、 δr ＝Ｋr1φ' ＋Ｋr2Δφ＋Ｋr3β＋Ｋr4ρ ……（８） として求めることができる。
【００３８】つまり、コントローラ２０内のレギュレー
タ２０Ｂは、上記（８）式の演算を実行して操舵角δr
を演算するようになっている。上記（８）式の演算に必
要な状態量や曲率のうち、本実施の形態において直接検
出されるのはヨー角Δφだけである。そこで、本実施の
形態では、推定器２０Ａにおいて、ヨー角Δφ、前輪７
Ｌ，７Ｒの操舵角δf 、後輪１４Ｌ，１４Ｒの操舵角δ
r （ここでは、検出された操舵角δd を用いている）に
基づいて、他の状態量であるヨーレートφ' 、横すべり
角β及び曲率ρを推定するようにしている。なお、検出
されたヨー角Δφをそのままレギュレータ２０Ｂに供給
するのではなく、推定器２０Ａにおいて新たにヨー角Δ
φを他の状態量と一緒に推定するようにしても構わな
い。
タ２０Ｂは、上記（８）式の演算を実行して操舵角δr
を演算するようになっている。上記（８）式の演算に必
要な状態量や曲率のうち、本実施の形態において直接検
出されるのはヨー角Δφだけである。そこで、本実施の
形態では、推定器２０Ａにおいて、ヨー角Δφ、前輪７
Ｌ，７Ｒの操舵角δf 、後輪１４Ｌ，１４Ｒの操舵角δ
r （ここでは、検出された操舵角δd を用いている）に
基づいて、他の状態量であるヨーレートφ' 、横すべり
角β及び曲率ρを推定するようにしている。なお、検出
されたヨー角Δφをそのままレギュレータ２０Ｂに供給
するのではなく、推定器２０Ａにおいて新たにヨー角Δ
φを他の状態量と一緒に推定するようにしても構わな
い。
【００３９】そして、推定器２０Ａの具体的な構成とし
ては、公知のカルマンフィルタを用いることができる。
なお、例えば推定器２０Ａにカルマンフィルタを用いた
場合には、そのカルマンフィルタを構成する行列式の要
素に車速Ｖが必要になるので、推定器２０Ａにも車速Ｖ
を供給する構成となっている。
ては、公知のカルマンフィルタを用いることができる。
なお、例えば推定器２０Ａにカルマンフィルタを用いた
場合には、そのカルマンフィルタを構成する行列式の要
素に車速Ｖが必要になるので、推定器２０Ａにも車速Ｖ
を供給する構成となっている。
【００４０】次に、本実施の形態の動作を説明する。図
４は、コントローラ２０内で実行される処理の概要を示
したフローチャートであり、コントローラ２０における
処理は所定のサンプリング・クロックに同期して実行さ
れるようになっている。
４は、コントローラ２０内で実行される処理の概要を示
したフローチャートであり、コントローラ２０における
処理は所定のサンプリング・クロックに同期して実行さ
れるようになっている。
【００４１】即ち、操舵補助制御が実行されると、先
ず、そのステップ１０１において舵角センサ２１から供
給される舵角検出信号δf 、舵角センサ２２から供給さ
れる舵角検出信号δd 、車速センサ２４から供給される
車速検出信号Ｖ及びＣＣＤカメラ２３から供給される画
像が読み込まれる。
ず、そのステップ１０１において舵角センサ２１から供
給される舵角検出信号δf 、舵角センサ２２から供給さ
れる舵角検出信号δd 、車速センサ２４から供給される
車速検出信号Ｖ及びＣＣＤカメラ２３から供給される画
像が読み込まれる。
【００４２】次いで、ステップ１０２に移行し、ステッ
プ１０１で読み込んだ画像に基づいて目標走行ラインの
接線方向と車両１の前後方向とのなす角度であるヨー角
Δφを演算する。
プ１０１で読み込んだ画像に基づいて目標走行ラインの
接線方向と車両１の前後方向とのなす角度であるヨー角
Δφを演算する。
【００４３】そして、ステップ１０３に移行し、操舵角
δf ，δd 、ヨー角Δφ及び車速Ｖに基づき、カルマン
フィルタに従った演算を行うことにより、ヨーレート
φ' 、横すべり角β及び曲率ρを推定する。この処理
は、推定器２０Ａの機能に相当する。
δf ，δd 、ヨー角Δφ及び車速Ｖに基づき、カルマン
フィルタに従った演算を行うことにより、ヨーレート
φ' 、横すべり角β及び曲率ρを推定する。この処理
は、推定器２０Ａの機能に相当する。
【００４４】次いで、ステップ１０４に移行し、上記
（８）式に従って、ヨー角Δφを零にするための後輪１
４Ｌ，１４Ｒの操舵角δr を演算する。このステップ１
０４で操舵角δr が求まったら、ステップ１０５に移行
して、演算された操舵角δr と、実際の後輪１４Ｌ，１
４Ｒの操舵角を表す操舵角δdとの差が零となるような
舵角制御信号δc を演算し、その舵角制御信号δc を電
動モータ１０に出力する。このステップ１０５の処理を
終えたら、今回の処理が終了する。その後は、所定のサ
ンプリング・クロックが経過するまで待機した後に、ス
テップ１０１に戻って上述した処理が繰り返し実行され
る。
（８）式に従って、ヨー角Δφを零にするための後輪１
４Ｌ，１４Ｒの操舵角δr を演算する。このステップ１
０４で操舵角δr が求まったら、ステップ１０５に移行
して、演算された操舵角δr と、実際の後輪１４Ｌ，１
４Ｒの操舵角を表す操舵角δdとの差が零となるような
舵角制御信号δc を演算し、その舵角制御信号δc を電
動モータ１０に出力する。このステップ１０５の処理を
終えたら、今回の処理が終了する。その後は、所定のサ
ンプリング・クロックが経過するまで待機した後に、ス
テップ１０１に戻って上述した処理が繰り返し実行され
る。
【００４５】図５は、本実施の形態における車両１が、
直線路３０を直進走行している際に左側車線３０Ｌから
右側車線３０Ｒに車線変更をする場合の様子を示す平面
図であり、車両１Ａ〜１Ｅは車両が車線変更する際の移
動の様子を順番に示しているものである。
直線路３０を直進走行している際に左側車線３０Ｌから
右側車線３０Ｒに車線変更をする場合の様子を示す平面
図であり、車両１Ａ〜１Ｅは車両が車線変更する際の移
動の様子を順番に示しているものである。
【００４６】即ち、本実施の形態にあっては、ヨー角Δ
φを零にするような補助操舵角δfが発生するため、図
５に示すように、車線変更する際にも、車両前後方向
は、走行路３０の接線方向（図５の上下方向）を常に向
くようになる。つまり、運転者によるステアリング操作
は、車両１の横方向への運動にのみ影響し、ヨー角Δφ
は全く考慮しなくて済むのである。具体的には、図５に
示すような車線変更の場合、運転者はステアリングを右
方向に操舵すると、車両１は走行路３０の接線方向と平
行の状態を保ったまま左側車線３０Ｌから右側車線３０
Ｒに移動する。そして、車両１が右側車線３０Ｒの所望
の位置にまで移動した時点で、運転者がステアリングを
中立位置に戻せば、車両１の横方向への移動は停止し、
接線方向を向いたまま直進走行を継続するのである。そ
して、このような走行経路の変更は左側車線３０Ｌや３
０Ｒ内においても可能であるから、例えば対面通行で反
対車線を大型トラックが走行するようなときに運転者の
意思で車両を車線左側に寄せることも可能である。ま
た、車両１が曲線路を走行する場合にも、図５に示した
場合と同様に、運転者のステアリング操作によって走行
路内における車両１の走行経路を選択することができる
から、アウト−イン−アウトのような走行経路を採るこ
とも可能であるし、運転者は車両１の横方向への移動の
みをステアリング操作で制御すればよく、車両１は常に
曲線路の接線方向を向いたまま走行するようになる。
φを零にするような補助操舵角δfが発生するため、図
５に示すように、車線変更する際にも、車両前後方向
は、走行路３０の接線方向（図５の上下方向）を常に向
くようになる。つまり、運転者によるステアリング操作
は、車両１の横方向への運動にのみ影響し、ヨー角Δφ
は全く考慮しなくて済むのである。具体的には、図５に
示すような車線変更の場合、運転者はステアリングを右
方向に操舵すると、車両１は走行路３０の接線方向と平
行の状態を保ったまま左側車線３０Ｌから右側車線３０
Ｒに移動する。そして、車両１が右側車線３０Ｒの所望
の位置にまで移動した時点で、運転者がステアリングを
中立位置に戻せば、車両１の横方向への移動は停止し、
接線方向を向いたまま直進走行を継続するのである。そ
して、このような走行経路の変更は左側車線３０Ｌや３
０Ｒ内においても可能であるから、例えば対面通行で反
対車線を大型トラックが走行するようなときに運転者の
意思で車両を車線左側に寄せることも可能である。ま
た、車両１が曲線路を走行する場合にも、図５に示した
場合と同様に、運転者のステアリング操作によって走行
路内における車両１の走行経路を選択することができる
から、アウト−イン−アウトのような走行経路を採るこ
とも可能であるし、運転者は車両１の横方向への移動の
みをステアリング操作で制御すればよく、車両１は常に
曲線路の接線方向を向いたまま走行するようになる。
【００４７】このような車両１の挙動は、ヨー運動の状
態量だけではなく、車両１の横運動の状態量（本実施の
形態では、横すべり角β）をもフィードバックして後輪
１４Ｌ，１４Ｒの操舵角δr を制御しているから可能な
のである。換言すれば、ヨー運動に対して横運動が及ぼ
す影響を消滅又は低減するために、横運動の状態量を適
切にフィードバックしてやればよいのである。
態量だけではなく、車両１の横運動の状態量（本実施の
形態では、横すべり角β）をもフィードバックして後輪
１４Ｌ，１４Ｒの操舵角δr を制御しているから可能な
のである。換言すれば、ヨー運動に対して横運動が及ぼ
す影響を消滅又は低減するために、横運動の状態量を適
切にフィードバックしてやればよいのである。
【００４８】これに対し、通常のＰＩＤ制御でヨー角Δ
φを零にするような制御を実行した場合には、本実施の
形態のような車両１の挙動は達成できない。これを直進
走行に基づいて簡単に説明する。
φを零にするような制御を実行した場合には、本実施の
形態のような車両１の挙動は達成できない。これを直進
走行に基づいて簡単に説明する。
【００４９】先ず、直進走行時であるから、曲率ρ＝０
とできる。状態変数βの代わりに、横変位速度ｙc ' を
とると、 ｙc ' ＝Ｖ（φ＋β） である。横変位ｙc は、車両重心点の目標走行ライン
（例えば、走行路の幅方向中央に沿って延びるライン）
からの横方向へのずれ量である。
とできる。状態変数βの代わりに、横変位速度ｙc ' を
とると、 ｙc ' ＝Ｖ（φ＋β） である。横変位ｙc は、車両重心点の目標走行ライン
（例えば、走行路の幅方向中央に沿って延びるライン）
からの横方向へのずれ量である。
【００５０】このとき、上記（４）式は、 ｘ' ＝Ｐｘ＋Ｑｕ ……（９） となる。但し、
【００５１】
【数５】
【００５２】であり、 ｐ11＝−（ａ2 Ｃf ＋ｂＣr ）／ＩＶ ｐ12＝（ａＣf −ｂＣr ）／Ｉ ｐ13＝（ｂＣr −ａＣf ）／ＩＶ ｐ31＝（ｂＣr −ａＣf ）／ｍＶ ｐ32＝（Ｃf ＋Ｃr ）／ｍ ｐ33＝−（Ｃf ＋Ｃr ）／ｍＶ ｑ11＝−ｂＣr ／Ｉ ｑ31＝Ｃr ／ｍ である。
【００５３】上記（９）式に基づいて、状態フィードバ
ックを掛けた場合の車両のブロック図を図６に示す。な
お、状態フィードバック係数は、ヨーレートφ' に関す
るフィードバック係数をＫ*1、ヨー角Δφに関するフィ
ードバック係数をＫ*2、横変位速度ｙc ' に関するフィ
ードバック係数をＫ*3としている。
ックを掛けた場合の車両のブロック図を図６に示す。な
お、状態フィードバック係数は、ヨーレートφ' に関す
るフィードバック係数をＫ*1、ヨー角Δφに関するフィ
ードバック係数をＫ*2、横変位速度ｙc ' に関するフィ
ードバック係数をＫ*3としている。
【００５４】ここで、図６に示すように、 Ｆ11＝ｐ11−ｑ11Ｋ*1 Ｆ12＝ｐ12−ｑ11Ｋ*2 Ｆ13＝ｐ13−ｑ11Ｋ*3 Ｆ31＝ｐ31−ｑ31Ｋ*1 Ｆ32＝ｐ32−ｑ31Ｋ*2 Ｆ33＝ｐ33−ｑ31Ｋ*3 とする。
【００５５】そして、運転者によって前輪に操舵角δf
が発生すると、車両にはヨーモーメントと横力とが加え
られる。なお、本発明ではヨー角Δφを調整するように
なっているから、これをＰＩＤ制御で実現するためには
ヨーモーメントを打ち消すように後輪を操舵する必要が
あり、それを受け持っているのが、Ｆ11ブロック及びＦ
12ブロックである。これらブロックは、ヨーレートφ'
及びヨー角Δφに対して後輪を操舵することで、ヨーモ
ーメントを打ち消している。因みに、古典制御でいえ
ば、ヨー角Δφを検出し、そのヨー角Δφをフィードバ
ックするのが比例制御（Ｐ制御）、ヨーレートφ' をフ
ィードバックするのが微分制御（Ｄ制御）に相当する。
が発生すると、車両にはヨーモーメントと横力とが加え
られる。なお、本発明ではヨー角Δφを調整するように
なっているから、これをＰＩＤ制御で実現するためには
ヨーモーメントを打ち消すように後輪を操舵する必要が
あり、それを受け持っているのが、Ｆ11ブロック及びＦ
12ブロックである。これらブロックは、ヨーレートφ'
及びヨー角Δφに対して後輪を操舵することで、ヨーモ
ーメントを打ち消している。因みに、古典制御でいえ
ば、ヨー角Δφを検出し、そのヨー角Δφをフィードバ
ックするのが比例制御（Ｐ制御）、ヨーレートφ' をフ
ィードバックするのが微分制御（Ｄ制御）に相当する。
【００５６】しかし、ヨー運動に影響を及ぼすのは上記
の要素だけではなく、Ｆ13ブロックを通じても影響を受
ける。これは、車両が横方向に変位することにより、前
輪及び後輪にスリップ角が発生しコーナリングフォース
が生じることによって、発生してしまうヨーモーメント
に相当する。この影響がある限り、Ｆ11ブロック及びＦ
13ブロックだけでは、ヨー角Δφを零にすることはでき
ない。つまり、ヨー角Δφ及びヨーレートφ' をフィー
ドバックするだけでは、過渡的なヨー角Δφの調整は不
可能であり、過渡状態でもヨー角Δφを零にするために
は、横変位速度ｙc ' のフィードバックが必須となるの
である。因みに、本実施の形態のような最適レギュレー
タでは、フィードバック係数Ｋ*3＝−ｐ13／ｑ11となっ
て、Ｆ13＝０となるように状態フィードバックが作用す
るため、過渡状態でもヨー角Δφを零にすることが可能
なのである。
の要素だけではなく、Ｆ13ブロックを通じても影響を受
ける。これは、車両が横方向に変位することにより、前
輪及び後輪にスリップ角が発生しコーナリングフォース
が生じることによって、発生してしまうヨーモーメント
に相当する。この影響がある限り、Ｆ11ブロック及びＦ
13ブロックだけでは、ヨー角Δφを零にすることはでき
ない。つまり、ヨー角Δφ及びヨーレートφ' をフィー
ドバックするだけでは、過渡的なヨー角Δφの調整は不
可能であり、過渡状態でもヨー角Δφを零にするために
は、横変位速度ｙc ' のフィードバックが必須となるの
である。因みに、本実施の形態のような最適レギュレー
タでは、フィードバック係数Ｋ*3＝−ｐ13／ｑ11となっ
て、Ｆ13＝０となるように状態フィードバックが作用す
るため、過渡状態でもヨー角Δφを零にすることが可能
なのである。
【００５７】つまり、ＰＩＤ制御のようにヨー運動に関
する状態量しかフィードバックしない場合には、運転者
がステアリングを例えば右方向に操舵したときにヨー角
Δφも発生してしまうため、運転者は、ヨー角Δφを零
にしつつ、横方向への移動をも制御して、所望の位置に
車両をコントロールしなければならないのであり、横方
向への移動のみを制御すればよい本実施の形態の構成に
比べて操作が複雑になり、それだけ運転者の負担が大き
くなってしまうのである。
する状態量しかフィードバックしない場合には、運転者
がステアリングを例えば右方向に操舵したときにヨー角
Δφも発生してしまうため、運転者は、ヨー角Δφを零
にしつつ、横方向への移動をも制御して、所望の位置に
車両をコントロールしなければならないのであり、横方
向への移動のみを制御すればよい本実施の形態の構成に
比べて操作が複雑になり、それだけ運転者の負担が大き
くなってしまうのである。
【００５８】図７は本実施の形態についてのシミュレー
ション結果（実線）を示す波形図であって、同（ａ）は
横変位ｙc 、同（ｂ）はヨー角Δφ、同（ｃ）は前輪７
Ｌ，７Ｒの操舵角δf をそれぞれ示している。なお、比
較例として、後輪１４Ｌ，１４Ｒに対する制御を行わな
い通常車両のシミュレーション結果（点線）も示してい
る。
ション結果（実線）を示す波形図であって、同（ａ）は
横変位ｙc 、同（ｂ）はヨー角Δφ、同（ｃ）は前輪７
Ｌ，７Ｒの操舵角δf をそれぞれ示している。なお、比
較例として、後輪１４Ｌ，１４Ｒに対する制御を行わな
い通常車両のシミュレーション結果（点線）も示してい
る。
【００５９】このシミュレーションは、直進状態の車両
を横方向に微小に位置をずらした場合のものであるが、
本実施の形態によれば、過渡状態であってもヨー角Δφ
は発生しないから、運転者はヨー運動を気にすることな
く、車両の横方向の位置を確認しながらステアリング操
作をするだけで済むことが判る。これに対し、比較例に
あっては、過渡状態のときにヨー角Δφが発生してしま
うため、ステアリング操作が本実施の形態に比べて複雑
になってしまうのである。
を横方向に微小に位置をずらした場合のものであるが、
本実施の形態によれば、過渡状態であってもヨー角Δφ
は発生しないから、運転者はヨー運動を気にすることな
く、車両の横方向の位置を確認しながらステアリング操
作をするだけで済むことが判る。これに対し、比較例に
あっては、過渡状態のときにヨー角Δφが発生してしま
うため、ステアリング操作が本実施の形態に比べて複雑
になってしまうのである。
【００６０】ここで、本実施の形態にあっては、前輪７
Ｌ，７Ｒが転舵輪に対応し、後輪１４Ｌ，１４Ｒが転舵
輪以外の車輪に対応し、ステアリングホイール２、ステ
アリングシャフト３、ラックアンドピニオン式ステアリ
ング装置４、サイドロッド５Ｌ，５Ｒ及びナックル６
Ｌ，６Ｒによって主操舵機構が構成され、電動モータ１
０、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１１、サ
イドロッド１２Ｌ，１２Ｒ及びナックル１３Ｌ，１３Ｒ
によって補助操舵機構が構成され、ＣＣＤカメラ２３及
びコントローラ２０内におけるステップ１０２の処理に
よってヨー角検出手段が構成され、舵角センサ２１が主
操舵角検出手段に対応し、舵角センサ２２が補助操舵角
検出手段に対応し、車速センサ２４が車速検出手段に対
応し、コントローラ２０の推定器２０Ａ及びレギュレー
タ２０Ｂ並びにステップ１０３、１０４の処理が補助操
舵角演算手段に対応し、コントローラ２０内の駆動回路
及びステップ１０５の処理が駆動手段に対応し、推定器
２０Ａ及びステップ１０３の処理が状態量推定部に対応
し、レギュレータ２０Ｂ及びステップ１０４の処理が補
助操舵角演算部に対応する。
Ｌ，７Ｒが転舵輪に対応し、後輪１４Ｌ，１４Ｒが転舵
輪以外の車輪に対応し、ステアリングホイール２、ステ
アリングシャフト３、ラックアンドピニオン式ステアリ
ング装置４、サイドロッド５Ｌ，５Ｒ及びナックル６
Ｌ，６Ｒによって主操舵機構が構成され、電動モータ１
０、ラックアンドピニオン式ステアリング装置１１、サ
イドロッド１２Ｌ，１２Ｒ及びナックル１３Ｌ，１３Ｒ
によって補助操舵機構が構成され、ＣＣＤカメラ２３及
びコントローラ２０内におけるステップ１０２の処理に
よってヨー角検出手段が構成され、舵角センサ２１が主
操舵角検出手段に対応し、舵角センサ２２が補助操舵角
検出手段に対応し、車速センサ２４が車速検出手段に対
応し、コントローラ２０の推定器２０Ａ及びレギュレー
タ２０Ｂ並びにステップ１０３、１０４の処理が補助操
舵角演算手段に対応し、コントローラ２０内の駆動回路
及びステップ１０５の処理が駆動手段に対応し、推定器
２０Ａ及びステップ１０３の処理が状態量推定部に対応
し、レギュレータ２０Ｂ及びステップ１０４の処理が補
助操舵角演算部に対応する。
【００６１】なお、上記実施の形態では、ＣＣＤカメラ
２３が撮影した画像に基づいて、目標走行ラインの接線
方向と車両前後方向とのなす角度であるヨー角Δφを検
出するようにしているが、これに限定されるものではな
く、例えば、走行路に磁気マーカが埋設されるＡＨＳ
（高速道路システム）の場合には、車両の前後に磁気セ
ンサを取り付け、それら磁気センサの検出信号からヨー
角Δφを求めるようにしてもよいし、或いは、ＧＰＳア
ンテナを車両の前後に取り付け、車両の位置，絶対空間
に対する車両のヨー角及び道路地図情報から、ヨー角Δ
φを求めるようにしてもよいし、或いは、本出願人が先
に提案した特開平３−２９３４１１号公報に開示される
ように走行路に沿って設置されたガードレールと車両と
の間の距離を車両前後の二位置において超音波を利用し
て測定しその距離からヨー角Δφを演算してもよいし、
或いは、複数の方式を組み合わせてもよい。
２３が撮影した画像に基づいて、目標走行ラインの接線
方向と車両前後方向とのなす角度であるヨー角Δφを検
出するようにしているが、これに限定されるものではな
く、例えば、走行路に磁気マーカが埋設されるＡＨＳ
（高速道路システム）の場合には、車両の前後に磁気セ
ンサを取り付け、それら磁気センサの検出信号からヨー
角Δφを求めるようにしてもよいし、或いは、ＧＰＳア
ンテナを車両の前後に取り付け、車両の位置，絶対空間
に対する車両のヨー角及び道路地図情報から、ヨー角Δ
φを求めるようにしてもよいし、或いは、本出願人が先
に提案した特開平３−２９３４１１号公報に開示される
ように走行路に沿って設置されたガードレールと車両と
の間の距離を車両前後の二位置において超音波を利用し
て測定しその距離からヨー角Δφを演算してもよいし、
或いは、複数の方式を組み合わせてもよい。
【００６２】また、上記実施の形態では、後輪１４Ｌ，
１４Ｒを補助操舵するようにしているが、前輪を補助操
舵するようにしてもよいし、或いは、前輪及び後輪の両
方を補助操舵するようにしてもよく、特に、前輪及び後
輪の両方を補助操舵するようにすれば、ヨー角Δφを零
にするだけではなく、横方向への移動速度をも制御で任
意に変化させることが可能になる。
１４Ｒを補助操舵するようにしているが、前輪を補助操
舵するようにしてもよいし、或いは、前輪及び後輪の両
方を補助操舵するようにしてもよく、特に、前輪及び後
輪の両方を補助操舵するようにすれば、ヨー角Δφを零
にするだけではなく、横方向への移動速度をも制御で任
意に変化させることが可能になる。
【００６３】そして、上記実施の形態では、コントロー
ラ２０を最適レギュレータに基づいて構成しているが、
最適制御に限定されるものではなく、Ｈ無限大制御やス
ライディングモード制御であってもよい。
ラ２０を最適レギュレータに基づいて構成しているが、
最適制御に限定されるものではなく、Ｈ無限大制御やス
ライディングモード制御であってもよい。
【００６４】また、上記実施の形態では、推定器２０Ａ
において横運動の状態量として横すべり角βを推定して
いるが、推定器２０Ａにおいてその他の横運動の状態量
（例えば、横変位速度）を推定するような構成であって
も構わない。
において横運動の状態量として横すべり角βを推定して
いるが、推定器２０Ａにおいてその他の横運動の状態量
（例えば、横変位速度）を推定するような構成であって
も構わない。
【００６５】さらに、上記実施の形態では、特に補助操
舵制御を実行する条件については説明していないが、例
えば、車速が低いとき（１０Ｋｍ／ｈ以下）や後進走行
時には、補助操舵制御を停止するようにしてもよい。つ
まり、車庫入れや縦列駐車する場合や、低速で障害物を
避けるような場合には、車両が自動的に目標走行ライン
の接線方向に平行に走行するよりも、運転者の意思に応
じてヨー角Δφが自在に変化する方が都合がよいからで
ある。
舵制御を実行する条件については説明していないが、例
えば、車速が低いとき（１０Ｋｍ／ｈ以下）や後進走行
時には、補助操舵制御を停止するようにしてもよい。つ
まり、車庫入れや縦列駐車する場合や、低速で障害物を
避けるような場合には、車両が自動的に目標走行ライン
の接線方向に平行に走行するよりも、運転者の意思に応
じてヨー角Δφが自在に変化する方が都合がよいからで
ある。
【図１】本発明の一実施の形態の全体構成を示す車両の
概略平面図である。
概略平面図である。
【図２】制御系の構成を示すブロック図である。
【図３】車両の二輪モデル図である。
【図４】コントローラ内で実行される処理の概要を示す
フローチャートである。
フローチャートである。
【図５】実施の形態における車両の挙動を説明する図で
ある。
ある。
【図６】ＰＩＤ制御を行った場合の制御系のブロック図
である。
である。
【図７】シミュレーション結果を示す波形図である。
１ 車両 ２ ステアリングホイール ３ ステアリングシャフト ４ ラックアンドピニオン式ステアリング
装置 ５Ｌ，５Ｒ サイドロッド ６Ｌ，６Ｒ ナックル ７Ｌ，７Ｒ 前輪（転舵輪） １０ 電動モータ １１ ラックアンドピニオン式ステアリング
装置 １２Ｌ，１２Ｒ サイドロッド １３Ｌ，１３Ｒ ナックル １４Ｌ，１４Ｒ 後輪（転舵輪以外の車輪） ２０ コントローラ ２０Ａ 推定器（状態量推定部） ２０Ｂ レギュレータ（補助操舵角演算部） ２１ 舵角センサ（主操舵角検出手段） ２２ 舵角センサ（補助操舵角検出手段） ２３ ＣＣＤカメラ ２４ 車速センサ（車速検出手段）
装置 ５Ｌ，５Ｒ サイドロッド ６Ｌ，６Ｒ ナックル ７Ｌ，７Ｒ 前輪（転舵輪） １０ 電動モータ １１ ラックアンドピニオン式ステアリング
装置 １２Ｌ，１２Ｒ サイドロッド １３Ｌ，１３Ｒ ナックル １４Ｌ，１４Ｒ 後輪（転舵輪以外の車輪） ２０ コントローラ ２０Ａ 推定器（状態量推定部） ２０Ｂ レギュレータ（補助操舵角演算部） ２１ 舵角センサ（主操舵角検出手段） ２２ 舵角センサ（補助操舵角検出手段） ２３ ＣＣＤカメラ ２４ 車速センサ（車速検出手段）
Claims (7)
- 【請求項１】 運転者のステアリング操作に応じて転舵
輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用される操舵
補助装置であって、 前記転舵輪及びそれ以外の車輪の少なくとも一方に補助
操舵角を付与可能な補助操舵機構を備えるとともに、走
行路に沿った目標走行ラインの接線方向と車両前後方向
とが平行となるように前記補助操舵機構を制御するよう
になっていることを特徴とする操舵補助装置。 - 【請求項２】 運転者のステアリング操作に応じて転舵
輪を操舵する主操舵機構を備えた車両に適用される操舵
補助装置であって、 前記転舵輪及びそれ以外の車輪の少なくとも一方に補助
操舵角を付与可能な補助操舵機構と、走行路に沿った目
標走行ラインの接線方向と車両前後方向とがなす角度で
あるヨー角を検出するヨー角検出手段と、前記運転者の
ステアリング操作に応じた前記転舵輪の操舵角を検出す
る主操舵角検出手段と、前記補助操舵角を検出する補助
操舵角検出手段と、車速を検出する車速検出手段と、前
記ヨー角検出手段，主操舵角検出手段，補助操舵角検出
手段及び車速検出手段の検出結果に基づき前記ヨー角を
零にするような前記補助操舵角を演算する補助操舵角演
算手段と、この補助操舵角演算手段が演算した前記補助
操舵角に応じて前記補助操舵機構を駆動させる駆動手段
と、を備えたことを特徴とする操舵補助装置。 - 【請求項３】 前記補助操舵角演算手段は、前記ヨー角
検出手段，主操舵角検出手段，補助操舵角検出手段及び
車速検出手段の検出結果に基づいて少なくともヨー運動
の状態量及び横運動の状態量を推定する状態量推定部
と、この状態量推定部が推定した各状態量と所定のフィ
ードバック係数とに基づいて前記ヨー角を零にするよう
な前記補助操舵角を演算する補助操舵角演算部と、を含
んで構成される請求項２記載の操舵補助装置。 - 【請求項４】 前記状態量推定部は、前記ヨー運動の状
態量として、ヨーレートと前記ヨー角とを推定し、前記
横運動の状態量として横すべり角又は横変位速度を推定
するようになっている請求項３記載の操舵補助装置。 - 【請求項５】 前記状態量推定部は、前記ヨー角として
前記ヨー角検出手段の検出結果をそのまま用いるように
なっている請求項４記載の操舵補助装置。 - 【請求項６】 前記状態量推定部は、カルマンフィルタ
である請求項３乃至請求項５のいずれかに記載の操舵補
助装置。 - 【請求項７】 前記補助操舵角演算部は、前記状態量推
定部が推定した各状態量と各状態量に対応するフィード
バック係数とを掛け合わせた値を合計して前記補助操舵
角を演算するようになっている請求項３乃至請求項６の
いずれかに記載の操舵補助装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127597A JP3740786B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 操舵補助装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11127597A JP3740786B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 操舵補助装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10297522A true JPH10297522A (ja) | 1998-11-10 |
| JP3740786B2 JP3740786B2 (ja) | 2006-02-01 |
Family
ID=14557102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11127597A Expired - Fee Related JP3740786B2 (ja) | 1997-04-28 | 1997-04-28 | 操舵補助装置 |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP3740786B2 (ja) |
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-
1997
- 1997-04-28 JP JP11127597A patent/JP3740786B2/ja not_active Expired - Fee Related
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