JPS62149561A - 車両用舵角制御装置 - 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） この発明は、予め設電された運動性能に従って°自車の
車輪舵角を制御するようにした重両用舵角制御装置に係
り、特に、車輪の転舵を行うアクチュエータの応答迦れ
を補償するようにした市両用舵角制御佑１々に関する。

（従来の技術） 従来、車輪を、ステアリング／・ンドルとの機織リンク
を用いず、透気的制御回路によって駆動制御されるアク
チュエータを用いて転舵することで、車両の運動性能を
コントロールすることを可能とした装置が提案されてい
る（例えば、特開昭５９−１４８７７２号に示されるも
のがある）。

この従来装置は、ステアリングハンドルの操舵角に対応
する前・後輪の舵角の目標値を、予め設定された制御則
に従って決定し、油圧シリンダを用いたサーボ式アクチ
ュエータによって、前輪と後輪を上記舵角［Ｊ値に転舵
するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、上記のようなアクチュエータは、一般Ｋ
、積分動作を行う一次遅れ系であるため、制御応答の連
れが生じ、高速走行時における操縦性を低下させる要因
となろう このため、上記アクチュエータの制御系に微分補償を施
すことによって、上記の遅れを解消することが考えられ
る。

ところが、上記舵角目標値の決定をマイクロコンピュー
タ等のディジタル回路を用いて行った場合、上記微分補
償を施す対象となる信号がディジタル信号であるため、
この信号を微視的に見ると、階段状をなしていることか
ら、この信号を通常の微分回路を用いて微分すると、ａ
数的な微分値信号となってしまい、制御が不正確なもの
になる。

すなわち、ディジタル回路を用いた制御系においては、
微分回路を用いて微分補償を行うことは困難である。

（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。

舵角目標値決定手段１０８は、操舵角検出手段１００で
検出されるステアリングハンドルの操舵角θＳと車速検
出手段１０２で検出される車速Ｖ°に対応する前輪また
は後輪の少なくとも一方の制御対象車輪の舵角の目標値
δを、予め設定された目標とする運動性能に従って決定
する。

舵角速度目標値決定手段１０４は、操舵角速度検出手段
１０１で検出されるステアリングハンドルの操舵角速度
δＳと前記車速Ｖとに対応する前記制御対象車輪の舵角
速度の目標値δを、前記目標とする運動性能に従って決
定する。

舵角目標値修正手段１０５は、前記舵角目標値δおよび
舵角速度目標値δに基づいて、制御対象車輪を転舵する
車輪転舵アクチュエータ１０８の動的連れの補償成分を
含む値に、前記舵角目標値δを修正する。

アクチュエータ制御手段１０７は、実舵角検出子設置０
６で検出される制御対象車輪の実舵角δと前記舵角目標
値１６正手段１０５で修正がなされた後の舵角目標値Ｃ
の偏差が、零もしくは最小となるように、前記１１ｆ輪
転舵アクチュエータ１０８へ指令値Ｓを与える。

（作用） 上記舵角目標値決定手段１０３で決定される舵角目標値
δは、目標とする運動性能を自車で実現するために必要
な制御対象車輪の転舵角である。

従って、上記舵角目標値δに等しくなるように制御対象
車輪を転舵すれば、目標とする運動性能を自車で実現で
きる。

ここで、前述したように、車輪転舵アクチュエータ１０
８は、動作遅れがあるため、制御に微分補償が必要であ
る。

そこで、本発明は、前記舵角速度目標値決定手段１０４
で、前記舵角目標値δの一階微分値に相半する舵角速度
目標値δを決定し、舵角目標値修正手段１０５において
、車輪転舵アクチュエータ１０８の動作遅れを補償する
成分を含む舵角目標値δ“を形成し、アクチュエータ制
御手段１０７へ与えるようにしている。

これによって、本発明は、通常の微分回路を用いないで
、屯ｉ転舵アクチュエータ１０８０制御系の微分捕［ｆ
を行うことができる。

・（実施例） 本発明の一実施例の構成を第２図に示す。

本実施例は、車両の後＠４８，４９の舵角を制御して、
１県とする運動性能を実現しようとするものである。前
輪（図示略）は、従来止置と同様に、ステアリングハン
ドル（図示略）との４４４　ＩＪンクによって転舵がな
される。

ｔ＆４’Ａ４８．４９の転舵は、油圧シリンダ４０によ
って行われる。この油圧シリンダ４０は、左右２つの油
圧室４１．４２を備えており、これらの油圧室４１．４
２へは、油路５４．５５を介して作動油圧が供給される
。

両前圧室４１．４２の油圧差は、制御ノくルブ５０によ
って制御され、この油圧差に対応してピストンロッド４
５が変位する。このピストンロッド４５の変位は、ナッ
クルアーム４６．４７に伝達されて後＠４８　、４９を
転舵する。なお、５ｚはオイルポンプ、５８はリザーバ
である。また、４８．４４はリターンスプリングである
。

そして、制御バルブ５０を制御回路３０で制御°するこ
とで、油圧シリンダ４０の制御が行われる。

制御回路８０は、マイクロコンピュータあるいは他のデ
ィジタル回路で構成されたディジタル制御回路である。

図中では、この制御回路３ｏの構成を判り瞬くするため
に、ブロック線図で示しである。

この制御回路８０へ入力されるデータは、車速センサ２
０で検出される車速Ｖと、ハンドル操舵角センサ２１で
検出されるステアリングハンドル・の操舵角θＳと、ハ
ンドル操舵角速度センサ２２で検出されるステアリング
ハンドルの操舵角速度δＳと、ストロークセンサ２Ｂで
検出される後輪実舵角δＲである。

また、制御回路８０からは、成流コントローラ８８に対
して１．［流目ａｈ直Ｔが出力される。

上記ハンドル操舵角センナ２２は、例えば、ステアリン
グハンドルにレートジャイロを取付けて、ステアリング
ハンドルの回転速度に相当する信号を得るようにする。

上記ストロークセンサｚ８は、実際には、ビス゛トンロ
ッド４５の変位量を検出するものであるが、このピスト
ンロッド４５の変位量は後輪４８゜４９の実舵角との相
関があるので、このストロークセンサ２８の検出信号は
後輪実舵角の検出信号とみなすことができる。

制御回路３０は、操舵角θ８と車速Ｖに対応する後輪舵
角目標値δＲを、予め設定された目標とする運動性能に
従って決定する舵角目標値決定部８１と、操舵角速度θ
８と車速Ｖに対応する後輪舵角速度目標値δＲを、上記
目標とする運動性能に従って決定する舵角速度目標値決
定部３ｚとを備えている。

上記舵角目標値決定部８１の操舵角θＳと後輪舵角目標
値δＲの間の入出力伝達特性と、上記舵角速度目標値決
定部８２の操舵角速度δＳと後輪舵角速度目標値δ、の
聞の入出力伝達特性は、同一の伝達特性Ｇ（Ｓ）である
。

上記舵角目標値決定部３１と舵角速度目標値決定部８２
は、それぞれ、予め設定された目標とする運動性能を備
える車両をシミュレートするため°の数学モデル（以下
「目標車両モデル」と言う）と、自■の運動をシミュレ
ートするための数学モデル（以下「自軍モデル」と言う
）を備えている。

自車モデルは、自車の車両諸元を用いて構成されたもの
である。

上記舵角目標値決定部３１は、上記目標車両モデルを用
いて、上記操舵角θＳと車速Ｖが与えられたときに車両
モデルが呈するヨーレートとヨー角加速度を求め、これ
らをヨーレート目標値会。

自車モデルに与えて、自軍のヨーレートとヨー角加速度
をψ、ψに等しくするために必要な後輪の舵角（後輪舵
角目標値δＲである）を決定する。

上記ヨーレート目標値かとヨー角加速度目標値π ψは、具体的には、以下に示すような演算により求めら
れる。

Ｍ　１　（Ｖｙ＞　＋　（Ｐ　ｔ　Ｖ　）　”　２　Ｃ
Ｆｔ　＋　２０ＲＩ　　　　”’　（１１工、□嬰□”
　２　ＬＦＩ　ＯＦ□−２ＬＲＩＣＲ□　　　　・・・
（２）βＲ□＝−（Ｖ、ヒしＲ１会、）／ｖ・・・（４
）ＯＦよ＝ＫＦ工・βＦ□　　　　　　　　　　　・・
・（５）ＣＲ工＝　ＫＲ□・βＲエ　　　　　　　　　
　　・・・（６）ψ＝９１　　　　　　　　　　　　　
　　　・・・（７）ψ＝９１　　　　　　　　　　　　
　　　　・・・（８）ここで、 工、□二目に車両モデルのヨー慣性 Ｍ□：目標車両モデルの車体質量 ＬＦ□二目標車両モデルの前軸と重心間の距離ＬＲ□：
目標車両モデルの後軸と重心［ｍの距離ＫＦ工：目標屯
車両デルの前輪のコーナリングパワー ＫＲ□：目標直両モデルの後輪のコーナリングパワー ÷　：目標直両モデルのヨーレート φ１：目標車両モデルのヨー角加速変 ｖｙよ：目標車両モデルの横方向速度 ψア□：目標車両モデルの横方向加速度βＦ工：目漂止
両モデルの前輪の横すべり角βＲ□：目傾市両モデルの
後輪の横すべり角ＣＦｌ　’目標車両モデルの前輪のコ
ーナリングフォース ＯＲ工：目標ｍ両モデルの後輪のコーナリングフォース そして、上記後輪舵角目標値７Ｒは、以下に示すような
演算により求められる。

工ＫｇδＦ２　”　ＮＩＫｓ。（θ８−Ｎ２δＦ２）”
Ｋ２５Ｆ２−２ξ２Ｃ１ｉ’２　　　　・・・（９）Ｍ
２（Ｖ、十小Ｖ　）　”’　２　ＯＦ２　＋　２０Ｒ２
・・・（１０）βＦ２　＝δ１２−　（Ｖｙ２　＋　Ｌ
Ｆ２９’　）／Ｖ　　　　　−（１１）”Ｆ２＝　ＫＦ
２βＦ２　　　　　　　　　　　　・・・（１２）ＣＲ
ｇ　”　（ＬＦ２ＣＦＢ−一ψ工ｚ２　）／　ＬＲ２”
・（１８）βＲ２＝　ＣＲ２／ＫＲ２・・・（１４）δ
Ｒ＝βＲ２＋　（Ｖｙ　２　　ＬＲ２会）　／Ｖ　　　
　　・・・（ＩＩｓ　）ここで、 工Ｚ２　’口直モデルのヨー慣性 Ｍ２：０直モデルの直体重債 Ｌ２：自ｇモデルのホイールベース ”Ｆ２　’口直モデルの前軸と重心間の距離”Ｒ２’自
重モデルの後軸と１に心間の距離ＩＫ２　：白面モデル
のキングピン回り慣性に８□：自利モデルのステアリン
グ剛性ＤＫ２　’自重モデルのステアリング系粘性係数
ξ２：自車モデルのトレール Ｎ２：自利モデルのステアリングギヤ比Ｆ２　　自利モ
デルの？ｆｌｒ論舵角 Ｖ、：自匝モデルの横方向速度 Ｏ：自利モデルの横方向加速度 βＦ２　’自重モデルの前輪の横すべり角βＲ２’自！
にモデルの後輪のＦＭすべり角ＣＦ２　’自（ｌｉモデ
ルのｌ￥ＩＴ＠のコーナリングフォースＣＲｚ’自ｍモ
デルの後輪のコーナリングフォースＫ１１ｆ　’自重モ
デルの前輪のコーナリングパワーＫＲ２’自重モデルの
後輪のコーナリングパワーである。

また、上記舵角速度目標値決定部８ｚは、目標車両モデ
ルおよび０直モデルを用いて、上記操舵−階微分値に相
当する後輪舵角速度目標値ｄＲを決定する。この後輪舵
角速度目標値δ□は、前記後輪舵角目標値６Ｒを求める
演算式（１）〜（１５）の中の運動変数を各々の一階微
分値に置俣えた演算によって決定される。すなわち、以
下のような演算によってδＲを決定する。

βＲ１”　−”ｙｔ　　ＬＲ１９１’、、）／Ｖ　　　
　　・−（１９）、６２、＝　Ｋ、０．β、□　　　　
　　　　　　・・・（２０）δ８□−ＫＲよ、β８、　
　　　　　　　　　・・・（２１）ψ＝ψ、−（２２） ψ工ψ１　　　　　　　　　　　　　　　・・・（２８
）１に２δＦ２　＝　Ｎ２ＫＳ２（δ５−Ｎ２”Ｆ２）
−ＤＫ２’６　−２ξ２６Ｆ、　　　　　・・・（２４
）”Ｆ２　＝　”Ｆｇ−（ｖｙ□”　ＬＦｇ’ｉ”　）
／Ｖ　　　　　−、、（２６）し２　＝　ＫＦ２β２．
　　　　　　　　　　・・・（２７）蝙＝（ＬＦ２曙−
習ψ工Ｚ２）／ＬＲ２・・・　（ｚ８） ４□＝篩２／ＫＲ２・・・（２９） （各変数の上に付したドツトの数が微分の階数な示す） 上記式（１６）〜（２８）は、目標車両モデルを用いて
行う演算であり、式（２４）〜（８０）は、自軍モデル
を用いて行う演算である。

そして、制御回路３０では、上記後輪舵角目標なる演算
によって、微分補償成分を含む後輪舵角目標値ＪＲ“を
形成する。ここで、Ａは、油圧シリンダ４０のサーボ系
のゲインであり、τは、その時点数である。

さらに、制御回路８０は、上記微分補償成分を含む後輪
舵角目標値δＲと後輪実舵角δＲの偏差１７Ｒ＊−δＲ
１を電流目標値下として電流コントローラ８８へ与える
。

電流コントローラ８８は、制御回路３０から与えられる
電流目標値１に対応して、制御パルプ５０のソレノイド
５１へ与える励磁電流１を発生する。

そして、上記δＲとδＲの偏差が零となるまで、゛後輪
４８．４９０転舵が行われる。

このような制御により、油圧シリンダ４０によって前記
後輪舵角目標値δＲに後輪４８．４９を転舵する際の応
答遅れを、微分回路を用いずに補償することができる。

すなわち、微分補償を行わない場合を仮定してみると、
このとぎの後輪舵角目標値δＲと後輪実舵角δＲの間の
伝達特性（油圧シリンダ４０のサーボ系を考えた場合の
もの）は、 δＲτｓ＋１ となり、−次遅れ系となっている。

これに対して、本実施例では、油圧シリンダ４０のサー
ボ系の伝達特性は、Ａ／（τＳ＋１）で変わらないが、
入力として、上述した微分補償成分を含む後輪舵角目標
値イを用いるので、Ａ　　　−ヤ δＲ＝〒＝丁″Ｒ°°°（“） ここで、前記（３１）式を（８８）式に代入すると、＝
δＲ・・・（８４） となって、油圧シリンダのサーボ系には、連れが無くな
る。

なお、上記実施例では、目標とする運動性能を自軍で実
現するために、後輪舵角を制御する例を示したが、本発
明は、この他に、前輪舵角を制御したり、前輪と後輪の
両者の舵角を制御することで目標とする運動性能を自軍
で実現するようにすることもできる。

（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
軍の運動性能として実現することができる。

また、車輪を転舵するアクチュエータの動作逐れを微分
捕虜する手段として、アクチュエータの°作動口標値と
して求めた前記車輪の舵角−標値を、□該庫輪舵角目標
値の一階微分値に相当する車輪舵角速度目標値を別個に
求めて、該車輪舵角速度目標値に基づいて、上記アクチ
ュエータの動作遅れを神１する成分を含む値に修正する
ようにしたことによって、微分回路を用いずに微分補償
が行えることになる。

これにより、上記車輪舵角制御をディジモル演′４回路
を用いて行’［合のように、微分回路では微分補償が困
難なとぎでも、適正な微分補償が行・える。

【図面の簡単な説明】

紺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である。 ｉｏｏ・・・操舵角検出手段 １０１・・・操舵角速度検出手段 １０２・・・屯速検出手段 １０８・・・舵角目標値決定手段 １０４・・・舵角速度目標値決定手段 １０５・・・舵角目標値修正手段 １０６・・・実舵角検出手段 １０７・・・アクチュエータ制御手段 １０８・・・電輪転舵アクチュエータ ２０・・・車速センサ ２１・・・ハンドル操舵角センナ ２２・・・ハンドル操舵角速度センサ ２８・・・ストローク七／す ８０・・・制御回路 ８１・・・後輪舵角目標値決定部 ３ｚ・・・後輪舵角速度目標値決定部 ４０・・・油圧シリンダ　　　４５・・・ピストンロッ
ド４８　、４９・・・後輪　　　　　５０・・・制御バ
ルブθ８・・・操舵角　　　　　　θ８・・・操舵角速
度Ｖ・・・車速　　　　　　　１・・・電流目標値ｉＲ
”’後輪舵角１標１ ３Ｒ・・・後輪舵角速度目標値 δＲ・・・後輪実舵角 一率 δ、・・・微分補償成分を含む後輪舵角目標値第１図 第２図

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操舵角検
   出手段と、 前記ステアリングハンドルの操舵角速度を検出する操舵
   角速度検出手段と、 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に従って、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前輪ま
   たは後輪の少なくとも一方の制御対象車輪の舵角の目標
   値を決定する舵角目標値決定手段と、 前記目標とする運動性能に従って、前記ステアリングハ
   ンドルの操舵角速度および車速に対応する前記制御対象
   車輪の舵角速度の目標値を決定する舵角速度目標値決定
   手段と、 与えられる指令値に従って、前記制御対象車輪を転舵す
   る車輪転舵アクチュエータと、 前記舵角の目標値および舵角速度の目標値に基づいて、
   前記舵角の目標値を、前記車輪転舵アクチュエータの動
   的遅れの補償成分を含む値に修正する舵角目標値修正手
   段と、 前記制御対象車輪の実舵角を検出する実舵角検出手段と
   、 前記実舵角の検出値と前記舵角目標値修正手段で修正が
   なされた後の舵角目標値の偏差が、零もしくは最小とな
   るように、前記車輪転舵アクチュエータへ指令値を与え
   るアクチュエータ制御手段とを具備することを特徴とす
   る車両用舵角制御装置。 ２、前記舵角目標値決定手段の操舵角入力と舵角目標値
   出力間の入出力伝達特性と、前記舵角速度目標値決定手
   段の操舵角速度入力と舵角速度目標値出力間の入出力伝
   達特性が同一であることを特徴とする特許請求の範囲第
   １項に記載の車両用舵角制御装置。