JP3320882B2 - 車両の操舵装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、車両の操舵装置に関
し、特に、運転者のステアリングホイール操舵に応じて
後輪又は前輪を強制的に操舵して車両の運転性や安定性
を高めるようにしたものの改良に係わる。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の車両の操舵装置とし
て、運転者のステアリングホイール操作時に前輪の操舵
角に対応する後輪の操舵角の比つまり操舵比を車速に応
じて決定し、該操舵比で後輪を前輪操舵に合せて操舵制
御するものが知られている。このものでは、運転者の意
思に合致した操舵性能を得ることが可能である反面、運
転者がステアリングホイールを操作した直後の初期状態
では、前輪と後輪とが同相になる場合が多いため、該初
期状態での車両の回頭性が低い憾みがあった。

【０００３】そのため、従来、例えば特開平１−２６２
２６８号公報に開示されるものでは、運転者のステアリ
ングホイール操舵量に基づいて車両の制御目標ヨーレイ
トを演算するとともに、車両のヨーレイトを実測し、該
ヨーレイトの実測値と制御目標値との偏差に応じたフィ
ードバック制御量でもって後輪の操舵角をフィードバッ
ク制御することにより、ステアリングホイール操作直後
の初期状態でもヨーレイトを素早く発生させて、初期状
態での車両の回頭性を高めるようにしている。しかし、
この従来のフィードバック制御では、ヨーレイトの実測
値と制御目標値との偏差のみに応じて後輪操舵角のフィ
ードバック制御量を演算して後輪を操舵制御する、１入
力１出力制御系であるため、例えば車両の横滑り角が大
値の場合には小値の場合に比べて制御のハンチングが生
じ易くなる。このため、制御のハンチングが生じ難くな
るよう制御ゲインを常に小値に設定する必要があるが、
その場合、制御目標ヨーレイト値への速応性が悪くなる
とともに、実際ヨーレイトを制御目標値に精度良く制御
することができず、定常特性を高めるにも限界があっ
た。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】そこで、本出願人は、
先に、例えば特願平４−２３７４３７号等の明細書及び
図面において、上記のフィードバック制御に代えて、実
測ヨーレイトの状態フィードバック制御を採用すること
を提案している。このヨーレイトの状態フィードバック
制御は、車両のヨーレイトを実測する他、車両の複数の
状態変数、例えば車両の横滑り角、前輪及び後輪のコー
ナリングフォース等を車両の状態方程式及び出力方程式
に基づいて推定して車両の運動状態を把握し、これらの
状態変数を用いて車両の実際ヨーレイトを制御目標値に
するよう例えば後輪操舵角を最適制御するものである。
この制御系は多変数１出力制御系であるので、車両の運
動状態に合致したフィードバック制御量でもって後輪等
を操舵制御でき、ステアリングホイール操作時当初の車
両の回頭性を向上できる等、制御の速応性及び定常特性
の双方の向上を図ることが可能である。

【０００５】更に、本出願人は、上記の状態フィードバ
ック制御では、次のような欠点があることに着目し、こ
れを解消するためにＨ∞制御を適用することを発明し
た。すなわち、状態フィードバック制御では、車両の横
滑り角やコーナリングフォース等の推定に際し、車速や
車輪のコーナリングパワーを定数として演算している
が、これらは実際には変数であり、後者の車輪のコーナ
リングパワーは路面の摩擦係数やタイヤの空気圧に応じ
て変化するものである。従って、予め設定した車両の運
動特性の下では、制御の速応性及び定常特性の向上を図
り得るが、図２０に示すように車速や路面の摩擦係数等
の変化に応じて車両の運動特性に大きな変化が生じる
と、車両の横滑り角等の推定に誤差が生じて最適制御に
ズレが生じ、その分、目標ヨーレイトへの速応性が低下
するとともに、車両の安定性は保証されなくなる。

【０００６】そこで、例えば制御系の一巡伝達関数が
「１」以下であることを全ての周波数領域に亘って満足
させて、制御系の安定性の向上を図るＨ∞制御（例えば
学会誌「計測と制御」の第２９巻，第２号（１９９０年
２月）の第１１１頁〜第１１９頁参照）に着目して、車
両の特性変動に対する安定性，即ちロバスト安定性の向
上を図ることが考えられる。この前輪又は後輪操舵に対
するＨ∞制御は、車両の定常特性及び速応性がステアリ
ングホイール操舵の周波数として例えば１Ｈｚ以下の低
周波数域で要求され、１Ｈｚを越える高周波数域では車
両の特性変動時の安定性が要求され、これらの要求が周
波数領域で異なる点から、同学会誌にも開示されるよう
に混合感度問題として捉え、前輪又は後輪の操舵に対す
る車両のヨーレイト変化の周波数伝達関数の制御ゲイン
特性として、車両の速応性及び定常特性を与える性能目
標指標と、該性能目標指標とは相補感度関数の関係にあ
る車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指標との
２種を設定し、低周波数域では前者を、高周波数域では
後者を重視して、制御ゲインを周波数軸で決定するもの
である。従って、Ｈ∞制御を利用すれば、車両の特性変
動があっても、その変動が設定許容幅の中であれば、常
に車両の速応性、定常性能及び安定性の全てを良好に制
御し得る。

【０００７】しかしながら、上記従来のヨーレイトのフ
ィードバック制御、並びに本出願人が提案のヨーレイト
の状態フィードバック制御及びＨ∞制御では、いずれも
車輪の横滑り角に対する車輪のコーナリングフォースが
線形な運転領域で車両を安定して制御できるものの、非
線形な運転領域では、車両を確実に安定して制御し得る
ことは困難である。

【０００８】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、その目的とするところは、上記従来のヨーレイト
のフィードバック制御、状態フィードバック制御及びＨ
∞制御等において、該制御が車両の安定性を保証する範
囲を越えて車両が特性変動した場合には、この安定保証
範囲を越えた状況を早期に判断し、前輪又は後輪の操舵
角の制御系を安定化することにより、車両の安定性を保
証し得る車両の操舵装置を提供せんとするものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１又は２記載の発明は、車両の操舵装置とし
て、例えば図１に示すように、前輪又は後輪をステアリ
ングホイールとは別途に操舵する操舵手段２０と、車両
に発生する実際のヨーレイトを検出するヨーレイト検出
手段３６と、該検出手段３６により検出された実際ヨー
レイトと目標ヨーレイトとの偏差に基づいて制御量を演
算し、該制御量により実際ヨーレイトを目標ヨーレイト
に一致させるよう上記操舵手段２０をフィードバック制
御する第１の制御手段４５とを備えることを前提とす
る。そして、更に、上記第１の制御手段４５による制御
が車両の安定性を保証する範囲を越えたときを判定する
判定手段４９と、車両の安定性が本質的に保証されるよ
うにステアリングホイール操舵に応じた制御量で上記操
舵手段２０を制御する第２の制御手段４８と、上記判定
手段４９の出力を受け、上記第１の制御手段４５による
制御が車両の安定性を保証する範囲を越えたとき、前輪
又は後輪の操舵制御を該第１の制御手段４５による制御
から上記第２の制御手段４８による制御に切換える制御
切換手段５０とを備える構成とする。

【００１０】そして、更に、請求項１記載の発明では、
第１の制御手段４５において、Ｈ∞制御を行う構成とす
る。すなわち、上記第１の制御手段４５は、少なくとも
車両の実際ヨーレイト及び推定横滑り角を車両の状態量
とする車両の状態方程式、並びに出力方程式に基づいて
車両の実際ヨーレイトを制御目標ヨーレイトに状態フィ
ードバック制御するよう上記操舵手段２０を制御する状
態フィードバック制御手段と、上記前輪又は後輪の操舵
に対する車両のヨーレイト変化の周波数伝達関数の制御
ゲイン特性として、車両の特性変動時の安定性を与える
性能目標指標並びに車両の速応性及び定常特性を与える
性能目標指標の２種と、前輪又は後輪の舵角を入力とす
る車両の状態方程式及び出力方程式とに基づいて上記状
態フィードバック制御手段の制御ゲインを算出する制御
ゲイン算出手段とからなる。

【００１１】そして、更に、請求項１記載の発明では、
上記判定手段４９は、第１の制御手段４５による前輪又
は後輪の操舵制御時に前輪又は後輪の操舵に対する車両
のヨーレイト変化の制御ゲインの周波数成分が車両の特
性変動時の安定性を与える性能目標指標を越えたことで
第１の制御手段４５による制御が車両の安定性を保証す
る範囲を越えたときを判定するものである。

【００１２】請求項２記載の発明では、上記判定手段４
９は、第１の制御手段４５による前輪又は後輪の操舵制
御時に車両の実際ヨーレイトの所定周波数での位相遅れ
量が所定値を越えたことで第１の制御手段４５による制
御が車両の安定性を保証する範囲を越えたときを判定す
るものである。

【００１３】請求項３及び４記載の発明は、いずれも請
求項２記載の発明に従属し、判定手段４９による位相遅
れ量の判定しきい値である所定値を適宜変更するもので
ある。すなわち、上記所定値は、請求項３記載の発明で
は車速に応じて変更されるものであり、請求項４記載の
発明では車両の横滑り角に応じて変更されるものであ
る。

【００１４】

【作用】上記の構成により、請求項１記載の発明によれ
ば、第１の制御手段４５による制御で車両の安定性が保
証される範囲では、該制御手段４５において、実際ヨー
レイトと目標ヨーレイトとの偏差に基づく制御量を演算
し、該制御量により実際ヨーレイトを目標ヨーレイトに
一致させるよう前輪又は後輪の操舵が制御されるので、
車両の特性が多少変動しても車両の良好な安定性が確保
される。一方、第１の制御手段４５による前輪又は後輪
の操舵制御の安定保証範囲を越え、その制御系が非線形
領域に入って不安定になった場合には、前輪又は後輪の
操舵制御が上記第１の制御手段４５から制御系が本質的
に安定な例えばマップ制御、ファジイ制御、又はニュー
ラルネットに基づく制御等の第２の制御手段４８による
制御に切換えられるので、車両の運動特性が通常変動幅
を越えて大きく変動しても車両の安定性が良好に確保さ
れる。特に、ニューラルネットに基づく制御に切換えら
れた場合、車両の運動特性が通常変動幅を越えて大きく
変動しても熟練した運転者がステアリングホイール操作
して対処する場合と略同等に車両の安定性が確保され
る。

【００１５】また、請求項１記載の発明によれば、第１
の制御手段４５による制御が車両の安定性を保証する範
囲では、該制御手段４５による前輪又は後輪の操舵制御
がＨ∞制御により行われ、その制御ゲインが車両の特性
変動時の安定性を与える性能目標指標と、車両の速応性
及び定常特性を与える性能目標指標との２種により定ま
る範囲内で設定されるので、車両の安定性、速応性及び
定常特性の全てが良好に確保される。

【００１６】さらに、請求項１記載の発明によれば、第
１の制御手段４５による制御が車両の安定性を保証する
範囲の限界近傍では、前輪又は後輪の操舵に対する車両
のヨーレイト変化の制御ゲインの周波数成分が車両の特
性変動時の安定性を与える性能目標指標を越えたことに
着目し、その周波数成分を判定手段４９により検知する
ことで安定性の保証範囲を越えたことが早期にかつ正確
に判定される。

【００１７】請求項２記載の発明によれば、第１の制御
手段４５による制御が車両の安定性を保証する範囲の限
界近傍では、前輪又は後輪の操舵に対する車両の実際ヨ
ーレイトの設定周波数での位相遅れ量が大きくなること
に着目し、その位相遅れ量を判定手段４９により検知す
ることで安定性の保証範囲を越えたことが早期にかつ正
確に判定される。ここで、請求項３及び４記載の発明で
は、上記第１の制御手段４５が車両の安定性を保証する
範囲の限界近傍であっても、その際の車速が高ければ上
記安定性の保証範囲の限界値に相当する位相遅れ量も増
大し、またその際の車輪又は車両の横滑り角が大きけれ
ば上記位相遅れ量は減少するものの、該安定性の保証範
囲の判定基準値としての設定値がこれら車速又は車輪若
しくは車両の横滑り角に応じて変更されるので、車両の
安定性の保証範囲を越えた状況の判定がより正確に行わ
れる。

【００１８】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１９】図２は本発明の第１実施例に係わる車両の
操舵装置の概略構成を示し、１はステアリングホイー
ル、２は左右の前輪、３は左右の後輪、１０は上記ステ
アリングホイール１の操作により左右の前輪２、２を操
舵する前輪操舵装置、２０は該前輪操舵装置１０による
前輪２、２の操舵に応じて左右の後輪３、３を操舵する
操舵手段としての後輪操舵装置である。

【００２０】上記前輪操舵装置１０は、車体幅方向に配
置されたリレーロッド１１を有し、該ロッド１１の両端
部は各々タイロッド１２、１２及びナックルアーム１
３、１３を介して左右の前輪２、２に連結されている。
該リレーロッド１１には、ステアリングホイール１の操
作に連動して該リレーロッド１１を左右に移動させるラ
ック＆ピニオン機構１４が配置され、ステアリングホイ
ール１の操作時にその操作量に応じた角度だけ左右の前
輪２、２を操舵するように構成されている。

【００２１】一方、後輪操舵装置２０は、上記と同様に
車体幅方向に配置されたリレーロッド２１を有し、該ロ
ッド２１の両端部は各々タイロッド２２、２２及びナッ
クルアーム２３、２３を介して左右の後輪３、３に連結
されている。該リレーロッド２１には、該ロッド２１を
中立位置に付勢するセンタリングバネ２４が配置されて
いるとともに、ラック＆ピニオン機構２５が配置され、
該機構２５には、クラッチ２６、減速機構２７及びモー
タ２８が連携されていて、クラッチ２６の締結時にモー
タ２８の回転駆動によりラック＆ピニオン機構２５を介
してリレーロッド２１を車幅方向に移動させて、後輪
３，３をモータ２８の回転量に応じた角度だけ操舵する
ように構成されている。

【００２２】上記モータ２８の作動はコントロールユニ
ット２９により制御される。該コントロールユニット２
９は、図３に示すように、その内部に、Ｈ∞制御を行う
第１の制御手段４５を備えている。該制御手段４５は、
少なくとも車両の実際ヨーレイト及び推定横滑り角を車
両の状態量とする車両の状態方程式並びに出力方程式に
基づいて図４の制御フローに従い車両の実際ヨーレイト
を制御目標ヨーレイトに状態フィードバック制御するよ
うに、モータ２８により後輪３の舵角を制御する状態フ
ィードバック制御手段４７と、該状態フィードバック制
御手段４７の状態方程式及び出力方程式の制御ゲインを
図５に示す制御ゲイン算出フローに基づいて算出する制
御ゲイン算出手段４７とから成っている。

【００２３】また、上記コントロールユニット２９は、
車両の運転状況が図２１に示すように車両の横滑り角β
に対する車輪のコーナリングフォースの非線形な領域に
入った場合に制御系が本質的に安定性を保持するよう
に、予め記憶するマップに基づいて後輪３を操舵制御す
る第２の制御手段としてのマップ制御手段４８と、上記
第１の制御手段４５が車両の安定性を保証する範囲を越
えた状況を判定する判定手段４９と、該判定手段４９の
出力に基づいて後輪３の操舵制御を上記第１の制御手段
４５とマップ制御手段４８とに選択的に切換える制御切
換手段５０とを備えている。

【００２４】更に、図３において、３５は車両に作用す
る横加速度を検出する横加速度センサ、３６は車両に発
生する実際のヨーレイトを検出するヨーレイト検出手段
としてのヨーレイトセンサ、３７は後輪３の操舵角を検
出する後輪操舵角センサ、３８は前輪２の操舵角を検出
する前輪操舵角センサであって、これら四つのセンサ３
５〜３８の検出信号は、上記状態フィードバック制御手
段４７に入力される。また、３９は車速を検出する車速
センサ、４０は車両下方の路面の摩擦係数μを検出する
路面摩擦係数センサであって、この両センサ３９，４０
の検出信号は上記制御ゲイン算出手段４６に入力され
る。更に、上記マップ制御手段４８には前輪操舵角セン
サ３８の検出信号が入力されるとともに、上記判定手段
４９にはヨーレイトセンサ３６、前輪操舵角センサ３８
及び車速センサ３９の各検出信号が入力される。

【００２５】次に、上記コントロールユニット２９によ
るモータ２８の制御を、図４の制御フローに従って説明
する。

【００２６】図４において、ステップＳ1 で例えば２０
ｍｓｅｃ等の設定周期毎の制御タイミングになるのを待
った後、ステップＳ2 において上記各センサ３６〜３９
の検出信号に基づいて車速Ｖsp、前輪操舵角Ｆstg 、後
輪操舵角Ｒstg 、車両に発生している実際ヨーレイトｙ
r 、及び車両に作用する横加速度Ｙg の各車両の運動状
態量を計測する。

【００２７】そして、ステップＳ3 で前輪操舵に対して
車両に発生するヨーレイトの伝達関数を同定するべく、
この同定用の信号として多数個（例えば１０２４個）の
前輪操舵角Ｆstg 及び車両の実際ヨーレイトｙr の信号
対を更新した後、ステップＳ4 で同定を行う。この同定
は、先ず前輪操舵角Ｆstg に対するヨーレイトｙr のク
ロススペクトルＳfyを計算するとともに、前輪操舵角Ｆ
stg のパワースペクトルＳffを計算し、その後、下記の
式に基づいて周波数伝達関数Ｈ（ω）を算出する。

【００２８】

【数１】

【００２９】続いて、ステップＳ5 で周波数伝達関数Ｈ
（ω）の設定周波数（ステアリングホイール操舵の周波
数で例えば１Ｈｚ）での位相遅れ角φ（１）をその位相
特性ｐｈａｓｅ（Ｈ（ω））から算出し、ステップＳ6
で該位相遅れ角φ（１）を上記第１の制御手段４５によ
る車両の安定性の保証範囲を越えたか否かの基準値とし
ての所定値（例えば３０ｄｅｇ）と比較する。そして、
φ（１）≦３０ｄｅｇの保証範囲内にある場合には、ス
テップＳ7 で後輪３をＨ∞制御する一方、φ（１）＞３
０ｄｅｇの保証範囲を越えた場合には、ステップＳ8 で
後輪３をマップ制御する。

【００３０】上記Ｈ∞制御は下記の如く行われる。即
ち、先ず、下記の式に基づいて車両の目標ヨーレイトｙ
rtを設定するとともに、該目標ヨーレイトｙrtと実際ヨ
ーレイトｙr とのヨーレイト偏差ｅn を算出する。

【００３１】

【数２】

【００３２】但し、Ａはスタビリティーファクター、Ｌ
は車両のホイールベースである。

【００３３】その後、Ｈ∞制御のフィードバック制御量
としての後輪３の操舵量ｒをＨ∞制御における下記の車
両の状態方程式（１）及び出力方程式（２）に基づいて
決定し、この制御量ｒでもって後輪３の操舵制御を行
う。

【００３４】

【数３】

【００３５】但し、Ｘh は車両の複数の状態量に相当す
る状態量（以下、本明細書の記載における「状態量」は
これを意味する）であり、該車両の状態量は例えば車両
の横滑り角、後輪の舵角若しくはその変化速度、前輪及
び後輪のコーナリングフォース、又は車両に作用するヨ
ーレイトであり、これらを上記両方程式により推定す
る。

【００３６】また、上記車両の状態方程式（１）及び出
力方程式（２）の制御ゲインＡcl，Ｂcl，Ｃcl及びＤcl
は、図５に示す制御ゲイン決定フローに基づいて予め算
出決定される。

【００３７】次に、図５に示すＨ∞制御における制御ゲ
イン決定フローを説明する。

【００３８】図５において、先ず、ステップＳ11で後輪
３の操舵に対する車両のヨーレイト変化の周波数伝達関
数の制御ゲイン特性としての車両の特性変動時の安定性
を与える性能目標指標Ｗ3 を変更するための補正係数
（重み）Ｗn を車速Ｖspに応じて変更する。この変更
は、同ステップＳ11に示す如く、車速Ｖspの上昇に応じ
て補正係数Ｗn を大値に決定して行う。

【００３９】その後、ステップＳ12で上記車両の特性変
動時の安定性を与える性能目標指標Ｗ3 を下記のラプラ
ス変数ｓの２次式に基づいて決定する。

【００４０】

【数４】

【００４１】但し、ａ及びｃは定数である。上記の式に
基づけば、図１８に示すように、車両の特性変動時の安
定性を与える性能目標指標Ｗ3 は、補正係数Ｗn が大値
のとき低周波数側に変更され、補正係数Ｗn が小値のと
き高周波数側に変更される。

【００４２】続いて、ステップＳ13で今度は後輪３の操
舵に対する車両のヨーレイト変化の周波数伝達関数の制
御ゲイン特性としての車両の速応性及び定常特性を与え
る図１８に示す性能目標指標Ｗ1 （但し、逆数表示）を
下記のラプラス変数ｓの３次式に基づいて固定値に指定
する。

【００４３】

【数５】

【００４４】但し、ｄ，ｅ，ｆ，ｇ及びｈは定数であ
る。

【００４５】そして、ステップＳ14で、上記２つの性能
目標指標Ｗ3 ，Ｗ1 を各々状態方程式に変換するととも
に、この両状態方程式と下記に示す車両の状態方程式
（３）及び出力方程式（４）の四者を１つの状態方程式
に合成し、この合成後の状態方程式を２つのリカッチ方
程式に分解し、この方程式をハミルトン行列により固有
値問題として解を求めることにより、Ｈ∞制御の各制御
ゲインＡcl〜Ｄclを求める。

【００４６】

【数６】

【００４７】但し、車両の状態方程式（３）及び出力方
程式（４）において、βは車両の重心点における横滑り
角、Ｃf 及びＣr は各々前輪及び後輪のコーナリングフ
ォース、Ｒstg は後輪の操舵角、ｌf 及びｌr は各々前
後車軸と車両重心点との距離、Ｉは車両のヨーレイトに
対する慣性モーメント、ｍは車体質量、Ｖspは車速、Ｇ
y は車輪の横弾性係数、Ｋyf及びＫyrは各々前輪及び後
輪のコーナリングパワーである。ここで、車速Ｖspは車
速センサ３９により検出された実際の車速が用いられ、
他は予め設定された固定値である。

【００４８】その後、ステップＳ15で上記各制御ゲイン
Ａcl〜Ｄclを双一次変換手法により連続制御系からディ
ジタル制御系に変更して、終了する。尚、各制御ゲイン
Ａcl〜Ｄclの決定は上記の逐次演算の他、車両の運動状
態に応じて予めマップに記憶した値を逐次読出す方式で
も可能である。

【００４９】また、図４のステップＳ8 のマップ制御
は、同ステップに示すように、後輪操舵量ｒを前輪操舵
角Ｆstg に応じて下記の式

【００５０】

【数７】

【００５１】により演算する。但し、ｋは比例定数であ
って、該比例定数ｋは、所定高車速値Ｖ0 までは車速に
応じて大値に設定され、上記所定値Ｖ0 を越える車速で
は次第に小値に設定されて、非線形領域で制御系を本質
的に安定にするようになっている。

【００５２】よって、図４の制御フローのステップＳ7
により、車両の実際ヨーレイトｙr、車両の推定横滑り
角β及び前後輪の各コーナリングフォースＣf ，Ｃr 等
を車両の状態量とする車両の状態方程式（１）並びに出
力方程式（２）に基づいて車両の実際ヨーレイトｙr を
制御目標ヨーレイトｙrtに状態フィードバック制御する
よう上記後輪操舵装置２０を制御する状態フィードバッ
ク制御手段４６が構成されている。

【００５３】また、図５の制御ゲイン決定フローによ
り、後輪３の操舵に対する車両のヨーレイト変化の周波
数伝達関数の制御ゲイン特性として車両の特性変動時の
安定性を与える性能目標指標Ｗ3 及び車両の速応性及び
定常特性を与える性能目標指標Ｗ1 の２種と、上記後輪
３の操舵角Ｒstg を入力とする車両の状態方程式（３）
及び出力方程式（４）とに基づいて、車両の運動特性
（制御ゲイン特性）が図１８に実線で示すように一巡伝
達関数が０ｄｂとなる所定周波数（図１８では０．３ｒ
ａｄ／ｓｅｃ）を越える高周波数域では上記安定性を与
える性能目標指標Ｗ3 の直下方に位置し、所定周波数
（０．３ｒａｄ／ｓｅｃ）以下の低周波数域では上記定
常特性等を与える性能目標指標Ｗ1 の直上方に位置する
ように、上記状態フィードバック制御手段４６の制御ゲ
インＡcl〜Ｄclを算出する制御ゲイン算出手段４７が構
成されている。そして、上記状態フィードバック制御手
段４６及び制御ゲイン算出手段４７により、ヨーレイト
センサ３６で検出された実際ヨーレイトｙr と目標ヨー
レイトｙrtとの偏差ｅn に基づいて制御量（後輪操舵
量）ｒを演算し、該制御量ｒにより実際ヨーレイトｙr
を目標ヨーレイトｙrtに一致させるよう後輪操舵装置２
０をフィードバック制御する第１の制御手段４５が構成
されている。

【００５４】更に、図４の制御フローのステップＳ8 に
より、車両の安定性が本質的に保証されるように予め設
定した車速−比例係数特性マップ、及び前輪操舵角Ｆst
g に基づいてステアリングホイール操舵に応じた制御量
ｒを演算し、該制御量ｒでもって後輪操舵装置２０を制
御する第２の制御手段としてのマップ制御手段４８が構
成されている。

【００５５】加えて、同制御フローのステップＳ3 〜Ｓ
6 により、上記第１の制御手段４５による後輪３の操舵
制御時に前輪２の操舵に対する車両の実際ヨーレイトｙ
r の所定周波数（１ＨＺ）での位相遅れ量φ（１）が所
定値（３０ｄｅｇ）を越えたことを判定する判定手段４
９が構成されているとともに、ステップＳ6 からステッ
プＳ8 への移行により、上記判定手段４９が上記車両の
周波数伝達関数の位相遅れ量φ（１）が所定値（３０ｄ
ｅｇ）を越えたことを判定したとき、後輪３の操舵制御
をＨ∞制御からマップ制御手段４８による制御に切換え
る制御切換手段５０が構成されている。

【００５６】したがって、上記第１実施例においては、
Ｈ∞制御による車両の安定性の保証範囲内では、前輪２
の操舵に対する車両のヨーレイトの周波数伝達関数Ｈ
（ω）の位相遅れ角φ（１）が所定値（３０ｄｅｇ）未
満であるので、後輪３の操舵制御が上記のＨ∞制御によ
り行われる。その結果、この後輪３のＨ∞制御により、
車両の運動特性は図１８に実線で示すように、所定周波
数（０．３ｒａｄ／ｓｅｃ）を越える高周波数域では安
定性を与える性能目標指標Ｗ3 の直下方に位置し、０．
３ｒａｄ／ｓｅｃ以下の低周波数域では定常特性等を与
える性能目標指標Ｗ1 の直上方に位置するので、図１９
に示すＨ∞制御が行われない通常の車両の運動特性に対
して、０．３ｒａｄ／ｓｅｃを越える高周波数域では制
御ゲインが小値となり、０．３ｒａｄ／ｓｅｃ以下の低
周波数域では制御ゲインは大値になる。従って、上記高
周波数域では、制御ゲインが小さい分、後輪操舵制御の
発振が確実に防止されて車両の特性変動に対する安定性
が向上し、ロバスト安定性が向上するとともに、低周波
数域では運転者のステアリングホイール操作に応じて大
値の制御ゲインでもって車両は素早く応答し、かつ車両
には目標ヨーレイトに対して偏差の極く少ないヨーレイ
トが発生して、速応性及び定常特性が向上することにな
る。

【００５７】これに対し、車両の運動がＨ∞制御による
車両の安定性の保証範囲の限界近傍となるに従い、前輪
２の操舵に対する車両のヨーレイトの周波数伝達関数Ｈ
（ω）の位相遅れ角φ（１）が増大し、上記保証範囲を
越えた時点で位相遅れ角φ（１）が所定値３０ｄｅｇを
越えると、これが判定手段４９により判定され、その時
点で直ちにかつ確実に後輪３の操舵制御が制御切換手段
５０により上記Ｈ∞制御からマップ制御に切換えられ
る。このマップ制御は本質的に車両の安定性を保証する
制御系に形成されているので、Ｈ∞制御の保証範囲を越
える非線形領域であっても、車両を安定して制御するこ
とができる。

【００５８】図６は本発明の第２実施例に係わる車両の
操舵装置における制御系のブロック構成を示す。この第
２実施例の場合、制御系の構成において、図３に示す第
１実施例のそれと異なる点は、第２の制御手段としてマ
ップ制御手段４８の代りに、ファジイ制御手段６１を設
けたことである。尚、制御系のその他の構成は、第１実
施例の場合と同じであり、同一部材には同一符号を付し
てその説明は省略する。

【００５９】そして、上記制御系のコントロールユニッ
ト２９によるモータ２８の制御は、図７に示す制御フロ
ーに従って行われる。この制御フローは、基本的には図
４の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステップ
Ｓ5 の後にステップＳx で車両の安定性の保証範囲を越
えたことの判定基準値（所定値）としての制御切換位相
角φ１を固定せず、車速Ｖspの増大に応じて大値に変更
した後、ステップＳ6でφ（１）＞φ１となれば、ステ
ップＳ8'でＨ∞制御に代わる他の制御としてファジイ制
御を用い、該ファジイ制御による後輪操舵のファジイ制
御量ｒを演算して、該制御量ｒでもってモータ２８を駆
動制御して後輪３の舵角を操舵制御する。

【００６０】上記ステップＳ8'のファジイ制御は、制御
系が本質的に安定となるように非線形領域専用にチュー
ニングされた制御系であって、具体的には、ヨーレイト
偏差ｅn と、その変化率ｄｅn ／ｄｔとの関数であるメ
ンバーシップ関数に基づいて下記の式

【００６１】

【数８】

【００６２】から車両の安定性を良好に確保しつつ車両
の実際ヨーレイトｙr の変化率が低下するように制御量
ｒを算出するものである。

【００６３】上記ステップＳ8'により、車両の安定性が
本質的に保証されるように予め設定したヨーレイト偏差
ｅn とその変化率ｄｅn ／ｄｔとの関数であるメンバー
シップ関数に基づいてステアリングホイール操舵に応じ
た制御量ｒを演算し、該制御量ｒでもって後輪操舵装置
のモータ２８を制御する第２の制御手段としてのフィジ
イ制御手段６１が構成されている。

【００６４】したがって、上記第２本実施例において
は、車両の運転状況がＨ∞制御の保証範囲の限界近傍に
ある場合、その際の車速が高いときには、低車速時に比
べて制御応答性が低下し、上記保証範囲の限界値に相当
する位相遅れ量が低車速時よりも増大するが、制御切換
えの判定基準値としての所定値φ１が高車速時ほど大値
に変更されるので、車両の安定性の保証範囲を越えた状
況の判定が正確にかつ素早くに行われる。しかも、この
ようにして判定されたＨ∞制御の保証範囲を越えた状況
では、後輪３の操舵制御はＨ∞制御からファジイ制御に
切換えられ、このファジイ制御が図２１に示すように車
両の推定横滑り角βに対する車両のコーナリングフォー
スの非線形領域で車両を本質的に安定にさせる制御系に
チューニングされているので、Ｈ∞制御の保証範囲を越
える非線形領域であっても、車両を安定して制御でき
る。

【００６５】図８は本発明の第３実施例に係わる車両の
操舵装置における制御系のブロック構成を示す。この第
３実施例の場合、制御系の構成において、図３に示す第
１実施例のそれと異なる点は、第２の制御手段としてマ
ップ制御手段４８の代りに、ニューラルネット制御手段
６２を設けたことである。該制御手段６２にはヨーレイ
トセンサ３６、前輪操舵角センサ３８及び車速センサ３
９の各検出信号が入力される。尚、制御系のその他の構
成は、第１実施例の場合と同じであり、同一部材には同
一符号を付してその説明は省略する。

【００６６】そして、上記制御系のコントロールユニッ
ト２９によるモータ２８の制御は、図９に示す制御フロ
ーに従って行われる。この制御フローにおいては、ステ
ップＳ5 の後のステップＳy で車両重心点の横滑り角β
に応じて制御切換位相角（所定値）φ１を変更し、３０
ｄｅｇを基準に横滑り角βが増大したアンダーステア傾
向の増大時にはより小値に設定する一方、横滑り角が減
少したオーバーステア傾向時にはより大値に設定する。
そして、ステップＳ６でφ（１）＞φ１となった時点
で、ステップＳ8'' でニューラルネットによる後輪の操
舵制御量ｒを演算して、該制御量ｒで後輪３を操舵制御
する。

【００６７】ここで、ニューラルネットは、図１０に示
すように例えば３層より成り、入力層ａは４個、中間層
ｂも４個、出力層ｃは１個である。入力層ａの各々には
前輪操舵角Ｆstg ，実際ヨーレイトｙr ，車速の逆数１
／Ｖsp、車速の２乗の逆数１／Ｖsp²が入力され、出力
層ｃは制御量としての後輪操舵量ｒを出力する。また、
３層の各々の出力関数ｆ1 ，ｆ2 ，ｆ3 は入力をｘとし
て下記式の通りである。

【００６８】

【数９】

【００６９】更に、各層ａ〜ｃの重みは、予め、極めて
熟練した運転者が幾度も車両の安定性の限界を越えて走
行した際の車速、前輪及び後輪の操舵角、実際ヨーレイ
ト、並びに車両重心点の横滑り角と、その際の熟練運転
者のステアリングホイール操作を教師入力として与えら
れて学習され、その学習結果を制御則として組込まれて
得られるものである。

【００７０】上記ニューラルネットに入力する車速Ｖsp
が、その逆数１／Ｖsp、及び２乗の逆数１／Ｖsp²の形
であるのは、通常の２輪操舵車両の線形な運動モデルが
次式で表され、その演算式の車速に関する項が１／Ｖsp
及び１／Ｖsp²の形で表現されるので、この演算式（車
速はＶで表現している）と整合させるためである。

【００７１】

【数１０】

【００７２】図９のステップＳ8'' により、車両の安定
性が本質的に保証されるように予め、車両を安定性の限
界を越えて走行した際の熟練運転者のステアリングホイ
ール操作を学習して組込まれた制御則に基づいてステア
リングホイール操舵に応じた制御量ｒを演算し、該制御
量ｒでもって後輪操舵装置のモータ２８を制御する第２
の制御手段としてのニューラルネット制御手段６２が構
成されている。

【００７３】したがって、上記第３実施例においては、
車両の実際ヨーレイトの周波数伝達関数の位相遅れ特性
が車両重心点の横滑り角βに応じて変化しても、制御切
換位相角（所定値）φ１もこれに対応して該横滑り角β
に応じて変更されるので、車両の運転状況がＨ∞制御の
保証範囲の限界を越えた時点の横滑り角βに拘らず、そ
の保証範囲を越えた時点を正確にかつ素早く判定するこ
とができる。

【００７４】しかも、Ｈ∞制御の保証範囲を越えた状況
では、後輪３の操舵制御が上記Ｈ∞制御からニューラル
ネットに基づく制御に切換えられ、このニューラルネッ
トに基づく制御が車輪の横滑り角βに対する車両のコー
ナリングフォースの非線形領域で熟練運転者の操作を模
倣した制御系であるので、Ｈ∞制御の保証範囲を越える
非線形領域であっても、車両を安定して制御することが
できる。

【００７５】その上、図１０に示すニューラルネットへ
の入力は実際ヨーレイトｙr 、前輪操舵角Ｆstg 及び車
速Ｖspであり、これらの入力は比較的安定して測定でき
るので、車両の状態量を安定して検出できる。また、実
際ヨーレイトを入力するので、前輪操舵に対する後輪の
操舵応答性の向上、及び横風や路面等の外乱に対する安
定性の向上を図ることができる。更に、車速Ｖspは、車
両の２輪操舵モデルの特性の演算式の車速に関する項に
適応した１／Ｖsp，１／Ｖsp²の形で入力されるので、
ニューラルネットに基づく後輪操舵量ｒの演算速度を早
めることができる。

【００７６】図１１は本発明の第４実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
４実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図２
及び図３に示す第１実施例のそれと略同じであり、以下
の制御フローの説明では、図２及び図３に示す部材符号
を用いる。

【００７７】図１１において、ステップＳ21で所定周期
毎の制御タイミングになるのを待った後、ステップＳ22
で各種センサ３５〜３９の検出信号に基いて車速Ｖsp、
前輪操舵角Ｆstg 、後輪舵角Ｒstg 、車両に発生してい
る実際ヨーレイトｙr 、及び車両に作用する横加速度Ｙ
g の各車両の運動状態量を計測する。

【００７８】続いて、ステップＳ23で車両の目標ヨーレ
イトｙrt、及び該目標ヨーレイトｙrtと実際ヨーレイト
ｙr とのヨーレイト偏差ｅn を算出し、ステップＳ24で
Ｈ∞制御のフィードバック制御量としての後輪３の操舵
制御量ｒをＨ∞制御における車両の状態方程式及び出力
方程式に基づいて決定する。尚、ステップＳ23，Ｓ24の
計算は、第１実施例において図４のステップＳ7 のＨ∞
制御を説明した所と同じであり、目標ヨーレイトｙrt及
びヨーレイト偏差ｅn の計算式は「数２」に、車両の状
態方程式及び出力方程式は「数３」にそれぞれ記載され
ている。

【００７９】しかる後、ステップＳ25で上記車両の状態
方程式及び出力方程式から推定した車両の状態量Ｘh ，
例えば車両の推定横滑り角又は車輪の推定コーナリング
フォース等を車両の不安定への限界値（つまり車両の性
能限界を示す所定値）Ｘr と比較し、Ｘh ≦Ｘr の限界
以下の状況では、ステップＳ26で上記Ｈ∞制御によるフ
ィードバック制御量ｒに基づいてモータ２８を駆動制御
して後輪３の舵角を操舵制御する。

【００８０】一方、ステップＳ25で車両の推定状態量Ｘ
h が所定値Ｘr を越えたＸh ＞Ｘrの状況では、ステッ
プＳ27で制御系が本質的に安定となるように予め設定し
た車速−比例係数特性マップ、及び前輪操舵角Ｆstg に
基づいてステアリングホイール操舵に応じた制御量ｒを
演算し、ステップＳ26で該マップ制御量ｒでもって後輪
操舵装置２０を制御する。

【００８１】以上の制御フローのうち、ステップＳ27に
より、車輪の横すべり角に対するコーナリングフォース
の変化が非線形な領域で制御系が本質的に安定なマップ
制御を行う第２の制御手段としてのマップ制御手段４８
が構成されている。また、ステップＳ25により、車両の
状態量Ｘh が所定値Ｘr を越えたときを判定する判定手
段４９が構成され、ステップＳ25からステップＳ27への
移行により、上記判定手段４９で車両の状態量Ｘh が所
定値Ｘr を越えたと判定されたとき、後輪３の操舵制御
をＨ∞制御からマップ制御手段４８による制御に切換え
る制御切換手段５０が構成されている。

【００８２】したがって、上記第４実施例においては、
車両の推定横滑り角βや前後輪のコーナリングフォース
Ｃf ，Ｃr 等の内部状態量Ｘh が所定値Ｘｒ以下にある
Ｈ∞制御の保証範囲では、後輪３の操舵制御がＨ∞制御
により行われ、後輪操舵制御の制御ゲインは、図１８に
示すように、０．３ｒａｄ／ｓｅｃ以下の低周波域では
車両の速応性及び定常特性を与える性能目標指標Ｗ1 に
沿って大値に設定され、０．３ｒａｄ／ｓｅｃを越える
高周波域では車両の特性変動時の安定性を与える性能目
標指標Ｗ3 に沿って小値に制限されるので、運転者のス
テアリング操作に応じて車両は素早く応答し且つ車両に
は目標ヨーレイトに対して偏差の極く少いヨーレイトが
発生する共に、車両の運動特性が変動しても後輪操舵制
御の発振が確実に防止されて、車両の安定性が良好に確
保されることになる。

【００８３】一方、上記車両の状態量Ｘh が所定値Ｘr
を越えてＨ∞制御の保証範囲を越えた状況では、後輪３
の操舵制御はＨ∞制御からマップ制御に切換えられ、こ
のマップ制御が車両の推定横滑り角βに対する車両のコ
ーナリングフォースの非線形領域で車両を本質的に安定
にさせる制御系にチューニングされているので、Ｈ∞制
御の保証範囲を越える非線形領域であっても、車両の安
定性を確保することができる。

【００８４】図１２は本発明の第５実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
５実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図２
に示す第１実施例及び図６に示す第２実施例のそれと略
同じであり、以下の制御フローの説明では、図２及び図
６に示す部材符号を用いる。

【００８５】第５実施例の制御フローは、基本的には図
１１の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステッ
プＳ25で車両の内部状態量Ｘh が所定値Ｘr を越える領
域では、ステップＳ27' でＨ∞制御に代わる他の制御と
してファジイ制御を用い、該ファジイ制御による後輪操
舵のファジイ制御量ｒを演算して、該制御量ｒでもって
モータ２８を駆動制御して後輪３の舵角を操舵制御す
る。

【００８６】上記ステップＳ27' のファジイ制御は、第
２実施例で詳述したように、車両の安定性が本質的に保
証されるように予め設定したヨーレイト偏差ｅn とその
変化率ｄｅn ／ｄｔとの関数であるメンバーシップ関数
に基づいてステアリングホイール操舵に応じた制御量ｒ
を演算し、該制御量ｒでもって後輪操舵装置のモータ２
８を制御するものであり、このステップＳ27' により第
２の制御手段としてのフィジイ制御手段６１が構成され
ている。尚、他は図１１の制御フローと同一であるの
で、同一ステップに同一符号を付してその説明を省略す
る。

【００８７】そして、上記第５実施例においても、Ｈ∞
制御の保証範囲を越える非線形領域では、後輪３の操舵
制御はＨ∞制御からファジイ制御に切換えられ、このフ
ァジイ制御が車両の推定横滑り角βに対する車両のコー
ナリングフォースの非線形領域で車両を本質的に安定に
させる制御系にチューニングされているので、車両の安
定性を確保することができる。

【００８８】図１３は本発明の第６実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
６実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図２
に示す第１実施例及び図８に示す第３実施例のそれと略
同じであり、以下の制御フローの説明では、図２及び図
８に示す部材符号を用いる。

【００８９】第６実施例の制御フローは、基本的には図
１１の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステッ
プＳ25で車両の内部状態量Ｘh が所定値Ｘr を越える領
域では、ステップＳ27''でＨ∞制御に代わる他の制御と
してニューラルネットに基づく制御を用い、該ニューラ
ルネット制御による後輪操舵のファジイ制御量ｒを演算
して、該制御量ｒでもってモータ２８を駆動制御して後
輪３の舵角を操舵制御する。

【００９０】上記ステップＳ27''のニューラルネット制
御は、第３実施例で詳述したように、車両の安定性が本
質的に保証されるように予め、車両を安定性の限界を越
えて走行した際の熟練運転者のステアリングホイール操
作を学習して組込まれた制御則に基づいてステアリング
ホイール操舵に応じた制御量ｒを演算し、該制御量ｒで
もって後輪操舵装置のモータ２８を制御するものであ
り、このステップＳ27''により第２の制御手段としての
ニューラルネット制御手段６２が構成されている。尚、
他は図１１の制御フローと同一であるので、同一ステッ
プに同一符号を付してその説明を省略する。

【００９１】そして、上記第６実施例においても、Ｈ∞
制御の保証範囲を越える非線形領域では、後輪３の操舵
制御はＨ∞制御からニューラルネットに基づく制御に切
換えられ、このファジイ制御が車両の推定横滑り角βに
対する車両のコーナリングフォースの非線形領域で車両
を本質的に安定にさせる制御系にチューニングされてい
るので、車両の安定性を確保することができる。

【００９２】図１４は本発明の第７実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
７実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図２
及び図３に示す第１実施例のそれと略同じであり、以下
の制御フローの説明では、図２及び図３に示す部材符号
を用いる。

【００９３】図１４において、ステップＳ31で所定周期
毎の制御タイミングになるのを待った後、ステップＳ32
で各種センサ３５〜３９の検出信号に基いて車速Ｖsp、
前輪操舵角Ｆstg 、後輪舵角Ｒstg 、車両に発生してい
る実際ヨーレイトｙr 、及び車両に作用する横加速度Ｙ
g の各車両の運動状態量を計測する。

【００９４】続いて、ステップＳ33で車両の目標ヨーレ
イトｙrt、及び該目標ヨーレイトｙrtと実際ヨーレイト
ｙr とのヨーレイト偏差ｅn を算出し、ステップＳ34で
Ｈ∞制御のフィードバック制御量としての後輪３の操舵
制御量ｒをＨ∞制御における車両の状態方程式及び出力
方程式に基づいて決定する。尚、ステップＳ33，Ｓ34の
計算は、第１実施例において図４のステップＳ7 のＨ∞
制御を説明した所と同じであり、目標ヨーレイトｙrt及
びヨーレイト偏差ｅn の計算式は「数２」に、車両の状
態方程式及び出力方程式は「数３」にそれぞれ記載され
ている。

【００９５】続いて、ステップＳ35でヨーレイトセンサ
３６により検出された車両のヨーレイトのパワースペク
トルＰを計算した後、ステップＳ36でノイズ強度，即ち
上記パワースペクトルＰの全体に対する１Ｈｚ以上の成
分比Ｐizを下記式により演算する。

【００９６】

【数１１】

【００９７】その後、ステップＳ37でノイズ強度Ｐizが
車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指標Ｗ3 に
相当する所定値Ｐi を越えたか否かを判定し、Ｐiz≦Ｐ
i のＨ∞制御の保証範囲内ではステップＳ38でＨ∞制御
による後輪３の操舵制御を行う一方、Ｐiz＞Ｐi となっ
てＨ∞制御の保証範囲を越えた状況では、ステップＳ39
で制御系が本質的に安定となるように予め設定した車速
−比例係数特性マップ、及び前輪操舵角Ｆstg に基づい
てステアリングホイール操舵に応じた制御量ｒを演算
し、ステップＳ38で該マップ制御量ｒでもって後輪操舵
装置２０を制御する。

【００９８】以上の制御フローのうち、ステップＳ39に
より、車輪の横すべり角に対するコーナリングフォース
の変化が非線形な領域で制御系が本質的に安定なマップ
制御を行う第２の制御手段としてのマップ制御手段４８
が構成されている。また、ステップＳ35〜Ｓ37により、
実際ヨーレイトに混入するノイズ強度Ｐizが車両の特性
変動時の安定性を与える性能目標指標Ｗ3 に相当する所
定値Ｐi を越えたことで車両の安定性を保証される範囲
を越えたときを判定する判定手段４９が構成され、ステ
ップＳ37からステップＳ39への移行により、上記判定手
段４９が車両の安定性の保証範囲を越えたときを判定し
たとき、後輪３の操舵制御をＨ∞制御からマップ制御手
段４８による制御に切換えるようにした制御切換手段５
０が構成されている。

【００９９】したがって、上記第７実施例においては、
車両のヨーレイトに混入するノイズ強度Ｐizが所定値Ｐ
i 以下にあって車両の運動状態が性能目標指標Ｗ3 未満
にあるＨ∞制御の保証範囲では、後輪操舵制御の制御ゲ
インは、図１８に示すように、０．３ｒａｄ／ｓｅｃ以
下の低周波域では車両の速応性等を与える性能目標指標
Ｗ１に沿って大値に設定され、０．３ｒａｄ／ｓｅｃを
越える高周波域では車両の特性変動時の安定性を与える
性能目標指標Ｗ3 に沿って小値に制限されるので、運転
者のステアリング操作に応じて車両は素早く応答し、且
つ車両には目標ヨーレイトに対して偏差の極く少ないヨ
ーレイトが発生する共に、車両の特性が変動しても後輪
操舵制御の発振が確実に防止されて、車両の安定性が良
好に確保されることになる。

【０１００】一方、車両のヨーレイトに混入するノイズ
強度Ｐｉｚが所定値Ｐｉを越えて車両の運動状態が性能
目標指標Ｗ3 を越え、Ｈ∞制御の保証範囲外となった状
況では、後輪３の操舵制御が上記Ｈ∞制御からマップ制
御に切換えられ、このマップ制御が図２１に示す車両の
推定横滑り角βに対する車両のコーナリングフォースの
非線形領域でも熟練運転者の操作を模倣した制御系であ
るので、Ｈ∞制御の保証範囲を越える非線形領域であっ
ても、車両の安定性を確保することができる。

【０１０１】図１５は本発明の第８実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
８実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図２
に示す第１実施例及び図６に示す第２実施例のそれと略
同じであり、以下の制御フローの説明では、図２及び図
６に示す部材符号を用いる。

【０１０２】第８実施例の制御フローは、基本的には図
１４の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステッ
プＳ37で車両のヨーレイトに混入するノイズ強度Ｐizが
車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指標Ｗ3 に
相当する所定値Ｐi を越える領域では、ステップＳ39'
でＨ∞制御に代わる他の制御としてファジイ制御を用
い、該ファジイ制御による後輪操舵の制御量ｒを演算し
て、該制御量ｒでもってモータ２８を駆動制御して後輪
３の舵角を操舵制御する。

【０１０３】上記ステップＳ39' のファジイ制御は、第
２実施例で詳述したように、車両の安定性が本質的に保
証されるように予め設定したヨーレイト偏差ｅn とその
変化率ｄｅn ／ｄｔとの関数であるメンバーシップ関数
に基づいてステアリングホイール操舵に応じた制御量ｒ
を演算し、該制御量ｒでもって後輪操舵装置のモータ２
８を制御するものであり、このステップＳ39' により第
２の制御手段としてのフィジイ制御手段６１が構成され
ている。尚、他は図１４の制御フローと同一であるの
で、同一ステップに同一符号を付してその説明を省略す
る。

【０１０４】そして、上記第８実施例においても、Ｈ∞
制御の保証範囲を越える非線形領域では、後輪３の操舵
制御はＨ∞制御からファジイ制御に切換えられ、このフ
ァジイ制御が車両の推定横滑り角βに対する車両のコー
ナリングフォースの非線形領域で車両を本質的に安定に
させる制御系にチューニングされているので、車両の安
定性を確保することができる。

【０１０５】図１６は本発明の第９実施例として後輪の
操舵制御の変形例を示すフローチャートである。尚、第
９実施例の場合、車両の操舵装置のハード構成は、図２
に示す第１実施例及び図８に示す第３実施例のそれと略
同じであり、以下の制御フローの説明では、図２及び図
８に示す部材符号を用いる。

【０１０６】第６実施例の制御フローは、基本的には図
１４の制御フローと同じであるが、異なる点は、ステッ
プＳ37で車両のヨーレイトに混入するノイズ強度Ｐizが
車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指標Ｗ3 に
相当する所定値Ｐi を越える領域では、ステップＳ39''
でＨ∞制御に代わる他の制御としてニューラルネットに
基づく制御を用い、該ニューラルネット制御による後輪
操舵の制御量ｒを演算して、該制御量ｒでもってモータ
２８を駆動制御して後輪３の舵角を操舵制御する。

【０１０７】上記ステップＳ39''のニューラルネット制
御は、第３実施例で詳述したように、車両の安定性が本
質的に保証されるように予め、車両を安定性の限界を越
えて走行した際の熟練運転者のステアリングホイール操
作を学習して組込まれた制御則に基づいてステアリング
ホイール操舵に応じた制御量ｒを演算し、該制御量ｒで
もって後輪操舵装置のモータ２８を制御するものであ
り、このステップＳ39''により第２の制御手段としての
ニューラルネット制御手段６２が構成されている。尚、
他は図１４の制御フローと同一であるので、同一ステッ
プに同一符号を付してその説明を省略する。

【０１０８】そして、上記第９実施例においても、Ｈ∞
制御の保証範囲を越える非線形領域では、後輪３の操舵
制御はＨ∞制御からニューラルネットに基づく制御に切
換えられ、このファジイ制御が車両の推定横滑り角βに
対する車両のコーナリングフォースの非線形領域で車両
を本質的に安定にさせる制御系にチューニングされてい
るので、車両の安定性を確保することができる。

【０１０９】図１７は本発明の第１０実施例に係わる車
両の操舵装置を示す。上述した第１〜第９実施例では、
いずれも後輪３，３を後輪操舵装置２０を用いて操舵制
御したのに対し、第１０実施例では、前輪２，２をステ
アリングホイール１とは別途に電気的に操舵制御するも
のに適用したものである。

【０１１０】すなわち、第１０実施例の場合、操舵装置
は、図２に示す後輪操舵装置２０を備えず、前輪操舵装
置１０と並列に、リレーロッド１１に配置したラック＆
ピニオン機構７１と、該機構７１を駆動するモータ７２
とを設け、該モータ７２の作動をコントロールユニット
２９により制御するように構成されている。操舵装置の
その他の構成は、上述の第１実施例と同様であるが、前
輪を操舵する関係上、第１実施例の後輪操舵で後輪を前
輪と逆位相に操舵制御する場合には本実施例では前輪の
操舵角を増す側に操舵制御し、第１実施例で後輪を同位
相に操舵制御する場合には本実施例では前輪の操舵角を
減す側に操舵制御すればよい。

【０１１１】尚、以上の説明では、後輪操舵の状態フィ
ードバック制御において、車両の推定観測量として車両
の横滑り角、後輪の操舵角、該操舵角の変化速度、前輪
と後輪のコーナリングフォース、及び車両に作用するヨ
ーレイトを用いて車両の状態を正確に観測したが、車両
の状態を観測するには、少なくとも車両の実際ヨーレイ
ト及び車両の横滑り角の２種を観測すれば足りる。

【０１１２】また、以上の説明では、第１の制御手段４
５をＨ∞制御するもので構成したが、車両のヨーレイト
のＬＱＧ制御（状態フィードバック制御）を行うもの、
又は実際ヨーレイトとその目標値との偏差に応じたフィ
ードバック制御量でもって後輪の操舵角をフィードバッ
ク制御するものにも同様に適用できるのは勿論である。

【０１１３】

【発明の効果】以上の如く、本発明における車両の操舵
装置によれば、第１の制御手段による前輪又は後輪の操
舵制御が車両の安定性を保証する範囲を越えて車両の運
動特性が変動した場合には、その状況を早期に把握し、
本質的に安定な第２の制御手段による前輪又は後輪の操
舵制御に切換えられるので、車両の安定性を良好に確保
することができる。

【０１１４】特に、請求項１記載の発明によれば、上記
第１の制御手段による前輪又は後輪の操舵制御がＨ∞制
御により行われるので、車両の特性変動時の車両の安定
性、速応性及び定常特性の全てを良好に確保できるとい
う効果をも奏する。

【０１１５】また、請求項１又は２記載の発明によれ
ば、第１の制御手段による制御が車両の安定性を保証す
る範囲を越えたことを早期にかつ正確に検知することが
でき、車両の安定性をより良好に確保することができ
る。

【０１１６】請求項３及び４記載の発明によれば、第１
の制御手段が車両の安定性を保証する範囲を越えた時点
の車速又は車両の横滑り角の相違に拘らず、その保証範
囲を越えた状況の判定をより正確に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】請求項１記載の発明のブロック構成図である。

【図２】本発明の第１実施例に係わる車両の操舵装置の
全体構成を示す概略構成図である。

【図３】同操舵装置における制御系のブロック構成図で
ある。

【図４】後輪の操舵制御のフローチャート図である。

【図５】Ｈ∞制御の制御ゲインを決定するためのフロー
チャート図である。

【図６】第２実施例を示す図３相当図である。

【図７】同じく図４相当図である。

【図８】第３実施例を示す図３相当図である。

【図９】同じく図４相当図である。

【図１０】ニューラルネットの具体例を示す図である。

【図１１】第４実施例を示す図４相当図である。

【図１２】第５実施例を示す図４相当図である。

【図１３】第６実施例を示す図４相当図である。

【図１４】第７実施例を示す図４相当図である。

【図１５】第８実施例を示す図４相当図である。

【図１６】第９実施例を示す図４相当図である。

【図１７】第１０実施例を示す図２相当図である。

【図１８】Ｈ∞制御に使用する２種の性能目標指標Ｗ1
，Ｗ3 を示す図である。

【図１９】Ｈ∞制御を行わない場合の後輪操舵に対する
車両の運動特性の周波数伝達関数のゲイン特性を示す図
である。

【図２０】路面の摩擦係数が変化した場合に後輪操舵に
対する車両の運動特性の周波数伝達関数が変化する様子
の説明図である。

【図２１】車輪の横滑り角に対する車輪のコーナリング
フォース特性を示す図である。

【符号の説明】

１ ステアリングホイール ２ 前輪 ３ 後輪 ２０ 後輪操舵装置（操舵手段） ２８ モータ ２９ コントロールユニット ３６ ヨーレイトセンサ（ヨーレイト検出
手段） ４５ 第１の制御手段 ４６ 制御ゲイン算出手段 ４７ 状態フィードバック制御手段 ４８ マップ制御手段（第２の制御手段） ４９ 判定手段 ５０ 制御切換手段 ６１ ファジイ制御手段（第２の制御手
段） ６２ ニューラルネット制御手段（第２の
制御手段）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｂ６２Ｄ 137:00 Ｂ６２Ｄ 137:00 (56)参考文献 特開 平４−362472（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−201784（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−356280（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−138970（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−339509（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−61650（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−69845（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 - 6/06 B62D 7/14

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 前輪又は後輪をステアリングホイールと
   は別途に操舵する操舵手段と、 車両に発生する実際のヨーレイトを検出するヨーレイト
   検出手段と、 該検出手段により検出された実際ヨーレイトと目標ヨー
   レイトとの偏差に基づいて制御量を演算し、該制御量に
   より実際ヨーレイトを目標ヨーレイトに一致させるよう
   上記操舵手段をフィードバック制御する第１の制御手段
   と、 該第１の制御手段による制御が車両の安定性を保証する
   範囲を越えたときを判定する判定手段と、 車両の安定性が本質的に保証されるようにステアリング
   ホイール操舵に応じた制御量で上記操舵手段を制御する
   第２の制御手段と、 上記判定手段の出力を受け、上記第１の制御手段による
   制御が車両の安定性を保証する範囲を越えたとき、前輪
   又は後輪の操舵制御を該第１の制御手段による制御から
   上記第２の制御手段による制御に切換える制御切換手段
   とを備え、 上記第１の制御手段は、少なくとも車両の実際ヨーレイ
   ト及び推定横滑り角を車両の状態量とする車両の状態方
   程式、並びに出力方程式に基づいて車両の実際ヨーレイ
   トを制御目標ヨーレイトに状態フィードバック制御する
   よう上記操舵手段を制御する状態フィードバック制御手
   段と、上記前輪又は後輪の操舵に対する車両のヨーレイ
   ト変化の周波数伝達関数の制御ゲイン特性として、車両
   の特性変動時の安定性を与える性能目標指標並びに車両
   の速応性及び定常特性を与える性能目標指標の２種と、
   前輪又は後輪の操舵角を入力とする車両の状態方程式及
   び出力方程式とに基づいて上記状態フィードバック制御
   手段の制御ゲインを算出する制御ゲイン算出手段とから
   なり、 上記判定手段は、第１の制御手段による前輪又は後輪の
   操舵制御時に前輪又は後輪の操舵に対する車両のヨーレ
   イト変化の制御ゲインの周波数成分が車両の特性変動時
   の安定性を与える性能目標指標を越えたことで第１の制
   御手段による制御が車両の安定性を保証する範囲を越え
   たときを判定するものであることを特徴 とする車両の操
   舵装置。
2. 【請求項２】 前輪又は後輪をステアリングホイールと
   は別途に操舵する操舵手段と、 車両に発生する実際のヨーレイトを検出するヨーレイト
   検出手段と、 該検出手段により検出された実際ヨーレイトと目標ヨー
   レイトとの偏差に基づいて制御量を演算し、該制御量に
   より実際ヨーレイトを目標ヨーレイトに一致させるよう
   上記操舵手段をフィードバック制御する第１の制御手段
   と、 該第１の制御手段による制御が車両の安定性を保証する
   範囲を越えたときを判定する判定手段と、 車両の安定性が本質的に保証されるようにステアリング
   ホイール操舵に応じた制御量で上記操舵手段を制御する
   第２の制御手段と、 上記判定手段の出力を受け、上記第１の制御手段による
   制御が車両の安定性を保証する範囲を越えたとき、前輪
   又は後輪の操舵制御を該第１の制御手段による制御から
   上記第２の制御手段による制御に切換える制御切換手段
   とを備え、 上記判定手段は、第１の制御手段による前輪又は後輪の
   操舵制御時に車両の実際ヨーレイトの所定周波数での位
   相遅れ量が所定値を越えたことで第１の制御手段による
   制御が車両の安定性を保証する範囲を越えたときを判定
   するものであることを特徴とする車両の操舵装置。
3. 【請求項３】 上記判定手段による位相遅れ量の判定し
   きい値である所定値は、車速に応じて変更されるもので
   ある請求項２記載の車両の操舵装置。
4. 【請求項４】 上記判定手段による位相遅れ量の判定し
   きい値である所定値は、車両の横滑り角に応じて変更さ
   れるものである請求項２記載の車両の操舵装置。