JP3320884B2 - 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の操舵に合せて操舵
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２３に示すように車速や路面の摩擦係数μ
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つまり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】そこで、本出願人は、先に、このような問
題を解決するために、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マップ制御に変更することを提
案している（特願平５−６７６８３号）。このマップ制
御は、予め設定されたマップに基づいて、ステアリング
ホイール操舵に応じた制御量を設定し、該制御量でもっ
て操舵制御を行うものであり、制御系が本質的に安定な
ものである。

【０００９】しかし、例えば上記マップ制御で後輪を前
輪の操舵方向と同じ同位相に操舵する場合、その操舵角
は、ステアリングホイール操舵に応じて一義的に設定さ
れるが、アンダステアリング特性が強くなるのを回避す
るために余り大きくすることができない。そのため、車
両の運動変化が激しいとき、また運転者の運転操作に大
きな変化が生じたときには車両の安定性を十分に確保す
ることはできない。

【００１０】本発明はかかる諸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、上記マップ制御で後
輪を前輪の操舵に応じて操舵する場合、車両の運動変化
が激しいとき、また運転者の運転操作に大きな変化が生
じたときはマップ制御に対し適切な補正を加えることに
より、車両の安定性を十分に確保し得る車両の操舵装置
を提供せんとするものである。

【００１１】

【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１〜３記載の発明は、車両の操舵装置とし
て、車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、予め設定されたマップに基づいて、ステ
アリングホイール操舵に応じて設定される制御量で上記
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、車輪の操舵制御を該
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
るマップ制御に切換える制御切換手段と、上記マップ制
御に対し、運転者の運転操作に関する第１補正と車両の
挙動としてヨーレイト変化率に関する第２補正とを共に
加える補正手段とを備える構成とする。

【００１２】そして、ヨーレイト変化率に関する第２補
正を行う際、上記ヨーレイト変化率として、その実測値
をローパスフィルターに通した値を用いるとともに、上
記ローパスフィルターのカットオフ周波数を、車両の走
行状態に応じて変更するように設ける。ここで、上記ロ
ーパスフィルターのカットオフ周波数は、具体的には、
請求項１記載の発明の如く車速が大きい程高くなるよう
に設けられ、あるいは請求項２記載の発明の如くステア
リングホイールの操舵速度が大きい程高くなるように設
けられる。

【００１３】また、請求項３記載の発明では、ヨーレイ
ト変化率に関する第２補正を行う際、上記ヨーレイト変
化率として、その実測値をローパスフィルターに通した
値を用いるとともに、上記ローパスフィルターのカット
オフ周波数を、ステアリングホイールの操舵角とヨーレ
イトとのコヒーレンシーに基づいて変更するように設け
る。

【００１４】

【作用】上記の構成により、請求項１〜３記載の発明で
は、第１の制御手段による制御で車両の安定性が保証さ
れる範囲のとき、該制御手段において、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
せるよう車輪（後輪又は前輪）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の制御手段による車輪の操舵制
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、車輪の操舵制御が上記第
１の制御手段から第２の制御手段による、制御系が本質
的に安定なマップ制御に切換えられる。そして、このマ
ップ制御中に車両の運動変化が激しいとき、また運転者
の運転操作に大きな変化が生じたときには、補正手段に
より上記マップ制御に対する補正、つまり運転者の運転
操作に関する第１補正と車両の挙動としてのヨーレイト
変化率に関する第２補正とが加えられ、これにより、車
両の安定性が十分に確保される。

【００１５】請求項１又は２記載の発明では、ヨーレイ
ト変化率に関する第２補正を行う際、ヨーレイト変化率
として、その実測値をローパスフィルターに通した値を
用いるので、ノイズの影響を受けることなくヨーレイト
変化率を正確に算出して第２補正を適切に行うことがで
きる。しかも、ヨーレイトノイズは、車速やステアリン
グホイール操舵速度が大きい程周波数が高くなることに
対応して、上記ローパスフィルターのカットオフ周波数
が車速やステアリングホイール操舵速度等車両の走行状
態に応じて変更されるので、ヨーレイトノイズの除去が
確実に行われる。

【００１６】請求項３記載の発明でも、請求項１又は２
記載の発明と同じく、ヨーレイト変化率に関する第２補
正を行う際、ヨーレイト変化率として、その実測値をロ
ーパスフィルターに通した値を用いるので、ノイズの影
響を受けることなくヨーレイト変化率を正確に算出して
第２補正を適切に行うことができる。しかも、ヨーレイ
トノイズは、基本的には操舵に比例しないヨー成分であ
り、ステアリングホイールの操舵角とヨーレイトとの相
関性つまりコヒーレンシーが低下した周波数域で発生す
ることに対応して、上記ローパスフィルターのカットオ
フ周波数が上記コヒーレンシーに基づいて変更されるの
で、ヨーレイトノイズの除去が確実に行われる。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００１８】図１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。

【００１９】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。

【００２０】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。

【００２１】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２に示すように、その内部に、Ｈ∞制御を行う
第１の制御手段４１を備えている。該制御手段４１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３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の操舵角を制御する状態
フィードバック制御手段４２と、該状態フィードバック
制御手段４２の状態方程式及び出力方程式の制御ゲイン
を図４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４３とから成っている。

【００２２】また、上記コントロールユニット２９は、
予め設定記憶された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４４と、上
記第１の制御手段４１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４５と、該判定手段４５
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４１とマップ制御手段４４とに選択的に切換える制御
切換手段４６と、上記マップ制御手段４４による制御に
対し所定の補正を加える補正手段４７とを備えている。

【００２３】更に、図２において、３１は車両に作用す
る横加速度を検出する横加速度センサ、３２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、３３は後輪３の操舵角を検
出する後輪操舵角センサ、３４は前輪２の操舵角を検出
する前輪操舵角センサ、３５は車速を検出する車速セン
サ、３６は走行路面の摩擦係数μを検出する路面摩擦係
数センサ、３７はアクセルペダルの踏込み状態（ＯＮ−
ＯＦＦ又は踏込み速度）を検出するアクセルセンサ、３
８はブレーキペダルの踏込み状態（ＯＮ−ＯＦＦ又は踏
込み速度）を検出するブレーキセンサであって、これら
各種センサ３１〜３８の検出信号は、いずれもコントロ
ールユニット２９に入力され、該コントロールユニット
２９によるモータ２８の作動制御に供される。

【００２４】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。

【００２５】図３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 において上記各種センサ３１〜３
８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
ｙr 、及び車両に作用する横加速度Ｙg 等車両の各運動
状態量を計測する。

【００２６】そして、ステップＳ3 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 を下記の式により、 ｙrt＝｛Ｖsp／（１＋Ａ・Ｖsp²）｝×Ｆstg ／Ｌ ｅn ＝ｙrt−ｙr 算出する。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。

【００２７】続いて、ステップＳ4 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、 ｄＸh ／ｄｔ＝Ａcl・Ｘh ＋Ｂcl・ｅn …（１） ｒ＝Ｃcl・Ｘh ＋Ｄcl・ｅn …（２） 計算する。但し、Ｘh は車両の複数の状態量に相当する
内部状態量であり、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
ト等に相当する量（但し、直接物理的な意味を持った状
態量そのものではない）であり、これらを上記両方程式
により推定する。また、Ａcl，Ｂcl，Ｃcl及びＤclは制
御ゲインであって、図４に示す制御ゲイン決定フローに
基づいて予め設定される。

【００２８】しかる後、ステップＳ5 で上記推定状態量
Ｘh の絶対値がリミッター値Ｘhlより大きいか否かを判
定する。該リミッター値Ｘhlは、車両の走行状態に応じ
て変更されるもので、例えば車速Ｖspや車両の加減速度
が高い程小さくなるように、また走行路面の摩擦係数μ
が高い程大きくなるように変更される。

【００２９】そして、上記ステップＳ5 の判定がＮＯの
ときには、そのままステップＳ8 で先に求めた制御量ｒ
でもって後輪３の操舵を制御する。一方、判定がＹＥＳ
のときには、ステップＳ6 〜Ｓ8 において、Ｈ∞制御か
ら制御系が本質的にマップ制御に切換えて後輪３の操舵
を制御する。

【００３０】すなわち、先ず、ステップＳ6 で図５に示
すようなマップを用いて制御量ｒを計算する。マップ制
御量ｒは、下記の式で示す通り、 ｒ＝Ｋ1 ×Ｆstg 前輪の操舵角Ｆstg と係数Ｋ1 との積である。また、係
数Ｋ1 は、図５のマップに示すように、車速Ｖspの関数
値でかつ常に正の値である。従って、マップ制御では、
後輪３を前輪２の操舵方向と同じ同位相に操舵するよう
になっている。

【００３１】続いて、ステップＳ7 で上記マップ制御量
ｒに対し、下記の置換式により、 ｒ←ｒ×｜ｙr ｜／Ｋ2 ＋｜ｙr(n)−ｙr(n-1)｜×Ｋ0 ／Ｆstg 補正を加える。置換式右辺の第１項は、ヨーレイトｙr
が大きいときつまり車両の時点運動が大きいとき、後輪
３を前輪２と同相に操舵する操舵量を大きくすることで
車両の安定性を向上させる補正項である。また第２項
は、ステアリングホイール操舵量（つまり前輪操舵角）
Ｆstg に対するヨーレイト変化率ｄｙr （＝ｙr(n)−ｙ
r(n-1)）に関するものであり、運転者の操舵に対する車
両の応答性が敏感なとき、後輪３を前輪２と同相に操舵
する操舵量を大きくすることで車両の安定性を改善する
補正項である。尚、Ｋ2 は係数、Ｋ0 は補正係数であ
る。また、第２項の補正は、ヨーレイト変化率ｄｙr と
係数Ｋ3 との積として求められる補正制御量ｒ0 （＝ｄ
ｙr ×Ｋ3 ）と代えることができる。但し、係数Ｋ3
は、図６に示すように、前輪操舵角Ｆstg に応じて変更
され、前輪操舵角Ｆstg が大きい程小さくなる。

【００３２】しかる後、ステップＳ8 で補正したマップ
制御量ｒでもって後輪３の操舵を制御する。

【００３３】図３の制御フローのうち、ステップＳ3 及
びＳ4 の計算は状態フィードバック制御手段４２で行わ
れるものであって、該状態フィードバック制御手段４２
は、車両の実際ヨーレイトｙrt、車速Ｖsp及び前輪２の
操舵角Ｆstg に基づいて車両の内部状態量Ｘh を推定す
るとともに、該内部状態量Ｘh から後輪３の操舵制御量
ｒを算出し、該制御量ｒによりモータ２８を作動させて
後輪操舵を制御するように設けられている。また、ステ
ップＳ6 の計算はマップ制御手段４４で行われるもので
あって、該制御手段４４は、図５のマップに基づいて、
ステアリングホイール操舵に応じてマップ制御量ｒを算
出し、該制御量ｒによりモータ２８を作動させて後輪操
舵を制御するように設けられている。

【００３４】更に、ステップＳ5 の判定は判定手段４５
で行われるものであって、該判定手段４５は、上記状態
フィードバック制御手段４２によるＨ∞制御で推定され
る内部状態量Ｘh がリミッター値Ｘhlより大きくなった
とき、上記Ｈ∞制御が車両の安定性を保証する範囲を越
えたものと判定するようになっている。ステップＳ5か
らステップＳ6 への移行は制御切換手段４６により行わ
れる。ステップＳ7 の補正は補正手段４７により行われ
るものであって、該補正手段４７は、マップ制御量ｒに
対し、運転者の運転操作に係わるステアリングホイール
操舵角ないし前輪操舵角Ｆstg に関する第１補正と、車
両の挙動に係わるヨーレイトｙr 及びヨーレイト変化率
（ｙr(n)−ｙr(n-1)）に関する第２補正とを共に加える
ように設けられている。

【００３５】次に、図４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。

【００３６】図４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。

【００３７】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。

【００３８】 Ｗ3 ＝（ｓ²＋Ｗn ・ｓ＋ｃ）／ａ 但し、ａ及びｃは定数である。上記の式に基づけば、図
２１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。

【００３９】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２１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。

【００４０】 Ｗ1 ＝（ｇ・ｓ＋ｈ）／（ｓ³＋ｄ・ｓ²＋ｅ・ｓ＋ｆ） 但し、ｄ，ｅ，ｆ，ｇ及びｈは定数である。

【００４１】そして、ステップＳ14において、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。

【００４２】

【数１】

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】以上のような制御ゲイン決定フローの実行
は、制御ゲイン算出手段４３で行われるものであって、
該制御ゲイン算出手段４３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、車両の特性変動時の安定性を与える性能目標指
標Ｗ3 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２
１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２１では６．２８ｒａｄ／ｓｅｃ（＝１Ｈ
ｚ））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（１ｒａｄ
／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、上記制
御ゲインＡcl〜Ｄclを算出するように設けられている。

【００４６】次に、上記第１実施例の作用・効果につい
て説明するに、Ｈ∞制御で推定される車両の内部状態量
Ｘh が小さいときには、Ｈ∞制御の下に後輪操舵装置２
０のモータ２８が作動して後輪３が前輪２の操舵に応じ
て操舵される。この場合、車両の運動特性は図２１に実
線で示すように、所定周波数（６．２８ｒａｄ／ｓｅ
ｃ）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、１ｒａｄ／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２２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、６．２８ｒａｄ／ｓｅ
ｃを越える高周波数域では制御ゲインが小値となり、１
ｒａｄ／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。

【００４７】一方、車両の運動状態が何かの原因で一旦
不安定な状態に陥ると、上記内部状態量Ｘh はリミッタ
ー値Ｘhlより大きくなり、Ｈ∞制御による車両の安定性
を保証する範囲を越える。このときには、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。

【００４８】その上、上記マップ制御においては、マッ
プに基づいて設定した制御量ｒに対し補正が加えられ、
ヨーレイトｙr が大きいときつまり車両の時点運動が大
きいときには、後輪３を前輪２と同相に操舵する操舵制
御量が大きくなり、また運転者の操舵に対する車両の応
答性が敏感なときにも後輪３を前輪２と同相に操舵する
操舵制御量が大きくなるので、車両の安定性をより向上
させることができる。

【００４９】図７は第１実施例に係わる後輪操舵の制御
フローの変形例を示す。この制御フローは、基本的には
図３の制御フローと同じであるが、マップ制御量ｒに対
する補正が異なる（ステップＳ7 ´）。すなわち、変形
例の場合、マップ制御量ｒに対し、下記の置換式によ
り、 ｒ←ｒ×｜ｙr ｜／Ｋ2 ＋｜ｙr(n)−ｙr(n-1)｜×Ｋ0 ／｜Ｆstg(n)−Ｆstg(n-1)｜ 補正を加える。置換式右辺の第１項は、ヨーレイトｙr
が大きいとき、後輪３を前輪２と同相に操舵する操舵量
を大きくすることで車両の安定性を向上させる補正項で
あり、第２項は、ステアリングホイール操舵速度ｄＦst
g （＝Ｆstg(n)−Ｆstg(n-1)）に対するヨーレイト変化
率ｄｙr （＝ｙr(n)−ｙr(n-1)）に関するものであり、
運転者の操舵に対する車両の応答性が敏感なとき、後輪
３を前輪２と同相に操舵する操舵量を大きくすることで
車両の安定性を改善する補正項である。尚、Ｋ2 は係
数、Ｋ0 は補正係数である。また、第２項の補正は、ヨ
ーレイト変化率ｄｙr と係数Ｋ4 との積として求められ
る補正制御量ｒ0 （＝ｄｙr ×Ｋ4 ）と代えることがで
きる。但し、係数Ｋ4 は、図８に示すように、ステアリ
ングホイール操舵速度ｄＦstg に応じて変更され、操舵
速度ｄＦstg が大きい程小さくなる。

【００５０】そして、上記変形例においても、マップに
基づいて設定した制御量ｒに対し補正が加えられ、ヨー
レイトｙr が大きいときには、後輪３を前輪２と同相に
操舵する操舵制御量が大きくなり、また運転者の操舵に
対する車両の応答性が敏感なときにも後輪３を前輪２と
同相に操舵する操舵制御量が大きくなるので、車両の安
定性を向上させることができるのは勿論である。

【００５１】図９〜図１１は、いずれも第１実施例に係
わる後輪操舵の制御フローのその他の変形例を示すもの
であって、図３の制御フローと異なるところの、マップ
制御量に対する補正部分のフローを示す。

【００５２】図９の変形例の場合、ステップＳ6 でマッ
プ制御量ｒを計算した後、ステップＳa で該マップ制御
量ｒに対し、車両の挙動に係わるヨーレイトｙr に関す
る補正を下記の置換式により、 ｒ←ｒ×｜ｙr ｜／Ｋ2 加える。但し、Ｋ2 は係数である。

【００５３】続いて、ステップＳb で上記ヨーレイトｙ
r に関する補正を行った後の制御量ｒに対し、更に運転
者の運転操作に係わるアクセルペダルの踏込み速度ΔＡ
cpに関する補正を下記の置換式により、 ｒ←ｒ×（１＋ΔＡcp×Ｋ5 ） 加える。上記踏込み速度ΔＡcpは、アクセルセンサ３７
で検出される実測値が用いられる。また、係数Ｋ5 は、
例えば図１２に示すように、踏込み速度Ａcpが２％／秒
以下では０、２〜２５％／秒の範囲内では踏込み速度Ａ
cpの増加に伴い一次関数的に増大し、踏込み速度Ａcpが
２５％／秒以上では０．０１となる。

【００５４】そして、上記変形例においては、マップに
基づいて設定した制御量ｒに対し補正が加えられ、ヨー
レイトｙr が大きいときには、後輪３を前輪２と同相に
操舵する操舵制御量が大きくなり、また運転者のアクセ
ルペダルの踏込み速度が大きい急加速状態のときにも後
輪３を前輪２と同相に操舵する操舵制御量が大きくなる
ので、車両の安定性を向上させることができる。

【００５５】図１０の変形例の場合、ステップＳ6 でマ
ップ制御量ｒを計算した後、ステップＳa で該マップ制
御量ｒに対し、車両の挙動に係わるヨーレイトｙr に関
する補正を下記の置換式により、 ｒ←ｒ×｜ｙr ｜／Ｋ2 加える。但し、Ｋ2 は係数である。

【００５６】続いて、ステップＳc でアクセルペダルの
踏込み速度ΔＡcpが負の値、つまりアクセルペダルが戻
されているか否かを判定する。この判定がＹＥＳのとき
には、ステップＳd で上記ヨーレイトｙr に関する補正
を行った後の制御量ｒを０．８倍した値を最終的な制御
量とする一方、判定がＮＯのときには、ヨーレイトｙr
に関する補正を行った後の制御量ｒをそのまま最終的な
制御量とする。

【００５７】そして、上記変形例においては、マップに
基づいて設定した制御量ｒに対し補正が加えられ、ヨー
レイトｙr が大きいときには、後輪３を前輪２と同相に
操舵する操舵制御量が大きくなるので、車両の安定性を
向上させることができる。また、アクセルペダルが戻さ
れているとき、つまり減速状態のときには、後輪３を前
輪２と同相に操舵する操舵制御量が小さくなるので、旋
回性を高めることができる。

【００５８】図１１の変形例の場合、ステップＳ6 でマ
ップ制御量ｒを計算した後、ステップＳa で該マップ制
御量ｒに対し、下記の置換式により、 ｒ←ｒ×｜ｙr ｜／Ｋ2 車両の挙動に係わるヨーレイトｙr に関する補正を加え
る。但し、Ｋ2 は係数である。

【００５９】続いて、ステップＳe で上記ヨーレイトｙ
r に関する補正を行った後の制御量ｒに対し、更に運転
者の運転操作に係わるブレーキペダルの踏込み速度又は
この踏込み速度と略比例関係にある車両の減速度ΔＶsp
に関する補正を下記の置換式により、 ｒ←ｒ×（１＋ΔＶsp×Ｋ6 ） 加える。係数Ｋ6 は、例えば図１３に示すように、減速
度Ｖspが１ｍ／ｓ²以下では０、１〜１０ｍ／ｓ²の範囲
内では減速度Ｖspの増加に伴い一次関数的に増大し、減
速度Ｖspが１０ｍ／ｓ²以上では０．０２となる。尚、
ブレーキペダルの踏込み速度はブレーキセンサ３８で検
出される実測値が用いられ、車両の減速度ΔＶspは、車
速Ｖspの前回値と今回値との差分から算出される。

【００６０】そして、上記変形例においては、マップに
基づいて設定した制御量ｒに対し補正が加えられ、ヨー
レイトｙr が大きいときには、後輪３を前輪２と同相に
操舵する操舵制御量が大きくなり、またブレーキ操作に
より減速度Ｖspが大きいときにも、後輪３を前輪２と同
相に操舵する操舵制御量が大きくなるので、車両の安定
性を高めることができる。

【００６１】尚、マップ制御に対するブレーキ操作によ
る補正としては、ブレーキペダルの踏込み操作時に制御
量ｒを、例えば１．２倍した値を最終的な制御量とする
ようにしても良い。

【００６２】図１４は本発明の第２実施例に係わる後輪
操舵の制御フローを示す。尚、第２実施例の場合、操舵
装置のハード構成は、第１実施例の場合と同じであり、
以下の制御フローの説明では、図１及び図２に示す部材
符号を用いる。

【００６３】図１４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
で車両の運動状態量を計測し、ステップＳ23で目標ヨー
レイトｙt 及びヨーレイト偏差ｅn を計算し、ステップ
Ｓ24でＨ∞制御量ｒを計算する。これらの計測及び計算
は、第１実施例のとき（図３中のステップＳ2 〜Ｓ4）
と同じである。

【００６４】続いて、ステップＳ25で上記Ｈ∞制御量ｒ
の計算途中で求めた車両の内部状態量Ｘh の絶対値が所
定値（リミッター値）Ｘhlより大きいか否かを判定す
る。この判定がＮＯのときには、そのままステップＳ36
でＨ∞制御量ｒでもって後輪３の操舵を制御する。

【００６５】一方、上記判定がＹＥＳのときには、ステ
ップＳ26で前輪２の操舵角Ｆstg の絶対値が所定値Ｆa
より小さいか否かを判定し、この判定がＮＯのときに
は、ステップＳ28でカウンタｔを零にリセットした後、
ステップＳ31へ移行する一方、判定がＹＥＳのときに
は、ステップＳ27でカウンタｔを１カウントアップした
後、ステップＳ29でカウンタｔが所定数ｔa より大きい
か否かを判定する。この判定がＮＯのときには、そのま
まステップＳ31へ移行する一方、判定がＹＥＳのときに
は、ステップＳ30で最大操舵速度ｄＦmax 及びカウンタ
ｔを零にリセットした後、ステップＳ31へ移行する。そ
して、ステップＳ31では前輪操舵角の今回値Ｆstg(n)と
前回値Ｆstg(n-1)との差分から前輪２ないしステリング
ホイール１の操舵速度ｄＦstg を算出する。続いて、ス
テップＳ32で該操舵速度ｄＦstg の絶対値と最大操舵速
度ｄＦmax の絶対値との大小比較をし、操舵速度ｄＦst
g の絶対値の方が大きいときには、ステップＳ33で該操
舵速度ｄＦstg を新たに最大操舵速度ｄＦmax に設定す
る。以上のステップＳ26〜Ｓ35は、結局、車両の直進走
行状態からステアリングホイール１が操舵されたとき、
その操舵中の最大操舵速度ｄＦmax を求めているのであ
る。

【００６６】しかる後、ステップＳ34でマップ制御量ｒ
を計算し、ステップＳ35で該マップ制御量ｒに対し、下
記の置換式により、 ｒ←ｒ×｜ｙr ｜／Ｋ2 ＋ｄＦmax ×ｙr ×Ｋ0 補正を加える。置換式右辺の第１項は、ヨーレイトｙr
が大きいときつまり車両の時点運動が大きいとき、後輪
３を前輪２と同相に操舵する操舵量を大きくすることで
車両の安定性を向上させる補正項である。また第２項
は、ステアリングホイール操舵速度（特に、その最大
値）ｄＦmax に関するものであり、車両の運動変化が激
しく、運転者がこれに素早く対応しようとしていると
き、後輪３を前輪２と同相に操舵する操舵量を大きくす
ることで車両の安定性を改善する補正項である。そし
て、ステップＳ36で補正後の制御量ｒでもって後輪３を
操舵する。

【００６７】図１４の制御フローのうち、ステップＳ23
及びＳ24の計算は状態フィードバック制御手段４２で行
われるものであって、該状態フィードバック制御手段４
２は、車両の実際ヨーレイトｙrt、車速Ｖsp及び前輪２
の操舵角Ｆstg に基づいて車両の内部状態量Ｘh を推定
するとともに、該内部状態量Ｘh から後輪３の操舵制御
量ｒを算出し、該制御量ｒによりモータ２８を作動させ
て後輪操舵を制御するように設けられている。また、ス
テップＳ34の計算はマップ制御手段４４で行われるもの
であって、該制御手段４４は、予め設定されたマップに
基づいて、ステアリングホイール操舵に応じてマップ制
御量ｒを算出し、該制御量ｒによりモータ２８を作動さ
せて後輪操舵を制御するように設けられている。

【００６８】更に、ステップＳ25の判定は判定手段４５
で行われるものであって、該判定手段４５は、上記状態
フィードバック制御手段４２によるＨ∞制御で推定され
る内部状態量Ｘh がリミッター値Ｘhlより大きくなった
とき、上記Ｈ∞制御が車両の安定性を保証する範囲を越
えたものと判定するようになっている。ステップＳ25か
らステップＳ26への移行は制御切換手段４６により行わ
れる。ステップＳ26〜Ｓ35の一連の制御フロー（ステッ
プＳ34の計算を除く）は、補正手段４７により行われる
ものであって、該補正手段４７は、マップ制御量ｒに対
し、運転者の運転操作に係わるステアリングホイール操
舵速度ｄＦstg に関する第１補正と、車両の挙動に係わ
るヨーレイトｙr に関する第２補正とを共に加えるとと
もに、上記ステアリングホイール操舵速度ｄＦstg を用
いて第１補正を行う際操舵中の最大値ｄＦmax を用いる
ように設けられている。

【００６９】そして、上記第２実施例においても、Ｈ∞
制御で推定される車両の内部状態量Ｘh が小さいときに
は、Ｈ∞制御の下に後輪操舵装置２０のモータ２８が作
動して後輪３が前輪２の操舵に応じて操舵されるので、
高周波数域での車両の特性変動に対する安定性を向上さ
せることができるとともに、低周波数域での速応性及び
定常特性を向上させることができる。

【００７０】また、上記内部状態量Ｘh がリミッター値
Ｘhlより大きくなり、Ｈ∞制御による車両の安定性を保
証する範囲を越えたときには、Ｈ∞制御から制御系が本
質的に安定なマップ制御に切換えられるので、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。しかも、上記マップ制御に
おいては、マップに基づいて設定した制御量ｒに対し補
正が加えられ、ヨーレイトｙr が大きいときつまり車両
の時点運動が大きいときには、後輪３を前輪２と同相に
操舵する操舵制御量が大きくなり、また運転者のステア
リングホイール操舵速度が大きいときにも後輪３を前輪
２と同相に操舵する操舵制御量が大きくなるので、車両
の安定性をより向上させることができる。

【００７１】さらに、上記ステアリングホイール操舵速
度を用いて補正を行う際には、操舵中の最大操舵速度値
ｄＦmax を用いるため、ステアリングホイール１を一方
向に操舵した後逆方向に操舵するカウンタステア時にも
後輪３を同相に大きく操舵することができ、安定性を確
保することができる。

【００７２】図１５は本発明の第３実施例に係わる後輪
操舵の制御フローを示す。尚、第３実施例の場合、操舵
装置のハード構成は、第１実施例の場合と同じであり、
以下の制御フローの説明では、図１及び図２に示す部材
符号を用いる。

【００７３】図１５において、ステップＳ41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Ｓ42
で車両の運動状態量を計測し、ステップＳ43で目標ヨー
レイトｙt 及びヨーレイト偏差ｅn を計算し、ステップ
Ｓ44でＨ∞制御量ｒを計算する。これらの計測及び計算
は、第１実施例のとき（図３中のステップＳ2 〜Ｓ4）
と同じである。

【００７４】続いて、ステップＳ45でヨーレイト変化率
ｄｙr(n)を、下記の演算式により、実際ヨーレイトの今
回値ｙr(n)と前回値ｙr(n-1)とに基づいて、 ｄｙr(n)＝ｙr(n)−ｙr(n-1) 算出する。

【００７５】しかる後、ステップＳ46で上記Ｈ∞制御量
ｒの計算途中で求めた車両の内部状態量Ｘh の絶対値が
所定値（リミッター値）Ｘhlより大きいか否かを判定す
る。この判定がＮＯのときには、そのままステップＳ51
でＨ∞制御量ｒでもって後輪３の操舵を制御する。

【００７６】一方、上記ステップＳ46の判定がＹＥＳの
ときには、ステップＳ47でローパスフィルター（図示せ
ず）のカットオフ周波数ｃを、予め設定されたマップを
用いて決定する。上記カットオフ周波数ｃは、車速Ｖsp
に応じて変更され、低車速時には一定値で、中・高車速
時に車速の増加に伴い高くなるように設定されている。
そして、ステップＳ48でヨーレイト変化率ｄｙr に対し
フィルター処理を行う。該フィルター処理は、先に決定
したカットオフ周波数ｃ以下の成分のみを通過させ、周
波数の高いノイズ成分を除去するものであり、フィルタ
ー処理後のヨーレイト変化率はｄｙrfと表す。尚、図１
６はヨーレイト変化率に対するフィルター処理を示すも
のであり、低車速時のゲイン曲線を実線で、高車速時の
ゲイン曲線を破線で、低車速時及び高車速時の各カット
オフ周波数を仮想線でそれぞれ示す。

【００７７】続いて、ステップＳ49でマップ制御量ｒを
計算し、ステップＳ50で該マップ制御量ｒに対し、下記
の置換式により、 ｒ←ｒ×｜ｙr ｜／Ｋ2 ＋ｄｙrf×Ｋ0 ／Ｆstg 補正を加える。置換式右辺の第１項は、ヨーレイトｙr
が大きいときつまり車両の時点運動が大きいとき、後輪
３を前輪２と同相に操舵する操舵量を大きくすることで
車両の安定性を向上させる補正項である。また第２項
は、運転者の操舵に対する車両の応答性（つまりフィル
ター処理後のヨーレイト変化速度）が敏感なとき、後輪
３を前輪２と同相に操舵する操舵量を大きくすることで
車両の安定性を改善する補正項である。そして、ステッ
プＳ51で補正後の制御量ｒでもって後輪３を操舵する。

【００７８】図１５の制御フローのうち、ステップＳ43
及びＳ44の計算は状態フィードバッＨ∞制御で推定され
る内部状態量Ｘh がリミッター値Ｘhlより大きくなった
とき、上記Ｈ∞制御が車両の安定性を保証する範囲を越
えたものと判定するク制御手段４２で行われるものであ
って、該状態フィードバック制御手段４２は、車両の実
際ヨーレイトｙrt、車速Ｖsp及び前輪２の操舵角Ｆstg
に基づいて車両の内部状態量Ｘh を推定するとともに、
該内部状態量Ｘh から後輪３の操舵制御量ｒを算出し、
該制御量ｒによりモータ２８を作動させて後輪操舵を制
御するように設けられている。また、ステップＳ49の計
算はマップ制御手段４４で行われるものであって、該制
御手段４４は、予め設定されたマップに基づいて、ステ
アリングホイール操舵に応じてマップ制御量ｒを算出
し、該制御量ｒによりモータ２８を作動させて後輪操舵
を制御するように設けられている。

【００７９】更に、ステップＳ46の判定は判定手段４５
で行われるものであって、該判定手段４５は、上記状態
フィードバック制御手段４１によるＨ∞制御で推定され
る内部状態量Ｘh がリミッター値Ｘhlより大きくなった
とき、上記Ｈ∞制御が車両の安定性を保証する範囲を越
えたものと判定するようになっている。ステップＳ46か
らステップＳ47への移行は制御切換手段４６により行わ
れる。ステップＳ45〜Ｓ50の一連の制御フロー（ステッ
プＳ46の判定及びステップＳ49の計算を除く）は、補正
手段４７により行われるものであって、該補正手段４７
は、マップ制御量ｒに対し、運転者の運転操作に係わる
ステアリングホイール操舵角Ｆstg に関する第１補正
と、車両の挙動に係わるヨーレイトｙr 及びヨーレイト
変化率ｄｙr に関する第２補正とを共に加えるととも
に、上記ヨーレイト変化率ｄｙr を用いて第１補正を行
う際ローパスフィルターに通した値を用いるように設け
られている。

【００８０】したがって、上記第３実施例においても、
Ｈ∞制御で推定される車両の内部状態量Ｘh がリミッタ
ー値Ｘhlより大きくなり、Ｈ∞制御による車両の安定性
を保証する範囲を越えたときには、Ｈ∞制御から制御系
が本質的に安定なマップ制御に切換えられる。そして、
該マップ制御においては、マップに基づいて設定した制
御量ｒに対し補正が加えられ、ヨーレイトｙr が大きい
ときつまり車両の時点運動が大きいときには、後輪３を
前輪２と同相に操舵する操舵制御量が大きくなり、ま
た、ステアリングホイール操舵速度Ｆstg に対しヨーレ
イト変化率ｄｙrが大きいときつまり運転者の操舵に対
する車両の応答性が敏感なときにも、後輪３を前輪２と
同相に操舵する操舵制御量が大きくなるので、車両の安
定性をより向上させることができる。

【００８１】ここで、上記ヨーレイト変化率ｄｙr は、
ヨーレイトセンサ３２で検出したヨーレイトｙr の微分
量であるため、ノイズ成分を増幅し易い。これに対し、
本実施例では、ヨーレイト変化率ｄｙr を用いて補正を
行う際には、該ヨーレイト変化率をローパスフィルター
に通した値ｄｙrfを用いているので、ノイズ成分を除去
することができ、補正を適切に行うことができる。しか
も、車速Ｖspが高くなる程ノイズ成分の周波数が高くな
ることに対応して、上記ローパスフィルターのカットオ
フ周波数ｃは、車速Ｖspの増加に伴い高くなるように変
更されるので、ノイズ成分の除去を適切に行うことがで
き、補正の適正化をより図ることができる。

【００８２】図１７は後輪操舵の制御フローの変形例を
示す。この制御フローは、基本的には図１５の制御フロ
ーと同じであるが、カットオフ周波数ｃの決定が異なる
（ステップＳ47´）。すなわち、変形例の場合、カット
オフ周波数ｃの決定に先立って、ステップＳx でステア
リングホイール操舵速度ｄＦstg を、下記の式により、
ステアリングホイール操舵角の今回値Ｆstg(n)と前回値
Ｆstg （n-1)とに基づいて、 ｄＦstg ＝（Ｆstg(n)−Ｆstg （n-1)）×Ｋ7 算出する。但し、Ｋ7 は操舵速度定数である。

【００８３】そして、ステップＳ47´で予め設定された
マップに基づいてカットオフ周波数ｃを決定する。上記
カットオフ周波数ｃは、ステアリングホイール操舵速度
ｄＦstg が大きい程高くなるように設定されている。こ
こで、カットオフ周波数ｃをステアリングホイール操舵
速度ｄＦstg に応じて変更したのは、車速Ｖspと同様に
ステアリングホイール操舵速度ｄＦstg が高い程ノイズ
成分の周波数が高くなることに対応させるためであり、
このカットオフ周波数ｃの変更により、補正の適正化を
図ることができるものである。

【００８４】図１８は本発明の第４実施例に係わる後輪
操舵の制御フローの他の変形例を示す。この制御フロー
も、基本的には図１５の制御フローと同じであるが、カ
ットオフ周波数ｃの決定が異なる。

【００８５】すなわち、変形例の場合、フィルター処理
に先立って、ステップＳg でヨーイレトｙr とステアリ
ングホイール操舵角Ｆstg とのコヒーレンシー関数Ｃoh
（ｙr ，Ｆstg ）を求め、該関数Ｃohからｎｃ個の各周
波数成分についてコヒーレンシー度（相関度）Ｃv(j)を
算出する。続いて、ステップＳh で周波数成分値ｊを１
にセットした後、ステップＳi でコヒーレンシー度Ｃv
(j)が０．２より小さいか否かを判定する。この判定が
ＹＥＳのときには、ステップＳj でカットオフ周波数ｃ
に、該周波数成分値ｊと周波数変換定数ｆｆとの積の値
を設定する一方、判定がＮＯのときには、ステップＳk
で周波数成分値ｊを１カウンタアップした後、ステップ
Ｓl で周波数成分値ｊがｎｃより大きいか否かを判定す
る。この判定がＮＯのときにはステップＳi に戻り、判
定がＹＥＳのときにはステップＳmでカットオフ周波数
ｃにコヒーレンシーの最大周波数maxfを設定する。以上
のステップＳh 〜Ｓm の制御フローは、結局、図１９に
示すように、コヒーレンシー度Ｃv が０．２より小さく
なる周波数をサーチし、その周波数をカットオフ周波数
ｃに設定するものである。

【００８６】このように、ステアリングホイール操舵角
Ｆstg とヨーレイトｙr とのコヒーレンシー度Ｃv(j)を
求め、そのコヒーレンシー度Ｃv が小さくなる周波数を
カットオフ周波数ｃに設定したのは、コヒーレンシー度
Ｃv が小さい、つまりステアリングホイール操舵角Ｆst
g とヨーレイトｙr との相関性が崩れている周波数領域
ではヨーレイトノイズが発生し易いためであり、また、
このカットオフ周波数ｃの設定により、ヨーレイト変化
率に基づく補正を適正に行うことができる。

【００８７】図２０は本発明の第４実施例に係わる車両
の操舵装置を示す。上述した第１〜第３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４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。

【００８８】すなわち、第４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。

【００８９】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。

【００９０】また、上記各実施例では、第１の制御手段
４１のＨ∞制御で推定される内部状態量Ｘh が所定値
（リミッター値）Ｘhlより大きくなったとき、該∞制御
が車両の安定性を保証する範囲を越えたものと判定した
が、場合によっては、第１の制御手段４１による後輪３
の操舵制御時に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Ｗ3 を越えたことで第１の制御
手段４１による制御（つまりＨ∞制御）が車両の安定性
を保証する範囲を越えたものと判定したり、第１の制御
手段４１による後輪３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４１による制御が車両の安定性を保証
する範囲を越えたものと判定したりしても良い。

【００９１】さらに、以上の説明では、第１の制御手段
４５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。

【００９２】

【発明の効果】以上の如く、請求項１〜３記載の発明に
よれば、第１の制御手段による車輪の操舵制御の安定保
証範囲を越えて車両の運動特性が変動した場合には、制
御系が本質的に安定なマップ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。しかも、
このマップ制御中に車両の運動変化が激しいとき、また
運転者の運転操作に大きな変化が生じたときには、マッ
プ制御に対し、運転者の運転操作に関する第１補正と車
両の挙動に関する第２補正とが加えられるので、車両の
安定性を良好にかつ十分に確保することができる。

【００９３】また、ヨーレイト変化率に関する第２補正
を行う際、ヨーレイト変化率として、その実測値をロー
パスフィルターに通した値を用いるとともに、該ローパ
スフィルターのカットオフ周波数を、車速やステアリン
グホイール操舵速度等の車両の走行状態、又はステアリ
ングホイールの操舵角とヨーレイトとのコヒーレンシー
に応じて変更するので、ヨーレイトノイズの除去を確実
に行うことができ、補正の適正化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】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２】同操舵装置における制御系のブロック構成図で
ある。

【図３】後輪の操舵制御のフローチャート図である。

【図４】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５】車速Ｖspと係数Ｋ1 との関係を示す図である。

【図６】操舵角Ｆstg と係数Ｋ3 との関係を示す図であ
る。

【図７】変形例を示す図３相当図である。

【図８】操舵速度ｄＦstg と係数Ｋ4 との関係を示す図
である。

【図９】他の変形例に係わる車両の操舵制御のフローチ
ャートの部分図である。

【図１０】同じく他の変形例を示す図９相当図である。

【図１１】同じく他の変形例を示す図９相当図である。

【図１２】踏込み速度ΔＡcpと係数Ｋ5 との関係を示す
図である。

【図１３】減速度ΔＶspと係数Ｋ6 との関係を示す図で
ある。

【図１４】第２実施例を示す図３相当図である。

【図１５】第３実施例を示す図３相当図である。

【図１６】フィルター処理を説明するための図である。

【図１７】変形例を示す図３相当図である。

【図１８】他の変形例を示す図３相当図である。

【図１９】フィルター処理を説明するための図である。

【図２０】第４実施例を示す第１相当図である。

【図２１】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２２】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２３】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。

【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 ３２ ヨーレイトセンサ（ヨーレイト検出
手段） ４１ 第１の制御手段 ４２ 状態フィードバック制御手段 ４３ 制御ゲイン算出手段 ４４ マップ制御手段（第２の制御手段） ４５ 判定手段 ４６ 制御切換手段 ４７ 補正手段

───────────────────────────────────────────────────── 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４−166473（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−189276（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−248967（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−78670（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−231265（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−339509（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−61650（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B62D 6/00 - 6/06 B62D 7/14

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車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、 予め設定されたマップに基づいて、ステアリングホイー
   ル操舵に応じて設定される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、車輪
   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
   の制御手段によるマップ制御に切換える制御切換手段
   と、 上記マップ制御に対し、運転者の運転操作に関する第１
   補正と車両の挙動に関する第２補正とを共に加える補正
   手段とを備え、 上記第２補正は、ヨーレイト変化率に関するものであ
   り、 上記ヨーレイト変化率は、その実測値をローパスフィル
   ターに通した値が用いられており、 上記ローパスフィル
   ターのカットオフ周波数は、車速が大きい程高くなるよ
   うに設けられていることを特徴とする車両の操舵装置。
2. 【請求項２】 車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、 予め設定されたマップに基づいて、ステアリングホイー
   ル操舵に応じて設定される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、車輪
   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
   の制御手段によるマップ制御に切換える制御切換手段
   と、 上記マップ制御に対し、運転者の運転操作に関する第１
   補正と車両の挙動に関する第２補正とを共に加える補正
   手段とを備え、 上記第２補正は、ヨーレイト変化率に関するものであ
   り、 上記ヨーレイト変化率は、その実測値をローパスフィル
   ターに通した値が用いられており、 上記ローパスフィル
   ターのカットオフ周波数は、ステアリングホイールの操
   舵速度が大きい程高くなるように設けられていることを
   特徴とする車両の操舵装置。
3. 【請求項３】 車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、 予め設定されたマップに基づいて、ステアリングホイー
   ル操舵に応じて設定される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、車輪
   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
   の制御手段によるマップ制御に切換える制御切換手段
   と、 上記マップ制御に対し、運転者の運転操作に関する第１
   補正と車両の挙動に関する第２補正とを共に加える補正
   手段とを備え、 上記第２補正は、ヨーレイト変化率に関するものであ
   り、 上記ヨーレイト変化率は、その実測値をローパスフィル
   ターに通した値が用いられており、上記ローパスフィル
   ターのカットオフ周波数は、ステアリングホイールの操
   舵角とヨーレイトとのコヒーレンシーに基づいて変更さ
   れるように設けられていることを特徴とする車両の操舵
   装置。