JP5108327B2 - 車両制御装置 - Google Patents
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Description
以下、本発明の原理について説明する。
これまで実車やドライビングシミュレータなどを用いて、様々の運転条件においてドライバが望む理想的な車両運動の解明への取り組みが進められている。その中では車両のヨーレート、横加速度の動特性の重要性が示されており、低速ではヨーレート、高速では横加速度の特性が重要と指摘されている。
(1)ハンドル角に対するヨーレートの定常ゲインが調整可能であること
(2)ハンドル角に対するヨーレートの応答(位相)が調整可能であること
(3)ハンドル角に対する車体スリップ角の定常ゲインが調整可能であること
(4)ハンドル角に対して横ジャークの立ち上がり特性が調整可能であること
(車両モデルの設定)
制御対象である前後輪ステアを有する車両の線形2輪モデルを(1)式に示す。βは車体スリップ角、γはヨーレート、δf,δrはそれぞれ前輪及び後輪の舵角である。また、Izは車両のヨー慣性、Kf,Krは前後輪のコーナリングスティフネス、mは車両重量、lはホイールベース、lf,lrは車両重心から前後輪軸までの距離、vは車速である。
上述した制御目的のうち、定常特性に関する要求は、FF(フィードフォワード)コントローラの定常ゲインを一意に決めるものであるが、動特性に関する要求に対しては、いくつかの手法が考えられる。
ハンドル角を入力とし、前後輪の目標舵角を出力するコントローラをそれぞれC1(s),C2(s)とする。ここで、C1(s),C2(s)は(14)、(15)式に示すように、比例項C10,C20と制御対象の分子多項式N3(s)、N4(s)を分母に持つ微分項C11(s)、C21(s)からなる。
前後輪アクティブステアによる操安性向上を目的にコントローラの設計手法を示した。提案したコントローラは、目的であるヨーレートの定常ゲインと応答性、定常車体スリップ角、横ジャークの立ち上がり特性を調整できる十分な自由度を持つ。さらに舵角比例と微分ステアに帰着できるシンプルな構造は、車両運動からの直感的なゲインチューニングが可能であり、車両特性の作りこみの容易さからも有効な手法である。
図3は、本発明の実施形態に係る車両制御装置の構成を示すブロック図である。車両制御装置は、操舵角δMAを検出する操舵角センサ11と、車速を検出する車速センサ12と、前輪操舵角及び後輪操舵角を演算する電子制御ユニット(ECU)20と、前輪を転舵する前輪転舵アクチュエータ31と、後輪を転舵する後輪転舵アクチュエータ32と、を備えている。
12 車速センサ
20 ECU
21、23、26、28 ゲイン演算回路
22、27 微分フィルタ
24、29 加算器
Claims (4)
- 操舵角を検出する操舵角検出手段と、
車速を検出する車速検出手段と、
前記操舵角検出手段により検出された操舵角と、前記車速検出手段により検出された車速に応じて演算される、操舵角に対する第1のゲインと、に基づいて前輪の第1の制御量を演算する第1の制御量演算手段と、
前記操舵角検出手段により検出された操舵角に対して、前記車速検出手段により検出された車速に応じて定まる時定数T 1 及び操舵角に対する第2のゲインC 110 を有し、かつ、ラプラス演算子sを用いたフィルタ処理を含む伝達関数(=C 110 *s/(1+T 1 *s))により、前輪の第2の制御量を演算する第2の制御量演算手段と、
前記操舵角検出手段により検出された操舵角と、前記車速検出手段により検出された車速に応じて演算される、操舵角に対する第3のゲインと、に基づいて後輪の第1の制御量を演算する第3の制御量演算手段と、
前記操舵角検出手段により検出された操舵角に対して、前記車速検出手段により検出された車速に応じて定まる時定数T 2 及び操舵角に対する第4のゲインC 210 を有し、かつ、ラプラス演算子sを用いたフィルタ処理を含む伝達関数(=C 210 *s/(1+T 2 *s))により、後輪の第2の制御量を演算する第4の制御量演算手段と、
前記第1及び前記第2の制御量演算手段により演算された第1及び第2の制御量を加算することにより、前輪の目標操舵角を演算する第1の加算手段と、
前記第3及び前記第4の制御量演算手段により演算された第1及び第2の制御量を加算することにより、後輪の目標操舵角を演算する第2の加算手段と、
前記第1の加算手段により演算された目標操舵角になるように前輪の操舵角を制御し、前記第2の加算手段により演算された目標操舵角になるように後輪の操舵角を制御する操舵角制御手段と、
を備えた車両制御装置。 - 前記第2の制御量演算手段は、車速が高くなるに従って大きくなる時定数を演算する
請求項1に記載の車両制御装置。 - 前記第2の制御量演算手段は、車速に比例する時定数を演算する
請求項1に記載の車両制御装置。 - 制御対象となる車両についての車両特性が、車速が上がるに従って共振周波数が下がると共にピークゲインが振動的になり、共振周波数よりも低い周波数では車速が上がるに従って位相が進み、共振周波数よりも高い周波数では位相が遅れるような、操舵角からヨーレートへの伝達特性で表され、
前記操舵角検出手段により検出される操舵角から前記加算手段により演算される目標操舵角までの制御系の極は、前記車両特性の零点を有する
請求項1に記載の車両制御装置。
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