JPH0198724A - 振動制御装置 - 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） 本発明は、建造物あるいは走行装置の支持装置における
、外力または外乱（路面）の影響などにより生ずる振動
を抑制するための振動制御装置に間するものである。

（従来の技術およびその問題点） 従来より、振動制御装置としては、外力または外乱に対
してサスペンション外部より油圧源等の圧力を用いて強
制的に大きなエネルギーを与え振動を制御するアクティ
ブ制御型装置や、振動状態を識別してその出力により予
め設定した２〜３段の設定減衰特性の中から適当なもの
を選択し、わずかなエネルギーを用いて減衰力特性を変
え、振動の抑制効果を制御するセミアクティブ制御型装
置や、外力または外乱等の状態に対して、必要に応じて
サスペンション外部に設けた油圧源から一部のエネルギ
ーを導いてバネ上ｆｉ＠ｊｉを抑制するパートアクティ
ブ制御型装置がある。

しかしながら、これら従来の振動制御装置は、アクティ
ブ制御型装置では常に油圧源の圧力を用いてサスペンシ
ョンに作用する制御力を制御する必要があり、また油圧
源で消費するエネルギーが大きく、また油圧源を構成す
るポンプ、タンク蓄圧アキュームレータ等の部品点数の
増加により大型になり、コストが高くなるという問題が
あった。

また、セミアクティブ制御型装置では、不連続制御方式
であるので、振動を抑制する効果はあっても種々の外力
または外乱を考慮した最適な目標制御力を作用させて最
適な減衰力特性制御力を作用させるために最適な減衰力
特性制御するものではなく、扇動を充分に抑制できない
という問題があった。更に、パートアクティブ制御型装
置では、目標制御力の一部を外部から付加するにすぎな
いので、充分な振動制御が図れず、しかも不連続制御で
あるため高い周波数の細かな振動に対しては追従できな
いという問題があった。

要するに、従来装置の主たる問題点は、セミアクティブ
制御とパートアクティブ制御を用いた装置では振動抑制
のための全制御力を制御するものではなく、ねらいに対
して全制御力の一部である制御対象を不連続で制御する
ものであるため、完全に制御できなかったことであり、
一方、アクティブ制御を用いた装置においてはねらい通
りに振動抑制に必要な制御力を直接制御できるが、制御
のために常時大動力が必要であり装置が大がかりになる
ことであった。

本願発明者は、かかる従来技術の問題点に鑑み、先に、
これら問題を解決した振動制御装置を開発した（特開昭
６２−１０８３１９号）。この振動制御装置は、第２図
に示す如く、振動体を支えるサスペンションの特性に影
響を与える物理量を検出するとともに、サスペンション
の動きを示す状態量を検出する状態検出手段■と、状態
検出手段■の出力である物理量および状態量からサスペ
ンションに働く外力または外乱を考慮して最適な目標制
御力を演算する目標制御力演算手段■１と、状態検出手
段Ｉが検出した物理量に対応した検出制御力を演算する
検出制御力演算手段■２と、目標制御力と検出制御力と
の偏差を演算する偏差演算手段■３とからなる制御手段
■と、前記制御手段■の出力である開制御力の偏差信号
をパワー増幅する駆動手段■と、パワー増幅された出力
に基づきサスペンションに働く外力または外乱を考慮し
た目標制御力に対する現実の検出した制御力の偏差に応
じた制御力を等価的に発生すべくサスペンションの特性
を連続的に可変制御するアクチュエータ手段■とを具備
し、サスペンションに働く外力または外乱を考慮した目
標制御力と検出した制御力との差に応じた制御力を等価
的に発生するようにサスペンションの特性を連続的に可
変制御するので、結果的にサスペンションに目標制御力
を等価的に付加することにより振動を抑制するようにし
た振動制御装置である。

この振動制御装置は、最適な目標制御力から物理量ｆに
間する力を抽出し、その物理量を制御することにより、
従来の振動制御装置に比べ、外力または外乱を考慮して
きめ細かに物理量ｆが制御でき、かつエネルギー消費を
おさえ、構成を簡単にし、動力源、配管等の重量、スペ
ース、コストを低減するものである。

（発明が解決しようとする問題点） しかしながら、この装置では、サスペンション特性を連
続的に変えるための最適な目標制御力を得るために必要
なサスペンションの動きを示す状態量と、サスペンショ
ン特性に影響を与える物理量を総て検出しなければなら
なかった。そのために、センサを多数必要とし、多数の
信号線を必要とするので信号線が長くなり、ノイズの混
入の可能性が大となって精度が低下する。また、それに
伴うセンサの信頼性確保が要求され、コスト高になると
いう不具合があった。また、センサの劣化や故障によっ
て最適目標制御力が得られないまま制御が行なわれると
、著しく乗心地や走行安定性が損なわれるという問題が
あった。

そこで本発明では、上記の問題点を解決することを目的
とする。すなわち、最適目標制御力を算出するのに必要
な諸量を必要最小限の数の検出器により得て、構成の簡
単化をはかるとともに、信頼性を確保し、安定な制御を
行なうことを目的とする。

（問題点を解決するための手段） 本発明の振動制御装置は、第１図に示すように、撮動体
を支えるサスペンションの動きを示す状態量を検出する
状態検出手段Ｉと、前記状態検出手段■が出力する状態
量出力信号に基づきサスペンション特性に影響を与える
物理量を推定するとともに前記物理量の推定量に対応し
た制御力を得る制御力推定手段１１２’と、前記状態検
出手段Ｉが出力する状態量出力信号に基づき目標制御力
を得るに必要な他の状態量を推定する状態量推定手段■
ｏと、前記状態検出手段■が出力する状態量出力信号と
前記状態量推定手段■。が出力する状態推定量と前記制
御力推定手段ＩＩ２’が出力する推定制御力信号からサ
スペンションに働く外力または外乱を考慮して最適な目
標制御力を演算する目標制御力演算手段■１と、前記目
標制御力演算手段■１が出力する目標制御力と前記制御
力推定手段ＩＩ２’が出力する推定制御力との偏差を演
算する偏差演算手段■３とからなる制御手段■と、前記
制御手段■の出力である開制御力の偏差信号をパワー増
幅する駆動手段■と、 パワー増幅された出力に基づきサスペンションに働く外
力または外乱を考慮した目標制御力に対する制御力推定
手段Ｉ［２’が出力する推定制御力の偏差に応じた制御
力を等価的に発生すべくサスペンションの特性を連続的
に可変制御するアクチュエータ手段■とを具備し、サス
ペンションに働く外力または外乱を考慮した目標制御力
と制御力推定手段が出力する推定制御力との差に応じた
制御力を等価的に発生するようにサスペンションの特性
を連続的に可変制御して、結果的にサスペンションに目
標制御力を等価的に付加することにより振動を抑制する
ものである。

（作用） 上記構成において、状態検出手段■の出力である特定の
状態量、すなわちサスペンションに作用する制御力ｆを
発生させるアクチュエータ手段■の動きを示す状態ｆｉ
ｘｓと制御力の種類に依存する状態量Ｘの間数として、
制御力ｆ（Ｘｓ＋Ｘ）が決まる０例えば、制御力がバネ
・−力ｆｋの場合には、サスペンション変位をｙとする
とｆｋ（Ｘｓ。

シ）として表される。また、減衰力ｆｃの場合には、サ
スペンション速度をｙとするとｆＣ（Ｘ！＋ｙ）として
表される。したがって、状態量として！、とＸが検出さ
れれば、制御力ｆを推定することができる。

また、状態検出手段■で状態量として加速度を検出する
ことにより、１階積分により速度を、２階積分により変
位を推定できる。

以上のことから、前記目標制御力演算手段■１で求める
最適目標制御力Ｕの演算に必要な全ての状態量が状態検
出手段■の出力である状態Ｘと、状態量推定手段■。の
出力である推定状態量Ｘとして、また、制御力として制
御力推定手段■２′の出力である推定制御力ｆとして得
られるので、最適目標制御力Ｕが演算できるわけである
。

最適目標制御力Ｕが求まれば、■３で推定制御力との偏
差εを出力し、それを駆動手段■でパワー増幅し、サス
ペンションに取付けであるアクチュエータ手段■を駆動
して、サスペンション特性を連続的に最適可変制御する
。

（発明の効果） 本発明は、状態検出手段で検出する状態量に基づいて、
目標制御力を得るのに必要な他の状態量を状態量推定手
段により推定して求めるとともに、サスペンション特性
に影響を与える物理量を制御力推定手段により推定して
求めているので、目標制御力を算出するのに必要な状態
量および物理量を得るためのセンサの数を大幅に減少さ
せることができる。そのため、センサとそれに接続され
た信号線からのノイズの混入の可能性が少なくなり、信
頼性を著しく向上させることができる。また、構成が簡
単となり、コストを低減させることができる利点がある
。

〔第１の実施態様〕 本発明の第１の実施態様は、第１図の基本構成における
制御力推定手段Ｕ　２Ｊが、第３図に示すように、状態
検出手段■の状態量出力信号に基づき物理量推定に必要
な２つの係数を設定する第１係数設定手段１１および第
２係数設定手段１２と、前記状態量出力信号を時間微分
して状態変数を算出する状態変数演算手段Ｉ３と、状態
検出手段Ｉが出力する状態量出力信号と前記第１係数設
定手段１！および第２係数設定手段１２が出力する２つ
の係数と状態変数演算手段１３が出力する状態変数によ
り推定物理量を演算する推定物理量演算手段１４と、前
記推定物理量演算手段１４が出力する推定物理量信号に
対応した制御力を得る推定制御力演算手段１５とからな
り、状態量推定手段■。が、状態検出手段■が出力する
状態量出力信号を時間積分する第１積分手段１６と、前
記第１積分手段１６が出力する信号を時間積分する第２
積分手段１７とからなっている。

作−」１ 制御力推定手段Ｉ［２’においては、状態検出手段■が
出力する状態量出力信号により物理量の推定値を得るた
め、各り状態量出力信号と間数間係を持つ２つの間数値
を第１係数設定手段および第２係数設定手段より求め、
更に、前記状態検出手段■が出力する状態量出力信号を
制御周期に応して計測する信号を時間微分することによ
り状態変数を算出する状態変数演算手段１３より求め、
都合前記３者より推定物理量演算手段１４により物理量
の推定値を得る。この推定物理量信号により、それに対
応する制御力を推定制御力演算手段１５より求めるもの
である。

状態量推定手段■。においては、状態検出手段■が出力
する状態量出力信号により、第１および第２の積分手段
１６．１７によって第１および第２の状態量の推定値を
得て、これらの物理量および状ａｍの推定値と前記状態
検出手段Ｉの出力する状態量出力信号とから、目標制御
力を得るに必要な目標制御力演算手段■１への入力信号
を得る。

効−」Ｌ 以上の構成９作用を有する本第１実施態様は、状態検出
手段■の発生する出力数を格段に減じることができ、従
って、状態検出手段■を設置する場合に必ず生じる信号
入力線におけるノイズ等の量が減少するので、本制御系
を安定に作動させることができるとともに安全に制御を
続けることが可能となり、正確な制御が実現できるでき
るという利点を有する。

〔第２の実施態様〕 本発明の第２の実施態様は、第１図の基本構成における
状態量推定手段■。が、第４図に示すように、制御力推
定手段１１２’に接続してなるとともに状態検出手段■
が出力する状ａｍ出力信号が異常値であるかどうかを判
断する異常判定手段２１と、前記異常判定手段２１で状
態量出力信号が異常値であると判断された場合に前記制
御力推定手段ＩＩ２’が出力する推定制御力を出力し、
前記異常判定手段２１で状態量出力１８号が異常値でな
いと判断された場合に状ａｍ出力信号を出力する信号選
択手段２２と、前記信号選択手段２２が出力する信号に
基づき目標制御力を得るに必要な他の状態量を推定する
状態量演算手段２３とからなる。

九−皿 異常判定手段２１では、状態検出手段Ｉの出力が異常値
であるか否かを判断し、その判定信号を出力する。信号
選択手段２２は異常判定手段２１の出力に基づき、正常
状態では状態検出手段Ｉの出力信号そのものに基づき、
状態量演算手段２３による状態量推定演算を実施するよ
うに出力信号を出力し、異常状態では前出物理量推定量
に対応した制御力を得る制御力推定手段■２′の出力信
号を基に、状態量演算手段２３による状態量推定演算を
実施するように出力信号を出力する。

状態量演算手段２３においては、前記信号選択手段の出
力信号に応じて、その出力信号に基づき目標制御力を得
るに必要な他の状態量を推定演算する。

効−一果一 以上の構成９作用により本第２実施態様は、状態検出手
段Ｉの出力がたとえ異常値を示し、故障した場合におい
ても、目標とする制御力を演算することが可能となり、
安定な制御を保証することができるとともに、状態検知
−器の計測可能範囲外の状態が生じても安定に制御を続
けることが可能となり、確実な制御が実現できるという
利点を有する。

（具体的実施例） く第１実施例〉 振動制御装置は、本発明を第５図（ａ）に示すような、
油圧シリンダ３７と気液流体バネ３８との間を連通きせ
る油路または配管４０の途中にオリフィス３９を配設し
た自動車の気液流体サスペンション装置に適用したもの
である。ここでは、代表的に車輪のサスペンションにつ
いて、第５図ないし第７図を用いて説明する。

本実施例の振動制御装置は、状態検出手段■と、制御手
段■と、駆動手段■と、アクチュエータ手段■とからな
る。

その制御手段■は、状態量推定手段■ｏと、目標制御力
演算手段■、と、ｉｖｔ御力推定手段■２′と、偏差演
算手段■３とからなり、更に符号調整手段■４とを有し
てなる。

状態検出手段■は、第６図に示すように、サスペンショ
ンの車輪を回転可能に指示するサスペンションアーム３
２および車体フレーム３３との間に挿置して相対変位を
検出するポテンショメータ３１と、ポテンショメータ３
１に接続され、自動車の走行時における車軸と車体との
相対変位ｙを表す信号を出力するアンプ４１と、アンプ
４１の出力する相対変位ｙを微分して相対速度ジを検出
する微分器４２と、サスペンション直上の車体に取付け
て加速度を検出する加速度センサ４３と、加速度センサ
４３に接続して電圧信号に変換するアンプ４４と、変位
センサ４５と、変位を表す信号を出力するアンプ４６と
からなる。その変位センサ４５は、第５図（ｂ）に示す
ような、リニアアクチュエータ４７とバルブボディ４８
とよりなるアクチュエータ手段■において、油路４０を
連続に開閉して可変オリフィスとするスブ−ル４９の変
位を永久磁石５０とムービングコイル５１とからなる磁
気検出手段により検出するものである。

制御力推定手段ＩＩ２’は、アンプ４６から出力される
リニアアクチュエータ４７のスプール変位Ｘ。

と相対速度ンより推定減衰力ｆｃを演算する演算器５２
からなっている。

推定減衰力ｆｃは、可変オリフィスの前後油路の差圧Δ
ｐに油圧シリンダ３７のピストン断面積Ａを掛は合わせ
たものである。

ｆｃ＝ΔＰＡ　　　　　・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・（１）圧力差ΔＰは、可変オリフィスを
通過する流量をＱとすると、次式によって与えられる。

ここで、ａ（ＸＳ）：可変オリフィスのオリフィス面積
、ｃ：可変オリフィス部の流量係数、ρ：油の密度であ
る。

流量Ｑは、油圧シリンダ３７のピストン速度、すなわち
車軸と車体との相対変位ｙを微分して得られる相対速度
うを用いると、次式となる。

Ｑ＝Ａｙ　　　　　　　　　　　・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・　（３）したがって、推定減衰
力ｆｃは（１）　、　　（２）　。

（３）式より、次式として与えられる。

ｆｃ　”Ｋ　（Ｘｓ　）　ｙ２　　・・・・・・・・・
・・・・・・・・・（４）ここで、 ρ Ｋ　（ｘｓ　）　＝　−（Ｃ−Ａ−ａ　（Ｘｓ　）　’
ｔ２・・・・・・（５）である。

しかしながら、実際の減衰力ｆｃは流量係数Ｃが定数で
なくスプール変位Ｘ、に依存し、また、第５図に示すよ
うに、スプール４９とバルブボディ４８の環状隙間より
漏れる油によって実オリフィス面積が設計値より大きく
なること、さらに寸法公差等より（５）式のゲインＫ＜
ｘｓ　）を算定することが難しい。そこで、スプール変
位Ｘ、と相対速度ｙをパラメータに減衰力との関係を実
験的に調べ、実験式を導くと次式のようになる。

ｆ　ｃ　＝Ｋ（、ｘｓ　）・ｙ　”　１（Ｘ”・・・・
・−−（６）＾ ここで、ゲインＫ（ｘｔ）と指数ｎ（ｘｓ）の特性は、
オリフィス形状設計によって異なるもので、その−例を
第７図に示す。

状態量推定手段■。は、アンプ４４の出力であるバネ上
加速度に°２信号のＤＣ成分を除去するバイパスフィル
タ５３と、その出力を積分して推定バネぐ 上達度Ｘ、を演算する第１積分器５４と、その出力を積
分して推定バネ上変位ｘ２を演算する第２積分器５５と
からなる。

目標制御力演算手段■１は、予めアクティブ制御を前提
としたモデルより求めた最適ゲインＧ１〜Ｇ、ｓと、そ
れに対応する状態信号より次式に従い最適目標制御力Ｕ
を算出するための５個の乗算器５６〜６０と、加算器６
１とからなる。

ぐ ｕ”Ｇｔ＠ｙ＋Ｇｚ”　３／＋Ｇａ”　Ｘ２＋Ｇ４”　
Ｘ２＋Ｇｓ赤ｆｃ　　・・・・・・・・・・・・・・・
（７）偏差演算手段■３は、目標制御力演算手段■１よ
り出力される最適な目標制御力Ｕに対して制御しようと
する減衰力ｆｃとの偏差εを算出する偏差器６２からな
る。

符号調整手段■４は、偏差器６２の出力εにサスペンシ
ョン速度ンを掛は合わせる乗算器６３からなる０乗算器
６３は、目標制御力Ｕに対する偏差εに応じて減衰力制
御を行う上で、目標制御力に対する偏差εが減衰力によ
って制御できるか否かを判別し、かつ制御可能な場合に
は減衰力の増減方向を決める信号を出力し、また、制御
不能な場合には減衰力を減少させ、零に近付ける方向に
信号出力させることである。

表および第５図（ａ）を用いて、乗算器６３による符号
調整機能を説明する。目標制御力Ｕを車体に対して垂直
方向の上向きに正をとり、また、サスペンションの縮み
方向に正をとるとき、目標制御力Ｕと相対速度ンがとも
に同方向、例えば油圧シリンダ３７のピストンが上向き
（正方向）に動き、目標制御力Ｕ信号も上向き（正方向
）である場合には、油圧シリンダ３７内の油が相対速度
ンに比例してオリフィス３９を通り気液流体バネ３８に
流に有表 するので、そのオリフィス３９の開度を制御信号により
変えろことにより、油圧シリンダ３７内の圧力、すなわ
ち減衰係数を上向き（正方向）の減衰力ｆｃの大きさを
変えることができるこの場合、偏差器６２の出力εが正
（ｕ＞ｆ（）ではオリフィス開度を閉方向とし、減衰係
数を大きくして減衰力を増加させ、εが負（ｕ＜ｆｃ）
ではそれを開方向とし、減衰係数を小さくして減衰力を
減少させるような制御信号を出力すればよい。また、油
圧シリンダ３７のピストンが下方向（負方向）に動き、
目標制御力Ｕ信号も下向き（負方向）である場合には、
上記とは逆に油が気液流体バネ３８からオリフィスを通
り油圧シリンダ３７内に流入するので、同様にオリフィ
ス開度を制御することにより、下向き（負方向）の減衰
力ｆｃの大きさを変えることができる。この場合にも、
εが正（−ｕ　＞　−ｆ　ｃ　）ではオリフィス開度を
開方向とし、減衰係数を小さくして減衰力を減少させ、
εが負（−Ｕ＜−ｒｃ）ではそれを閉方向とし、減衰係
数を大きくしてサスペンションに等価的に作用する減衰
力を増加させるような制御信号を出力すればよい。

したがって、目標制御信号Ｕとサスペンション相対速度
ｉが同方向の時は、目標制御力Ｕに基づいて減衰力ｆＣ
を制御することができる。一方、目標制御力Ｕと相対速
度ｙが逆向き、例えば油圧シリンダ３７のピストンが上
向き（正方向）に動き、目標制御力Ｕが下向き（負方向
）である場合には、油圧シリンダ３７の油がオリフィス
３９を介してＪｊｃ液流体流体バネ１２０入するので、
オリフィス開度をある一定の開度にしておく（制御をし
ない）と、相対速度シとともに上向き（正方向）の減衰
力が作用することになり、目標制御力１」に基づいて減
衰力を制御することができない。

そこで、オリフィス開度を制御信号により全問にし、減
衰係数を最小にしてサスペンションに等価的に作用する
正方向の減衰力ｆｃを小さくしてやれば、あたかも制御
をしない時の減衰力ｆｃに対して目標制御力Ｕの方向に
力を作用させ、それを小さくしたことに相当する。この
時の偏差器６２の出力ε（”ｕ−ｆｃ）は、目標制御力
Ｕが負でｆｃが相対速度シと同方向より正となるので、
常に負となる。また、油圧シリンダ３７のピストンが下
向き（負方向）に動き、目標制御力Ｕの方向が上向き（
正方向）である場合にも、上記と同様に目標制御力Ｕに
基づいて減衰力を制御することができないので、制御信
号によりオリフィス開度を全開とし、減衰係数を最小に
してサスペンションに等価的に作用する減衰力を小さく
するのが望ましい、この時の偏差器６２の出力ε（＝　
ｕ　−ｆ　ｃ　）は、目標制御力Ｕが正でｆｃが相対速
度ｙと同方向より負となるので常に正となる。したがっ
て、目標制御力Ｕと相対速度ｙの向きが逆方向の時は、
目標制御力Ｕに基づいて減衰力の制御をすることができ
ないので、制御信号によりオリフィス開度を全開とし、
減衰力を小さくすればよいことになる。

以上述べたように、各状態の偏差器６２の出力εに対す
る減衰力およびオリフィス開度の制御方向をまとめると
、表のようになる。このロジックを基本的に達成するた
めには、εの符号に減衰力と同方向であるサスペンショ
ン相対速度ｙの符号を掛は合わせることにより、その出
力がオリフィス開度の制御方向と対応した制御信号とな
る。ここでは、制御信号が減衰力の増減方向を決めるも
のであればよく、また、目標制御力に対する備差ε信号
に対するノイズの比、すなわちＳＮ比をよくするために
、乗算器６３でεに直接相対素度ｙを掛け合わせたεシ
を制御信号とした。

駆動手段ｍは、前記偏差器６２の出力に対してアクチュ
エータ手段■のスプール変位信号をネガティブフィード
バックし、その偏差信号に比例した電流を出力する駆動
回路６４からなる。

アクチュエータ手段■は、第５図および第６図に示すよ
うに、サスペンションアーム３２と車体フレーム３３に
取り付けた気液流体サスペンションの油圧シリンダ３７
と一体となしたバルブボディ４８と、アキュームレータ
３８の油室と油圧シリンダ３７の油室とをバルブボディ
４８の中を通して連通させる油路４０と、その油路４０
を連続に閏閉して可変オリフィスとするスプール４９と
、そのスプールと一体と成したリニアアクチュエータ４
７のムービングコイル５１と、そのムービングコイルに
流れる駆動回路６４の出力である電流に応じてそれに作
用する力を与える永久磁石５０と、リニアアクチュエー
タ４７に取り付けてムービングコイルに作用する力を抑
制するためにスプールの変位を検出する変位センサ４５
と、変位を表わす信号を出力するアンプ４６とからなる
。

上述の構成を有する第１実施例の作用は、次の通りであ
る。

自動車の走行状態において、直線型ポテンショメータで
検出した相対変位量（サスペンション変位）ｙをアンプ
４１で電圧信号に変換し、その出力を微分器４２で微分
して相対速度信号ｉが得られる。

一方、リニアアクチュエータ４７のスプール変位をイン
ダクタンス形接触変位センサで検出し、アンプ４６で電
圧信号に変換してスプール変位信号Ｘ。

が得られる。この信号と先程求めた相対速度Ωをもとに
、演算器５２で演算することにより推定減衰力ｆｃが得
られる。

バネ上加速度信号を積分して推定バネ上速度ぐ ｘ２、さらに積分して推定バネ上変位ｘ２を演算するに
当たり、アンプ４４の出力にわずかなオフセット電位が
あると、２階積分した推定バネ上変位信号ｘ２は大きな
ドリフトを生じるため、そのままその信号を用いて制御
すると、乗心地および操縦安定性に悪影響を及ぼす。そ
こで、第６図に示すように、アンプ４４と第１積分器５
４の間にバイパスフィルタ５３を設けた。バイパスフィ
ルタ５３０次数は１次とし、そのカート周波数はサスペ
ンション特性に悪影響を及ぼさない周波数範囲として、
０．１Ｈｚに選んだ。

上記で得られた相対変位ｙ、相対速度ｙ、推定ｆｃの信
号と最適ゲイン０１〜Ｇ５より、前記（２）式に基づい
て最適な目標制御力１」を演算し、加算器６１の出力と
して得られる。この目標制御力Ｕの出力に対して制御し
ようとする推定減衰力ｆｃとの偏差をとり、その偏差に
乗算器６３て相対速度ｉを掛は合わせて減衰力の制御信
号に変え、その出力に応じて駆動回路６４を移動させる
ことにより、減衰係数が変わり、減衰力ｆｃを連続的に
変えることができる。

第１実施例の利点は次のとおりである。加速度センサに
よって検出されたバネ上加速度信号より、バネ上速度お
よびバネ上変位を演算する際に第１積分器５４．第２積
分器５５を一般に用いるが、アンプ４４自身によるわず
かな出力電圧のドリフトがあると、２階積分したバネ上
変位演算では積分ゲインが高いために積分器の出力が飽
和してしまうことがある。そこで、アンプ４４の出力を
周波数が０．１Ｈｚの１次バイパスフィルタ５３を通す
ことによって、バネ上速度およびバネ上変位の出力を安
定に推定することができる。一方、減衰力の推定におい
ても、実験式を用いることによって、より正確な減衰力
を推定演算することができる。

これらの状態推定演算法を用いることによって安定な出
力が得られ、かつ実際の状態量変化とほぼ同じ状態量変
化の推定が可能となるので、乗心地や走行状態に適応し
た減衰力制御ができる。その結果、車両の振動低減を図
り、乗心地や走行安定性等をはるかに向上させることが
できる。

く第２実施例〉 第２実施例は、第６図に示す第１実施例と同様に、自動
車の気液流体サスペンション装置に具体化したものであ
り、第８図に示す如く構成されている。第６図の第１実
施例と大きく異なるところは、破線で囲った制御手段■
をマイクロコンピュータ７０に置き換え、油圧シリンダ
３７に取り付けた油温センサ１３で油の温度を検出し、
推定減衰力ｆｃの温度補償を施した点と、減衰力を制御
するアクチュエータをパルスモータに置き換えた点であ
る。

始めに、減衰力を制御するアクチュエータ手段■につい
て、第８図、第９図を用いて説明する。

サスペンションアーム３２と車体フレーム３３に取り付
けた気８２流体サスペンションの油圧シリンダ１１０内
には、オリフィス１１２と開閉プレート１１３と、その
開閉プレート１１３と一体となったロータリーシャフト
１１４と、そのロータリーシャフト１１４と連結したパ
ルスモータ８０からなる。したがって、パルスモータに
よりロータリーシャフト＋１４を回転させると、開閉プ
レート１１３が回転し、オリフィス＋１２の開口面積を
連続に可変することになり、可変オリフィスとなる。

次に、状態検出手段Ｉは、第１実施例と同様に相対変位
を検出するポテンショメータ３１と、ポテンショメータ
３１の動きを電圧信号に変えるアンプ４１と、サスペン
ション直上の車体に取り付けてバネ上加速度を検出する
加速度センサ４３と、加速度センサ４３に接続して電圧
信号に変換するアンプ４４の他に、油温センサ８１と、
油温センサ８１と接続して電圧信号に変換するアンプ８
２とからなる。

制御手段■は、状態量推定手段■。と、目標制御力演算
手段■、と、制御力推定手段１１２’と、偏差演算手段
■３と、符号調整手段■４の機能を持った８ビツトマイ
クロコンピユータ７０を有する。このマイクロコンピュ
ータは、相対変位ｙとバネ上加速度）°２と、温度ｔを
取り込む人力部７１と、それらの状態信号より制御手段
Ｈの演算を行なう演算処理部７２と、その演算法を記憶
している記憶部７３と、演算処理部７２て演算した減衰
力制御信号をパルス信号と出力する出力部７４より構成
されている。ここで、マイクロコンピュータ７０で行な
う機能の詳細を、第１Ｏ図のフローチャートおよび第１
１図を用いて説明する。

ＰＯで初期化した後、ＰＩで相対変位ｙとバネ上加速度
誓°２と油温ｔのデータを取り込む。次に、ＰｌではＰ
Ｉで取り込んだバネ上加速度ｘ２をカット周波数が０．
１　Ｈｚの１次のバイパスフィルタを通した信号ｘ２に
する。

１次のバイパスフィルターは、ラプラス演算子Ｓを用い
た伝達特性は次式となる。

ここで、Ｔ：時定数 （８）式より、バイパスフィルターの出力式に変形する
と、次式となる。

ただし、積分ゲインには、 に＝−・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・（１０）である。

したがって、１次バイパスフィルタ出力の演算は、（９
）式に基づいて行なう。なお、カット周すＴ　＝　１．
５９ｓｅｃとなる。

次に、Ｐ３ではＰｌて演算したバイパスフィルタ出力）
°２を１階積分して推定バネ上達度交、を、さ＾ らにそれを１階積分して推定バネ上変位Ｘ２を演算する
。

次に、Ｐ４ではＰｌで取り込んだ相対変位ｙを微分して
相対速度を演算する。

以上、Ｐ２〜Ｐ４は第４図に示した第１実施例のバイパ
スフィルタ５３．第１積分器５４．第２積分器５５およ
び微分器４２によるアナログ演算をディジタル演算に置
き換えただけである。

Ｐ５はＰ４で演算した相対速度ｙとＰｌで取り込んだ油
温ｔおよびオリフィス開口面積より・、減衰力の推定演
算を行なう。ここで、オリフィス開口面積は、アクチュ
エータ手段■にパルスモータを用いているのでパルスモ
ータ回転角θの間数として表わされ、その回転角θはＰ
Ｏて出力するパルスモータ回転角制御信号θ。と一致す
る。したがって、オリフィス間口面積ａ（θ）が既知と
なるので、油温ｔの基準なｔ＝ｔｎとした時の推定減衰
力ｆｃは、第１実施例で示した実験式（６）をθの間数
とした次式によって求められる。

・ｎ（θ） ｆｃ＝Ｋ　（θ）ｙ　　　　・・・・・・・・・・・・
・・・（１１）ここでは、予め相対速度シと回転角θに
対する減衰力を（１）式に基づいて計算しておき、それ
をθとｉに関してマツプ化しである。

次に、油温が変化すると、油の密度ρが次のように変化
する。

ρ＝ρ。−ｋｔ　　　・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・（１２）ただし、ρ：油温が
０℃における油の密度−例として、油温に対する油の密
度ρ変化を第１１図に示す。したがって、（１）式のゲ
インＫ（θ）は、（５）式で示したように油の密度ρに
比例するので、油温の変化に応じて変わる。

そこで、油温ｔを検出し、（１２）式より油の密度ρを
演算し、その値と基準油温における密度ρｎとの密度比
ρ／ρｎを（１）式で求めた推定減衰力ｆｃを掛は合わ
せれば、油温変化に応じた減衰力ｆｃ′を演算すること
ができる。すなわち、ｆｃ′は次式となる。

ρｎ Ｐ６では第１実施例で示した（７）式によって最適目標
制御力Ｕを演算し、Ｐｌでは最適目標制御力Ｕに対して
制御しようとする減衰力、すなわちＰ５で求めた減衰力
ｆｃ′との偏差εを演算する。

次に、Ｐ８ではＰｌで求めた偏差εにＰ４て求めた相対
速度Ｑを掛は合わせ、εｙを演算し、それをパルスモー
タの回転角制御信号θゎとする。これは第１実施例と同
じ理由なので、ここでは説明を省略する。

ＰＯではＰ８で求めたθ。の方向に応じてパルスモータ
の右回転用ＣＲあるいは左回転用ＣＣＲの信号線に切換
えると同時に、θ、の大きさに比例したパルスを出力す
る。

駆動手段■は、マイクロコンピュータ７０より出力され
るＣＲ，ＣＣＲの信号線に接続され、パルス信号【こ応
じた電流のパルスを出力する駆動回路６４からなる。

上述の構成を有する第２実−施例の作用は、次の通りで
ある。マイクロコンピュータはＰＯでイニシャライズし
た後、Ｐｌで直線型ポテンショメータで検出した相対変
位信号ｙと、油圧シリンダに取り付けである油温センサ
て検出した油温信号ｔ、および加続度センサで検出した
バネ玉加速度信号）°のデータを、１０ｍ５ｅｃごとに
サンプリングする。

Ｐｌでバネ上加速度〜°の１次バイパスフィルタの出力
゛ｘ°２を演算した後、Ｐ３で推定バネ上速度次に、Ｐ
４で相対速度シを演算した後、その出力と１刻み前（１
０ｍ５ｅｃ前）にＰ８で演算したパルスモータ回転角制
御信号θｃ　（＝θ）の大きさから予め記憶しであるマ
ツプより、基準の油温ｔｎにおける推定減衰力ｆｃを読
み出す。そして、その値に検出した油温ｔにより求めた
油の密度変化ρｌρｎを掛は合わせ、温度補償を施した
推定減衰力ｆｃ′を求める。

次に、Ｐ６で最適目標制御力Ｕを、Ｐｌで偏差を、Ｐ８
でパルスモータ回転角制御信号θ。を求める。

そして最後に、Ｐ８で求めた出力に応じた右回転用ＣＲ
あるいは左回転用ＣＣＲパルスを出力する。

以上、Ｐ１〜Ｐ９までの実行を１０ｍ５ｅｃ内に終了し
、再びＰＩに戻る。

マイクロコンピュータからの右回転用あるいは左回転用
パルス出力を駆動回路６４でドライブし、パルスモータ
８０を駆動する。パルスモータを回転させることにより
、オリフィス開口面積ａ（θ）を連続的に変える。すな
わち、減衰係数が変わり、減衰力を連続的に変えること
ができる。

第２実施例には次のような利点がある。即ち、第１実施
例の利点に加えて、油圧シリンダ内の油温ｔを検出し、
推定減衰力ｆｃの温度補償を加えたことにより、実際の
サスペンションで発生している減衰力の推定が可能とな
り、時々刻々変化する路面状態に応じた理想の最適目標
制御に近い制御力が得られるので、あらゆる走行状態に
適応した減衰力制御ができる。その結果、車両の撮動低
減を図り、乗心地や走行安定性等をはるかに向上させる
ことができるという利点がある。

また、アクチュエータ手段にパルスモータを用いたため
に、その回転角を検出してフィードバックするマイナー
ループ制御が不要となり、回路構成を簡略化することが
できる。

さらに、第６図に示した第１実施例の微分器４２および
制御手段■の演算を８ビツトマイクロコンピユータで行
なっているため、アナログ演算に比へドリフトがなく正
確な制御ができるとともに、高価なアナログ乗算器が不
要となり、スペース、コストの低減をはかれるという利
点がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の概略構成図、 第２図は従来技術を示す概略構成図、 第３図は本発明の第１実施態様を示す概略構成図、 第４図は本発明の第２実施態様を示す概略構成図、 第５図（ａ）は本発明の第１実施例の自動車気液流体サ
スペンションの概略構成図、同１ｍ　（ｂ）は第１実施
例のアクチュエータ手段の断面図、第６図は第１実施例
全体を示すシステム構成図、第７図は気液流体バネにお
けるスプール変位と減衰力との関係を示すもので、同図
（ａ）はスプール変位とゲインとの関係、同図（ｂ）は
スプール変位と指数の関係を示す図である。 第８図は第２実施例の構成を示すブロック図、第９図（
ａ）は第２実施例のアクチュエータ手段の断面図、同図
（ｂ）は同図（ａ）におけるＡ−Ａ断面図、 第１０図は第２実施例の動作を説明するための動作フロ
ー図、 第１１図は油温に対する油の密度の変化を示す図である
。 Ｉ・・・状態検出手段、■・・・制御手段、■。・・・
状態量推定手段、■１・・・目標制御先演算手段、１１
２’・・・制御力推定手段、■３・・・偏差算出手段、
■・・・駆動手段、■・・・アクチュエータ手段、１１
・・・第１計数設定手段、１２・・・第２計数設定手段
、１３・・・状態変数演算手段、１４・・・推定物理量
演算手段、１５・・・推定制御力演算手段、１６・・・
第１積分手段、１７・・・第２積分手段。 出願人　株式会社豊田中央研究所 トヨタ自動車株式会社 第５図 （ａ） （ｂ） ４５−支ａｔ−，プ　　４７−１ノニアアク子ユエータ
絽−バブルボデＩ　　　４９−スアール　　５０．−＊
久磁石５１　−ムーご）ゲコイル 入フーール’１１］ｌ１ｆＬｆＬｉｘｓ第９図 （ａ） 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）振動体を支えるサスペンションの動きを示す状態
   量を検出する状態検出手段と、 前記状態検出手段が出力する状態量出力信号に基づきサ
   スペンション特性に影響を与える物理量を推定するとと
   もに前記物理量の推定量に対応した制御力を得る制御力
   推定手段と、前記状態検出手段が出力する状態量出力信
   号に基づき目標制御力を得るに必要な他の状態量を推定
   する状態量推定手段と、前記状態検出手段が出力する状
   態量出力信号と前記状態量推定手段が出力する推定状態
   量と前記制御力推定手段が出力する推定制御力信号から
   サスペンションに働く外力または外乱を考慮して最適な
   目標制御力を演算する目標制御力演算手段と、前記目標
   制御力演算手段が出力する目標制御力と前記制御力推定
   手段が出力する推定制御力との偏差を演算する偏差演算
   手段とからなる制御手段と、 前記制御手段の出力である両制御力の偏差信号をパワー
   増幅する駆動手段と、 パワー増幅された出力に基づきサスペンションに働く外
   力または外乱を考慮した目標制御力に対する制御力推定
   手段が出力する推定制御力の偏差に応じた制御力を等価
   的に発生すべくサスペンションの特性を連続的に可変制
   御するアクチュエータ手段とを具備し、 サスペンションに働く外力または外乱を考慮した目標制
   御力と制御力推定手段が出力する推定制御力との差に応
   じた制御力を等価的に発生するようにサスペンションの
   特性を連続的に可変制御するので、結果的にサスペンシ
   ョンに目標制御力を等価的に付加することにより振動を
   抑制したことを特徴とする振動制御装置。
2. （２）制御力推定手段が、状態検出手段が出力する状態
   量出力信号に基づき物理量推定に必要な２つの係数を設
   定する第１係数設定手段および第２係数設定手段と、前
   記状態量出力信号を時間微分して状態変数を算出する状
   態変数演算手段と、状態検出手段が出力する状態量出力
   信号と前記第１係数設定手段および第２係数設定手段が
   出力する２つの係数と状態変数演算手段が出力する状態
   変数により推定物理量を演算する推定物理量演算手段と
   、前記推定物理量演算手段が出力する推定物理量信号に
   対応した制御力を得る推定制御力演算手段とからなり、 状態量推定手段が、状態検出手段が出力する状態量出力
   信号を時間積分する第１積分手段と、前記第１積分手段
   が出力する信号を時間積分する第２積分手段とからなる ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の振動
   制御装置。
3. （３）状態量推定手段が、制御力推定手段に接続してな
   るとともに状態検出手段が出力する状態量出力信号が異
   常値であるかどうかを判断する異常判定手段と、前記異
   常判定手段で状態量出力信号が異常値であると判断され
   た場合に前記制御力推定手段が出力する推定制御力を出
   力し、前記異常判定手段で状態量出力信号が異常値でな
   いと判断された場合に状態量出力信号を出力する信号選
   択手段と、前記信号選択手段が出力する信号に基づき目
   標制御力を得るに必要な他の状態量を推定する状態量演
   算手段とからなることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の振動制御装置。