JPH037675A - 四輪操舵装置 - 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】 発明の要約 後輪の操舵角をファジィ制御によって瞬時に最適に制御
することにより、より人間の感覚に合致した最適な四輪
操舵装置を実現する。

発明の背景 この発明は四輪自動車の操舵装置に関する。

従来の自動車用四輪操舵装置には１機械式と電子制御式
とがある。しかしながら機械式の四輪操舵装置は車速に
無関係に前輪の操舵角によって一義的に後輪の操舵角が
決まるため、様々な状況に合った操舵感覚が得られない
という問題点がある。また電子制御式のものにおいては
、後輪の操舵角を、前輪の操舵角、車速、車体の横加速
度等によって決定するため１機械式に較べればより多く
の状況に合わせることができるが、後輪操舵の速度、制
御の遅れなどが人間の感覚に合致しないという問題点が
ある。

発明の概要 この発明は人間の感覚に合致した四輪操舵装置を提供す
るものである。

この発明による四輪操舵装置は、前輪の操舵角を検出す
る操舵角センサ、前輪の転舵速度を検出する転舵速度検
出手段、車速を測定する車速センサ、後輪を操舵駆動制
御する後輪操舵コントローラ、ならびに検出された操舵
角、転舵速度および車速を入力とし、これら入力のメン
バーシップ関数および後輪操舵角のメンバーシップ関数
とあらかじめ定められたルールとにしたがって推論を行
ない、後輪操舵コントローラに与えるべき後輪操舵角を
算出するファジィ・コントローラを備えていることを特
徴とする。

この発明によると、ファジィ・コントローラの人、出力
のメンバーシップ関数およびルールを適切に定めること
により、状況変化に応じて後輪を最適に制御できる。状
況変化に瞬時に対応できる１人間の感覚により合致した
四輪操舵ができる。という効果が得られる。

さらに車体の横加速度を検出する横加速度センサを設け
るとよい。この場合には」二記ファジィ・コントローラ
を、検出された操舵角、転舵速度車速および横加速度を
人力とし、これら入力のメンバーシップ関数および後輪
操舵角のメンバーシップ関数とあらかじめ定められたル
ールとにしたかって推論を行ない、後輪操舵コントロー
ラに与えるべき後輪操舵角を算用するように構成する。

これによって、車体が横すべりを起こしたときに後輪を
最適に操舵して車体を安定させることができる。

実施例の説明 第１図はこの発明の実施例を示し、自動車の車体に対し
て適用された四輪操舵装置の構成を示すもので、第２図
はその電気的構成のみを取出して示すブロック図である
。

車体１の前、後にそれぞれ前輪２．後輪３が２個ずつ設
けられている。２個の前輪２はハンドル４を含む前輪操
舵装置により同時に操舵される。

２個の後輪３はファジィ・コントローラ１０によって制
御される後輪操舵コントローラ１５によって同時に操舵
駆動制御される。

ファジィ・コントローラ１０の入力機器には、操舵角セ
ンサ１１．微分器１２．車速センサ１３および横加速度
センサ］４がある。操舵角センサ１１はハンドル４によ
る操舵角θを検出するものである。微分器１２は操舵角
θを表わす信号を微分して転舵速度θを検出する。車速
センサ１３は車両の速度（車速）■を検出する。横加速
度センサ１４は通當の慣性力を利用した加速度計を横方
向に設置して車体１の横加速度ａを検出するものである
。

これらの検知された操舵角θ、転舵速度θ、車速Ｖおよ
び横加速度ａはファジィ・コンＩ・ローラ１０に与えら
れる。ファジィ・コントローラ１０がディジタル・タイ
プのものであるときにはこれらの検出物理量θ、θ、ｖ
、ａはディジタル信号に変換されてファジィ・コントロ
ーラに与えられるのはいうまでもない。微分器１２はソ
フトウェアによって実現することもできる。

ファジィ・コントローラ１０はファジィ推論ないしはフ
ァジィ演算を実行するもので、ファジィ・コンピュータ
、ファジィ推論デイバイス、ファジィ推論演算装置等と
いわれるものである。これは、ファジィ推論のための専
用デイバイス（アナログ・タイプ、ディジタル・タイプ
を問わず）（たとえば「日経、エレクトロニクスＪ　１
９８７年７月２７日、第　１４８頁〜第１５２頁２日経
マグロウヒル社を参照）のみならず、ファジィ推論を実
行するようにプログラムされたバイナリイ・タイプのコ
ンピュータ、プロセッサ等によっても実現できるのはい
うまでもない。

ファジィ・コントローラ１０内には　入力である前輪操
舵角θ、前輪転舵速度θ、車速Ｖおよび車体の横加速度
ａに対して第３ａ図、第３１Ｄ図、第３ｃ図および第３
ｄ図に示すようなメンバーシップ関数か設定されている
。第３ａ図において前輪操舵角θは右への操舵を正とす
る。第３Ｃ図において負の車速Ｖは後進を意味する。第
３ｄ図において車体の横加速度ａは右方向への加速度を
正とする。第４図はファジィ・コントローラ１０から後
輪操舵コントローラ１５に与えられる最適後輪操舵角ψ
のメンバーシップ関数を示すもので、右への操舵が正に
設定されている。

第３ａ図〜第３ｄ図および第４図において。

ＮＬは負の大きな値、ＮＭは負の中くらいの値。

ＮＳは負の小さな値、ＺＲはほぼ零、ＰＳは正の小さな
値、ＰＭは正の中くらいの値、ＰＬは正の大きな値をそ
れぞれ表わしている。

ファジィ・コントローラ】０は入力θ、θ、■およびａ
を取込み、上述のメンバーシップ関数と適切に設定され
たルールにしたがって、たとえばＭ　Ｉ　Ｉｆ−ＭＡＸ
演算規則によるファジィ推論を実行して、最適な後輪操
舵角ψを表わす信号を出力する。ルールは種々設定可能
であるが、まず横加速度ａを考慮しない場合のルールの
一例を以下に示す。これはＩ　ｆ、　ｔｈｅｎルールと
いわれるものである。このルールの基本的な考え方は次
の通りである。

低速時には小回りが効くように後輪を前輪と逆位相に操
舵し、高速時には安定したコーナーリング、車線変更が
できるように後輪を前輪と同位相に操舵する。また、高
速走行時において前輪転舵速度θが大きい場合は、後輪
を同位相に大きめに操舵して、ドライバに対しシャープ
さを強調する。

Ｉｆθ＝ＺＲ，θ−Ｚ　Ｒ、ｖ　＝　Ｐ　Ｓ　　ｔｈｅ
ｎψ−ＺＲ１ｒθ＝ＰＭ、　　θ−ＰＭ、　　ｖ−ＰＳ
　　ｔｈｅｎψ−ＮＭｒθ＝ＰＭ、　　θ−ＰＭ、ｖ＝
ＰＭ　　ｔｈｅｎψ＝ＺＲｆθ−ＰＭ、　　θ−ＰＭ、
　　ｖ−ＰＬ　　ｔｈｅｎψ−ｐｓｆθ＝ＰＬ、　　θ
＝　Ｐ　Ｌ　、　　ｖ　＝　Ｐ　Ｓ　　ｔｈｅｎψ−Ｎ
Ｌｆθ＝ＮＬ、　　θ−ＮＬ、　　ｖ−ＰＳ　　ｔｈｅ
ｎψ−ＰＬｆθ＝ｐｓ、　　θ−Ｐ　Ｌ　、　　ｖ　＝
　Ｐ　Ｌ　　ｔｈｅｎψ＝ｐｓｆθ＝ｐｓ、　　θ＝　
Ｐ　Ｓ　、　　ｖ　＝　Ｐ　Ｌ　　ｔｈｅｎψ−ＺＲｒ
θ　−ＰＭ、　　　θ　−ＮＭ、　　　ｖ＝Ｐｓ　　　
　ｔｈｅｎψ　＝ＮＳｆθ＝ＰＭ、　　θ−ＰＭ、　　
ｖ−ＮＳ　　ｔｈｅｎψ−ＮＭ１ｆθ−ＺＲ，θ−Ｚ　
Ｒ、ｖ　＝　Ｚ　Ｒｔｈｅｎψ＝ＺＲ上記のように横加
速度ａを考慮しなくてもよいが、車体の横すべりに対し
て車体を安定に保つためには横加速度ａもファジィ推論
の要素に加えることが好ましい。すなわち、車体か路面
に対して、急ハンドルなどによる横すべりをおこしたと
きは、車体の横加速度が不定になる。そこで車体が横す
べりを起した時に、後輪を最適に操舵することにより車
体を安定させることができる。この場合のルールの例は
下記の通りである。

ｌｆθ＝ＺＲ，θ＝ＺＲ，ｖ＝Ｐｓ、ａ＝ＺＲｔｈｅｎ
ψ＝ＺＲ １ｆθ＝ＰＭ、　　θ＝ＰＭ、ｖ＝Ｐｓ、ａ＝ＰＳｔ　
ｈ　ｅ　ｎψ−ＮＭ Ｉｆθ＝ＰＭ、　　θ＝ＰＭ　　ｖ＝ＰＭ　　ａ＝ＰＭ
ｔｈｅｎψ＝ＺＲ １ｒθ−ＰＭ、　　θ＝ＰＭ、ｖ＝ＰＬ、ａ＝ＰＬｔｈ
ｅｎψ干ＰＳ １ｒθ−ＰＬ、ｅ＝ＰＬ、ｖ−ＰＳ、ａ＝ＰＳｔｈｅｎ
ψ−ＮＬ １ｆθ＝ＮＬ、　　０−ＰＬ、　　ｖ＝ＰＳ、　　ａ−
ＮＳｔｈｅｎψ−ＰＬ Ｉｆθ＝ｐｓ、　　θ＝ＰＬ、　　ｖ＝ＰＬ、　　ａ−
ＰＬｔｈｅｎψ　＝ＰＳ ｌｆθ−ｐｓ、　　θ＝ＰＳ、　　ｖ−ＰＬ、　　ａ＝
Ｐｓｔｈｅｎψ−ＺＲ １ｆθ＝ＰＭ、　　θ−ＮＭ、ｖ−ＰＳ　　　ａ−ＰＳ
ｔｈｅｎψ−ＮＳ Ｉｆ’θ＝ＰＭ、　　ｅ＝ＰＭ、　　ｖ＝ＮＳ、　　ａ
＝Ｎｓｔ　ｈ　ｅ　ｎψ−ＮＭ Ｉｆθ＝ＺＲ，θ＝　Ｚ　Ｒ，ｖ　＝　Ｚ　Ｒ，ａ　＝
　Ｚ　Ｒｔｈｅｎψ−ＺＲ ＭＩ　Ｎ−ＭＡＸ演算規則のみならず、他の演算規則に
したがうファジィ推論を行なうことも可能である。また
メンバーシップ関数は第３ａ図〜第３ｄ図、第４図に示
すように三角形状のものに限らず、任意の形のものが採
用されうる。さらにメンバーシップ関数やルールは制御
結果等に応じて適宜変更ないしは修正可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は四輪操舵装置の構成を示し、第２図はその電気
的構成を取出して示すブロック図、第３ａ図、第３ｂ図
、第３Ｃ図および第３ｄ図はそれぞれ前輪操舵角、前輪
転舵速度１車速および車体の横加速度のメンバーシップ
関数を示すグラフ　第４図は最適後輪操舵角のメンバー
シップ関数を示すグラフである。 １・・・車体 ２・・前輪。 ３・・・後輪。 １０・・・ファジィ・コントローラ １１・・操舵角センサ １２・・・微分器 １３・・・車速センサ １４・・・横加速度センサ。 １５・・・後輪操舵コントローラ。 以　　上

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）前輪の操舵角を検出する操舵角センサ、前輪の転
   舵速度を検出する転舵速度検出手段、車速を測定する車
   速センサ、 後輪を操舵駆動制御する後輪操舵コントローラ、ならび
   に 検出された操舵角、転舵速度および車速を入力とし、こ
   れら入力のメンバーシップ関数および後輪操舵角のメン
   バーシップ関数とあらかじめ定められたルールとにした
   がって推論を行ない、後輪操舵コントローラに与えるべ
   き後輪操舵角を算出するファジィ・コントローラ、 を備えた四輪操舵装置。
2. （２）さらに車体の横加速度を検出する横加速度センサ
   を備え、上記ファジィ・コントローラが検出された操舵
   角、転舵速度、車速および横加速度を入力とし、これら
   入力のメンバーシップ関数および後輪操舵角のメンバー
   シップ関数とあらかじめ定められたルールとにしたがっ
   て推論を行ない、後輪操舵コントローラに与えるべき後
   輪操舵角を算出するものである請求項（１）に記載の四
   輪操舵装置。