JPS6364833A - 自動車用速度制御装置 - 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】 発明の目的 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車の定速走行に関する系の線形な動的モ
デルに基づいて車速を目標車速とする制御（所謂オート
ドライブ、クルーズコントロール等）において、一旦定
速走行解除により該定速より低い速度の走行状態に移行
後、再び定速走行に復帰する場合（所謂リジューム）に
有効な自動車用速度制御装置に関する。

し従来の技術］ 従来より、自動車の走行中に希望車速を目標車速として
設定すると、車速を上記目標車速とするような速度制御
を自動的に行なう技術が知られている。上記のような速
度制御は、自動車を駆動する内燃機関の出力を調節する
ことにより行なわれていた。ここで、内燃機関の出力は
、例えば、その吸入空気量を調節するスロットルバルブ
の開度により定まる。このため、一般に速度制御を行な
う自動車は、アクセルペダルの操作量に応じてスロット
ルバルブを開閉する機構の他に、該スロットルバルブの
開度を変更するアクチュエータを儒えている。

したがって、上述のような速度制御は、車速を検出し、
該車速と目標車速との偏差に基づいて上記アクチュエー
タを駆動し、スロットルバルブ開度をフィードバック制
御することにより実現されていた。これにより、車速は
目標車速近傍に維持される。

また、上述のような定速走行状態を一旦解除し、該定速
より低い速度の走行状態に移行後、再び定速走行状態に
復帰する、所謂リジューム機能を実現する技術も知られ
ている。

［発明が解決しようとする問題点］ ところで、自動車の定速走行に関する系の線形な動的モ
デルに基づいて求めた最適フィードバックゲインを使用
し、検出された車速およびスロットルバルブ開度等の諸
量を用いてスロットルバルブ開度変更アクチュエータの
制御量を算出するよう構成すると、速度制御の応答性お
よび追従性が向上する。このため本発明者等は、例えば
、平坦路を定速走行する場合の線形な動的モデルに基づ
いて、付加積分型最適レギュレータとして構成された制
御手段により、定速走行制御を行なう改良技術を提案し
ている。

ここで、本発明者等が研究したところ、上述のように平
坦路を定速走行する場合を前提として線形な動的モデ°
ルを構築した制御手段を有する自動車は、既述したリジ
ューム操作時には、第７図に示すような挙動を示す。す
なわち、線形な動的モデルが適合する平坦路走行時にお
いて時刻Ｔ１１にリジューム操作されると、所定遅延時
間ｔ［ｓｅｃ］経過後の時刻Ｔ１２まで同図に実線で示
すように、スロットルバルブ開度θｔを増加する指令が
出力され、一方、該時刻Ｔ１２以降はスロットルバルブ
開度θｔを減少する指令が出力される。

このため、車速ＳＰＤは同図に実線で示すように速やか
に上昇し、時刻Ｔ１５において目標車速５ＰＤｔまで復
帰する。

しかし、例えば、線形な動的モデルが適合しない上り坂
走行時において時刻Ｔ１１にリジューム操作が行なわれ
ると、車両負荷の増大により車速ＳＰＤは同図に破線で
示すように、容易に上昇しない。このため、同図に破線
で示すように、スロットルバルブ開度θｔを増加する指
令が、上述のように平坦路走行時のスロットルバルブ開
度θｔが最大となる所定遅延時間ｔ　［ＳｅＣ］経過後
の時刻Ｔ１２を超えて時刻Ｔ１３まで継続して出力され
る。このような高負荷時には、第８図に示すように、時
刻Ｔ２１にリジューム操作が行なわれるとスロットルバ
ルブ開度は同図に実線で示すように増加し始めるが、時
刻Ｔ２２において、同図に破線で示すように吸気管内圧
力が大気圧となって飽和してしまう。すなわち、スロッ
トルバルブ開度と車速に反映される内燃機関の出力との
線形関係が崩れ、上記両者は非線形関係となる。このた
め、時刻Ｔ２３までの間は、スロットルバルブ開度は実
線で示すように増加しても、内燃機関の出力は吸気管内
圧力の飽和により増大しないので、車速ＳＰＤの上昇も
遅れる。このような理由により高負荷時は、第７図に破
線で示す車速ＳＰＤと一点鎖線で示す目標車速５ＰＤｔ
とは大きな偏差を生じる。既述した付加積分型最適レギ
ュレータとして構成された制御手段はサーボ系を対象と
しているため、上記偏差を累積する機能を有する。

したがって、目標車速５ＰＤｔからの大きな偏差の累積
により、スロットルバルブ開度θｔは、車速ＳＰＤとの
間に線形関係を有しなくなっても、より一層増加するよ
う制御される。上記のような偏差の累積によりスロット
ルバルブ開度θｔは過大な値になっているので、車速Ｓ
ＰＤは第７図に破線で示すように、時刻Ｔ１４において
一旦目標車速５ＰＤｔまで上昇した後、時刻Ｔ１６まで
該目標車速５ＰＤｔを上回る大きなオーバーシュートを
生じてしまい、制御の応答性・追従性が低下するという
問題点があった。すなわち、上述したスロットルバルブ
開度θｔと車速ＳＰＤとが非線形関係にある間の偏差の
累積が大きくなり過ぎて、スロットルバルブ開度θｔを
過大に制御してしまうのである。このように、平坦路を
定速走行する場合を前提として構築した線形な動的モデ
ルは、高負荷時等の非線形特性を示す走行状態には適合
しなくなり、付加積分型最適レギュレータを有効に機能
ざ甘られないので、制御精度の低下を招くという恐れが
ある。

また、例えば目標車速を制限速度の上限値でおる速度に
設定している場合等においては、高負荷時のリジューム
操作に伴う大きなオーバシュートにより、車速ＳＰＤが
目標車速５ＰＤｔを大きく上回るような現象を生じると
、定速走行の信頼性が低下するという恐れがある。

本発明は、付加積分型最適レギュレータによる速度制御
を行なうに際し、例えば高負荷状態におけるリジューム
操作時等、予め定められた線形な動的モデルが適合しな
くなる走行状態においても、良好な制御精度を保って速
やかに車速を目標車速に復帰できる自動車用速度制御装
置の提供を目的とする。

１哩９虞ス ［問題点を解決するための手段］ 上記問題を解決するためになされた本発明は、第１図に
例示するように、 内燃機関のスロットルバルブ開度を、外部から指令され
る制御量に従って変更する開度調節手段Ｍ１と、 該スロットルバルブ開度を検出する開度検出手段Ｍ２と
、 上記スロットルバルブ開度に応じた速度で走行する自動
車の車速を検出する車速検出手段Ｍ３と、上記自動車の
目標車速を設定する車速設定手段Ｍ４と、 自動車の定速走行に関する系の動的なモデルに基づいて
予め定められた最適フィードバックゲインを使用して、
上記車速が上記目標車速となるように上記開度調節手段
Ｍ１に制御量を出力してフィードバック制御を行なう付
加積分型最適レギュレータである制御手段Ｍ５と、 を具備した自動車用速度制御装置でおって、さらに、上
記自動車が一旦定速走行解除により該定速より低い速度
の走行状態に移行後、再び定速走行状態への復帰を指令
する復帰手段Ｍ６を有し、 しかも、上記制御手段Ｍ５が、 上記目標車速と上記車速との偏差を累積して車速偏差積
分値を算出する偏差累積部Ｍ７と、該車速偏差積分値、
上記スロットルバルブ開度および上記車速と前記最適フ
ィードバックゲインとから制御量を算出して上記開度調
節手段Ｍ１に出力するフィードバック量決定部Ｍ８と、
上記復帰手段Ｍ６による定速走行復帰指令後、所定遅延
時間経過時までに上記フィードバック量決定部Ｍ８の出
力した制御量の最大値を最大制御槌として記憶し、該所
定遅延時間経過時以降、上記フィードバック量決定部Ｍ
８の算出した制御量が上記最大制御量を上回ったときは
該最大側ｍ＠を制御量として上記開度調節手段Ｍ１に出
力するフィードバック量制限部Ｍ９と、 上記所定遅延時間経過時以降、上記フィードバック量制
限部Ｍ９が上記最大制御量を制御量として出力している
間は、上記偏差累積部Ｍ７に代わり、上記フィードバッ
ク量決定部Ｍ８の算出する制ＷＪ母が上記最大側’ａｍ
となるように車速偏差積分値を演算するｇＡ差補正部Ｍ
１０と、を備えたことを特徴とする自動車用速度制御装
買を要旨とするものである。

開度調節手段Ｍ１とは、スロットルバルブ開度を変更す
るものである。例えば、スロットルバルブとリンク機構
を介して接続されたダイヤフラムアクチュエータ、該ダ
イヤフラムアクチュエータ内部に大気を導入する電磁バ
ルブおよびダイヤフラムアクチュエータに負圧を供給す
るバキュームポンプから構成できる。また例えば、上記
負圧は吸気管内負圧を用いてもよい。ざらに例えば、電
動機を使用してスロットルバルブを開閉するアクチュエ
ータ等により実現できる。

開度検出手段Ｍ２とは、スロットルバルブ開度を検出す
るものである。例えば、ポテンショメータを内蔵したス
ロットルポジションセンサにより実現できる。

車速検出手段Ｍ３とは、車速を検出するものでめる。例
えば、自動車の出力軸と共に回転する磁石と固定された
リードスイッチとの組み合わせにより実現できる。また
例えば、上記出力軸に配設されたパルスギヤとこれに対
向する電磁ピックアップとから構成してもよい。

車速設定手段Ｍ４とは、目標車速を設定するものである
。例えば、車室内に配設された車速設定器のようなもの
であってもよい。

復帰手段Ｍ６とは、定速走行している自動車が、一旦定
速走行解除により該定速より低い速度の走行状態に移行
後、再び定速走行状態への復帰を指令するものである。

例えば、車室内に配設されたリジュームスイッチにより
実現できる。

制御手段Ｍ５とは、偏差累積部Ｍ７、フィードバック量
決定部Ｍ８、フィードバック量制限部Ｍ９および偏差補
正部ＭＩＯを備え、車速を目標車速とするフィードバッ
ク制御を行なう付加積分型最適レギュレータである。制
御手段Ｍ５は通常ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおよび周辺回
路素子と共に構成された論理演算回路として実現され、
予め記憶された処理手順に従って、車速設定手段Ｍ４に
より設定された目標車速と、車速検出手段Ｍ３により検
出された車速とが一致するように、開度調節手段Ｍ１を
、自動車の定速走行に関する系の動的なモデルに基づい
て予め定められた最適フィードバックゲインから定まる
制御量により制御するよう構成されている。

ところで、上述のような付加積分型最適レギュレータの
構成の手法は、例えば古田勝久著「線形システム制御理
論」　（昭和５１年）昭晃堂等に詳しいが、ここで実際
の構成の手法について一通の見通しを与えることにする
。なお、以下の説明において、Ｘ、Ａ、Ｂ、Ｃ，ｖ、Ｌ
Ｊ、Ｐ、Ｇ、Ｑ。

ＩＲ，Ｆ、Ｓはベクトル量（行列）を示し、ＡＴの如き
添字Ｔは行列の転置を、Ａ−１の如き添字−１は逆行列
を、各々示している。

自動車の定速走行に関する系の制御において、制御対象
の動的な＠舞は、離散時間系において、Ｘ　（Ｋ＋１）
＝Ｐ−Ｘ　（Ｋ＞＋Ｇ−ｕ　（Ｋ）−（１）ッ（Ｋ＞＝
Ｃ−Ｘ　（Ｋ＞　　　　　　　　　・・・（２）として
記述されることが現代制御理論より知られている。ここ
で式（１）は状態方程式、式（２）は出力方程式と呼ば
れ、Ｘはこの系の内部状態を表わす状態変数量、ｕ　（
Ｋ）はこの系の入力である制御量からなるベクトル、ｙ
　（Ｋ＞はこの系の出力を示す諸量からなるベクトルで
ある。なお、本発明の自動車の定速走行を行なう系では
、入力ベクトルｕ　（Ｋ＞はスロットルバルブ開度のみ
であり、出力ベクトル’Ｍ　（Ｋ＞は車速のみであるた
め以下スカラｉｕ　（Ｋ）、ｙ　（Ｋ）として扱う。

また、上式（１）、（２＞は離散系で記述されており、
添字にはサンプリングの時点を示す。

自動車の定速走行に関する系の動的な撮舞い、すなわち
、車速かスロットルバルブ開度によりどう変化するかと
いう系の動的なモデルが明らかになり、式（１）、（２
＞のベクトルＰ、Ｇ、Ｃを定めることができれば、状態
変数ＩＸ（Ｋ）を用いて車速を最適に制御できる。なお
、本発明の制御手段Ｍ５は、目標値が常に一定である系
を対象とした単なるレギュレータではなく、目標値が常
時変化するサーボ系を対象とするため、系をサーボ系に
拡大する必要があるが、これについては後述する。

ところで、自動車の定速走行のように複雑な対象につい
ては、その動的なモデルを理論的に正確に求めることは
困難であり、何らかの形で実験的に定めることが必要と
なる。これが所謂システム同定と呼ばれるモデル構築の
手法であって、自動車が所定の状態で運転されている場
合、その状態の近傍では線形の近似が成り立つとして、
式（１）の状態方程式、式（２）の出力方程式に則って
モデルを構築するのである。従って、本発明の場合のよ
うにその動的なモデルが非線形のような場合にも、定常
的な複数の運転状態に分離することにより線形な近似を
行なうことができ、個々の動的なモデルを定めることが
できるのである。この場合、制御量であるスロットルバ
ルブ開度および出力である車速に関しては、線形近似を
行なった場合の定常点における両基準設定値からの摂動
弁を抽出し、該摂動弁を使用して諸量の算出を行ない、
該算出値を上記基準設定値に加えて制御量であるスロッ
トルバルブ開度とする処理が必要となる。

本発明の自動車の定速走行を行なう系では、おる程度近
似のよい物理モデルを構成することは困難であり、この
ような場合には、例えば過渡応答試験法、最小二乗法等
のシステム同定により動的なモデルを構築する。このよ
うに動的なモデルが定まれば、状態変数量Ｘ　（Ｋ）か
らフィードバック量が定まり、理論的に最適な制御量と
してのスロットルバルブ開度が求まる。

また、制御手段Ｍ５の制御対象となる系は、目標車速か
車速設定手段Ｍ４によりステップ的に変化するサーボ系
である。すなわち、目標車速は例えば運転者の操作によ
り変化する。一般にサーボ系の制御においては、制御対
象の出力が与えられた目標入力に定常偏差なく追従する
ように制御する必要がある。このため、伝達関数におい
て適当な次数の積分を含む必要がある。本発明において
はステップ的に目標車速が変化する場合を想定している
ので、−次の積分を考慮すればよい。そこで、制御手段
Ｍ５は、目標車速と車速との偏差を累積して車速偏差積
分値を算出する偏差累積部Ｍ７を備え、対象とする制御
系をサーボ系に拡大している。

さらに、制御手段Ｍ５は、上記車速ｉ埋積分値および上
述した状態変数ｍＸ（Ｋ＞と最適フィードバックゲイン
とから制御Ｉであるスロットルバルブ開度を算出し、開
度調節手段Ｍ１に出力するフィードバック量決定部Ｍ８
を有し、付加積分型最適レギュレータとして制御量を決
定する。

次に、最適フィードバックゲインについて説明する。上
記のように積分値を付加した最適レギュレータでは、評
価関数Ｊを最小とするような制御入力（ここではスロッ
トルバルブ開度）の求め方が明らかにされており、最適
フィードバックゲインもリカツチ方程式の解と状態方程
式（１）のＰ。

０行列と評価関数に用いられる重みパラメータ行列とか
ら求められることが知られている（前掲自他）。ここで
重みパラメータ行列は当初任意に与えられるものであっ
て、評価関数Ｊが自動車の定速走行を行なう系のスロッ
トルバルブ開度の挙動を制約する重みを変更するもので
ある。重みパラメータ行列を任意に与えて大型コンピュ
ータによるシミュレーションを行ない、得られたスロッ
トルバルブ開度の挙動から重みパラメータ行列を所定量
変更してシミュレーションを繰り返し、最適な値を決定
しておくことができる。これに基づいて最適フィードバ
ックゲイン「も算出される。

従って、制御手段Ｍ５は、予めシステム同定等により決
定された自動車の定速走行に関する系の動的なモデルを
用いて付加積分型最適レギュレータとして構成され、そ
の内部における最適フィードバックゲイン「等は、予め
シミュレーションにより決定されている。

なお、状態変数量Ｘ　（Ｋ＞としては、例えば、スロッ
トルバルブ開度、車速および車速偏差積分値等を用いる
ことができる。また例えば、自動車の定速走行に直接関
与するｍとして、状態観測器（オブザーバ）等により推
定された諸量より成るベクトル団であってもよい。

さらに、制御手段Ｍ５は、フィードバック量制限部Ｍ９
および偏差補正部ＭＩＯを備える。該フィードバックｍ
制限部Ｍ９は、復帰手段Ｍ６による定速走行復帰指令後
、所定遅延時間経過時までに上記フィードバック量決定
部Ｍ８の出力した制御量の最大値を最大制御量として記
憶し、該所定遅延時間経過時以降、上記フィードバック
量決定部Ｍ８の算出した制御量が上記最大制御量を上回
った時は・該最大制御量を制御量として出力するもので
ある。ここで、所定遅延時間とは、例えば、平坦路を走
行する時等の線形な動的モデルが適合する場合に、復帰
指令出力時刻から、車速を目標車速とするために拡大さ
れるスロットルバルブ開度が最大となる時刻までの時間
である。したがつて、フィードバック量制限部Ｍ９は、
例えば、定速走行復帰指令後、所定遅延時間経過時まで
はフィードバック量決定部Ｍ８の出力した制御量の最大
値を最大制御量とし記憶し、所定遅延時間経過時以降は
フィードバック量決定部Ｍ８の算出する制御量と上記最
大制御量との小さい方を開度調節手段Ｍ１に出力するも
のであってもよい。

また、偏差補正部Ｍ１０とは、上記フィードバック量制
限部Ｍ９が最大制御量を出力している間は、上記フィー
ドバック量決定部Ｍ８の算出する制御量が最大制御量と
なるように車速偏差積分値を演算するものである。例え
ば、車速Ｂ埋積分値、車速およびスロットルバルブ開度
と既述した最適フィードバックゲインとから制御量を算
出する演算式を使用し、制御量が最大制御量となるよう
に車速ｍ埋積分値を逆算するものであってもよい。

［作用］ 本発明の自動車用速度制御装置は、第１図に例示するよ
うに、自動車の車速を目標車速とするように制御手段Ｍ
５が開度調節手段Ｍ１をフィードバック制御するに際し
、車速検出手段Ｍ３の検出した車速と車速設定手段Ｍ４
の設定した目標車速とから偏差累積部Ｍ７が車速偏差積
分値を算出し、さらに、開度検出手段Ｍ２の検出したス
ロットルバルブ開度、上記車速および上記車速偏差積分
値と最適フィードバックゲインとからフィードバック量
決定部Ｍ８が制御量を算出して上記開度調節手段Ｍ１に
出力する。ところで、上記制御が一旦定速走行解除によ
り該定速より低い速度の走行状態に移行後、復帰手段Ｍ
６の指令により再び定速走行状態に復帰するときは、フ
ィードバック量制限部Ｍ９が、上記定速走行復帰指令後
、所定遅延時間経過時までにフィードバック量決定部Ｍ
８の出力した制御量の最大値を最大本す御１として記憶
し、該所定遅延時間経過時以降、上記フィードバック量
決定部Ｍ８の算出した制御量が上記最大制御量を上回っ
たときは該最大制御量を制御型として上記開８調節手段
Ｍ１に出力し、一方、上記フィードバックｍ制限部Ｍ９
が最大制御量を制ｍ（ｌｉｔとして出力している間は、
偏差補正部Ｍ１０は、上記フィードバック量決定部Ｍ８
の算出する制御量を最大制御量とする車速偏差積分値を
演算するよう働く。

すなわち、復帰手段Ｍ６により定速走行に復帰する際に
は、フィードバック面決定部Ｍ８の詐出した制御量はフ
ィードバックｍ制限部Ｍ９により最大制御量以下に制限
されると共に、偏差累積部Ｍ７の算出する車速偏差積分
値に代えて、制御量を最大制御量とするように偏差補正
部Ｍ１０が車速偏差積分値を演算するのである。

従って本発明の自動車用速度制御装置は、付加積分型最
適レギュレータによる速度制御を行なうに際し、自動車
の定速走行に関する系の線形な動的モデルが実際の走行
状態に適合しなくなると、制御値の最大値を制限すると
共に車速偏差積分値の累積を減少補正して、車速を目標
車速に速やかに復帰させるよう働く。

以上のように本発明の各構成要素が作用することにより
、本発明の技術的課題が解決される。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。第２図は本発明一実施例における自動車用速度
制御装置のシステム構成図、第３図は自動車の定速走行
に関する系の制御モデルを示す制御系統図、第４図はシ
ステム同定の説明に用いるブロック線図、第５図（１）
、（２＞は本発明一実施例において電子制御装置により
実行される制御を示すフローチャートであって、以下こ
の順に説明する。

自動車用速度制御装置１は、エンジン２のスロットルバ
ルブ３の開度を図示しないアクセルペダルとは独立に調
節するホールド型のアクチュエータ４、該スロットルバ
ルブ３の開度を検出するスロットルポジションセンサ５
、自動車の速度を検出する車速センサ７、車室内に配設
された定速走行用のセットスイッチ８ａ、キャンセルス
イッチ８ｂ、リジュームスイッチ９および電子制御装置
く以下単にＥＣＵと呼ぶ＞１０から構成されている。

アクチュエータ４は、ハウジング１１、バキュームポン
プ１２およびモータ１３から構成されている。ハウジン
グ１１内部はダイヤフラム１５により大気圧室１６とダ
イヤフラム室１７とに区画されている。上記ダイヤフラ
ム１５はリンク機構１８によりスロットルバルブ３に連
結され、該スロットルバルブ３の開度は上記ダイヤフラ
ム１５の変位に対応して変化する。なお、ダイヤフラム
室１７内には、ダイヤフラム１５を大気圧室１６側に付
勢し、スロットルバルブ３の開度を減少させる回転力を
与えるスプリング１９も配設されている。また、ダイヤ
フラム室１７には、大気を導入する電磁弁であるコント
ロールバルブ２０およびリリースバルブ２１が各々配設
され、さらに、モータ１３により駆動されるバキューム
ポンプ１２の吸込口に連通する負圧ポート２２も設けら
れている。Ｅ（ＪＪｌｏにより駆動される上記コントロ
ールバルブ２０．リリースバルブ２１およびバキューム
ポンプ１２の動作に伴いスロットルバルブ３の開度は第
１表に示すように変化する。

第１表 上記スロットルポジションセンサ５は、ポテンショメー
タを内蔵し、スロットルバルブ３の開度に応じたアナロ
グ信号を出力する。車速センナ７は、エンジン２の出力
軸に連動するスピードメータケーブルにより回転される
４極永久磁石と、該４極永久磁石に近接対向するリード
スイッチとから成り、車速に応じたパルス信号を出力す
る。

また、セットスイッチ８ａを操作すると、該操作時の車
速（但し、速度設定可能範囲４０〜１００　［ｋｍ／ｈ
］　）を目標車速とする定速走行が開始される。一方、
キャンセルスイッチ８ｂを操作すると、定速走行は解除
される。また、一旦定速走行解除後、車速が４０［ｋｍ
／ｈ］以上であれば、リジュームスイッチ９を操作する
と、車速を定速走行解除前の目標車速とする定速走行に
復帰する。

上記各センサおよびスイッチからの信号はＥＣＬｌｌｏ
に入力され、該ＥＣＵＩＯはアクチュエータ４を駆動制
御する。ＥＣＵｌｏは、ＣＰｔＪｌｏａ、ＲＯＭ１０ｂ
、ＲＡＭ１０ｃを中心に論理演算回路として構成され、
コモンバス１０ｄを介して入力部１０ｅ、出力部１０ｆ
に接続されて外部との入出力を行なう。

次に、上記ＥＣＵ１０により行なわれるフィードバック
制御の制御モデルを第３図に基づいて説明する。なお、
第３図に示す制御系はハード的な構成を示すものではな
く、第５図（１）、（２＞のフローチャートに示す一連
のプログラムの実行により、離散時間系として実現され
る。

第３図に示すように、アクチュエータ４により変更され
たスロットルバルブ開度はスロットルポジションセンサ
により検出され、開度θとして出力される。次に摂動分
抽山部Ｐ１において、上記開度θのうち、定常的な基準
値（θａ）からの摂動分δθが抽出される。これは、既
述したように、非線形なモデルに対して線形な近似の成
立する範囲において、系の動的なモデルを構築したため
である。

一方、スロットルバルブ開度の変更に応じて変化した車
速は車速センサにより検出され、車速ＳＰＤとして出力
される。次に、摂動分抽山部Ｐ２において、上記車速Ｓ
ＰＤのうち、定常的な基準値（ＳＰＤａ）からの摂動分
δＳＰＤが抽出される。

一方、目標車速は目標車速設定部Ｐ３により設定され、
目標車速５ＰＤｔとして出力される。ここで、目標車速
設定部Ｐ３は既述したセットスイッチ８ａに相当する。

積分器Ｐ４は、目標車速５ＰＤｔと車速ＳＰＤとの偏差
ｅｒｒを累積して、車速偏差積分１ｉｅｒｒを算出する
。

フィードバック量決定部Ｐ５は、上述した各摂動分δθ
、δＳＰＤおよび車速偏差積分値１ｅｒｒに、後述する
最適フィードバックゲイン「を掛けて、制御量の摂動分
δθｔを算出する。

フィードバック邑決定部Ｐ５で算出された制御量の摂動
分δθｔは、上述した両摂動分抽出部Ｐ１、Ｐ２により
選択された定常的な状態に対応した制御量からの摂動分
である。このため、基準設定値加算部Ｐ６は、上記定常
的な状態に対応した基準設定値θｔａを上記摂動分δθ
ｔに加締し、アクチュエータ４の制御量θｔを算出する
のである。

一方、復帰指令部Ｐ７は、定速走行が一旦解除された後
、再び定速走行に復帰する指令（リジューム指令）を出
力する。ここで復帰指令部Ｐ７は既述したリジュームス
イッチ９に相当する。

フィードバック量制限部Ｐ８は、上記リジューム指令が
出力された時から、所定遅延時間ｔ［Ｓｅｃ］経過時ま
でのフィードバック量決定部Ｐ５が算出する制御量の摂
動分δθｔの最大値を最大側ｗＪ量の摂動分δＭｔｈと
して記憶し、上記所定遅延時間ｔ　［ＳｅＣ］経過時以
降、フィードバック量決定部Ｐ５の出力する制御量の摂
動分δθｔと上記最大制御量の摂動分δＭｔｈとの小さ
い方の値を上記基準値加痺部Ｐ６に出力する。ここで所
定遅延時間ｔ　［５ｅｃｌは、平坦路走行時等の線形な
動的モデルが適合する走行状態において、リジューム指
令出力時刻から制御量θｔが最大となる時刻までの時間
である。

また、フィードバック量制限部Ｐ８が最大制御量の摂動
分δＭｔｈを出力している間は、偏差補正部Ｐ９は、フ
ィードバック量決定部Ｐ５の算出する制御量の摂動分δ
θｔが最大制御ｍの摂動分δＭ　ｔ　ｈとなるように車
速８差積分子ｉ！［ｉ　ｅｒｒを逆算してフィードバッ
ク量決定部Ｐ５に出力する。

このため、一旦定速走行解除後、リジューム指令により
再び定速走行に復帰しようとするときは、制御量は最大
制御量Ｍｔｈに制限されると共に車速偏差積分値ｉ　ｅ
ｒｒは該最大制御量Ｍｔｈに応じた値に補正されるので
ある。

以上自動車用速度制御装置のシステム構成および制御系
の構成について説明した。そこで、次に実際のシステム
同定による動的なモデルの構築、最適フィードバックゲ
インＥの算出について説明する。

まず自動車用速度制御装置の動的なモデルを構築する。

第４図は、１人力１出力の系として定常的な状態にある
自動車用速度制御装置の系を、アクチュエータ４の伝達
関数Ｇａ　（Ｓ）と自動車３０の伝達関数ＧＶ　（Ｓ）
とにより表現した図である。ここで、伝達関数Ｇａ　（
Ｓ）、Ｇｖ　（Ｓ）は、ある基準動作状態近辺、例えば
平坦路走行時等に線形近似されたものである。

ここで上記両伝達関数Ｇａ　（Ｓ）、Ｇｖ　（Ｓ）は、
システム同定と呼ばれる手法により定めることができる
。本実施例では、過渡応答試験法により同定する。なお
、システム同定の手法は、例えば相良節夫著「システム
同定」　（昭和５６年）社団法人計測自動制御学会等に
詳解されており、最小二乗法等により同定することもで
きる。

まず、アクチュエータ４の伝達関数Ｇａ　（Ｓ）を過渡
応答試験法により求める。一般に伝達関数Ｇａ　（Ｓ）
はＳの有理式である次式（３）で与えられる。

Ｇａ　（Ｓ） ＝　（ｂｌ　・Ｓｏ−’　十・＋ｂｎ−１−３＋ｂｎ）
／（Ｓ’　＋ａ１−８ｎ−１＋−＋ａｎ−１　−３＋ａ
ｎ＞・・・（３） 本実施例ではｎ＝１として、 Ｇａ　（Ｓ）−θ（Ｓ）／θｔ　（Ｓ）＝ｂ１／　（Ｓ
＋ａｌ　＞　　　　　−（４）と仮定する。ここで入力
θｔ　（Ｓ）にステップ入力信号を加え、その出力θ（
Ｓ）が飽和する一定値Ｃの６３．２［％］の値に達する
までの時間ｔａを計測する。この時間ｔａが上記式（４
）の時定数（１／ａ’ｌ）であり、また上記一定値Ｃが
上記式（４）の飽和値（ｂｌ／ａｌ）である。このよう
に時定数ｔａと飽和値Ｃとを計測すると、アクチュエー
タ４の伝達関数Ｇａ　（Ｓ）は、次式（５）のように定
まる。

Ｇａ　（３）−θ（Ｓ）／θｔ　（Ｓ）＝１／　（１＋
０．３ｘＳ）　　　・・・（５）同様の方法により、自
動車３０に関する系の伝達関数ＧＶ　（Ｓ）は、次式（
６）のように定まる。

ＧＶ　（Ｓ） ＝ＳＰＤ　（Ｓ）／θ（Ｓ） ＝１４５．４／　（１＋２５．０７ｘＳ）・・・（６）
さらに、既述した積分器Ｐ４に関し、ステップ的に目標
値が変化する場合を想定した一次の積分を考慮すると、
その伝達関数Ｇｉ　（Ｓ）は次式（７）のように定まる
。

Ｇｉ　（Ｓ）−ｉｅｒｒ　（Ｓ）／ｅｒｒ　（Ｓ）−１
／Ｓ　　　　　　　　　　・・・（７）なお、目標車速
５ＰＤｔ　（ｔ）　、車速５ＰＤ（ｔ〉、偏差ｅｒｒ（
ｔ＞の間には次式（８）のような関係がある。

ｅｒｒ　（ｔ＞＝ＳＰＤｔ　（ｔ＞　−５ＰＤ　（ｔ）
・・・（８） 上記式（５）〜（７）を各々逆ラプラス変換し、ざらに
上記式（８）により偏差ｅｒｒ　（ｔ）を消去すると、
次式（９）〜（１１）を得る。

Ｄ・θ（１） ＝−３，３３Ｘθ（ｔ）＋３．３３Ｘθ１　（１）・・
・（９） Ｄ−３ＰＤ　（ｔ） ＝５．８０Ｘθ（ｔ）−０，０４０ＸＳＰＤ　（ｔ）・
・・（１０） ［）−１ｅｒｒ　（ｔ） ＝ＳＰＤｔ　（ｔ）−３ＰＤ　（ｔ）　　　　・・・（
１１）但し、Ｄは時間微分演算子ｄ／ｄｔを示す。

上記式（９）〜（１１）を次式（１２）のように行列表
記に改める。

・・・（１２） 上式（１２）の目標車速５ＰＤｔ　（ｔ）の項を外乱と
して扱うと、本制御系の連続時間系における状態方程式
は次式（１３）のように求まる。Ｄ−Ｘ（ｔ）＝Ａ−Ｘ
（ｔ）＋１Ｂ−ｕ（ｔ）　　・　（１３）ｕ（ｔ）＝θ
１　（１）　　　　　　　　　・・・（１５）次に、上
記式（１３）をサンプリング周期Ｔ（本実施例では２５
６　［ｍ５ｅｃｌ　＞でサンプルした離散時間系に変換
する。すなわち、上記式（１６）、（１７）に示す行列
Ａ、Ｂを次式（１８）、（１９）に従って行列Ｐ、Ｇに
変換する。

Ｐ＝ｅｔ１　　　　　　　　　　　　・　（１８）４３
−ｆ”　ｅｔ２ｄτ・ｆＢ　　　　　　　　−（１９）
但し、ｔｌ＝Ａ−Ｔ ｔ２＝Ａ・τ さらに、上記式（１３）は線形近似可能な摂動分δの間
で成立するので、状態変数ｆｆ１Ｘおよび入力である制
御ｆｆ１ｕを摂動分表記に改めると、離散時間系におけ
る状態方程式は次式（２０）のように求まる。

Ｘ　　（Ｋ＋１　　　＞　　＝Ｐ　　−Ｘ（Ｋ）　　＋
　ＩＢ　　−ｕ（に）　　　　−（２０）ｕ（Ｋ＞＝δ
θｔ（Ｋ＞　　　　　　　　　　・　（２２＞・・・（
２３） このようにして、本実施例の線形近似可能な範囲におけ
る動的なモデルが定まる。

次に最適フィードバックゲイン「の求め方について説明
するが、最適フィードバックゲイン「を求める手法は、
例えば「線形システム制御理論」（前掲書）等に詳しい
ので、ここでは結果のみを示す。

上記式（２０）で表現される可制御な対象において、消
費エネルギを少なく保ちながら状態を可能な限り速く零
状態にする。すなわち、次式（２５）の離散型２次形式
評価関数Ｊ＠最小にする最適制御入力、すなわち制御量
ｕ　（Ｋ＞を求める。

Ｊ＝Σ［Ｘ”　（Ｋ＞・Ｑ−Ｘ　（Ｋ）十ｕ”　（Ｋ）
　・１Ｒ−ｕ　（Ｋ）］・　（２５）ここでＱ、ＩＲは
重みパラメータ行列を、Ｋは制御開始時点をＯとするサ
ンプリング回数を各々示す。

この時、最適フィードバックゲイン「はＦ＝　（ｌＲ＋
Ｇ”−５−Ｇ）”・ＧＴ−９−Ｐ・・・（２６） で与えられる。ここでＳは、次式（２７）に示す＋ｍ故
型リすツチ方程式を満たす止定対称行列である。

Ｓ＝Ｑ＋Ｐ”　−３−Ｐ−Ｐ”　−３−Ｇ・ＣｔＲ十Ｇ
”−３−Ｇ）−’・ＧＴ−３−Ｐ・・・（２７） 本実施例では、状態変数堡の個数は３、入力の個数は１
である。そこで、重みパラメータ行列Ｑは３Ｘ３半正定
行列、重みパラメータ行列Ｒは要素１個の正定行列とし
て、次式（２８）、（２９）のように定めた。

Ｑ＝ ＩＲ−１，０・・・（２９） 上記式（２７）〜（２９）よりＳは次式（３０）のよう
に定まる。

Ｓ＝ ・・・（３０） 従って、上記式（２６）より最適フィードバックゲイン
「は次式（３１）のように定まる。

Ｆ＝［０，２２３０，１３８−０，０２９コ・・・（３
１） そこで、最適な入力である制御ｆｆ１ｕ　（Ｋ）は、次
式（３２）として求まる。

ｕ　　（Ｋ）　　−−Ｆ　・Ｘ　　（Ｋ＞　　　　　　
　　　　　　・　　（３２）すなわち、 δθｔ（Ｋ）＝−０，２２３ｘδθ（に）−０，１３８
Ｘ（５ＳＰＤ（Ｋ）＋ ０．０２９ｘｉｅｒｒ（に）　・（３３）以上、過渡応
答試験法を用いたシステム同定による制御系の動的なモ
デルの構築、最適フィードバックゲイン「の算出につい
て説明したが、上記最適フィードバックゲイン「は予め
旧ねしておき、ＥＣｔＪ１０内ではその結果だけを用い
て制御を行なう。

次に、ＥＣＵｌｏの実行する定速走行処理を第５図（１
）、（２＞のフローチャートに基づいて説明する。なお
、現在の処理で扱われる口を添字（ｎ）で、前回の処理
で扱われた口を添字（ｎ−１）で示す。

本定速走行処理は、自動車の走行に伴い、所定時間毎に
繰り返して実行される。まずステップ１００ａでは、Ｒ
ＡＭクリアやカウンタリセット等の初期化処理が行なわ
れる。次にステップ１００に進み、スロットルバルブ開
度θ（ｎ）、車速５ＰＤ（ｎ）および車速偏差積分１ｉ
ｉｅｒｒ（ｎ−１）を読み込む処理が行なわれる。続く
ステップ１１０では、セットスイッチ８ａが操作された
（ＯＮ＞か否かを判定し、肯定判断されるとステップ１
２０に、一方、否定判断されるとステップ１４０に各々
進む。定速走行指令がセットスイッチ８ａから入力され
ている場合に実行されるステップ１２０では、定速走行
制御中か否かを図示しないフラグの値に基づいて判定し
、肯定判断されるとステップ２３０に、一方、否定判断
されるとステップ１３０に各々進む。定速走行開始時に
実行されるステップ１３０では、現在の車速Ｓ　Ｐ　Ｄ
　（ｎ）を目標車速５ＰＤｔに設定すると共に、該目標
車速５ＰＤｉを記憶車速ＳＰＤｍとして記憶する処理が
行なわれた後、ステップ２３０に進む。

一方、上記ステップ１１０でセットスイッチ８ａが操作
されていないと判定されたときに実行されるステップ１
４０では、リジュームスイッチ９が操作されている（Ｏ
Ｎ）か否かを判定し、肯定判断されるとステップ１５０
に、一方、否定判断されるとステップ１８０に各々進む
。リジュームスイッチ９が操作されていると判定された
ときに実行されるステップ１５０では、定速走行制御中
か否かを図示しないフラグの値に基づいて判定し、肯定
判断されるとステップ２３０に、一方、否定判断される
とステップ１６０に進む。定速走行制御中でないと判定
されたときに実行されるステップ１６０では、記憶車速
ＳＰＤｍが記憶されているか否かを判定し、肯定判断さ
れるとステップ１７０に進み、一方、否定判断されると
上記ステップ１００に戻る。記憶車速ＳＰＤｍが記憶さ
れていると判定されたとぎに実行されるステップ１７０
では、該記憶車速ＳＰＤｍを目標車速５ＰＤｔに設定す
る処理を行なった後、ステップ２３０に進む。

一方、上記ステップ１４０で、リジュームスイッチ９が
操作されていないと判定されたときに実行されるステッ
プ１８０では、キャンセルスイッチ８ｂの操作（ＯＮ＞
、または、ブレーキ、パーキングブレーキ、クラッチ等
の操作あるいは変速段を中立段にュートラル）に設定す
る操作等に伴う定速走行のキャンセル信号が入力された
か否かを判定し、肯定判断されるとステップ１９０に進
み、一方、否定判断されるとステップ１８５に進む。ス
テップ１８５では、定速走行制御中か否かを判定し、肯
定判断されるとステップ２３０に進み、一方、否定判断
されるとステップ１００に戻る。キャンセル信号が入力
されたとき、すなわち定速走行制御を解除する場合に実
行されるステップ１９０では、目標車速５ＰＤｔを値Ｏ
にリセットする処理が行なわれる。続くステップ２００
では、リリースバルブ２１を開状態とする処理が行なわ
れる。次にステップ２１０に進み、バキュームポンプ１
２を停止（ＯＦＦ）する処理が行なわれる。続くステッ
プ２２０では、コントロールバルブ２０を開状態とする
処理が行なわれた後、上記ステップ１００に戻る。

一方、定速走行制御中に実行されるステップ２３０では
、スロットルバルブ開度の摂動弁δθ（ロ）および車速
の摂動弁δＳ　Ｐ　Ｄ　（ｎ）を次式（３４）。

（３５）のように算出する処理が行なわれる。

δθ（ｎ）＝θ（ｎ）−θａ　　　　　　　・・・（３
４）δ５ＰＤ（ｎ）＝ＳＰＤ（ｎ）−３ＰＤａ−（３５
）但し、θａ・・・定常的な基準値 Ｓ　Ｐ　Ｄ　（ｎ）・・・定常的な基準値なお、本ステ
ップ２３０の処理が既述した摂動分抽山部Ｐ１．Ｐ２と
して機能する。次にステップ２４０に進み、車速の偏差
ｅ　ｒ　ｒ　（ｎ）を次式（３６）のように算出する処
理が行なわれる。

ｅｒｒ（ｎ）＝ＳＰＤｔ−３ＰＤ（ｎ）　　　・・・（
３６）続くステップ２５０では、上記偏差ｅ　ｒ　ｒ　
（ｎ）にサンプリング周期Ｔを掛けた値を累積して次式
（３７）のように車速偏差積分値１ｅｒｒ（ｎ）を算出
する処理が行なわれる。

ｉ　ｅｒｒ（ｎ）＝ｉ　ｅｒｒ（ｎ−１）　十ｅｒｒ（
ｎ）ｘＴ・・・（３７） なお、本ステップ２５０の処理が既述した積分器Ｐ４と
して機能する。次にステップ２６０に進み、制御量の摂
動弁、すなわち最適なスロットルバルブ開度の摂動弁δ
θｔ　（ｎ）を既述した最適フィードバックゲイン［を
使用して、前述した式（３３）に従い次式（３８）のよ
うに算出する処理が行なわれる。

δθｔ　（ｎ）　＝　Ｆ　ｌｌｘδθ（ｎ）　＋　Ｆ　
１２ｘ　６　Ｓ　Ｐ　Ｄ　（ｎ＞十Ｆ１３ｘｉｅｒｒ（
ｎ）　　　・・・（３８）但し、Ｆ１１＝−０，２２３ Ｆ１２＝−０，１３８ Ｆ１３＝０．０２９ なお、本ステップ２６０の処理が既述したフィードバッ
クＩ決定部Ｐ５として機能する。

続くステップ２７０では、リジュームスイッチ９が操作
されている（ＯＮ＞か否かを判定し、肯定判断されると
ステップ２８０に、一方、否定判断されるとステップ３
３０に各々進む。リジュームスイッチ９が操作されてい
る（ＯＮ＞とき、すなわちリジューム指令出力時に実行
されるステップ２８０では、リジュームスィッチ９操作
（ＯＮ）以後遅延時間ｔ　［ｓｅｃ］経過したか否かを
判定し、肯定判断されるとステップ３００に、一方、否
定判断されるとステップ２９０に各々進む。ここで遅延
時間ｔ　［ｓｅｃ］とは、平坦路走行時等の線形な動的
モデルが適合する走行状態において、リジュームスィッ
チ９操作（ＯＮ＞時刻から制御量であるスロットルバル
ブ開度θｔ　（ｎ）が最大となる時刻までの時間に相当
するよう定められている。リジュームスィッチ９操作（
ＯＮ）以後、いまだ遅延時間ｔ　［ｓｅｃ］経過してい
ないときに実行されるステップ２９０では、次式（３９
）のように、制′ａｆｆｌの摂動弁δθｔ　（ｎ）の最
大値である最大制御量の摂動弁δＭｔｈを算出する処理
が行なわれる。

δＭｔｈ＝ｍａＸ　［δＭｔｈ、δθｔ　（ｎ）コ・・
・（３９） その侵、ステップ３３０に進む。

一方、リジュームスイッチ９の操作（ＯＮ）以後、遅延
時間ｔ　［ＳｅＣ］経過したときに実行されるステップ
３００では、上記ステップ２６０で算出された制御量の
摂動弁δθｔ　（ｎ）が上記ステップ２９０で算出され
た最大制御量の摂動弁δＭｔｈ以上であるか否かを判定
し、肯定判断されるとステップ３１０に、一方、否定判
断されるとステップ３３０に各々進む。ステップ２６０
で算出された制御量の摂動弁δθｔ　（ｎ）が上記ステ
ップ２９０で求めた最大制御量の摂動弁δＭｔｈ以上で
ある時に実行されるステップ３１０では、制御量の摂動
弁δθｔ　（ｎ）を最大制御量の摂動弁δＭｔｈに置換
して制Ｍｉｌｌｉの摂動弁δＯｔ　（ｎ）の上限を制限
する処理が行なわれる。なお、上記ステップ２８０，２
９０，３００．３１０の各処理が既述したフィードバッ
ク量制限部Ｐ８として機能する。続くステップ３２０で
は、制御量の摂動弁δθｔ　（ｎ）が最大制御量の摂動
弁δＭｔｈとなるように車速偏差積分値１ｅｒｒ（ｎ）
を次式（４０）のように逆算する処理が行なわれる。

１ｅｒｒ（ｎ） ＃（δＭｔｈ−Ｆ１１ｘδＭｔｈ −Ｆ１２ｘ６ＳＰＤ（ｎ））／Ｆ１３　　　　・　（４
０）但し、Ｆｌｌ、　Ｆ１２．　Ｆ１ａは既述した式（
３８）で使用した最適フィードバックゲイン「である。

なお、本ステップ３２０の処理が既述した偏差補正部Ｐ
９として機能する。続くステップ３３０では、制御量の
摂動弁δθｔ　（ｎ）に基準設定値θｔａを加算して次
式（４１）のように制御ｍ、すなわち最適なスロットル
バルブ開度θｔ（ｎ）を算出する処理が行なわれる。

θｔ（ｎ）＝δθｔ　（ｎ）十θｔａ　　　　　・・・
（４１）なお、本ステップ３３０の処理が、既述した基
準値加算部Ｐ６として機能する。次に、ステップ３４０
に進み、スロットルバルブ開度偏差ｅｒ（ｎ）を次式（
４２）のように算出する処理が行なわれる。

ｅｒ（ｎ）＝θｔ　（ｎ）−〇（ｎ）　　　　　　・・
・（４２）続くステップ３５０では、スロットルバルブ
開度偏差ｅ　ｒ　（ｎ）が正であるか否かを判定し、肯
定判断されるとステップ３６０に、一方、否定判断され
るとステップ３８０に各々進む。スロットルバルブ開度
を増加する必要がある場合に実行されるステップ３６０
では、バキュームポンプ駆動デユーティ比Ｄ１（ｎ）を
次式（４３）のように算出する処理が行なわれる。

Ｄｌ（ｎ）−ＫＰＶｘｅｒ（ｎ）＋ＫＤＶｘ　（ｅｒ（
ｎ）−ｅｒ（ｎ−１））・・・（４３）但し、 ＫＰＶ・・・バキュームポンプの比例ゲイン定数ＫＤＶ
・・・バキュームポンプの微分ゲイン定数続くステップ
３７０では、バキュームポンプ１２を上記デユーティ比
Ｄ　１　（ｎ）で駆動するため、モータ１３に通電する
処理が行なわれる。その後、ステップ４００に進む。

一方、スロットルバルブ開度を減少させる必要があると
きに実行されるステップ３８０では、コントロールパル
プ駆動デユーティ比Ｄ　２　（ｎ）を次式（４４）のよ
うに算出する処理が行なわれる。

Ｄ２（ｎ）−ＫＰＣｘｅｒ（ｎ） ＋ＫＤＣＸ　（ｅ　ｒ（ｎ）　−ｅ　ｒ（ｎ−１）　）
・・・（４４） 但し、 ＫＰＣ・・・コントロールバルブの比例ゲイン定数ＫＤ
Ｃ・・・コントロールバルブの微分ゲイン定数続くステ
ップ３９０では、コントロールバルブ２０を上記デユー
ティ比Ｄ　２　（ｎ）で駆動する処理が行なわれる。次
にステップ４００に進み、サンプリング、演算、制御の
回数を計数するカウンタｎの値に１だけ加算する処理が
行なわれた俊、再び上記ステップ１００に戻る。以後、
本定速走行処理は上記ステップ１００〜４００を繰り返
して実行する。

なお本実施例において、アクチュエータ４が開度調節手
段Ｍ１に、スロットルポジションセンサ５が開度検出手
段Ｍ２に、車速センサ７が車速検出手段Ｍ３に、セット
スイッチ８ａが車速設定手段Ｍ４に各々該当し、ＥＣＵ
ｌｏおよびＥＣＵＩＯの実行する定速走行処理の各ステ
ップが制御手段Ｍ５として機能する。また、リジューム
スイッチ９が復帰手段Ｍ６に該当し、ＥＣＵｌｏおよび
該ＥＣＵＩＯの実行する処理のうち、（ステップ２４０
．２５０）が偏差累積部Ｍ７として、（ステップ２６０
，３３０）がフィードバックｍ決定部Ｍ８として、（ス
テップ２８０，２９０．３００．３１０＞がフィードバ
ック量制限部Ｍ９として、（ステップ３２０）が偏差補
正部Ｍ１０として各々機能する。

以上説明したように本発明は、リジュームスイッチ９が
操作されたときは、該操作時から遅延時間ｔ　［ＳｅＣ
］以内の制御量の摂動弁δθｔ　（ｒｌ）の最大値を最
大制御量の摂動弁δＭｔｈとし、上記遅延時間ｔ　［ｓ
ｅｃ］経過時以降は、算出された制ａｍの摂動弁δθｔ
　（ｎ）と最大制御量の摂動弁δＭｔｈとの小さい方を
制御量の摂動弁として制御】θｔ　（ｎ）を算出すると
共に、制御ｌ量の摂動弁δθｔ（ｎ）が上記最大制御量
の摂動弁δＭｔｈとなるように車速偏差積分値ｉ　ｅ　
ｒ　ｒ　（ｎ）を逆算するよう構成されている。このた
め、線形な動的モデルが適合しなくなるとき、例えば、
上り坂走行時においてリジュームスイッチ９を操作した
場合等でも、第６図のタイミングヂャートに実線で示す
ように、リジュームスィッチ９操作時（時刻Ｔ１）から
遅延時間ｔ　［ｓｅｃ］経過後（時刻Ｔ２）までは最適
フィードバックゲイン「を使用して求めた制御量θｔを
アクチュエータ４に出力し、該時刻Ｔ２以俊は最大制御
量Ｍｔｈを出力すると共に、車速偏差積分値１ｅｒｒ（
ｎ）を逆算し、さらに、最適フィードバックゲイン「を
用いて算出された制御量θｔが最大制ｗＪｆｆｉ　Ｍ　
ｔ　ｈよりも少なくなる時刻Ｔ３以降は算出された制御
間θｔを各々アクチュエータ４に出力するので、車速Ｓ
ＰＤは目標車速５ＰＤｔに速やかに接近し、時刻Ｔ４に
おいて該目標車速５ＰＤｔｋ：復帰する。したがって、
車速ＳＰＤはオーバーシュートを生じることなく、目標
車速５ＰＤｔに円滑に復帰する。なお、従来のように、
線形な動的モデルが適合しなくなった走行状態において
も、算出された制御量をアクチュエータ４に出力すると
、同図に破線で示すように、制御ωθｔはリジュームス
ィッチ９操作時（時刻Ｔ１）から遅延時間ｔ　［ＳｅＣ
］経過後の時刻Ｔ２を超えて時刻Ｔ３まで増加し続ける
。これは、車速ＳＰＤが目標車速５ＰＤｔとの間に大き
な偏差を有し、容易に近接しないために、車速偏差積分
値１ｅｒｒ（ｎ）が最大に累積されることに起因する。

このような制御量θｔの過大な増加により、車速ＳＰＤ
は大きなオーバーシュートを生じた後、時刻Ｔ５におい
て目標車速５ＰＤｔに復帰していた。このためリジュー
ムスィッチ９操作による定速走行復帰時の制御の応答性
・追従性が低下していた。

上述のように本実施例によれば、車速ＳＰＤが目標車速
５ＰＤｔを上回るオーバーシュートを生じない。したが
って、例えば目標車速５ＰＤｔを１００［ｋｍ／ｈ］の
ような制限速度の上限値に設定した場合でも、車速ＳＰ
Ｄが該制限速度を超過することはなく、定速走行制御の
信頼性を向上できる。

また、本実施例の制御では、古典制御理論に基づく単純
なフィードバック制御に代えて、付加積分型最適レギュ
レータであるＥＣＵｌｏによる制御を行なうので、制御
！精度を向上させられる。これは、自動車の定速走行に
関する系の線形な動的モデルを構築し、スロットルバル
ブ開度θ（ｎ）。

車速Ｓ　Ｐ　Ｄ　（ｎ）および車速偏差積分値１ｅｒｒ
（ｎ）を状態変数量とし、最適フィードバックゲインＦ
を用いてアクチュエータ４の制御１θｔ（ｎ）を算出す
るためでおる。しかも、上記線形な動的モデルが適合し
なくなるときは、制御量を遅延時間ｔ　［ＳｅＣ］以内
に求められた最大制御ｆｆｉＭｔｈに制限すると共に、
制（ｉＩＩｌ量が該最大制御１となるように車速偏差積
分値１ｅｒｒ（ロ）を逆算し、その過大な累積を抑制し
ていることにも起因する。

このような操作により、線形な動的モデルに基づく最適
フィードバックゲイン「を使用して、該線形な動的モデ
ルが適合する走行状態だけでなく、例えば、高負荷時等
の非線形特性を示す走行状態においても良好な制御特性
を実現できる。

さらに、本実施例ではＥＣＵｌｏにおける最適フィード
バックゲイン「の算出が、現代制御理論に基づいて論理
的になされている。したがって、従来の制御系の設計の
ように、設計者の経験等に基づく試行錯誤的な作業が不
用となるので、制御系の設計、開発工数および費用を低
減できる。

なお、本実施例では最大制御ｆｆｉＭｔｈを求める遅延
時間ｔ　［ｓｅｃ］を、リジュームスイッチ操作時以降
線形な動的モデルを構築した走行状態である平坦路走行
時の制御間が最大となる時間ｔ［５ｅｃｌ経過時までと
したので、スロットルバルブ開度θ（ｎ）と車速Ｓ　Ｐ
　Ｄ　（ｎ）とが非線形特性を示す各種の高負荷走行状
態に対して好適な最大制ａ量Ｍｔｈ＠得ることができる
。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
ような実施例に何等限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し
得ることは勿論である。

几ユＬ液星 以上詳記したように本発明の自動車用速度制御装置は、
車速検出手段の検出した車速を車速設定手段の設定した
目標車速とするよう制御手段が制御するに際し、偏差累
積部の算出した車速偏差積分値、開度検出手段の検出し
たスロットルバルブ開度および上記車速と最適フィード
バックゲインとから定まる制御量をフィードバック１決
定部が開度調節手段に出力する。ここで、自動車が定速
走行解除状態から、復帰手段による定速走行状態への復
帰指令時には、フィードバック量制限部が定速走行復帰
指令後、所定遅延時間経過時までに求めた最大制御量と
、フィードバック邑決定部の算出する制御１との小さい
方を制御量として開度調節手段に出力し、一方、偏差補
正部はフィードバック母決定部の算出する制御】を上記
最大制御量とする車速偏差積分値を演算するよう構成さ
れている。

このため、線形な動的モデルが適合しなくなる、高負荷
時等の非線形特性を示す走行状態に移行したときは、制
御量の最大値を制限すると共に、車速偏差積分値の累積
を減少補正するので、車速はオーバーシュートを生じる
ことなく速やかに目標車速に復帰し、速度制御の応答性
・追従性を向上できるという優れた効果を奏する。

また、線形な動的モデルが適合しなくなった場合でも、
制御ｍの最大値の制限および車速偏差積分値の累積の減
少補正により、付加積分型最適レギュレータの特性を充
分に発揮させ、制御精度を向上できる。

さらに、目標車速を制限速度の上限値近傍に設定しても
、該目標車速を大きく上回るオーバーシュートを生じな
いので、車速が制限速度を超えて異常に上昇することは
なく、定速走行制御の信頼性も高まる。

また、自動車の定速走行に関する系の線形な動的モデル
に基づく最適フィードバックゲインを使用しているので
、制御系設計開発工数を低減できるという利点も生じる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成図
、第２図は本発明一実施例のシステム構成図、第３図は
同じくその制御系統図、第４図は同じくその系のモデル
を同定するのに用いたブロック線図、第５図（１）、（
２＞は同じくその制御を示すフローチャート、第６図は
同じくその制御を示すタイミングチャート、第７図およ
び第８図は従来技術を示すタイミングチャートである。 Ｍｌ・・・開度調節手段 Ｍ２・・・開度検出手段 Ｍ３・・・車速検出手段 Ｍ４・・・車速設定手段 Ｍ５・・・制御手段 Ｍ６・・・復帰手段 Ｍｌ・・・偏差累積部 Ｍ８・・・フィードバラフロ決定部 Ｍ９・・・フィードバック量制限部 Ｍ１０・・・偏差補正部 １・・・自動車用速度制御装置 ２・・・エンジン ３・・・スロットルバルブ ４・・・アクチュエータ ５・・・スロットルポジションセンサ ７・・・車速センサ ９・・・リジュームスイッチ １０・・・電子制御装置（ＥＣＵ） １０ａ−ＣＰｔＪ １０ｂ・・・ＲＯＭ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関のスロットルバルブ開度を、外部から指令
   される制御量に従つて変更する開度調節手段と、 該スロットルバルブ開度を検出する開度検出手段と、 上記スロットルバルブ開度に応じた速度で走行する自動
   車の車速を検出する車速検出手段と、上記自動車の目標
   車速を設定する車速設定手段と、 自動車の定速走行に関する系の動的なモデルに基づいて
   予め定められた最適フィードバックゲインを使用して、
   上記車速が上記目標車速となるように上記開度調節手段
   に制御量を出力してフィードバック制御を行なう付加積
   分型最適レギュレータである制御手段と、 を具備した自動車用速度制御装置であつて、さらに、上
   記自動車が一旦定速走行解除により該定速より低い速度
   の走行状態に移行後、再び定速走行状態への復帰を指令
   する復帰手段を有し、しかも、上記制御手段が、 上記目標車速と上記車速との偏差を累積して車速偏差積
   分値を算出する偏差累積部と、 該車速偏差積分値、上記スロットルバルブ開度および上
   記車速と前記最適フィードバツクゲインとから制御量を
   算出して上記開度調節手段に出力するフィードバック量
   決定部と、 上記復帰手段による定速走行復帰指令後、所定遅延時間
   経過時までに上記フィードバック量決定部の出力した制
   御量の最大値を最大制御量として記憶し、該所定遅延時
   間経過時以降、上記フイードバック量決定部の算出した
   制御量が上記最大制御量を上回つたときは該最大制御量
   を制御量として上記開度調節手段に出力するフィードバ
   ック量制限部と、 上記所定遅延時間経過時以降、上記フィードバック量制
   限部が上記最大制御量を制御量として出力している間は
   、上記偏差累積部に代わり、上記フィードバック量決定
   部の算出する制御量が上記最大制御量となるように車速
   偏差積分値を演算する偏差補正部と、 を備えたことを特徴とする自動車用速度制御装置。