JP2947040B2 - 車両用補助舵角制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、フィードフォワード制
御＋ヨーレイトフィードバック制御等により補助舵角を
与える車両用補助舵角制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、フィードフォワード制御＋ヨーレ
イトフィードバック制御により後輪に補助舵角を与える
車両用補助舵角制御装置としては、例えば、特開平２−
１８１６８号公報に記載の装置が知られている。

【０００３】この従来出典には、所望のヨーレイト応答
モデルである規範モデルを持ち、車速と操舵角と規範モ
デルを用いてヨーレイト目標値を決め、このヨーレイト
目標値に遅れ要素を介在させて得られた値をヨーレイト
フィードバック系で用いるヨーレイト推定値とすること
で、フィードバック系は主に外乱やパラメータ変動を吸
収する場合でのみ作動するようにした技術が開示されて
いる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の車両用補助舵角制御装置にあっては、フィードフォ
ワード分により操舵されるアクチュエータの動特性やヨ
ーレイトセンサの動特性が考慮されていないため、これ
らの動特性を原因としてヨーレイト推定値とヨーレイト
センサによるヨーレイト検出値とに偏差を生じ、ヨーレ
イトフィードバック系が作動してしまうというように、
精度の高いヨーレイトフィードバック制御ができないと
いう問題を残している。

【０００５】すなわち、電動アクチュエータのゲイン・
位相の周波数応答特性をみると、図６に示すように、高
周波数ほど低下する特性を示すし、ヨーレイトセンサの
ゲイン・位相の周波数応答特性をみると、図１２に示す
ように、高周波数ほど低下する特性を示す。したがっ
て、補助舵角を急激に与えようとすればするほど、ま
た、車両に発生するヨーレイトの変動が急であるほど、
これらの動特性を原因としてヨーレイト推定値に誤差を
生じてしまう。

【０００６】本発明は、上記のような問題に着目してな
されたもので、第１の目的とするところは、フィードフ
ォワード制御＋ヨーレイトフィードバック制御等により
補助舵角を与える車両用補助舵角制御装置において、補
助舵角アクチュエータの動特性の影響を受けない精度の
高いフィードバック制御を達成することにある。

【０００７】第２の目的とするところは、補助舵角アク
チュエータの動特性及び運動状態量検出手段の動特性の
影響を受けない精度の高いフィードバック制御を達成す
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記第１の目的を達成す
るため請求項１記載の第１の発明では、図１のクレーム
対応図に示すように、車速検出手段ａと、ステアリング
舵角検出手段ｂと、車速検出値とステアリング舵角検出
値に基づいて補助舵角フィードフォワード目標値を算出
する補助舵角フィードフォワード目標値算出手段ｃと、
自車に生じる運動状態量を推定する運動状態量推定手段
ｄと、推定される運動状態量と同種の運動状態量を検出
する運動状態量検出手段ｅと、運動状態量検出値と運動
状態量推定値との偏差に基づく補償により補助舵角フィ
ードバック目標値を算出する補助舵角フィードバック目
標値算出手段ｆと、補助舵角フィードフォワード目標値
と補助舵角フィードバック目標値との和により補助舵角
目標値を算出する補助舵角目標値算出手段ｇと、補助舵
角目標値が得られる制御指令を補助舵角アクチュエータ
ｈに出力する補助舵角制御手段ｉとを備えている車両用
補助舵角制御装置において、前記運動状態量推定手段ｄ
は、アクチュエータ動特性を用いて補助舵角フィードフ
ォワード目標値により実際に補助舵角アクチュエータｈ
が動作する量を推定するアクチュエータモデルｄ１と、
この補助舵角推定値と車速検出値とステアリング舵角検
出値と線形２自由度平面車両モデルを用いて運動状態量
を推定する車両モデルｄ２とを有することを特徴とす
る。

【０００９】上記第２の目的を達成するため請求項２記
載の第２の発明では、図１のクレーム対応図に示すよう
に、請求項１記載の車両用補助舵角制御装置において、
前記運動状態量推定手段ｄは、アクチュエータモデルｄ
１と車両モデルｄ２に加え、運動状態量検出手段ｅの動
特性を用いて車両モデルｄ２から出力される運動状態量
推定値を補正する運動状態量検出手段モデルｄ３が設け
られていることを特徴とする。

【００１０】

【作用】第１の発明の作用を説明する。

【００１１】車両走行時、補助舵角フィードフォワード
目標値算出手段ｃにおいて、車速検出手段ａからの車速
検出値とステアリング舵角検出手段ｂからのステアリン
グ舵角検出値に基づいて補助舵角フィードフォワード目
標値が算出される。

【００１２】一方、運動状態量推定手段ｄにおいて、自
車に生じる運動状態量が推定され、運動状態量検出手段
ｅにおいて、推定される運動状態量と同種の運動状態量
が検出され、補助舵角フィードバック目標値算出手段ｆ
において、運動状態量検出値と運動状態量推定値との偏
差に基づく補償により補助舵角フィードバック目標値が
算出される。

【００１３】そして、補助舵角目標値算出手段ｇにおい
て、補助舵角フィードフォワード目標値と補助舵角フィ
ードバック目標値との和により補助舵角目標値が算出さ
れ、補助舵角制御手段ｉにおいて、補助舵角目標値が得
られる制御指令が補助舵角アクチュエータｈに出力され
る。

【００１４】上記運動状態量推定手段ｄで自車に生じる
運動状態量を推定するにあたっては、アクチュエータモ
デルｄ１において、アクチュエータ動特性を用いて補助
舵角フィードフォワード目標値により実際に補助舵角ア
クチュエータｈが動作する量が推定され、車両モデルｄ
２において、この補助舵角推定値と車速検出値とステア
リング舵角検出値と線形２自由度平面車両モデルを用い
て運動状態量が推定される。

【００１５】したがって、車両モデルｄ２以外にアクチ
ュエータモデルｄ１を用いて運動状態量を推定するよう
にしていることで、補助舵角アクチュエータｈの動特性
の影響を受けない精度の高いフィードバック制御が達成
される。

【００１６】第２の発明の作用を説明する。

【００１７】運動状態量推定手段ｄで自車に生じる運動
状態量を推定するにあたっては、アクチュエータモデル
ｄ１において、アクチュエータ動特性を用いて補助舵角
フィードフォワード目標値により実際に補助舵角アクチ
ュエータｈが動作する量が推定され、車両モデルｄ２に
おいて、この補助舵角推定値と車速検出値とステアリン
グ舵角検出値と線形２自由度平面車両モデルを用いて運
動状態量が推定され、運動状態量検出手段モデルｄ３に
おいて、運動状態量検出手段ｅの動特性を用いて車両モ
デルｄ２から出力される運動状態量推定値が補正され
る。

【００１８】したがって、車両モデルｄ２以外にアクチ
ュエータモデルｄ１と運動状態量検出手段モデルｄ３を
用いて運動状態量を推定するようにしていることで、補
助舵角アクチュエータｈの動特性及び運動状態量検出手
段ｅの動特性の影響を受けない精度の高いフィードバッ
ク制御が達成される。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

【００２０】構成を説明する。

【００２１】図２は本発明実施例の車両用補助舵角制御
装置が適用された四輪操舵車両を示す全体システム図で
ある。

【００２２】図２において、前輪１，２の操舵は、ステ
アリングハンドル３と機械リンク式ステアリング機構４
によって行なわれる。これは、例えば、ステアリングギ
ア、ピットマンアーム、リレーロッド、サイドロッド
５，６、ナックルアーム７，８等で構成される。

【００２３】そして、後輪９，１０の転舵は、電動式ス
テアリング装置１１（補助舵角アクチュエータｈに相
当）によって行なわれる。この後輪９，１０間は、ラッ
クシャフト１２、サイドロッド１３，１４、ナックルア
ーム１５，１６により連結され、ラック１２が内挿され
たラックチューブ１７には、減速機構１８とモータ１９
とフェイルセーフソレノイド２０が設けられ、このモー
タ１９とフェイルセーフソレノイド２０は、車速センサ
２１（車速検出手段ａに相当），前輪舵角センサ２２
（ステアリング舵角検出手段ｂに相当），リア舵角サブ
センサ２３，リア舵角メインセンサ２４，ヨーレイトセ
ンサ２５（運動状態量検出手段ｅに相当）等からの信号
を入力するコントローラ２６により駆動制御される。

【００２４】図３は電動式ステアリング装置１１の具体
的な構成を示す断面図である。

【００２５】図３において、ラック１２が内挿されたラ
ックチューブ１７はブラケットを介して車体に固定され
ている。そして、ラック１２の両端部には、ボールジョ
イント３０，３１を介してサイドロッド１３，１４が連
結されている。減速機構１８は、モータ１９のモータ軸
に連結されたモータピニオン３２と、該モータピニオン
３２に噛合するリングギア３３と、該リングギア３３に
固定されると共にラックギア１２ａに噛み合うラックピ
ニオン３５とによって構成されている。従って、モータ
１９のモータ軸が回転すると、モータピニオン３２→リ
ングギア３３→ラックピニオン３５へと回転が伝達さ
れ、回転するラックピニオン３５とラックギア１２ａと
の噛み合いによりラックシャフト１２が軸方向へ移動し
て後輪９，１０の転舵が行なわれる。この後輪９，１０
の転舵量は、ラックシャフト１２の移動量、即ち、モー
タ軸の回転量に比例する。

【００２６】前記ラックピニオン３５には、その回転量
により後輪舵角を検出するポテンショメータ構造のリア
舵角メインセンサ２４が設けられている。

【００２７】前記フェイルセーフソレノイド２０には、
ロックピン２０ａが進退可能に設けられていて、電子制
御系等のフェイル時には、ラックシャフト１２に形成さ
れたロック溝１２ｂにロックピン２０ａを嵌入させるこ
とでラックシャフト１２を、後輪９，１０が中立舵角位
置を保つ位置に固定するようにしている。

【００２８】作用を説明する。

【００２９】［後輪舵角制御作動］図４はコントローラ
２６で行なわれる後輪舵角制御作動の流れを示すフロー
チャートであり、以下、各ステップについて説明する。

【００３０】ステップ４０では、車速Ｖとステアリング
舵角θと実ヨーレイトψ'sとリア舵角メインセンサ値δ
rsとが読み込まれる。

【００３１】ここで、実ヨーレイトψ'sは、ヨーレイト
センサ２５からのヨーレイトセンサ値Ｖψ' と、温度ド
リフトによる影響を取り除く検出ヨーレイト補正処理に
よって得られた最新のヨーレイトゼロ補正メモリ値Ｖ
ψ'om により算出される。

【００３２】ステップ４１では、車速Ｖとステアリング
舵角θを用いた位相反転ディレイ制御方式に基づく下記
の式により後輪舵角フィードフォワード目標値δRFF
^*（以下、＊は目標値を表すものとする。）が算出され
る（補助舵角フィードフォワード目標値算出手段ｃに相
当）。

【００３３】δRFF^*＝Ｋθ＋τθ＋τ’θ ステップ４２では、アクチュエータモデルを用い、後輪
舵角フィードフォワード目標値δRFF^*を与えた場合、実
際に後輪舵角アクチュエータが後輪を操舵する量である
後輪舵角推定値δRFF^#（以下、＃は推定値を表すものと
する。）が算出される（アクチュエータモデルｄ１に相
当）。詳しくは後述するが、アクチュエータモデルは、
後輪舵角指令値に対し実際のアクチュエータを駆動させ
て得られる実後輪舵角の伝達特性で与えられる。

【００３４】ステップ４３では、車両モデルを用い、車
速Ｖとステアリング舵角θと後輪舵角推定値δRFF^#を与
えての走行を想定した場合のヨーレイト推定値ψ'^#が算
出される（車両モデルｄ２に相当）。詳しくは後述する
が、車両モデルとしては、線形２自由度平面車両モデル
が用いられる。

【００３５】ステップ４４では、ヨーレイトセンサモデ
ルを用い、ヨーレイト推定値ψ'^#から推定ヨーレイト
ψ's^# が算出される（運動状態量検出手段モデルｄ３に
相当）。詳しくは後述するが、ヨーレイトセンサモデル
は、センサの周波数応答等のセンサ動特性の実験結果に
基づく伝達関数で与えられる。

【００３６】尚、ステップ４２〜４４は、運動状態量推
定手段ｄに相当する。

【００３７】ステップ４５では、実ヨーレイトψ'sと推
定ヨーレイトψ's^# との差によりヨーレイト偏差ψ'eが
算出される。

【００３８】ステップ４６では、一次遅れのフィルタを
構成するフィードバック補償器−１により、ヨーレイト
センサ２５の出力に含まれる高周波ノイズが除去され
る。

【００３９】このフィードバック補償器−１の入力信号
はψ'eであり、出力信号はψ'ec1である。

【００４０】ステップ４７では、１次／１次のフィルタ
を構成するフィードバック補償器−２により、外乱に対
する車両の過渡応答が調整される。

【００４１】このフィードバック補償器−２の入力信号
はψ'ec1と車速Ｖであり、出力信号はψ'ec2である。

【００４２】ステップ４８では、フィードバック比例ゲ
インＫｐによりフィードバック後輪舵角指令値δRFBO^*
が算出される。

【００４３】この比例ゲインの入力信号はψ'ec2と車速
Ｖであり、出力信号はδRFBO^* である。

【００４４】ステップ４９では、車速Ｖに応じて、フィ
ードバック後輪舵角指令値δRFBO^*の最大値を滑らかに
制限したフィードバック後輪舵角制限指令値δRFBL^* が
算出される。

【００４５】この舵角リミッタの入力信号はδRFBO^* と
車速Ｖであり、出力信号はδRFBL^* である。

【００４６】ステップ５０では、フィードバック後輪舵
角制限指令値δRFBL^* にヒステリシスを設け、フィード
バックによる微小なヨーレイトの振動を取り除いたフィ
ードバック後輪舵角制限指令値δRFBH^* が算出される。

【００４７】この微小変化吸収器の入力信号はδRFBL^*
と後輪舵角フィードバック目標値δRFB^*であり、出力信
号はδRFBH^* である。

【００４８】ステップ５１では、２次／２次のフィルタ
を構成するアクチュエータ位相補償器により、アクチュ
エータ制御系で設定されている伝達特性を希望する伝達
特性に変更して後輪舵角フィードバック目標値δRFB^*が
算出される。

【００４９】このアクチュエータ位相補償器の入力信号
はδRFBH^* であり、出力信号はδRFB^*である。

【００５０】尚、ステップ４５〜５１は、補助舵角フィ
ードバック目標値算出手段ｆに相当する。

【００５１】ステップ５２では、後輪舵角フィードフォ
ワード目標値δRFF^*と後輪舵角フィードバック目標値δ
RFB^*との和により後輪舵角目標値δR^*が算出される（補
助舵角目標値算出手段ｇに相当）。

【００５２】ステップ５３では、リア舵角メインセンサ
値δrsとロバストモデルマッチング手法を用いて後輪舵
角目標値δR^*が得られる指令（ＰＷＭによるモータ制御
電流）が出力される（補助舵角制御手段ｉに相当）。

【００５３】［推定ヨーレイト算出処理］図５はヨーレ
イト推定値算出部を示すブロック図で、ヨーレイト推定
値算出部は、アクチュエータモデル６０と、車両モデル
６１と、ヨーレイトセンサモデル６２とによって構成さ
れていて、以下、各モデルについて説明する。

【００５４】＊アクチュエータモデル アクチュエータモデルは、後輪舵角フィードフォワード
目標値δRFF^*を入力し、実際に後輪舵角アクチュエータ
である電動式ステアリング装置１１が後輪９，１０を操
舵する量を推定する。

【００５５】図６の実線特性は、ロバストモデルマッチ
ング制御により駆動される電動式ステアリング装置１１
での後輪舵角指令値δR^#に対する実後輪舵角δR の周波
数特性であり、この特性に近似させた下記の伝達関数Ｇ
ACT(S)をアクチュエータモデルとしている。

【００５６】ＧACT(S)＝δR ／δR^#＝（ω²nACT ）／
（Ｓ² ＋２ζACT・ωnACT＋ω²nACT ） よって、後輪舵角指令値δR^#として後輪舵角フィードフ
ォワード目標値δRFF^*を上記伝達関数の式に与えた場
合、電動式ステアリング装置１１の動特性の影響を取り
除いた後輪舵角推定値δRFF^#を算出することができる。

【００５７】＊車両モデル 車両モデルは、車速Ｖとステアリング舵角θと後輪舵角
推定値δRFF^#を入力し、ヨーレイト推定値ψ'^#を算出す
る。

【００５８】この車両モデルは、図７に示すように、高
横Ｇ非線形マップ６１ａと、線形２自由度平面車両モデ
ル６１ｂと、ステアリングニュートラル付近ゲイン調整
器６１ｃと、車速ヨーレイトゲイン調整器６１ｄと、無
駄時間調整器６１ｅとによって構成されている。そし
て、基本的には線形２自由度平面車両モデル６１ｂを用
いてヨーレイト推定値ψ'^#が算出されるが、ステアリン
グ機構やタイヤの動特性等の高周波のダイナミクスの影
響については無駄時間により近似し、また、実車が有す
る非線形特性による影響を取り除くべく各種定常特性調
整器６１ａ，６１ｃ，６１ｄにより調整する。

【００５９】（高横Ｇ非線形マップ６１ａ）線形２自由
度平面車両モデルからの出力であるヨーレイト推定値
は、タイヤのコーナリングフォースが飽和するような高
横Ｇ領域においても、操舵に対する応答が中低横Ｇ領域
と変わることはない。したがって、高横Ｇ領域では実車
両のヨーレイトと車両モデルのヨーレイトに偏差を生
じ、後輪舵角フィードバック目標値δRFB^*により後輪舵
角フィードフォワード目標値δRFF^*が大きく修正され、
ドライバに違和感を与える可能性がある。

【００６０】そこで、車速Ｖとステアリング舵角θによ
り定常線形横加速度推定値Ｇo を算出し、この横加速度
推定値Ｇo に基づきステアリング舵角θ及び後輪舵角推
定値δRFF^#に制限を設け、高横Ｇ領域のヨーレイト非線
形性を車両モデルで表現できるようにしている。以下、
制限方法について述べる。

【００６１】Ｇo ＝｛Ｖ² ／（１＋ＡM・Ｖ² )・ＬM ｝
｛（θ／ＮM ）−Ｋθ｝ ただし、 Ｋθ；後輪舵角フィードフォワード目標値δRFF^*の定常
値 Ｋ；後輪舵角フィードフォワード目標値δRFF^*の算出用
係数（比例項） である。

【００６２】図８に示す１変数マップからＧo に対応す
る定常横Ｇ推定修正値Ｇ₁ を求め、下記の式により操舵
角制限値θLIM を算出する。

【００６３】θLIM ＝｛Ｇ₁・（１＋ＡM・Ｖ² ）ＬM ｝／
｛（１／ＮM −Ｋ）Ｖ² ｝ 次に、後輪舵角推定制限値δRFFL^# は、 δRFFL^# ＝（θLIM ／θ）δRFF^# により算出する。

【００６４】尚、図８に示す１変数マップは、線形域と
非線形域の２つの領域からなり、線形域は、Ｇo ＝Ｇ₁
であり制限を与えない。非線形域ではＧo に対応するＧ
₁ が、 Ｇ₁ ＝Ｇ₁₁＋（Ｇ₁₂−Ｇ₁₁){１−exp ［− (Ｇo −
Ｇ₁₁）／（Ｇ₁₂−Ｇ₁₁）］｝ で与えられ、対数関数カーブで滑らかにつないだ値とな
るように算出され、操舵角及び後輪舵角推定値に制限が
与えられる。

【００６５】（線形２自由度平面車両モデル６１ｂ）線
形２自由度平面車両モデル６１ｂは、車両のヨーイング
運動と横方向からなり、次式に示すように、線形化して
表すことができる。

【００６６】ＩZM・ψ'^#＝２ＬFM・ＣFM−２ＬRM・ＣRM ＭM・Ｖ'yM^#＝−ＭM・Ｖ・ψ'^#＋２ＣFM＋２ＣRM ただし、 ＣFM＝ｅＫFM｛θLIM ／ＮM −（ＶyM^# ＋ＬFMψ'^#）／
Ｖ｝ ＣRM＝ＫRM｛δRFFL^# −（ＶyM^#・θLIM −ＬRMψ'^#）／
Ｖ｝ ＩZM：ヨー慣性モーメント ＬFM：重心点〜前車軸間距離 ＬRM：重心点〜後車軸間距離 ＣFM：前輪コーナリングフォース ＣRM：後輪コーナリングフォース ＭM ：車両モデル質量 Ｖ'yM^#：横方向加速度 Ｖ：横方向速度 ψ'^#：ヨーレイト推定値 ｅＫFM：前輪等価コーナリングパワー ＫRM：後輪等価コーナリングパワー （ステアリングニュートラル付近ゲイン調整器６１ｃ）
ステアリングニュートラル付近（±１０°以下）は、ホ
イールアライメント等の影響により、一般走行で頻繁に
使われる中舵域とヨーレイトゲインが異なっている。車
両モデルがステアリングニュートラル付近におけるヨー
レイトゲインの調整を行なわないと、操舵の切り始め等
でヨーレイト偏差が生じてしまい、下記のような問題が
発生することがある。

【００６７】1)路面外乱等により車両が敏感になり、直
進性が悪化する。

【００６８】2)操舵に対するヨー，横Ｇの応答が悪化す
る。

【００６９】3)ヨー，横Ｇのバランスおよびロールモー
ドが崩れる。

【００７０】そこで、図９に示す１変数マップを作成
し、操舵角に対応したヨーレイトゲインＫψ'Sが設定で
きるようにする。

【００７１】したがって、本調整器６１ｃの出力は、車
両モデル６１ｂからのヨーレイト推定値ψ'^#とヨーレイ
トゲインＫψ'Sから下記の式で算出される。

【００７２】ψ'STR^# ＝Ｋψ'S×ψ'^# （車速ヨーレイトゲイン調整器６１ｄ）以下に示す理由
で、車速により車両モデルのヨーレイトゲインの調整を
行なえるようにする。

【００７３】1)スタビリティファクタの変化への対応車
両モデルは車速によらずスタビリティファクタが一定で
あるが、実際の車両においては車速により若干スタビリ
ティファクタが変化するのが一般である。

【００７４】2)安定した車両モデルのデジタル演算を実
行するための対応車速２０km/h以下では車両の固有振動
数は非常に高く、サンプリングタイム５msの単純なオイ
ラー積分では、線形２自由度車両モデルでの計算が収束
せず発散することがある。そこで、車速２０km/h以下で
は、線形２自由度車両モデルに入力される車速は２０km
/hとし、ヨーレイトゲインＫψ'Vを車速に応じて修正す
るようにする。

【００７５】上記1)，2)は全く別要件であるが、図１０
に示すマップにより両者に対応している。

【００７６】（無駄時間調整器６１ｅ）線形２自由度平
面車両モデルでは考慮できない高周波のダイナミクスの
影響により、実車においては操舵角に対するヨーレイト
の応答に遅れがある。車両モデルではこのヨーレイトの
遅れについて、無駄時間で近似的に表現する。

【００７７】図１１のヨーレイト−操舵角周波数応答比
較結果に示すように、「線形２自由度平面車両モデル＋
無駄時間」による計算値と実験値は、ゲイン，位相共に
非常によく一致しており、ヨーレイトの遅れについて無
駄時間で近似することが妥当であることが分かる。

【００７８】＊ヨーレイトセンサモデル ヨーレイトセンサモデルは、ヨーレイトセンサ２５の動
特性が車両の動特性に対して無視することができない場
合に設定されるもので、ヨーレイト推定値ψ'^#を入力
し、推定ヨーレイトψ's^# を算出する。

【００７９】図１２の実線特性は、この制御システムに
用いたヨーレイトセンサ２５の周波数応答実験結果であ
り、この特性をカーブフィッテングで同定した一次遅れ
の下記の伝達関数ＧSEN(S)をヨーレイトセンサモデルと
している。

【００８０】 ＧSEN(S)＝ψ's^#(S)／ψ'^#(S) ＝１／（ＴSEN・Ｓ＋１） よって、ヨーレイト推定値ψ'^#を上記伝達関数の式に与
えた場合、ヨーレイトセンサ２５の動特性影響を取り除
いた推定ヨーレイトψ's^# を算出することができる。

【００８１】［後輪舵角制御作用］走行時の後輪舵角制
御作用は、図４に示すフローチャートにしたがって実行
される。

【００８２】すなわち、ステップ４１において、車速Ｖ
とステアリング舵角θを用いた位相反転ディレイ制御方
式に基づく式により後輪舵角フィードフォワード目標値
δRFF^*が算出される。

【００８３】一方、ステップ４２〜ステップ４４におい
て、各モデルを用い自車に生じる推定ヨーレイトψ's^#
が算出され、ステップ４５〜ステップ５１において、ヨ
ーレイトセンサ２５からのヨーレイトセンサ値Ｖψ' に
基づく実ヨーレイトψ'sと推定ヨーレイトψ's^# との差
であるヨーレイト偏差ψ'eに基づく補償により後輪舵角
フィードバック目標値δRFB^*が算出される。

【００８４】そして、ステップ５２において、後輪舵角
フィードフォワード目標値δRFF^*と後輪舵角フィードバ
ック目標値δRFB^*との和により後輪舵角目標値δR^*が算
出され、ステップ５３において、後輪舵角目標値δR^*が
得られる制御指令が電動式ステアリング装置１１のモー
タ１９に出力される。

【００８５】上記ステップ４２〜ステップ４４で自車に
生じる推定ヨーレイトψ's^# を推定するにあたっては、
ステップ４２のアクチュエータモデル６０において、後
輪舵角フィードフォワード目標値δRFF^*から電動式ステ
アリング装置１１の動特性の影響を取り除いた後輪舵角
推定値δRFF^#が算出され、ステップ４３の車両モデル６
１において、この後輪舵角推定値δRFF^#と車速Ｖとステ
アリング舵角θと線形２自由度平面車両モデルを用いて
ヨーレイト推定値ψ'^#が算出され、ステップ４４のヨー
レイトセンサモデル６２において、ヨーレイトセンサ２
５の動特性を用いてステップ４３から出力されるヨーレ
イト推定値ψ'^#を補正した推定ヨーレイトψ's^# が算出
される。

【００８６】したがって、車両モデル６１以外にアクチ
ュエータモデル６０とヨーレイトセンサモデル６２を用
いて推定ヨーレイトψ's^# を算出するようにしているこ
とで、後輪ステアリング装置１１の動特性及びヨーレイ
トセンサ２５の動特性の影響を受けない精度の高いフィ
ードバック制御が達成される。言い換えると、推定ヨー
レイトψ's^# が正確に算出されることで、通常走行時に
おいて、外乱の影響を受けない限りフィードバック制御
が働かないことになる。

【００８７】効果を説明する。

【００８８】（１）フィードフォワード制御＋ヨーレイ
トフィードバック制御により後輪舵角を与える車両用補
助舵角制御装置において、自車に生じる推定ヨーレイト
ψ's^#を推定するにあたって、後輪舵角フィードフォワ
ード目標値δRFF^*から電動式ステアリング装置１１の動
特性の影響を取り除いた後輪舵角推定値δRFF^#を算出す
るアクチュエータモデル６０と、この後輪舵角推定値δ
RFF^#と車速Ｖとステアリング舵角θと線形２自由度平面
車両モデルを用いてヨーレイト推定値ψ'^#を算出する車
両モデル６１とを用いて行なう装置としたため、電動式
ステアリング装置１１の動特性の影響を受けない精度の
高いフィードバック制御を達成することができる。

【００８９】（２）自車に生じる推定ヨーレイトψ's^#
を推定するにあたって、アクチュエータモデル６０と車
両モデル６１に加え、ヨーレイトセンサ２５の動特性を
用いてヨーレイト推定値ψ'^#を補正した推定ヨーレイト
ψ's^# を算出するヨーレイトセンサモデル６２を用いて
行なう装置としているため、電動式ステアリング装置１
１の動特性及びヨーレイトセンサ２５の動特性の影響を
受けない精度の高いフィードバック制御を達成すること
ができる。

【００９０】（３）車両モデル６１には、線形２自由度
平面車両モデル６１ｂ以外に無駄時間調整器６１ｆを設
けた装置としているため、ステアリング機構やタイヤの
動特性等の高周波のダイナミクスの影響を取り除くこと
ができる。

【００９１】（４）車両モデル６１には、線形２自由度
平面車両モデル６１ｂ以外に各種定常特性調整器６１
ａ，６１ｃ，６１ｄを設けた装置としているため、ステ
アリングニューラル付近や高横Ｇ領域等での実車が有す
る非線形特性による影響を取り除くことができる。

【００９２】以上、実施例を図面により説明してきた
が、具体的な構成は実施例に限られるものではなく、本
発明の要旨を逸脱しない範囲における変更や追加等があ
っても本発明に含まれる。

【００９３】例えば、実施例では、後輪のみに補助舵角
を与える補助舵角制御装置の例を示したが、前輪のみあ
るいは前後輪に補助舵角を与えるような補助舵角制御装
置にも適用することができる。

【００９４】実施例では、運動状態量としてヨーレイト
を用いる例を示したが、横速度や横加速度やこれらを複
合的に表したヨー運動量を用いるようにしてもよい。

【００９５】実施例では補助舵角アクチュエータとし
て、電動式ステアリング装置を用いる例を示したが、油
圧や空圧式ステアリング装置であっても適用できる。

【００９６】

【発明の効果】請求項１記載の第１の発明にあっては、
フィードフォワード制御＋ヨーレイトフィードバック制
御等により補助舵角を与える車両用補助舵角制御装置に
おいて、運動状態量推定手段を、アクチュエータ動特性
を用いて補助舵角フィードフォワード目標値により実際
に補助舵角アクチュエータが動作する量を推定するアク
チュエータモデルと、この補助舵角推定値と車速検出値
とステアリング舵角検出値と線形２自由度平面車両モデ
ルを用いて運動状態量を推定する車両モデルとを有する
手段としたため、補助舵角アクチュエータの動特性の影
響を受けない精度の高いフィードバック制御を達成する
ことができるという効果が得られる。

【００９７】請求項２記載の第２の発明にあっては、請
求項１記載の車両用補助舵角制御装置において、運動状
態量推定手段を、アクチュエータモデルと車両モデルに
加え、運動状態量検出手段の動特性を用いて車両モデル
から出力される運動状態量推定値を補正する運動状態量
検出手段モデルが設けられている手段としたため、補助
舵角アクチュエータの動特性及び運動状態量検出手段の
動特性の影響を受けない精度の高いフィードバック制御
を達成することができるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の車両用補助舵角制御装置を示すクレー
ム対応図である。

【図２】実施例の車両用補助舵角制御装置が適用された
四輪操舵車両を示す全体システム図である。

【図３】実施例装置の電動式ステアリング装置の断面図
である。

【図４】実施例装置のコントローラで行なわれる後輪舵
角制御作動の流れを示すフローチャートである。

【図５】実施例装置のヨーレイト推定値算出部を示すブ
ロック図である。

【図６】アクチュエータモデルを設定するにあたって用
いられた電動式ステアリング装置の周波数特性図であ
る。

【図７】車両モデルの詳細構成を示すブロック図であ
る。

【図８】高横Ｇ非線形マップ図である。

【図９】操舵角に対するヨーレイトゲインマップ図であ
る。

【図１０】車速に対するヨーレイトゲインマップ図であ
る。

【図１１】ヨーレイト−操舵角周波数応答比較結果図で
ある。

【図１２】ヨーレイトセンサの周波数応答実験結果図で
ある。

【符号の説明】

ａ 車速検出手段 ｂ ステアリング舵角検出手段 ｃ 補助舵角フィードフォワード目標値算出手段 ｄ 運動状態量推定手段 ｄ１ アクチュエータモデル ｄ２ 車両モデル ｄ３ 運動状態量検出手段モデル ｅ 運動状態量検出手段 ｆ 補助舵角フィードバック目標値算出手段 ｇ 補助舵角目標値算出手段 ｈ 補助舵角アクチュエータ ｉ 補助舵角制御手段

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−7666（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−229443（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−18168（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−185946（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) B62D 6/00 B62D 7/14

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 車速検出手段と、 ステアリング舵角検出手段と、 車速検出値とステアリング舵角検出値に基づいて補助舵
   角フィードフォワード目標値を算出する補助舵角フィー
   ドフォワード目標値算出手段と、 自車に生じる運動状態量を推定する運動状態量推定手段
   と、 推定される運動状態量と同種の運動状態量を検出する運
   動状態量検出手段と、運動状態量検出値と運動状態量推
   定値との偏差に基づく補償により補助舵角フィードバッ
   ク目標値を算出する補助舵角フィードバック目標値算出
   手段と、 補助舵角フィードフォワード目標値と補助舵角フィード
   バック目標値との和により補助舵角目標値を算出する補
   助舵角目標値算出手段と、 補助舵角目標値が得られる制御指令を補助舵角アクチュ
   エータに出力する補助舵角制御手段とを備えている車両
   用補助舵角制御装置において、 前記運動状態量推定手段は、アクチュエータ動特性を用
   いて補助舵角フィードフォワード目標値により実際に補
   助舵角アクチュエータが動作する量を推定するアクチュ
   エータモデルと、この補助舵角推定値と車速検出値とス
   テアリング舵角検出値と線形２自由度平面車両モデルを
   用いて運動状態量を推定する車両モデルとを有すること
   を特徴とする車両用補助舵角制御装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の車両用補助舵角制御装置
   において、前記運動状態量推定手段は、アクチュエータ
   モデルと車両モデルに加え、運動状態量検出手段の動特
   性を用いて車両モデルから出力される運動状態量推定値
   を補正する運動状態量検出手段モデルが設けられている
   ことを特徴とする車両用補助舵角制御装置。