JPH066426B2 - 車両の制動制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は車両の制動制御装置に関し、詳しくは、車両の
制動に関する系の動的なモデルに基づき車両制動時のブ
レーキ圧力を最適に制御する車両の制動制御装置に関す
るものである。

［従来の技術］ 従来より、車両制動時の車輪ロックによる安全性の低
下、即ち車両前輪のロックにより操縦不能になったり、
車両後輪のロックにより尻振り現象（スキッド）を生ず
るといったこと、を防止するため、車両各車輪のスリッ
プ率Ｓ［（車体速度−車輪回転速度）／車体速度］を１
５〜２０％に制御してタイヤと路面との摩擦力が最大と
なるよう車輪の回転速度を制御する車両の制動制御装
置、いわゆるアンチスキッド制御装置が知られている
（例えば特開昭５８−１２２２４８号公報等）。この種
のアンチスキッド制御装置では車両制動時に車輪ロック
を生じず、しかもタイヤと路面との摩擦力が最大となっ
て車両が速やかに停止できるよう、通常、各車輪毎に回
転速度を検出し、その回転速度が、例えば車体速度Ｖｓ
を基に次式 Ｖ＝Ｖｓ（１−Ｓ） （但しＳはスリップ率０．１５〜０．２） より求められる基準速度Ｖを上・下した時ブレーキ油圧
を加・減圧制御することによって、車輪の回転速度が基
準速度となるよう制御している。つまり例えば第２図に
示す如く、車輪の回転速度Ｖ１が基準速度Ｖを下回った
とき車輪のブレーキ圧力を減圧し、その後回転速度Ｖ１
が基準速度Ｖを上回るとブレーキ圧力を加圧するといっ
た、ブレーキ圧制御をくり返し行なうことによって、車
輪の回転速度を基準速度に近づけるように構成されてい
るのである。

［発明が解決しようとする問題点］ ところが上記従来のアンチスキッド制御装置では、いわ
ゆる古典的なフィードバック制御理論に基づき各車輪の
ブレーキ油圧を個々に制御することによって各車輪の回
転速度を制御していることから、例えばタイヤの摩耗等
による各車輪のばらつきによって制動のバランスが崩
れ、横方向にずれてしまったり、速やかに停止できない
といった問題点があった。また個々の車輪に対してみて
も、その回転速度を基準速度に制御するのは極めて困難
で、基準速度近傍に制御することしかできず、従って制
動距離を最短にすることはできかった。

そこで本発明は車両の制動制御を、より早く安定して実
行することができるよう、いわゆる現代制御理論に基づ
き各車輪のブレーキ圧力を制御する車両の制動制御装置
を提供することを目的としてなされたものであって、以
下の如き構成をとった。

［問題点を解決するための手段］ 即ち、本発明は、第１図に例示する如く、 車両Ｍ１の各車輪Ｍ３の回転速度を検出する回転速度検
出手段Ｍ４と、 与えられた駆動信号に従って、上記各車輪Ｍ３の制動部
材Ｍ５に伝達されるブレーキ圧力を調整するブレーキ圧
力調整手段Ｍ６と、 車両Ｍ１の各車輪Ｍ３の目標回転速度を設定する目標回
転速度設定手段Ｍ８と、 上記検出された各車輪Ｍ３の回転速度を上記設定された
各車輪Ｍ３の目標回転速度に制御するための上記制動部
材Ｍ５のブレーキ圧力を決定し、該ブレーキ圧力に応じ
た駆動信号を上記ブレーキ圧力調整手段Ｍ６に出力する
制動制御手段Ｍ９と、 を備えた車両の制動制御装置であって、 上記制動制御手段Ｍ９を、 当該車両Ｍ１の制動に関する系の動的なモデルに基づき
予め設定されたパラメータを用いて、上記回転速度検出
手段Ｍ４にて検出された各車輪Ｍ３の回転速度と、上記
ブレーキ圧力調整手段Ｍ６により調整された上記制動部
材Ｍ５のブレーキ油力とから、当該系の動的な内部状態
を表わす適当な次数の状態変数量を推定する状態観測部
Ｍ１１と、 各車輪Ｍ３毎に、上記回転速度検出手段Ｍ４で検出され
た回転速度と、上記目標回転速度設定手段Ｍ８で設定さ
れた目標回転速度との偏差を求め、該偏差の積分値また
は累積値を算出する累積部Ｍ１２と、 上記推定された状態変数量と、上記算出された積分値ま
たは累積値と、予め設定された最適フィードバックゲイ
ンとから、上記制動部材Ｍ５のブレーキ圧力を決定する
ブレーキ圧力決定部Ｍ１３と、 を備えた付加積分型最適レギュレータとして構成してな
ることを特徴としている。

［作用］ 上記のように構成された本発明の車両の制動制御装置に
おいて、ブレーキ圧力調整手段Ｍ６が、制動制御手段Ｍ
９から出力される駆動信号によって、各車輪Ｍ３の回転
速度が目標回転速度となるように制御される。

また制動制御手段Ｍ９は、付加積分型最適レギュレータ
として構成されており、状態観測部Ｍ１１において、制
御入力となる制動部材Ｍ５のブレーキ圧力と制御出力と
なる各車輪Ｍ３の回転速度とから、車両の制動に関する
系の動的な内部状態を示す状態変数量を推定し、累積部
Ｍ１２において、各車輪Ｍ３の回転速度と目標回転速度
との偏差の積分値または累積値を算出し、ブレーキ圧力
決定部Ｍ１３において、これら状態変数量と、積分値ま
たは累積値とに基づき、予め設定された最適フィードバ
ックゲインを用いて、目標とする最適制御入力（つまり
制動部材のブレーキ圧力）を決定する。

このように、本発明では、従来のフィードバック制御の
ように、各車輪の回転速度と目標回転速度との偏差のみ
を制御入力算出用のパラメータとするのではなく、車両
の制動に関する系の動的な内部状態を状態変数量として
推定し、この状態変数量をも制御入力算出用のパラメー
タとしている。このため、車両の制動系の状態をも考慮
にいれつつ、各車輪の制動部材のブレーキ圧力を、各車
輪の回転速度を目標回転速度に近付けるための最適なブ
レーキ圧力に制御することができる。

［実施例］ 以下、本発明の実施例について説明するが、本発明を適
用した具体的実施例の説明に入る前に、上記のように構
成された本発明の概要について説明する。

まず、回転速度検出手段Ｍ４は、車両各車輪Ｍ３の回転
速度を検出するため、各車輪毎に設けられるものであっ
て、従来より知られている発電式回転センサ、ホール素
子型回転センサ、光電式回転センサ等を用いて車輪回転
軸の回転速度を検出するよう構成すればよい。また制動
部材Ｍ５も車両の各車輪Ｍ３に設けられるものである
が、これにはガス圧により駆動されるいわゆるエアーブ
レーキ、あるいは油圧により駆動される油圧ブレーキ等
従来のブレーキをそのまま用いることができ、ブレーキ
圧力調整手段Ｍ６によってその圧力が調圧され伝達され
る。

次に目標回転速度設定手段Ｍ８は、各車輪Ｍ３の目標回
転速度を設定するものであって、例えば従来のアンチス
キッド制御装置のように、車速センサ，加速度センサ等
を用いて車体速度を検出し、車両制動時の各車輪Ｍ３の
スリップ率が所定値となるように、検出した車体速度と
スリップ率とから各車輪Ｍ３の目標回転速度を設定する
ように構成すればよい。またこの目標回転速度を設定す
る際のスリップ率は、例えばブレーキペダルの踏込量に
応じて、ブレーキペダルの踏込量が大きいときには運転
者が大きな制動力を要求しているものと判断し、車両が
最短距離で停止するようスリップ率を１５〜２０％に設
定し、一方ブレーキペダルの踏込量が小さいときには、
運転者が緩やかな減速を望んでいると判断してスリップ
率を５％程度の小さい値に設定するようにすればよい。

また次に、制動制御手段Ｍ９は、各車輪Ｍ３に設けられ
た回転速度検出手段Ｍ４からの信号を受け、各車輪Ｍ３
の回転速度が目標回転速度設定手段Ｍ８で設定された目
標回転速度となるようブレーキ圧力調整部材Ｍ６に駆動
信号を出力し、各車輪のブレーキ圧力を調整するもので
あって、マイクロプロセッサを中心にＲＯＭ，ＲＡＭ等
の周辺素子や入・出力回路と共に構成されたマイクロコ
ンピュータを用いて実現される。そして本発明の制動制
御手段Ｍ９は従来のアンチスキッド制御に用いる制御回
路とは異なり、予め車両の制動に関する系の動的なモデ
ルに従い定められた最適フィードバックゲイン を基に各制動部材Ｍ５のブレーキ圧力を求め、ブレーキ
圧力調整部材Ｍ６に制御信号を出力するよう構成されて
いる。

即ち、この制動制御手段Ｍ９は目標回転速度設定手段Ｍ
８で定められた各車輪の目標回転速度と、回転速度検出
手段Ｍ４で検出された各車輪の実回転速度とから最適な
制御量を決定する付加積分型レギュレータとして構成さ
れているのである。

ここでこの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）昭昇堂等に詳しく述べられているが、ここで実
際の構成の手法について一通りの見通しを与えることと
する。

別の系、ここでは状態観測器（以下、オブザーバと呼
ぶ）で扱われている量であることを、ｙ^＊の如き信号^＊
は目標値であることを、各々示している。

制御対象、ここでは車両の制動制御において、この制御
対象の動的な振舞は、 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、 は車両の制動に関する系の内部状態を表わす状態変数量
であり、 はブレーキ圧力調整部材Ｍ６よって制御される各車輪Ｍ
３のブレーキ圧力からなるベクトル、 は回転速度検出手段Ｍ４にて検出された車両各車輪Ｍ３
の回転速度からなるベクトルである。又、式（１），
（２）は離散系で記述されており、添字ｋは現時点での
値であることを、k-1は１回前のサンプリング時点での
値であることを、各々示している。

車両制動系の内部状態を示す状態変数量 は、その制御系における未来への影響を予測するために
必要十分な系の履歴に関する情報を示している。従っ
て、車両の制動に関する系の動的なモデルが明らかにな
り、式（１），（２）のベクトル を定めることができれば、状態変数量 を用いて車両の制動を最適に制御できることになる。

ところが車両の制動制御のように複雑な制御対象につい
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、車両が所定条件で制動制御された場合、そ
の状態の近傍では線形の近似が成立つとして、式
（１），（２）の状態方程式に則ってモデルを構築する
のである。従って、車両のようにその制動に関する動的
なモデルが非線形のような場合にも、定常的な複数の条
件に分離することによって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。

ここで、例えば一輪車のように制御対象が比較的容易に
物理的なモデルを構築できるのものであれば周波数応答
法やスペクトル解析法といった手法によりシステム同定
を行なって、動的な系のモデル（ここではベクトル ）を定めることができるが、自動車のように複数の車輪
Ｍ３を有する多元系の制御対象は、ある程度近似のよい
物理モデルをつくることも困難であり、この場合には最
小２乗法や補助変数法あるいはオンライン同定法などに
より動的なモデルの構築を行なう。

車輪のブレーキ圧力を制御するブレーキ圧力調整部材Ｍ
６の駆動条件の諸量 の制御量が理論的に最適に定められる。通常車両制動の
制御系では車両の制動に直接関与する諸量として、例え
ば各車輪Ｍ３にかかる荷重、加速度、制動部材Ｍ５に伝
達される油やガスの移動速度、制御部材Ｍ５の動的挙動
等を状態変数量 として扱えばよいのであるが、これらの諸量の大部分は
直接観測することが極めて困難である。

そこで本発明では、制御手段Ｍ９内に状態観測部Ｍ１１
を設け、各車輪のブレーキ圧力と実回転速度とから車両
の状態変数量を推定するようにしている。

なお、この状態観測部Ｍ１１は、現代制御理論における
オブザーバであり、種々のオブザーバとその設計法が知
られている。これらは、例えば古田勝久他著「メカニカ
ルシステム制御」（昭和５９年）オーム社等に詳解され
ており、適応する制御対象、ここでは車両とその制動制
御装置との態様に合わせて最小次元オブザーバや有限整
定オブザーバとして設計すればよい。

次に制動制御手段Ｍ９では、こうしたオブザーバとして
の状態観測部Ｍ１１により、状態変数量 を推定すると共に、累積部Ｍ１２により、各車輪Ｍ３の
回転速度と目標回転速度との偏差の積分値または累積値
を算出し、ブレーキ圧力決定部Ｍ１３により、これら両
者と、予め定められた最適フィードバックゲインとから
最適なフィードバック量を定めブレーキ圧力調整部材Ｍ
６を制御する。

ここで、累積部Ｍ１２により得られる偏差の積分値また
は累積値は、目標回転速度が車体速度等の車両の運転状
態により変化することから必要となる量である。

即ち、一般にサーボ系の制御において目標値と実際の制
御値との定常偏差を消去するような制御が必要となり、
これは伝達関数において１／Ｓ^ｌ（ｌ次の積分）を含む
必要があるとされ、また、上述したようなシステム同定
により系の伝達関数を定め、これから状態方程式をたて
ているような場合には、対ノイズ安定性の上からもこう
した積分量を含むことが望ましい。

そこで、本発明では、状態観測部Ｍ１１にて推定した状
態変数量に、累積部Ｍ１２で求めた偏差の積分値または
累積値を加えることにより、制御系を所謂サーボ系に拡
大し、これら両者と予め定められた最適フィードバック
ゲインとによりフィードバック量，つまり各車輪Ｍ３の
ブレーキ圧力を定めるようにしているのである。

次に、最適フィードバックゲインについて説明する。上
記の如く積分量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（ここでは各制動部
材Ｍ５のブレーキ圧力の諸量）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ッチ方程式の
解と状態方程式（１），出力方程式（２）の マトリックス及び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わかっている（前掲書
他）。ここで重みパラメータは当初任意に与えられるも
のであって、評価関数Ｊが車両の制動制御を行なう系の
ブレーキ油圧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、得られたブレーキ油圧
の挙動から重みパラメータを所定量変更してシミュレー
ションを繰返し、最適な値を決定しておくことができ
る。その結果最適フィードバックゲイン も定められる。

従って、本発明の制動制御装置の制動制御手段Ｍ９は、
予めシステム同定等により決定された車両の制動に関す
る系の動的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、その内部におけるオブザーバのパラメ
ータや最適フィードバックゲイン などは、全て、予めシミュレーションにより決定されて
いるのである。

尚、以上の説明において状態変数量 は車両の内部状態を表わす量として説明したが、これは
実際の物理量に対応した変数量である必要はなく、車両
の状態を表わす適当な次数のベクトル量として設計する
ことができる。

以上、本発明の概要について説明したが、次に、本発明
を実際に適用した実施例の制動装置について説明する。

まず第３図は本実施例の制動装置全体を表わす概略構成
図である。

図において１は制動制御の対象となる車両を示し、当該
車両の各車輪３ないし６には各々その回転速度を検出す
る電磁ピックアップ方式の回転センサ７ないし１０が取
り付けられている。尚この回転センサ７ないし１０は前
記回転速度検出手段Ｍ４に相当する。また各車輪３ない
し６には前記制動部材Ｍ５に相当する油圧ブレーキ装置
１３ないし１６が取り付けられ、ブレーキ油圧発生部１
８より発生されたブレーキ油圧によって各車輪３ないし
６の回転が制動できるようされている。更に２０はブレ
ーキペダル２１の踏込量を検出する踏込量センサ、２２
は車両１の加減速度を検出する加速度センサである。そ
して上記各センサから検出信号は各々制御回路３０に入
力され、制御回路３０ではその検出信号に基づき車両制
動の為の各ブレーキ装置１３ないし１６の最適なブレー
キ油圧を算出し、ブレーキ油圧発生部１８に制御信号を
出力する。

尚上記各車輪３ないし６は各々当該車両の左前輪（Ｆ
Ｌ）、右前輪（ＦＲ）、左後輪（ＲＬ）、右後輪（Ｒ
Ｒ）であり、以下、各回転センサ７ないし１０にて検出
される各車輪３ないし６の回転速度を夫々Ｖfl、Ｖfr、
Ｖrl、Ｖrrと記す。

次にブレーキ油圧発生部１８は前記ブレーキ油圧調整部
材Ｍ６に相当するものであるが、これは第４図に示す如
く構成することができる。即ちこのブレーキ油圧発生部
１８は、リザーバ３２に貯えられた油を汲み上げるため
の油圧ポンプ３３と、油圧ポンプ３３によって汲み上げ
られた油を給油管３４に伝達すると共にその給油管３４
内の油圧を調整するための調整弁３５と、給油管３４内
の油の脈動を防止するため常開電磁弁３６を介して給油
管に接続されたアキュムレータ３７と、給油管３４内の
油を各油圧ブレーキ装置１３ないし１６に伝達すると共
に、各油圧ブレーキ装置１３ないし１６内の油を排油管
３８を介してリザーバ３２に戻すことによって、各油圧
ブレーキ装置１３ないし１６のブレーキ油圧を調整する
電磁切替弁４１ないし４４と、から構成されている。従
って給油管３４内の油圧は常に所定油圧に保たれ、排油
管３８内の圧力は大気圧となることから、各電磁切替弁
４１ないし４４に制御信号を出力し、弁位置を切替える
ことによって各油圧ブレーキ装置１３ないし１６のブレ
ーキ油圧を調整することができるようになる。

次に第５図は第３図に記載の制御回路３０の構成を示す
ブロック図である。図に示す如く制御回路３０は、上記
各センサからの検出信号を入力する入力部５１と、後述
の演算処理を実行するＣＰＵ５２と、ＣＰＵ５２の演算
処理実行のために用いられるデータや、制御プログラム
等が予め記憶されたＲＯＭ５３と、ＣＰＵ５２の演算処
理実行の際、各種データが一時的に読み書きされるＲＡ
Ｍ５４と、その演算処理結果に基づき、第３図に記載の
各油圧ブレーキ装置１３ないし１６の油圧を制御するた
め、第３図に記載の各電磁切替弁４１ないし４４に駆動
信号を出力する出力部５５と、上記各部を結び各種デー
タの通路とされるデータバス５６と、電源回路５７とか
ら構成されている。

このように構成された制御回路３０では、上記回転数セ
ンサ９ないし１０の検出結果に基づき求められる車両１
の制動直前の車体速度と、加速度センサ２２により検出
される加・減速度と、から車両１制動時の車体速度Ｖｓ
を検出すると共に、車両運転者のブレーキペダル２１の
踏込量に応じたスリップ率Ｓを設定して各車輪３ないし
６の目標回転速度Ｖfｌ^＊、Ｖfr^＊、Ｖrl^＊、Ｖrr^＊を
設定し、各車輪３ないし６の実回転速度Ｖfl、Ｖfr、Ｖ
rl、Ｖrrが夫々目標回転速度Ｖfl^＊、Ｖfr^＊、Ｖrl^＊、
Ｖrr^＊となるよう各油圧ブレーキ装置１３ないし１６の
ブレーキ油圧Ｐfl、Ｐfr、Ｐrl、Ｐrrを算出し、各電磁
切替弁４１ないし４４を各々駆動制御する、といった一
連の制動制御を実行することとなるのであるが、次にこ
の制御回路３０の制御系統図を第６図に示し、制動回路
３０の制御系について説明する。尚この制御系は、実際
には後述の第９図のフローチャートに示した制御プログ
ラムに従って実行されるものであり、ハード的な構成を
示すものではない。

図に示すように、まず各車輪３ないし６の目標回転速度
Ｖfl^＊、Ｖfr^＊、Ｖrl^＊、Ｖrr^＊は、前記目標回転速度
設定手段Ｍ８に相当する目標回転速度設定部Ｐ１によっ
て設定される。また積分器Ｐ２は上記設定された目標回
転速度Ｖfl^＊、Ｖfr^＊、Ｖrl^＊、Ｖrr^＊と、各回転セン
サ７ないし１０にて検出された実回転速度Ｖfl、Ｖfr、
Ｖrl、Ｖrrとの偏差Ｓfl、Ｓfr、Ｓrl、Ｓrrを各々累積
して、累積値Ｚfl、Ｚfr、Ｚrl、Ｚrrを夫々求めるもの
である。

次にオブザーバＰ３は上記検出された各車輪３ないし６
の回転速度Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrrと各油圧ブレーキ装
置１３ないし１６のブレーキ油圧Ｐfl、Ｐfr、Ｐrl、Ｐ
rrとから当該車両の内部状 ク量決定部Ｐ４において、この求められた状態変数量 と積分器Ｐ２にて求められた累積値Ｚfl、Ｚfr、Ｚrl、
Ｚrrとに予め設定されている最適フィードバックゲイン を積算し、油圧シリンダ２１ないし２４の油圧Ｐfl、Ｐ
fr、Ｐrl、Ｐrrを算出する。また駆動信号出力部Ｐ５は
その求められた各油圧ブレーキ装置１３ないし１６の油
圧Ｐfl、Ｐfr、Ｐrl、Ｐrrに応じた各電磁切替弁４１な
いし４４の駆動信号Ｔfl、Ｔfr、Ｔrl、Ｔrrを出力する
ものである。

以上簡単にこの制御系の構成について説明したが、次に
実際のシステム同定による動的モデルの構築、オブザー
バＰ３の設計、及び最適フィードバックゲイン の与え方について説明する。

まず車両の車高に関する系の動的なモデルを構築する。

第７図は本実施例の制御系、即ち４入力４出力の系を伝
達関数Ｇ１(Z)〜Ｇ１６(Z)により書き表わした図であ
る。尚Ｚは入出力信号のサンプル値のＺ変換を示し、Ｇ
１(Z)〜Ｇ１６(Z)は適当な次数のもつものとする。従っ
て全体の伝達 で表わされる。

システム同定の手法は、例えば相良節夫他著、「システ
ム同定」（昭和５６年）社団法人計測自動制御学会等に
紹介されているが、ここでは最小２乗法により同定す
る。

車両を所定の条件で走行させ、左前輪３の油圧ブレーキ
装置１３のみにブレーキ油圧Ｐflを与えると共に、この
ブレーキ油圧Ｐflを変更し、、その時の左前輪３の回転
速度データをＮ回に亘ってサンプリングする。これを入
力のデータ系列｛ｕ(i)｝＝｛Ｐfl(i)｝、出力のデータ
系列｛ｙ(i)｝＝｛Ｖfl(i)）｝（但し、ｉ＝１、２、３
…Ｎ）と表わすと、この時系は１入力１出力とみなすこ
とができ、系の伝達関数Ｇ１(Z)は、 Ｇ１(Z)＝Ｂ(Z^-1)／Ａ(Z^-1)…（３） 即ち Ｇ１(z) ＝（ｂ０＋ｂ１・ｚ^−１＋…＋ｂｎ・ｚ^−１）／ （１＋ａ１・ｚ^−１＋ａ２・ｚ^−２＋…＋ａｎ・
ｚ^−ｎ） …（４）で求められる。尚、ここで、ｚ^−１は単位推移
演算子であって、ｚ^−１・ｘ（ｋ）＝ｘ（ｋ−１） を意味している。

入出力のデータ系列｛ｕ（ｉ）｝，｛ｙ（ｉ）｝から式
（４）のパラメータａ１〜ａｎ，ｂ０〜ｂｎを定めれば
系の伝達関数Ｇ１（ｚ）が求められる。最小２乗法によ
るシステム同定では、このパラメータａ１〜ａｎ，ｂ０
〜ｂｎを が最小となるよう定める。例えばｎ＝２として、各パラ
メータを求めると、系のシグナルフロー線図は第８図の
ようになり、状態変数量として［ｘ１（ｋ）×２
（ｋ）］^Ｔをとって、その状態・出力法定式は、 と表わせられる。従って、１入力１出力の系とみ となる。

このようにして伝達関数Ｇ１（Ｚ）ないしＧ１６
（Ｚ）、及び各々についてのシステムパラメータ 次にオブザーバＰ６の設計方法について説明する。オブ
ザーバの設計にはゴピナスの設計法などがあって、古田
勝久・佐野昭共著「基礎システム理論」（昭和５３年）
コロナ社等々に詳しいが、本実施例では有限整定オブザ
ーバとして設計する。

オブザーバＰ２は各車輪３ないし６の回転速度Ｖfl、Ｖ
fr、Ｖrl、Ｖrrと、各油圧ブレーキ装置１３ないし１６
のブレーキ油圧Ｐfl、Ｐfr、Ｐrl、Ｐrrとから車両の内
部の状態変数量 を推定するものであるが、オブザーバＰ２によって求 とができるという根拠は次の点にある。今、オブ 構成したとする。

ある。式（１），（２），（９）より変形すると、 ができる。

今、最小２乗法によってシステム同定され定められ状態
方程式（１），出力方程式（２）のベ 準形に相似変換することができる。

式（１３），（１４），（１５）より、 となり、有限整定オブザーバを設計することがで 似変換をしたものであるが、この操作によっても状態方
程式による制御の正しさは保証されている。

以上、システム同定により求めた状態方程式（１）等の
ベクトル よりオブザーバＰ３を設計したが、以後、このオブザー
バの出力を 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、ここでは詳解は略して結果のみを
示しておく。

（ｋ）とについて、 とし、次の評価関数Ｊを最小にする最適制御入力、即ち
ブレーキ油圧発生部１８の駆動条件 （具体的には各油圧ブレーキ装置１３ないし１６のブレ
ーキ油圧）を求めることが本制動制御系に関する付加積
分型最適レギュレータとしての制御問題を解くことにな
る。

制御開始時点を０とするサンプル回数を、各々示 する所謂２次型式表現である。

の解である。尚、ここで式（１９）の評価関数Ｊの意味
は車両に対する制御入力としての諸量、即ちブレーキ油
圧Ｐfl、Ｐfr、Ｐrl、Ｐrrを制約しつつ、制御出力とし
ての車両状態の諸量 、ここでは各車輪３ないし６の回転速度Ｖfl、Ｖfr、Ｖ
rl、Ｖrrの、目標値 、即ち目標回転速度Ｖfl^＊、Ｖfr^＊、Ｖrl^＊、Ｖrr^＊か
らの偏差を最小にしようと意図したものである。また各
回転速度Ｖfl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrrに対する制約の重み付
けは、重みパラメータ行列 の値によって変更することができる。従って、すでに求
めておいた車両の制動に関する動的なモデル、即ち行 求められるので、 て最適な制御特性が得られるまで以上のシミュレーショ
ンを繰返すことによって、最適フィードバックゲイン が求められた。

以上、最小２乗法によるシステム同定により車両の制動
制御系の動的モデルの構築、有限整定オブザーバの設
計、最適フィードバックゲイン の算出について説明したが、これらは予め求めておき、
制御回路３０の内部ではその結果のみを用いて実際の制
御を行なうのである。

そこで、次に、第９図のフローチャートに拠って制御回
路３０が実際に行なう制御について説明する。尚、以下
の説明では現実の処理において扱われている量を添字
（ｋ）付で、前回に扱われた量を添字（k-1）付で表わ
すことにする。

ＣＰＵ５２は、当該車両走行時に車両運転者がブレーキ
ペダル２１を踏込むことによって制動指示がなされる
と、第９図に示す制動制御処理を開始し、ブレーキペダ
ル２１が踏込まれなくなるまでの間この処理をくり返し
実行する。

処理が開始されるとまずステップ１００を実行し、後述
の処理実行の際に用いられるフラグやレジスタ等をクリ
アする初期化の処理を行なう。続くステップ１００にお
いては前記各センサにより検出された各車輪３ないし６
の回転速度Ｖfl（ｋ）、Ｖfr（ｋ）、Ｖrl（ｋ）、Ｖrr
（ｋ）、ブレーキペダル２１の踏込量、車両の減速度ｇ
（ｋ）を入力する。

ステップ１２０においてはフラグＦがクリアされている
か否かを判断し、フラグＦがクリア状態（本制動制御が
開始された直後を示す）であれば、次ステップ１３０に
移行して、車体速度Ｖｓ（ｋ）を左・右後輪５及び６の
回転速度Ｖrl（ｋ）及びＶrr（ｋ）の平均値として算出
する。そしてステップ１４０にてフラグＦをセットし
て、続くステップ１５０に移行する。

一方ステップ１２０にてフラグＦの値がセット状態（本
制御処理が開始されてから２回目以降の処理の場合）で
あると判断すると、次ステップ１６０に移行して、車体
速度Ｖｓ（ｋ）を、前回の処理実行の際に求められた車
体速度Ｖｓ（k-1）とその間の経過時間ｔ、及び車両の
減速度ｇ（ｋ）をパラメータとする次式 Ｖｓ（ｋ）←Ｖｓ（k-1）−ｇ（ｋ）・ｔ を用いて算出し、ステップ１５０に移行する。尚上記ス
テップ１２０ないしステップ１４０、あるいはステップ
１２０及びステップ１６０の処理は前記車体速度検出手
段Ｍ２に相当する。

ステップ１５０では上記ステップ１１０にて入力された
ブレーキペダル２１の踏込み量をパラメータとするマッ
プあるいは演算式を用いて、車体運転者の制動要求に対
応したスリップ率Ｓを設定し、次ステップ１７０に移行
する。そしてステップ１７０においては、その設定され
たスリップ率Ｓと上記算出された車体速度Ｖｓとをパラ
メータとして各車輪３ないし６の目標回転速度Ｖfl
（ｋ）^＊、Ｖfr（ｋ）^＊、Ｖrl（ｋ）^＊、Ｖrr（ｋ）^＊
を設定し、続くステップ１８０に移行する。

ステップ１８０においては、上記設定された目標回転速
度Ｖfl（ｋ）^＊、Ｖfr（ｋ）^＊、Ｖrl（ｋ）^＊、Ｖrr
（ｋ）^＊と、ステップ１１０にて入力された実回転速度
Ｖfl（ｋ）、Ｖfr（ｋ）、Ｖrl（ｋ）、Ｖrr（ｋ）との
偏差Ｓfl（ｋ）、Ｓfr（ｋ）、Ｓrl（ｋ）、Ｓrr（ｋ）
を算出し、次ステップ１９０に移行する。そしてステッ
プ１９０では上記求められた偏差Ｓfl（ｋ）、Ｓfr
（ｋ）、Ｓrl（ｋ）、Ｓrr（ｋ）と、前回の処理までの
偏差の累積値Ｚfl（ｋ）、Ｚfr（ｋ）、Ｚrl（ｋ）、Ｚ
rr（ｋ）と、を加算して、累積値Ｚfl（ｋ）、Ｚfr
（ｋ）、Ｚrl（ｋ）、Ｚrr（ｋ）の算出処理を実行す
る。尚この処理が前記第６図に示した積分器Ｐ２に相当
する。また上記ステップ１７０は前記スリップ率設定手
段Ｍ７に、ステップ１８０は目標回転速度設定手段Ｍ８
（第６図における目標回転速度設定部Ｐ１）に夫々相当
する。

続くステップ２００においては前述の手法により求めら
れ予めＲＯＭ５３内に格納されているオ テップ１１０にて読み込んだ実回転速度Ｖfl（ｋ）、Ｖ
fr（ｋ）、Ｖrl（ｋ）、Ｖrr（ｋ）と、前回 ［Ｘ１（k-1）Ｘ２（k-1）…Ｘ６（k-1）］と、前回求
められた各油圧ブレーキ装置１３ないし１６のブレーキ
油圧Ｐfl（k-1）、Ｐfr（k-1）、Ｐrl（k-1）、Ｖrr（k
-1）とから次式により新たな状態推定量 を算出する処理が行われる。この処理が第６図のオブザ
ーバＰ３に相当するが、本実施例では既述したようにオ
ブザーバＰ３は有限整定オブザーバとして構成されてお
り、 の計算が行なわれるのである。

続くステップ２１０においては、上記ステップ２００に
て求められた状態推定量 と、ステップ１９０にて求められた累積値Ｚfl（ｋ）、
Ｚfr（ｋ）、Ｚrl（ｋ）、Ｚrr（ｋ）と、予め設定され
ＲＯＭ５３内に格納された最適フィードバックゲイン をベクトル乗算することにより、即ち により各油圧ブレーキ装置１３ないし１６のブレーキ油
圧Ｐfl（ｋ）、Ｐfr（ｋ）、Ｐrl（ｋ）、Ｐrr（ｋ）を
求める処理が実行される。これが第６図におけるフィー
ドバック量決定部Ｐ４に相当している。

次にステップ２２０では油圧ブレーキ装置１３ないし１
６のブレーキ油圧上記求められたブレーキ油圧Ｐfl
（ｋ）、Ｐfr（ｋ）、Ｐrl（ｋ）、Ｐrr（ｋ）となるよ
う電磁切替弁４１ないし４４を駆動するための駆動信号
Ｔfl（ｋ）、Ｔfr（ｋ）、Ｔrl（ｋ）、Ｔrr（ｋ）を、
次式 Ｔfl（ｋ）＝Ｔ・（Ｐfl（ｋ）−Ｐａ） ／（Ｐｂ−Ｐａ） Ｔfr（ｋ）＝Ｔ・（Ｐfr（ｋ）−Ｐａ） ／（Ｐｂ−Ｐａ） Ｔrl（ｋ）＝Ｔ・（Ｐrl（ｋ）−Ｐａ） ／（Ｐｂ−Ｐａ） Ｔrr（ｋ）＝Ｔ・（Ｐrr（ｋ）−Ｐａ） ／（Ｐｂ−Ｐａ） より算出し、ステップ２３０に移行する。

尚上式において、Ｐａは排油管圧力（大気圧）、Ｐｂは
給油管圧力、Ｔは予め設定された電磁切替弁４１ないし
４４の制御周期を夫々示している。

即ち本実施例では各電磁切替弁４１ないし４４の駆動制
御をいわゆるデューティ制御により実行するよう構成さ
れており、例えば第１０図に示す如く、所定時間Ｔ内に
駆動信号をＴｘ時間だけ出力すると、油圧ブレーキ装置
の平均油圧Ｐは Ｐ＝（Ｔｘ／Ｔ）（Ｐｂ−Ｐａ）＋Ｐａ となり、平均油圧Ｐを目標油圧とすれば所定時間Ｔ当た
りの駆動時間Ｔｘが次式 Ｔｘ＝Ｔ・（Ｐ−Ｐａ）／（Ｐｂ−Ｐａ） より求められるのである。

次にステップ２３０においては上記求められた駆動信号
Ｔfl（ｋ）、Ｔfr（ｋ）、Ｔrl（ｋ）、Ｔrr（ｋ）を電
磁切替弁４１ないし４４に出力し、次ステップ２４０に
移行する。そしてステップ２４０ではサンプリング回数
を示すｋを１だけインクリメントする処理を行ない、再
度ステップ１１０の処理に移行する。

このように車両制動時のブレーキ油圧を制御することに
より、車両制動時には車両運転者の指示に対応したスリ
ップ率を以て車両を減速又は停止させることができ、ま
た急制動時には最短距離で車両を停止することができる
ようになる。従って本実施例の制動装置を車両に搭載す
れば車両制動時の走行安定性及び安全性を極めて良好に
向上することができる。

ここで上記実施例ではブレーキ２１とブレーキ油圧発生
部１８とを完全に分離した形で以て本発明の制動装置を
実現したが、ブレーキ油圧発生部１８が故障することも
考えられるので、この対策の為に、故障時にはブレーキ
ペダル２１の踏込みによってブレーキ油圧を発生し、各
油圧ブレーキ装置１３ないし１６にそのブレーキ油圧が
伝達されるよう構成することが望ましい。

また上記実施例では各車輪３ないし６の目標回転速度Ｖ
fl、Ｖfr、Ｖrl、Ｖrrは車体速度Ｖｓとスリップ率Ｓと
をパラメータとして求められた同一の値であるものとし
て説明したが、例えばステアリングの操舵角等に応じて
左・右の車輪の目標回転速度を異なる値に設定すれば、
急カーブ走行時等における車両の制動をより緻密に制動
制御することができ、より安全性が向上される。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明の車両の制動制御装置で
は、制御入力となる制動部材のブレーキ圧力と制御出力
となる各車輪の回転速度とから推定した車両の制動に関
する系の動的な内部状態を示す状態変数量と、各車輪の
回転速度と目標回転速度との偏差の積分値または累積値
と、予め設定された最適フィードバックゲインとを用い
て、各車輪の回転速度を目標回転速度に制御するための
ブレーキ圧力を決定し、ブレーキ圧力調整部材を駆動制
御するようにされている。

このため、本発明によれば、各車輪の回転速度を応答遅
れなく速やかに目標速度に収束させることができる。ま
た特に、本発明では、車両の制動に関する系の動的な内
部状態を状態変数量として推定して、フィードバック量
としてのブレーキ油圧を決定しているため、従来装置の
ように、各車輪の制動系のばらつきや経時変化等によっ
て制御が不安定になることなく、各車輪のブレーキ圧力
を常に最適に制御することができる。よってこの制動制
御装置を用いれば車両制動時の走行安定性及び安全性を
極めて良好に向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構成を表わすブロック図、第２図は従
来のアンチスキッド装置を説明する説明図、第３図ない
し第１０図は本発明の一実施例を示し、第３図は本実施
例の制動制御装置の全体構成を表わす概略構成図、第４
図はブレーキ油圧発生部材１８の構成を示す油圧系統
図、第５図は制御回路の構成を示すブロック図、第６図
は本実施例の制御系を示す制御系統図、第７図は制御系
の同定法を説明するブロック線図、第８図は伝達関数か
らシステムパラメータを求める際に用いるシグナルフロ
ー線図の一例を表わす線図、第９図は本実施例の制動制
御の制御プログラムを表わすフローチャート、第１０図
は電磁切替弁の駆動信号を説明するグラフである。 １…車両 ３，４，５，６…車輪 ７，８，９，１０…回転センサ １３，１４，１５，１６…油圧ブレーキ装置 １８…ブレーキ油圧発生部 ２０…踏込量センサ ２１…ブレーキペダル ２２…加速度センサ ４１，４２，４３，４４…電磁切替弁

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】車両の各車輪の回転速度を検出する回転速
   度検出手段と、 与えられた駆動信号に従って、上記各車輪の制動部材に
   伝達されるブレーキ圧力を調整するブレーキ圧力調整手
   段と、 車両の各車輪の目標回転速度を設定する目標回転速度設
   定手段と、 上記検出された各車輪の回転速度を上記設定された各車
   輪の目標回転速度に制御するための上記制動部材のブレ
   ーキ圧力を決定し、該ブレーキ圧力に応じた駆動信号を
   上記ブレーキ圧力調整手段に出力する制動制御手段と、 を備えた車両の制動制御装置であって、 上記制動制御手段を、 当該車両の制動に関する系の動的なモデルに基づき予め
   設定されたパラメータを用いて、上記回転速度検出手段
   にて検出された各車輪の回転速度と、上記ブレーキ圧力
   調整手段により調整された上記制動部材のブレーキ油圧
   とから、当該系の動的な内部状態を表わす適当な次数の
   状態変数量を推定する状態観測部と、 各車輪毎に、上記回転速度検出手段で検出された回転速
   度と、上記目標回転速度設定手段で設定された目標回転
   速度との偏差を求め、該偏差の積分値または累積値を算
   出する累積部と、 上記推定された状態変数量と、上記算出された積分値ま
   たは累積値と、予め設定された最適フィードバックゲイ
   ンとから、上記制動部材のブレーキ圧力を決定するブレ
   ーキ圧力決定部と、 を備えた付加積分型最適レギュレータとして構成してな
   ることを特徴とする車両の制動制御装置。