(57)【要約】線形減衰係数Ｃｓの大きさが、中周波バネ上加速度の最大振幅値αが大きいほど小さくなるように決定される。このため、減衰力制御装置が非線形Ｈ∞制御理論を用いてバネ上部材の振動を減衰制御している場合において、サスペンション装置に入力されている中周波バネ上加速度の最大振幅値αが小さいときは、線形減衰係数Ｃｓが大きな値に設定される。よって、要求減衰力Ｆｒｅｑも大きくなり、バネ上部材を速やかに制振することができる。また、中周波バネ上加速度の最大振幅値αが大きい場合には、線形減衰係数Ｃｓが小さな値に設定される。よって、要求減衰力Ｆｒｅｑも小さくなり、中周波振動入力時における乗り心地の悪化、特に振動速度が大きいときの乗り心地の悪化を抑制できる。
2010095278.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネ上部材とバネ下部材との間に介装されたダンパおよびバネを備えるサスペンション装置の振動に対する減衰力を制御する減衰力制御装置において、
前記サスペンション装置の運動に基づいて設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、前記ダンパが発生すべき可変減衰力の振動速度に対する係数である可変減衰係数を計算する可変減衰係数計算手段と、
バネ上部材の振動のうちバネ上共振周波数よりも大きい周波数帯域として予め定められた特定周波数帯域の振動の大きさに応じて、前記ダンパが発生すべき線形減衰力の振動速度に対する係数である線形減衰係数を決定する線形減衰係数決定手段と、
前記可変減衰係数および前記線形減衰係数に基づいて、前記ダンパが発生すべき減衰力である要求減衰力を計算する要求減衰力計算手段と、
前記要求減衰力に基づいて前記ダンパの減衰力特性を制御する減衰力特性制御手段と、
を備えることを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の減衰力制御装置において、
前記線形減衰係数決定手段は、前記線形減衰係数を、前記特定周波数帯域の振動の加速度が大きいほど小さくなるように決定することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項３】
請求の範囲１または２に記載の減衰力制御装置において、
前記特定周波数帯域は、バネ上共振周波数よりも大きく且つバネ下共振周波数よりも小さい中周波数帯域であることを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項４】
請求の範囲１乃至３のいずれかに記載の減衰力制御装置において、
前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数の大きさに応じて、前記可変減衰係数計算手段が非線形Ｈ∞制御理論を適用して前記可変減衰係数を計算する際に設定される非線形重みの大きさを決定する非線形重み決定手段を更に備えることを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項５】
請求の範囲４に記載の減衰力制御装置において、
前記非線形重み決定手段は、前記要求減衰力が前記ダンパの減衰力特性の可変範囲内の減衰力に属するように、前記非線形重みの大きさを決定することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項６】
請求の範囲４または５に記載の減衰力制御装置において、
前記非線形重み決定手段は、前記非線形重みを、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数が小さいほど小さくなるように決定することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項７】
請求の範囲１乃至３のいずれかに記載の減衰力制御装置において、
前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数の大きさに応じて、前記要求減衰力を補正した補正要求減衰力を計算する補正要求減衰力計算手段を更に備え、
前記減衰力特性制御手段は、前記補正要求減衰力に基づいて、前記ダンパの減衰力特性を制御することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項８】
請求の範囲７に記載の減衰力制御装置において、
前記補正要求減衰力計算手段は、前記補正要求減衰力が前記ダンパの減衰力特性の可変範囲内の減衰力に属するように、前記補正要求減衰力を計算することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項９】
請求の範囲７または８に記載の減衰力制御装置において、
前記補正要求減衰力計算手段は、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数が、予め設定された基準線形減衰係数よりも小さい場合に、前記補正要求減衰力を計算することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項１０】
請求の範囲９に記載の減衰力制御装置において、
前記補正要求減衰力計算手段は、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数が前記基準線形減衰係数よりも小さい場合に、前記基準線形減衰係数に振動速度を乗じて計算された基準線形減衰力とその振動速度において前記ダンパが発生し得る最小の減衰力である最小減衰力との差である基準減衰力差と、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数に振動速度を乗じて計算された線形減衰力と前記最小減衰力との差である比較減衰力差との比である差分減衰比に基づいて、前記補正要求減衰力を計算することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項１１】
請求の範囲１０に記載の減衰力制御装置において、
前記要求減衰力補正手段は、前記基準線形減衰係数を用いて計算される要求減衰力である基準要求減衰力をＦｒｅｑ０、前記差分減衰比をＧ、前記基準線形減衰力をＦｓ０、前記線形減衰力をＦｓとした場合、前記補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を下記式により計算することを特徴とする、減衰力制御装置。
Ｆｒｅｑ＊＝Ｆｓ−Ｇ（Ｆｓ０−Ｆｒｅｑ０）
【請求項１２】
請求の範囲１乃至３に記載の減衰力制御装置において、
前記可変減衰係数計算手段は、バネ上部材の前方左右位置および後方左右位置に取付けられた４個のサスペンション装置の運動に基づいて設計された制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、バネ上部材の上下運動、ロール運動およびピッチ運動によるバネ上部材の制御目標位置における振動を減衰するように、前記４個のサスペンション装置の各ダンパが発生すべき可変減衰力の振動速度に対する係数である可変減衰係数をそれぞれ計算し、
前記線形減衰係数決定手段は、前記４個のサスペンション装置の各ダンパが発生すべき線形減衰力の振動速度に対する係数である線形減衰係数を、前記特定周波数帯域の振動が大きいほど小さくなるように、それぞれ決定することを特徴とする、減衰力制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両のサスペンション装置の減衰力を制御する減衰力制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のサスペンション装置は、車体などのバネ上部材と、車輪に連結したロアアームなどのバネ下部材と、の間に介装されたダンパおよびバネを備える。このサスペンション装置は振動系を構成する。またサスペンション装置は、ダンパが発生する減衰力によってバネ上部材の振動を制振する機能を有する。
様々な振動に対応してバネ上部材を制振することができるように、ダンパが発生する減衰力を可変的に制御する減衰力制御装置が知られている。この種の減衰力制御装置は、スカイフック制御や非線形Ｈ∞制御などの所定の制御理論を用いてバネ上部材の振動を減衰制御する。
特開２００１−１７３６号公報は、非線形Ｈ∞制御を適用することによりダンパが発生する減衰力を制御する減衰力制御装置を開示している。この減衰力制御装置は、単輪モデルにより表されるサスペンション装置の運動に基づいて設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、非線形Ｈ∞制御問題を満足するような可変減衰係数を計算する。なお、可変減衰係数は、ダンパが発生すべき減衰力から振動速度に対して線形的に変化する線形成分（線形減衰力）を除いた変動成分（非線形成分）を表す可変減衰力の振動速度に対する係数である。また、この減衰力制御装置は、上記のように計算された可変減衰係数と、線形減衰力の振動速度に対する係数である線形減衰係数とを加算して得られる要求減衰係数に基づき、ダンパが発生すべき制御目標減衰力である要求減衰力を計算する。そして、計算した要求減衰力に基づいてダンパの減衰力特性を制御する。
【発明の開示】
【０００３】
図２７は、非線形Ｈ∞制御理論を適用して計算された要求減衰力の推移を示す減衰力特性グラフである。この減衰力特性グラフの横軸は振動速度（この速度はバネ上部材とバネ下部材との間の上下方向の相対速度（バネ上−バネ下相対速度）である）Ｖであり、縦軸は減衰力Ｆである。図からわかるように、要求減衰力Ｆｒｅｑは、可変減衰係数Ｃｖに振動速度Ｖ１を乗じて算出される可変減衰力Ｆｖと、線形減衰係数Ｃｓに振動速度Ｖ１を乗じて算出される線形減衰力Ｆｓとを加算することにより算出される。要求減衰力Ｆｒｅｑは、可変減衰力Ｆｖの変動に応じて変動する。したがって、要求減衰力Ｆｒｅｑの推移は、可変減衰力Ｆｖの変動によって図のように滑らかなリサージュ曲線により表される。
このリサージュ曲線は、線形減衰係数Ｃｓにより表される減衰力特性線を略中心にして所定の膨らみを持つように描かれる。線形減衰係数Ｃｓは、リサージュ曲線の平均的な傾きに影響を及ぼす。また、リサージュ曲線の膨らみは、非線形Ｈ∞制御が適用される制御システム（一般化プラント）の評価出力にかかる非線形重みβに依存する。つまり、線形減衰係数Ｃｓおよび非線形重みβは、リサージュ曲線の形状に影響を与える。線形減衰係数Ｃｓおよび非線形重みβは、リサージュ曲線がダンパの減衰力特性の可変範囲、すなわちダンパにより発生される最大の減衰力を表す特性（Ｄｍａｘにより表される減衰力特性線）と最小の減衰力を表す特性（Ｄｍｉｎにより表される減衰力特性線）との間（図のＲで示される範囲）に収まるように、設計者により予め設定される。
ところで、バネ上部材の振動、特にバネ上共振周波数（１Ｈｚ程度）付近の周波数の振動は、減衰力が大きいほど速やかに減衰する。したがって、バネ上制振性能をより向上させるためには、線形減衰係数Ｃｓをできるだけ大きくすることが望ましい。一方、バネ上部材の制振制御中に、バネ上共振周波数よりも大きい周波数、特に、バネ上共振周波数とバネ下共振周波数（１１Ｈｚ程度）との間の領域の周波数の振動、いわゆる中周波振動がサスペンション装置に入力されたときは、減衰力が大きいとかえって乗り心地が悪化する。特に、振動の速度が大きい場合に乗り心地の悪化が顕著になる。このような場合、線形減衰係数Ｃｓをできるだけ小さくして乗り心地の悪化を抑えることが望ましい。
上記からわかるように、制御目的によって線形減衰係数Ｃｓの設定目標が異なる。このため、バネ上部材の制振性能が向上し、且つ中／高周波振動入力時にも乗り心地の悪化を抑えるように、減衰力を制御することは困難である。
本発明は、上記問題に対処するためになされたもので、その目的は、バネ上部材の振動を速やかに減衰することができ、且つ中／高周波振動が入力されたときは乗り心地の悪化を抑えることができる減衰力制御装置を提供することにある。
本発明の特徴は、バネ上部材とバネ下部材との間に介装されたダンパおよびバネを備えるサスペンション装置の振動に対する減衰力を制御する減衰力制御装置において、サスペンション装置の運動に基づいて設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、ダンパが発生すべき可変減衰力の振動速度に対する係数である可変減衰係数を計算する可変減衰係数計算手段と、バネ上部材の振動のうちバネ上共振周波数よりも大きい周波数帯域として予め定められた特定周波数帯域の振動の大きさに応じて、ダンパが発生すべき線形減衰力の振動速度に対する係数である線形減衰係数を決定する線形減衰係数決定手段と、可変減衰係数および線形減衰係数に基づいて、ダンパが発生すべき減衰力である要求減衰力を計算する要求減衰力計算手段と、要求減衰力に基づいてダンパの減衰力特性を制御する減衰力特性制御手段と、を備えた減衰力制御装置とすることにある。この場合、線形減衰係数決定手段は、線形減衰係数を、特定周波数帯域の振動の加速度が大きいほど小さくなるように決定するものであるのがよい。
本発明によれば、サスペンション装置の運動に基づいて設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、バネ上部材の振動を抑制するように可変減衰係数が計算される。また、バネ上共振周波数よりも大きい周波数帯域として予め定められた特定周波数帯域の振動を表す値、例えば振動の加速度が大きいほど小さくなるように線形減衰係数が決定される。
したがって、サスペンション装置に入力されている特定周波数帯域の振動が小さいとき、または特定周波数帯域の振動が入力されていないときは、線形減衰係数が大きな値に設定される。これにより可変減衰係数および線形減衰係数に基づいて計算される要求減衰力も大きくなるので、バネ上部材の振動が速やかに減衰される。また、入力されている特定周波数帯域の振動が大きい場合には、線形減衰係数が小さな値に設定される。これにより要求減衰力が小さくなる。特定周波数帯域は、バネ上共振周波数よりも大きい周波数帯域であるので、この特定周波数帯域の振動は中／高周波振動である。つまり、中／高周波振動が大きいときには要求減衰力が小さくなる。したがって、中／高周波振動が入力されたときの乗り心地の悪化、特に振動速度が大きいときの乗り心地の悪化を抑制できる。このように、本発明の減衰力制御装置は、入力される特定周波数帯域の振動を表す値の大きさに応じて線形減衰係数の大きさを変更しているので、バネ上部材の振動を速やかに減衰でき、且つ中／高周波数帯域の振動が入力されたときは乗り心地の悪化を抑えることができる。
上記特定周波数帯域は、バネ上共振周波数よりも大きく且つバネ下共振周波数よりも小さい中周波数帯域であるのがよい。より好ましくは、上記特定周波数帯域は、３Ｈｚ〜１０Ｈｚ程度の周波数帯域であるのがよい。特定周波数帯域をこのような周波数帯域に設定することにより、中周波数帯域の振動入力時に乗り心地の悪化が効果的に抑えられる。
また、本発明の他の特徴は、線形減衰係数決定手段により決定された線形減衰係数の大きさに応じて、可変減衰係数計算手段が非線形Ｈ∞制御理論を適用して可変減衰係数を計算する際に設定される非線形重みの大きさを決定する非線形重み決定手段を更に備える減衰力制御装置としたことである。この場合、非線形重み決定手段は、要求減衰力がダンパの減衰力特性の可変範囲内の減衰力に属するように、すなわち要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線が上記可変範囲に収まるように、非線形重みの大きさを決定するものであるのがよい。また、非線形重み決定手段は、非線形重みを、線形減衰係数決定手段により決定された線形減衰係数が小さいほど小さくなるように決定するものであるのがよい。
線形減衰係数決定手段によって線形減衰係数が変更された場合、その変更に伴い要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線の形状も変化する。また、場合によっては、線形減衰係数の変更によりリサージュ曲線がダンパの減衰力特性の可変範囲からはみ出す。これに対し本発明によれば、線形減衰係数の大きさに応じて、リサージュ曲線の膨らみに影響する非線形重みの大きさが決定される。したがって、線形減衰係数の値が変更された場合であっても、変更後の線形減衰係数に応じた適切な非線形重みを決定することにより、リサージュ曲線がダンパの減衰力特性の可変範囲内に収められる。
特に、線形減衰係数が小さい場合には、要求減衰力がダンパの減衰力特性の下限を下回るおそれがある。この場合に本発明によれば、線形減衰係数が小さいほど小さくなるように非線形重みが決定されるので、線形減衰係数が小さいほどリサージュ曲線の膨らみも小さくなる。よって、リサージュ曲線がダンパの減衰力特性の可変範囲内に確実に収められる。
なお、上記非線形重みは、非線形Ｈ∞制御理論を適用する制御システム（一般化プラント）の評価出力に作用するように設定される重みである。この非線形重みを設定することにより、状態量が原点から離れた位置での制御システムのＬ２ゲインを下げることができる。
また、本発明の更に他の特徴は、減衰力制御装置が、線形減衰係数決定手段により決定された線形減衰係数の大きさに応じて、要求減衰力を補正した補正要求減衰力を計算する補正要求減衰力計算手段を更に備え、減衰力特性制御手段は、要求減衰力に代えて、この補正要求減衰力に基づいてダンパの減衰力特性を制御するものとしたことである。この場合、補正要求減衰力計算手段は、補正要求減衰力がダンパの減衰力特性の可変範囲内の減衰力に属するように、すなわち補正要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパの減衰力特性の可変範囲内に収まるように、補正要求減衰力を計算するものであるのがよい。これによれば、線形減衰係数の大きさに応じて要求減衰力を補正することにより、非線形重みを変化させることなしに、補正要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線をダンパの減衰力特性の可変範囲内に収めることができる。
また、補正要求減衰力計算手段は、線形減衰係数決定手段により決定された線形減衰係数が、予め設定された基準線形減衰係数よりも小さい場合に、補正要求減衰力を計算するものであるのがよい。この場合、基準線形減衰係数は、その基準線形減衰係数を用いて要求減衰力を計算した場合に、その要求減衰力がダンパの減衰力特性の可変範囲に属するような値として、すなわちその要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパの減衰力特性の可変範囲内に収まるような値として予め設定されているとよい。また、この基準線形減衰係数は、上記特定周波数帯域の振動の加速度が入力されていない場合に線形減衰係数決定手段により決定される線形減衰係数、すなわち線形減衰係数決定手段により決定される線形減衰係数のうち、最も大きな線形減衰係数に等しいものであるとよい。
また、補正要求減衰力計算手段は、線形減衰係数決定手段により決定された線形減衰係数が基準線形減衰係数よりも小さい場合に、基準線形減衰係数に振動速度を乗じて計算された基準線形減衰力とその振動速度においてダンパが発生し得る最小の減衰力である最小減衰力との差である基準減衰力差と、線形減衰係数決定手段により決定された線形減衰係数に振動速度を乗じて計算された線形減衰力と最小減衰力との差である比較減衰力差との比である差分減衰比に基づいて、補正要求減衰力を計算するものであるのがよい。この場合、要求減衰力補正手段は、基準線形減衰係数を用いて計算される要求減衰力である基準要求減衰力をＦｒｅｑ０、差分減衰比をＧ、基準線形減衰力をＦｓ０、線形減衰力をＦｓとした場合、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を下記式により計算するものであるとよい。
Ｆｒｅｑ＊＝Ｆｓ−Ｇ（Ｆｓ０−Ｆｒｅｑ０）
上記式に基づいて補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を計算することにより、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊の推移を表すリサージュ曲線がダンパの減衰力特性の可変範囲内に収められる。また、基準線形減衰力Ｆｓ０と最小減衰力との差に対する基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０と最小減衰力との差の比と、線形減衰力Ｆｓと最小減衰力との差に対する補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊と最小減衰力との差の比が同じとなるように、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊が決定される。これにより、ダンパの減衰力特性の可変範囲内における補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊の推移の傾向が基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０の推移の傾向に一致する。
なお、上記式には、補正対象の要求減衰力Ｆｒｅｑが現れない。しかし、基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０は要求減衰力Ｆｒｅｑを用いて表すことができるので、両者の関係式を用いることにより、上記式に要求減衰力Ｆｒｅｑを含ませることができる。すなわち、上記式は、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊が要求減衰力Ｆｒｅｑを補正した減衰力であることを表している。
また、補正要求減衰力計算手段による補正要求減衰力の計算は、要求減衰力がダンパの減衰力特性の可変範囲から逸脱する可能性がある場合に行われるものであるとよい。特に、補正要求減衰力計算手段は、可変減衰係数が負の値であるときに補正要求減衰力を計算するとよい。可変減衰係数が負である場合は、要求減衰力が線形減衰力よりも小さくなる。このとき線形減衰係数が小さい値に設定されている場合、要求減衰力がダンパの減衰力特性の下限を下回る可能性がある。よって、このような可能性を有する状況にて要求減衰力を補正することにより、補正要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパの減衰力特性の可変範囲に収められる。
また、本発明の更に他の特徴は、可変減衰係数計算手段が、バネ上部材の前方左右および後方左右に取付けられた４個のサスペンション装置の運動に基づいて設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、バネ上部材の上下運動、ロール運動およびピッチ運動によるバネ上部材の制御目標位置における振動を減衰するように、４個のサスペンション装置の各ダンパが発生すべき可変減衰力の振動速度に対する係数である可変減衰係数をそれぞれ計算し、線形減衰係数決定手段が、前記４個のサスペンション装置の各ダンパが発生すべき線形減衰力の振動速度に対する係数である線形減衰係数を、前記特定周波数帯域の振動が大きいほど小さくなるように、それぞれ決定するものとしたことにある。
これによれば、車両の４輪モデルにより表される４個のサスペンション装置の運動に基づいて設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、バネ上部材の制御目標位置における上下（ヒーブ）運動、ロール運動、ピッチ運動により発生する振動（この振動は一般的に低周波数の振動である）が効果的に減衰される。また、可変減衰力によって上記３つの運動による振動に対する減衰力が確保され、線形減衰力の増減によって特定周波数帯域の振動入力に対する乗り心地性が確保される。このため、上記３つの運動による低周波数の振動を減衰することができるとともに、特定周波数帯域（中／高周波数帯域）の振動入力時においても乗り心地の悪化を抑えることができる。また、バネ上部材のロール運動、ピッチ運動に影響しないように線形減衰係数が変化するので、より乗り心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００４】
図１は、本発明の第一実施形態に係る車両のサスペンション制御装置の全体概略図である。
図２は、第一実施形態に係る線形減衰係数決定部が実行する線形減衰係数決定処理の流れを示すフローチャートである。
図３は、第一実施形態に係る非線形重み決定部が実行する非線形重み決定処理の流れを示すフローチャートである。
図４は、第一実施形態に係る可変減衰係数計算部が実行する可変減衰係数計算処理の流れを示すフローチャートである。
図５は、第一実施形態に係る要求減衰力計算部が実行する要求減衰力計算処理の流れを示すフローチャートである。
図６は、第一実施形態に係る要求段数決定部が実行する要求段数決定処理の流れを示すフローチャートである。
図７は、サスペンション装置の単輪モデルを示す図である。
図８は、一般化プラントの状態量をフィードバックした閉ループシステムのブロック線図である。
図９は、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線とダンパの減衰力特性の可変範囲とを表した減衰力特性グラフである。
図１０は、線形減衰係数を小さくした場合における、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線とダンパの減衰力特性の可変範囲とを表した減衰力特性グラフである。
図１１は、非線形重みを小さくした場合における、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線とダンパの減衰力特性の可変範囲とを表した減衰力特性グラフである。
図１２は、非線形重みの大きさと要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線の膨らみとの関係を説明するための図である。
図１３は、本発明の第二実施形態に係るサスペンション制御装置の全体概略図である。
図１４は、第二実施形態に係る可変減衰係数計算部が実行する可変減衰係数計算処理の流れを示すフローチャートである。
図１５は、第二実施形態に係る要求減衰力計算部が実行する要求減衰力計算処理の流れを示すフローチャートである。
図１６は、第二実施形態に係る補正要求減衰力計算部が実行する補正要求減衰力計算処理の流れを示すフローチャートである。
図１７は、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線とダンパの減衰力特性の可変範囲とを表した減衰力特性グラフである。
図１８は、補正要求減衰力の計算に用いる各減衰力の関係を表す模式図である。
図１９は、本発明の第三実施形態に係り、バネ上部材の前方左右および後方左右に４つのサスペンション装置が取付けられている車両モデルを表す図である。
図２０は、第三実施形態に係るサスペンション制御装置３の全体構成を示す概略図である。
図２１は、第三実施形態に係る中周波入力レベル判定部が実行する中周波入力レベル判定処理の流れを示すフローチャートである。
図２２は、第三実施形態に係る線形減衰係数決定部が実行する線形減衰係数決定処理の流れを示すフローチャートである。
図２３は、第三実施形態に係る可変減衰係数計算部が実行する可変減衰係数計算処理の流れを示すフローチャートである。
図２４は、第三実施形態に係る要求減衰力計算部が実行する要求減衰力計算処理の流れを示すフローチャートである。
図２５は、第三実施形態に係る要求段数決定部が実行する要求段数決定処理の流れを示すフローチャートである。
図２６は、中周波バネ上加速度に応じて線形減衰係数を決定する他の例を示すグラフである。
図２７は、非線形Ｈ∞制御理論を適用して求められた要求減衰力の推移を示す減衰力特性グラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００５】
以下、本発明の実施形態について、説明する。
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一実施形態である車両のサスペンション制御装置の全体概略図である。図１に示すように、このサスペンション制御装置１は、サスペンション装置ＳＰと電気制御装置ＥＬを備える。
サスペンション装置ＳＰは、車両の前方左右および後方左右に４つ取付けられており、それぞれバネ１０とダンパ２０を備えている。バネ１０およびダンパ２０は、車両のバネ上部材ＨＡとバネ下部材ＬＡとの間に介装され、一端（下端）がバネ下部材ＬＡに接続され、他端（上端）がバネ上部材ＨＡに接続されている。バネ１０は本実施形態においてはコイルバネである。このバネは所定のバネ定数を有する振動体である。ダンパ２０はバネ１０と並行に配置される。ダンパ２０はバネ下部材ＬＡとバネ上部材ＨＡとの間の相対振動を減衰する。なお、タイヤ６０に連結されたナックルや、一端がナックルに連結されたロアアーム等がバネ下部材ＬＡに相当する。バネ上部材ＨＡは、バネ１０およびダンパ２０に支持される部材であり、車体もバネ上部材ＨＡに含まれる。
ダンパ２０は、シリンダ２１と、ピストン２２と、ピストンロッド２３を備える。シリンダ２１は内部にオイルなどの粘性流体が封入された中空の部材である。シリンダ２１の下端がバネ下部材ＬＡであるロアアームに連結される。ピストン２２はシリンダ２１内に配設される。このピストン２２は、シリンダ２１の内部を軸方向に移動可能である。ピストンロッド２３の一端は、ピストン２２に接続される。ピストンロッド２３はその接続端からシリンダ２１の軸方向上方に延設されてシリンダ２１の上端から外部に突出している。そして、他端がバネ上部材ＨＡである車体に連結する。
図に示されるように、シリンダ２１の内部に配設されたピストン２２によって、シリンダ２１内に上部室Ｒ１と下部室Ｒ２が区画形成される。また、ピストン２２には連通路２４が形成される。この連通路２４は、上部室Ｒ１と下部室Ｒ２とを連通する。
上記構造のダンパ２０において、バネ下部材ＬＡに対してバネ上部材ＨＡが振動した場合に、ピストンロッド２３を介してバネ上部材ＨＡに連結したピストン２２がバネ下部材ＬＡに連結したシリンダ２１内を軸方向に相対変位する。この相対変位に伴い連通路２４内を粘性流体が流通する。この流通時に発生する抵抗により上記振動が減衰する。すなわち上記抵抗が振動に対する減衰力である。なお、減衰力の大きさは、バネ下部材ＬＡに対するバネ下部材ＨＡの振動速度（この速度は後述するバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’である）の大きさに比例する。比例係数が減衰係数である。
また、サスペンション装置ＳＰには、可変絞り機構３０が取付けられている。可変絞り機構３０は、バルブ３１およびアクチュエータ３２を有する。バルブ３１はピストン２２に形成された連通路２４に設けられる。バルブ３１が作動すると、連通路２４の少なくとも一部の流路断面積の大きさや連通路２４の接続本数が変化する。つまり、連通路２４の開度ＯＰは、バルブ３１の作動により変化する。バルブ３１は、例えば連通路２４内に組み込まれたロータリーバルブにより構成することができる。アクチュエータ３２はバルブ３１に接続される。アクチュエータ３２の作動に連動してバルブ３１が作動する。アクチュエータ３２は、例えばバルブ３１が上記のようにロータリーバルブである場合に、このロータリーバルブを回転させるためのモータにより構成することができる。
バルブ３１の作動によって開度ＯＰが変更された場合、連通路２４内を粘性流体が流通するときの抵抗の大きさも変更される。この抵抗力は上述したように振動に対する減衰力である。したがって、開度ＯＰが変更されれば、ダンパ２０の減衰力特性も変更される。なお、減衰力特性は、振動速度（バネ上−バネ下相対速度）に対する減衰力の変化特性である。
また、本実施形態においては、開度ＯＰは段階的に設定される。このため開度ＯＰの変更に伴いダンパ２０の減衰力特性も段階的に変化する。減衰力特性は、設定される開度ＯＰの設定段数により表される。すなわち減衰力特性は、開度ＯＰの設定段数に習って、１段、２段、・・・、というように段数表示される。したがって、ダンパ２０の減衰力特性は、段数を制御することにより段階的に可変制御される。この場合、例えば段数を表す数字が大きくなるほど、振動速度（バネ上−バネ下相対速度）に対する減衰力が大きくなるように、減衰力特性を表す各段数を設定することができる。減衰力特性を表す段数は、上述のように可変絞り機構３０の作動により変更される。
次に、電気制御装置ＥＬについて説明する。電気制御装置ＥＬは、バネ上加速度センサ４１と、バネ下加速度センサ４２と、ストロークセンサ４３と、タイヤ変位量センサ４４と、マイクロコンピュータ５０を備える。バネ上加速度センサ４１は車体に組み付けられていて、絶対空間に対するバネ上部材ＨＡの上下方向の加速度であるバネ上加速度ｘｐｂ”（＝ｄ２ｘｐｂ／ｄｔ２）を検出する。バネ下加速度センサ４２はバネ下部材ＬＡに固定され、絶対空間に対するバネ下部材ＬＡの上下方向の加速度であるバネ下加速度ｘｐｗ”（＝ｄ２ｘｐｗ／ｄｔ２）を検出する。これらのバネ上加速度およびバネ下加速度は、ともに上方向に向かう加速度を正の加速度として検出するとともに、下方向に向かう加速度を負の加速度として検出する。ストロークセンサ４３は、バネ上部材ＨＡとバネ下部材ＬＡとの間に配設されており、バネ下部材ＬＡの基準位置から上下方向の変位量（基準位置から上方向の変位を正、下方向の変位を負とする）であるバネ下変位量ｘｐｗと、バネ上部材ＨＡの基準位置からの上下方向の変位量（基準位置から上方向の変位を正、下方向の変位を負とする）であるバネ上変位量ｘｐｂとの差であるバネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗ−ｘｐｂを検出する。タイヤ変位量センサ４４はバネ下部材ＬＡに取付けられており、路面の基準位置から上下方向の変位量（基準位置から上方向の変位を正、下方向の変位を負とする）である路面変位量ｘｐｒとばね下変位量ｘｐｗとの差であるバネ下相対変位量ｘｐｒ−ｘｐｗを検出する。バネ下相対変位量ｘｐｒ−ｘｐｗは、例えばタイヤ６０の変形度を検出する歪センサ、タイヤ６０の空気圧を検出する圧力センサなどの出力に基づいて検出することができる。
マイクロコンピュータ５０は、バネ上加速度センサ４１、バネ下加速度センサ４２、ストロークセンサ４３、タイヤ変位量センサ４４に電気的に接続される。このマイクロコンピュータ５０は、各センサが検出した値を入力し、入力値に基づいて、減衰力特性の制御目標段数を表す要求段数Ｄｒｅｑを決定する。そして、決定した要求段数Ｄｒｅｑに応じた指令信号をアクチュエータ３２に出力する。アクチュエータ３２は上記指令信号に基づいて作動する。これによりバルブ３１が作動する。このようにマイクロコンピュータ５０は、可変絞り機構３０の作動を制御することにより、ダンパ２０の減衰力特性を段階的に可変制御する。このダンパ２０の減衰力特性の可変制御により、サスペンション装置ＳＰの振動すなわちバネ下部材ＬＡに対するバネ上部材ＨＡの振動に対する減衰力が制御される。マイクロコンピュータ５０が、本発明の減衰力制御装置に相当する。
また、マイクロコンピュータ５０は、図１からわかるようにＢ．Ｐ．Ｆ処理部５１、線形減衰係数決定部５２、非線形重み決定部５３、可変減衰係数計算部５４、要求減衰力計算部５５および要求段数決定部５６を備える。
Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部５１は、バネ上加速度センサ４１からバネ上加速度ｘｐｂ”を入力するとともに、入力したバネ上加速度ｘｐｂ”にバンドパスフィルター処理を施す。このバンドパスフィルター処理により、３〜１０Ｈｚの周波数帯域の加速度が得られる。上記の周波数帯域は、バネ上共振周波数（１Ｈｚ程度）よりも大きく且つバネ下共振周波数（１１Ｈｚ程度）よりも小さい中周波数帯域である。したがって、Ｂ・Ｐ・Ｆ処理部５１に連続して入力されるバネ上加速度ｘｐｂ”の波形が図のグラフＡに示されるような場合、Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部５１を通過した中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の波形は、図のグラフＢに示されるように、低周波成分が除去された加速度成分のみにより表される。
線形減衰係数決定部５２は、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”を入力する。また、入力した中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の大きさに応じて線形減衰係数Ｃｓを決定する。そして、決定した線形減衰係数Ｃｓを出力する。なお、線形減衰係数Ｃｓは、上述したように、ダンパ２０が発生すべき減衰力のうち振動速度に対して線形的に変化する線形成分の減衰力である線形減衰力の大きさを表す係数である。この線形減衰係数Ｃｓに振動速度を乗じた値により線形減衰力が表される。
非線形重み決定部５３は、線形減衰係数決定部５２から線形減衰係数Ｃｓを入力し、入力した線形減衰係数Ｃｓに応じて非線形重みβを決定する。そして、決定した非線形重みβを出力する。
可変減衰係数計算部５４は、各種センサ４１，４２，４３，４４からセンサ値を、非線形重み決定部５３から非線形重みβを入力し、これらの入力値を基に、サスペンション装置ＳＰの運動に基づいて設計された制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用して、可変減衰係数Ｃｖを計算する。そして、計算した可変減衰係数Ｃｖ出力する。なお、可変減衰係数Ｃｖは、上述したように、ダンパ２０が発生すべき減衰力のうち線形減衰力を除いた変動成分である可変減衰力を表す係数である。この可変減衰係数Ｃｖに振動速度を乗じた値により可変減衰力が表される。
要求減衰力計算部５５は、線形減衰係数Ｃｓおよび可変減衰係数Ｃｖを入力するとともに、入力したこれらの減衰係数に基づいて、ダンパ２０が発生すべき制御目標減衰力である要求減衰力Ｆｒｅｑを計算する。そして、計算した要求減衰力Ｆｒｅｑを出力する。要求段数決定部５６は要求減衰力Ｆｒｅｑを入力し、入力した要求減衰力Ｆｒｅｑに基づいて、ダンパ２０の減衰力特性の制御目標段数である要求段数Ｄｒｅｑを決定する。そして、決定した要求段数Ｄｒｅｑを表す信号をアクチュエータ３２に出力する。
上記のように構成されたサスペンション制御装置１において、例えばバネ上加速度センサ４１の検出値が所定の閾値を越えた場合（すなわちサスペンション装置ＳＰの減衰力制御が必要となる場合）に減衰力制御の実行フラグがＯＮに設定される。実行フラグがＯＮに設定された場合に減衰力制御が開始される。減衰力制御が開始された場合、マイクロコンピュータ５０の線形減衰係数決定部５２、非線形重み決定部５３、可変減衰係数計算部５４、要求減衰力計算部５５および要求段数決定部５６は、以下に述べる各処理をそれぞれ繰り返し実行する。
図２は、マイクロコンピュータ５０の線形減衰係数決定部５２が実行する処理の流れを示したフローチャートである。線形減衰係数決定部５２は、図２に示される線形減衰係数決定処理をステップ（以下、ステップ番号をＳと略記する）１１０にて開始する。次いで、Ｓ１１１にて、Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部５１から中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”を入力する。
次に、線形減衰係数決定部５２はＳ１１２に進み、所定の微小時間内に連続的に入力される中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の振幅値を測定することにより、上記所定の微小時間内に入力された中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αを取得する。図２のＳ１１２中に示されるグラフＣは、微小時間内に連続的に入力される中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”により表される加速度波形を示している。この加速度波形の最大振幅値αが取得される。最大振幅値αにより中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の大きさが表される。
続いて、線形減衰係数決定部５２はＳ１１３に進み、最大振幅値αに応じて線形減衰係数Ｃｓを決定する。具体的には、線形減衰係数決定部５２は線形減衰係数テーブルを参照して線形減衰係数Ｃｓを決定する。線形減衰係数テーブルはマイクロコンピュータ５０のメモリ内に記憶されている。この線形減衰係数テーブルは、複数の最大振幅値αと複数の線形減衰係数Ｃｓとを対応付けている。図２のＳ１１３のボックス内に示される表Ｄは、線形減衰係数テーブルの一例である。表Ｄからわかるように、最大振幅値αが大きいほど、その最大振幅値αに対応した線形減衰係数Ｃｓが段階的あるいは連続的に小さくなるように、両者が対応付けられている。したがって、最大振幅値αの最小値（α＝０）に対応する線形減衰係数が、線形減衰係数テーブル内の線形減衰係数のうち最も大きい線形減衰係数である。この最大線形減衰係数の値は、バネ上部材ＨＡの振動が速やかに減衰する程度に大きな値に設定される。また、最大振幅値αの最大値に対応する線形減衰係数が、線形減衰係数テーブル内の線形減衰係数のうち最も小さい線形減衰係数である。この最小線形減衰係数の値は、中周波バネ上加速度振動による乗り心地の悪化を十分に抑えられる程度に小さな値に設定される。また、線形減衰係数テーブルに設定されている全ての線形減衰係数は、その線形減衰係数により表される線形減衰力がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲内の減衰力に含まれるように設定される。線形減衰係数決定部５２は、この線形減衰係数テーブルの中から、Ｓ１１２にて取得した最大振幅値αに対応する線形減衰係数Ｃｓを検索する。
次いで、線形減衰係数決定部５２はＳ１１４に進み、上記の検索により抽出した、最大振幅値αに対応する線形減衰係数Ｃｓを出力する。その後Ｓ１１５に進み、この処理を終了する。この線形減衰係数決定部５２が、本発明の線形減衰係数決定手段に相当する。
図３は、マイクロコンピュータ５０の非線形重み決定部５３が実行する処理の流れを示すフローチャートである。非線形重み決定部５３は図３に示される非線形重み決定処理をＳ１２０にて開始する。次いで、Ｓ１２１にて、線形減衰係数決定部５２から線形減衰係数Ｃｓを入力する。続いて、Ｓ１２２にて、線形減衰係数Ｃｓに応じて非線形重みβを決定する。非線形重みβは、可変減衰係数計算部５４が非線形Ｈ∞制御理論を適用して可変減衰係数Ｃｖを計算する際に設定される重みである。このステップにおいて非線形重み決定部５３は具体的には、非線形重みテーブルを参照して非線形重みβを決定する。非線形重みテーブルはマイクロコンピュータ５０のメモリ内に記憶されている。この非線形重みテーブルは、複数の線形減衰係数Ｃｓと複数の非線形重みβとを対応付けている。図３のＳ１２２のボックス内に示される表Ｅは、非線形重みテーブルの一例である。表Ｅからわかるように、線形減衰係数Ｃｓが小さいほど、その線形減衰係数Ｃｓに対応した非線形重みβが段階的あるいは連続的に小さくなるように、両者が対応付けられている。また、非線形重みの大きさは、対応関係にある線形減衰係数とともに要求減衰力の計算に用いられた場合に、計算した要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲内に収まり、且つリサージュ曲線の膨らみが上記可変範囲内にてできるだけ大きくなるように、決定されている。非線形重み決定部５３は、この非線形重みテーブルの中から、Ｓ１２１にて入力した線形減衰係数Ｃｓに対応する非線形重みβを検索する。
次いで、非線形重み決定部５３はＳ１２３に進み、上記の検索により抽出した非線形重みβを出力する。その後Ｓ１２４に進み、この処理を終了する。非線形重み決定部５３が、本発明の非線形重み決定手段に相当する。
図４は、マイクロコンピュータ５０の可変減衰係数計算部５４が実行する処理の流れを示すフローチャートである。可変減衰係数計算部５４は図４に示される可変減衰係数計算処理をＳ１３０にて開始する。次いで、Ｓ１３１にて、非線形重み決定部５３から非線形重みβを入力する。続いて、Ｓ１３２にて、バネ上加速度センサ４１からバネ上加速度ｘｐｂ”を、バネ下加速度センサ４２からバネ下加速度ｘｐｗ”を、ストロークセンサ４３からバネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗ−ｘｐｂを、タイヤ変位量センサ４４からバネ下相対変位ｘｐｒ−ｘｐｗを、それぞれ入力する。次にＳ１３３にて、バネ上加速度ｘｐｂ”およびバネ下加速度ｘｐｗ”をそれぞれ時間積分することにより、バネ上部材ＨＡの上下方向の変位速度（上方向の速度が正の速度、下方向の速度が負の速度）であるバネ上速度ｘｐｂ’（＝ｄｘｐｂ／ｄｔ）およびバネ下部材ＬＡの上下方向の変位速度（上方向の速度が正の速度、下方向の速度が負の速度）であるバネ下速度ｘｐｗ’（＝ｄｘｐｗ／ｄｔ）を計算する。また、バネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗ−ｘｐｂを時間微分することにより、バネ上速度ｘｐｂ’とバネ下速度ｘｐｗ’との差であるバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’を計算する。さらに、バネ下相対変位量ｘｐｒ−ｘｐｗを時間微分することにより、路面の上下方向の変位速度（上方向の速度が正の速度、下方向の速度が負の速度）である路面速度ｘｐｒ’（＝ｄｘｐｒ／ｄｔ）とバネ下速度ｘｐｗ’との差であるバネ下相対速度ｘｐｒ’−ｘｐｗ’を計算する。なお、バネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’は、サスペンション装置ＳＰの振動速度を表し、この速度はピストン２２のシリンダ２１に対する振動速度（ストローク速度）に等しい。
次に可変減衰係数計算部５４は、Ｓ１３４にて、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて可変減衰係数Ｃｖを計算する。この場合、可変減衰係数計算部５４は、サスペンション装置ＳＰの運動に基づいて設計される制御システム（一般化プラント）の制御入力ｕを可変減衰係数Ｃｖに設定し、この制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、可変減衰係数Ｃｖを計算する。すなわち、システムのＬ２ゲイン（外乱ｗから評価出力ｚまでのＬ２ゲイン）が正定数γ未満となるように、制御入力ｕすなわち可変減衰係数Ｃｖを計算する。Ｓ１３４にて可変減衰係数Ｃｖを計算した後は、Ｓ１３５にて可変減衰係数Ｃｖを出力する。その後、Ｓ１３６に進んでこの処理を終了する。可変減衰係数計算部５４が、本発明の可変減衰係数計算手段に相当する。
可変減衰係数Ｃｖの計算にあたり、本実施形態においては、単輪モデルにより表されるサスペンション装置ＳＰの運動に基づいて設計された制御システムに非線形Ｈ∞状態フィードバック制御を適用することにより、可変減衰係数Ｃｖが制御入力ｕとして算出される。本実施形態における非線形Ｈ∞状態フィードバック制御を用いた可変減衰係数Ｃｖの算出手法について、以下にその概略を説明する。
図７は、図４に示されたサスペンション装置ＳＰの単輪モデルを示す図である。このモデルは２自由度振動系である。図において、Ｍｂはバネ上部材ＨＡの質量、Ｍｗはバネ下部材ＬＡの質量、Ｋｓはバネ１０のバネ定数、Ｃｓはダンパ２０の線形減衰係数、Ｃｖはダンパ２０の可変減衰係数、Ｋｔはタイヤ６０の弾性係数、ｘｐｂはバネ上部材ＨＡの上下変位量（バネ上変位量）、ｘｐｗはバネ下部材ＬＡの上下変位量（バネ下変位量）、ｘｐｒは路面の上下変位量（路面変位量）をそれぞれ表す。
この単輪モデルにより表されるサスペンション装置ＳＰの運動方程式は、下記式（ｅｑ．１）により表される。
2010095278.tif 000003
式（ｅｑ．１）から、状態方程式が下記式（ｅｑ．２）のように導出される。ここで、状態量ｘｐは、バネ下相対変位量ｘｐｒ−ｘｐｗ、バネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗ−ｘｐｂ、バネ下速度ｘｐｗ’およびバネ上速度ｘｐｂ’であり、外乱ｗは路面速度ｘｐｒ’である。また、制御入力ｕは可変減衰係数Ｃｖである。
2010095278.tif 000004
また、出力方程式は、下記式（ｅｑ．３）のように記述される。ここで、評価出力ｚｐは、バネ上加速度ｘｐｂ”、バネ上速度ｘｐｂ’およびバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’である。
2010095278.tif 000005
したがって、状態空間表現は、下記式（ｅｑ．４）のように記述される。
2010095278.tif 000006
図８は、上記式（ｅｑ．４）を基に設計した一般化プラントの閉ループシステム（制御システム）のブロック線図である。図８からわかるように、評価出力ｚｐには、周波数により変動する重みである周波数重みＷｓが作用している。周波数重みＷｓの状態空間表現は、状態量ｘｗ、出力ｚｗおよび各定数行列Ａｗ，Ｂｗ，Ｃｗ，Ｄｗにより、下記式（ｅｑ．５）のように記述される。
2010095278.tif 000007
ここで、
ｘｗ’＝ｄｘｗ／ｄｔ
式（ｅｑ．５）は、下記式（ｅｑ．６）のように変形できる。
2010095278.tif 000008
また、制御入力ｕにも、周波数により変動する周波数重みＷｕが作用している。周波数重みＷｕの状態空間表現は、状態量ｘｕ、出力ｚｕおよび各定数行列Ａｕ，Ｂｕ，Ｃｕ，Ｄｕにより、下記式（ｅｑ．７）のように表される。
2010095278.tif 000009
ここで、
ｘｕ’＝ｄｘｕ／ｄｔ
また、評価出力ｚｐに周波数重みＷｓを作用させた出力に、非線形重みβが作用している。非線形重みβは評価出力ｚｐにかかる重みであり、状態量が原点から離れている場合に制御性能を改善するために導入される。この非線形重みβの導入により、図８に示される閉ループシステムのＬ２ゲインを積極的に下げることが可能になる。なお、制御入力ｕに周波数重みＷｕを作用させた出力にも非線形重みを作用させてもよい。
図８に示される一般化プラントの状態空間表現は、下記式（ｅｑ．８）のように記述される。
2010095278.tif 000010
ここで、
2010095278.tif 000011
式（ｅｑ．８）により表される一般化プラントは双線形システムである。したがって、ある与えられた正定数γに対し、下記式（ｅｑ．９）に示されるリカッチ不等式を満たす正定対称行列Ｐが存在するならば、一般化プラントの閉ループシステムが内部安定となり、且つ、外乱ｗから評価出力ｚまでのＬ２ゲイン（閉ループシステムのＬ２ゲイン）が正定数γ未満となる状態フィードバックコントローラＫ（＝Ｋ（ｘ））を設計することができる。
2010095278.tif 000012
このとき、コントローラＫ（＝Ｋ（ｘ））の一つは、下記式（ｅｑ．１０）のように記述される。
2010095278.tif 000013
なお、ｍ（ｘ）は任意の正定関数である。式（ｅｑ．１０）は、式（ｅｑ．１１）により表される条件により、式（ｅｑ．１２）のように記述される。
2010095278.tif 000014
したがって、一例として上記式（ｅｑ．１２）のように設計された状態フィードバックコントローラＫ（＝Ｋ（ｘ））、すなわち図８の閉ループシステムのＬ２ゲインが正定数γ未満となるように設計される状態フィードバックコントローラＫ（＝Ｋ（ｘ））により、制御入力ｕが算出される。算出された制御入力ｕにより可変減衰係数Ｃｖが得られる。得られた可変減衰係数Ｃｖは、要求減衰力計算部５５による要求減衰力の計算に用いられる。
図５は、要求減衰力計算部５５が実行する処理の流れを示すフローチャートである。要求減衰力計算部５５は図５に示される要求減衰力計算処理をＳ１４０にて開始する。次いで、Ｓ１４１にて、線形減衰係数決定部５２から線形減衰係数Ｃｓを入力する。続いて、Ｓ１４２にて、可変減衰係数計算部５４から可変減衰係数Ｃｖを入力する。次に、Ｓ１４３にて、要求減衰係数Ｃｒｅｑを計算する。要求減衰係数Ｃｒｅｑは、可変減衰係数Ｃｖに線形減衰係数Ｃｓを加算することにより求められる。その後要求減衰力計算部５５はＳ１４４に進み、制御目標の減衰力である要求減衰力Ｆｒｅｑを計算する。要求減衰力Ｆｒｅｑは、要求減衰係数Ｃｒｅｑにバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’を乗ずることにより求められる。次いで、Ｓ１４５にて、要求減衰力Ｆｒｅｑを出力する。その後Ｓ１４６に進んでこの処理を終了する。要求減衰力計算部５５が、本発明の要求減衰力計算手段に相当する。
図６は、要求段数決定部５６が実行する処理の流れを示すフローチャートである。要求段数決定部５６は図６に示される要求段数決定処理をＳ１５０にて開始する。次いで、Ｓ１５１にて、要求減衰力Ｆｒｅｑを入力する。続いて、Ｓ１５２にて、要求段数Ｄｒｅｑを決定する。要求段数Ｄｒｅｑの決定に当たり、要求段数決定部５６は減衰力特性テーブルを参照する。減衰力特性テーブルはマイクロコンピュータ５０のメモリ内に記憶されている。この減衰力特性テーブルには、複数のバネ上−バネ下相対速度と、そのバネ上−バネ下相対速度に対応してダンパ２０が発生する複数の減衰力が、ダンパ２０の減衰力特性を表す段数ごとに対応付けられている。Ｓ１５２にて、要求段数決定部５６は、バネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’に対応する減衰力を段数ごとに選択する。さらに、段数ごとに選択した減衰力の中から、要求減衰力Ｆｒｅｑに最も近い減衰力を最終的に選び出す。そして、最終的に選び出した減衰力に対応する段数を要求段数Ｄｒｅｑとして決定する。
Ｓ１５２にて要求段数Ｄｒｅｑを決定した後は、要求段数決定部５６はＳ１５３に進み、要求段数Ｄｒｅｑに応じた信号をアクチュエータ３２に出力する。その後Ｓ１５４に進んでこの処理を終了する。指令信号を受けたアクチュエータ３２はその指令信号に基づいて作動する。アクチュエータ３２の作動に伴いバルブ３１が作動する。これにより、ダンパ２０の減衰力特性を表す段数が要求段数Ｄｒｅｑとなるように可変絞り機構３０が制御される。このような可変絞り機構３０の制御により、ダンパ２０の減衰力特性が段階的に制御される。要求段数決定部５６が、本発明の減衰力特性制御手段に相当する。
マイクロコンピュータ５０は、以上説明した処理にしたがって、サスペンション装置ＳＰの振動に対してダンパ２０が発生する減衰力を制御する。この減衰力制御は、本実施形態では、それぞれのサスペンション装置ごとに独立して行われる。図９は、線形減衰係数決定部５２に入力される中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが０である場合、すなわち中周波バネ上加速度が入力されていない場合に要求減衰力計算部５５により計算された要求減衰力Ｆｒｅｑの推移を表すリサージュ曲線の一例と、ダンパ２０の減衰力特性の可変範囲とを表した減衰力特性グラフである。この減衰力特性グラフの横軸はバネ上−バネ下相対速度Ｖであり、縦軸は減衰力Ｆである。また、ダンパ２０の減衰力特性の可変範囲は、発生する減衰力が最も小さいときに設定される段数Ｄｍｉｎにより表される減衰力特性線と、発生する減衰力が最も大きいときに設定される段数Ｄｍａｘにより表される減衰力特性線との間に挟まれる領域Ｒにより表される。図からわかるように、要求減衰力Ｆｒｅｑの推移は滑らかなリサージュ曲線により表される。このリサージュ曲線は、線形減衰係数Ｃｓにより表される減衰力特性線から上下に膨らむように形成されている（上下に膨らむ量は等しくない場合もある）。また、線形減衰係数Ｃｓは要求減衰力Ｆｒｅｑの推移の傾向、例えばリサージュ曲線の平均的な傾きに影響する。
本実施形態においては、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが０であるときに、リサージュ曲線がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒに収まる範囲で、線形減衰係数Ｃｓが最も大きな値に設定される。このため要求減衰力も大きな値となり、ダンパ２０が発生する減衰力が大きくなる。これによりバネ上部材ＨＡに制振力が強く働き、バネ上部材ＨＡの振動が速やかに減衰される。
一方、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが大きい場合は、バネ上−バネ下相対速度Ｖが大きい領域（例えば図９の点線Ａで囲まれた領域）にて、アクチュエータ３２の応答遅れやマイクロコンピュータ５０における演算の時間的制約により適切な要求減衰力Ｆｒｅｑの算出を行うことができなくなる。このような場合は、乗り心地性向上の観点から、線形減衰係数Ｃｓはできるだけ小さい方がよい。従来においては、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが大きい場合でも小さい場合でも、線形減衰係数Ｃｓは、バネ上部材ＨＡの振動が速やかに減衰するように、できるだけ大きな値に固定されていたので、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが大きくなった場合には、特にバネ上−バネ下相対速度Ｖが大きい領域（例えば図の領域Ａ）において、車両の乗り心地が悪化していた。
これに対して本実施形態では、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが大きいほど、線形減衰係数Ｃｓが小さな値に設定される。図１０は、最大振幅値αの増大に伴って線形減衰係数Ｃｓが小さな値に変更された場合における、要求減衰力Ｆｒｅｑの推移を表すリサージュ曲線と、ダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒを示した減衰力特性グラフである。図１０の線形減衰係数Ｃｓにより表される減衰力特性線の勾配は、図９の線形減衰係数Ｃｓにより表される減衰力特性線の勾配よりも小さい。また、図１０に示される要求減衰力は、同一の条件下で図９に示される要求減衰力よりも小さい。すなわち、最大振幅値αが大きい場合に計算される要求減衰力は、最大振幅値αが小さい場合に計算される要求減衰力と比較して小さい。つまり、最大振幅値αが大きくなれば、要求減衰力Ｆｒｅｑが小さくなる。要求減衰力が小さくなれば、ダンパ２０が発生する減衰力も小さくなる。このような減衰力の低下により、中周波振動入力時における乗り心地の悪化、特に振動速度が大きいときの乗り心地の悪化が抑制される。
しかし、線形減衰係数Ｃｓを小さくした場合、図１０に示されるようにリサージュ曲線が横に寝た形状となり、リサージュ曲線のうち点線で示された部分がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒの下限からはみ出す。要求減衰力Ｆｒｅｑが可変範囲Ｒの下方を推移した場合、ダンパ２０の減衰力特性を表す段数が強制的に段数Ｄｍｉｎに設定されてしまうため、要求減衰力Ｆｒｅｑの値に応じた適切な減衰力制御を行うことができない。また、要求減衰力Ｆｒｅｑは、図１０の点Ｂ、すなわちダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒの下限にて不連続的に変化する。このため減衰力の不連続な変化が乗員に違和感を与え、乗り心地が悪化してしまう。
本実施形態においては、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが大きいときには、車両の乗り心地の悪化を防ぐために線形減衰係数Ｃｓが小さい値に設定されるとともに、非線形重み決定部５３によって、可変減衰係数Ｃｖの計算の際に用いる非線形重みβも調整される。非線形重みβは図８に示されるように、評価出力ｚｐに周波数重みＷｓを作用させた出力に作用する。したがって、評価出力ｚｐには重みβＷｓが作用する。また、非線形Ｈ∞制御は、外乱ｗが評価出力ｚｐにできるだけ影響しないようにシステムを制御する外乱抑圧制御でもある。よって、感度関数をＳにより表した場合、下記不等式（ｅｑ．１３）が成立するように状態フィードバックコントローラが設計される。
2010095278.tif 000015
非線形重みβが大きくなると、式（ｅｑ．１３）を成立させるために感度関数Ｓが相対的に小さくなるので、外乱を抑圧するための制御性が向上する。その反面、コントローラの解を見つけ出すことが困難になる。よって、状態フィードバックコントローラの変動幅が大きくなる（すなわち制御範囲が広くなって、リサージュ曲線の膨らみが大きくなる）。逆に、非線形重みβが小さくなると、式（ｅｑ．１３）が成立する範囲で感度関数Ｓを大きくしてもよい。感度関数Ｓが大きくなると制御偏差が大きくなって制御性が悪化する。その反面、コントローラの解を見つけ出すことが容易になる。よって、状態フィードバックコントローラの変動幅が小さくなる（すなわち制御範囲が狭くなって、リサージュ曲線の膨らみが小さくなる）。つまり、図１２に示されるように、非線形重みβが大きくなるほど、感度関数を（１／βＷｓ）以下にするように制御することが困難になり、その結果、要求減衰力Ｆｒｅｑのリサージュ曲線の膨らみが増加する。逆に、非線形重みβが小さくなるほど、リサージュ曲線の膨らみが減少する。
本実施形態はこの点に着目し、線形減衰係数Ｃｓの大きさに応じて非線形重みβを調整することにより、要求減衰力Ｆｒｅｑの推移を表すリサージュ曲線の膨らみを調整している。具体的には、リサージュ曲線の膨らみがダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒ内に収まるように、線形減衰係数Ｃｓが小さいほど非線形重みβが小さい値に決定される。またこのとき、リサージュ曲線の膨らみが可変範囲Ｒ内に収まる範囲内にてできるだけ大きくなるように、非線形重みβが決定される。このようにして非線形重みβが決定された場合、図１１に示されるように、線形減衰係数Ｃｓが小さくされた場合においてもリサージュ曲線がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒ内に収められる。このため、要求減衰力が可変範囲Ｒの下限にて不連続的に変化することはない。よって、要求減衰力が不連続的に変化することにより乗員に違和感を与えることがない。
以上のように、本実施形態によれば、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが大きいほど線形減衰係数Ｃｓが小さく設定されるので、バネ上部材ＨＡの振動が速やかに減衰されるとともに、中周波バネ上加速度入力時には乗り心地の悪化が抑えられる。また、線形減衰係数Ｃｓが小さいほど非線形重みβが小さく設定されるので、要求減衰力Ｆｒｅｑの推移を表すリサージュ曲線がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒに収められる。
（第二実施形態）
上記第一実施形態においては、線形減衰係数Ｃｓの大きさに応じて非線形重みβの値を変更することにより、要求減衰力Ｆｒｅｑの推移を表すリサージュ曲線がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒ内に収まるように、減衰力が制御されている。一方、本実施形態においては、線形減衰係数Ｃｓの変化に応じて要求減衰力がダンパの減衰力特性の可変範囲内に収まるように、要求減衰力が補正される。
図１３は、本発明の第二実施形態である車両のサスペンション制御装置の全体概略図である。このサスペンション制御装置２は、サスペンション装置ＳＰおよび電気制御装置ＥＬを備える。電気制御装置ＥＬは、各種センサおよびマイクロコンピュータ１５０を備える。このサスペンション制御装置２のマイクロコンピュータ１５０以外の各構成は、図１に示されるサスペンション制御装置１の各対応構成と同一である。したがって、マイクロコンピュータ１５０以外の各構成には図１に示される各対応構成と同一の符号を付し、その具体的説明は省略する。
図１３に示されるように、マイクロコンピュータ１５０は、Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部１５１、線形減衰係数決定部１５２、可変減衰係数計算部１５４、要求減衰力計算部１５５、補正要求減衰力計算部１５７および要求段数決定部１５６を備える。
Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部１５１、線形減衰係数決定部１５２、可変減衰係数計算部１５４の機能は、それぞれ図１のＢ．Ｐ．Ｆ処理部５１、線形減衰係数決定部５２および可変減衰係数計算部５４の機能と同一であるので、その説明を省略する。要求減衰力計算部１５５は、線形減衰係数Ｃｓおよび可変減衰係数Ｃｖを入力するとともに、入力したこれらの減衰係数に基づいて要求減衰力Ｆｒｅｑを計算する。そして、計算した要求減衰力Ｆｒｅｑおよび、要求減衰力Ｆｒｅｑの計算に使用したバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’を出力する。
補正要求減衰力計算部１５７は、線形減衰係数決定部１５２から線形減衰係数Ｃｓを、可変減衰係数計算部１５４から可変減衰係数Ｃｖを、要求減衰力計算部１５５から要求減衰力Ｆｒｅｑおよびバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’を入力するとともに、入力した値に基づいて、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を計算する。この補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊は、線形減衰係数Ｃｓの大きさに応じて要求減衰力Ｆｒｅｑを補正した減衰力である。そして、計算した補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を出力する。要求段数決定部１５６は、補正要求減衰力計算部１５７から補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を入力し、入力した補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊に基づいて要求段数Ｄｒｅｑを決定する。そして、決定した要求段数Ｄｒｅｑに対応する信号をアクチュエータ３２に出力する。
上記のように構成されたサスペンション制御装置２において、減衰力制御の実行フラグがＯＮに設定された場合に減衰力制御が開始される。減衰力制御の開始により、マイクロコンピュータ１５０の線形減衰係数決定部１５２は線形減衰係数決定処理を、可変減衰係数計算部１５４は可変減衰係数計算処理を、要求減衰力計算部１５５は要求減衰力計算処理を、補正要求減衰力計算部１５７は補正要求減衰力計算処理を、要求段数決定部１５６は要求段数決定処理を、それぞれ実行する。
線形減衰係数決定部１５２が実行する線形減衰係数決定処理は、図２のフローチャートに示された処理と同一である。この処理により、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが大きいほど小さくなるように線形減衰係数Ｃｓが決定される。そして、決定された線形減衰係数Ｃｓが出力される。
図１４は、可変減衰係数計算部１５４が実行する処理の流れを示すフローチャートである。可変減衰係数計算部１５４は図１４に示される可変減衰係数計算処理をＳ２１０にて開始する。次いで、Ｓ２１１にて、バネ上加速度ｘｐｂ”、バネ下加速度ｘｐｗ”、バネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗ−ｘｐｂおよびバネ下相対変位量ｘｐｒ−ｘｐｗを、それぞれ入力する。続いてＳ２１２にて、バネ上速度ｘｐｂ’、バネ下速度ｘｐｗ’、バネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’および、バネ下相対速度ｘｐｒ’−ｘｐｗ’を計算する。
次に可変減衰係数計算部１５４は、Ｓ２１３にて、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて可変減衰係数Ｃｖを計算する。可変減衰係数Ｃｖの計算手法は上記第一実施形態と同様である。ただし、上記第一実施形態と異なり、非線形重みは予め決められた設定値である。Ｓ２１３にて可変減衰係数Ｃｖを計算した後は、Ｓ２１４にて可変減衰係数Ｃｖを出力する。その後、Ｓ２１５に進んでこの処理を終了する。この可変減衰係数計算部１５４が、本発明の可変減衰係数計算手段に相当する。
図１５は、要求減衰力計算部１５５が実行する処理の流れを示すフローチャートである。要求減衰力計算部１５５は図１５に示される要求減衰力計算処理をＳ２２０にて開始する。次いで、Ｓ２２１にて、線形減衰係数決定部１５２から線形減衰係数Ｃｓを入力する。次に、Ｓ２２２にて、可変減衰係数計算部１５４から可変減衰係数Ｃｖを入力する。続いて、Ｓ２２３にて、可変減衰係数Ｃｖに線形減衰係数Ｃｓを加算することにより要求減衰係数Ｃｒｅｑを計算する。その後、Ｓ２２４にて、要求減衰係数Ｃｒｅｑにバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’を乗ずることにより要求減衰力Ｆｒｅｑを計算する。次いで、Ｓ２２５にて、要求減衰力Ｆｒｅｑおよび、要求減衰力Ｆｒｅｑの計算に使用したバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’を出力する。その後Ｓ２２６に進んでこの処理を終了する。この要求減衰力計算部１５５が、本発明の要求減衰力計算手段に相当する。
図１６は、補正要求減衰力計算部１５７が実行する処理の流れを示すフローチャートである。補正要求減衰力計算部１５７は図１６に示される補正要求減衰力計算処理をＳ２３０にて開始する。次いで、Ｓ２３１にて、要求減衰力計算部１５５から要求減衰力Ｆｒｅｑおよびバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’を入力する。次に、Ｓ２３２にて可変減衰係数計算部１５４から可変減衰係数Ｃｖを入力する。続いて、Ｓ２３３にて、線形減衰係数決定部１５２から線形減衰係数Ｃｓを入力する。
その後、補正要求減衰力計算部１５７はＳ２３４に進み、線形減衰係数Ｃｓが基準線形減衰係数Ｃｓ０未満であるか否かを判定する。基準線形減衰係数Ｃｓ０は、それを用いて要求減衰力を計算した場合に、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒ内に収まるように、予め決められている設定値であり、マイクロコンピュータ１５０に記憶されている。この基準線形減衰係数Ｃｓ０は、線形減衰係数テーブルに記憶されている線形減衰係数のうち最も大きい線形減衰係数、つまり中周波バネ上加速度ｘｐｂＭ”の最大振幅値αが０である場合に対応する線形減衰係数に等しい。したがって、線形減衰係数テーブルを参照して決定される線形減衰係数Ｃｓは、基準線形減衰係数Ｃｓ０に等しいか、または基準線形減衰係数Ｃｓ０よりも小さくなる。
Ｓ２３４にて線形減衰係数Ｃｓが基準線形減衰係数Ｃｓ０未満である（Ｓ２３４：Ｙｅｓ）と判定されたときはＳ２３５に進む。Ｓ２３５では、可変減衰係数Ｃｖが負であるか否かを判定する。可変減衰係数Ｃｖが負であると判定した場合（Ｓ２３５：Ｙｅｓ）はＳ２３６に進む。Ｓ２３４の判定結果およびＳ２３５の判定結果がともにＹｅｓである場合、すなわち線形減衰係数Ｃｓが基準線形減衰係数Ｃｓ０未満であり、且つ可変減衰係数Ｃｖが負である場合は、計算される要求減衰力Ｆｒｅｑが小さい。このため要求減衰力Ｆｒｅｑがダンパ２０の減衰力特性の可変範囲の下限を下回るおそれがある。よって、この場合に要求減衰力が可変範囲から逸脱しないように、要求減衰力が補正される。具体的には、補正要求減衰力計算部１５７は、Ｓ２３４およびＳ２３５の判定結果がＹｅｓである場合にＳ２３６に進み、下記式（ｅｑ．１４）により補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を計算する。
2010095278.tif 000016
上記式（ｅｑ．１４）において、Ｃｍｉｎは、ダンパ２０の減衰力特性を表す段数が最小の段数Ｄｍｉｎであるときに、ダンパ２０が発生する減衰力（最小減衰力）の振動速度に対する係数（最小減衰係数）である。また、Ｆｒｅｑ０は、基準線形減衰係数Ｃｓ０を用いて計算される要求減衰力（基準要求減衰力）であり、下記式（ｅｑ．１５）により計算することができる。
2010095278.tif 000017
なお、式（ｅｑ．１５）を式（ｅｑ．１４）に代入すると、式（ｅｑ．１６）を得る。
2010095278.tif 000018
式（ｅｑ．１６）からわかるように、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊は、要求減衰力計算部１５５にて計算された要求減衰力ＦｒｅｑからＣｖ（（Ｃｓ０−Ｃｓ）／（Ｃｓ０−Ｃｍｉｎ））（ｘｐｗ’−ｘｐｂ’）を差し引くことにより、要求減衰力Ｆｒｅｑを補正した減衰力であることがわかる。また、式（ｅｑ．１６）の右辺に線形減衰係数Ｃｓが含まれていることから、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊は、線形減衰係数Ｃｓの大きさに応じて要求減衰力Ｆｒｅｑを補正するものであることがわかる。さらに、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊は、基準線形減衰係数Ｃｓ０と最小減衰係数Ｃｍｉｎとの差（Ｃｓ０−Ｃｍｉｎ）と、基準線形減衰係数Ｃｓ０と線形減衰係数Ｃｓとの差（Ｃｓ０−Ｃｓ）との比（Ｃｓ０−Ｃｓ）／（Ｃｓ０−Ｃｍｉｎ）に基づいて、要求減衰力Ｆｒｅｑを補正するものであることがわかる。
Ｓ２３６にて上記式（ｅｑ．１４）により補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を計算した後は、補正要求減衰力計算部１５７はＳ２３８に進み、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を出力する。その後Ｓ２３９に進んでこの処理を終了する。
また、Ｓ２３５の判定結果がＮｏである場合はＳ２３７に進む。Ｓ２３５の判定結果がＮｏである場合、つまり可変減衰係数Ｃｖが正である場合は、要求減衰力Ｆｒｅｑは線形減衰力よりも大きいので、要求減衰力Ｆｒｅｑがダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒの下限を下回るおそれはない。つまり要求減衰力Ｆｒｅｑを補正する必要がない。よって、Ｓ２３５の判定結果がＮｏであるときにはＳ２３７にて要求減衰力Ｆｒｅｑをそのまま補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊に代入する。次いで、Ｓ２３８にて補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を出力する。その後Ｓ２３９に進んでこの処理を終了する。
また、Ｓ２３４の判定結果がＮｏである場合もＳ２３７に進む。Ｓ２３４の判定結果がＮｏである場合は、線形減衰係数Ｃｓが基準線形減衰係数Ｃｓ０未満ではない。この場合は線形減衰係数Ｃｓが基準線形減衰係数Ｃｓ０に等しい。基準線形減衰係数Ｃｓ０を用いて計算された基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０はダンパ２０の減衰力特性の可変範囲内の減衰力であるので、Ｓ２３４の判定結果がＮｏであるときは要求減衰力を補正する必要がない。したがって、Ｓ２３７にて要求減衰力Ｆｒｅｑをそのまま補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊に代入する。次いで、Ｓ２３８にて補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を出力し、さらにＳ２３９に進んでこの処理を終了する。この補正要求減衰力計算部１５７が、本発明の補正要求減衰力計算手段に相当する。
要求段数決定部１５６が実行する要求段数決定処理は、基本的には図６に示される第一実施形態の要求段数決定部５６が実行する要求段数決定処理と同一である。ただし、図６のＳ１５１では要求減衰力Ｆｒｅｑを入力しているのに対し、本実施形態の要求段数決定処理においては要求減衰力Ｆｒｅｑの代わりに補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を入力する。他のステップは、図６と同一であるので説明を省略する。
本実施形態においては上述のように、要求減衰力Ｆｒｅｑを補正した補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊によってダンパ２０の減衰力特性が制御される。この補正の効果について、以下に説明する。
図１７は、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線およびダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒを示す減衰力特性グラフである。図中の破線で示されたリサージュ曲線Ａは、線形減衰係数が基準線形減衰係数Ｃｓ０であるときに計算された要求減衰力である基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０の推移を表している。この基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０は、中周波バネ上加速度が０であるとき、すなわち中周波バネ上加速度の最大振幅値αが０であるときに計算される要求減衰力に等しい。また、図中の実線で示されたリサージュ曲線Ｂは、中周波バネ上加速度の最大振幅値αが大きい場合に線形減衰係数決定部１５２により決定された線形減衰係数Ｃｓを用いて計算された要求減衰力Ｆｒｅｑの推移を表している。線形減衰係数Ｃｓは、基準線形減衰係数Ｃｓ０よりも小さい。
図に示されるように、リサージュ曲線Ａは、ダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒ内に収まっている。一方、リサージュ曲線Ｂの下方部分は可変範囲Ｒからはみ出している。このように、線形減衰係数が基準線形減衰係数Ｃｓ０から、それよりも小さい値Ｃｓに変更された場合には、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒからはみ出すおそれがある。可変範囲Ｒからはみ出した部分を表す要求減衰力Ｆｒｅｑは、ダンパ２０の減衰力特性の下限（Ｄｍｉｎにより表される減衰力特性線）の下方を推移する。要求減衰力Ｆｒｅｑがこのような推移を辿る場合、図の点Ｄの位置にて減衰力の推移が急激に変化して、乗員に違和感を与えるという問題がある。
これに対し、本実施形態においては、リサージュ曲線Ｂのうち線形減衰係数Ｃｓにより表される減衰力特性線よりも下方部分、すなわち可変減衰係数Ｃｖが負である領域が、図の一点鎖線Ｃで表される曲線となるように、要求減衰力が補正される。この一点鎖線Ｃで表される曲線は、上記式（ｅｑ．１４）により計算された補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊の推移を表している。図からわかるように、曲線Ｃは、ダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒ内を推移している。
式（ｅｑ．１４）により計算される補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊は、必ずダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒ内の減衰力になる。この理由について説明する。図１７に示されるように、例えばバネ上−バネ下相対速度がＶ１であるときに計算される補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊は、式（ｅｑ．１４）のバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗ’−ｘｐｂ’にＶ１を代入して、下記式（ｅｑ．１７）のように記述される。
2010095278.tif 000019
式（ｅｑ．１７）は、下記式（ｅｑ．１８）のように変形できる。
2010095278.tif 000020
式（ｅｑ．１８）において、Ｆｓは線形減衰係数Ｃｓにバネ上−バネ下相対速度Ｖ１を乗じて得られる線形減衰力、Ｆｓ０は基準線形減衰係数Ｃｓ０にバネ上−バネ下相対速度Ｖ１を乗じて得られる基準線形減衰力、Ｆｍｉｎは最小減衰係数Ｃｍｉｎにバネ上−バネ下相対速度Ｖ１を乗じて得られる最小減衰力である。
また、式（ｅｑ．１８）中、（Ｆｓ−Ｆｍｉｎ）／（Ｆｓ０−Ｆｍｉｎ）は、基準線形減衰力Ｆｓ０と最小減衰力Ｆｍｉｎとの差（基準減衰力差）に対する、線形減衰力Ｆｓと最小減衰力Ｆｍｉｎとの差（比較減衰力差）の比（差分減衰比）を表す。補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊は、この差分減衰比に基づいて計算される。また、差分減衰比をＧで表すと、式（ｅｑ．１８）は、式（ｅｑ．１９）のように変形できる。
2010095278.tif 000021
したがって、補正要求減衰係数Ｆｒｅｑ＊は、上記式（ｅｑ．１９）により計算されているともいえる。
また、式（ｅｑ．１９）は、式（ｅｑ．２０）のようにも変形できる。
2010095278.tif 000022
式（ｅｑ．２０）の右辺は、基準線形減衰力Ｆｓ０と最小減衰力Ｆｍｉｎとの差と、基準線形減衰力Ｆｓ０と基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０との差の比を表す。一方、式（ｅｑ．２０）の左辺は、線形減衰力Ｆｓと最小減衰力Ｆｍｉｎとの差と、線形減衰力Ｆｓと補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊との差の比を表す。
図１８は、式（ｅｑ．２０）に示される各減衰力差の関係を表す模式図である。図において、基準線形減衰力Ｆｓ０と最小減衰力Ｆｍｉｎとの差がＡにより、基準線形減衰力Ｆｓ０と基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０との差がＢにより表される。また、線形減衰力Ｆｓと最小減衰力Ｆｍｉｎとの差がＣにより、線形減衰力Ｆｓと補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊との差がＤにより表される。式（ｅｑ．２０）が成立する場合、Ｂ／Ａ＝Ｄ／Ｃが成立する。
基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０は基準線形減衰係数Ｃｓ０を用いて計算されているので、この減衰力が最小減衰力Ｆｍｉｎよりも小さくなることはない。よって、図１８に示されるように、差Ｂは差Ａよりも小さく、Ｂ／Ａは１未満である。Ｂ／Ａが１未満であれば、Ｄ／Ｃも１未満である。よって、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊は最小減衰力Ｆｍｉｎよりも大きくなる。このため補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊がダンパの減衰力特性の可変範囲内に収まるのである。
また、上記式（ｅｑ．１４）あるいは式（ｅｑ．１９）により補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を計算することにより、図１８に示される各減衰力の関係が維持される。したがって、可変範囲Ｒ内における要求減衰力の推移の傾向が、基準要求減衰力Ｆｒｅｑ０の推移の傾向に一致した補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を計算することができる。
以上の説明からわかるように、本実施形態によれば、中周波バネ上加速度による振動が大きいときは、線形減衰係数Ｃｓが小さい値に決定される。このため上記振動の入力による乗り心地の悪化が抑えられる。また、線形減衰係数Ｃｓを小さい値に変更したことにより要求減衰力Ｆｒｅｑがダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒから逸脱するおそれがあるときには、要求減衰力Ｆｒｅｑが補正される。この補正によって、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊の推移を表すリサージュ曲線を可変範囲Ｒに収めることができる。
上記第二実施形態において、基準線形減衰係数Ｃｓ０は、線形減衰係数決定部１５２により決定される最も大きい線形減衰係数と等しい。しかし、基準線形減衰係数Ｃｓ０は、それを用いて計算された要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒに収まるという条件を満たす任意の値に設定することができる。基準線形減衰係数Ｃｓ０がこのような条件を満たす限り、補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊が、ダンパ２０の減衰力特性の可変範囲Ｒ内の減衰力に属する。
なお、上記の例では、線形減衰係数Ｃｓが基準線形減衰係数Ｃｓ０よりも小さい値に決定されたときに、要求減衰力Ｆｒｅｑがダンパ２０の減衰力特性の下限を下回らないように要求減衰力Ｆｒｅｑを補正する例を示した。これと同じように、線形減衰係数Ｃｓが基準線形減衰係数Ｃｓ０よりも大きな値に決定されるような場合には、要求減衰力Ｆｒｅｑがダンパ２０の減衰力特性の上限を上回らないように要求減衰力Ｆｒｅｑを補正することができる。この場合、上記式（ｅｑ．１４）に変えて、下記式（ｅｑ．２１）により補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊が計算される。
2010095278.tif 000023
上記式（ｅｑ．２１）にて、Ｃｍａｘは、ダンパ２０の減衰力特性を表す段数が最大の段数Ｄｍａｘであるときにダンパ２０が発生する減衰力の振動速度に対する係数である。また、式（ｅｑ．２１）による要求減衰力の補正は、線形減衰係数Ｃｓが基準線形減衰係数Ｃｓ０よりも大きく、且つ可変減衰係数Ｃｖが正であるときになされる。すなわち図１６のＳ２３４およびＳ２３５の判定式の不等号が反対向きになる。また、式（ｅｑ．１４）による補正と式（ｅｑ．２１）による補正を併用し、ダンパ２０の減衰力特性の上限および下限の双方から要求減衰力がはみ出るおそれがある場合に要求減衰力を補正してもよい。
（第三実施形態）
次に、本発明の第三実施形態について説明する。本実施形態にて説明する減衰力制御装置は、バネ上部材ＨＡの前方左右および後方左右に取付けられた４つのサスペンション装置の運動に基づき設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、バネ上部材ＨＡのヒーブ運動（上下運動）、ロール運動およびピッチ運動によるバネ上部材ＨＡの制御目標位置における振動を減衰するように、各サスペンション装置の各ダンパが発生する減衰力を同時に制御する。
図１９は、バネ上部材ＨＡの前方左右および後方左右に４個のサスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬを取付けた車両モデル（４輪モデル）を示す図である。図に示されるように、サスペンション装置ＳＰＦＲはバネ上部材ＨＡの右前方位置に、サスペンション装置ＳＰＦＬはバネ上部材ＨＡの左前方位置に、サスペンション装置ＳＰＲＲはバネ上部材ＨＡの右後方位置に、サスペンション装置ＳＰＲＬはバネ上部材ＨＡの左後方位置に、それぞれ取付けられている。各サスペンション装置は、バネと、減衰力特性を変更可能なダンパとを備えている。各サスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬに設けられたダンパの減衰力特性は、アクチュエータ３２ＦＲ，３２ＦＬ，３２ＲＲ，３２ＲＬの作動によってダンパ内部に取付けられたバルブの作動により、変更可能である。
また、バネ上部材ＨＡには、バネ上加速度センサ４１ＦＲ，４１ＦＬ，４１ＲＲ，４１ＲＬ、ロール角加速度センサ４５およびピッチ角加速度センサ４６が取付けられている。バネ上加速度センサ４１ＦＲはバネ上部材ＨＡの右前方位置における上下方向の加速度ｘｐｂＦＲ”を検出し、バネ上加速度センサ４１ＦＬはバネ上部材ＨＡの左前方位置における上下方向の加速度ｘｐｂＦＬ”を検出し、バネ上加速度センサ４１ＲＲはバネ上部材ＨＡの右後方位置における上下方向の加速度ｘｐｂＲＲ”を検出し、バネ上加速度センサ４１ＲＬはバネ上部材ＨＡの左後方位置における上下加速度ｘｐｂＲＬ”を検出する。ロール角加速度センサ４５は、バネ上部材ＨＡの制御目標位置のロール方向（前後軸周り方向）の角加速度であるロール角加速度θｒ”を検出する。ピッチ角加速度センサ４６は、バネ上部材ＨＡの制御目標位置のピッチ方向（左右軸周り方向）の角加速度であるピッチ角加速度θｐ”を検出する。
また、各サスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬには、ストロークセンサ４３ＦＲ，４３ＦＬ，４３ＲＲ，４３ＲＬがそれぞれ取付けられている。ストロークセンサ４３ＦＲは、サスペンション装置ＳＰＦＲのダンパ内に配設されたピストンの相対変位量を計測することにより、バネ上部材ＨＡの右後方位置における上下方向変位量ｘｐｂＦＲと、サスペンション装置ＳＰＦＲに連結しているバネ下部材ＬＡＦＲの上下方向変位量ｘｐｗＦＲとの差であるバネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗＦＲ−ｘｐｂＦＲを検出する。ストロークセンサ４３ＦＬは、バネ上部材ＨＡの左前方位置における上下方向変位量ｘｐｂＦＬと、サスペンション装置ＳＰＦＬに連結しているバネ下部材ＬＡＦＬの上下方向変位量ｘｐｗＦＬとの差であるバネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗＦＬ−ｘｐｂＦＬを検出する。ストロークセンサ４３ＲＲは、バネ上部材ＨＡの右後方位置における上下方向変位量ｘｐｂＲＲと、サスペンション装置ＳＰＲＲに連結しているバネ下部材ＬＡＲＲの上下方向変位量ｘｐｗＲＲとの差であるバネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗＲＲ−ｘｐｂＲＲを検出する。ストロークセンサ４３ＲＬは、バネ上部材ＨＡの左後方位置における上下方向変位量ｘｐｂＲＬと、サスペンション装置ＳＰＲＬに連結しているバネ下部材ＬＡＲＬの上下方向変位量ＸｐｗＲＬとの差であるバネ上−バネ下相対変位量ｘｐｗＲＬ−ｘｐｂＲＬを検出する。
図２０は、本実施形態に係るサスペンション制御装置３の全体構成を示す概略図である。このサスペンション制御装置３は、各サスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬおよび電気制御装置ＥＬを備える。なお、図にはサスペンション装置ＳＰＦＲが代表的に示されており、その他のサスペンション装置ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬは図示が省略されている。また、サスペンション装置ＳＰＦＲの構成は、図１に示されるサスペンション装置ＳＰの構成と同一であるので、その具体的説明は省略する。
電気制御装置ＥＬは、上述した各センサと、本発明の減衰力制御装置に相当するマイクロコンピュータ２５０を備える。各センサの検出値はマイクロコンピュータ２５０に入力される。マイクロコンピュータ２５０は入力された検出値を基に、各サスペンション装置ＳＰＦＬ，ＳＰＦＲ，ＳＰＲＬ，ＳＰＲＲに設けられている各ダンパの制御目標段数である要求段数ＤｒｅｑＦＲ，ＤｒｅｑＦＬ，ＤｒｅｑＲＲ，ＤｒｅｑＲＬを各アクチュエータ３２ＦＲ，３２ＦＬ，３２ＲＲ，３２ＲＬに出力する。各アクチュエータは、対応するサスペンション装置のダンパの減衰力特性を表す段数が、要求段数になるように作動する。これにより、各サスペンション装置の各ダンパが発生する減衰力が同時に制御される。
また、マイクロコンピュータ２５０は、Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部２５１と、中周波入力レベル判定部２５８と、線形減衰係数決定部２５２と、可変減衰係数計算部２５４と、要求減衰力計算部２５５と、要求段数決定部２５６とを備える。Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部２５１は、バネ上加速度センサ４１ＦＲ，４１ＦＬ，４１ＲＲ，４１ＲＬが検出したバネ上加速度ｘｐｂＦＲ”，ｘｐｂＦＬ”，ｘｐｂＲＲ”，ｘｐｂＲＬ”を入力し、入力したバネ上加速度ｘｐｂＦＲ”，ｘｐｂＦＬ”，ｘｐｂＲＲ”，ｘｐｂＲＬ”にバンドパスフィルター処理を施す。この処理によって、３〜１０Ｈｚの振動周波数のバネ上加速度ｘｐｂＭＦＲ”，ｘｐｂＭＦＬ”，ｘｐｂＭＲＲ”，ｘｐｂＭＲＬ”が出力される。
中周波入力レベル判定部２５８は、Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部５１を通過した中周波バネ上加速度ｘｐｂＭＦＲ”，ｘｐｂＭＦＬ”，ｘｐｂＭＲＲ”，ｘｐｂＭＲＬ”を入力し、中周波バネ上加速度の大きさを表す中周波入力レベルＬｖを決定する。そして、決定した中周波入力レベルＬｖを出力する。線形減衰係数決定部２５２は、中周波入力レベルＬｖを入力し、そのレベルＬｖに応じて、４つのサスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬの各ダンパが発生すべき線形減衰力についての線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬをそれぞれ決定する。そして、決定した線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬを出力する。
可変減衰係数計算部２５４は、各種センサからセンサ値を入力し、入力値を基に、非線形Ｈ∞制御理論に基づいて、４つのサスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬの各ダンパが発生すべき可変減衰力についての可変減衰係数ＣｖＦＲ，ＣｖＦＬ，ＣｖＲＲ，ＣｖＲＬをそれぞれ計算する。そして、計算した可変減衰係数ＣｖＦＲ，ＣｖＦＬ，ＣｖＲＲ，ＣｖＲＬを出力する。
要求減衰力計算部２５５は、線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬおよび可変減衰係数ＣｖＦＲ，ＣｖＦＬ，ＣｖＲＲ，ＣｖＲＬを入力し、入力したこれらの減衰係数から、４つのサスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬの各ダンパが発生すべき減衰力である要求減衰力ＦｒｅｑＦＲ，ＦｒｅｑＦＬ，ＦｒｅｑＲＲ，ＦｒｅｑＲＬをそれぞれ計算する。そして、計算した要求減衰力ＦｒｅｑＦＲ，ＦｒｅｑＦＬ，ＦｒｅｑＲＲ，ＦｒｅｑＲＬを出力する。要求段数決定部２５６は、要求減衰力ＦｒｅｑＦＲ，ＦｒｅｑＦＬ，ＦｒｅｑＲＲ，ＦｒｅｑＲＬを入力し、入力した要求減衰力に基づいて、４つのサスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬの各ダンパの減衰力特性の制御目標段数である要求段数ＤｒｅｑＦＲ，ＤｒｅｑＦＬ，ＤｒｅｑＲＲ，ＤｒｅｑＲＬをそれぞれ計算する。そして、計算した要求段数ＤｒｅｑＦＲ，ＤｒｅｑＦＬ，ＤｒｅｑＲＲ，ＤｒｅｑＲＬをそれぞれ対応するアクチュエータ３２ＦＲ，３２ＦＬ，３２ＲＲ，３２ＲＬに出力する。
上記構成のサスペンション制御装置３において、例えばバネ上加速度ｘｐｂＦＲ”，ｘｐｂＦＬ”，ｘｐｂＲＲ”，ｘｐｂＲＬ”のいずれか一つが所定の閾値を越えている場合には、減衰力制御の実行フラグがＯＮに設定される。これにより減衰力制御が開始され、中周波入力レベル判定部２５８は図２１に示される処理を、線形減衰係数決定部２５２は図２２に示される処理を、可変減衰係数計算部２５４は図２３に示される処理を、要求減衰力計算部２５５は図２４に示される処理を、要求段数決定部は図２５に示される処理を、所定の短時間ごとに実行する。
図２１は、中周波入力レベル判定部２５８が実行する処理の流れを示したフローチャートである。中周波入力レベル判定部２５８は、図２１に示される中周波入力レベル判定処理をＳ３１０にて開始する。次いで、Ｓ３１１にて、Ｂ．Ｐ．Ｆ処理部２５１を通過した中周波バネ上加速度ｘｐｂＭＦＲ”，ｘｐｂＭＦＬ”，ｘｐｂＭＲＲ”，ｘｐｂＭＲＬ”を入力する。次に、Ｓ３１２にて、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭＦＲ”が基準加速度ｘ０ＦＲ”よりも大きいか否かを判定する。この判定結果がＹｅｓであるときはＳ３１６に進み、ＮｏであるときはＳ３１３に進む。Ｓ３１３では、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭＦＬ”が基準加速度ｘ０ＦＬ”よりも大きいか否かを判定する。この判定結果がＹｅｓであるときはＳ３１６に進み、ＮｏであるときはＳ３１４に進む。Ｓ３１４では、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭＲＲ”が基準加速度ｘ０ＲＲ”よりも大きいか否かを判定する。この判定結果がＹｅｓであるときはＳ３１６に進み、ＮｏであるときはＳ３１５に進む。Ｓ３１５では、中周波バネ上加速度ｘｐｂＭＲＬ”が基準加速度ｘ０ＲＬ”よりも大きいか否かを判定する。この判定結果がＹｅｓであるときはＳ３１６に進み、ＮｏであるときはＳ３１７に進む。
Ｓ３１２〜Ｓ３１５の判定結果の少なくとも一つがＹｅｓであるときには、中周波入力レベル判定部２５８はＳ３１６に進み、中周波入力レベルＬｖを１に設定する。一方、Ｓ３１２〜Ｓ３１５の判定結果のいずれもがＮｏであるときには、中周波入力レベル判定部２５８はＳ３１７に進み、中周波入力レベルＬｖを０に設定する。なお、上記基準加速度ｘ０ＦＲ”，ｘ０ＦＬ”，ｘ０ＲＲ”，ｘ０ＲＬ”は、中周波数帯域のバネ上加速度による振動を抑制するための制御（乗り心地の悪化を抑えるための制御）が必要であるか否かの閾値の加速度である。したがって本実施形態では、各中周波バネ上加速度ｘｐｂＭＦＲ”，ｘｐｂＭＦＬ”，ｘｐｂＭＲＲ”，ｘｐｂＭＲＬ”が一つでもこの閾値を越えたときに中周波入力レベルＬｖが１に設定され、全て閾値を越えていないときに中周波入力レベルＬｖが０に設定される。中周波入力レベルＬｖが１である場合は、入力されている中周波バネ上加速度が大きいことを表し、中周波入力レベルＬｖが０である場合は、入力されている中周波バネ上加速度が小さいか、または中周波バネ上加速度が入力されていないことを表す。
Ｓ３１６またはＳ３１７にて中周波入力レベルＬｖを設定した後は、中周波入力レベル判定部２５８はＳ３１８に進み、設定した中周波入力レベルＬｖを出力する。その後Ｓ３１９に進んでこの処理を終了する。出力した中周波入力レベルＬｖは、線形減衰係数決定部２５２に入力される。
図２２は、線形減衰係数決定部２５２が実行する処理の流れを示したフローチャートである。線形減衰係数決定部２５２は図２２の線形減衰係数決定処理をＳ３２０にて開始する。次いで、Ｓ３２１にて、中周波入力レベルＬｖを入力する。次に、Ｓ３２２にて、入力したレベルＬｖが０であるか否かを判定する。Ｌｖが０である場合（Ｓ３２２：Ｙｅｓ）、すなわち中周波バネ上加速度が小さいか、または中周波バネ上加速度が入力されていない場合はＳ３２３に進む。一方、Ｌｖが１である場合（Ｓ３２２：Ｎｏ）、すなわち中周波バネ上加速度が大きい場合はＳ３２４に進む。
線形減衰係数決定部２５２は、Ｓ３２３またはＳ３２４にて線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬを決定する。Ｓ３２３では、線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬがそれぞれ係数ＣｓＦＲＡ，ＣｓＦＬＡ，ＣｓＲＲＡ，ＣｓＲＬＡに設定される。一方、Ｓ３２４では、線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬがそれぞれ係数ＣｓＦＲＢ，ＣｓＦＬＢ，ＣｓＲＲＢ，ＣｓＲＬＢに設定される。つまり、中周波入力レベルＬｖによって、決定される線形減衰係数の大きさが異なる。また、線形減衰係数に設定される各係数は、下記式（ｅｑ．２２）に示す関係を有するように、予め決められている。
2010095278.tif 000024
式（ｅｑ．２２）からわかるように、Ｌｖが１であるとき、つまり中周波バネ上加速度が大きいときに設定される線形減衰係数ＣｓＦＲＢ，ＣｓＦＬＢ，ＣｓＲＲＢ，ＣｓＲＬＢは、Ｌｖが０であるとき、つまり中周波バネ上加速度が小さいときに設定される線形減衰係数ＣｓＦＲＡ，ＣｓＦＬＡ，ＣｓＲＲＡ，ＣｓＲＬＡよりも小さい。すなわち、線形減衰係数は、中周波バネ上加速度が大きいほど小さくなるように決定される。
Ｓ３２３またはＳ３２４にて線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬをそれぞれ決定した後は、線形減衰係数決定部２５２はＳ３２５に進み、決定した線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬを出力する。その後Ｓ３２６に進んでこの処理を終了する。
図２３は、可変減衰係数計算部２５４が実行する処理の流れを示すフローチャートである。可変減衰係数計算部２５４は図２３の可変減衰係数計算処理をＳ３３０にて開始する。次いで、Ｓ３３１にて、各バネ上加速度センサ４１ＦＲ，４１ＦＬ，４１ＲＲ，４１ＲＬからバネ上加速度ｘｐｂＦＲ”，ｘｐｂＦＬ”，ｘｐｂＲＲ”，ｘｐｂＲＬ”を、各ストロークセンサ４３ＦＲ，４３ＦＬ，４３ＲＲ，４３ＲＬからバネ上−バネ下変位量ｘｐｗＦＲ−ｘｐｂＦＲ，ｘｐｗＦＬ−ｘｐｂＦＬ，ｘｐｗＲＲ−ｘｐｂＲＲ，ｘｐｗＲＬ−ｘｐｂＲＬを、ロール角加速度センサ４５からロール角加速度θｒ”を、ピッチ角加速度センサ４６からピッチ角加速度θｐ”を入力する。
続いて、Ｓ３３２にて状態量を演算する。この場合、ロール角変位量θｒ、ロール角変位速度θｒ’、ピッチ角変位量θｐ、ピッチ角変位速度θｐ’、バネ上変位量ｘｐｂＦＲ，ｘｐｂＦＬ，ｘｐｂＲＲ，ｘｐｂＲＬ、バネ上変位速度ｘｐｂＦＲ’，ｘｐｂＦＬ’，ｘｐｂＲＲ’，ｘｐｂＲＬ’、バネ上−バネ下相対速度ｘｐｗＦＲ’−ｘｐｂＦＲ’，ｘｐｗＦＬ’−ｘｐｂＦＬ’，ｘｐｗＲＲ’−ｘｐｂＲＲ’，ｘｐｗＲＬ’−ｘｐｂＲＬ’、ジャーク（加速度変化率）、ヒーブ加速度ｘｈ”、など、制御すべき量、計算に必要な量が演算される。なお、ヒーブ加速度ｘｈ”は、バネ上部材ＨＡの制御目標位置における上下方向加速度であり、各サスペンション装置が取付けられている位置におけるバネ上加速度ｘｐｂＦＲ”，ｘｐｂＦＬ”，ｘｐｂＲＲ”，ｘｐｂＲＬ”から推定することができる。
次に、可変減衰係数計算部２５４はＳ３３３に進み、バネ上部材ＨＡに取付けられた４つのサスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬの運動に基づき設計された制御システムに非線形Ｈ∞制御を適用することにより、バネ上部材ＨＡのヒーブ運動（上下運動）、ロール運動、ピッチ運動によるバネ上部材ＨＡの制御目標位置の振動を減衰するように、４つのサスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬの各ダンパが発生すべき可変減衰力についての可変減衰係数ＣｖＦＲ，ＣｖＦＬ，ＣｖＲＲ，ＣｖＲＬを計算する。この場合、制御システムの状態空間表現に用いる運動方程式は、式（ｅｑ．２３）に示されるバネ上部材ＨＡのヒーブ運動方程式、式（ｅｑ．２４）に示されるバネ上部材ＨＡのロール運動方程式、および式（ｅｑ．２５）に示されるバネ上部材ＨＡのピッチ運動方程式となる。
2010095278.tif 000025
ここで、
Ｍｂ：バネ上部材の質量，Ｔｆ：トレッド（フロント側），Ｔｒ：トレッド（リア側），Ｉｒ：ロール慣性モーメント，Ｉｐ：ピッチ慣性モーメント，Ｌ：ホイールベース
上記式（ｅｑ．２４）および式（ｅｑ．２５）は、制御目標位置がバネ上部材ＨＡの重心位置である場合に導出される運動方程式である。また、上記式（ｅｑ．２３）〜式（ｅｑ．２５）中のＦＦＲはバネ上部材ＨＡの右前方位置にて上下に働く力、ＦＦＬはバネ上部材ＨＡの左前方位置にて上下に働く力、ＦＲＲはバネ上部材ＨＡの右前方位置にて上下に働く力、ＦＲＬはバネ上部材ＨＡの右前方位置にて上下に働く力である。これらの上下力は、下記式（ｅｑ．２６）〜式（ｅｑ．２９）のように表される。
2010095278.tif 000026
上記式（ｅｑ．２６）〜式（ｅｑ．２９）において、ＫＦＲは、サスペンション装置ＳＰＦＲのバネのバネ定数、ＫＦＬは、サスペンション装置ＳＰＦＬのバネのバネ定数、ＫＲＲは、サスペンション装置ＳＰＲＲのバネのバネ定数、ＫＲＬは、サスペンション装置ＳＰＲＬのバネのバネ定数である。
上記式（ｅｑ．２３）〜式（ｅｑ．２５）から、双線形システムとなるような一般化プラントの状態空間表現を導出する。導出される状態空間表現は、下記式（ｅｑ．３０）のように記述される。
2010095278.tif 000027
上記式（ｅｑ．３０）において、ｘは状態量、ｚは評価出力、ｕは制御入力である。制御入力ｕは、下記式（ｅｑ．３１）に示すように、各サスペンション装置のダンパの可変減衰係数である。
2010095278.tif 000028
式（ｅｑ．３０）は双線形システムであるので、上記第一実施形態と同様にしてリカッチ不等式を解くことにより制御入力ｕを算出することができる。算出した制御入力ｕにより各可変減衰係数が得られる。状態量、評価出力および各係数行列の詳細は省略する。
上記のようにして各可変減衰係数ＣｖＦＲ，ＣｖＦＬ，ＣｖＲＲ，ＣｖＲＬを計算した後は、可変減衰係数計算部２５４はＳ３３４に進み、可変減衰係数ＣｖＦＲ，ＣｖＦＬ，ＣｖＲＲ，ＣｖＲＬを出力する。その後Ｓ３３５に進んでこの処理を終了する。
図２４は、要求減衰力計算部２５５が実行する処理の流れを示すフローチャートである。要求減衰力計算部２５５はこの要求減衰力計算処理を図のＳ３４０にて開始する。次いで、Ｓ３４１にて、線形減衰係数ＣｓＦＲ，ＣｓＦＬ，ＣｓＲＲ，ＣｓＲＬを入力する。次に、Ｓ３４２にて、可変減衰係数ＣｖＦＲ，ＣｖＦＬ，ＣｖＲＲ，ＣｖＲＬを入力する。
続いて、要求減衰力計算部２５５はＳ３４３に進み、下記式（ｅｑ．３２）に示されるように可変減衰係数と線形減衰係数とを加算することによって、要求減衰係数ＣｒｅｑＦＲ，ＣｒｅｑＦＬ，ＣｒｅｑＲＲ，ＣｒｅｑＲＬを計算する。
2010095278.tif 000029
次に、Ｓ３４４にて、要求減衰係数ＣｒｅｑＦＲ，ＣｒｅｑＦＬ，ＣｒｅｑＲＲ，ＣｒｅｑＲＬと、各要求減衰係数に対応するバネ上−バネ下相対速度ｘｐｗＦＲ’−ｘｐｂＦＲ’，ｘｐｗＦＬ’−ｘｐｂＦＬ’，ｘｐｗＲＲ’−ｘｐｂＲＲ’，ｘｐｗＲＬ’−ｘｐｂＲＬ’を掛け合わせることにより、制御目標の減衰力である要求減衰力ＦｒｅｑＦＲ，ＦｒｅｑＦＬ，ＦｒｅｑＲＲ，ＦｒｅｑＲＬを計算する。続いて、Ｓ３４５にて、要求減衰力ＦｒｅｑＦＲ，ＦｒｅｑＦＬ，ＦｒｅｑＲＲ，ＦｒｅｑＲＬを出力する。その後Ｓ３４６に進んでこの処理を終了する。
図２５は、要求段数決定部２５６が実行する処理の流れを示すフローチャートである。要求段数決定部２５６はこの要求段数決定処理を図のＳ３５０にて開始する。次いで、Ｓ３５１にて、要求減衰力ＦｒｅｑＦＲ，ＦｒｅｑＦＬ，ＦｒｅｑＲＲ，ＦｒｅｑＲＬを入力する。次に、Ｓ３５２にて、減衰力特性テーブルを参照して、各サスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬのダンパごとに要求段数ＤｒｅｑＦＲ，ＤｒｅｑＦＬ，ＤｒｅｑＲＲ，ＤｒｅｑＲＬを決定する。続いて、Ｓ３５３にて、決定した要求段数ＤｒｅｑＦＲ，ＤｒｅｑＦＬ，ＤｒｅｑＲＲ，ＤｒｅｑＲＬを出力する。その後、Ｓ３５４に進んでこの処理を終了する。各アクチュエータ３２ＦＲ，３２ＦＬ，３２ＲＲ，３２ＲＬは、それぞれ要求段数を入力し、対応するダンパの減衰力特性を表す段数が入力した要求段数となるようにバルブを制御する。このようにして、各サスペンション装置ＳＰＦＲ，ＳＰＦＬ，ＳＰＲＲ，ＳＰＲＬの減衰力が同時に制御される。
この第三実施形態において、中周波入力レベルＬｖが１である場合、すなわち中周波バネ上加速度が大きい場合に設定される線形減衰係数は、中周波入力レベルＬｖが０である場合、すなわち中周波バネ上加速度が小さい場合に設定される線形減衰係数よりも小さい。つまり、線形減衰係数は、中周波バネ上加速度が大きいほど小さくなるように決定される。よって、中周波バネ上加速度が大きいときには、中周波バネ上加速度が小さい場合と比較して要求減衰力が小さい。これにより乗り心地の悪化が抑えられる。また、中周波バネ上加速度が小さい場合または中周波バネ上加速度が入力されていない場合には、中周波バネ上加速度が大きい場合と比較して要求減衰力が大きくなる。これによりバネ上部材ＨＡの振動が速やかに減衰する。
また、第三実施形態によれば、バネ上部材ＨＡのヒーブ運動、ロール運動およびピッチ運動を考慮してバネ上部材ＨＡの制御目標位置における振動が減衰される。このため制御目標位置での乗り心地が向上する。また、バネ上部材ＨＡのヒーブ運動、ロール運動およびピッチ運動は、非線形Ｈ∞制御に基づいて計算される可変減衰係数に考慮されているので、これらの運動によるバネ上部材ＨＡの制御目標位置における振動の統合的な減衰制御は、各サスペンション装置のダンパが発生する可変減衰力の大きさを制御することにより行われる。一方、中周波バネ上加速度の影響は線形減衰係数の大きさを決定する際に考慮されているので、中周波バネ上加速度入力時の乗り心地の悪化を抑えるための減衰制御は、各サスペンション装置のダンパが発生する線形減衰力の大きさを制御することにより行われる。つまり、可変減衰力の制御によりバネ上部材ＨＡの振動を統合的に減衰制御し、線形減衰力の大きさの調整により、中周波バネ上加速度振動入力時の乗り心地の悪化が抑制される。よって、バネ上部材ＨＡの振動の統合的な減衰と、中周波バネ上加速度振動入力時の乗り心地の悪化の抑制とを両立させた減衰力制御が行われる。
この第三実施形態においては、中周波数帯域の振動が小さい場合に中周波入力レベルＬｖが０に設定され、中周波数帯域の振動が大きい場合に中周波入力レベルＬｖが１に設定される。そして、このように２段階に設定された中周波入力レベルＬｖに基づき、中周波数帯域の振動が大きいほど小さくなるように線形減衰係数が決定される。このような決定方法以外にも、例えば、中周波バネ上加速度の最大振幅値の大きさに応じて中周波入力レベルＬｖを１〜５に設定し、多段階に設定したレベルに応じ、中周波数帯域の振動が大きいほど小さくなるように各線形減衰係数を決定する方法を採用してもよい。また、例えば、図２６に示すような、中周波バネ上加速度の大きさと線形減衰係数との関係を表すグラフを参照して、中周波バネ上加速度が大きいほど小さくなるように各線形減衰係数を決定してもよい。また、中周波バネ上加速度と線形減衰係数との関係が関数として表される場合には、その関数を使用して各線形減衰係数を決定してもよい。このとき関数は一次式として表されるものでもよいし、線形減衰係数の飽和特性を考慮した関数として表されるものでもよい。すなわち、線形減衰係数が、中周波数帯域の振動が大きいほど小さくなるように決定されるのであれば、どのような決定方法を採用してもよい。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定解釈されるべきものではない。例えば、上記第一実施形態においては、中周波数帯域における振動の大きさを、中周波バネ上加速度の最大振幅値αにより判断した例を示したが、中周波バネ上加速度の絶対値の最大値などを用いても良い。また、上記実施形態においては、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパの減衰力特性の下限を下回る場合に、要求減衰力がダンパの減衰力特性の可変範囲に収まるようにしているが、同様にして、要求減衰力の推移を表すリサージュ曲線がダンパの減衰力特性の上限を上回る場合に、要求減衰力がダンパの減衰力特性の可変範囲に収まるようにしてもよい。このように、本発明は、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、変形可能である。
【図１】
2010095278.tif 000030
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【手続補正書】
【提出日】平成21年7月24日(2009.7.24)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
バネ上部材とバネ下部材との間に介装されたダンパおよびバネを備えるサスペンション装置の振動に対する減衰力を制御する減衰力制御装置において、
前記サスペンション装置の運動に基づいて設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用する際に設定される非線形重みを決定する非線形重み決定手段と、
前記非線形重み決定手段により決定された非線形重みが設定された前記制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、前記ダンパが発生すべき可変減衰力の振動速度に対する係数である可変減衰係数を計算する可変減衰係数計算手段と、
バネ上部材の振動のうちバネ上共振周波数よりも大きい周波数帯域として予め定められた特定周波数帯域の振動の大きさに応じて、前記ダンパが発生すべき線形減衰力の振動速度に対する係数である線形減衰係数を決定する線形減衰係数決定手段と、
前記可変減衰係数および前記線形減衰係数に基づいて、前記ダンパが発生すべき減衰力である要求減衰力を計算する要求減衰力計算手段と、
前記要求減衰力に基づいて前記ダンパの減衰力特性を制御する減衰力特性制御手段と、を備え、
前記非線形重み決定手段は、前記要求減衰力が前記ダンパの減衰力特性の可変範囲内の減衰力に属するように、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数の大きさに応じて前記非線形重みの大きさを決定することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項２】
請求の範囲１に記載の減衰力制御装置において、
前記線形減衰係数決定手段は、前記線形減衰係数を、前記特定周波数帯域の振動の加速度が大きいほど小さくなるように決定することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項３】
請求の範囲１または２に記載の減衰力制御装置において、
前記特定周波数帯域は、バネ上共振周波数よりも大きく且つバネ下共振周波数よりも小さい中周波数帯域であることを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項４】
（削除）
【請求項５】
（削除）
【請求項６】
請求の範囲１乃至３のいずれかに記載の減衰力制御装置において、
前記非線形重み決定手段は、前記非線形重みを、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数が小さいほど小さくなるように決定することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項７】
バネ上部材とバネ下部材との間に介装されたダンパおよびバネを備えるサスペンション装置の振動に対する減衰力を制御する減衰力制御装置において、
前記サスペンション装置の運動に基づいて設計される制御システムに非線形Ｈ∞制御理論を適用することにより、前記ダンパが発生すべき可変減衰力の振動速度に対する係数である可変減衰係数を計算する可変減衰係数計算手段と、
バネ上部材の振動のうちバネ上共振周波数よりも大きい周波数帯域として予め定められた特定周波数帯域の振動の大きさに応じて、前記ダンパが発生すべき線形減衰力の振動速度に対する係数である線形減衰係数を決定する線形減衰係数決定手段と、
前記可変減衰係数および前記線形減衰係数に基づいて、前記ダンパが発生すべき減衰力である要求減衰力を計算する要求減衰力計算手段と、
前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数の大きさに応じて、前記要求減衰力を補正した補正要求減衰力を計算する補正要求減衰力計算手段と、
前記補正要求減衰力に基づいて、前記ダンパの減衰力特性を制御する減衰力特性制御手段と、を備え、
前記補正要求減衰力計算手段は、前記補正要求減衰力が前記ダンパの減衰力特性の可変範囲内の減衰力に属するように、前記補正要求減衰力を計算することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項８】
（削除）
【請求項９】
請求の範囲７に記載の減衰力制御装置において、
前記補正要求減衰力計算手段は、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数が、予め設定された基準線形減衰係数よりも小さい場合に、前記補正要求減衰力を計算することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項１０】
請求の範囲９に記載の減衰力制御装置において、
前記補正要求減衰力計算手段は、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数が前記基準線形減衰係数よりも小さい場合に、前記基準線形減衰係数に振動速度を乗じて計算された基準線形減衰力とその振動速度において前記ダンパが発生し得る最小の減衰力である最小減衰力との差である基準減衰力差と、前記線形減衰係数決定手段により決定された前記線形減衰係数に振動速度を乗じて計算された線形減衰力と前記最小減衰力との差である比較減衰力差との比である差分減衰比に基づいて、前記補正要求減衰力を計算することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項１１】
請求の範囲１０に記載の減衰力制御装置において、
前記要求減衰力補正手段は、前記基準線形減衰係数を用いて計算される要求減衰力である基準要求減衰力をＦｒｅｑ０、前記差分減衰比をＧ、前記基準線形減衰力をＦｓ０、前記線形減衰力をＦｓとした場合、前記補正要求減衰力Ｆｒｅｑ＊を下記式により計算することを特徴とする、減衰力制御装置。
Ｆｒｅｑ＊＝Ｆｓ−Ｇ（Ｆｓ０−Ｆｒｅｑ０）
【請求項１２】
（削除）
【請求項１３】
請求の範囲７，９〜１１のいずれかに記載の減衰力制御装置において、
前記線形減衰係数決定手段は、前記線形減衰係数を、前記特定周波数帯域の振動の加速度が大きいほど小さくなるように決定することを特徴とする、減衰力制御装置。
【請求項１４】
請求の範囲７，９〜１１，１３のいずれかに記載の減衰力制御装置において、
前記特定周波数帯域は、バネ上共振周波数よりも大きく且つバネ下共振周波数よりも小さい中周波数帯域であることを特徴とする、減衰力制御装置。
【国際調査報告】
2010095278.tif 000057
2010095278.tif 000058
2010095278.tif 000059
2010095278.tif 000060