(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
自車両の位置を検出する自車両位置検出手段と、
走行目標である目標軌跡を演算する目標軌跡演算手段と、
操舵周波数に対するヨーレイトの周波数応答である操舵周波数応答のゲインまたは位相に依存して前方注視距離を演算する前方注視距離演算手段と、
前方注視距離位置での自車両と目標軌跡との将来位置横偏差を演算する将来位置横偏差演算手段と、
現在位置での自車両と目標軌跡との現在位置横偏差を演算する現在位置横偏差演算手段と、
現在位置横偏差と将来位置横偏差に基づき、自車両が目標軌跡に追従する操舵を行うための目標舵角変化量を演算する目標舵角変化量演算手段と、
演算された目標舵角変化量を得る指令値により操舵を行う自動操舵機構と、
を備えていることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項２】
請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、
自車速を検出する車速検出手段と、
舵角を検出する舵角検出手段と、
各車速、各舵角毎の前記操舵周波数応答特性と、検出された車速情報及び舵角情報とを用い、現時点で必要な予見時間を前記操舵周波数応答のゲインまたは位相に依存して設定する予見時間設定手段と、を設け、
前記前方注視距離演算手段を、車速情報と設定された予見時間を掛け合わせることで前方注視距離を演算する手段とし、
前記将来位置横偏差演算手段を、前方注視距離位置での自車両と目標軌跡との予見時間後横偏差を演算する予見時間後横偏差演算手段としたことを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項３】
請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、前記操舵周波数応答のゲインが最大となる操舵周波数である固有値が低ければ低いほど、予見時間を長い時間に設定する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項４】
請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、前記操舵周波数応答のゲインが最大となる操舵周波数である固有値に対し、反比例的に予見時間を変更して設定する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項５】
請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、前記操舵周波数応答のゲインが高ければ高いほど、予見時間を短い時間に設定する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項６】
請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、前記操舵周波数応答のゲインに対し、反比例的に予見時間を変更して設定する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項７】
請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、前記操舵周波数応答のゲインに対し、カットオフ周波数より低周波数領域では、反比例的に予見時間を変更し、カットオフ周波数より高周波数領域では、予見時間を変更しない固定時間に設定する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【請求項８】
請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、前記操舵周波数応答の位相遅れが大きければ大きいほど、予見時間を長い時間に設定する手段であることを特徴とする車両用操舵制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、現在位置横偏差と前方注視距離での予見時間後横偏差に基づき、自車両が目標軌跡に追従する操舵を行う車両用操舵制御装置の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、目標軌跡または白線等に対して操舵アシストや自動操舵等を行う車両用操舵制御装置としては、例えば、特開２００１−１９２７号公報に記載のものが知られている。
【０００３】
この公報には、現在位置横偏差と前方注視距離での横偏差を小さくするように制御系を構成し、自車両を目標軌跡に追従させる制御を行う技術が記載されており、車速が高ければ前方注視距離を遠くに、車速が低ければ前方注視距離を近くに設定することが記載されている。
【０００４】
さらに、自動車技術会論文集９７３４９３５には、車速と一定値による予見時間を用いて前方注視距離を決めることが記載されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の車両用操舵制御装置にあっては、車速のみ、もしくは、車速と一定値による予見時間を用いて前方注視距離を決めるもの、つまり、いずれの場合も車速の大きさのみに依存して前方注視距離を決めるものとなっていたため、例えば、極低速時には、前方注視距離が近い将来に自車両が到達する位置ではなく、ほとんど現在の自車両位置となってしまいう。すなわち、自動車技術会論文集９７３４９３５に記載のように、頻度の高い車速域を基準とする一般に周知の設計手法により予見時間を0.5secとした場合、極低速時（≒0km/h）の前方注視距離は、0[km/h]×0.5[sec]＝0[m]となる。つまり、極低速域では将来位置横偏差が現在位置横偏差とほとんど変わらないものとなり、目標舵角に対して実舵角が遅れ気味になってしまうという問題がある。
【０００６】
本発明は、上記問題点に着目してなされたもので、その目的とするところは、車速のみに依存して前方注視距離を決める場合のような低速域での操舵応答の遅れを防止し、全車速域にて操舵応答の遅れを補償することができる車両用操舵制御装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、請求項１に係る発明では、自車両の位置を検出する自車両位置検出手段と、走行目標である目標軌跡を演算する目標軌跡演算手段と、操舵周波数に対するヨーレイトの周波数応答である操舵周波数応答のゲインまたは位相に依存して前方注視距離を演算する前方注視距離演算手段と、前方注視距離位置での自車両と目標軌跡との将来位置横偏差を演算する将来位置横偏差演算手段と、現在位置での自車両と目標軌跡との現在位置横偏差を演算する現在位置横偏差演算手段と、現在位置横偏差と将来位置横偏差に基づき、自車両が目標軌跡に追従する操舵を行うための目標舵角変化量を演算する目標舵角変化量演算手段と、演算された目標舵角変化量を得る指令値により操舵を行う自動操舵機構と、を備えていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に係る発明では、請求項１に記載の車両用操舵制御装置において、自車速を検出する車速検出手段と、舵角を検出する舵角検出手段と、各車速、各舵角毎の前記操舵周波数応答特性と、検出された車速情報及び舵角情報とを用い、現時点で必要な予見時間を前記操舵周波数応答のゲインまたは位相に依存して設定する予見時間設定手段と、を設け、前記前方注視距離演算手段を、車速情報と設定された予見時間を掛け合わせることで前方注視距離を演算する手段とし、前記将来位置横偏差演算手段を、前方注視距離位置での自車両と目標軌跡との予見時間後横偏差を演算する予見時間後横偏差演算手段としたことを特徴とする。
【０００９】
請求項３に係る発明では、請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、前記予見時間設定手段は、操舵周波数応答のゲインが最大となる操舵周波数である固有値が低ければ低いほど、予見時間を長い時間に設定する手段であることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に係る発明では、請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、前記予見時間設定手段は、操舵周波数応答のゲインが最大となる操舵周波数である固有値に対し、反比例的に予見時間を変更して設定する手段であることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に係る発明では、請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、操舵周波数応答のゲインが高ければ高いほど、予見時間を短い時間に設定する手段であることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に係る発明では、請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、操舵周波数応答のゲインに対し、反比例的に予見時間を変更して設定する手段であることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に係る発明では、請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、操舵周波数応答のゲインに対し、カットオフ周波数より低周波数領域では、反比例的に予見時間を変更し、カットオフ周波数より高周波数領域では、予見時間を変更しない固定時間に設定する手段であることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に係る発明では、請求項２に記載の車両用操舵制御装置において、
前記予見時間設定手段は、操舵周波数応答の位相遅れが大きければ大きいほど、予見時間を長い時間に設定する手段であることを特徴とする。
【００１５】
【発明の作用および効果】
請求項１に係る発明にあっては、自動操舵制御中、自車両位置検出手段において、自車両の位置が検出され、目標軌跡演算手段において、走行目標である目標軌跡が演算される。そして、前方注視距離演算手段において、操舵周波数応答に依存して前方注視距離が演算され、将来位置横偏差演算手段において、前方注視距離位置での自車両と目標軌跡との将来位置横偏差が演算され、現在位置横偏差演算手段において、現在位置での自車両と目標軌跡との現在位置横偏差が演算される。そして、目標舵角変化量演算手段において、現在位置横偏差と将来位置横偏差に基づき、自車両が目標軌跡に追従する操舵を行うための目標舵角変化量が演算され、自動操舵機構において、演算された目標舵角変化量を得る指令値により操舵が行われる。
【００１６】
よって、操舵周波数応答に依存して決めた前方注視距離において将来位置横偏差を演算することで、自車両の車速の高低にかかわらず前方注視距離では自車両を目標軌跡にほぼ一致させることが可能となり、車速のみに依存して前方注視距離を決める場合のような低速域での操舵応答の遅れを防止し、全車速域にて操舵応答の遅れを補償することができる。
【００１７】
請求項２に係る発明にあっては、車速検出手段において、自車速が検出され、舵角検出手段において、舵角が検出され、予見時間設定手段において、各車速、各舵角毎の操舵周波数応答特性と検出された車速情報及び舵角情報とを用い、現時点で必要な予見時間が操舵周波数応答に依存して設定され、前方注視距離演算手段において、車速情報と設定された予見時間を掛け合わせることで前方注視距離が演算され、予見時間後横偏差演算手段において、前方注視距離位置での自車両と目標軌跡との予見時間後横偏差が演算される。
【００１８】
よって、前方注視距離を決める予見時間を操舵周波数応答に依存して設定し、前方注視距離を車速と予見時間に応じて演算することにより、車速のみに依存して前方注視距離を決める場合のような低速域での操舵応答の遅れを防止し、全車速域にて操舵応答の遅れを補償することができる。
【００１９】
請求項３に係る発明にあっては、予見時間設定手段において、操舵周波数応答の固有値が低ければ低いほど、予見時間が長い時間に設定されるため、２，３Hz以下の舵角目標値に対する操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にできる。
【００２０】
請求項４に係る発明にあっては、予見時間設定手段において、操舵周波数応答の固有値に対し、反比例的に予見時間が変更して設定されるため、２，３Hz以下の舵角目標値に対する操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にでき、さらに、極低速域で前方注視距離を零より大きい値にすることができる。
【００２１】
請求項５に係る発明にあっては、予見時間設定手段において、操舵周波数応答のゲインが高ければ高いほど、予見時間が短い時間に設定されるため、全周波数領域の舵角入力に対し操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にできる。
【００２２】
請求項６に係る発明にあっては、予見時間設定手段において、操舵周波数応答のゲインに対し、反比例的に予見時間が変更して設定されるため、全周波数領域の舵角入力に対し操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にでき、さらに、極低速域で前方注視距離を零より大きい値にすることができる。
【００２３】
請求項７に係る発明にあっては、予見時間設定手段において、操舵周波数応答のゲインに対し、カットオフ周波数より低周波数領域では、反比例的に予見時間が変更され、カットオフ周波数より高周波数領域では、予見時間が変更のない固定時間に設定されるため、カットオフ周波数より低周波数領域では、全周波数領域の舵角入力に対し操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にでき、さらに、極低速域で前方注視距離を零より大きい値にすることができる。また、カットオフ周波数より高周波数領域では、ノイズや操舵応答が間に合わないような入力信号があったときでも必要以上に前方注視距離を伸ばさないため、より安定した制御系の構築ができる。
【００２４】
請求項８に係る発明にあっては、予見時間設定手段において、操舵周波数応答の位相遅れが大きければ大きいほど、予見時間が長い時間に設定されるため、低周波数領域と高周波数領域を固定値として扱える。このため、低周波数領域と高周波数領域に対し操舵応答の遅れが補償され、かつ、安定的制御系にすることができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明における車両用操舵制御装置を実現する実施の形態を、請求項１〜３に対応する第１実施例と、請求項４に対応する第２実施例と、請求項５に対応する第３実施例と、請求項６に対応する第４実施例と、請求項７に対応する第５実施例と、請求項８に対応する第６実施例とに基づいて説明する。
【００２６】
（第１実施例）
まず、構成を説明する。
図１はドライバー入力以外の力で車両の操舵を行うことが可能な車両に適用した第１実施例の車両用操舵制御装置を示す全体システムであり、図中１はステアリングホイール、２はステアリングシャフト、３は自動操舵用モータ、４は操舵角センサ（舵角検出手段）、５は電磁クラッチ、６はステアリングギアボックス、７はタイヤ、８は車輪速センサ（車速検出手段）、９はＧＰＳアンテナ、１０はＧＰＳコントローラ（自車両位置検出手段）、１１は自動操舵コントローラである。
【００２７】
前記ステアリングホイール１は、ドライバーからの操舵入力を、ステアリングシャフト２及びステアリングギアボックス６を介して、左右のタイヤ７，７に伝達し、左右のタイヤ７，７を転舵する。
【００２８】
前記自動操舵用モータ３は、自動操舵コントローラ１１からの指令信号により駆動される自動操舵時の操舵入力アクチュエータで、自動操舵用モータ３の回転をベルト及び電磁クラッチ５を介してステアリングシャフト２に伝達するようにしている（自動操舵機構）。
【００２９】
前記操舵角センサ４は、ステアリングシャフト２の回転を、ベルトを介して検出している。
【００３０】
前記車輪速センサ８は、駆動輪軸又は従動輪軸の回転からパルスを計測し、ある時間当たりのパルス数を車速とするセンサである。
【００３１】
前記ＧＰＳアンテナ９は、車室内、もしくは、車外屋根等に取り付けられ、自車両の位置を計測するものである。なお、ＧＰＳとは、衛星航法システム（Global Positioning System）の略称である。
【００３２】
前記ＧＰＳコントローラ１０は、前記ＧＰＳアンテナ９から受信したデータを、ＧＰＳ緯度とＧＰＳ経度の情報に変換し、自車両位置を検出する手段である。
【００３３】
前記自動操舵コントローラ１１は、操舵角センサ４からの舵角情報と、車輪速センサ８からの車速情報と、ＧＰＳコントローラ１０からのＧＰＳ緯度情報及びＧＰＳ経度情報を入力し、これらの入力情報に基づいて目標舵角変化量を演算し、自動操舵用モータ３に対し目標舵角変化量を得る指令信号を出力すると共に、自動操舵時に自動操舵用モータ３とステアリング系とを接続するための指令を電磁クラッチ５に対し出力する。
【００３４】
図２は自動操舵制御系を示す制御ブロック図であり、自動操舵コントローラ１１は、目標軌跡演算部１１ａ（目標軌跡演算手段）と、前方注視距離演算部１１ｂ（前方注視距離演算手段）と、予見時間後横偏差演算部１１ｃ（将来位置横偏差演算手段、予見時間後横偏差演算手段）と、現在位置横偏差演算部１１ｄ（現在位置横偏差演算手段）と、目標舵角変化量演算部１１ｅ（目標舵角変化量演算手段）とを有する。
【００３５】
前記目標軌跡演算部１１ａは、前記ＧＰＳコントローラ１０により計測された自車両位置（ＧＰＳ緯度Yc，ＧＰＳ経度Xc）を用いて走行目標である目標軌跡（目標緯度Yt，目標経度Xt）を演算する。この目標軌跡の算出例としては、一度走行した軌跡をＧＰＳコントローラ１０から経度緯度の情報で取得し、再び同じコースを走行する際は、以前取得したデータを目標軌跡とすることで、目標軌跡を算出することができる。また、地図の走路情報から目標軌跡を取得しても良い。
【００３６】
前記前方注視距離演算部１１ｂは、予め計測しておいた各車速、各舵角毎の操舵周波数応答の固有値、ゲイン、位相遅れをマップ化し、操舵角センサ４からの舵角STRと車輪速センサ８からの車速VSPを用いて、現在必要な予見時間Tpを算出し（予見時間設定手段）、車速VSPと予見時間Tpとを掛け合わせることで前方注視距離DISTtpを演算する。なお、各車速、各舵角毎の操舵周波数応答の固有値、ゲイン、位相遅れ等は、予め実験を行わなくても、走行状態に応じてシステム同定を行って算出しても良い。
【００３７】
前記予見時間後横偏差演算部１１ｃは、前記前方注視距離演算部１１ｂにより演算された前方注視距離位置DISTtpと、前記目標軌跡演算部１１ａにより演算された目標緯度Yt，目標経度Xt（目標軌跡）と、前記ＧＰＳコントローラ１０により計測されたＧＰＳ緯度Yc，ＧＰＳ経度Xc（自車両位置）とに基づき、前方注視距離位置DISTtpでの自車両と目標軌跡との予見時間後横偏差Ycfが演算される。演算方法は、例えば、自車両進行方向ベクトルの進行方向の方角で、前方注視点距離と、自車両から目標軌跡との距離を最小値にするようなポイントを目標軌跡ポイントとし、さらにその自車進行方向ベクトルと自車両から目標ポイントとのベクトルを算出し、その角度の差を算出し（図３参照）、その相対角度θとベクトル量の三角関数を利用して予見時間後横偏差Ycfを演算する方法等がある（図４参照）。
【００３８】
前記現在位置横偏差演算部１１ｄは、前記目標軌跡演算部１１ａにより演算された目標緯度Yt，目標経度Xt（目標軌跡）と、前記ＧＰＳコントローラ１０により計測されたＧＰＳ緯度Yc，ＧＰＳ経度Xc（自車両位置）とに基づき、ピタゴラスの定理を利用して、緯度経度の目標と実際の位置をそれぞれ差分し、２乗し、加算を行い、平方根をとることで、現在位置での自車両と目標軌跡との現在位置横偏差εを演算する。
【００３９】
前記目標舵角変化量演算部１１ｅは、予見時間後横偏差制御ゲインＫffと予見時間後横偏差Ycfを掛け合わせたフィードフォワード項と、現在位置横偏差制御ゲインＫfbと現在位置横偏差εを掛け合わせたフィードバック項と、を加算することにより自車両が目標軌跡に追従する操舵を行うための目標舵角変化量Γdesを演算する。
【００４０】
次に、作用を説明する。
【００４１】
［自動操舵制御処理］
図５は自動操舵コントローラ１１で実行される自動操舵制御処理の流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについて説明する。
【００４２】
ステップＳ１では、車速センサ８からの車速(VSP)と、操舵角センサ４からの舵角(STR)と、ＧＰＳコントローラ１０からの自車両の経度緯度(Xc,Yc)及び目標軌跡(Xt,Yt)とが読み込まれる。
【００４３】
ステップＳ２では、操舵周波数応答の固有値と、図６に示す予見時間マップに基づいて、予見時間Tpが設定される。ここで、操舵周波数応答の固有値は、低車速であるほど低い値となる。そして、図６に示す予見時間マップでは、操舵周波数応答の固有値が低ければ低いほど、予見時間Tpが長い時間に設定される。
【００４４】
ステップＳ３では、車速VSPと予見時間Tpとを掛け合わせることで前方注視距離DISTtpが算出される。。
【００４５】
ステップＳ４では、自車両進行方向ベクトルの進行方向の方角で、前方注視点距離と、自車両から目標軌跡との距離を最小値にするようなポイントを目標軌跡ポイントとして目標軌跡予見時間後経度緯度(Xt[n],Yt[n])が算出される。
【００４６】
ステップＳ５では、図３に示すように、自車進行方向の自車両ベクトル角θｃと自車両から目標ポイントとの目標軌跡ベクトル角θｔを算出し、その角度の差である（目標軌跡ベクトル角θｔと自車両ベクトル角θｃの差である）相対角度θが算出される。
【００４７】
ステップＳ６では、図４に示すように、前方注視距離位置DISTtpでの自車両と目標軌跡との予見時間後横偏差Ycfが、Ycf＝DISTtp×sinθの式により演算される。
【００４８】
ステップＳ７では、目標軌跡（緯度Yt，経度Xt）と、自車両位置（緯度Yc，経度Xc）に基づき、ピタゴラスの定理を利用して、緯度経度の目標と実際の位置をそれぞれ差分し、２乗し、加算を行い、平方根をとることで、現在位置での自車両と目標軌跡との現在位置横偏差εが算出される。
【００４９】
ステップＳ８では、予見時間後横偏差制御ゲインＫffと予見時間後横偏差Ycfを掛け合わせたフィードフォワード項と、現在位置横偏差制御ゲインＫfbと現在位置横偏差εを掛け合わせたフィードバック項と、を加算する下記の式により目標舵角変化量Γdesが算出される。
Γdes＝Ｋff・Ycf＋Ｋfb・ε
［自動操舵制御作用］
自動操舵制御時、図５のフローチャートにおいて、ステップＳ１→ステップＳ２→ステップＳ３→ステップＳ４→ステップＳ５→ステップＳ６→ステップＳ７→ステップＳ８へと進む流れとなり、ステップＳ８にて目標舵角変化量Γdesを得る指令が自動操舵用モータ３に対して出力される。
【００５０】
このモータ制御により、自動操舵用モータ３の回転がベルト及び電磁クラッチ５を介してステアリングシャフト２に伝達され、さらに、ステアリングギアボックス６を介して、左右のタイヤ７，７に伝達され、自車両が目標軌跡に沿った走行となるように左右のタイヤ７，７が転舵される。
【００５１】
すなわち、ステップＳ８において、目標舵角変化量Γdesは、現在位置横偏差εによるフィードバック項（Ｋfb・ε）と予見時間後横偏差Ycfによる目標舵角変化量のフィードフォワード項（Ｋff・Ycf）の和により演算され、現在位置横偏差εによるフィードバック項のみによる制御とした場合の操舵応答の遅れを、フィードフォワード項を加えることにより補償するようにしている。
【００５２】
よって、操舵応答の遅れ補償効果は、フィードフォワード項（Ｋff・Ycf）の値により決まることになる。言い換えると、予見時間後横偏差制御ゲインＫffは予め与えられた最適値であるため、予見時間後横偏差Ycfの大きさにより決まることになり、さらに、相対角度θが同じ場合には、前方注視距離DISTtpにより決まることになる。
【００５３】
そこで、前方注視距離DISTtpの算出要素である予見時間Tpを、操舵周波数応答に依存して設定するようにしている。つまり、図６に示すように、操舵周波数応答の固有値が低ければ低いほど、予見時間Tpが長い時間に設定される予見時間マップを用いる。
【００５４】
よって、操舵周波数応答の固有値が低ければ低いほど、つまり、車速が低速であればあるほど、予見時間Tpが長い時間に設定されることになり、極低速時であっても自車両の現在位置から離れた位置に前方注視距離DISTtpが設定されるというように、自車両の車速の高低にかかわらず前方注視距離DISTtpでは自車両を目標軌跡にほぼ一致させることができる。
【００５５】
次に、効果を説明する。
【００５６】
(1) 図５のステップＳ２及びステップＳ３において、操舵周波数応答に依存して前方注視距離DISTtpを算出するようにしたため、車速のみに依存して前方注視距離を決める場合のような低速域での操舵応答の遅れを防止し、全車速域にて操舵応答の遅れを補償することができる。
【００５７】
(2) ステップＳ２において、操舵周波数応答の固有値に依存して予見時間Tpを設定し、ステップＳ３において、車速VSPと設定された予見時間Tpを掛け合わせることで前方注視距離DISTtpを算出し、ステップＳ６において、前方注視距離DISTtpの位置において想定される予見時間後予横偏差Ycfを算出するようにしたため、操舵周波数応答に依存する予見時間Tpの設定により、車速のみに依存して前方注視距離を決める場合のような低速域での操舵応答の遅れを防止し、全車速域にて操舵応答の遅れを補償することができる。
【００５８】
(3) ステップＳ２において、操舵周波数応答の固有値が低ければ低いほど、予見時間Tpを長い時間に設定するようにしたため、２，３Hz以下の舵角目標値に対する操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にできる。
【００５９】
（第２実施例）
第２実施例は、図８に示す予見時間マップを用い、操舵周波数応答の固有値に対し、反比例的に予見時間Tpを変更して設定するようにした例である。
【００６０】
構成及び作用を説明すると、第２実施例の構成は第１実施例と同様であり、作用についても図５のフローチャートのステップＳ２及び図６に記載の予見時間マップが異なるだけであるため、図示並びに説明を省略する。
【００６１】
次に、効果を説明する。
この第２実施例の車両用操舵制御装置では、第１実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６２】
(4) 操舵周波数応答の固有値に対し、反比例的に予見時間Tpが変更して設定されるため、２，３Hz以下の舵角目標値に対する操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にでき、さらに、極低速域で前方注視距離DISTtpを零より大きい値にすることができる。
すなわち、図８に示す予見時間マップの反比例特性により、固有値が低い極低速域では予見時間Tpが極めて長い時間に設定されることで、前方注視距離DISTtpが零より大きい値になる。
【００６３】
（第３実施例）
第３実施例は、図９に示す予見時間マップを用い、操舵周波数応答のゲインが高ければ高いほど、予見時間Tpを短い時間に設定するようにした例である。
【００６４】
構成及び作用を説明すると、第３実施例の構成は第１実施例と同様であり、作用についても図５のフローチャートのステップＳ２及び図６に記載の予見時間マップが異なるだけであるため、図示並びに説明を省略する。
【００６５】
次に、効果を説明する。
この第３実施例の車両用操舵制御装置では、第１実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００６６】
(5) 操舵周波数応答のゲインが高ければ高いほど、予見時間Tpが短い時間に設定されるため、全周波数領域の舵角入力に対し操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にできる。
すなわち、周波数応答のゲイン特性は、図７に示すような関係にある。このため、図９に示すように、操舵周波数応答のゲインが高ければ高いほど、予見時間Tpが短い時間にされる予見時間マップを用いると、全周波数領域の舵角入力に対し操舵応答の遅れを補償することができる。
【００６７】
（第４実施例）
第４実施例は、図１０に示す予見時間マップを用い、操舵周波数応答のゲインに対し、反比例的に予見時間Tpを変更して設定するようにした例である。
【００６８】
構成及び作用を説明すると、第４実施例の構成は第１実施例と同様であり、作用についても図５のフローチャートのステップＳ２及び図６に記載の予見時間マップが異なるだけであるため、図示並びに説明を省略する。
【００６９】
次に、効果を説明する。
この第４実施例の車両用操舵制御装置では、第１実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７０】
(6) 操舵周波数応答のゲインに対し、反比例的に予見時間Tpが変更して設定されるため、全周波数領域の舵角入力に対し操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にでき、さらに、極低速域で前方注視距離DISTtpを零より大きい値にすることができる。
すなわち、図１０に示す予見時間マップの反比例特性により、ゲインが低い極低速域では予見時間Tpが極めて長い時間に設定されることで、前方注視距離DISTtpが零より大きい値になる。
【００７１】
（第５実施例）
第５実施例は、図１１に示す予見時間マップを用い、操舵周波数応答のゲインに対し、カットオフ周波数より低周波数領域では、反比例的に予見時間Tpを変更し、カットオフ周波数より高周波数領域では、予見時間Tpの変更がない固定時間に設定するようにした例である。
【００７２】
構成及び作用を説明すると、第５実施例の構成は第１実施例と同様であり、作用についても図５のフローチャートのステップＳ２及び図６に記載の予見時間マップが異なるだけであるため、図示並びに説明を省略する。
【００７３】
次に、効果を説明する。
この第５実施例の車両用操舵制御装置では、第１実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７４】
(7) 操舵周波数応答のゲインに対し、カットオフ周波数より低周波数領域では、反比例的に予見時間Tpが変更され、カットオフ周波数より高周波数領域では、予見時間Tpが変更のない固定時間に設定されるため、カットオフ周波数より低周波数領域では、全周波数領域の舵角入力に対し操舵応答の遅れが補償され、かつ、自動操舵制御系の設計が正確にでき、さらに、極低速域で前方注視距離DISTtpを零より大きい値にすることができる。また、カットオフ周波数より高周波数領域では、ノイズや操舵応答が間に合わないような入力信号があったときでも必要以上に前方注視距離DISTtpを伸ばさないため、より安定した制御系の構築ができる。
すなわち、図７の操舵周波数応答のゲイン特性に示すように、カットオフ周波数より高周波数域では、車速にかかわらずゲインは一定となることによる。なお、カットオフ周波数は、図７に示すように、車速が高車速であるほど高い周波数に移行するというように変更しても良い。
【００７５】
（第６実施例）
第６実施例は、図１２に示す予見時間マップを用い、操舵周波数応答の位相遅れが大きければ大きいほど、予見時間Tpを長い時間に設定するようにした例である。
【００７６】
構成及び作用を説明すると、第６実施例の構成は第１実施例と同様であり、作用についても図５のフローチャートのステップＳ２及び図６に記載の予見時間マップが異なるだけであるため、図示並びに説明を省略する。
【００７７】
次に、効果を説明する。
この第６実施例の車両用操舵制御装置では、第１実施例の(1),(2)の効果に加え、下記の効果を得ることができる。
【００７８】
(8) 操舵周波数応答の位相遅れが大きければ大きいほど、予見時間Tpが長い時間に設定されるため、低周波数領域と高周波数領域を固定値として扱える。このため、低周波数領域と高周波数領域に対し操舵応答の遅れが補償され、かつ、安定的制御系にすることができる。
すなわち、図７の操舵周波数応答の位相特性に示すように、低車速であるほど位相遅れが大きいことによる。
【００７９】
（他の実施例）
以上、本発明の車両用操舵制御装置を第１実施例〜第６実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施例に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。
【００８０】
例えば、第１実施例〜第６実施例では、予見時間を操舵周波数応答に依存して変更する例を示したが、予見時間は一定時間のままとし、前方注視距離の演算式に操舵周波数応答に依存して変更する係数を設定するような例としても良い。
【図面の簡単な説明】
【図１】第１実施例の車両用操舵制御装置を示す全体システム図である。
【図２】第１実施例の車両用操舵制御装置を示す自動操舵制御系ブロック図である。
【図３】第１実施例の車両用操舵制御装置における目標軌跡ベクトル角と自車両ベクトル角との相対角度算出式を示す図である。
【図４】第１実施例の車両用操舵制御装置における自車位置と目標軌跡と前方注視距離と予見時間後横偏差と現在位置横偏差を示す図である。
【図５】第１実施例の車両用操舵制御装置の自動操舵コントローラで行われる自動操舵制御処理を示すフローチャートである。
【図６】第１実施例で用いられる予見時間マップを示す図である。
【図７】車速を異ならせて計測した操舵応答例（ゲイン特性と位相遅れ特性）を示す図である。
【図８】第２実施例で用いられる予見時間マップを示す図である。
【図９】第３実施例で用いられる予見時間マップを示す図である。
【図１０】第４実施例で用いられる予見時間マップを示す図である。
【図１１】第５実施例で用いられる予見時間マップを示す図である。
【図１２】第６実施例で用いられる予見時間マップを示す図である。
【符号の説明】
１  ステアリングホイール
２  ステアリングシャフト
３  自動操舵用モータ
４  操舵角センサ（舵角検出手段）
５  電磁クラッチ
６  ステアリングギアボックス
７  タイヤ
８  車輪速センサ（車速検出手段）
９  ＧＰＳアンテナ
１０  ＧＰＳコントローラ（自車両位置検出手段）
１１  自動操舵コントローラ
１１ａ  目標軌跡演算部（目標軌跡演算手段）
１１ｂ  前方注視距離演算部（前方注視距離演算手段）
１１ｃ  予見時間後横偏差演算部（将来位置横偏差演算手段、予見時間後横偏差演算手段）
１１ｄ  現在位置横偏差演算部（現在位置横偏差演算手段）
１１ｅ  目標舵角変化量演算部（目標舵角変化量演算手段）
【図１】
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【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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