(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
実現すべきアクセル開度に相当するアクセル開度指令が入力されると当該アクセル開度指令に応じて車両を操作するドライブロボットを用いて前記車両の速度を制御する車両速度制御装置であって、
前記車両の仕事率を実仕事率として測定又は推定する実仕事率取得部と、
前記車両の目標車速と実車速の偏差を無くすような条件の下で前記車両において実現すべき仕事率に相当する仕事率指令を算出する仕事率指令生成部と、
前記ドライブロボットへのアクセル開度指令から前記車両の仕事率まで動特性を模した特性モデルを用いて前記仕事率指令と前記実仕事率との偏差が無くなるように前記アクセル開度指令を生成する開度指令生成部と、を備えることを特徴とする車両速度制御装置。
【請求項２】
前記開度指令生成部は、
前記特性モデルの出力と前記実仕事率とのモデル偏差を算出する偏差算出部と、
前記仕事率指令に基づいて算出される第１入力及び前記モデル偏差に基づいて算出される第２入力を入力として前記アクセル開度指令を算出するコントローラと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の車両速度制御装置。
【請求項３】
前記コントローラは、前記第１及び第２入力に基づいて算出される入力から前記アクセル開度指令を算出する逆モデルを備え、
前記逆モデルの伝達関数は、前記特性モデルの伝達関数を最小位相部分と非最小位相部分との積に分離したときに得られる最小位相部分の逆伝達関数に、当該逆モデルの伝達関数がプロパーになるように定められたローパスフィルタを乗じたものであることを特徴とする請求項２に記載の車両速度制御装置。
【請求項４】
前記開度指令生成部は、所定の第１時定数によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記仕事率指令を入力として前記第１入力を出力する第１フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項３に記載の車両速度制御装置。
【請求項５】
前記開度指令生成部は、所定の第２時定数によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記モデル偏差を入力として前記第２入力を出力する第２フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項３又は４に記載の車両速度制御装置。
【請求項６】
前記コントローラは、前記第１入力から前記第２入力を減じて得られる入力を前記逆モデルに入力することによって前記アクセル開度指令を算出することを特徴とする請求項３から５の何れかに記載の車両速度制御装置。
【請求項７】
前記逆モデルは、前記第１入力、前記第２入力、及び第３入力に基づいて算出される入力から前記アクセル開度指令を算出し、
前記特性モデルは、最小位相部分と、非最小位相部分と、の積に分離され、
前記第３入力は、前記最小位相部分の出力に基づいて算出されることを特徴とする請求項３に記載の車両速度制御装置。
【請求項８】
前記開度指令生成部は、所定の第３ゲイン及び第３時定数によって特徴付けられる擬似微分要素でありかつ前記最小位相部分の出力を入力として前記第３入力を出力する外乱振動低減特性モデルをさらに備えることを特徴とする請求項７に記載の車両速度制御装置。
【請求項９】
前記コントローラは、前記第１入力から前記第２入力及び前記第３入力を減じて得られる入力を前記逆モデルに入力することによって前記アクセル開度指令を算出することを特徴とする請求項７又は８に記載の車両速度制御装置。
【請求項１０】
前記開度指令生成部は、
所定の第４ゲイン及び第４時定数によって特徴付けられる位相進み補償要素でありかつ前記第３入力を入力として補償入力を出力する位相進み補償モデルと、
所定の第１時定数によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記仕事率指令と前記補償入力との和を入力として前記第１入力を出力する第１フィルタをさらに備えることを特徴とする請求項７から９の何れかに記載の車両速度制御装置。
【請求項１１】
前記実仕事率取得部は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と、前記実車速と、に基づいて実仕事率を推定することを特徴とする請求項１から１０の何れかに記載の車両速度制御装置。
【請求項１２】
前記実仕事率取得部は、前記走行抵抗力及び前記実車速に基づいて算出される基本値に、前記実車速に基づいて算出される補正係数を乗算することによって前記実仕事率を推定することを特徴とする請求項１１に記載の車両速度制御装置。
【請求項１３】
前記仕事率指令生成部は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と、前記実車速と、前記目標車速と、に基づいて、前記目標車速と前記実車速の偏差を無くすような条件の下で前記仕事率指令を算出することを特徴とする請求項１から１２の何れかに記載の車両速度制御装置。
【請求項１４】
前記仕事率指令生成部は、前記走行抵抗力、前記実車速及び前記目標車速に基づいて算出される基本値に、前記目標車速に基づいて算出される補正係数を乗算することによって前記仕事率指令を算出することを特徴とする請求項１３に記載の車両速度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両速度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐久試験、排気浄化性能評価試験及び燃費計測試験などの車両試験は、例えばシャシダイナモメータのローラ上に実車両を実際に走行させることによって行われる。この際、実車両の運転は自動運転装置（所謂、ドライブロボット）が用いられる場合が多い。ドライブロボットは、実現すべき車両の速度に相当する車速指令が入力されると、この車速指令を実現するようにアクチュエータを駆動し、車両のアクセルペダル、ブレーキペダル及びシフトレバーなどを操作する。予め定められた車速指令に従った車両の運転は、モード運転と呼称される。
【０００３】
車両試験において、車両の耐久性能、排気浄化性能及び燃費等は、人に替わってドライブロボットが行うモード運転の結果として評価される。従って、このようなドライブロボットを用いた試験では、例えばアクセルペダルの操作に不自然なばたつきのない人に近い車両の操作によって車速指令に忠実な走行が実現されることが好ましい。特許文献１には、車速追従性の向上を目的としたドライブロボットを用いた車両速度制御装置が示されている。
【０００４】
特許文献１の車両速度制御装置では、駆動力特性マップを用いたフィードフォワード制御部によって得られる操作量と、車速偏差を小さくするフィードバック制御部によって得られる操作量とを合わせることとによってドライブロボットに入力されるアクセル開度指令を生成する。特許文献１の車両速度制御装置では、このような駆動力特性マップを用いたフィードフォワード制御とフィードバック制御とを組み合わせることによって、車速追従性を向上している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２２７１８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、特許文献１の車両速度制御装置で用いられる駆動力特性マップは、実際の車両の加速時における車速と、駆動力と、アクセル開度との三者の関係を規定した３次元マップである。一方、制御対象である車両には、ドライブロボットによってアクセルを操作してから、実際に車両が加速するまでの間に遅れ時間が存在するが、特許文献１に記載の駆動力特性マップでは、このような車両の遅れを考慮することができない。このため、車速指令の変化に対する追従性能を向上することは、従来の車両速度制御装置では困難である。また駆動力特性マップはモード運転を行う前に事前に収録走行を行うことによって構築されるが、このマップを精度良く構築するためには時間がかかる。
【０００７】
本発明は、従来と比較して車速追従性が高くかつ事前に行う設定が比較的容易な車両速度制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
（１）上記目的を達成するため本発明は、実現すべきアクセル開度に相当するアクセル開度指令が入力されると当該アクセル開度指令に応じて車両を操作するドライブロボットを用いて前記車両の速度を制御する車両速度制御装置（例えば、後述の車両速度制御装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ）であって、前記車両の仕事率を実仕事率として測定又は推定する実仕事率取得部（例えば、後述の実仕事率推定部６，６Ｃ）と、前記車両の目標車速と実車速の偏差を無くすような条件の下で前記車両において実現すべき仕事率に相当する仕事率指令を算出する仕事率指令生成部（例えば、後述の仕事率指令生成部７，７Ｃ）と、前記ドライブロボットへのアクセル開度指令から前記車両の仕事率まで動特性を模した特性モデルを用いて前記仕事率指令と前記実仕事率との偏差が無くなるように前記アクセル開度指令を生成する開度指令生成部（例えば、後述の開度指令生成部８，８Ａ，８Ｂ）と、を備えることを特徴とする車両速度制御装置を提供する。
【０００９】
（２）この場合、前記開度指令生成部は、前記特性モデルの出力と前記実仕事率とのモデル偏差を算出する偏差算出部（例えば、後述のモデル偏差演算部８２）と、前記仕事率指令に基づいて算出される第１入力及び前記モデル偏差に基づいて算出される第２入力を入力として前記アクセル開度指令を算出するコントローラ（例えば、後述のコントローラ８３，８３Ａ）と、を備えることが好ましい。
【００１０】
（３）この場合、前記コントローラは、前記第１及び第２入力に基づいて算出される入力から前記アクセル開度指令を算出する逆モデルを備え、前記逆モデルの伝達関数（Ｐｃ（ｓ））は、前記特性モデルの伝達関数を最小位相部分（ＰＭ（ｓ））と非最小位相部分（ＰＰ（ｓ））との積に分離したときに得られる最小位相部分の逆伝達関数（ＰＭ−１（ｓ））に、当該逆モデルの伝達関数がプロパーになるように定められたローパスフィルタ（ＧＬ（ｓ））を乗じたものであることが好ましい。
【００１１】
（４）この場合、前記開度指令生成部は、所定の第１時定数（Ｔ１）によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記仕事率指令を入力として前記第１入力を出力する第１フィルタ（例えば、後述の第１ＩＭＣフィルタ８４）をさらに備えることが好ましい。
【００１２】
（５）この場合、前記開度指令生成部は、所定の第２時定数（Ｔ２）によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記モデル偏差を入力として前記第２入力を出力する第２フィルタ（例えば、後述の第２ＩＭＣフィルタ８５）をさらに備えることが好ましい。
【００１３】
（６）この場合、前記コントローラ（例えば、後述のコントローラ８３）は、前記第１入力から前記第２入力を減じて得られる入力を前記逆モデルに入力することによって前記アクセル開度指令を算出することが好ましい。
【００１４】
（７）この場合、前記逆モデルは、前記第１入力、前記第２入力、及び第３入力に基づいて算出される入力から前記アクセル開度指令を算出し、前記特性モデルは、最小位相部分と、非最小位相部分と、の積に分離され、前記第３入力は、前記最小位相部分（ＰＭ（ｓ））の出力に基づいて算出されることが好ましい。
【００１５】
（８）この場合、前記開度指令生成部は、所定の第３ゲイン及び第３時定数によって特徴付けられる擬似微分要素でありかつ前記最小位相部分の出力を入力として前記第３入力を出力する外乱振動低減特性モデル（例えば、後述の外乱振動低減特性モデル８６Ａ）をさらに備えることが好ましい。
【００１６】
（９）この場合、前記コントローラ（例えば、後述のコントローラ８３Ａ）は、前記第１入力から前記第２入力及び前記第３入力を減じて得られる入力を前記逆モデルに入力することによって前記アクセル開度指令を算出することが好ましい。
【００１７】
（１０）この場合、前記開度指令生成部は、所定の第４ゲイン及び第４時定数（Ｔ４）によって特徴付けられる位相進み補償要素でありかつ前記第３入力を入力として補償入力を出力する位相進み補償モデル（例えば、後述の位相進み補償モデル８７Ｂ）と、所定の第１時定数によって特徴付けられるフィルタ要素でありかつ前記仕事率指令と前記補償入力との和を入力として前記第１入力を出力する第１フィルタ（例えば、後述の第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂ）をさらに備えることが好ましい。
【００１８】
（１１）この場合、前記実仕事率取得部は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と、前記実車速と、に基づいて実仕事率を推定することが好ましい。
【００１９】
（１２）この場合、前記実仕事率取得部（例えば、後述の実仕事率推定部６Ｃ）は、前記走行抵抗力及び前記実車速に基づいて算出される基本値に、前記実車速に基づいて算出される補正係数を乗算することによって前記実仕事率を推定することが好ましい。
【００２０】
（１３）この場合、前記仕事率指令生成部は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と、前記実車速と、前記目標車速と、に基づいて、前記目標車速と前記実車速の偏差を無くすような条件の下で前記仕事率指令を算出することが好ましい。
【００２１】
（１４）この場合、前記仕事率指令生成部（例えば、後述の仕事率指令生成部７Ｃ）は、前記走行抵抗力、前記実車速及び前記目標車速に基づいて算出される基本値に、前記目標車速に基づいて算出される補正係数を乗算することによって前記仕事率指令を算出することが好ましい。
【発明の効果】
【００２２】
（１）本発明では、仕事率指令生成部は、目標車速と実車速の偏差を無くすような条件の下でその時の車両で実現すべき仕事率を仕事率指令として算出し、実仕事率取得部は、その時の車両の仕事率を実仕事率として測定又は推定する。そして開度指令生成部は、ドライブロボットへのアクセル開度指令から車両の仕事率までの動特性を模した特性モデルを用いることによって、仕事率指令と実仕事率と偏差が無くなるようにアクセル開度指令を生成する。本発明によれば、アクセル開度指令から仕事率までの特性モデルを用いることにより、従来では十分に考慮できなかった車両のむだ時間を考慮することができるので、目標車速の変化に対する追従性能を向上することができる。また本発明によれば、例えば従来用いられていた駆動力特性マップを構築する作業は、特性モデルを構築する作業に置き換えられることとなる。しかしながら、このような車両のむだ時間を含んだ特性モデルを構築する作業は、３次元マップを構築する作業に比べれば容易かつ短時間で行うことができる。よって本発明によれば、モード運転を行う前に必要な設定が従来と比較して容易である。
【００２３】
（２）本発明の開度指令生成部では、仕事率指令に基づいて算出される第１入力と、特性モデルの出力と実仕事率とのモデル偏差に基づいて算出される第２入力と、の２つの入力を用いてアクセル開度指令を算出する。換言すれば、開度指令生成部を、いわゆる内部モデル制御に基づく２自由度制御系として構成する。本発明ではこのようなコントローラを用いることにより、目標車速の変化に対する応答特性を意味する目標値応答特性と、外乱（すなわち、特性モデルと実車両とのずれ）に対する応答特性を意味する外乱応答特性とを、独立して調整することができる。
【００２４】
（３）本発明では、コントローラの逆モデルの伝達関数を、特性モデルの伝達関数の最小位相部分の逆伝達関数に、逆モデルの伝達関数がプロパーになるように定められたローパスフィルタを乗じたもので構成する。これにより、実仕事率と仕事率指令との間で定常偏差の無いコントローラを構成することができる。
【００２５】
（４）本発明では、第１時定数で特徴付けられる第１フィルタを用いて、仕事率指令から上記コントローラへの入力となる第１入力を算出する。このような第１フィルタを設けることにより、第１時定数を調整するだけで好ましい目標値応答特性を実現できる。
【００２６】
（５）本発明では、第２時定数で特徴付けられる第２フィルタを用いて、モデル偏差から上記コントローラへの入力となる第２入力を算出する。このような第２フィルタを設けることにより、第２時定数を調整するだけで好ましい外乱応答特性を実現できる。
【００２７】
（６）本発明では、第１入力から第２入力を減じて得られる入力を逆モデルに入力することによってアクセル開度指令を算出する。これにより、簡易な演算でアクセル開度指令を算出できる。
【００２８】
（７）本発明では、上述のような機能を有する第１入力及び第２入力に加えて、さらに第３入力を逆モデルに入力することによってアクセル開度指令を算出する。この際、第３入力は、特性モデルの最小位相部分の出力に基づいて算出する。本発明では、このような第３入力を用いることにより、外乱振動低減特性をさらに付与することができる。これにより、例えば車両の変速ショックなどの振動の影響を低感度化できるので、車速追従性能をさらに向上できる。
【００２９】
（８）本発明では、第３ゲイン及び第３時定数によって特徴付けられる擬似微分要素である外乱振動低減特性モデルを用いて、上述の最小位相部分の出力から第３入力を算出する。このような外乱振動低減特性モデルを設けることにより、第３ゲイン及び第３時定数を調整するだけで好ましい外乱振動低減特性を実現できる。
【００３０】
（９）本発明では、第１入力から第２入力及び第３入力を減じて得られる入力を逆モデルに入力することによってアクセル開度指令を算出する。これにより、簡易な演算でアクセル開度指令を算出できる。
【００３１】
（１０）本発明では、第４ゲイン及び第４時定数によって特徴付けられる位相進み補償モデルを用いて、上述の第３入力から補償入力を算出する。そしてさらに、この補償入力と仕事率指令との和を第１フィルタに入力することによって、コントローラに入力される第１入力を算出する。これにより、上述のような車両の変速ショックなどの振動の影響をさらに低感度化し、かつ応答性も向上できる。
【００３２】
（１１）本発明では、走行抵抗力と実車速とに基づいて実仕事率を推定する。これにより、限られた装置を用いて簡易な方法によって実仕事率を取得できる。
【００３３】
（１２）本発明では、上記走行抵抗力及び実車速を用いて算出される基本値に、実車速に基づいて算出される補正係数を乗算することにより、実仕事率を推定する。これにより、車速に依存する車両の特性（例えば、トランスミッション構造の特性）を考慮して、車速追従性をさらに向上できる。
【００３４】
（１３）本発明では、走行抵抗力と実車速と目標車速とに基づいて、目標車速と実車速との偏差を無くすような条件の下で仕事率指令を算出する。これにより、限られた装置を用いて簡易な方法によって適切な仕事率指令を算出することができる。
【００３５】
（１４）本発明では、上記走行抵抗力、実車速及び目標車速を用いて算出される基本値に、実車速に基づいて算出される補正係数を乗算することにより、仕事率指令を算出する。これにより、上述のような車速に依存する車両の特性を考慮して、車速追従性をさらに向上できる。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の第１実施形態に係る車両速度制御装置が適用された車両試験システムの制御系の構成を示す図である。
【図２】開度指令生成部における内部モデル制御の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の第２実施形態に係る車両速度制御装置が備える開度指令生成部における内部モデル制御の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第３実施形態に係る車両速度制御装置が備える開度指令生成部における内部モデル制御の構成を示すブロック図である。
【図５】モード運転を行ったときにおける車速と、車速偏差と、アクセルペダル開度と、の変化を示す図である。
【図６】本発明の第４実施形態に係る車両速度制御装置が適用された車両試験システムの制御系の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る車両速度制御装置１が適用された車両試験システムＳの制御系の構成を示す図である。
【００３８】
車両試験システムＳは、車両速度制御装置１と、目標車速生成装置２と、制御対象３と、シャシダイナモメータ４と、走行抵抗力制御装置５と、を備える。
【００３９】
制御対象３は、試験対象としての車両と、この車両の運転席に搭載され、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、及びイグニッションスイッチ等の車両を走行させるために必要な装置を指令に応じて操作するドライブロボットが搭載されている。この制御対象３としての車両は、実路面上での実走行を模した走行抵抗力を発生するシャシダイナモメータ４に搭載される。
【００４０】
制御対象３は、車両駆動系３１と、加算部３２と、車両慣性系３３と、に分けられる。車両駆動系３１は、アクセル開度指令が入力されると、これに応じた駆動力を発生する。車両慣性系３３には、車両駆動系３１が発生する駆動力からシャシダイナモメータで発生する走行抵抗力を減じて得られる車両の加速力が入力される。車両慣性系３３は、車両の加速力が入力されるとこれに応じた車速を発生する。
【００４１】
走行抵抗力制御装置５は、シャシダイナモメータ４で発生し、車両に付与する走行抵抗力を制御する。この走行抵抗力は、空気抵抗力、ころがり抵抗力、及び勾配抵抗力等の実走行中の車両に作用し得る外力を模したものである。この走行抵抗力は、例えば図１に模式的に示すように車両の速度が大きくなるほど大きくなるように設定される。
【００４２】
目標車速生成装置２は、試験内容に応じた規格等によって予め定められた基準車速指令と、この基準車速指令に対して予め設定された車速の許容範囲に相当するトレランスと、に関するデータを読み込み、これらを用いて目標車速を生成する。
【００４３】
車両速度制御装置１は、目標車速生成装置２によって生成される目標車速と、走行抵抗力制御装置５によって設定される走行抵抗力と、車両の実車速とを用いることによって、目標車速を実現するように（換言すれば、実車速が目標車速をトレースするように）、ドライブロボットを用いて車両の速度を制御する。
【００４４】
なお図１には、ドライブロボットを構成する複数のアクチュエータのうちアクセルアクチュエータへの入力であるアクセル開度指令の決定に係る部分のみを示す。ドライブロボットには、車両のアクセルペダルを操作するアクセルアクチュエータの他、ブレーキペダルやシフトレバー等を操作するアクチュエータも含まれるが、これらへの入力を決定する構成については図示及び詳細な説明を省略する。
【００４５】
車両速度制御装置１は、実仕事率推定部６と、仕事率指令生成部７と、開度指令生成部８とを備え、これらの機能を組み合わせることによって目標車速を実現するようなアクセル開度指令を生成する。以下、各モジュールの機能について順に説明する。
【００４６】
実仕事率推定部６は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と実車速とを取得し、これらを用いることによって、シャシダイナモメータ２上で設定された走行抵抗力の下で走行する車両がした仕事の単位時間当たりの量に相当する車両の仕事率を推定する。以下では、この実仕事率推定部６によって推定される車両の仕事率を、「実仕事率」という。
【００４７】
実仕事率推定部６は、車両で発生する駆動力に相当する発生駆動力を算出する発生駆動力演算部６１と、実車速の単位を変換する車速単位変換部６２と、単位変換後の実車速と発生駆動力とを乗算することによって実仕事率を算出する乗算部６３と、を備える。
【００４８】
車速単位変換部６２は、取得した実車速に変換係数ｃを乗算することによって、［ｍ／ｓ］を単位とした実車速を算出する。通常の車両において車両の速度単位として用いられる［ｋｍ／ｈ］を［ｍ／ｓ］に変換する場合、変換係数の値は“１／３．６”となる。
【００４９】
発生駆動力演算部６１は、例えば図１に示すように、走行抵抗力と、単位変換後の実車速ｃ・Ｖを時間微分して得られる車両の加速度ｃ・ｄＶ／ｄｔに車両の質量Ｍを乗算して得られる力とを合算することによって、発生駆動力を算出する。なお、この発生駆動力演算部６１における実車速の時間微分の演算には、例えば擬似微分が用いられる。
【００５０】
以上、実仕事率推定部６において、走行抵抗力及び実車速の２つの入力を用いて車両の仕事率を推定する手順の一例について説明したが、車両の仕事率を推定する手段はこれに限られない。車両の仕事率は、これら走行抵抗力及び実車速の他の入力を用いてより直接的に測定するようにしてもよい。
【００５１】
仕事率指令生成部７は、走行中の車両に作用する走行抵抗力と実車速と目標車速とを取得し、これらを用いることによって、目標車速と実車速との偏差を無くすような条件の下で車両において実現すべき仕事率に相当する仕事率指令を算出する。
【００５２】
仕事率指令生成部７は、車両において発生させることを要求する駆動力に相当する要求駆動力を算出する要求駆動力演算部７１と、目標車速の単位を変換する車速単位変換部７２と、単位変換後の目標車速と要求駆動力とを乗算することによって仕事率指令を算出する乗算部７３と、を備える。
【００５３】
車速単位変換部７２は、上述の車速単位変換部６２と同様に、取得した目標車速に変換係数ｃを乗算することによって［ｍ／ｓ］を単位とした目標車速を算出する。
【００５４】
要求駆動力演算部７１は、目標車速と走行抵抗力とを用いて要求駆動力の基本値を算出する基本値演算部７１１と、目標車速から実車速を減算することによって車速偏差を算出する車速偏差演算部７１２と、車速偏差が無くなるように上記要求駆動力の基本値に対するフィードバック補正値を算出する車速偏差制御部７１３と、これら基本値及びフィードバック補正値を合算することによって要求駆動力を算出する合算部７１４と、を備える。
【００５５】
基本値演算部７１１は、例えば図１に示すように、走行抵抗力と、単位変換後の目標車速ｃ・Ｖｓを時間微分して得られる車両の加速度ｃ・ｄＶｓ／ｄｔに車両の質量Ｍを乗算して得られる力とを合算することによって要求駆動力の基本値を算出する。なお、この基本値演算部７１１における目標車速の時間微分の演算には、発生駆動力演算部６１と同様に例えば擬似微分が用いられる。
【００５６】
車速偏差制御部７１３は、目標車速と実車速との間で定常偏差を生じさせないような既知のフィードバック制御則（例えば、ＰＩＤ制御則）を用いて、車速偏差が無くなるようなフィードバック補正値を算出する。仕事率指令生成部７では、これら基本値とフィードバック補正値とを用いることにより、上記車速偏差を無くす条件を満たす仕事率指令を算出することができる。
【００５７】
開度指令生成部８は、アクセル開度指令から仕事率までの動特性を模した車両の過渡特性モデルを定義し、この過渡特性モデルを用いた内部モデル（ＩＭＣ）制御によって仕事率指令と実仕事率との偏差が無くなるようなアクセル開度指令を算出する。
【００５８】
図２は、開度指令生成部８における内部モデル制御の構成を示すブロック図である。
開度指令生成部８は、過渡特性モデル８１と、過渡特性モデル８１の出力と実仕事率との間のモデル偏差を算出するモデル偏差演算部８２と、第１入力及び第２入力から成る２つの入力に基づいてアクセル開度指令を算出するコントローラ８３と、仕事率指令に基づいて第１入力を算出する第１ＩＭＣフィルタ８４と、モデル偏差に基づいて第２入力を算出する第２ＩＭＣフィルタ８５と、を備える。
【００５９】
過渡特性モデル８１は、上述のように遅れ時間が存在するアクセル開度指令から車両の仕事率までの特性を模したモデルであり、アクセル開度指令が入力されると、このアクセル開度指令に応じて発生する車両の仕事率を車両の遅れ時間を考慮して出力する。この過渡特性モデル８１の伝達関数は、予め車両を定常及び過渡運転を含む任意の態様で走行させることによって取得したデータに基づいて決定される。具体的には例えば、この伝達関数Ｇ（ｓ）は、下記式（１）に示すように、一次遅れ要素とむだ時間要素の積によって近似したものが用いられる。下記式（１）において、記号“Ｔ”は車両固有の時定数であり、記号“Ｋ”は車両固有のゲイン定数であり、記号“Ｌ”は車両固有のむだ時間であり、記号“ｓ”はラプラス演算子である。
【数１】
0006429235.tif 000002
【００６０】
なお以下では、説明の便宜上、下記式（２−１）に示すように伝達関数Ｇ（ｓ）の最小位相部分を“ＰＭ（ｓ）”で示し、非最小位相部分を“ＰＰ（ｓ）”で示す。上記式（１）のように伝達関数Ｇ（ｓ）を定義した場合、最小位相部分及び非最小位相部分はそれぞれ下記式（２−２）に示すように定義される。
【数２】
0006429235.tif 000003
【００６１】
モデル偏差演算部８２は、実仕事率から過渡特性モデル８１の出力を減算することによってモデル偏差を算出する。上述のように過渡特性モデル８１は、後述のコントローラ８３によって算出されるアクセル開度指令を入力として、式（１）に示すようなむだ時間を含んだ過渡特性モデルを用いて仕事率を算出する。従って、過渡特性モデル８１の出力は、過渡特性モデルによる仕事率の推定値に相当する。よって、モデル偏差は、実際の車両と過渡特性モデルとの間の誤差に相当する。
【００６２】
コントローラ８３は、上記過渡特性モデルの最小位相部分ＰＭ（ｓ）の逆モデルを備える。コントローラ８３は、仕事率指令に基づいて算出される第１入力からモデル偏差に基づいて算出される第２入力を減算することによって得られる入力を、上記逆モデルに入力し、この逆モデルの出力をアクセル開度指令とする。
【００６３】
コントローラ８３が備える逆モデルの伝達関数ＰＣ（ｓ）は、下記式（３−１）に示すように、最小位相部分ＰＭ（ｓ）の逆伝達関数ＰＭ−１（ｓ）に、伝達関数ＰＣ（ｓ）がプロパーになるように定められたローパスフィルタＧＬ（ｓ）を乗じたものが用いられる。過渡特性モデルを上記式（１）によって定めた場合、逆モデルの伝達関数ＰＣ（ｓ）は、具体的には下記式（３−２）によって表される。下記式（３−２）において、記号“ＴＣ”は、任意の時定数である。
【数３】
0006429235.tif 000004
【００６４】
第１ＩＭＣフィルタ８４は、下記式（４）で示されるような任意の第１時定数Ｔ１によって特徴付けられるフィルタ要素Ｃ１（ｓ）である。コントローラ８３への第１入力は、仕事率指令を第１ＩＭＣフィルタ８４に入力することによって得られる。開度指令生成部８では、この第１時定数Ｔ１を調整することによって、好ましい目標値応答特性が実現される。
【数４】
0006429235.tif 000005
【００６５】
第２ＩＭＣフィルタ８５は、下記式（５）で示されるような任意の第２時定数Ｔ２によって特徴付けられるフィルタ要素Ｃ２（ｓ）である。コントローラ８３への第２入力は、モデル偏差を第２ＩＭＣフィルタ８５に入力することによって得られる。開度指令生成部８では、この第２時定数Ｔ２を調整することによって、好ましい外乱応答特性が実現される。
【数５】
0006429235.tif 000006
【００６６】
以上のような第１実施形態に係る車両速度制御装置１によれば、以下の効果を奏する。
（Ａ）本実施形態によれば、アクセル開度指令から仕事率までの過渡特性モデルＧ（ｓ）を用いることにより、従来では十分に考慮できなかった車両のむだ時間を考慮することができるので、目標車速の変化に対する追従性能を向上することができる。また本実施形態によれば、３次元マップを構築する作業が必要無くなるので、モード運転を行う前に必要な設定が従来と比較して容易である。
【００６７】
（Ｂ）本実施形態によれば、開度指令生成部８を、いわゆる内部モデル制御に基づく２自由度制御系として構成することにより、目標車速の変化に対する応答特性を意味する目標値応答特性と、外乱に対する応答特性を意味する外乱応答特性とを、独立して調整することができる。また本実施形態によれば、コントローラ８３の逆モデルの伝達関数ＰＣ（ｓ）を、過渡特性モデルの伝達関数の最小位相部分の逆伝達関数ＰＭ−１（ｓ）に、逆モデルの伝達関数がプロパーになるように定められたローパスフィルタＧＬ（ｓ）を乗じたもので構成することにより、実仕事率と仕事率指令との間で定常偏差の無いコントローラ８３を構成することができる。
【００６８】
（Ｃ）本実施形態によれば、第１時定数Ｔ１で特徴付けられる第１ＩＭＣフィルタ８４を用いて、仕事率指令からコントローラ８３への入力となる第１入力を算出することにより、第１時定数Ｔ１を調整するだけで好ましい目標値応答特性を実現できる。また本実施形態によれば、第２時定数Ｔ２で特徴付けられる第２ＩＭＣフィルタ８５を用いて、モデル偏差からコントローラ８３への入力となる第２入力を算出することにより、第２時定数Ｔ２を調整するだけで好ましい外乱応答特性を実現できる。
【００６９】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係る車両速度制御装置１Ａについて、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明及び図示を省略する。
【００７０】
図３は、本実施形態の車両速度制御装置１Ａが備える開度指令生成部８Ａにおける内部モデル制御の構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施形態に係る開度指令生成部８Ａは、外乱振動低減特性モデル８６Ａをさらに備える点と、コントローラ８３Ａの構成とが第１実施形態に係る開度指令生成部８と異なる。
【００７１】
コントローラ８３Ａは、仕事率指令に基づいて算出される第１入力と、モデル偏差に基づいて算出される第２入力と、外乱振動低減特性モデル８６Ａによって算出される第３入力と、の３つの入力を用いてアクセル開度指令を算出する。より具体的には、コントローラ８３Ａは、第１入力から第２入力及び第３入力を減じて得られる入力を式（３−１）又は（３−２）によって定義された逆モデルに入力し、アクセル開度指令を算出する。
【００７２】
外乱振動低減特性モデル８６Ａは、下記式（６）で示されるような任意の第３ゲインＫ３及び任意の第３時定数Ｔ３によって特徴付けられる擬似微分要素Ｃ３（ｓ）である。コントローラ８３Ａへの第３入力は、過渡特性モデル８１における最小位相部分ＰＭ（ｓ）の出力を外乱振動低減特性モデル８６Ａへ入力することによって得られる。
【数６】
0006429235.tif 000007
【００７３】
本実施形態に係る車両速度制御装置１Ａによれば、上記（Ａ）〜（Ｃ）の効果に加えて以下の効果を奏する。
（Ｄ）本実施形態によれば、外乱振動低減特性モデル８６Ａによって算出した第３入力を用いることにより、車両速度制御装置１Ａに外乱振動低減特性をさらに付与することができる。これにより、例えば車両の変速ショックなどの振動の影響を低感度化できるので、車速追従性能をさらに向上できる。また本実施形態によれば、第３ゲインＫ３及び第３時定数Ｔ３によって特徴付けられる擬似微分要素である外乱振動低減特性モデル８６Ａを用いることにより、第３ゲインＫ３及び第３時定数Ｔ３を調整するだけで好ましい外乱振動低減特性を実現できる。
【００７４】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂについて、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明では、第２実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明及び図示を省略する。
【００７５】
図４は、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂが備える開度指令生成部８Ｂにおける内部モデル制御の構成を示すブロック図である。図４に示すように、本実施形態に係る開度指令生成部８Ｂは、位相進み補償モデル８７Ｂをさらに備える点と、第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂの構成が第２実施形態に係る開度指令生成部８Ａと異なる。
【００７６】
第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂは、上記式（４）で定義されるフィルタ要素Ｃ１（ｓ）である。コントローラ８３Ａへの第１入力は、仕事率指令と位相進み補償モデル８７Ｂによって算出される補償入力とを合算したものを第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂへ入力することによって得られる。
【００７７】
位相進み補償モデル８７Ｂは、下記式（７）で示されるような１以下の任意の係数α、任意の補償ゲイン定数Ｋ４及び任意の第４時定数Ｔ４によって特徴付けられる位相進み補償要素Ｃ４（ｓ）である。上述の補償入力は、外乱振動低減特性モデル８６Ａによって算出される第３入力を位相進み補償モデル８７Ｂへ入力することによって得られる。
【数７】
0006429235.tif 000008
【００７８】
次に、図５を参照して本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂの効果を説明する。
図５は、モード運転を行ったときにおける車速と（上段）、目標車速と実車速との間の車速偏差と（中段）、ロボットによって実現されるアクセルペダル開度と（下段）、の変化を示す図である。図５には、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂを用いてモード運転を行った場合と、従来の車両速度制御装置を用いてモード運転を行った場合と、の両方を示す。ここで従来の車両速度制御装置とは、特開２００９−２２７１８６号公報に示されているような駆動力特性マップを用いてアクセル開度指令を生成したものをいう。
【００７９】
図５に示すように、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂを用いた場合、従来のものを用いた場合よりも目標車速と実車速との偏差が小さく、車速追従性は高い。また本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂを用いた場合、従来のものを用いた場合よりもアクセルペダルを全閉にする回数が少ない。これは、ドライブロボットを用いた場合に生じがちなアクセルペダルの操作の不自然なばたつきを抑制し、人に近い操作が実現されていることを意味する。よって本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂによれば、従来のものよりも人に近い操作を実現でき、さらに目標車速の変化に対する追従性能を向上できる。なお、詳細な図示を省略するが、上記第１実施形態及び第２実施形態の車両速度制御装置を用いても同様の効果を奏する。
【００８０】
本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｂによれば、上記（Ａ）〜（Ｄ）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（Ｅ）本実施形態によれば、補償ゲイン定数Ｋ４及び第４時定数Ｔ４によって特徴付けられる位相進み補償モデル８７Ｂを用いて、上述の第３入力から補償入力を算出し、この補償入力と仕事率指令との和を第１ＩＭＣフィルタ８４Ｂに入力することによって、コントローラ８３Ａに入力される第１入力を算出する。これにより、上述のような車両の変速ショックなどの振動の影響をさらに低感度化し、かつ応答性も向上できる。
【００８１】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態に係る車両速度制御装置１Ｃについて、図面を参照しながら説明する。なお以下の説明では、第１実施形態と同じ構成については同じ符号を付し、その説明及び図示を省略する。
【００８２】
図６は、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｃが適用された車両試験システムＳＣの制御系の構成を示す図である。図６に示すように、本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｃは、実仕事率推定部６Ｃ及び仕事率指令生成部７Ｃの構成が第１実施形態に係る車両速度制御装置１と異なる。
【００８３】
実仕事率推定部６Ｃは、図１を参照して説明したものに加えて、補正係数演算部６４Ｃをさらに備える。第１実施形態では、車両を質量Ｍの単純な剛体とみなし、車速に応じて変化する車両の特性（例えば、トランスミッション構造の特性）を無視して実仕事率を算出した。本実施形態では、このような車速に依存する車両の特性を考慮して実仕事率を算出すべく、補正係数演算部６４Ｃを設ける。
【００８４】
補正係数演算部６４Ｃは、実車速に応じた補正係数Ｎを算出する。より具体的には、補正係数演算部６４Ｃは、例えば、実車速に基づいて予め定められたマップを検索することにより補正係数Ｎを算出する。乗算部６３Ｃは、発生駆動力と、実車速と、補正係数演算部６４Ｃによって算出された補正係数Ｎとを乗算することによって、実仕事率を算出する。
【００８５】
仕事率指令生成部７Ｃは、図１を参照して説明したものに加えて、補正係数演算部７４Ｃをさらに備える。この補正係数演算部７４Ｃは、目標車速に応じた補正係数Ｎを、上記補正係数演算部６４Ｃと同じ方法によって算出する。乗算部７３Ｃは、要求駆動力と、目標車速と、補正係数演算部７４Ｃによって算出された補正係数Ｎとを乗算することによって、仕事率指令を算出する。
【００８６】
本実施形態に係る車両速度制御装置１Ｃによれば、上記（Ａ）〜（Ｃ）の効果に加えて、以下の効果を奏する。
（Ｆ）本実施形態では、走行抵抗力及び実車速を用いて算出される基本値に、実車速に基づいて算出される補正係数Ｎを乗算することにより、実仕事率を推定する。また本実施形態では、走行抵抗力、実車速及び目標車速を用いて算出される基本値に、実車速に基づいて算出される補正係数Ｎを乗算することにより、仕事率指令を算出する。これにより、車速に依存する車両の特性（例えば、トランスミッション構造の特性）を考慮して、車速追従性をさらに向上できる。
【符号の説明】
【００８７】
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…車両速度制御装置
６，６Ｃ…実仕事率推定部（実仕事率取得部）
７，７Ｃ…仕事率指令生成部
８，８Ａ，８Ｂ…開度指令生成部
８１…過渡特性モデル
８２…モデル偏差演算部（偏差演算部）
８３，８３Ａ…コントローラ
８４，８４Ｂ…第１ＩＭＣフィルタ
８５…第２ＩＭＣフィルタ
８６Ａ…外乱振動低減特性モデル
８７Ｂ…位相進み補償モデル
【図１】
0006429235.tif 000009
【図２】
0006429235.tif 000010
【図３】
0006429235.tif 000011
【図４】
0006429235.tif 000012
【図５】
0006429235.tif 000013
【図６】
0006429235.tif 000014