(57)【要約】【課題】人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させる。【解決手段】車両制御部５０が、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈの少なくとも一方によって決定される制御ゲインと、検出部によって検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御する。【選択図】図５
2016178776.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出する検出部と、
前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態に含まれる前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記首の角度θｈの少なくとも一方によって決定される制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御する車両制御部と、
を含む、車両制御装置。
【請求項２】
前記車両制御部は、前記車両の車両姿勢状態に関する固定ゲインと、前記人間頭部状態に関する前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御する請求項１記載の車両制御装置。
【請求項３】
前記車両制御部は、下記（１）式に基づいて算出される前記車両の前輪又は後輪の駆動力ｕ1を実現するように制御する請求項２記載の車両制御装置。
【数１】
2016178776.tif 000173
ここで、Ｋｚは前記固定ゲインを表し、ξｚは、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態を表し、
【数２】
2016178776.tif 000174
は、前記検出部によって検出された前記人間頭部状態を表し、
【数３】
2016178776.tif 000175
は、前記制御ゲインを表す。
【請求項４】
前記車両制御部は、下記（２）式に基づいて算出される前記車両の前輪又は後輪の駆動力ｕ1を実現するように制御する請求項２記載の車両制御装置。
【数４】
2016178776.tif 000176
ここで、Ｋｚは前記固定ゲインを表し、ξｚは、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態を表し、
【数５】
2016178776.tif 000177
は、前記検出部によって検出された前記人間頭部状態を表し、
【数６】
2016178776.tif 000178
は、前記制御ゲインを表す。
【請求項５】
前記車両制御部は、下記（３）式に基づいて算出される前記車両の前輪又は後輪の駆動力ｕ1を実現するように制御する請求項２記載の車両制御装置。
【数７】
2016178776.tif 000179
ここで、Ｋｚは前記固定ゲインを表し、ξｚは、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態を表し、
【数８】
2016178776.tif 000180
は、前記検出部によって検出された前記人間頭部状態を表し、
【数９】
2016178776.tif 000181
は、前記制御ゲインを表す。
【請求項６】
前記車両制御部は、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態に含まれる前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記首の角度θｈの少なくとも一方に対して、予め定められた評価関数を最適化するように決定される前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御する請求項１記載の車両制御装置。
【請求項７】
前記車両制御部は、下記（４）式で表わされる評価関数を最適化するように決定される前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて算出される前記車両の前輪又は後輪の駆動力ｕ1（ｚ、θb、θh）を実現するように制御する請求項６記載の車両制御装置。
【数１０】
2016178776.tif 000182
ただし、
【数１１】
2016178776.tif 000183
であり、
【数１２】
2016178776.tif 000184
であり、ｑ１、ｑ２、及びｒ１の各々は重みであり、
ζが、前記車両の車両姿勢状態又は前記人間頭部状態であり、ｚは、車両の高さ方向位置を表す。
【請求項８】
前記車両制御部は、下記（５）式で表わされる評価関数を最適化するように決定される前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて算出される前記車両の前輪又は後輪の駆動力ｕ1（ｚ、θh）を実現するように制御する請求項６記載の車両制御装置。
【数１３】
2016178776.tif 000185
ただし、
【数１４】
2016178776.tif 000186
であり、
【数１５】
2016178776.tif 000187
であり、ｑ１、ｑ２、及びｒ１の各々は重みであり、ζが、前記車両の車両姿勢状態又は前記人間頭部状態であり、ｚは、車両の高さ方向位置を表す。
【請求項９】
前記車両制御部は、下記（６）式で表わされる評価関数を最適化するように決定される前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて算出される前記車両の前輪又は後輪の駆動力ｕ1（ｚ、θb）を実現するように制御する請求項６記載の車両制御装置。
【数１６】
2016178776.tif 000188
ただし、
【数１７】
2016178776.tif 000189
であり、
【数１８】
2016178776.tif 000190
であり、ｑ１、ｑ２、及びｒ１の各々は重みであり、ζが、前記車両の車両姿勢状態又は前記人間頭部状態であり、ｚは、車両の高さ方向位置を表す。
【請求項１０】
路面外乱を予測する予測部を更に含み、
前記車両制御部は、前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御し、更に、前記予測した路面外乱による前記車両姿勢状態への影響を補償するように制御する請求項１〜９の何れか１項記載の車両制御装置。
【請求項１１】
前記車両制御部は、前記予測した路面外乱による前記車両の前輪に関する前記車両姿勢状態への影響、及び前記予測した路面外乱による前記車両の後輪に関する前記車両姿勢状態への影響の少なくとも一方を補償するように制御する請求項１０記載の車両制御装置。
【請求項１２】
前記車両の駆動力を予測する予測部を更に含み、
前記車両制御部は、前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御し、更に、前記予測した駆動力による前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態への影響を補償するように制御する請求項１〜９の何れか１項記載の車両制御装置。
【請求項１３】
前記車両制御部は、前記予測した駆動力に基づいて、制御出力を小さくするように、前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記ドライバーの首の角度θｈの少なくとも一方を求め、求められた前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記ドライバーの首の角度θｈの少なくとも一方を実現するように制御すると共に、前記予測した駆動力による前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態への影響を補償するように制御する請求項１２記載の車両制御装置。
【請求項１４】
前記車両制御部は、前記車両の前輪、又は後輪の駆動力を制御することにより、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御する請求項１〜１３の何れか１項記載の車両制御装置。
【請求項１５】
コンピュータを、
車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出する検出部によって検出された前記車両姿勢状態に含まれる前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記首の角度θｈの少なくとも一方によって決定される制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御する車両制御部
として機能させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両制御装置、及びプログラムに係り、特に、車両制御部を含む車両制御装置、及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、カーブに突入する前にロールをつけて頭部の位置を変えて予告する制御を行う方法がある（特許文献１）
【０００３】
また、減速時にドライバーに自然な減速感を与える目標ピッチ角制御により想定視線角度に制御する方法がある（特許文献２）。
【０００４】
また、特定の周波数域において、ゲインを増減させることで、ドライバー等の搭乗者に与える振動成分を選択可能にし、搭乗者に好まれる振動成分を意図的に実現することができる車両の駆動力制御装置がある（特許文献３）
【０００５】
また、人間上体運動と車両運動の関係をモデル化し、人間頭部の上下運動を評価出力の一つとし、車両状態をフィードバックする、アクティブサスペンション、又はセミアクティブサスペンションを用いた制御器がある（非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−１４７０５６号公報
【特許文献２】特開２００８−３７２００号公報
【特許文献３】特開２００５−１３０５６０号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】鈴木卓馬著「人間の振動特性と車速による車両ダイナミクスの変化を考慮した自動車用サスペンションの制御系設計」博士（工学），２０１０，慶応大学大学院理工学研究科解放環境科学専攻
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかし、特許文献１及び特許文献２の技術においては、乗り心地という観点では制御設計されていない。そのため、人間頭部の動きに着目はしているが、人間頭部のダイナミクスは考慮出来ていないという問題がある。
【０００９】
ダイナミクスを考慮しないと、人間頭部の動きを詳細に制御することができないという問題、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制することができないという問題、特性の個体差の影響を見積もることができないという問題、及び人間頭部への入力経路が明らかになっておらず、モデルが存在しないため、制御設計に必要な工数が膨大となるという問題がある。
【００１０】
また、特許文献３の技術においては、駆動力の周波数特性を変更することしかできないという問題がある。また、車両から人間への加速度入力しか考慮されておらず、車両姿勢に関する入力は考慮されておらず、タイヤ駆動力が車両姿勢に与える影響も考慮していないという問題がある。また、人間頭部のダイナミクスを直接は考慮しておらず、駆動力配分ではなく、純粋にトータル駆動力を制御しているため、制御あり、又はなしでトータル駆動力が変わってしまうという問題がある。
【００１１】
非特許文献１の技術においては、タイヤ駆動力が車両上下運動へ与える影響は考慮されていないという問題、車両諸元や人間特性に対するロバスト性や、スケジューリング、車速以外の車両状態や人間状態に対するスケジューリングは行われていないという問題、人間の状態量を観測してフィードバックすることがないため、外乱やパラメータ誤差、変動に対するロバスト性が低く、性能の限界があり、フィードフォワード制御は考慮されていないという問題がある。
【００１２】
本発明では、上記問題点を解決するために成されたものであり、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、第１の発明に係る車両制御装置は、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出する検出部と、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態に含まれる前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記首の角度θｈの少なくとも一方によって決定される制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御する車両制御部と、を含んで構成されている。
【００１４】
第１の発明によれば、検出部により、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出し、車両制御部により、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈの少なくとも一方によって決定される制御ゲインと、検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御する。
【００１５】
このように、第１の発明によれば、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出し、車両制御部により、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈの少なくとも一方によって決定される制御ゲインと、検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御することにより、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させることができる。
【００１６】
また、第１の発明において、前記車両制御部は、前記車両の車両姿勢状態に関する固定ゲインと、前記人間頭部状態に関する前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御してもよい。
【００１７】
また、第１の発明において、前記車両制御部は、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態に含まれる前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記首の角度θｈの少なくとも一方に対して、予め定められた評価関数を最適化するように決定される前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御してもよい。
【００１８】
また、第１の発明において、路面外乱を予測する予測手段を更に含み、前記車両制御部は、前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御し、更に、前記予測した路面外乱による前記車両姿勢状態への影響を補償するように制御してもよい。
【００１９】
また、第１の発明において、前記車両制御部は、前記予測した路面外乱による前記車両の前輪に関する前記車両姿勢状態への影響、及び前記予測した路面外乱による前記車両の後輪に関する前記車両姿勢状態への影響の少なくとも一方を補償するように制御してもよい。
【００２０】
また、第１の発明において、前記車両の駆動力を予測する予測手段を更に含み、前記車両制御部は、前記制御ゲインと、前記検出部によって検出された前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態とに基づいて、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御し、更に、前記予測した駆動力による前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態への影響を補償するように制御してもよい。
【００２１】
また、第１の発明において、前記車両制御部は、前記予測した駆動力に基づいて、制御出力を小さくするように、前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記ドライバーの首の角度θｈの少なくとも一方を求め、求められた前記車両の車両ピッチ角度θｂ、及び前記ドライバーの首の角度θｈの少なくとも一方を実現するように制御すると共に、前記予測した駆動力による前記車両姿勢状態及び前記人間頭部状態への影響を補償するように制御してもよい。
【００２２】
また、第１の発明において、前記車両制御部は、前記車両の前輪、又は後輪の駆動力を制御することにより、前記ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御してもよい。
【００２３】
また、本発明のプログラムは、コンピュータを、上記の車両制御装置を構成する各部として機能させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００２４】
以上説明したように、本発明の車両制御装置によれば、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出し、車両制御部により、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈの少なくとも一方によって決定される制御ゲインと、検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御することにより、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】人間頭部と車両と融合したモデルの例を示す図である。
【図２】中間出力から評価出力までの影響度を示す図である。
【図３】フィードバック制御を用いた状態依存型リカッチ方程式を解く場合のブロック線図の例を示す図である。
【図４】制御器のクラスを限定して線形行列不等式（ＬＭＩ）を解く場合のブロック線図の例を示す図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る車両の機能的構成を示すブロック図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る車両制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図７】本発明の第１の実施形態に係る車両のモータ制御処理ルーチンを示すフローチャート図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る車両の機能的構成を示すブロック図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る車両制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る車両のモータ制御処理ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１１】実験結果の例を示す図である。
【図１２】実験結果の例を示す図である。
【図１３】本発明の第３の実施形態に係る車両の機能的構成を示すブロック図である。
【図１４】本発明の第３の実施形態に係る車両制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１５】本発明の第３の実施形態に係る車両のモータ制御処理ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係る車両の機能的構成を示すブロック図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る車両制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図１８】本発明の第４の実施形態に係る車両のモータ制御処理ルーチンを示すフローチャート図である。
【図１９】本発明の第５の実施形態に係る車両の機能的構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の第５の実施形態に係る車両制御部の機能的構成を示すブロック図である。
【図２１】本発明の第５の実施形態に係る車両のモータ制御処理ルーチンを示すフローチャート図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。
【００２７】
＜本実施形態に係る車両制御装置の原理＞
まず、本実施形態に係る車両制御装置の原理について説明する。始めに、本実施形態に係る人間頭部と車両とを統合した運動方程式について説明する。図１に、直進時の人間頭部と車両とを車両側面から見たインホイールモータを用いた車両の例を示す。なお、アクティブサスペンション等を用いた車両でも可能である。下記（１）式の運動方程式が車両に関する運動方程式であり、下記（２）式の運動方程式が人間頭部に関する運動方程式である。
【００２８】
【数１】
2016178776.tif 000003
【００２９】
【数２】
2016178776.tif 000004
【００３０】
ここで、θｈは、ドライバーの首の角度［rad］である。また、
【００３１】
【数３】
2016178776.tif 000005
【００３２】
は、ドライバーの首の角速度［rad/s］である。また、
【００３３】
【数４】
2016178776.tif 000006
【００３４】
は、ドライバーの首の角加速度［rad/s2］である。また、ｚｈは、ドライバー頭部の高さ方向の位置［m］である。また、
【００３５】
【数５】
2016178776.tif 000007
【００３６】
は、ドライバー頭部の高さ方向の速度［m/s］である。また、
【００３７】
【数６】
2016178776.tif 000008
【００３８】
は、ドライバー頭部の高さ方向の加速度［m/s2］である。また、ｘｈは、ドライバー頭部の前後方向の位置［m］である。また、
【００３９】
【数７】
2016178776.tif 000009
【００４０】
は、ドライバー頭部の前後方向の速度［m/s］である。また、
【００４１】
【数８】
2016178776.tif 000010
【００４２】
は、ドライバー頭部の前後方向の加速度［m/s2］である。また、ｍｈは、ドライバーの頭部の質量［kg］である。また、Ｉｈは、ドライバーの頭部の慣性モーメント［kgm2］である。また、ｈｈは、ドライバー頭部の質量中心までの高さ［m］である。また、ｌｈは、車両シートの前後方向の位置［m］である。また、ｋｈθは、ドライバー頭部回転方向の弾性係数［Nm/rad］である。また、ｃｈθは、ドライバー頭部回転方向の減衰係数［Nms/rad］である。
【００４３】
また、θｂは、車両ピッチ角度［rad］である。また、
【００４４】
【数９】
2016178776.tif 000011
【００４５】
は、車両ピッチ角速度［rad/s］である。また、
【００４６】
【数１０】
2016178776.tif 000012
【００４７】
は、車両ピッチ角加速度［rad/s2］である。また、ｚは、車両重心の高さ方向位置［ｍ］である。また、
【００４８】
【数１１】
2016178776.tif 000013
【００４９】
は、車両重心の高さ方向速度［m/s］である。また、
【００５０】
【数１２】
2016178776.tif 000014
【００５１】
は、車両重心の高さ方向加速度［m/s2］である。また、ｘは、車両重心前後方向位置［ｍ］である。また、
【００５２】
【数１３】
2016178776.tif 000015
【００５３】
は、車両重心前後方向速度［m/s］である。また、
【００５４】
【数１４】
2016178776.tif 000016
【００５５】
は、車両重心前後方向加速度［m/s2］である。
【００５６】
また、ｍｂは、車両質量［kg］である。また、Ｉｂは、車両慣性モーメント［kgm2］である。また、ｌｆは、車両重心点と前輪間の長さ［m］である。また、ｌｒは、車両重心点と後輪間の長さ［m］である。θｆは、前輪のサスペンション回転中心と前輪接地点を結ぶ線が地面となす角度［rad］である。また、θｒは、後輪のサスペンション回転中心と後輪接地点を結ぶ線が地面となす角度［rad］である。
【００５７】
また、Ｆｘｆは、車両前輪駆動力［Ｎ］であり、Ｆｘｒは、車両後輪駆動力［Ｎ］である。また、ｚｆｂは、車両前輪位置の車体高さ［ｍ］であり、
【００５８】
【数１５】
2016178776.tif 000017
【００５９】
は、車両前輪位置の車体高さ方向速度［ｍ／ｓ］であり、
【００６０】
【数１６】
2016178776.tif 000018
【００６１】
は、車両前輪位置の車体高さ方向加速度［ｍ／ｓ２］である。また、ｚｒｂは、車両後輪位置の車体高さ［ｍ］であり、
【００６２】
【数１７】
2016178776.tif 000019
【００６３】
は、車両後輪位置の車体高さ方向速度［ｍ／ｓ］であり、
【００６４】
【数１８】
2016178776.tif 000020
【００６５】
は、車両後輪位置の車体高さ方向加速度［ｍ／ｓ２］である。また、ｚｆｇは、車両前輪接地点の高さ方向位置［ｍ］であり、
【００６６】
【数１９】
2016178776.tif 000021
【００６７】
は、車両前輪接地点の高さ方向速度［ｍ／ｓ］である。また、ｚｒｇは、車両後輪接地点の高さ方向位置［ｍ］であり、
【００６８】
【数２０】
2016178776.tif 000022
【００６９】
は、車両後輪接地点の高さ方向速度［ｍ／ｓ］である。また、ｚｆｔは、車両前輪の高さ方向位置［ｍ］であり、
【００７０】
【数２１】
2016178776.tif 000023
【００７１】
は、車両前輪の高さ方向速度［ｍ／ｓ］であり、
【００７２】
【数２２】
2016178776.tif 000024
【００７３】
は、車両前輪の高さ方向加速度［ｍ／ｓ２］である。また、ｚｒｔは、車両後輪の高さ方向位置［ｍ］であり、
【００７４】
【数２３】
2016178776.tif 000025
【００７５】
は、車両後輪の高さ方向速度［ｍ／ｓ］であり、
【００７６】
【数２４】
2016178776.tif 000026
【００７７】
は、車両後輪の高さ方向加速度［ｍ／ｓ２］である。また、ｍｆｔは、車両前輪質量［ｋｇ］であり、ｍｒｔは、車両後輪質量［ｋｇ］であり、ｋｆは、車両前輪のサスペンション弾性係数［Ｎ／ｍ］であり、ｋｒは、車両後輪のサスペンション弾性係数［Ｎ／ｍ］であり、ｋｆｔは、車両前輪弾性係数［Ｎ／ｍ］であり、ｋｒｔは、車両後輪弾性係数［Ｎ／ｍ］である。また、ｃｆは、車両前輪のアブソーバ減衰係数［Ｎｓ／ｍ］であり、ｃｒは、車両後輪のアブソーバ減衰係数［Ｎｓ／ｍ］であり、ｃｆｔは、車両前輪減衰係数［Ｎｓ／ｍ］であり、ｃｒｔは、車両後輪減衰係数［Ｎｓ／ｍ］である。
【００７８】
次に、人間頭部モデルの特徴について説明する。
【００７９】
人間と車両とを統合したモデルは、詳細なものから簡易的なものまで、多岐にわたり考えられる。人間の体を詳細にモデル化することは可能であるが、車両からの影響が見えにくくなり、制御に活用することも難しい。これは、様々な変数が入り組んだ形となるため、どこが主要素かわかりにくいからである。
【００８０】
そこで、本実施形態では、人間の体の中で剛性が弱く、乗り心地評価への影響度も高い、首のみに焦点を当てる。また、車両からの影響も車両の前後加速度、ヒーブ（上下）加速度、ピッチ加速度、ピッチ速度と限定する。すると、車両からの前後加速度、ヒーブ（上下）加速度、ピッチ加速度、ピッチ速度は、首の角度θｈ及び車両ピッチ角度θｂと積の形で、人間頭部のダイナミクスに影響を及ぼすことが示される。
【００８１】
具体的には、上記（２）式の人間頭部の運動方程式が得られる。首の角度θｈ及び車両ピッチ角度θｂをある点まわりで線形近似し、定数として扱えば線形制御可能であるが、角度の値がある点から離れるほど近似誤差は大きくなるため、制御性能の劣化を招いてしまう。
【００８２】
通常、車両制御では線形制御のみを行う。そこで、本実施形態においては、首の角度θｈ及び車両ピッチ角度θｂを状態として残し、それらの状態変化に合わせて制御量を変えていく方法を用いる。下記（３）式のように近似を用いると特徴がより明確となる。
【００８３】
【数２５】
2016178776.tif 000027
【００８４】
上記（３）式の近似を用いると、上記（２）式は、下記（４）式で表される。
【００８５】
【数２６】
2016178776.tif 000028
【００８６】
ここで、
【００８７】
【数２７】
2016178776.tif 000029
【００８８】
は、加減速を表し、
【００８９】
【数２８】
2016178776.tif 000030
【００９０】
は、人間頭部、及び車両姿勢を表し、
【００９１】
【数２９】
2016178776.tif 000031
【００９２】
は、車両姿勢を表す。また、
【００９３】
【数３０】
2016178776.tif 000032
【００９４】
と、
【００９５】
【数３１】
2016178776.tif 000033
【００９６】
とは、中間出力を表す。さらに制御入力から評価関数のパラメータとなる評価出力までの伝達パスは、図２に示すようになっていることから、首の角度θｈ及び車両ピッチ角度θｂは、中間出力から評価出力までの影響度であり、また、首の角度θｈ及び車両ピッチ角度θｂは、時々刻々かわるため、固定ゲインの制御では高い制御性能は得ることができない。
【００９７】
次に、本実施形態における具体的な制御設計について説明する。本実施形態においては、フィードバック制御を用いた２つの方法（状態依存型リカッチ方程式を解く方法、及び制御器のクラスを限定して線形行列不等式（ＬＭＩ）を解く方法）と、フィードフォワード制御を用いた１つの方法の計３つの方法を用いる。
【００９８】
ここで、トータル駆動力Ｆｘは、ドライバーの意思により決定されるものとし、制御を行っても当該値は変わらないものとする。そうすると、制御できる対象は、前後輪駆動力配分比のみとなり、自由度は１となる。本実施形態においては、前輪駆動力を制御出力として説明するが、これに限定されるものではない。例えば、後輪駆動力を制御出力としてもよい。ｕ１＝Ｆｘｒとして、下記システム行列内のＢｚＦｒとＢｚＲｒとを入れ替えれば、後輪駆動力を制御出力として用いることができる。なお、後述の制御方法についても同様に適用可能である。
【００９９】
ここで、本実施形態において用いるパラメータについて、以下示す。
【０１００】
【数３２】
2016178776.tif 000034
【０１０１】
【数３３】
2016178776.tif 000035
【０１０２】
【数３４】
2016178776.tif 000036
【０１０３】
【数３５】
2016178776.tif 000037
【０１０４】
【数３６】
2016178776.tif 000038
【０１０５】
【数３７】
2016178776.tif 000039
【０１０６】
【数３８】
2016178776.tif 000040
【０１０７】
【数３９】
2016178776.tif 000041
【０１０８】
【数４０】
2016178776.tif 000042
【０１０９】
【数４１】
2016178776.tif 000043
【０１１０】
【数４２】
2016178776.tif 000044
【０１１１】
【数４３】
2016178776.tif 000045
【０１１２】
【数４４】
2016178776.tif 000046
【０１１３】
【数４５】
2016178776.tif 000047
【０１１４】
【数４６】
2016178776.tif 000048
【０１１５】
【数４７】
2016178776.tif 000049
【０１１６】
【数４８】
2016178776.tif 000050
【０１１７】
【数４９】
2016178776.tif 000051
【０１１８】
【数５０】
2016178776.tif 000052
【０１１９】
【数５１】
2016178776.tif 000053
【０１２０】
【数５２】
2016178776.tif 000054
【０１２１】
【数５３】
2016178776.tif 000055
【０１２２】
【数５４】
2016178776.tif 000056
【０１２３】
【数５５】
2016178776.tif 000057
【０１２４】
なお、Ｃｈｃは、評価出力次第で変化するものとする。
【０１２５】
まず、フィードバック制御を用いた状態依存型リカッチ方程式を解く方法について説明する。図３に、フィードバック制御を用いた状態依存型リカッチ方程式を解く場合のブロック線図を示す。
【０１２６】
状態依存型リカッチ方程式を解く方法においては、下記（６）式に示す評価関数を最小化する制御出力ｕ１を求める。
【０１２７】
【数５６】
2016178776.tif 000058
【０１２８】
ここで、ｑ１、ｑ２、及びｒ１の各々は各重みを表す。上記（６）式の求解にあたり、まず、特定の時刻において、特定の状態にあるｚ、θｂ、及びθｈに対して、下記（７）式の状態依存型リカッチ方程式を数値的に解き、正定対称行列Ｐ（ｚ,θｂ,θｈ）を算出する。
【０１２９】
【数５７】
2016178776.tif 000059
【０１３０】
また、算出した正定対称行列Ｐ（ｚ,θｂ,θｈ）に基づいて、下記（８）式に従って、最適解を算出する。なお、下記（８）式のξと積の対象となる部分が制御ゲインに相当する。なお、下記（８）式のξは、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を表す。また、下記（８）式の制御ゲインに相当する部分が、評価関数を最適化するように決定される制御ゲインの一例である。
【０１３１】
【数５８】
2016178776.tif 000060
【０１３２】
ここで、ｚ、θｂ、及びθｈは、時々刻々変化するため、上記（７）式、及び上記（８）式の計算を各制御周期毎に行う。
【０１３３】
本実施形態において、ｚ、θｂ、及びθｈの全てをスケジューリングパラメータとして扱う場合について説明しているが、これに限定されるものではなく、例えば、ｚ、θｂ、及びθｈの一部だけをスケジューリングパラメータとして扱い、他のパラメータは固定値としてもよい。リカッチ方程式を解く際には、特定時刻における値を用いているため、スケジューリングパラメータの数が変化しても本質的に差はない。また、本実施形態においては、外乱を考慮しないため、下記（９）式を用いることによりｚをスケジューリングパラメータとして扱わない。なお、外乱を考慮したＨ２、又はＨ∞制御へも拡張することができる。
【０１３４】
【数５９】
2016178776.tif 000061
【０１３５】
次に、制御器のクラスを限定して線形行列不等式（ＬＭＩ）を解く方法について説明する。図４に、制御器のクラスを限定して線形行列不等式（ＬＭＩ）を解く場合のブロック線図を示す。
【０１３６】
上記（５）式に示す外乱を考慮したシステムを考える。ここで、下記（１０）式に示すように、制御入力のクラスを限定する。
【０１３７】
【数６０】
2016178776.tif 000062
【０１３８】
ここで、ξｚを車両姿勢状態、
【０１３９】
【数６１】
2016178776.tif 000063
【０１４０】
をドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態とする。
【０１４１】
この場合、外乱以外の部分の状態方程式は、下記（１１）式に示すようになる。
【０１４２】
【数６２】
2016178776.tif 000064
【０１４３】
このように、車両姿勢に関するゲインについては、固定ゲインとし、人間頭部の角度に関するゲインについてはゲインスケジューリング制御が行われることになる。ここで、人間頭部の部分に着目すると、下記（１２）式のようになる。
【０１４４】
【数６３】
2016178776.tif 000065
【０１４５】
この場合、下記（１３）式に示すように、新たなスケジューリングパラメータαを定義する。
【０１４６】
【数６４】
2016178776.tif 000066
【０１４７】
さらに、人間頭部状態の制御ゲインを下記（１４）式の通りに設定する。
【０１４８】
【数６５】
2016178776.tif 000067
【０１４９】
上記（１３）式のように、新たなスケジューリングパラメータαを定義したことで、下記の計算が可能となる。ここで、人間頭部へ直接影響する外乱は、下記（１５）式に示す通りになる。
【０１５０】
【数６６】
2016178776.tif 000068
【０１５１】
また、上記（１５）式の外乱項においては、θｂ及びθｈは、スケジューリングをさせずに、固定の値を使用するものとする。そうすると、人間頭部の部分に限定した際の制御設計問題は、下記（１６）式〜（２０）式の線形行列不等式（ＬＭＩ）に帰着される。
【０１５２】
【数６７】
2016178776.tif 000069
【０１５３】
【数６８】
2016178776.tif 000070
【０１５４】
【数６９】
2016178776.tif 000071
【０１５５】
【数７０】
2016178776.tif 000072
【０１５６】
【数７１】
2016178776.tif 000073
【０１５７】
上記（１６）式〜（２０）式の線形行列不等式を解いて
【０１５８】
【数７２】
2016178776.tif 000074
【０１５９】
を算出する。また、上記（１６）式〜（２０）式の線形行列不等式は、オフラインで数値的に解けばよく、実装時にはスケジューリングパラメータαを観測しながら、当該αに合わせてｕ１を変化させていけばよい。なお、αｍａｘは、予め定義された人間頭部の前後方向の角度の最大値であり、αｍｉｎは、予め定義された人間頭部の前後方向の角度の最小値である。
【０１６０】
なお、上記（１６）式は、α＝αｍｉｎにおける制御器を表し、上記（１７）式は、原点における制御器でもαのマイナス方向の変化を補償することを表し、上記（１８）式は、原点における制御器を表し、上記（１９）式は、原点における制御器でもαのプラス方向の変化を補償することを表し、上記（２０）式は、α＝αｍａｘにおける制御器を表す。
【０１６１】
また、車両姿勢に関するゲインは、θｂ及びθｈを原点で固定して設計するものとする。上述した線形行列不等式（ＬＭＩ）を解く方法では、θｂ及びθｈをスケジューリングパラメータとして扱っているが、θｂ及びθｈの何れかを固定しても同様に計算することができる。また、新たなスケジューリングパラメータαがθｂ及びθｈの関数になるが、何れかのみの関数になるかの違いである。
【０１６２】
次に、フィードフォワード制御の方法について説明する。フィードフォワード制御は、路面外乱ｗｇやトータル駆動力Ｆｘを予測して、その影響をフィードフォワード的に補償するというものである。
【０１６３】
まず、路面外乱ｗｇを予測する場合について説明する。路面外乱ｗｇを予測する場合は、下記（２１）式、又は下記（２２）式を満たすフィードフォワード制御出力ｕ１ＦＦを加える。なお、下記（２１）式は前輪の路面外乱補償の場合であり、下記（２２）式は後輪の路面外乱補償の場合である。
【０１６４】
【数７３】
2016178776.tif 000075
【０１６５】
【数７４】
2016178776.tif 000076
【０１６６】
また、トータル駆動力Ｆｘを予測する場合は、下記（２３）式を満たすフィードフォワード制御出力ｕ１ＦＦを加える。
【０１６７】
【数７５】
2016178776.tif 000077
【０１６８】
ここで、θｂやθｈについて予め角度をつけることでフィードフォワードの効果を高めることもできる。例えば、加減速走行状態においては、車両姿勢に関する角度を予めつけた場合や人間頭部の角度を予めつけた場合には、上記（４）式の加減速項による影響を、人間頭部・車両姿勢項、又は車両姿勢項で補償するように、フィードフォワード制御することもできる。なお、フィードフォワード制御は、上述したフィードバック制御と併用することができる。
【０１６９】
＜本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置の構成＞
次に、本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置１００の構成について説明する。図５に示すように、本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置１００は、ドライバー首部レーザー変位計１０と、車両レーザー変位計１２と、ＧＰＳ１４と、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６と、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８と、前輪レーザー変位計２０と、後輪レーザー変位計２２と、車両制御部５０と、モータ９０と、モータ９２とを含んで構成されている。なお、第１の実施形態において、車両制御装置１００を搭載した車両は定常走行状態であるものとし、上述した状態依存型リカッチ方程式を解く方法を用いるものとする。また、車両制御装置１００を搭載した車両の構造に関わるパラメータの各々、及び上述した予め計算しておくパラメータの各々は予め定められているものとし、明記しない。
【０１７０】
また、第１の実施形態における、ドライバー首部レーザー変位計１０、車両レーザー変位計１２、ＧＰＳ１４、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８、前輪レーザー変位計２０、及び後輪レーザー変位計２２の少なくとも１つ以上が検出部の一例である。
【０１７１】
ドライバー首部レーザー変位計１０は、ドライバーの首の角度θｈを取得し、車両制御部５０に出力する。
【０１７２】
車両レーザー変位計１２は、車両制御装置１００を搭載した車両の車両ピッチ角度θｂを取得し、車両制御部５０に出力する。
【０１７３】
ＧＰＳ１４は、車両制御装置１００の車両重心前後方向位置ｘを取得し、車両制御部５０に出力する。
【０１７４】
前輪位置の車体高さレーザー変位計１６は、車両制御装置１００の車両前輪位置の車体高さｚｆｂを取得し、車両制御部５０に出力する。
【０１７５】
後輪位置の車体高さレーザー変位計１８は、車両制御装置１００の車両後輪位置の車体高さｚｒｂを取得し、車両制御部５０に出力する。
【０１７６】
前輪レーザー変位計２０は、車両制御装置１００の車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔを取得し、車両制御部５０に出力する。
【０１７７】
後輪レーザー変位計２２は、車両制御装置１００の車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔを取得し、車両制御部５０に出力する。
【０１７８】
車両制御部５０は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から入力される車両ピッチ角度θｂ、ＧＰＳ１４から入力される車両重心前後方向位置ｘ、前輪位置の車体高さレーザー変位計１０から入力される車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１２から入力される車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から入力される車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、及び後輪レーザー変位計２２から入力される車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔに基づいて、制御出力として車両前輪駆動力Ｆｘｆを計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。
【０１７９】
具体的には、車両制御部５０は、図６に示すように、正定対称行列算出部５２と、パラメータ算出部５４と、駆動力算出部５６とを含んで構成されている。
【０１８０】
正定対称行列算出部５２は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から入力される車両ピッチ角度θｂ、及び予め定義されている車両重心の高さ方向位置ｚに基づいて、上記（７）式に従って、正定対称行列Ｐ（ｚ,θｂ,θｈ）を算出する。
【０１８１】
パラメータ算出部５４は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈを微分し、車両ピッチ角速度
【０１８２】
【数７６】
2016178776.tif 000078
【０１８３】
を取得する。また、パラメータ算出部５４は、ＧＰＳ１４から入力される車両重心前後方向位置ｘを微分し、車両重心前後方向速度
【０１８４】
【数７７】
2016178776.tif 000079
【０１８５】
を取得する。また、パラメータ算出部５４は、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から入力される車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から入力される車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から入力される車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、及び後輪レーザー変位計２２から入力される車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔの各々を微分し、車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０１８６】
【数７８】
2016178776.tif 000080
【０１８７】
、車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０１８８】
【数７９】
2016178776.tif 000081
【０１８９】
、車両前輪の高さ方向速度
【０１９０】
【数８０】
2016178776.tif 000082
【０１９１】
、及び車両後輪の高さ方向速度
【０１９２】
【数８１】
2016178776.tif 000083
【０１９３】
を取得する。
【０１９４】
駆動力算出部５６は、入力されたドライバーの首の角度θｈ、車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔ、及びパラメータ算出部５４において取得した各種情報を合わせた制御入力ξと、正定対称行列算出部５２において取得した正定対称行列Ｐ（ｚ,θｂ,θｈ）とに基づいて、上記（８）式に従って、制御出力として車両前輪駆動力Ｆｘｆを計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。
【０１９５】
モータ９０は、車両制御装置１００の右前輪のインホイールモータであり、車両制御部５０により制御される。
【０１９６】
モータ９２は、車両制御装置１００の左前輪のインホイールモータであり、車両制御部５０により制御される。
【０１９７】
＜本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置の作用＞
次に、本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置１００の作用について説明する。まず、ドライバー首部レーザー変位計１０からドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から車両ピッチ角度θｂ、ＧＰＳ１４から車両重心前後方向位置ｘ、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、及び後輪レーザー変位計２２から車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔの各々が入力情報として車両制御部５０に入力されると、車両制御部５０によって、図７に示すモータ制御処理ルーチンが実行される。なお、第１の実施形態においては、入力情報が一定の周期において車両制御部５０に入力されてくるものとする。
【０１９８】
まず、図７に示すステップＳ１００で、正定対称行列算出部５２は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から入力される車両ピッチ角度θｂ、及び予め定義されている車両重心の高さ方向位置ｚに基づいて、上記（７）式に従って、正定対称行列Ｐ（ｚ,θｂ,θｈ）を算出する。
【０１９９】
次に、ステップＳ１０２で、パラメータ算出部５４は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈを微分して、ドライバーの首の角速度
【０２００】
【数８２】
2016178776.tif 000084
【０２０１】
を算出する。
【０２０２】
次に、ステップＳ１０４で、パラメータ算出部５４は、ＧＰＳ１４から入力された車両重心前後方向位置ｘを微分して、車両重心前後方向速度
【０２０３】
【数８３】
2016178776.tif 000085
【０２０４】
を算出する。
【０２０５】
次に、ステップＳ１０６で、パラメータ算出部５４は、車両制御部５０において受け付けた、車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、及び車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔの各々を微分し、車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０２０６】
【数８４】
2016178776.tif 000086
【０２０７】
、車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０２０８】
【数８５】
2016178776.tif 000087
【０２０９】
、車両前輪の高さ方向速度
【０２１０】
【数８６】
2016178776.tif 000088
【０２１１】
、及び車両後輪の高さ方向速度
【０２１２】
【数８７】
2016178776.tif 000089
【０２１３】
を算出する。
【０２１４】
次に、ステップＳ１０８で、駆動力算出部５６は、ステップＳ１００において取得した正定対称行列Ｐ（ｚ,θｂ,θｈ）と、ステップＳ１０２〜ステップＳ１０６において算出された各種情報と、車両制御部５０に入力された各種情報を合わせた制御入力ξに基づいて、上記（８）式に従って、車両前輪駆動力Ｆｘｆを算出する。
【０２１５】
次に、ステップＳ１１０で、駆動力算出部５６は、ステップＳ１０８において取得した車両前輪駆動力Ｆｘｆに基づいて、モータ９０、及びモータ９２を制御する。
【０２１６】
次に、ステップＳ１１２で、車両制御部５０は、各種入力情報を受け付けたか否かを判定する。車両制御部５０が、各種入力情報を受け付けたと判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ１００へ移行し、ステップＳ１００〜ステップＳ１１２までの処理を繰り返す。一方、車両制御部５０が、各種入力情報を受け付けていないと判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ１１２の処理を繰り返す。
【０２１７】
以上説明したように、本発明の第１の実施形態に係る車両制御装置によれば、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出し、車両制御部により、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈによって決定される制御ゲインと、検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御することにより、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させることができる。
【０２１８】
また、人間頭部の動きを抑制する効果が大きいため、乗り心地が大きく向上され、特に、ドライバーにおいては、視線の安定性や操作性の向上を図ることができる。
【０２１９】
また、体系的に少ない工数で制御設計が可能である。
【０２２０】
また、人間頭部の角度や身体的特徴の個人差に合わせて、制御入力を変えられるため、あらゆる人間頭部の角度や身体的特徴の個人に対して、高い制御性能を得ることができる。
【０２２１】
また、人間頭部のダイナミクスを考慮することで、車両姿勢、及び運動が人間頭部へ与える影響を明確にし、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し、乗り心地の向上を図ることができる。
【０２２２】
また、入力パスや不確かさが明確なため、体系的に少ない工数で制御設計が可能となる。
【０２２３】
また、タイヤ駆動力による車両姿勢変化を用いて制御を行い、車両から人間への加速度入力だけでなく、車両姿勢に関する入力も考慮していることにより、４輪独立駆動車、例えばインホイールモータ車を前提とすれば、トータル駆動力を一定としたうえで、前後輪駆動力配分比をアクティブに制御することで、加速度及び車両姿勢入力補償を行うことができる。
【０２２４】
また、タイヤ駆動力による車両姿勢変化を積極的に利用して制御を行い、車両諸元や、人間特性に対するロバスト性を確保し、スケジューリング制御を行い、制御性能の向上を図ることができる。
【０２２５】
また、車両、及び人間状態に対するスケジューリング制御も行うことで、更なる制御性能の向上を図ることができる。
【０２２６】
また、人間状態も観察してフィードバックすることで、外乱やパラメータ誤差、及び変動に対するロバスト性を確保することができる。
【０２２７】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【０２２８】
例えば、第１の実施形態においては、制御出力ｕ１を車両前輪駆動力Ｆｘｆとする場合について説明したが、制御出力ｕ１を車両後輪駆動力Ｆｘｒとしてもよい。この場合、車両制御部５０により制御される対象は、車両の後輪のインホイールモータとなる。
【０２２９】
また、第１の実施形態においては、首の角度θｈを、レーザー変位計を用いて取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラを用いて取得してもよい。また、取得された首の角速度
【０２３０】
【数８８】
2016178776.tif 000090
【０２３１】
を積分して取得してもよい。
【０２３２】
また、第１の実施形態においては、首の角速度
【０２３３】
【数８９】
2016178776.tif 000091
【０２３４】
を、レーザー変位計で取得した首の角度θｈを微分して取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、レーザー変位計、角速度計を用いて取得してもよい。また、取得された首の角加速度
【０２３５】
【数９０】
2016178776.tif 000092
【０２３６】
を積分して取得してもよい。なお、首の加速度は、カメラ、レーザー変位計、ジャイロセンサ、又は加速度センサ等から推定することができる。
【０２３７】
また、第１の実施形態においては、車両ピッチ角度θｂをレーザー変位計で取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラを用いて取得してもよい。また、取得された車両ピッチ角速度
【０２３８】
【数９１】
2016178776.tif 000093
【０２３９】
を積分して取得してもよい。なお、車両ピッチ角速度
【０２４０】
【数９２】
2016178776.tif 000094
【０２４１】
は、カメラ、レーザー変位計、角速度計を用いて取得することができる。また、カメラ、レーザー変位計、ジャイロセンサ、又は加速度センサ等から推定された車両ピッチ角加速度
【０２４２】
【数９３】
2016178776.tif 000095
【０２４３】
を積分して取得してもよい。また、
【０２４４】
【数９４】
2016178776.tif 000096
【０２４５】
として、取得してもよい。
【０２４６】
また、第１の実施形態においては、車両重心前後方向速度
【０２４７】
【数９５】
2016178776.tif 000097
【０２４８】
をＧＰＳから取得した車両重心前後方向位置ｘを微分して取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、車両重心前後方向速度
【０２４９】
【数９６】
2016178776.tif 000098
【０２５０】
を、タイヤ回転数から推定してもよい。また、ＧＰＳにより推定してもよい。さらに、タイヤ回転数またはＧＰＳから推定される車両重心前後方向加速度
【０２５１】
【数９７】
2016178776.tif 000099
【０２５２】
を積分して取得してもよい。
【０２５３】
また、第１の実施形態においては、車両前輪位置の車体高さｚｆｂをレーザー変位計を用いて取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、又はサスペンションストロークセンサ値から計算してもよい。また、カメラ、レーザー変位計、速度計により取得される車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０２５４】
【数９８】
2016178776.tif 000100
【０２５５】
を微分して取得してもよい。
【０２５６】
また、第１の実施形態においては、車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０２５７】
【数９９】
2016178776.tif 000101
【０２５８】
を、車両前輪位置の車体高さｚｆｂを微分して取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、レーザー変位計、又は加速度センサ等から取得できる車両前輪位置の車体高さ方向加速度
【０２５９】
【数１００】
2016178776.tif 000102
【０２６０】
を積分して取得してもよい。
【０２６１】
また、第１の実施形態においては、車両後輪位置の車体高さｚｒｂをレーザー変位計を用いて取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、又はサスペンションストロークセンサ値から計算してもよい。また、カメラ、レーザー変位計、速度計により取得される車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０２６２】
【数１０１】
2016178776.tif 000103
【０２６３】
を微分して取得してもよい。
【０２６４】
また、第１の実施形態においては、車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０２６５】
【数１０２】
2016178776.tif 000104
【０２６６】
を、車両後輪位置の車体高さｚｒｂを微分して取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、レーザー変位計、又は加速度センサ等から取得できる車両後輪位置の車体高さ方向加速度
【０２６７】
【数１０３】
2016178776.tif 000105
【０２６８】
を積分して取得してもよい。
【０２６９】
また、第１の実施形態においては、車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔをレーザー変位計を用いて取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラを用いて取得してもよい。また、カメラ、レーザー変位計、又は速度計等により取得された、車両前輪の高さ方向速度
【０２７０】
【数１０４】
2016178776.tif 000106
【０２７１】
を微分して取得してもよい。
【０２７２】
また、第１の実施形態においては、車両前輪の高さ方向速度
【０２７３】
【数１０５】
2016178776.tif 000107
【０２７４】
を、取得した車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔを微分して取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、レーザー変位計、加速度センサ等を用いて取得される車両前輪の高さ方向加速度
【０２７５】
【数１０６】
2016178776.tif 000108
【０２７６】
を積分して取得してもよい。
【０２７７】
また、第１の実施形態においては、車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔをレーザー変位計を用いて取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラを用いて取得してもよい。また、カメラ、レーザー変位計、又は速度計等により取得された、車両後輪の高さ方向速度
【０２７８】
【数１０７】
2016178776.tif 000109
【０２７９】
を微分して取得してもよい。
【０２８０】
また、第１の実施形態においては、車両後輪の高さ方向速度
【０２８１】
【数１０８】
2016178776.tif 000110
【０２８２】
を、取得した車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔを微分して取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、レーザー変位計、加速度センサ等を用いて取得される車両後輪の高さ方向加速度
【０２８３】
【数１０９】
2016178776.tif 000111
【０２８４】
を積分して取得してもよい。
【０２８５】
また、角速度計を用いて、ピッチ速度
【０２８６】
【数１１０】
2016178776.tif 000112
【０２８７】
を取得し、加速度センサを用いて車両重心の高さ方向加速度
【０２８８】
【数１１１】
2016178776.tif 000113
【０２８９】
を取得し、
【０２９０】
【数１１２】
2016178776.tif 000114
【０２９１】
として取得してもよい。
【０２９２】
また、第１の実施形態において用いる情報を
【０２９３】
【数１１３】
2016178776.tif 000115
【０２９４】
の式を利用して推定してもよい。
【０２９５】
また、角速度計を用いて、ピッチ速度
【０２９６】
【数１１４】
2016178776.tif 000116
【０２９７】
を取得し、加速度センサを用いて車両重心の高さ方向加速度
【０２９８】
【数１１５】
2016178776.tif 000117
【０２９９】
を取得し、
【０３００】
【数１１６】
2016178776.tif 000118
【０３０１】
として取得してもよい。
【０３０２】
次に、第２の実施形態に係る車両について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３０３】
第２の実施形態では、上述した制御器のクラスを限定して線形行列不等式（ＬＭＩ）を解く方法を用いる点が、第１の実施形態と主に異なっている。
【０３０４】
＜本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置について＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置２００の構成について説明する。図８に示すように、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置２００は、ドライバー首部レーザー変位計１０と、車両レーザー変位計１２と、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６と、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８と、前輪レーザー変位計２０と、後輪レーザー変位計２２と、車両制御部２５０と、モータ９０と、モータ９２とを含んで構成されている。また、車両制御装置２００を搭載した車両の構造に関わるパラメータの各々、及び上述した予め計算しておくパラメータの各々は予め定められているものとし、明記しない。
【０３０５】
車両制御部２５０は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から入力される車両ピッチ角度θｂ、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から入力される車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から入力される車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から入力される車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、及び後輪レーザー変位計２２から入力される車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔに基づいて、制御出力として車両前輪駆動力Ｆｘｆを計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。
【０３０６】
具体的には、車両制御部２５０は、図９に示すように、パラメータ記憶部２５１と、制御ゲイン算出部２５２と、パラメータ算出部２５４と、駆動力算出部５６と、を含んで構成されている。
【０３０７】
パラメータ記憶部２５１には、固定ゲインＫと、パラメータ
【０３０８】
【数１１７】
2016178776.tif 000119
【０３０９】
、αｍａｘ、及びαｍｉｎとが記憶されている。なお、αｍａｘは、予め定義された人間頭部の前後方向の角度の最大値であり、αｍｉｎは、予め定義された人間頭部の前後方向の角度の最小値である。
【０３１０】
制御ゲイン算出部２５２は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈ、及び車両レーザー変位計１２から入力される車両ピッチ角度θｂに基づいて、上記（１３）式に従って、スケジューリングパラメータαを算出する。また、制御ゲイン算出部２５２は、取得したα、及びパラメータ記憶部２５１に記憶されている各種パラメータに基づいて、上記（１４）式に従って、制御ゲイン
【０３１１】
【数１１８】
2016178776.tif 000120
【０３１２】
を算出する。
【０３１３】
パラメータ算出部２５４は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈを微分し、車両ピッチ角速度
【０３１４】
【数１１９】
2016178776.tif 000121
【０３１５】
を取得する。また、パラメータ算出部２５４は、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から入力される車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から入力される車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から入力される車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、及び後輪レーザー変位計２２から入力される車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔの各々を微分し、車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０３１６】
【数１２０】
2016178776.tif 000122
【０３１７】
、車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０３１８】
【数１２１】
2016178776.tif 000123
【０３１９】
、車両前輪の高さ方向速度
【０３２０】
【数１２２】
2016178776.tif 000124
【０３２１】
、及び車両後輪の高さ方向速度
【０３２２】
【数１２３】
2016178776.tif 000125
【０３２３】
を取得する。
【０３２４】
駆動力算出部２５６は、制御ゲイン算出部２５２において取得した制御ゲイン
【０３２５】
【数１２４】
2016178776.tif 000126
【０３２６】
と、パラメータ記憶部２５１に記憶されている固定ゲインＫｚと、入力された車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔ、及びパラメータ算出部２５４において取得した車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０３２７】
【数１２５】
2016178776.tif 000127
【０３２８】
、車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０３２９】
【数１２６】
2016178776.tif 000128
【０３３０】
、車両前輪の高さ方向速度
【０３３１】
【数１２７】
2016178776.tif 000129
【０３３２】
、及び車両後輪の高さ方向速度
【０３３３】
【数１２８】
2016178776.tif 000130
【０３３４】
を合わせた車両姿勢状態に対応する制御入力ξｚと、入力されたドライバーの首の角度θｈ、及びパラメータ算出部５４において取得した
車両ピッチ角速度
【０３３５】
【数１２９】
2016178776.tif 000131
【０３３６】
を合わせた人間頭部状態に対応する制御入力
【０３３７】
【数１３０】
2016178776.tif 000132
【０３３８】
とに基づいて、上記（１０）式に従って、制御出力として車両前輪駆動力Ｆｘｆを計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。
【０３３９】
＜本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置の作用＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置２００の作用について説明する。まず、ドライバー首部レーザー変位計１０からドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から車両ピッチ角度θｂ、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、及び後輪レーザー変位計２２から車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔの各々が入力情報として車両制御部２５０に入力されると、車両制御部２５０によって、図１０に示すモータ制御処理ルーチンが実行される。
【０３４０】
まず、図１０に示すステップＳ２００で、車両制御部２５０は、パラメータ記憶部２５１に記憶されている各種パラメータを取得する。
【０３４１】
次に、ステップＳ２０２で、制御ゲイン算出部２５２は、受け付けたドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂに基づいて、上記（１３）式に従って、スケジューリングパラメータαを算出する。
【０３４２】
次に、ステップＳ２０３で、制御ゲイン算出部２５２は、ステップＳ２００において取得したパラメータ
【０３４３】
【数１３１】
2016178776.tif 000133
【０３４４】
、αｍａｘ、及びαｍｉｎと、ステップＳ２０２において取得したスケジューリングパラメータαとに基づいて、上記（１４）式に従って、制御ゲイン
【０３４５】
【数１３２】
2016178776.tif 000134
【０３４６】
を算出する。
【０３４７】
ステップＳ２０４で、駆動力算出部２５６は、ステップＳ２００において取得した固定ゲインＫと、入力、及びパラメータ算出部２５４において取得した各種情報を合わせた車両姿勢状態に対応する制御入力ξｚ、及び人間頭部状態に対応する制御入力
【０３４８】
【数１３３】
2016178776.tif 000135
【０３４９】
と、ステップＳ２０３において取得した制御ゲイン
【０３５０】
【数１３４】
2016178776.tif 000136
【０３５１】
とに基づいて、上記（１０）式に従って、制御出力である車両前輪駆動力Ｆｘｆを算出する。
【０３５２】
次に、ステップＳ２０６で、駆動力算出部２５６は、ステップＳ２０４において取得した車両前輪駆動力Ｆｘｆに基づいて、モータ９０、及びモータ９２を制御する。
【０３５３】
＜実験例＞
例えば、下記（２４）式に示す、定常走行状態における状態依存型の最適制御問題について、制御ゲインを人間頭部の角度でスケジューリングした場合と、固定とした場合における入力の形式を下記（２５）式、及び（２６）式に示す。なお、実験例においては、ｚ及びθｂは固定値を用いるとする。
【０３５４】
【数１３５】
2016178776.tif 000137
【０３５５】
この状態において、定常車速２０ｋｍ／ｈ、路面凹凸クラスＤ（ＩＳＯ）の条件における、ゲインをスケジューリングした場合と、固定ゲインを用いた場合とにおける、頭部の前後角度を評価出力のパラメータとした結果を図１１、及び図１２に示す。図１１及び図１２に示すように、ゲインをスケジューリングすることにより、頭部の前後角度変化を抑制することができる。
【０３５６】
以上説明したように、本発明の第２の実施形態に係る車両制御装置によれば、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出し、車両制御部により、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈによって決定される制御ゲインと、検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御することにより、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させることができる。
【０３５７】
次に、第３の実施形態に係る車両について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０３５８】
第３の実施形態では、予め定められた一定時間後の路面外乱ｗｇを予測し、フィードフォワード制御を行う点が、第１及び第２の実施形態と主に異なっている。
【０３５９】
＜本発明の第３の実施形態に係る車両制御装置の構成＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る車両制御装置３００の構成について説明する。図１３に示すように、本発明の第３の実施形態に係る車両制御装置３００は、ドライバー首部レーザー変位計１０と、車両レーザー変位計１２と、ＧＰＳ１４と、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６と、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８と、前輪レーザー変位計２０と、後輪レーザー変位計２２と、予測前輪接地点レーザー変位計３０と、予測後輪接地点レーザー変位計３２と、車両制御部３５０と、モータ９０と、モータ９２とを含んで構成されている。なお、第３の実施形態において、車両制御装置３００を搭載した車両は定常走行状態であるものとし、上述した状態依存型リカッチ方程式を解く方法を用いるものとする。
【０３６０】
予測前輪接地点レーザー変位計３０は、予め定められた一定時間後の車両制御装置３００を搭載した車両の予測車両前輪接地点の高さ方向位置ｚｆｇを、レーザーを用いて取得し、車両制御部３５０に出力する。
【０３６１】
予測後輪接地点レーザー変位計３２は、予め定められた一定時間後の車両制御装置３００を搭載した車両の予測車両後輪接地点の高さ方向位置ｚｒｇを、レーザーを用いて取得し、車両制御部３５０に出力する。
【０３６２】
車両制御部３５０は、フィードフォワード制御を行うか判定する。また、車両制御部３５０は、フィードフォワード制御を行うと判定した場合には、フィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦを算出する。なお、第３の実施形態においては、フィードフォワード制御において、車両制御装置３００を搭載する車両の前後輪の路面外乱補償を行う場合について説明するが、前輪、及び後輪のどちらか一方の路面外乱補償を行ってもよい。
【０３６３】
また、車両制御部３５０は、フィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢを算出する。そして、車両制御部３５０は、少なくともフィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢに基づいて、制御出力として車両前輪駆動力Ｆｘｆを計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。
【０３６４】
具体的には、車両制御部３５０は、図１４に示すように、正定対称行列算出部５２と、パラメータ算出部３５４と、判定部３５５と、路面外乱補償算出部３５６と、駆動力算出部３５７とを含んで構成されている。
【０３６５】
パラメータ算出部３５４は、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈを微分し、車両ピッチ角速度
【０３６６】
【数１３６】
2016178776.tif 000138
【０３６７】
を取得する。また、パラメータ算出部３５４は、ＧＰＳ１４から入力される車両重心前後方向位置ｘを微分し、車両重心前後方向速度
【０３６８】
【数１３７】
2016178776.tif 000139
【０３６９】
を取得する。また、パラメータ算出部３５４は、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から入力される車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から入力される車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から入力される車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、及び後輪レーザー変位計２２から入力される車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔの各々を微分し、車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０３７０】
【数１３８】
2016178776.tif 000140
【０３７１】
、車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０３７２】
【数１３９】
2016178776.tif 000141
【０３７３】
、車両前輪の高さ方向速度
【０３７４】
【数１４０】
2016178776.tif 000142
【０３７５】
、及び車両後輪の高さ方向速度
【０３７６】
【数１４１】
2016178776.tif 000143
【０３７７】
を取得する。また、パラメータ算出部３５４は、予測前輪接地点レーザー変位計３０、及び予測後輪接地点レーザー変位計３２から入力される予測車両前輪接地点の高さ方向位置ｚｆｇ、及び予測後輪接地点レーザー変位計３２から入力される予測車両後輪接地点の高さ方向位置ｚｒｇの各々を微分し、予測車両前輪接地点の高さ方向速度
【０３７８】
【数１４２】
2016178776.tif 000144
【０３７９】
、及び、予測車両後輪接地点の高さ方向速度
【０３８０】
【数１４３】
2016178776.tif 000145
【０３８１】
を取得する。
【０３８２】
判定部３５５は、予測前輪接地点レーザー変位計３０、及び予測後輪接地点レーザー変位計３２から入力される予測車両前輪接地点の高さ方向位置ｚｆｇ、及び予測後輪接地点レーザー変位計３２から入力される予測車両後輪接地点の高さ方向位置ｚｒｇと、パラメータ算出部３５４において取得した、予測車両前輪接地点の高さ方向速度
【０３８３】
【数１４４】
2016178776.tif 000146
【０３８４】
、及び、予測車両後輪接地点の高さ方向速度
【０３８５】
【数１４５】
2016178776.tif 000147
【０３８６】
とに基づいて、予め定められた一定時間後の路面外乱
【０３８７】
【数１４６】
2016178776.tif 000148
【０３８８】
を取得する。そして、判定部３５５は、取得した、予め定められた一定時間後の路面外乱ｗｇが、予め定められた路面凹凸・勾配レベルよりも大きい場合に、路面凹凸・勾配レベルが高いと判定する。一方、判定部３５５は、取得した予め定められた一定時間後の路面外乱ｗｇが、予め定められた路面凹凸・勾配レベル以下である場合に、路面凹凸・勾配レベルが低いと判定する。なお、第３の実施形態における判定部が予測部の一例である。
【０３８９】
路面外乱補償算出部３５６は、判定部３５５において、路面凹凸・勾配レベルが高いと判定された場合に、フィードフォワード制御における制御出力であるｕ１ＦＦを算出する。具体的には、路面外乱補償算出部３５６は、前輪の路面外乱補償に対して、予測前輪接地点レーザー変位計３０から取得した、予測車両前輪接地点の高さ方向位置ｚｆｇ、及び予測車両前輪接地点の高さ方向速度
【０３９０】
【数１４７】
2016178776.tif 000149
【０３９１】
に基づいて、上記（２１）式に従って、前輪の路面外乱補償における制御出力ｕ１ｆＦＦを算出する。また、路面外乱補償算出部３５６は、後輪の路面外乱補償に対して、予測後輪接地点レーザー変位計３２から取得した、予測車両後輪接地点の高さ方向位置ｚｒｇ、及び予測車両後輪接地点の高さ方向速度
【０３９２】
【数１４８】
2016178776.tif 000150
【０３９３】
に基づいて、上記（２２）式に従って、後輪の路面外乱補償における制御出力ｕ１ｒＦＦを算出する。そして、路面外乱補償算出部３５６は、前輪の路面外乱補償における制御出力ｕ１ｆＦＦと、後輪の路面外乱補償における制御出力ｕ１ｒＦＦとの和を、フィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦとして算出する。なお、第３の実施形態においては、上記（２１）式のｕ１ＦＦをｕ１ｆＦＦとして、上記（２２）式のｕ１ＦＦをｕ１ｒＦＦとして、計算を行うものとする。
【０３９４】
駆動力算出部３５７は、入力されたドライバーの首の角度θｈ、車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔ、及びパラメータ算出部３５４において取得したドライバーの首の角速度
【０３９５】
【数１４９】
2016178776.tif 000151
【０３９６】
、車両重心前後方向速度
【０３９７】
【数１５０】
2016178776.tif 000152
【０３９８】
、車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０３９９】
【数１５１】
2016178776.tif 000153
【０４００】
、車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０４０１】
【数１５２】
2016178776.tif 000154
【０４０２】
、車両前輪の高さ方向速度
【０４０３】
【数１５３】
2016178776.tif 000155
【０４０４】
、及び車両後輪の高さ方向速度
【０４０５】
【数１５４】
2016178776.tif 000156
【０４０６】
を合わせた制御入力ξと、正定対称行列算出部５２において取得した正定対称行列Ｐ（ｚ,θｂ,θｈ）とに基づいて、上記（８）式に従って、フィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢを算出する。また、駆動力算出部３５７は、判定部３５５において、路面凹凸・勾配レベルが高いと判定されている場合には、路面外乱補償算出部３５６において取得したフィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦと、算出したフィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢとの和を制御出力である車両前輪駆動力Ｆｘｆとして計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。なお、第３の実施形態においては、ｕ１（ｚ,θｂ,θｈ）は、ｕ１ＦＢと表す。
【０４０７】
＜本発明の第３の実施形態に係る車両制御装置の作用＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る車両制御装置３００の作用について説明する。まず、ドライバー首部レーザー変位計１０からドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から車両ピッチ角度θｂ、ＧＰＳ１４から車両重心前後方向位置ｘ、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、後輪レーザー変位計２２から車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔ、予測前輪接地点レーザー変位計３０から予測前輪接地点の高さ方向位置ｚｆｇ、及び予測後輪接地点レーザー変位計３２から予測後輪接地点の高さ方向位置ｚｒｇの各々が入力情報として車両制御部３５０に入力されると、車両制御部３５０によって、図１５に示すモータ制御処理ルーチンが実行される。なお、第３の実施形態においては、入力情報が一定の周期において車両制御部３５０に入力されてくるものとする。
【０４０８】
まず、図１５に示すステップＳ３００で、パラメータ算出部３５４は、入力された予測前輪接地点高さ方向位置ｚｆｇを微分して、予測前輪接地点高さ方向速度
【０４０９】
【数１５５】
2016178776.tif 000157
【０４１０】
を取得する。
【０４１１】
次に、ステップＳ３０２で、パラメータ算出部３５４は、入力された予測後輪接地点高さ方向位置ｚｒｇを微分して、予測後輪接地点高さ方向速度
【０４１２】
【数１５６】
2016178776.tif 000158
【０４１３】
を取得する。
【０４１４】
次に、ステップＳ３０４で、判定部３５５は、入力された、予測前輪接地点高さ方向位置ｚｆｇと、予測後輪接地点高さ方向位置ｚｒｇと、ステップＳ３００において取得した予測前輪接地点高さ方向速度
【０４１５】
【数１５７】
2016178776.tif 000159
【０４１６】
と、ステップＳ３０２において取得した予測後輪接地点高さ方向速度
【０４１７】
【数１５８】
2016178776.tif 000160
【０４１８】
とに基づいて、予測路面外乱ｗｇを算出する。
【０４１９】
次に、ステップＳ３０６で、判定部３５５は、ステップＳ３０４において取得した予測路面外乱ｗｇが、予め定められた路面外乱・勾配レベルよりも大きいか否かを判定する。判定部３５５が、予測路面外乱ｗｇが、予め定められた路面外乱・勾配レベルよりも大きいと判定する場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ３０８へ移行する。一方、判定部３５５が、予測路面外乱ｗｇが、予め定められた路面外乱・勾配レベル以下であると判定する場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ１００へ移行する。
【０４２０】
次に、ステップＳ３０８で、路面外乱補償算出部３５６は、入力された、予測前輪接地点高さ方向位置ｚｆｇと、予測後輪接地点高さ方向位置ｚｒｇと、ステップＳ３００において取得した予測前輪接地点高さ方向速度
【０４２１】
【数１５９】
2016178776.tif 000161
【０４２２】
と、ステップＳ３０２において取得した予測後輪接地点高さ方向速度
【０４２３】
【数１６０】
2016178776.tif 000162
【０４２４】
とに基づいて、上記（２１）式、及び上記（２２）式に従って、フィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦを算出する。
【０４２５】
ステップＳ３１０で、駆動力算出部３５７は、ステップＳ３０６において取得した結果に基づいて、フィードフォワード制御を行うと判定されたか否かを判定する。駆動力算出部３５７が、フィードフォワード制御を行うと判定された判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ３１２へ移行する。一方、駆動力算出部３５７が、フィードフォワード制御を行わないと判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ３１４へ移行する。
【０４２６】
次に、ステップＳ３１２で、駆動力算出部３５７は、ステップＳ３０８において取得したフィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦと、ステップＳ１０８において取得したフィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢとに基づいて、制御出力である駆動力制御値Ｆｘｆを算出する。
【０４２７】
次に、ステップＳ３１４で、駆動力算出部３５７は、ステップＳ３１２において取得した駆動力制御値Ｆｘｆに基づいて、又はステップＳ１０８において取得したフィードバック制御出力ｕ１ＦＢを駆動力制御値Ｆｘｆとした駆動力制御値Ｆｘｆに基づいて、モータ９０、及びモータ９２を制御する。
【０４２８】
以上説明したように、本発明の第３の実施形態に係る車両制御装置によれば、一定時間後の予測した路面外乱に基づいて、フィードフォワード制御を行うと共に、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出し、車両制御部により、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈによって決定される制御ゲインと、検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御することにより、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させることができる。
【０４２９】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【０４３０】
例えば、第３の実施形態においては、予測車両前輪接地点の高さ方向位置ｚｆｇを、レーザー変位計を用いて取得する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、カメラを用いて取得してもよい。また、カメラ、又はレーザー変位計により取得された予測車両前輪接地点の高さ方向速度
【０４３１】
【数１６１】
2016178776.tif 000163
【０４３２】
を積分して取得してもよい。
【０４３３】
また、第３の実施形態においては、予測車両前輪接地点の高さ方向速度
【０４３４】
【数１６２】
2016178776.tif 000164
【０４３５】
を、予測車両前輪接地点の高さ方向位置ｚｆｇを微分して取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、又はレーザー変位計により取得してもよい。
【０４３６】
また、第３の実施形態においては、予測車両後輪接地点の高さ方向位置ｚｒｇを、レーザー変位計を用いて取得する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、カメラを用いて取得してもよい。また、カメラ、又はレーザー変位計により取得された予測車両後輪接地点の高さ方向速度
【０４３７】
【数１６３】
2016178776.tif 000165
【０４３８】
を積分して取得してもよい。
【０４３９】
また、第３の実施形態においては、予測車両後輪接地点の高さ方向速度
【０４４０】
【数１６４】
2016178776.tif 000166
【０４４１】
を、予測車両後輪接地点の高さ方向位置ｚｒｇを微分して取得する場合について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、カメラ、又はレーザー変位計により取得してもよい。
【０４４２】
次に、第４の実施形態に係る車両制御装置について説明する。なお、第１の実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０４４３】
第４の実施形態では、予め定められた一定時間後のトータル駆動力Ｆｘを予測し、フィードフォワード制御を行う点が、第１〜第３の実施形態と主に異なっている。
【０４４４】
＜本発明の第４の実施形態に係る車両制御装置の構成＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る車両制御装置４００の構成について説明する。図１６に示すように、本発明の第４の実施形態に係る車両制御装置４００は、ドライバー首部レーザー変位計１０と、車両レーザー変位計１２と、ＧＰＳ１４と、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６と、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８と、前輪レーザー変位計２０と、後輪レーザー変位計２２と、動作情報検出部４０と、速度センサ４２と、車両制御部４５０と、モータ９０と、モータ９２とを含んで構成されている。なお、第４の実施形態において、上述した状態依存型リカッチ方程式を解く方法を用いるものとする。
【０４４５】
動作情報検出部４０は、車両制御装置４００が搭載されている車両のドライバーの足の動きを表す映像を撮影するカメラを用いて、ドライバーの足の動きを観測し、動作情報を車両制御部４５０へ出力する。
【０４４６】
速度センサ４２は、車両制御装置４００が搭載されている車両の車速を観測し、車速を車両制御部４５０へ出力する。
【０４４７】
車両制御部４５０は、フィードフォワード制御を行うか判定する。また、車両制御部４５０は、フィードフォワード制御を行うと判定した場合には、フィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦを算出する。
【０４４８】
また、車両制御部４５０は、フィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢを算出する。そして、車両制御部３５０は、少なくともフィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢに基づいて、制御出力である車両前輪駆動力Ｆｘｆを計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。
【０４４９】
具体的に、車両制御部４５０は、図１７に示すように、正定対称行列算出部５２と、パラメータ算出部５４と、判定部４５５と、トータル駆動力補償算出部４５６と、駆動力算出部４５７とを含んで構成されている。
【０４５０】
判定部４５５は、動作情報検出部４０から入力された、動作情報、及び速度センサ４２から入力された、車両制御装置４００を搭載した車両の車速に基づいて、予め定められた一定時間後に、走行状態が変化する、又は加減速する状態に変化するかを判定する。具体的には、判定部４５５は、例えば、取得された動作情報に基づいて、アクセルペダルからブレーキペダルへの足の動きがあると判定される場合に、車両制御装置４００を搭載している車両の、加速又は走行状態から、予め定められた一定時間後に、ある一定値以上の減速を行う状態に変化するか否かを判定する。
【０４５１】
また、例えば、判定部４５５は、車両制御装置４００を搭載している車両の停止状態において、取得された動作情報、及び車両制御装置４００を搭載した車両の車速に基づいて、予め定められた一定時間後に一定値以上の加速状態に変化するか否かを判定する。また、例えば、判定部４５５は、取得された車両制御装置４００を搭載した車両の車速に基づいて、予め定められた一定時間後に加減速する状態に変化するか否かを判定する。
【０４５２】
そして、判定部４５５は、予め定められた一定時間後に、車両制御装置４００を搭載している車両の走行状態が変化する、又は加減速する状態に変化すると判定する場合には、予め定められた一定時間後の当該状態のトータル駆動力Ｆｘを予測する。なお、第４の実施形態における判定部が予測部の一例である。
【０４５３】
トータル駆動力補償算出部４５６は、判定部４５５において、予め定められた一定時間後に、車両制御装置４００を搭載している車両の走行状態が変化する、又は加減速する状態に変化すると判定された場合に、フィードフォワード制御の制御出力であるｕ１ＦＦを算出する。具体的には、トータル駆動力補償算出部４５６は、判定部４５５において取得した予測したトータル駆動力Ｆｘと、ドライバー首部レーザー変位計１０から入力されるドライバーの首の角度θｈと、車両レーザー変位計１２から入力される車両ピッチ角度θｂとに基づいて、上記（２３）式に従って、フィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦを算出する。
【０４５４】
駆動力算出部４５７は、入力されたドライバーの首の角度θｈ、車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔ、及びパラメータ算出部３５４において取得したドライバーの首の角速度
【０４５５】
【数１６５】
2016178776.tif 000167
【０４５６】
、車両重心前後方向速度
【０４５７】
【数１６６】
2016178776.tif 000168
【０４５８】
、車両前輪位置の車体高さ方向速度
【０４５９】
【数１６７】
2016178776.tif 000169
【０４６０】
、車両後輪位置の車体高さ方向速度
【０４６１】
【数１６８】
2016178776.tif 000170
【０４６２】
、車両前輪の高さ方向速度
【０４６３】
【数１６９】
2016178776.tif 000171
【０４６４】
、及び車両後輪の高さ方向速度
【０４６５】
【数１７０】
2016178776.tif 000172
【０４６６】
を合わせた制御入力ξと、正定対称行列算出部５２において取得した正定対称行列Ｐ（ｚ,θｂ,θｈ）とに基づいて、上記（８）式に従って、フィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢを算出する。
【０４６７】
また、駆動力算出部４５７は、判定部４５５において、予め定められた一定時間後に、車両制御装置４００を搭載した車両の走行状態が変化する、又は加減速する状態に変化すると判定されている場合には、トータル駆動力補償算出部４５６において取得したフィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦと、算出したフィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢとの和を制御出力である車両前輪駆動力Ｆｘｆとして計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。なお、第４の実施形態においては、ｕ１（ｚ,θｂ,θｈ）は、フィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢと表す。
【０４６８】
＜本発明の第４の実施形態に係る車両制御装置の作用＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る車両制御訴追４００の作用について説明する。まず、ドライバー首部レーザー変位計１０からドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から車両ピッチ角度θｂ、ＧＰＳ１４から車両重心前後方向位置ｘ、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、後輪レーザー変位計２２から車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔ、動作情報検出部４０から動作情報、及び速度センサから車両制御装置４００を搭載した車両の車速の各々が入力情報として車両制御部４５０に入力されると、車両制御部４５０によって、図１８に示すモータ制御処理ルーチンが実行される。なお、第４の実施形態においては、入力情報が一定の周期において車両制御部４５０に入力されてくるものとする。
【０４６９】
まず、図１８に示すステップＳ４００で、判定部４５５は、入力された、動作情報、及び車両制御装置４００を搭載した車両の車速に基づいて、予め定められた一定時間後に車両制御装置４００を搭載した車両の走行状態が変化する、又は加減速する状態に変化すると判定したか否かを判定する。判定部４５５が、予め定められた一定時間後に車両制御装置４００を搭載した車両の走行状態が変化する、又は加減速する状態に変化すると判定した場合には、予め定められた一定時間後のトータル駆動力Ｆｘを予測し、モータ制御処理ルーチンは、ステップ４０２へ移行する。一方、判定部４５５が、予め定められた一定時間後に、車両制御装置４００を搭載した車両の走行状態が変化しない、及び加減速する状態に変化しないと判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップ１００へ移行する。
【０４７０】
次に、ステップＳ４０２で、トータル駆動力補償算出部４５６は、入力されたドライバーの首の角度θｈ、及び、車両ピッチ角度θｂと、ステップＳ４００において取得した予め定められた一定時間後のトータル駆動力Ｆｘとに基づいて、上記（２３）式に従って、フィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦを算出する。
【０４７１】
ステップＳ４０４で、駆動力算出部４５７は、ステップＳ４００において取得した結果に基づいて、フィードフォワード制御を行うと判定したか否かを判定する。駆動力算出部４５７が、フィードフォワード制御を行うと判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ４０６へ移行する。一方、駆動力算出部４５７が、フィードフォワード制御を行わないと判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ４０８へ移行する。
【０４７２】
次に、ステップＳ４０６で、駆動力算出部４５７は、ステップＳ４０２において取得したフィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦと、ステップＳ１０８において取得したフィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢとに基づいて、制御出力である駆動力制御値Ｆｘｆを算出する。
【０４７３】
次に、ステップＳ４０８で、駆動力算出部４５７は、ステップＳ４０６において取得した駆動力制御値Ｆｘｆに基づいて、又はステップＳ１０８において取得したフィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢを制御出力とした駆動力制御値Ｆｘｆに基づいて、モータ９０、及びモータ９２を制御する。
【０４７４】
以上説明したように、本発明の第４の実施形態に係る車両制御装置によれば、一定時間後の予測したトータル駆動力に基づいて、フィードフォワード制御を行うと共に、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出し、車両制御部により、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈによって決定される制御ゲインと、検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御することにより、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させることができる。
【０４７５】
また、加速時に人間等への影響を及ぼす加減速項を、フィードフォワード的に補償することができる。
【０４７６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【０４７７】
例えば、第４の実施形態においては、車両の走行状態が変化する判定を、カメラから入力される動作情報に基づいて、判定する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、走行状態から停止状態への状態が変化する判定においては、ドライバーのブレーキ操作、減速Ｇ、車速、停止したかどうかをもとに学習し、予め定められた一定時間後に停止する確率がある水準を超えたら、予め定められた一定時間後に停止すると推定してもよい。また、停止状態から加速状態への状態が変化する判定においては、車速と、アクセルペダルへの接触センサを用いてドライバーの足の動作の状態を取得し、当該情報から判定してもよい。また、加速又は走行状態から減速状態へ状態が変化する場合についても同様である。
【０４７８】
また、第４の実施形態においては、車両が加減速する状態に変化するか否かを、速度センサとカメラから入力されるドライバーの足の動作の情報に基づいて行っているが、これに限定されるものではない。例えば、加速度センサ、車輪速センサなどを用いて、判定してもよい。
【０４７９】
次に、第５の実施形態に係る車両制御装置について説明する。なお、第１〜４の実施形態と同様の構成となる部分については、同一符号を付して説明を省略する。
【０４８０】
第５の実施形態では、トータル駆動力Ｆｘを予測し、フィードフォワード制御を行う前に、予めドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを変化させる点が、第１〜第４の実施形態と主に異なっている。これは、上記（４）において表される式に基づいて、上記（４）式中のドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを予め付けることにより、フィードフォワード制御の影響度を高めることができることによるものである。
【０４８１】
＜本発明の第５の実施形態に係る車両制御装置の構成＞
次に、本発明の第５の実施形態に係る車両制御装置５００の構成について説明する。図１９に示すように、本発明の第５の実施形態に係る車両制御装置５００は、ドライバー首部レーザー変位計１０と、車両レーザー変位計１２と、ＧＰＳ１４と、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６と、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８と、前輪レーザー変位計２０と、後輪レーザー変位計２２と、動作情報検出部４０と、速度センサ４２と、車両制御部５５０と、モータ９０と、モータ９２と、ヘッドレスト角度調整部９４と、車両ピッチ角度調整部９６とを含んで構成されている。なお、第５の実施形態において、上述した状態依存型リカッチ方程式を解く方法を用いるものとする。
【０４８２】
車両制御部５５０は、予め定められた一定時間後のトータル駆動力を予測し、フィードフォワード制御を行うか判定する。また、車両制御部５５０は、フィードフォワード制御を行うと判定した場合には、ドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを取得する。次に、車両制御部５５０は、取得したドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを実現させるように、ヘッドレスト角度調整部９４、及び車両ピッチ角度調整部９６の各々を制御する。また、車両制御部５５０は、フィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦを算出する。
【０４８３】
また、車両制御部５５０は、フィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢを算出する。そして、車両制御部５５０は、少なくともフィードバック制御における制御出力ｕ１ＦＢに基づいて、制御出力である車両前輪駆動力Ｆｘｆを計算し、計算された車両前輪駆動力Ｆｘｆを実現するためのモータ電流値をモータ９０、及びモータ９２に出力する。なお、第５の実施形態においては、フィードフォワード制御を行う際の、ドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂの制御後に、ドライバー首部レーザー変位計１０、車両レーザー変位計１２、ＧＰＳ１４、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８、前輪レーザー変位計２０、及び後輪レーザー変位計２２の各々で各情報を取得するものとする。
【０４８４】
具体的には、車両制御部５５０は、図２０に示すように、正定対称行列算出部５２と、パラメータ算出部５４と、判定部５５５と、トータル駆動力補償算出部４５６と、駆動力算出部４５７とを含んで構成されている。
【０４８５】
判定部５５５は、動作情報検出部４０から入力された、動作情報、及び速度センサ４２から入力された、車両制御装置５００を搭載した車両の車速に基づいて、予め定められた一定時間後に、走行状態が変化する、又は加減速する状態に変化するかを判定する。また、判定部５５５は、予め定められた一定時間後に、車両制御装置５００を搭載した車両の走行状態が変化する、又は加減速する状態に変化すると判定する場合には、予め定められた一定時間後の当該状態のトータル駆動力Ｆｘを予測する。
【０４８６】
次に、判定部５５５は、取得した、予め定められた一定時間後の当該状態のトータル駆動力Ｆｘと、上記（２３）式とに基づいて、上記（２３）式におけるフィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦの値が０になるようなドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを求める。
【０４８７】
次に、判定部５５５は、取得したドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを実現させるように、ヘッドレスト角度調整部９４へ、取得したドライバーの首の角度θｈを出力し、車両ピッチ角度調整部９６へ、取得した車両ピッチ角度θｂを出力する。なお、第５の実施形態において、判定部５５５の出力により、取得したドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂが調整された場合、ドライバー首部レーザー変位計１０、及び車両レーザー変位計１２は、調整された後のドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを取得するものとする。
【０４８８】
＜本発明の第５の実施形態に係る車両制御装置の作用＞
次に、本発明の第５の実施形態に係る車両制御装置５００の作用について説明する。まず、動作情報検出部４０からドライバーの足の動作の情報、及び速度センサから車両制御装置５００を搭載した車両の車速の各々が入力情報として車両制御部５５０に入力されると、車両制御部５５０によって、図２１に示すモータ制御処理ルーチンが実行される。なお、第５の実施形態においては、動作情報検出部４０から動作情報、及び速度センサから車両制御装置５００を搭載した車両の車速の各々が一定の周期において車両制御部５５０に入力されてくるものとする。
【０４８９】
図２１のステップＳ５００で、判定部５５５は、ステップＳ４００において取得した予め定められた一定時間後のトータル駆動力Ｆｘと上記（２３）式とに基づいて、上記（２３）式におけるフィードフォワード制御における制御出力ｕ１ＦＦの値が０になるようなドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを算出する。
【０４９０】
次に、ステップＳ５０２で、判定部５５５は、ステップＳ５００において取得したドライバーの首の角度θｈ、及び車両ピッチ角度θｂを実現させるように、ヘッドレスト角度調整部９４へ、取得したドライバーの首の角度θｈを出力し、車両ピッチ角度調整部９６へ、取得した車両ピッチ角度θｂを出力する。
【０４９１】
次に、ステップＳ５０４で、ドライバー首部レーザー変位計１０からドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から車両ピッチ角度θｂ、ＧＰＳ１４から車両重心前後方向位置ｘ、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、後輪レーザー変位計２２から車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔを取得する。
【０４９２】
ステップＳ５０６で、ドライバー首部レーザー変位計１０からドライバーの首の角度θｈ、車両レーザー変位計１２から車両ピッチ角度θｂ、ＧＰＳ１４から車両重心前後方向位置ｘ、前輪位置の車体高さレーザー変位計１６から車両前輪位置の車体高さｚｆｂ、後輪位置の車体高さレーザー変位計１８から車両後輪位置の車体高さｚｒｂ、前輪レーザー変位計２０から車両前輪の高さ方向位置ｚｆｔ、後輪レーザー変位計２２から車両後輪の高さ方向位置ｚｒｔを取得する。
【０４９３】
ステップＳ５０８で、車両制御部５５０は、動作情報検出部４０から動作情報、及び速度センサから車両制御装置５００を搭載した車両の車速の各々を受け付けたか否かを判定する。車両制御部５５０が、動作情報検出部４０から動作情報、及び速度センサから車両制御装置５００を搭載した車両の車速の各々を受け付けたと判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ４００へ移行する。一方、車両制御部５５０は、動作情報検出部４０から動作情報、及び速度センサから車両制御装置５００を搭載した車両の車速の各々を受け付けていないと判定した場合には、モータ制御処理ルーチンは、ステップＳ５０８を繰り返す。
【０４９４】
以上説明したように、本発明の第５の実施形態に係る車両制御装置によれば、予めドライバーの首の角度θｈ、及び車両の車両ピッチ角度θｂとの角度をあたえ、一定時間後の予測したトータル駆動力に基づいて、フィードフォワード制御を行うと共に、車両の車両姿勢状態、及びドライバーの首の角度θｈに関する人間頭部状態を検出し、車両制御部により、検出された車両姿勢状態に含まれる車両の車両ピッチ角度θｂ、及び首の角度θｈによって決定される制御ゲインと、検出された車両姿勢状態及び人間頭部状態とに基づいて、ドライバーの首の角度の変化量を抑制するように制御することにより、人間頭部の動きを直接アクティブに抑制し乗り心地を向上させることができる。
【０４９５】
また、予めピッチ角を付けることで、車両ピッチ加速度が人間へ伝える効果が大きくなるため、前後加速度外乱を抑制する効果が高まる。
【０４９６】
なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。
【０４９７】
例えば、上記第３〜第５の実施形態においては、状態依存型リカッチ方程式を解く方法を用いる場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第２の実施形態において用いた制御器のクラスを限定して線形行列不等式（ＬＭＩ）を解く方法を用いてもよい。
【０４９８】
また、本願明細書中において、プログラムが予めインストールされている実施形態として説明したが、当該プログラムを、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納して提供することも可能であるし、ネットワークを介して提供することも可能である。
【符号の説明】
【０４９９】
１０   ドライバー首部レーザー変位計
１２   車両レーザー変位計
１４   ＧＰＳ
１６   前輪位置の車体高さレーザー変位計
１８   後輪位置の車体高さレーザー変位計
２０   前輪レーザー変位計
２２   後輪レーザー変位計
３０   予測前輪接地点レーザー変位計
３２   予測後輪接地点レーザー変位計
４０   動作情報検出部
４２   速度センサ
５０、２５０、３５０、４５０、５５０      車両制御部
５２   正定対称行列算出部
５４、２５４、３５４ パラメータ算出部
５６、２５６、３５７、４５７       駆動力算出部
９０   モータ
９２   モータ
９４   ヘッドレスト角度調整部
９６   車両ピッチ角度調整部
１００、２００、３００、４００、５００    車両制御装置
２５２ 制御ゲイン算出部
３５５、４５５、５５５      判定部
３５６ 路面外乱補償算出部
４５６ トータル駆動力補償算出部
【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１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図１１】
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【図１２】
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