(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
車両のばね上部材とばね下部材の間に組み込まれて減衰力を変更可能なダンパを備えたサスペンション装置において、
前記ばね上部材と前記ばね下部材の上下方向の運動量に関する複数の物理量にそれぞれ所定の周波数重みを付与した値を評価出力（制御出力）とする状態フィードバック制御系の一般化プラントにおいて前記物理量に対する各周波数の重みの最大領域が互いに干渉しないように前記ダンパの非線形部分（可変減衰係数）を計算する非線形部分計算手段と、
前記ダンパの線形部分と前記計算した非線形部分とを合成して前記ダンパの目標減衰係数を計算する減衰係数計算手段と、
前記ばね下部分に対する前記ばね上部分の相対速度を検出又は推定する相対速度検出手段と、
前記計算された目標減衰係数を前記検出又は推定された相対速度に乗じて目標減衰力を算出する目標減衰力計算手段と、
前記ダンパの減衰力を前記計算した目標減衰力に設定する制御手段と、
前記目標減衰力が前記ダンパの最小減衰力特性と最大減衰力特性の間に納まるように、前記ダンパの線形部分と非線形部分のゲインを制御性能を高める周波数帯域の重みに応じて制御する手段とを設けたことを特徴とする車両用サスペンション装置のための制御装置。
【請求項２】
前記複数種類の物理量が、前記ばね上部材の上下方向速度、前記ばね下部材に対する前記ばね上部材の相対速度及び前記ばね上部材の上下方向加速度のうち少なくとも２つ以上の物理量である請求項１に記載の車両用サスペンション装置のための制御装置。
【請求項３】
前記車両に組付けた車輪のタイヤの上下方向の変位量、前記ばね下部材に対する前記ばね上部材の上下方向の相対変位量、前記ばね下部材の上下方向速度及び前記ばね上部材の上下方向速度を状態量とする状態空間表現された車両用サスペンション装置に前記制御理論を適用した請求項１に記載の車両用サスペンション装置のための制御装置。
【請求項４】
前記非線形部分の計算に用いた制御理論が、非線形Ｈ∞制御理論である請求項１に記載の車両用サスペンション装置のための制御装置。
【請求項５】
前記非線形Ｈ∞制御理論が、非線形Ｈ∞状態フィードバック制御、非線形Ｈ∞出力フィードバック制御又はカルマンフィルタを用いた非線形Ｈ∞制御のいずれか一つを採用した制御理論である請求項４に載の車両用サスペンション装置のための制御装置。
【請求項６】
前記減衰係数計算手段が、所定の周波数重みを付与した非線形成分を入力行列に持たせる一般化プラントを想定して前記目標減衰係数を計算するようにした請求項１記載の車両用サスペンション装置のための制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、車両を構成する部材を弾性的に支持する車両用弾性支持装置、具体的には車両のばね上部材とばね下部材との間に設けられたサスペンション装置など、物体を弾性的に支持する弾性支持装置に組み込まれたダンパの減衰力（又は減衰係数）を制御する弾性支持装置のための制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、この種の弾性支持装置、例えば車両のサスペンション装置においては、車両のばね上部材、ばね下部材などの運動状態量を検出するとともに、同検出した運動状態量に基づいて目標減衰力又は目標減衰係数を決定して、サスペンション装置に組み込んだダンパの減衰力又は減衰係数を前記決定した目標減衰力又は目標減衰係数に設定することはよく知られている。例えば特開平１０−１１９５２８号公報に示されている装置においては、スカイフック理論に基づいて、ばね上部材の上下加速度と、ばね下部材に対するばね上部材の相対速度とにより目標減衰係数を決定し、同決定した目標減衰係数を用いてサスペンション装置の減衰力を制御している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記サスペンション装置のような弾性支持装置においては、ダンパの減衰力は、ダンパの両側の部材間の相対速度（例えばばね下部材に対するばね上部材の相対速度）と減衰係数との積により与えられるものであるとともに、減衰係数は前記相対速度に応じて非線形に変化するものであるので、制御系の設計が非常に困難である。例えば、このような弾性支持装置（例えはサスペンション装置）に対して状態空間表現されるプラントを想定して、制御系の設計を試みることが考えられる。しかし、この場合でも、プラントが双線形であるので、このような双線形システムに線形理論をそのまま適用しても、制御入力を弾性支持装置（例えばサスペンション装置）にて実現できない領域については近似則を用いることになり、理論的には設計時に与えた制御仕様（ノルム条件）を満たす保証がなくなり、また制御入力が不連続になるために制御に違和感が出てしまうという問題があり、現在までの制御は妥協の上に成立したものであって充分に満足できるものではなかった。
【０００４】
【発明の大略】
本発明は上記課題に対処するためになされたもので、その目的は、減衰力又は減衰係数を変更可能なダンパを備えて上記のように双線形システムとなる弾性支持装置（例えば、車両用支持装置、車両用サスペンション装置など）に対して従来にない良好な制御を行えるようにしたことにある。
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明の構成上の特徴は、物体を弾性的に支持するとともに減衰力（又は減衰係数）を変更可能なダンパを組み込んだ弾性支持装置に適用され、ダンパの減衰力（又は減衰係数）を、非線形なプラントを扱えて周波数領域で設計仕様を与えることができる制御理論に基づいて計算した目標減衰力（又は目標減衰係数）に設定することにある。この場合、弾性支持装置は、例えば、車体、エンジンなどの車両を構成する部材を弾性的に支持する車両用弾性支持装置である。より具体的には、例えば車両のサスペンション装置である。また、前記制御理論として、非線形Ｈ∞制御理論を採用できる。さらに、非線形Ｈ∞制御理論として、非線形Ｈ∞状態フィードバック制御、非線形Ｈ∞出力フィードバック制御及びカルマンフィルタを用いた非線形Ｈ∞制御のうちのいずれか一つを採用することができる。
【０００６】
これによれば、双線形システムとなる弾性支持装置（例えば、車両用支持装置、車両用サスペンション装置など）においても、設計時に与えた制御仕様（ノルム条件）を満たし、かつ制御入力が連続的に変化して、制御に違和感を与えない良好な制御装置が弾性支持装置（車両用弾性支持装置、車両用サスペンション装置）のダンパに対して実現される。
【０００７】
また、前記本発明を車両用サスペンション装置のための制御装置に適用した場合、制御装置は、ばね上部材及びばね下部材の上下方向の運動に関係した状態量を検出する状態量検出手段と、非線形なプラントを扱えて周波数領域で設計仕様を与えることができる制御理論（例えば、非線形Ｈ∞制御理論）に基づいて求めた正定対称解を記憶しておき、同記憶しておいた正定対称解及び前記検出された状態量を用いて前記目標減衰力（又は前記目標減衰係数）を計算する目標減衰力計算手段（又は目標減衰係数計算手段）とにより構成するとよい。
【０００８】
また、一方では、前記制御装置は、ばね上部材及びばね下部材の上下方向の運動に関係した複数の状態量のうちの一部の状態量を検出する状態量検出手段と、複数の状態量のうちの他の状態量をオブザーバ（観測器）を用いて推定する状態量推定手段と、前記制御理論に基づいて求めた正定対称解を記憶しておき、同記憶しておいた正定対称解、前記検出された状態量及び前記推定された状態量を用いて目標減衰力（又は目標減衰係数）を計算する目標減衰力計算手段（又は目標減衰係数計算手段）とにより構成するとよい。
【０００９】
この場合、前記状態量としては、ばね上部材、ばね下部材の上下方向の運動に関する種々の物理量を利用できるが、タイヤの上下方向の変位量、ばね下部材に対するばね上部材の上下方向の相対変位量、ばね下部材の上下方向速度及びばね上部材の上下方向速度を状態量とすることが好ましい。
【００１０】
これによれば、ばね下部材に対するばね上部材の相対速度と、同相対速度に応じて変化する減衰係数との積により与えられる減衰力を扱う双線形制御システムにおいても、設計時に与えた制御仕様（ノルム条件）を満たし、かつ制御入力が連続的に変化して、制御に違和感を与えない良好なサスペンション装置の制御装置が実現される。その結果、車両の走行安定性が良好になったり、車両の乗り心地が良好となる。
【００１１】
また、本発明の他の構成上の特徴は、弾性支持装置（車両用弾性支持装置又は車両用サスペンション装置）のための制御装置が、ダンパの減衰係数を予め定めた線形部分と非線形部分との２つに分けて扱うものであり、同制御装置が、前記非線形部分を前記制御理論（例えば非線形Ｈ∞制御理論）に基づいて計算する非線形部分計算手段と、前記予め定めた線形部分と前記計算した非線形部分とを合成して前記目標減衰係数を計算する目標減衰係数計算手段とにより構成されていることにある。さらに、車両用サスペンション装置のための制御装置において、目標減衰力を計算する場合には、ばね下部材に対するばね上部材の相対速度を検出又は推定して、この相対速度に前記計算された目標減衰係数を乗じて同目標減衰力を計算するようにすればよい。このように、サスペンション装置の減衰係数を予め定めた線形部分と非線形部分との２つに分けて扱うことにより、プラントを安定にし、所望の特性が得られるように制御することが可能となる。
【００１２】
また、本発明の他の構成上の特徴は、前記制御装置が、ダンパの減衰係数を線形部分と非線形部分との２つに分けて扱うものであって、前記計算した目標減衰力がダンパにより発生可能な減衰力の範囲内にほぼ納まるように、前記線形部分と前記非線形部分のゲインを規定したものである。また、目標減衰係数を計算する場合には、線形部分と非線形部分を合成した目標減衰係数による減衰力がダンパにより発生可能な減衰の範囲内にほぼ納まるように、前記線形部分と前記非線形部分のゲインを規定する。より具体的に、前記線形部分と非線形部分とを合成した減衰係数が前記線形部分を挟んで変化するように、前記非線形部分を変化させるものである。
【００１３】
このように、目標減衰力がダンパにより発生可能な減衰力の範囲内にほぼ納まるようしたので、すなわち図５(Ａ)に示すように、目標減衰力をサスペンション装置にて実現し得る最小減衰力と最大減衰力との間にほぼ納まるようにしたので、設計時に与えた制御仕様（ノルム条件）を満たし、かつ制御入力が連続的に変化して、制御に違和感を与えない良好な弾性支持装置の制御が確実に行えるようになる。また、この場合、前記線形部分と前記非線形部分のゲインとを規定したり、前記線形部分と非線形部分とを合成した減衰係数が前記線形部分を挟んで変化するようにようにしたので、簡単に上記制御仕様を満たすことが実現される。
【００１４】
また、本発明の他の構成上の特徴は、ダンパが、その減衰力（又は減衰係数）を複数段のいずれかの段に切り換えるように構成されてなり、前記制御装置が、ダンパの減衰係数を線形部分と非線形部分との２つに分けて扱うものであって、前記線形部分により決定される減衰力が、同減衰力の小さな範囲でダンパの複数段のうちの所定の１つの段により発生される減衰力にほぼ等しくなるように、前記線形部分を設定したことにある。減衰力の小さな範囲では減衰力の相対速度に対する線形性は強く、同相対速度に対して非線形に変化する非線形部分をほぼ「０」とすることができる。したがって、前記構成によれば、ダンパにおいては前記所定の１つの段に維持される可能性が高くなり、すなわちダンパの減衰力（減衰係数）の切り換え頻度を低く抑えることができるので、ダンパにおける減衰力切り換え機構の耐久性が高く保たれる。
【００１５】
また、本発明の他の構成上の特徴は、前記制御装置が、ダンパの減衰係数を線形部分と非線形部分との２つに分けて扱うとともに、前記非線形部分を制御入力とする一般化プラントを想定して前記目標減衰力（又は目標減衰係数）を計算するものであって、前記制御入力に対して所定の周波数重みを付与するものである。この種の制御装置にあっては、プラントのモデル化誤差、減衰係数切り換え機構内のアクチュエータの応答速度、同機構における減衰力の立ち遅れ、状態量を検出するためのセンサノイズなどの理由により、制御周波数帯域が高くなればなるほど制御効果が薄れる。しかし、前記構成によれば、前記各種原因によって制御効果の薄れる周波数帯域で制御入力を追従させないようにできるので、より良好な制御を実現できる。また、前記アクチュエータの無駄な動きも減少するので、同アクチュエータの耐久性が向上するとともに、前記減衰係数切り換え機構から発生する異音を抑制できる。
【００１６】
また、本発明の他の構成上の特徴は、前記車両用サスペンションを制御するための制御装置が、ばね上部材及びばね下部材の上下方向の運動に関する物理量を評価出力とする一般化プラントを想定して前記目標減衰力（又は前記目標減衰係数）を計算するものであって、前記物理量に対して所定の周波数重みを付与するものである。この場合、前記物理量としては、ばね上部材の共振に影響するばね上部材の上下加速度、ばね上部材の上下速度、ばね上部材の上下変位量などの物理量、ばね下部材の共振に影響するばね下部材の上下速度、ばね上部材に対するばね下部材の相対速度、タイヤ変位量などの物理量、乗員の乗り心地（ゴツゴツ感）に影響するばね上部材の上下加速度などの物理量を利用できる。そして、好ましくは、ばね上部材の共振に影響する物理量としてばね上部材の上下方向速度を利用し、ばね下部材の共振に影響する物理量としてばね下部材に対するばね上部材の相対速度を利用し、乗員の乗り心地の悪化（ゴツゴツ感）に影響する物理量としてばね上部材の上下方向加速度を利用するようにするとよい。これによれば、評価出力として前記各種物理量を採用することにより、周波数帯域に応じて前記各種物理量が与える車両への悪影響をより良好に抑制することができる。
【００１７】
また、本発明の他の構成上の特徴は、前記物理量は複数種類であり、同複数種類の物理量に対する各周波数重みの最大領域が互いに干渉しないようにしたことにある。これによれば、各種物理量が車両用サスペンション装置に与える各悪影響を同悪影響毎に独立して抑制することができ、他の物理量の周波数重みによる抑制効果に影響を与えないので、前記各悪影響を良好に抑制することができる。
【００１８】
そして、好ましくは、前記物理量は、ばね上部材の上下方向速度、ばね下部材に対するばね上部材の相対速度、ばね上部材の上下方向加速度のうちの少なくとも２つ以上にするとよい。これによれば、ばね上部材の共振、ばね下部材の共振及び乗員の乗り心地の悪化（ゴツゴツ感）のうちの少なくとも２つが解消される。
【００１９】
また、本発明の他の構成上の特徴は、車両のばね上部材とばね下部材との間に設けられて減衰力を変更可能なダンパを組み込んだサスペンション装置に適用され、前記ダンパの減衰係数を線形部分と非線形部分との２つに分けて扱い、前記ダンパの減衰力を、非線形なプラントを扱えて周波数領域で設計仕様を与えることができる制御理論に基づいて計算した目標減衰力に設定する車両用サスペンション装置のための制御装置であって、車速又はばね上質量を検出し、前記検出した車速又はばね上質量に応じて前記減衰係数の線形部分を変更制御するようにしたことにある。
【００２０】
これによれば、ダンパの減衰係数の線形部分が、車速又はばね上質量に応じて変更されるので、車速又はばね上質量の変化によって生じる車両要求性能の変化に対応することができ、官能上の評価が良好になる。
【００２１】
また、本発明の他の構成上の特徴は、車両のばね上部材とばね下部材との間に設けられて減衰力を変更可能なダンパを組み込んだサスペンション装置に適用され、非線形なプラントを扱えて周波数領域で設計仕様を与えることができる制御理論に基づいて、一般化プラントを想定して前記ダンパの目標減衰力を計算するとともに、前記ダンパの減衰力を前記計算した目標減衰力に設定する車両用サスペンション装置のための制御装置であって、車速又はばね上質量を検出し、前記検出した車速又はばね上質量に応じて前記一般化プラントにおける周波数重みを変更制御するようにしたことにある。
【００２２】
これによれば、想定した一般化プラントにおける周波数重みが車速又はばね上質量に応じて変更されるので、車速又はばね上質量の変化によって生じる車両要求性能の変化に対応することができ、官能上の評価が良好になる。
【００２３】
また、本発明の他の構成上の特徴は、前記のように、ダンパの減衰係数の線形部分が、車速、ばね上質量などの車両の状態に応じて変更されたり、一般化プラントにおける周波数重みが、車速、ばね上質量などの車両の状態に応じて変更されたりする場合、前記変更に伴って計算された目標減衰力が所定値よりも大きく変化したとき、前記ダンパの減衰係数の線形部分及び一般化プラントにおける周波数重みの変更を禁止するようにしたことにある。
【００２４】
これにより、ダンパの減衰係数の線形部分又は一般化プラントにおける周波数重みの変更により、ダンパにて設定される目標減衰力が急激に大きく変化すること、すなわち目標減衰力の不連続を解消することができるので、減衰力制御の違和感をなくすことができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】
ａ．モデル及び制御系設計の問題点
まず、サスペンション装置のモデルを考えて、同装置の状態空間表現を図る。図１は、車両の車輪一輪当たりのサスペンション装置の機能図である。Ｍbは車体すなわちばね上部材１０の質量であり、Ｍwはロアアーム、車輪などのばね下部材１１の質量であり、Ｋtはタイヤ１２のばね定数である。Ｋsはばね上部材１０とばね下部材１１との間に介装されたサスペンション装置内に設けたばね１３のばね定数であり、Ｃsは同サスペンション装置内に設けたダンパの減衰係数Ｃのうちの線形部分（以下、線形減衰係数といい、後述する第１〜第３実施例では定数部分として扱われ、第１〜第４変形例においては車両の状態に応じて変更される）であり、Ｃvは同減衰係数Ｃのうちの非線形部分（以下、非線形減衰係数といい、後述する第１〜第３実施例では可変部分として扱われる）である。これらの線形減衰係数Ｃsと可変減衰係数Ｃvとの合計が、ダンパ１４の総合的な減衰係数である（Ｃ＝Ｃs＋Ｃv）。１５は路面であり、ばね上部材１０、ばね下部材１１及び路面１５の各変位量をｘpb，ｘpw，ｘprとすれば、下記数１，２の運動方程式が成立する。
【００２６】
【数１】
0003787038.tif 000002
【００２７】
【数２】
0003787038.tif 000003
【００２８】
なお、上記数１，２及び後述する各数式における記号「'」は１回微分を表し、記号「''」は２回微分を表している。
【００２９】
このサスペンション装置における制御入力ｕは可変減衰係数Ｃvである。そこで、路面外乱ｗ1を路面速度ｘpr'とするとともに、可変減衰係数Ｃvを制御入力ｕとしてサスペンション装置を状態空間表現すると、下記数３のようになる。
【００３０】
【数３】
ｘp'＝Ａpｘp＋Ｂp1ｗ1＋Ｂp2(ｘp)ｕ
ただし、上記数３中、ｘp，Ａp，Ｂp1，Ｂp2(ｘp)は下記数４〜７のとおりである。
【００３１】
【数４】
0003787038.tif 000004
【００３２】
【数５】
0003787038.tif 000005
【００３３】
【数６】
0003787038.tif 000006
【００３４】
【数７】
0003787038.tif 000007
【００３５】
この発明におけるサスペンション装置の特性向上の目標は、ばね上部材の振動に大きく影響するばね上部材１０の上下速度ｘpb'（以下、ばね上速度ｘpb'という）、車両の乗り心地に大きく影響するばね上部材１０の上下加速度ｘpb''（以下、ばね上加速度ｘpb''という）及びばね下部材１１の振動に大きく影響するばね上部材１０に対するばね下部材１１の上下相対速度ｘpw'−ｘpb'（以下、相対速度ｘpw'−ｘpb'という）を同時に抑制することである。したがって、評価出力ｚpとして、ばね上速度ｘpb'、ばね上加速度ｘpb''及び相対速度ｘpw'−ｘpb'を用いる。また、サスペンション装置においては、ばね上加速度ｘpb''と、ばね上部材１０に対するばね下部材１１の相対変位量ｘpw−ｘpb（以下、単に相対変位量ｘpw−ｘpbという）とを検出し易いので、基本的には観測出力ｙpをばね上加速度ｘpb''及び相対変位量ｘpw−ｘpbとする。また、観測出力ｙpには観測ノイズｗ2が含まれているとし、これを状態空間表現すると、下記数８，９のようになる。
【００３６】
【数８】
ｚp＝Ｃp1ｘp＋Ｄp12(ｘp)ｕ
【００３７】
【数９】
ｙp＝Ｃp2ｘp＋Ｄp21ｗ2＋Ｄp22(ｘp)ｕ
ただし、上記数８，９中のｚp，ｙp，Ｃp1，，Ｄp12(ｘp)，Ｃp2，Ｄp21，Ｄp22(ｘp)は、それぞれ下記数１０〜１６のとおりである。
【００３８】
【数１０】
0003787038.tif 000008
【００３９】
【数１１】
0003787038.tif 000009
【００４０】
【数１２】
0003787038.tif 000010
【００４１】
【数１３】
0003787038.tif 000011
【００４２】
【数１４】
0003787038.tif 000012
【００４３】
【数１５】
0003787038.tif 000013
【００４４】
【数１６】
0003787038.tif 000014
【００４５】
しかし、上記サスペンション装置の状態空間表現は、前記数３に示すように係数Ｂp2(ｘp)に状態量ｘpが含まれているので、双線形システムとなる。双線形システムでは、原点ｘ＝ｏでは制御入力ｕを変えてもＢp2(ｏ)＝ｏとなるため、原点付近では不可制御である。したがって、線形制御理論では前記サスペンション装置の制御系の設計はできず、同制御系の設計を非線形Ｈ∞制御理論を用いて、所望の制御性能が得られるように、すなわちばね上速度ｘpb'、ばね上加速度ｘpb''及び相対速度ｘpw'−ｘpb'を抑える制御系を設計することを試みる。以下、本発明に係る非線形Ｈ∞制御系の各種設計及びその車両搭載例について説明する。
【００４６】
ｂ．第１実施例
ｂ１．非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系の設計
まず、非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系の設計について試みるために、評価出力ｚpと制御入力ｕに周波数重みを加えた図２に示すような状態フィードバック制御系の一般化プラントを想定する。この場合、周波数重みとは、重みの大きさが周波数に応じて変化する重みであり、伝達関数で与えられる動的な重みのことである。この周波数重みを用いることにより、制御性能を上げたい周波数帯域の重みを大きくし、制御性能を無視してよい周波数帯域に関しては重みを小さくすることが可能となる。さらに、評価出力ｚp及び制御入力ｕに周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)をかけた後、非線形な重み関数として状態量ｘの関数ａ1(ｘ)，ａ2(ｘ)をかける。非線形重みａ1(ｘ)，ａ2(ｘ)は、リカッチ方程式に帰結して解を得るために、下記数１７，１８により規定される特性を有する。
【００４７】
【数１７】
ａ1(ｘ)＞０，ａ2(ｘ)＞０
【００４８】
【数１８】
ａ1(ｏ)＝ａ2(ｏ)＝１
この非線形重みによって、より積極的にＬ2ゲインを抑えるような制御系の設計が可能となる。このシステムの状態空間表現は、下記数１９のようになる。
【００４９】
【数１９】
ｘp'＝Ａpｘp＋Ｂp1ｗ1＋Ｂp2(ｘp)ｕ
ここで、評価出力ｚpにかかる周波数重みＷs(ｓ)の状態空間表現を下記数２０，２１のように表す。
【００５０】
【数２０】
ｘw'＝Ａwｘw＋Ｂwｚp
【００５１】
【数２１】
ｚw＝Ｃwｘw＋Ｄwｚp
なお、ｘwは周波数重みＷs(ｓ)の状態量を表し、ｚwは周波数重みＷs(ｓ)の出力を表しており、Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄwは制御仕様により定まる定数行列である。これらの定数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄwは、乗員の乗り心地（ゴツゴツ感）を良好にするためにばね上加速度ｘb''に対するゲインを３〜８Ｈｚ程度の周波数領域で下げ（図３(Ａ)）、ばね上部材１０の共振を抑制するためにばね上速度ｘb'に対するゲインを０．５〜１．５Ｈｚ程度の周波数領域で下げ（図３(Ｂ)）、ばね下部材１１の共振を避けるために相対速度ｘw'−ｘb'に対するゲインを１０〜１４Ｈｚ程度の周波数領域で下げるように決定される（図３(Ｃ)）。そして、これらの各ゲインを下げる周波数領域が重ならない、すなわち互いに干渉しないようにして、評価出力ｚpを構成するばね上加速度ｘb''、ばね上速度ｘb'及び相対速度ｘw'−ｘb'の各要素が独立して制御されるようにしている。
【００５２】
また、制御入力ｕにかかる周波数重みＷu(ｓ)の状態空間表現を下記数２２，２３のように表す。
【００５３】
【数２２】
ｘu'＝Ａuｘu＋Ｂuｕ
【００５４】
【数２３】
ｚu＝Ｃuｘu＋Ｄuｕ
なお、ｘuは周波数重みＷu(ｓ)の状態量を表し、ｚuは周波数重みＷu(ｓ)の出力を表しており、Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuは制御仕様による定数行列である。これらの定数行列Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuは、減衰係数を制御する電気アクチュエータの応答性を考慮するために、制御入力ｕに対するゲインが同アクチュエータの周波数特性に合わせて高周波数領域で抑えられるように決定される（図３(Ｄ)）。
【００５５】
このとき、非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系における一般化プラントの状態空間表現は下記数２４〜２６のようになる。
【００５６】
【数２４】
ｘ'＝Ａｘ＋Ｂ1ｗ1＋Ｂ2(ｘ)ｕ
【００５７】
【数２５】
ｚ1＝ａ1(ｘ)(Ｃ11ｘ＋Ｄ121(ｘ)ｕ)
【００５８】
【数２６】
ｚ2＝ａ2(ｘ)(Ｃ12ｘ＋Ｄ122ｕ)
ただし、前記数２４〜２６中のｘ，Ａ，Ｂ1，Ｂ2(ｘ)，Ｃ11，Ｄ121(ｘ)，Ｃ12，Ｄ122は、下記数２７〜３４のとおりである。
【００５９】
【数２７】
0003787038.tif 000015
【００６０】
【数２８】
0003787038.tif 000016
【００６１】
【数２９】
0003787038.tif 000017
【００６２】
【数３０】
0003787038.tif 000018
【００６３】
【数３１】
Ｃ11＝［ＤwＣp1  Ｃw ｏ］
【００６４】
【数３２】
Ｄ121(ｘ)＝［ＤwＤp12(ｘp)］
【００６５】
【数３３】
Ｃ12＝［ｏ  ｏ  Ｃu］
【００６６】
【数３４】
Ｄ122＝Ｄu
次に、リカッチ方程式に基づいて解を求めるために、下記数３５により規定される条件のもとで、前記数２４〜２６により表された一般化プラントの状態空間表現を書き換えると下記数３６〜３８のようになる。
【００６７】
【数３５】
ＤwＤp12(ｘ)＝０
【００６８】
【数３６】
ｘ'＝Ａｘ＋Ｂ1ｗ＋Ｂ2(ｘ)ｕ
【００６９】
【数３７】
ｚ1＝ａ1(ｘ)Ｃ11ｘ
【００７０】
【数３８】
ｚ2＝ａ2(ｘ)Ｃ12ｘ＋ａ2(ｘ)Ｄ122ｕ
ここで、Ａは減衰力制御系を表す安定な行列であるから、前記一般化プラントに対して、「▲１▼閉ループシステムが内部指数安定」、かつ「▲２▼路面外乱ｗから評価出力ｚまでのＬ2ゲインがある正定数γ以下である」を満たす非線形Ｈ∞状態フィードバック制御則ｕ＝ｋ(ｘ)を設計することを試みる。
【００７１】
前記非線形Ｈ∞状態フィードバック制御則ｕ＝ｋ(ｘ)は、次の条件が成立するならば求まる。すなわち、
▲１▼Ｄ122-1が存在し、ある正定数γが与えられるとき、この正定数γに対して下記数３９のリカッチ方程式を満たす正定対称解Ｐが存在し、かつ
▲２▼非線形重みａ1(ｘ)，ａ2(ｘ)が下記数４０の制約条件を満たすならば、閉ループシステムを内部安定にし、かつＬ2ゲインをγ以下とする制御則ｕ＝ｋ(ｘ)の一つは下記数４１で与えられる。
【００７２】
【数３９】
0003787038.tif 000019
【００７３】
【数４０】
0003787038.tif 000020
【００７４】
【数４１】
0003787038.tif 000021
【００７５】
ここで、前記数４１の制約条件を満たす非線形重みａ1(ｘ)，ａ2(ｘ)を下記数４２，４３に例示しておく。
【００７６】
【数４２】
0003787038.tif 000022
【００７７】
【数４３】
0003787038.tif 000023
【００７８】
なお、前記数４２，４３中のｍ1(ｘ)は任意の正定関数である。そして、コンピュータによる演算の結果、前記のような正定対称解Ｐを求めることができた。そして、前記数４３を用いると前記数４１は下記数４４のように変形される。
【００７９】
【数４４】
0003787038.tif 000024
【００８０】
これらのことは、非線形Ｈ∞制御理論を用いて制御系を設計するためには、一般的にハミルトン・ヤコビ不等式とよばれる偏微分不等式を解かなければならないが、前記のように非線形重みａ1(ｘ)，ａ2(ｘ)に前記数４０の制約条件を与えることにより、ハミルトン・ヤコビ不等式を解く代わりにリカッチ不等式を解くことによって制御則が設計できることを示している。リカッチ不等式は、マトラブ（Matlab）等の公知のソフトウェアを用いることにより簡単に解を求めることができるので、この方法によれば、簡単に正定対称解Ｐを見つけることができるとともに、制御則ｕ＝ｋ(ｘ)も導出することができる。
【００８１】
また、前記Ｄ122はリカッチ不等式には現れず、非線形重みに対する制約条件及び制御則のみに関係している。このことは、Ｄ122を用いた制御則の調整が、リカッチ不等式を解き直すことなくある程度可能であることを示している。すなわち、前記制御則の調整は制御入力ｕに対するスケーリングを行うことを意味し、制御入力ｕのスケーリングを１０倍にするとＤ122が１／１０倍になり、前記数４１のＢ2(ｘ)項は１００倍、Ｃ12の項は１０倍になる。
【００８２】
次に、非線形重みの役割について確認するために、双線形システムの非線形重みを用いない一般化プラントを想定して、上述した非線形重みを用いた一般化プラントとの比較をしておく。すなわち、前記非線形重みａ1(ｘ)，ａ2(ｘ)をそれぞれａ1(ｘ)＝１，ａ2(ｘ)＝１とし、また簡単化のために直交条件を満たすとしてＣ12＝ｏ，Ｄ122＝Ｉとする。前記数３６〜３８により表される状態空間表現は下記数４５〜４７のようになる。
【００８３】
【数４５】
ｘ'＝Ａｘ＋Ｂ1ｗ＋Ｂ2(ｘ)ｕ
【００８４】
【数４６】
ｚ1＝Ｃ11ｘ
【００８５】
【数４７】
ｚ2＝ｕ
これにより、一般化プラントの制御則ｕ＝ｋ(ｘ)は下記数４８のように表される。
【数４８】
ｕ＝Ｂ2T(ｘ)Ｐｘ
ただし、Ｐは下記数４９のリカッチ方程式を満たす正定対称解である。
【００８６】
【数４９】
0003787038.tif 000025
【００８７】
一方、前記数４５〜４７で表される一般化プラントの原点近傍における線形近似システムは、下記数５０〜５２のようになる。
【００８８】
【数５０】
ｘ'＝Ａｘ＋Ｂ1ｗ
【００８９】
【数５１】
ｚ1＝Ｃ11ｘ
【００９０】
【数５２】
ｚ2＝ｕ
前記数４９のリカッチ方程式は、この一般化プラントに対して閉ループシステムが内部安定であり、Ｌ2ゲインがγ以下であることを意味している。すなわち、双線形システムのＬ2ゲインは図４に示す原点（ｘ＝ｏ）での値によって決まってしまうのである。これは、原点では双線形システムがＢ2(ｏ)＝ｏであるので、制御入力ｕが働かず原点近傍ではＬ2ゲインを改善できないからである。また、制御入力ｕをｕ＝ｏとした一般化プラント（数４５〜４７）も線形近似した一般化プラント（数５０〜５２）と一致するので、数４９のリカッチ不等式は、一般化プラント（数４５〜４７）に対して制御入力ｕがｕ＝ｏの場合も、閉ループシステムが内部安定であり、Ｌ2ゲインがγ以下であることを意味している。すなわち、状態量ｘが大きくなって制御入力ｕが効果を発揮するようになっても、制御出力を下記数５３，５４とする一般化プラント（数４５〜４７）に対して制御系を設計した場合、制御入力ｕをかけてもＬ2ゲインがｇ0より大きくならないことを保証しているだけである。
【００９１】
【数５３】
ｚ1＝Ｃ11ｘ
【００９２】
【数５４】
ｚ2＝ｕ
すなわち、制御出力が前記数５３，５４のように表される場合、制御性能が制御入力ｕを用いることによって向上しているかもしれないが、ｕ＝ｏの場合と変わらないかもしれないのである。そこで、制御出力ｚ1，ｚ2に非線形重みａ1(ｘ)，ａ2(ｘ)を用いて下記数５５，５６とすることによって原点よりも離れたところでは、非線形重みによって図４のｇ1の線に表されるように、プラントのＬ2ゲインを原点よりも小さくなるように抑え込む制御系が設計可能となる。
【００９３】
【数５５】
ｚ1＝ａ1(ｘ)Ｃ11ｘ
【００９４】
【数５６】
ｚ2＝ａ2(ｘ)ｕ
また、この制御では、ダンパ１４の減衰係数Ｃを線形減衰係数Ｃｓと非線形な可変減衰係数Ｃvとに分けて、同可変減衰係数Ｃvを制御入力ｕとして制御系を設計した。そして、図５(Ａ)に示すように、線形減衰係数Ｃｓをダンパ１４の最小減衰力特性線（最大オリフィス開度に対応）と、最大減衰力特性線（最小オリフィス開度に対応）とのほぼ中央付近に設定するとともに、制御入力ｕのゲインを周波数に応じて制御するようにして、減衰係数Ｃが線形減衰係数Ｃｓを挟んだ両側で変化するとともに、同減衰係数による減衰力が前記最小減衰力特性線と最大減衰力特性線との間に納まるようにした。したがって、ダンパ１４の設計仕様に合わせて可変減衰係数Ｃｖを簡単に決定できるとともに、実際のダンパ１４により実現可能な範囲内で減衰力制御を行うことができ、意図した減衰力制御を行うことができる。なお、比較のために、図５(Ｂ)にスカイフック理論に基づいてダンパ１４の減衰係数を制御した場合のリサージュ波形図を示してあるが、この場合には、実際のダンパ１４により実現可能な範囲内で制御を行うことができず、意図した減衰力の制御が不能である。
【００９５】
また、ダンパ１４の減衰力（減衰係数）が複数段のいずれかに段階的に切り換えるように構成されている場合には、線形減衰係数Ｃｓの設定において、同線形減衰係数Ｃｓにより決定される減衰力が、同減衰力の小さい範囲で前記ダンパ１４の複数段のうちの所定の１つの段により発生される減衰力にほぼ等しくなるように、前記線形減衰係数Ｃｓを設定する。この種のサスペンション装置においては、減衰力の小さい範囲では減衰力の相対速度に対する線形性は強く、すなわち計算される可変減衰係数Ｃｖが「０」である可能性が高い。したがって、ダンパ１４においては前記所定の１つの段に維持される可能性が高くて減衰係数の切り換え頻度が低くなるので、ダンパ１４の耐久性が高く保たれる。
【００９６】
ｂ２．車両搭載例
次に、上記非線形Ｈ∞状態フィードバック制御則を用いた減衰力制御装置の車両への搭載例について説明する。
【００９７】
図６はこの減衰力制御装置をブロック図により示しており、同装置はダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰを複数段階（Ｎ段階）に切換え制御するためのステップモータ、超音波モータなどの電気アクチュエータ２１を備えている。なお、前述のように減衰力の小さい部分でオリフィス１４ａの開度が頻繁に切り換えられないようにするために、ダンパ１４の所定の一つの段（複数の段のうちのほぼ中央付近の段）により発生される減衰力が、後述するプログラム処理により計算される線形減衰係数Ｃｓにより決定される減衰力にほぼ等しくなるようになっている。
【００９８】
この電気アクチュエータ２１は、駆動回路２２を介してマイクロコンピュータ２０により制御されるようになっている。マイクロコンピュータ２０には、タイヤ変位量センサ２３、ストロークセンサ２４、ばね上加速度センサ２５及びばね下加速度センサ２６が接続されている。タイヤ変位量センサ２３は、路面変位ｘprとばね下変位ｘpwとの相対変位量であるタイヤ１２の変位量ｘpr−ｘpwを検出するもので、例えばタイヤの変形度を検出する歪センサ、タイヤの空気圧を検出する圧力センサなどの出力に基づいて前記タイヤ変位量ｘpr−ｘpwを検出する。ストロークセンサ２４は、ばね上部材１０とばね下部材１１との間に介装されて両部材１０，１１間の上下方向の相対変位量である相対変位量ｘpw−ｘpbを検出する。ばね上加速度センサ２５は、ばね上部材１０に固定され、同部材１０の上下方向の加速度であるばね上加速度ｘpb''を検出する。ばね下加速度センサ２６は、ばね下部材１１に固定され、同部材１１の上下方向の加速度であるばね下加速度ｘpw''を検出する。
【００９９】
マイクロコンピュータ２０は、内蔵のタイマにより所定の短時間毎に図７のプログラムを実行することにより、オリフィス１４ａのＮ段階の開度ＯＰを表す制御信号を駆動回路２２に出力する。また、マイクロコンピュータ２０には、図８に示すような相対速度ｘpw'−ｘpb'に対するダンパ１４の減衰力Ｆの変化特性を開度ＯＰ毎に表すデータを記憶した相対速度−減衰力テーブルも内蔵されている。
【０１００】
次に、この具体的な実施形態の動作を説明する。車両のイグニッションスイッチ（図示しない）が投入されると、マイクロコンピュータ２０は、図７に示すプログラムを短時間毎に繰り返し実行して、ダンパ１４の減衰力を切換え制御する。このプログラムの実行はステップ１００にて開始され、ステップ１０２にて、タイヤ変位量センサ２３、ストロークセンサ２４、ばね上加速度センサ２５及びばね下加速度センサ２６から、タイヤ変位量ｘpr−ｘpw、相対変位量ｘpw−ｘpb、ばね上加速度ｘpb''及びばね下加速度ｘpw''を表す各検出信号を入力する。そして、ステップ１０４にて、ばね上加速度ｘpb''及びばね下加速度ｘpw''をそれぞれ時間積分することによりばね上速度ｘpb'及びばね下速度ｘpw'を計算するとともに、相対変位量ｘpw−ｘpbを時間微分することにより相対速度ｘpw'−ｘpb'を計算する。
【０１０１】
次に、ステップ１０６にて、相対速度ｘpw'−ｘpb'を用いた上記数７，１３と同じ下記数５７，５８の演算によりＢp2(ｘp)，Ｄp12(ｘp)を計算するとともに、これらのＢp2(ｘp)，Ｄp12(ｘp)を用いた上記数３０と同じ下記数５９の演算によりＢ2(ｘ)を計算する。
【０１０２】
【数５７】
0003787038.tif 000026
【０１０３】
【数５８】
0003787038.tif 000027
【０１０４】
【数５９】
0003787038.tif 000028
【０１０５】
なお、前記数５７，５８中のＭw，Ｍbは、本減衰力制御装置を搭載した車両のばね下質量とばね上質量である。また、前記数５９中のＢw，Ｂuは、上記数２０，２２にて設定した周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)に関する係数行列であって、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。
【０１０６】
前記ステップ１０６の処理後、ステップ１０８にて、ステップ１０２の処理により入力され又はステップ１０４の処理により計算された本減衰力制御装置の制御目標であり、上記数１０により規定される評価出力ｚp（ばね上速度ｘpb'、ばね上加速度ｘpb''及び相対速度ｘpw'−ｘpb'）を用いて上記数２０と同じ下記数６０の演算式に基づいて周波数重みの状態変数ｘwを計算する。
【０１０７】
【数６０】
ｘw'＝Ａwｘw＋Ｂwｚp
なお、前記数６０中のＡw，Ｂwは、上記数２０にて設定した周波数重みＷs(ｓ)に関する係数行列であって、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。
【０１０８】
次に、ステップ１１０にて、上記数２２，２７，４４と同じ数６１〜６３を用いて、制御入力ｕに関する周波数重みの状態変数ｘu、拡張した状態量ｘ及び制御入力ｕを計算する。
【０１０９】
【数６１】
ｘu'＝Ａuｘu＋Ｂuｕ
【０１１０】
【数６２】
0003787038.tif 000029
【０１１１】
【数６３】
0003787038.tif 000030
【０１１２】
前記数６１中のＡu，Ｂuは、上記数２２にて設定した周波数重みＷu(ｓ)に関する係数行列であって、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。また、前記６３中のＤ122は、上記数３４で定義され、かつ上記数２３にて設定した周波数重みＷu(ｓ)に関する係数行列であって、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。ｍ1(ｘ)は、任意の正定数関数であり、同関数に関するアルゴリズムが予めマイクロコンピュータ内に記憶されているものである。なお、この正定数関数ｍ1(ｘ)を正の定数、例えば「１．０」に設定しておいてもよい。Ｃ11は、上記数１２，３１により定義され、すなわち本減衰力制御装置を搭載した車両のばね下質量Ｍw及びばね上質量Ｍbと、スプリング１３のばね定数Ｋsと、ダンパ１４の線形減衰係数Ｃsと、上記数２１にて設定した周波数重みＷs(ｓ)に関する係数行列Ｃw，Ｄwとにより規定され、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。Ｂ2(ｘ)は、前記ステップ１０６にて計算された行列である。Ｐは、上記数３９，４０を満たす正定対称解であり、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。Ｃ12は、上記数３３により規定され、上記数２３にて設定した周波数重みＷu(ｓ)に関する係数行列Ｃuを含む予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。
【０１１３】
また、このステップ１１０の制御入力ｕに関する周波数重みに関する状態変数ｘu、拡張した状態量ｘ及び制御入力ｕの計算においては、各値に初期値を与えて、各値ｘu，ｘ，ｕが収束するまで上記数６０〜６３からなる演算を繰り返し行って、各値ｘu，ｘ，ｕを決定する。
【０１１４】
前記ステップ１１０の処理後、ステップ１１２にて、制御入力ｕは非線形減衰係数Ｃvに等しいので、線形減衰係数Ｃsと制御入力ｕとを加算する下記数６４の演算によりダンパ１４の総合的な目標減衰係数Ｃを計算する。
【０１１５】
【数６４】
Ｃ＝Ｃs＋Ｃv＝Ｃs＋ｕ
次に、ステップ１１４にて、前記計算した目標減衰係数Ｃに前記ステップ１０４の処理により計算した相対速度ｘpw'−ｘpb'を乗算する下記数６５の演算により目標減衰力Ｆを計算する。
【０１１６】
【数６５】
Ｆ＝Ｃ(ｘpw'−ｘpb')
前記ステップ１１４の処理後、ステップ１１６にて、図８に示す相対速度−減衰力テーブルを参照することにより、前記計算した目標減衰力Ｆ及び相対速度ｘpw'−ｘpb'に対応したダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰを決定する。この決定にあたっては、図８のグラフ上において減衰力Ｆと相対速度ｘpw'−ｘpb'とで決まる点が最も近いカーブが検索され、同検索されたカーブに対応した開度ＯＰが選定される。そして、ステップ１１８にて前記選定した開度ＯＰを表す制御信号を駆動回路２２に出力する。駆動回路２２は電気アクチュエータ２１を駆動制御し、同アクチュエータ２１がダンパ１４のオリフィス１４ａを前記選定した開度ＯＰに設定する。その結果、ダンパ１４は前記計算した目標減衰力Ｆを発生することになり、ばね上部材１０及びばね下部材１１の共振、並び乗員に対するゴツゴツ感抑制されるので、車両の走行安定性が良好になるとともに、車両の乗り心地も良好に保たれる。
【０１１７】
ｃ．第２実施例
ｃ１．非線形Ｈ∞出力フィードバック制御系の設計
次に、上記非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系の設計を一歩進めて、状態量ｘp（タイヤ変位ｘpr−ｘpw、相対変位量ｘpw−ｘpb、ばね下速度ｘpw'、ばね上加速度ｘpb''）の一部（例えば、タイヤ変位ｘpr−ｘpw及びばね下速度ｘpw'、又はタイヤ変位ｘpr−ｘpw、相対変位量ｘpw−ｘpb及びばね下速度ｘpw'）を制御系内に含んだ形のオブザーバで推定し、同推定値を用いて制御系として非線形Ｈ∞出力フィードバック制御系の設計を試みる。この場合、評価出力ｚpと制御入力ｕに周波数重みを加えた図９に示すような出力フィードバック制御系の一般化プラントを想定する。この場合、評価出力ｚpに周波数重みＷs(ｓ)をかけた後、非線形な重み関数としてａ1(ｘ,ｘ^)をかけるとともに、制御入力ｕに周波数重みＷu(ｓ)をかけた後、非線形な重み関数としてａ2(ｘ,ｘ^)をかける。この非線形な重み関数ａ1(ｘ,ｘ^)，ａ2(ｘ,ｘ^)は、下記数６６，６７に示す特性を有する。これにより、より積極的にＬ2ゲインを抑えるような制御系の設計が可能となる。なお、ｘ^は前記のように一部に推定値を含む状態量を表す。
【０１１８】
【数６６】
ａ1(ｘ，ｘ^)＞０，ａ2(ｘ，ｘ^)＞０
【０１１９】
【数６７】
ａ1(ｏ，ｏ)＝ａ2(ｏ，ｏ)＝１
このシステムの状態空間表現も、評価出力ｚpにかかる周波数重みＷs(ｓ)の状態空間表現も、制御入力ｕにかかる周波数重みＷu(ｓ)の状態空間表現も、上述した状態フィードバック制御系の場合と同様に、下記数６８〜７２のように表される。
【０１２０】
【数６８】
ｘp'＝Ａpｘp＋Ｂp1ｗ1＋Ｂp2(ｘp)ｕ
【０１２１】
【数６９】
ｘw'＝Ａwｘw＋Ｂwｚp
【０１２２】
【数７０】
ｚw＝Ｃwｘw＋Ｄwｚp
【０１２３】
【数７１】
ｘu'＝Ａuｘu＋Ｂuｕ
【０１２４】
【数７２】
ｚu＝Ｃuｘu＋Ｄuｕ
なお、状態変数ｘw、評価関数ｚw、定数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄwも上記状態フィードバック制御系の場合と同じである。
【０１２５】
しかし、この非線形Ｈ∞出力フィードバック制御系における一般化プラントの状態空間表現は下記数７３〜７６のようになる。
【０１２６】
【数７３】
ｘ'＝Ａｘ＋Ｂ1ｗ＋Ｂ2(ｘ)ｕ
【０１２７】
【数７４】
ｚ1＝ａ1(ｘ，ｘ^)(Ｃ11ｘ＋Ｄ121(ｘ)ｕ)
【０１２８】
【数７５】
ｚ2＝ａ2(ｘ，ｘ^)(Ｃ12ｘ＋Ｄ122ｕ)
【０１２９】
【数７６】
ｙ＝Ｃ2ｘ＋Ｄ21ｗ＋Ｄ22(ｘ)ｕ
ただし、前記数７３〜７６中のｘ，ｗ，Ａ，Ｂ1，Ｂ2(ｘ)，Ｃ11，Ｄ121(ｘ)，Ｃ12，Ｄ122，Ｃ2，Ｄ21，Ｄ22(ｘ)は、下記数７７〜８８のとおりである。
【０１３０】
【数７７】
0003787038.tif 000031
【０１３１】
【数７８】
0003787038.tif 000032
【０１３２】
【数７９】
0003787038.tif 000033
【０１３３】
【数８０】
0003787038.tif 000034
【０１３４】
【数８１】
0003787038.tif 000035
【０１３５】
【数８２】
Ｃ11＝［ＤwＣp1  Ｃw ｏ］
【０１３６】
【数８３】
Ｄ121(ｘ)＝［ＤwＤp12(ｘp)］
【０１３７】
【数８４】
Ｃ12＝［ｏ  ｏ  Ｃu ］
【０１３８】
【数８５】
Ｄ122＝Ｄu
【０１３９】
【数８６】
Ｃ2＝［Ｃp2  ｏ  ｏ］
【０１４０】
【数８７】
Ｄ21＝［ｏ  Ｄp21］
【０１４１】
【数８８】
Ｄ22(ｘ)＝Ｄp22(ｘp)
次に、リカッチ方程式に基づいて解を求めるために、下記数８９により規定される条件のもとで、前記数７３〜７６により表された一般化プラントの状態空間表現を書き換えると下記数９０〜９３のようになる。
【０１４２】
【数８９】
ＤwＤp12(ｘ)＝ｏ
【０１４３】
【数９０】
ｘ'＝Ａｘ＋Ｂ1ｗ＋Ｂ2(ｘ)ｕ
【０１４４】
【数９１】
ｚ1＝ａ1(ｘ，ｘ^)Ｃ11ｘ
【０１４５】
【数９２】
ｚ2＝ａ2(ｘ，ｘ^)Ｃ12ｘ＋ａ2(ｘ，ｘ^)Ｄ122ｕ
【０１４６】
【数９３】
ｙ＝Ｃ2ｘ＋Ｄ21ｗ＋Ｄ22(ｘ)ｕ
ここで、上記状態フィードバック制御系の場合と同様に、前記一般化プラントに対して、「▲１▼閉ループシステムが内部指数安定」、かつ「▲２▼ｗからｚまでのＬ2ゲインがある正定数γ以下である」を満たす非線形Ｈ∞出力フィードバック制御則ｕ＝ｋ(ｙ)を設計することを試みる。さらに、この非線形Ｈ∞出力フィードバック制御においては、下記第１〜第３タイプに分けてそれぞれ説明する。
【０１４７】
ｃ１−１）第１タイプの制御系の設計
この第１タイプは、上記数８１のＢ2(ｘ)及び数８８のＤ22(ｘ)が既知関数すなわち少なくとも相対速度ｘpw'−ｘpb'が観測可能であり、オブザーバゲインＬは定数行列である場合である。
【０１４８】
前記非線形Ｈ∞出力フィードバック制御則ｕ＝ｋ(ｙ)は、次の条件が成立するならば求まる。すなわち、
▲１▼Ｄ122-1が存在し、γ1はγ12Ｉ−Ｄ21TΘTΘＤ12＞ｏを満たす正定数であり、かつγ2は＞１であり、下記数９４のオブザーバ（オブザーバゲイン）を設計するためのリカッチ不等式、及び下記９５のコントローラ（制御器）を設計するためのリカッチ不等式を満たす正定対称行列Ｐ，Ｑ及び正定行列Θが存在し、さらに
▲２▼非線形重みａ1(ｘ,ｘ^)，ａ2(ｘ,ｘ^)が下記数９６，９７の制約条件を満たすならば、下記数９８とする制御則の一つは下記数９９，１００で与えられる。
【０１４９】
【数９４】
0003787038.tif 000036
【０１５０】
【数９５】
0003787038.tif 000037
【０１５１】
【数９６】
γ22−ａ1(ｘ，ｘ^)2＞０，γ22−ａ2(ｘ，ｘ^)2＞０
【０１５２】
【数９７】
0003787038.tif 000038
【０１５３】
【数９８】
0003787038.tif 000039
【０１５４】
【数９９】
ｘ'^＝(Ａ＋ＬＣ2)ｘ^＋(Ｂ2(ｘ)＋ＬＤ22(ｘ))ｕ−Ｌｙ
【０１５５】
【数１００】
0003787038.tif 000040
【０１５６】
ただし、オブザーバゲインＬは下記数１０１のように表される。
【０１５７】
【数１０１】
Ｌ＝−ＱＣ2TΘTΘ
また、「‖  ‖」はユークリッド・ノルムを表し、「‖  ‖2」は２乗可積分関数空間Ｌ2上のノルムを表していて、ｆ(ｔ)∈Ｌ2に対して、下記数１０２で定義されるものである。
【０１５８】
【数１０２】
0003787038.tif 000041
【０１５９】
また、ΘはΘ-1が存在する正定行列であり、このΘを用いてオブザーバゲインＬを調整することが可能である。また、上記状態フィードバック制御則の場合と同様に、コントローラのゲインＬはＤ122を用いて調整することが可能である。さらに、γ1はオブザーバのＬ2ゲインであり、γ2はコントローラのＬ2ゲインであり、閉ループシステムのＬ2ゲインはγ1とγ2の積として決まる。したがって、オブザーバとコントローラをうまく調整してシステムのＬ2ゲインを決定しなければならない。
【０１６０】
ここで、前記数９６，９７の制約条件を満たす非線形重みａ1(ｘ,ｘ^)，ａ2(ｘ,ｘ^)を下記数１０３，１０４に例示しておく。
【０１６１】
【数１０３】
0003787038.tif 000042
【０１６２】
【数１０４】
0003787038.tif 000043
【０１６３】
なお、前記数１０３，１０４中のｍ1(ｘ,ｘ^)は任意の正定関数であり、εはε＜１かつεγ22＞１である正定数である。そして、コンピュータによる演算の結果、前記のような正定対称解Ｐが求めることができた。そして、前記数１０３，１０４を用いると前記数９９，１００は下記数１０５，１０６のように変形される。
【０１６４】
【数１０５】
ｘ'^＝(Ａ＋ＬＣ2)ｘ^＋(Ｂ2(ｘ)＋ＬＤ22(ｘ))ｕ−Ｌｙ
【０１６５】
【数１０６】
0003787038.tif 000044
【０１６６】
その結果、この場合も、上記状態フィードバック制御系の場合と同様にして、公知のソフトウェアを用いることにより簡単に解を求めることができるので、この方法によれば、簡単に正定対称解Ｐを見つけることができるとともに、推定状態量ｘ'^及び制御則ｕ＝ｋ(ｙ)も導出することができる。
【０１６７】
ｃ１−２）第１タイプの車両搭載例
次に、前記タイプ１の制御則を用いた減衰力制御装置の車両への搭載例について説明する。この場合の減衰力制御装置は、図６のブロック図においてタイヤ変位量センサ２３及びばね下加速度センサ２６が省略されており、マイクロコンピュータ２０は図７のプログラムに変えて図１０のプログラムを実行する。他の部分に関しては上記第１実施例と同じである。
【０１６８】
この場合も、マイクロコンピュータ２０は、内蔵のタイマにより図１０に示すプログラムを短時間毎に繰り返し実行し、ステップ１００の開始後、ステップ１０２ａにて、ストロークセンサ２４及びばね上加速度センサ２５から相対変位量ｘpw−ｘpb及びばね上加速度ｘpb''を表す各検出信号を入力し、ステップ１０４ａにて上記第１実施例の場合と同様に相対速度ｘpw'−ｘpb'及びばね上速度ｘpb'を計算する。
【０１６９】
次に、ステップ１０６ａにて、相対速度ｘpw'−ｘpb'を用いた上記数７，１３と同じ下記数１０７，１０８の演算によりＢp2(ｘp)，Ｄp12(ｘp)を計算するとともに、これらのＢp2(ｘp)，Ｄp12(ｘp)を用いた上記数８１と同じ下記数１０９の演算によりＢ2(ｘ)を計算し、かつ相対速度ｘpw'−ｘpb'を用いた上記数１６，８８と同じ下記数１１０，１１１の演算によりＤ22(ｘ)を計算する。
【０１７０】
【数１０７】
0003787038.tif 000045
【０１７１】
【数１０８】
0003787038.tif 000046
【０１７２】
【数１０９】
0003787038.tif 000047
【０１７３】
【数１１０】
0003787038.tif 000048
【０１７４】
【数１１１】
Ｄ22(ｘ)＝Ｄp22(ｘp)
なお、前記数１０７〜１１０中のＭw，Ｍb，Ｂw，Ｂuは、上記第１実施形態と同じ値又は定数行列である。
【０１７５】
前記ステップ１０６ａの処理後、ステップ１１０ａにて、上記数１０５，１０６と同じ数１１２，１１３を用い、上記第１実施例の場合と同様にして推定状態量ｘ^及び制御入力ｕを計算する。
【０１７６】
【数１１２】
ｘ'^＝(Ａ＋ＬＣ2)ｘ^＋(Ｂ2(ｘ)＋ＬＤ22(ｘ))ｕ−Ｌｙ
【０１７７】
【数１１３】
0003787038.tif 000049
【０１７８】
前記数１１２中のＡは、マイクロコンピュータ２０内に予め記憶されていて前記数７９，５，１２により決定される定数行列である。Ｌは、マイクロコンピュータ２０内に予め記憶されていて前記数１０１により定義された定数行列であって、正定対称行列Ｑ、前記数１４，８６により定まる定数行列Ｃ2、及び正定行列Θにより決まるオブザーバのゲインである。Ｃ2も、マイクロコンピュータ２０内に予め記憶されている前記定数行列である。Ｂ2(ｘ)及びＤ22(ｘ)は前記ステップ１０６ａにて計算した行列である。また、ｙは観測値であって、この第１タイプでは前記ステップ１０２ａの処理により入力した相対変位量ｘpw−ｘpb及び前記ステップ１０４ａの処理により計算したばね上速度ｘpb'である。
【０１７９】
また、前記数１１３中のＤ122は、上記数８５で定義され、かつ上記数２３にて設定した周波数重みＷu(ｓ)に関する係数行列であって、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。γ2は、前述したγ2＞１なる正定数である。ｍ1(ｘ，ｘ^)は、任意の正定数関数であり、同関数に関するアルゴリズム予めマイクロコンピュータ内に記憶されているものである。なお、この正定数関数ｍ1(ｘ)を正の定数、例えば「１．０」に設定しておいてもよい。Ｃ11は、上記数１２，８２により定義され、すなわち本減衰力制御装置を搭載した車両のばね下質量Ｍw及びばね上質量Ｍbと、スプリング１３のばね定数Ｋsと、ダンパ１４の線形減衰係数Ｃsと、上記数２１にて設定した周波数重みＷs(ｓ)に関する係数行列Ｃw，Ｄwとにより規定され、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。Ｂ2(ｘ)は、前記ステップ１０６ａにて計算された行列である。Ｐは、上記数９４，９５を満たす正定対称解であり、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。Ｃ12は、上記数８４により規定され、上記数２３にて設定した周波数重みＷu(ｓ)に関する係数行列Ｃuを含む予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。
【０１８０】
前記ステップ１１０ａの処理後、上記第１実施例と同様なステップ１１２〜１１８の処理により、ダンパ１４の総合的な目標減衰係数Ｃを計算するとともに目標減衰力Ｆを計算し、前記計算した目標減衰力Ｆに対応したダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰを決定し、同オリフィス１４ａを開度ＯＰに設定して、ダンパ１４に目標減衰力Ｆを発生させる。その結果、この第２実施例の第１タイプの制御装置によれば、ばね下速度ｘpw'及びタイヤ変位量ｘpr−ｘpwを検出しなくても、ダンパ１４は前記計算した目標減衰力Ｆを発生することになり、簡単な構成で上記第１実施例の場合と同様な効果が期待される。
【０１８１】
ｃ２−１）第２タイプの制御系の設計
この第２タイプは、上記数８１のＢ2(ｘ)及び数８８のＤ22(ｘ)が未知関数すなわち相対速度ｘpw'−ｘpb'が未知であり、オブザーバゲインＬは定数行列である場合である。
【０１８２】
この種の双線形システムではＢ2(ｘ)，Ｄ22(ｘ)はｘの１次関数であり、これを考慮して前記数９０〜９３により表された一般化プラントを書き換えると、下記数１１４〜１１７のようになる。ただし、Ｂ20，Ｄ220，ｄ122は定数行列である。
【０１８３】
【数１１４】
ｘ'＝Ａｘ＋Ｂ1ｗ＋Ｂ20ｘｕ
【０１８４】
【数１１５】
ｚ1＝ａ1(ｘ^)Ｃ11ｘ
【０１８５】
【数１１６】
ｚ2＝ａ2(ｘ^)Ｃ12ｘ＋ａ2(ｘ)ｄ122ｕ
【０１８６】
【数１１７】
ｙ＝Ｃ2ｘ＋Ｄ21ｗ＋Ｄ220ｘｕ
この一般化プラントに対して、非線形Ｈ∞出力フィードバック制御則を設計することを試みる。オブザーバゲインＬを定数行列とする場合、次の定理により出力フィードバック制御則が設計できる。すなわち、
▲１▼γ1はγ12Ｉ−Ｄ21TΘTΘＤ12＞ｏを満たす正定数であり、かつγ2はγ2＞１である正定数であり、かつε12−ｕ2＞０を満たす正定数εが存在するとき、下記数１１８のオブザーバ（オブザーバゲイン）を設計するためのリカッチ不等式、及び下記１１９のコントローラを設計するためのリカッチ不等式を満たす正定対称行列Ｐ，Ｑ及び正定行列Θが存在し、さらに
▲２▼非線形重みａ1(ｘ,ｘ^)，ａ2(ｘ,ｘ^)が下記数１２０，１２１の制約条件を満たすならば、下記数１２２とする制御則の一つは下記数１２３，１２４で与えられる。
【０１８７】
【数１１８】
0003787038.tif 000050
【０１８８】
【数１１９】
0003787038.tif 000051
【０１８９】
【数１２０】
γ22−ａ1(ｘ，ｘ^)2＞０，γ22−ａ2(ｘ，ｘ^)2＞０
【０１９０】
【数１２１】
0003787038.tif 000052
【０１９１】
【数１２２】
‖[ｚ1T ｚ2T]T‖2≦γ1γ2‖ｗ‖2
【０１９２】
【数１２３】
ｘ'^＝(Ａ＋Ｌ(ｕ)Ｃ2)ｘ^＋(Ｂ20＋Ｌ(ｕ)Ｄ220)ｘ^ｕ−Ｌ(ｕ)ｙ
【０１９３】
【数１２４】
0003787038.tif 000053
【０１９４】
ただし、オブザーバゲインＬ(ｕ)は下記数１２５のように表される。
【０１９５】
【数１２５】
Ｌ(ｕ)＝−ＱＣ2TΘTΘ
また、ΘはΘ-1が存在する正定行列であり、このΘを用いてオブザーバゲインＬ(ｕ)を調整することが可能である。また、上記状態フィードバック制御則の場合と同様に、コントローラのゲインＬはｄ122を用いて調整することが可能である。
【０１９６】
ここで、前記数１２０，１２１の制約条件を満たす非線形重みａ1(ｘ,ｘ^)，ａ2(ｘ,ｘ^)を下記数１２６，１２７に例示しておく。
【０１９７】
【数１２６】
0003787038.tif 000054
【０１９８】
【数１２７】
0003787038.tif 000055
【０１９９】
なお、前記数１２６，１２７中のｍ1(ｘ,ｘ^)は任意の正定関数であり、εはε＜１かつεγ22＞１である正定数である。そして、コンピュータによる演算の結果、前記のような正定対称解Ｐが求めることができた。そして、前記数１２６，１２７を用いると前記数１２３，１２４は下記数１２８，１２９のように変形される。
【０２００】
【数１２８】
ｘ'^＝(Ａ＋Ｌ(ｕ)Ｃ2)ｘ^＋(Ｂ20＋Ｌ(ｕ)Ｄ220)ｘ^ｕ−Ｌ(ｕ)ｙ
【０２０１】
【数１２９】
0003787038.tif 000056
【０２０２】
その結果、この場合も、上記状態フィードバック制御系の場合と同様にして、公知のソフトウェアを用いることにより簡単に解を求めることができるので、この方法によれば、簡単に正定対称解Ｐを見つけることができるとともに、推定状態量ｘ'^及び制御則ｕ＝ｋ(ｙ)も導出することができる。
【０２０３】
ｃ２−２）第２タイプの車両搭載例
次に、この第２タイプの制御則を用いた減衰力制御装置の車両への搭載例について説明する。この場合の減衰力制御装置は、上記第１タイプの場合の図６のストロークセンサ２４を省略するとともに、図１０のステップ１０２ａ，１０４ａによるストロークセンサ２４からの相対変位量ｘpw−ｘpbの入力及び相対速度ｘpw'−ｘpb'の計算、並びにステップ１０６ａの演算処理を省略して、前記第２タイプの制御則にしたがった演算を実行するものである。
【０２０４】
この場合も、マイクロコンピュータ２０は、内蔵のタイマにより図１０に示すプログラムを短時間毎に繰り返し実行し、ステップ１０２ａにてばね上加速度ｘpb''を入力し、ステップ１０４ａにてばね上速度ｘpb'を計算し、ステップ１１０ａにて上記数１２８，１２９と同じ数１３０，１３１を用い、相対速度ｘpw'−ｘpb'の推定を含む推定状態量ｘ'^及び制御入力ｕを計算する。
【０２０５】
【数１３０】
ｘ'^＝(Ａ＋Ｌ(ｕ)Ｃ2)ｘ^＋(Ｂ2＋Ｌ(ｕ)Ｄ220)ｘ^ｕ−Ｌ(ｕ)ｙ
【０２０６】
【数１３１】
0003787038.tif 000057
【０２０７】
前記数１３０，１３１中のＡ，Ｌ，Ｃ2，γ2，ｍ1(ｘ，ｘ^)，Ｃ11，Ｐ，Ｃ12に関しては前記第１タイプの場合と同じである。また、Ｂ20，Ｄ220，ｄ122は、マイクロコンピュータ２０内に予め記憶されていて前述した適当な定数行列である。また、この場合、ｙは観測値であって前記ステップ１０４ａの処理により計算したばね上速度ｘpb'である。
【０２０８】
前記ステップ１１０ａの処理後、上記第１タイプと同様なステップ１１２，１１４の処理により、ダンパ１４の総合的な目標減衰係数Ｃを計算するとともに目標減衰力Ｆを計算する。ただし、この場合、ステップ１１４の目標減衰力Ｆの計算では、ステップ１１０ａにて計算した推定相対速度ｘpw'^−ｘpb'^を利用する。そして、上記第１タイプと同様なステップ１１６，１１８の処理により、前記計算した目標減衰力Ｆに対応したダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰを決定し、同オリフィス１４ａを開度ＯＰに設定して、ダンパ１４に目標減衰力Ｆを発生させる。その結果、この第２タイプによれば、相対変位量ｘpw−ｘpbの検出を省略しても、上記第１タイプの場合と同様な効果を期待できる。
ｃ３−１）第３タイプの制御系の設計
この第３タイプも、上記数８１のＢ2(ｘ)及び数８８のＤ22(ｘ)が未知関数すなわち相対速度ｘpw'−ｘpb'が未知であり、オブザーバゲインＬは関数行列である場合である。
【０２０９】
この第３タイプにおいても、上記第２タイプの数１１４〜１１７により表された一般化プラントに対して、非線形Ｈ∞出力フィードバック制御則を設計することを試みる。オブザーバゲインＬを制御入力ｕの関数とする場合、次の定理により出力フィードバック制御則が設計できる。すなわち、
▲１▼γ1はγ12Ｉ−Ｄ21TΘTΘＤ12＞ｏを満たす正定数であり、かつγ2はγ2＞１である正定数であり、かつε12−ｕ2＞０を満たす正定数εが存在するとき、下記数１３２のオブザーバ（オブザーバゲイン）を設計するためのリカッチ不等式、及び下記１３３のコントローラを設計するためのリカッチ不等式を満たす正定対称行列Ｐ，Ｑ及び正定行列Θが存在し、さらに
▲２▼非線形重みａ1(ｘ,ｘ^)，ａ2(ｘ,ｘ^)が下記数１３４，１３５の制約条件を満たすならば、下記数１３６とする制御則の一つは下記数１３７，１３８で与えられる。
【０２１０】
【数１３２】
0003787038.tif 000058
【０２１１】
【数１３３】
0003787038.tif 000059
【０２１２】
【数１３４】
γ22−ａ1(ｘ，ｘ^)2＞０，γ22−ａ2(ｘ，ｘ^)2＞０
【０２１３】
【数１３５】
0003787038.tif 000060
【０２１４】
【数１３６】
‖[ｚ1T ｚ2T]T‖2≦γ1γ2‖ｗ‖2
【０２１５】
【数１３７】
ｘ'^＝(Ａ＋Ｌ1Ｃ2)ｘ^＋(Ｂ20＋Ｌ2Ｄ220)ｘ^ｕ−(Ｌ1＋Ｌ2ｕ)ｙ
【０２１６】
【数１３８】
0003787038.tif 000061
【０２１７】
ただし、オブザーバゲインＬ(ｕ)は下記数１３９のように表される。
【０２１８】
【数１３９】
Ｌ(ｕ)＝−ＱＣ2TΘTΘ−ｕＱＤ220TΘTΘ＝Ｌ1＋ｕＬ2
また、前記数１３９中のＬ1，Ｌ2は下記数１４０，１４１のように表される。
【０２１９】
【数１４０】
Ｌ1＝−ＱＣ2TΘTΘ
【０２２０】
【数１４１】
Ｌ2＝−ＱＤ220TΘTΘ
また、ΘはΘ-1が存在する正定行列であり、このΘを用いてオブザーバゲインＬ(ｕ)を調整することが可能である。また、上記状態フィードバック制御則の場合と同様に、コントローラのゲインＬはｄ122を用いて調整することが可能である。
【０２２１】
ここで、前記数１３４，１３５の制約条件を満たす非線形重みａ1(ｘ,ｘ^)，ａ2(ｘ,ｘ^)を下記数１４２，１４３に例示しておく。
【０２２２】
【数１４２】
0003787038.tif 000062
【０２２３】
【数１４３】
0003787038.tif 000063
【０２２４】
なお、前記数１４２，１４３中のｍ1(ｘ,ｘ^)は任意の正定関数であり、εはε＜１かつεγ22＞１である正定数である。そして、コンピュータによる演算の結果、前記のような正定対称解Ｐを求めることができた。そして、前記数１４２，１４３を用いると前記数１３７，１３８は下記数１４４，１４５のように変形される。
【０２２５】
【数１４４】
ｘ'^＝(Ａ＋Ｌ1Ｃ2)ｘ^＋(Ｂ2ｘ^＋Ｌ2Ｄ22ｘ^)ｕ−Ｌ(ｕ)ｙ
【０２２６】
【数１４５】
0003787038.tif 000064
【０２２７】
その結果、この場合も、上記状態フィードバック制御系の場合と同様にして、公知のソフトウェアを用いることにより簡単に解を求めることができるので、この方法によれば、簡単に正定対称解Ｐを見つけることができるとともに、推定状態量ｘ'^及び制御則ｕ＝ｋ(ｙ)も導出することができる。
ｃ３−２）第３タイプの車両搭載例
次に、この第３タイプの制御則を用いた減衰力制御装置の車両への搭載例について説明する。この場合の減衰力制御装置の構成は、上記第２タイプの場合と同じである。
【０２２８】
この場合も、マイクロコンピュータ２０は、内蔵のタイマにより図１０に示すプログラムを短時間毎に繰り返し実行し、前記第１タイプと同様なステップ１０２ａ，１０４ａの処理後、ステップ１１０ａにて上記数１４４，１４５と同じ数１４６，１４７を用い、上記第２タイプの場合と同様にして推定状態量ｘ'^及び制御入力ｕを計算する。
【０２２９】
【数１４６】
ｘ'^＝(Ａ＋Ｌ1Ｃ2)ｘ^＋(Ｂ2ｘ^＋Ｌ2Ｄ22ｘ^)ｕ−Ｌ(ｕ)ｙ
【０２３０】
【数１４７】
0003787038.tif 000065
【０２３１】
前記数１４６，１４７中のＡ，Ｃ2，Ｂ20，，Ｄ220，γ2，ｍ1(ｘ，ｘ^)，Ｃ11，ｄ122，Ｐ，Ｃ12に関しては前記第２タイプの場合と同じである。また、Ｌ，Ｌ1，Ｌ2は、前記数１３９〜１４１により規定されるゲインである。さらに、この場合も、ｙは観測値であって前記ステップ１０４ａの処理により計算したばね上速度ｘpb'である。
【０２３２】
前記ステップ１１０ａの処理後、上記第２タイプと同様なステップ１１２〜１１８の処理により、ダンパ１４の総合的な目標減衰係数Ｃを計算するとともに目標減衰力Ｆを計算し、前記計算した目標減衰力Ｆに対応したダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰを決定し、同オリフィス１４ａを開度ＯＰに設定して、ダンパ１４に目標減衰力Ｆを発生させる。したがって、この第３タイプによっても、上記第２タイプと同様な効果を期待できる。
【０２３３】
ｄ．第３実施例
ｄ１．カルマンフィルタベースの非線形Ｈ∞制御系の設計
上記ａのモデルに対して、双線形項Ｂp2(ｘp)，Ｄp2(ｘp)が既知すなわち相対速度ｘpw'−ｘpb'を観測可能とすることを条件に、オブザーバにカルマンフィルタを用いた場合の出力フィードバック系の設計を試みる。
【０２３４】
なお、この第３実施例における符号も上記第２実施例の場合と同じであり、プラントに関する係数及び変数にはサフィックスｐが付けられている。サスペンション装置の状態空間表現は、下記数１４８，１４９により表される。
【０２３５】
【数１４８】
ｘp'＝Ａpｘp＋Ｂp1ｗ1＋Ｂp2(ｘp)ｕ
【０２３６】
【数１４９】
ｙp＝Ｃpｘp＋Ｄp1ｗ2＋Ｄp2(ｘp)ｕ
ｔ→∞の場合のカルマンフィルタは、Ｄp1＝Ｉの場合、下記数１５０のように表される。
【０２３７】
【数１５０】
ｘo'＝Ａpｘo＋Ｂp2ｕ＋Ｋ(Ｃpｘo＋Ｄp2(ｘp)ｕ−ｙ)
ただし、ｘo，ｘo'はカルマンフィルタにおける推定状態量であり、フィルタゲインＫは下記数１５１のとおりである。
【０２３８】
【数１５１】
Ｋ＝−ΣＣpTＷ-1
また、推定誤差共分散Σは、下記数１５２のリカッチ方程式の正定対称解である。
【０２３９】
【数１５２】
ＡpΣ＋ΣＡpT＋Ｂp1ＶＢp1T−ΣＣpTＷ-1ＣpΣ＝ｏ
ただし、Ｖはｗ1の共分散行列であり、Ｗはｗ2の共分散行列である。
【０２４０】
このシステムの一般化プラントのブロック線図は図１１に示すとおりであり、この場合に、オブザーバの出力である「推定状態量ｘoに周波数重みＷ(ｓ)をかけたもの」と、「制御入力ｕに周波数重みＷu(ｓ)をかけたもの」とを評価出力ｚに用いている。すなわち、ここでは、カルマンフィルタを検出器として使って、そのカルマンフィルタの出力を小さくするように制御系を設計している。この点が、上記第１及び第２実施例とは異なるが、状態推定がうまく行われれば同第１及び第２実施例と同等な性能が得られると考えられる。図１１のブロック線図で与えられるシステムの状態空間表現は、下記数１５３〜１５９の通りである。
【０２４１】
【数１５３】
ｘp'＝Ａpｘp＋Ｂp1ｗ1＋Ｂp2(ｘp)ｕ
【０２４２】
【数１５４】
ｘo'＝Ａpｘo＋Ｂp2(ｘp)ｕ＋Ｌ(Ｃ2ｘo＋Ｄp2(ｘp)ｕ−ｙ)
【０２４３】
【数１５５】
ｙ＝Ｃpｘp＋Ｄp1ｗ2＋Ｄp2(ｘp)ｕ
【０２４４】
【数１５６】
ｘw'＝Ａwｘw＋ＢwＣsｘo
【０２４５】
【数１５７】
ｚ1＝ａ1(ｘp，ｘo，ｘw，ｘu)(Ｃwｘw＋ＤwＣsｘo)
【０２４６】
【数１５８】
ｘu'＝Ａuｘu＋Ｂuｕ
【０２４７】
【数１５９】
ｚ2＝ａ2(ｘp，ｘo，ｘw，ｘu)(Ｃuｘu＋Ｄuｕ)
ただし、ｘpはシステムの状態量、数１５３はシステムの状態空間表現、ｘoは推定状態量、数１５４はオブザーバの状態空間表現、ｙは観測出力、ｘwは周波数重みの状態を表す。評価出力ｚ1，ｚ2には、後に設計する非線形重みがかけられている。
【０２４８】
このシステムに対して、「閉ループシステムが内部指数安定」かつ「ｗからｚまでのＬ2ゲインがある正定数γ以下」を満たすオブザーバの状態をフィードバック制御する制御則ｕ＝ｋ(ｘo)を設計する。そして、このシステムでは下記数１６０に示すように、周波数重みＷs(ｓ)に対する入力がｘoとなっていることが特徴である。
【０２４９】
【数１６０】
0003787038.tif 000066
【０２５０】
はじめに、誤差変数を下記数１６１のように定義すると、誤差システムは下記数１６２，１６３のようになる。
【０２５１】
【数１６１】
ｘe＝ｘp−ｘo
【０２５２】
【数１６２】
ｘe'＝(Ａp＋ＬＣp)ｘe＋Ｂp1ｗ1＋ＬＤpｗ2
【０２５３】
【数１６３】
0003787038.tif 000067
【０２５４】
さらに、ｙeに対して逆行列が存在する定数行列Θ（スケーリング行列）をかけて前記数１６２，１６３により表された誤差システムを変形すると、同変形されたシステムは下記数１６４，１６５のようになる。
【０２５５】
【数１６４】
ｘpe'＝(Ａp＋ＬＣp)ｘpe＋Ｂp1ｗ1＋ＬＤpｗ2
【０２５６】
【数１６５】
ｙe~＝ΘＣpｘe＋ΘＤp1ｗ2
この変形した誤差システムに対して、ある正定数γ1が存在して外乱入力ｗ＝［ｗ1T ｗ2T］からｙe~までのＬ2ゲインがγ1以下（‖ｙe~‖2≦γ1‖ｗ‖2）となるようにオブザーバゲインＬを設計することを考える。
【０２５７】
ここで、γ1はγ1Ｉ−Ｄp1TΘTΘＤp1＞ｏを満たす正定数とすれば、‖ｙe~‖2≦γ1‖ｗ‖2となるＬは下記数１６６で与えられる。
【０２５８】
【数１６６】
Ｌ＝−ＱＣpTΘTΘ
ただし、Ｑは下記数１６７のリカッチ方程式を満たす正定対称行列である。
【０２５９】
【数１６７】
0003787038.tif 000068
【０２６０】
なお、ここで解く前記数１６７のリカッチ方程式はプラントの次数であり、上記第１及び第２実施例の一般化プラントの次数より小さいことに注意を要する。
【０２６１】
次に、オブザーバに関する上記数１５４を書き換えると、下記数１６８のようになる。
【０２６２】
【数１６８】
0003787038.tif 000069
【０２６３】
この数１６８により表されたオブザーバを用いてある正定数γ2が存在してオブザーバ誤差ｙe^から評価出力ｚまでのＬ2ゲインがγ2以下（‖ｚ‖2≦γ2‖ｙe~‖2）となるようにコントローラを設計することを考える。ここで、前記数１６８により表されたオブザーバを用いて周波数重みに関する状態変数ｘw，ｘuを合わせた一般化プラントを構成すると、同プラントの状態空間表現は下記数１６９〜１７１のようになる。
【０２６４】
【数１６９】
ｘk'＝Ａｘk＋Ｂ2(ｘp)ｕ＋Ｌ1Θ-1ｙe~
【０２６５】
【数１７０】
ｚ1＝ａ1(ｘp，ｘk)Ｃ11ｘk
【０２６６】
【数１７１】
ｚ2＝ａ2(ｘp，ｘk)Ｃ12ｘk＋ａ2(ｘp，ｘk)Ｄ12ｕ
ただし、前記数１６９〜１７１における各変数行列及び定数行列は、下記数１７２〜１７９のおりである。
【０２６７】
【数１７２】
0003787038.tif 000070
【０２６８】
【数１７３】
0003787038.tif 000071
【０２６９】
【数１７４】
0003787038.tif 000072
【０２７０】
【数１７５】
0003787038.tif 000073
【０２７１】
【数１７６】
0003787038.tif 000074
【０２７２】
【数１７７】
Ｃ11＝［ＤwＣs Ｃw ｏ］
【０２７３】
【数１７８】
Ｃ12＝［ｏ  ｏ  Ｃu ］
【０２７４】
【数１７９】
Ｄ12＝Ｄu
なお、ここで定義した状態量ｘkには状態量ｘpが含まれていない。
【０２７５】
このとき、Ｄ12-1が存在するとすれば、下記数１８０のリカッチ不等式の正定対称解Ｐが存在し、さらに非線形重みａ1(ｘp,ｘk)，ａ2(ｘp,ｘk)が下記数１８１を満たせば、ある正定数γ2が存在して‖ｚ‖2≦γ2‖ｙe‖2となるコントローラは下記数１８２で与えられる。
【０２７６】
【数１８０】
0003787038.tif 000075
【０２７７】
【数１８１】
0003787038.tif 000076
【０２７８】
【数１８２】
0003787038.tif 000077
【０２７９】
よって、下記数１８３，１８４を満足するオブザーバ及びコントローラが設計できる。
【０２８０】
【数１８３】
‖ｙe~‖2≦γ1‖ｗ‖2
【０２８１】
【数１８４】
‖ｚ‖2≦γ2‖ｙe~‖2
これらのことから、下記数１８５，１８６のリカッチ方程式を満たす正定対称行列Ｑ，Ｐが存在することがわかる。
【０２８２】
【数１８５】
0003787038.tif 000078
【０２８３】
【数１８６】
0003787038.tif 000079
【０２８４】
そして、非線形重みａ1(ｘp,ｘk)，ａ2(ｘp,ｘk)が下記数１８７の制約条件を満たすとすれば、下記数１８８となる制御則は下記数１８９，１９０で与えられる。
【０２８５】
【数１８７】
0003787038.tif 000080
【０２８６】
【数１８８】
‖ｚ‖2≦γ1γ2‖ｗ‖2
【０２８７】
【数１８９】
ｘk'＝(Ａ＋Ｌ1Ｃ2)ｘk＋(Ｂ2(ｘp)＋Ｌ1Ｄp2(ｘp))ｕ−Ｌ1ｙ
【０２８８】
【数１９０】
0003787038.tif 000081
【０２８９】
ここで、カルマンフィルタを設計すために用いた前記数１５２のリカッチ方程式と、前記数１６７のリカッチ方程式とを比較すると、共分散行列Ｖ，Ｗを下記数１９１，１９２のように規定すれば、両リカッチ方程式の正定対称解ΣとＱは一致する。
【０２９０】
【数１９１】
Ｗ-1＝ΘTΘ
【０２９１】
【数１９２】
0003787038.tif 000082
【０２９２】
すなわち、カルマンフィルタを設計した時に用いた共分散行列Ｖ，Ｗを用いて、前記数１９１，１９２を満たすΘ，γ1を選べば、ここで設計し下記数１９３により表されたオブザーバはカルマンフィルタと一致する。
【０２９３】
【数１９３】
ｘo'＝Ａｘo＋Ｂ2(ｘp)ｕ＋Ｌ(Ｃ2xo＋Ｄp2(ｘp)ｕ−ｙ)
ここで、前記数１８７の制約条件を満たす非線形重みａ1(ｘp,ｘk)，ａ2(ｘp,ｘk)を下記数１９４，１９５に例示しておく。
【０２９４】
【数１９４】
0003787038.tif 000083
【０２９５】
【数１９５】
0003787038.tif 000084
【０２９６】
なお、前記数１９４，１９５中のｍ1(ｘ,ｘ^)は任意の正定関数である。そして、コンピュータによる演算の結果、前記のような正定対称解Ｐを求めることができた。そして、前記数１９４，１９５を用いると前記数１８９，１９０は下記数１９６，１９７のように変形される。
【０２９７】
【数１９６】
ｘk'＝(Ａ＋Ｌ1Ｃ2)ｘk＋(Ｂ2(ｘp)＋Ｌ1Ｄp2(ｘp))ｕ−Ｌ1ｙ
【０２９８】
【数１９７】
0003787038.tif 000085
【０２９９】
その結果、この場合も、上記状態フィードバック制御系の場合と同様にして、公知のソフトウェアを用いることにより簡単に解を求めることができるので、この方法によれば、簡単に正定対称解Ｐを見つけることができるとともに、状態量ｘ'及び制御則ｕ＝ｋ(ｙ)も導出することができる。
【０３００】
ｄ２．車両搭載例
次に、カルマンフィルタベースの制御則を用いた減衰力制御装置の車両への搭載例について説明する。この場合の減衰力制御装置の構成は、上記第２実施例の第１タイプの場合と同じである。
【０３０１】
この場合も、マイクロコンピュータ２０は、内蔵のタイマにより図１０に示すプログラムを短時間毎に繰り返し実行し、前記第２実施例の第１タイプと同様なステップ１０２ａ，１０４ａ，１１０ａの処理を実行する。ただし、この場合には、ステップ１１０ａにて上記数１９６，１９７と同じ下記数１９８，１９９を用い、上記第２実施例の第１タイプの場合と同様にして状態量ｘk'及び制御入力ｕを計算する。
【０３０２】
【数１９８】
ｘk'＝(Ａ＋Ｌ1Ｃ2)ｘk＋(Ｂ2(ｘp)＋Ｌ1Ｄp2(ｘp))ｕ−Ｌ1ｙ
【０３０３】
【数１９９】
0003787038.tif 000086
【０３０４】
前記数１９８中のＡは、マイクロコンピュータ２０内に予め記憶されていて前記数１７３，１６０，５，２２により決定される定数行列である。Ｌ1は、マイクロコンピュータ２０内に予め記憶されていて前記数１７５，１６６，１６７により定義された定数行列であって、正定対称行列Ｑ、定数行列Ｃp、前記数１４，８６により定まる定数行列Ｃ2、及び正定行列Θにより決まるオブザーバのゲインである。Ｃ2も、マイクロコンピュータ２０内に予め記憶されていて前記定数行列である。Ｂ2(ｘp)は前記数１７４，７，２２により決定される定数行列である。Ｄp2(ｘp)は前記数１３により決定される定数行列である。また、ｙは観測値であって、前記ステップ１０２ａの処理により入力した相対変位量ｘpw−ｘpb及び前記ステップ１０４ａの処理により計算したばね上速度ｘpb'である。
【０３０５】
また、前記数１９９中のＤ12は、上記数１７９で定義され、かつ上記数２３にて設定した周波数重みＷu(ｓ)に関する係数行列であって、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。ｍ1(ｘp，ｘk)は、任意の正定数関数であり、同関数に関するアルゴリズムが予めマイクロコンピュータ内に記憶されているものである。なお、この正定数関数ｍ1(ｘp，ｘk)を正の定数、例えば「１．０」に設定しておいてもよい。Ｃ11は、上記数１７７により定義されて、前記数１６０にて設定した周波数重みＷs(ｓ)に関する係数行列Ｃw，ＤwＣsにより規定され、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。Ｂ2(ｘp)は前記数１７４，７，２２により決定される定数行列である。Ｐは、上記数１８６を満たす正定対称解であり、予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。Ｃ12は、上記数１７８により規定され、上記数２３にて設定した周波数重みＷu(ｓ)に関する係数行列Ｃuを含む予めマイクロコンピュータ２０内に記憶されている定数行列である。
【０３０６】
前記ステップ１１０ａの処理後、上記第１実施例及び第２実施例の第１タイプと同様なステップ１１２〜１１８の処理により、ダンパ１４の総合的な目標減衰係数Ｃを計算するとともに目標減衰力Ｆを計算し、前記計算した目標減衰力Ｆに対応したダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰを決定し、同オリフィス１４ａを開度ＯＰに設定して、ダンパ１４に目標減衰力Ｆを発生させる。その結果、この第３実施例においても、上記第２実施例の第１タイプと同様な効果が期待される。
【０３０７】
ｅ．変形例
上記第１〜第３実施例のコントローラにおいては線形減衰係数及び周波数重みは固定されていたが、車速又はばね上質量に応じてコントローラの線形減衰係数又は周波数重みを変化させて、車速又はばね上質量の変化によって生じる車両要求性能を満足させるようにした第１〜第３実施例の各種変形例について説明する。
【０３０８】
ｅ１．第１変形例
まず、上記第１実施例におけるコントローラの線形減衰係数を車速に応じて変化させるようにした第１変形例について説明する。この場合、図６に破線で示すように、マイクロコンピュータ２０には、上述したタイヤ変位量センサ２３、ストロークセンサ２４、ばね上加速度センサ２５及びばね下加速度センサ２６に加えて、車速Ｖを検出する車速センサ２７が接続されている。また、マイクロコンピュータ２０は、図７のステップ１１２，１１４の処理を図１２のフローチャートに対応した処理に代えたプログラムを所定の短時間毎に実行する。
【０３０９】
マイクロコンピュータ２０は、ステップ１１０における制御入力ｕに関する周波数重みの状態変数ｘu、拡張した状態量ｘ及び制御入力ｕの計算後、ステップ２０２にて車速センサ２７から車速Ｖを表す検出信号を入力し、ステップ２０４にて旧線形減衰係数Ｃsoを新線形減衰係数Ｃsnに更新しておく。これらの新旧線形減衰係数Ｃso，Ｃsnは上記第１実施例の線形減衰係数Ｃsに対応するものであるが、両線形減衰係数Ｃso，Ｃsnは車速Ｖに応じて変化するものであるとともに、新線形減衰係数Ｃsnは今回のプログラム処理により新たに決定されるもので、旧線形減衰係数Ｃsoは前回のプログラム処理により決定されたものである。なお、両線形減衰係数Ｃso，Ｃsnは初期においては初期設定処理により適当な値に設定される。
【０３１０】
前記ステップ２０４の処理後、ステップ２０６にて、車速−線形減衰係数テーブルから車速Ｖに対応した線形減衰係数Ｃsを読み出して新線形減衰係数Ｃsnとして設定する。この車速−線形減衰係数テーブルはマイクロコンピュータ２０に内蔵されていて、複数の車速領域（例えば、０Km/h以上から４０Km/h未満までの低速領域、４０Km/h以上から８０Km/h未満までの中速領域、８０Km/h以上の高速領域からなる３領域）毎に車速Ｖの増加にしたがって増加する線形減衰係数Ｃsを記憶している。
【０３１１】
次に、ステップ２０８にて、前記ステップ２０６の処理により新たに決定された新線形減衰係数Ｃsnと、前記ステップ２０４の処理により更新された旧線形減衰係数Ｃsoとを比較して、両線形減衰係数Ｃso，Ｃsnが一致しているか否か（車速Ｖが属する車速領域が前回と一致しているか否か）を判定する。両線形減衰係数Ｃso，Ｃsnが一致していれば、ステップ２０８にて「ＹＥＳ」と判定して、プログラムをステップ１１２ａ，１１４に進める。ステップ１１２ａにおいては、上記第１実施例のステップ１１２における線形減衰係数Ｃsを前記新線形減衰係数Ｃsnに代えた下記数２００の演算によりダンパ１４の総合的な目標減衰係数Ｃを計算する。
【０３１２】
【数２００】
Ｃ＝Ｃsn＋Ｃv＝Ｃsn＋ｕ
ステップ１１４の処理は、上記第１実施例の場合と同じ処理であり、上記と同様な下記数２０１の演算により目標減衰力Ｆが計算される。
【０３１３】
【数２０１】
Ｆ＝Ｃ(ｘpw'−ｘpb')
前記ステップ１１４の処理後、プログラムは上記第１実施例のステップ１１６（図７）以降に進められて、前記計算した目標減衰力Ｆに基づいてダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰが決定されるとともに、ダンパ１４のオリフィス１４ａが前記決定した開度ＯＰに設定される。
【０３１４】
一方、両線形減衰係数Ｃso，Ｃsnが一致していなければ、ステップ２０８にて「ＮＯ」と判定して、プログラムをステップ２１０〜２２２に進める。ステップ２１０，２１２においては、前記ステップ１１２ａ，１１４の処理と同様な前記数２００，２０１の演算の実行により、新線形減衰係数Ｃsnを用いて新目標減衰力Ｆnが計算される。ステップ２１４においては、前記ステップ２１０における新線形減衰係数Ｃsnを旧線形減衰係数Ｃsoに代えた下記数２０２の演算によりダンパ１４の総合的な目標減衰係数Ｃが計算される。
【０３１５】
【数２０２】
Ｃ＝Ｃso＋Ｃv＝Ｃso＋ｕ
ステップ２１６においては、前記ステップ１１４及びステップ２１２の処理と同様な前記数２０１の演算の実行により、旧線形減衰係数Ｃsoを用いて旧目標減衰力Ｆoが計算される。
【０３１６】
次に、ステップ２１８にて、前記ステップ２１２，２１６の処理により計算した新目標減衰力Ｆnと旧目標減衰力Ｆoとの差の絶対値｜Ｆn−Ｆo｜が小さな所定値ΔＦ以下であるか否かを判定する。そして、前記絶対値｜Ｆn−Ｆo｜が所定値ΔＦ以下であれば、ステップ２１８にて「ＹＥＳ」と判定し、ステップ２２０にて目標減衰力Ｆを新目標減衰力Ｆnに設定する。また、前記絶対値｜Ｆn−Ｆo｜が所定値ΔＦよりも大きければ、ステップ２１８にて「ＮＯ」と判定し、ステップ２２２にて目標減衰力Ｆを旧目標減衰力Ｆoに設定する。これらのステップ２２０，２２２の処理後、前述の場合と同様に、プログラムは上記第１実施例のステップ１１６（図７）以降に進められて、前記設定した目標減衰力Ｆに基づいてダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰが決定されるとともに、ダンパ１４のオリフィス１４ａが前記決定した開度ＯＰに設定される。
【０３１７】
上記説明からも理解できるとおり、この第１変形例によれば、前記ステップ２０２，２０６，２１０，２１２，２２０の処理により、ダンパ１４の線形減衰係数が車速Ｖに応じて切り換えられ、すなわち上記第１実施例のコントローラが車速Ｖに応じて切り換えられるので、車速変化によって生じる車両要求性能の変化に対応することができ、官能上の評価が良好になる。
【０３１８】
また、前記ステップ２０２〜２２２の処理により、車速変化によってダンパ１４の線形減衰係数すなわちコントローラが切り換えられた場合であっても、目標減衰力Ｆが大きく変化してしまうときには、線形減衰係数（コントローラ）を切り換えずに前回の線形減衰係数（コントローラ）を用いて目標減衰力Ｆを計算するようにした。これにより、線形減衰係数（コントローラ）の切り換えにより、目標減衰力Ｆが急激に大きく変化すること、すなわち目標減衰力Ｆの不連続を解消することができ、減衰力制御の違和感をなくすことができる。
【０３１９】
ｅ２．第２変形例
次に、上記第１実施例におけるコントローラの周波数重みを車速に応じて変化させるようにした第２変形例について説明する。この場合も、図６に破線で示すように、マイクロコンピュータ２０には、上述したタイヤ変位量センサ２３、ストロークセンサ２４、ばね上加速度センサ２５及びばね下加速度センサ２６に加えて、車速Ｖを検出する車速センサ２７が接続されている。また、マイクロコンピュータ２０は、図７のステップ１０６〜１１４の処理を図１３のフローチャートに対応した処理に代えたプログラムを所定の短時間毎に実行する。
【０３２０】
マイクロコンピュータ２０は、上記第１実施例のステップ１０８（図７）の処理後、ステップ２３０にて車速センサ２７から車速Ｖを表す検出信号を入力し、ステップ２３２にて周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)に関する旧係数行列Ａwo，Ｂwo，Ｃwo，Ｄwo，Ａuo，Ｂuo，Ｃuo，Ｄuoを、同周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)に関する新係数行列Ａwn，Ｂwn，Ｃwn，Ｄwn，Ａun，Ｂun，Ｃun，Ｄunに更新しておく。これらの新旧係数行列は、上記第１実施例の周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)に関する係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuに対応するものであるが、新旧係数行列は車速Ｖに応じて変化するものであるとともに、新係数行列は今回のプログラム処理により新たに決定されるもので、旧係数行列は前回のプログラム処理により決定されたものである。なお、新旧係数行列は初期においては初期設定処理により適当な値に設定される。
【０３２１】
前記ステップ２３２の処理後、ステップ２３４にて、車速−係数行列テーブルから車速Ｖに対応した係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuを読み出して新係数行列Ａwn，Ｂwn，Ｃwn，Ｄwn，Ａun，Ｂun，Ｃun，Ｄunとして設定する。この車速−係数行列テーブルはマイクロコンピュータ２０に内蔵されていて、前記第１変形例と同様に複数の車速領域毎に、図３(Ａ)〜(Ｄ)のグラフに示す周波数重みの各特性が車速Ｖに応じて変化、特に各ゲインが車速Ｖの増加にしたがって増加するように定められた前記領域数分の係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuを記憶している。
【０３２２】
次に、ステップ２３６にて、車速Ｖが属する車速領域が前回に対して変化したか否か（前記ステップ２３４の処理により新たに決定された新係数行列と、前記ステップ２３２の処理により更新された旧係数行列とが異なっているか否か）を判定する。車速Ｖが属する車速領域が前回と同じであれば、ステップ２３６にて「ＮＯ」と判定して、プログラムをステップ２３８に進める。ステップ２３８においては、前記新たに決定した新係数行列Ａwn，Ｂwn，Ｃwn，Ｄwn，Ａun，Ｂun，Ｃun，Ｄunを用いて、上記第１実施例のステップ１０６〜１１４と同様な演算処理を実行し、目標減衰力Ｆを計算する。
【０３２３】
前記ステップ２３８の処理後、プログラムは上記第１実施例のステップ１１６（図７）以降に進められて、前記計算した目標減衰力Ｆに基づいてダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰが決定されるとともに、ダンパ１４のオリフィス１４ａが前記決定した開度ＯＰに設定される。
【０３２４】
一方、車速Ｖが属する車速領域が前回に対して変化していれば、ステップ２３６にて「ＹＥＳ」と判定して、プログラムをステップ２４０〜２４８に進める。ステップ２４０においては、前記ステップ２３８の処理と同様な処理により、新係数行列Ａwn，Ｂwn，Ｃwn，Ｄwn，Ａun，Ｂun，Ｃun，Ｄunを用いて目標減衰力Ｆを計算して新目標減衰力Ｆnとして設定する。ステップ２４２においては、前記更新された旧係数行列Ａwo，Ｂwo，Ｃwo，Ｄwo，Ａuo，Ｂuo，Ｃuo，Ｄuoを用いて、上記第１実施例のステップ１０６〜１１４と同様な演算処理を実行し、目標減衰力Ｆを計算して旧目標減衰力Ｆnとして設定する。
【０３２５】
次に、上記第１変形例における図１２のステップ２１８〜２２２と同様なステップ２４４〜２４８の処理により、前記設定した新目標減衰力Ｆnと旧目標減衰力Ｆoとの差の絶対値｜Ｆn−Ｆo｜が小さな所定値ΔＦ以下であれば、目標減衰力Ｆを新目標減衰力Ｆnに設定する。また、前記絶対値｜Ｆn−Ｆo｜が所定値ΔＦよりも大きければ、目標減衰力Ｆを旧目標減衰力Ｆoに設定する。これらのステップ２４４〜２４８の処理後、前述の場合と同様に、プログラムは上記第１実施例のステップ１１６（図７）以降に進められて、ダンパ１４のオリフィス１４ａの開度ＯＰが決定されるとともに、ダンパ１４のオリフィス１４ａが前記決定した開度ＯＰに設定される。
【０３２６】
上記説明からも理解できるとおり、この第２変形例によれば、前記ステップ２３０，２３４，２４２の処理により、周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)に関する係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuが車速Ｖに応じて切り換えられ、すなわち上記第１実施例のコントローラが車速Ｖに応じて切り換えられるので、車速変化によって生じる車両要求性能の変化に対応することができ、官能上の評価が良好になる。
【０３２７】
また、前記ステップ２３０〜２４８の処理により、車速変化によって周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)に関する係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuすなわちコントローラが切り換えられた場合であっても、目標減衰力Ｆが大きく変化してしまうときには、係数行列（コントローラ）を切り換えずに前回の係数行列（コントローラ）を用いて目標減衰力Ｆを計算するようにした。これにより、コントローラの周波数重みの切り換えにより、目標減衰力Ｆが急激に大きく変化すること、すなわち目標減衰力Ｆの不連続を解消することができ、減衰力制御の違和感をなくすことができる。
【０３２８】
なお、前記第１及び第２変形例においては、線形減衰係数及び周波数重みのいずれか一方を車速に応じて変化させるようにしたが、車速に応じて線形減衰係数及び周波数重みの両方を変化させるようにしてもよい。この場合、図１２，１３のプログラムにおいて、車速Ｖに応じて線形減衰係数及び周波数重みの両者を変更制御するようにすればよい。
【０３２９】
また、上記第１及び第２変形例においては、車速又はばね上質量の変化によって線形減衰係数又は周波数重みすなわちコントローラを切り換えるようにしたが、車両のピッチ、ロールなどの車両の状態量の変化によってコントローラを切り換えるようにしてもよい。この場合、マイクロコンピュータ２０に車両のピッチ、ロールなどの車両状態量を検出するセンサを接続して、同センサによって検出された状態量に応じて線形減衰係数、周波数重みなど、すなわちコントローラを切り換えるようにすればよい。そして、この場合にも、コントローラの切り換えによって計算した目標減衰力が大きく変化してしまう場合には、その変化幅を規制するようにするとよい。
【０３３０】
ｅ３．第３変形例
次に、上記第１実施例におけるコントローラの線形減衰係数又は周波数重みをばね上質量に応じて変化させる第３変形例について説明する。
【０３３１】
この場合、図６に破線で示すように、マイクロコンピュータ２０には、上述した車速センサ２７に代えて、ぱね上質量センサ２８が接続される。このばね上質量センサ２８は、ばね上部材１０とばね下部材１１との間に設けられた荷重センサにより構成されて、ばね上部材１０（車体）の質量Ｍbを検出して、同質量Ｍbを表す検出信号をマイクロコンピュータ２０に供給する。
【０３３２】
そして、ばね上質量に応じてコントローラの線形減衰係数を変更制御する場合には、上記第１変形例の場合と同様に、プログラムの一部を図１２の処理に変形した図７のプログラムを実行する。この場合、図１２のステップ２０２にて、車速Ｖに代えて、ばね上質量センサ２８によって検出されたばね上部材１０の質量Ｍbを入力する。また、ステップ２０６において、ばね上質量−線形減衰係数テーブルからばね上質量Ｍbに対応した線形減衰係数Ｃsを読み出して新線形減衰係数Ｃsnとして設定する。このばね上質量−線形減衰係数テーブルもマイクロコンピュータ２０に内蔵されていて、ばね上質量Ｍbが順に大きくなる複数段階に分けた各領域毎に同質量Ｍbの増加にしたがって増加する線形減衰係数Ｃsを記憶している。さらに、この場合には、上記各実施例及び各変形例の説明で定数として扱ってきたばね上部材１０の質量Ｍbをこの検出されたばね上質量Ｍbに置き換えて、同検出されたばね上質量Ｍbを変数Ｂ2(ｘ)，ｕなどの計算に利用するとよい。
【０３３３】
これによれば、前記ステップ２０２，２０６，２１０，２１２，２２０の処理により、ダンパ１４の線形減衰係数がばね上質量Ｍbに応じて切り換えられ、すなわち上記第１実施例のコントローラがばね上質量Ｍbに応じて切り換えられるので、ばね上質量の変化によって生じる車両要求性能の変化に対応することができ、官能上の評価が良好になる。
【０３３４】
また、前記ステップ２０２〜２２２の処理により、ばね上質量の変化によってダンパ１４の線形減衰係数すなわちコントローラが切り換えられた場合であっても、目標減衰力Ｆが大きく変化してしまうときには、線形減衰係数（コントローラ）を切り換えずに前回の線形減衰係数（コントローラ）を用いて目標減衰力Ｆを計算するようにした。これにより、線形減衰係数（コントローラ）の切り換えにより、目標減衰力Ｆが急激に大きく変化すること、すなわち目標減衰力Ｆの不連続を解消することができ、減衰力制御の違和感をなくすことができる。
【０３３５】
一方、ばね上質量に応じてコントローラの周波数重みを変更制御する場合には、上記第２変形例の場合と同様に、プログラムの一部を図１３の処理に変更した図７のプログラムを実行する。この場合、図１３のステップ２３０にて、車速Ｖに代えて、ばね上質量センサ２８によって検出されたばね上部材１０の質量Ｍbを入力する。また、ステップ２３４において、ばね上質量−係数行列テーブルからばね上質量Ｍbに対応した係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuを読み出して新係数行列Ａwn，Ｂwn，Ｃwn，Ｄwn，Ａun，Ｂun，Ｃun，Ｄunとして設定する。このばね上質量−係数行列テーブルはマイクロコンピュータ２０に内蔵されていて、前記変形例と同様なばね上質量の各領域毎に、図３(Ａ)〜(Ｄ)のグラフに示す各特性がばね上質量Ｍbに応じて変化、特に各ゲインがばね上質量Ｍbの増加にしたがって増加するように定められた前記領域数分の係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuを記憶している。さらに、この場合にも、上記各実施例及び各変形例の説明で定数として扱ってきたばね上部材１０の質量Ｍbをこの検出されたばね上質量Ｍbに置き換えて、同検出されたばね上質量Ｍbを変数Ｂ2(ｘ)，ｕなどの計算に利用するとよい。
【０３３６】
これによれば、前記ステップ２３０，２３４，２４０，２４６の処理により、周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)に関する係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuがばね上質量Ｍbに応じて切り換えられ、すなわち上記第１実施例のコントローラがばね上質量Ｍbに応じて切り換えられるので、ばね上質量の変化によって生じる車両要求性能の変化に対応することができ、官能上の評価が良好になる。
【０３３７】
また、前記ステップ２３０〜２４８の処理により、ばね上質量の変化によって周波数重みＷs(ｓ)，Ｗu(ｓ)に関する係数行列Ａw，Ｂw，Ｃw，Ｄw，Ａu，Ｂu，Ｃu，Ｄuすなわちコントローラが切り換えられた場合であっても、目標減衰力Ｆが大きく変化してしまうときには、係数行列（コントローラ）を切り換えずに前回の係数行列（コントローラ）を用いて目標減衰力Ｆを計算するようにした。これにより、周波数重みに関するコントローラの係数行列の切り換えにより、目標減衰力Ｆが急激に大きく変化すること、すなわち目標減衰力Ｆの不連続を解消することができ、減衰力制御の違和感をなくすことができる。
【０３３８】
なお、この第３変形例においては、線形減衰係数及び周波数重みのいずれか一方をばね上質量に応じて変化させるようにしたが、ばね上質量に応じて線形減衰係数及び周波数重みの両方を変化させるようにしてもよい。この場合も、図１２，１３のプログラムにおいて、ばね上質量Ｍbに応じて線形減衰係数及び周波数重みの両者を変更制御するようにすればよい。
【０３３９】
また、エアばね機構をサスペンション装置内に組み込んだ車両においては、前記ばね上質量センサ２８に代えて、マイクロコンピュータ２０のプログラム処理によりばね上質量Ｍbを推定するばね上質量推定装置をばね上質量検出手段として利用できる。
【０３４０】
まず、ばね上質量の推定方法について説明しておく。ばね上質量をＭbとし、ある瞬間におけるばね上部材１０の上下加速度をａ(ｋ)＝Ｘpb”とし、同瞬間におけるサスペンション装置内のエアばね機構のばね定数をＫs(ｋ)とし、同瞬間におけるばね下部材１１に対するばね上部材１０の相対変位量をｓ(ｋ)＝Ｘpw−Ｘpbとし、同瞬間における同サスペンション装置のダンパによる減衰力をＦ(ｋ)とすると、同瞬間におけるばね上部材１０の運動方程式は下記数２０３のように表される。ただし、ｋは正の整数である。
【０３４１】
【数２０３】
Ｍb・ａ(ｋ)＝Ｋs(ｋ)・ｓ(ｋ)＋Ｆ(ｋ)
ここで、ばね上質量Ｍbに対するばね定数Ｋs(ｋ)の比をβ(ｋ)（＝Ｋs(ｋ)／Ｍb）とすれば、前記数２０３は下記数２０４のように変形される。
【０３４２】
【数２０４】
Ｍb・[ａ(ｋ)−β(ｋ)・ｓ(ｋ)]＝Ｆ(ｋ)
一方、エアばね機構を用いた車両用サスペンション装置においては、ばね上質量Ｍbに対するばね定数Ｋsの比β(ｋ)が静的にほぼ一定となるように設計されている。したがって、前記比β(ｋ)が一定値β（平均値）と扱える程度に充分長い時間（ばね上部材１０の共振周期の１０倍程度以上）、すなわち下記数２０５が成立する程度の時間に渡る上下加速度ａ(ｋ)、ばね定数Ｋs(ｋ)、相対変位量ｓ(ｋ)及び減衰力Ｆ(ｋ)に対しては上記数２０４を下記数２０６のように変形することができる。
【０３４３】
【数２０５】
0003787038.tif 000087
【０３４４】
【数２０６】
Ｍb・[ａ(ｋ)−β・ｓ(ｋ)]＝Ｆ(ｋ)
そして、例えば最小二乗法による下記数２０７を用いれば、ばね上質量Ｍbを正確に推定できる。
【０３４５】
【数２０７】
0003787038.tif 000088
【０３４６】
次に、上記理論を用いたマイクロコンピュータ２０によるばね上質量推定装置を具体的に説明すると、同コンピュータ２０は、図１４のフローチャートに対応したプログラムを所定の短時間毎に繰り返し実行する。このプログラムの実行は、ステップ２６０にて開始され、ステップ２６２にてばね加速度センサ２５からばね上加速度Ｘpb”を入力してばね上加速度ａとして記憶しておくとともに、ストロークセンサ２４から相対変位量Ｘpw−Ｘpbを入力して相対変位量ｓとして記憶しておく。なお、これらのばね上加速度ａ及び相対変位量ｓを表す値に関しては、後述する微分処理及びバンドパス処理に利用するために、今回入力された値と共に適宜数だけ過去に溯った値も記憶されている。次に、ステップ２６４にて今回及び前回記憶した相対変位量ｓを用いて相対変位量ｓを微分処理して、ばね下部材１１に対するばね上部材１０の相対速度dｓ/dtを計算する。
【０３４７】
次に、ステップ２６６にて、マイクロコンピュータ２０のメモリ内に予め用意されている相対速度−減衰力テーブル（図８）を参照し、オリフィス１４ａの開度ＯＰ（ＯＰは１〜Ｎのうちのいずれか）及び前記計算した相対速度dｓ/dtに対応した減衰力Ｆを導出して記憶しておく。この場合、オリフィス１４ａの開度ＯＰとしては、前述した図７のプログラムのステップ１１６にて決定した値が利用される。なお、この減衰力Ｆに関しても、後述するバンドパス処理に利用するために、今回導出された値と共に適宜数だけ過去に溯った値も記憶されている。
【０３４８】
次に、ステップ２６８にて、前記ステップ２６６の処理により今回及び過去に導出された減衰力Ｆを用いて、同減衰力Ｆに含まれる直流成分及びノイズ成分を除去するために同減衰力Ｆにバンドパスフィルタ処理を施す。そして、ステップ２７０にて、時間経過に従って減衰力Ｆを表すＱ個のデータ列Ｆ(ｋ)（ｋ＝１，２…Ｑ）を更新する。このデータ列Ｆ(ｋ)は、値ｋが１から順にＱに向かうに従って新しいデータを表しており、前記データ列Ｆ(ｋ)の更新においては、データＦ(１)を消去するとともにデータＦ(１)，Ｆ(２)…Ｆ(Ｑ−１)をデータＦ(２)，Ｆ(３)…Ｆ(Ｑ)にそれぞれ更新し、前記バンドパスフィルタ処理により得た新たな減衰力ＦをデータＦ(Ｑ)として記憶する。なお、このデータ列Ｆ(ｋ)は、後述する他のデータ列ｘ(ｋ)と共に、各車輪位置におけるばね上質量Ｍbに対するエアチャンバ１１ａ〜１１ｄのばね定数Ｋsの比Ｋs/Ｍbを一定と扱える程度に充分に長い時間（ばね上部材の共振周期０．５〜１．０秒の１０倍程度以上）に渡るデータセットを構成するものであり、本実施例ではサンプリング周期（データセットの更新周期）は５〜２０ミリ秒程度に設定されているとともに、値Ｑは３０００程度の値に設定されている。
【０３４９】
前記ステップ２７０の処理後、ステップ２７２にて、前記ステップ２６２の処理により今回及び過去に記憶されたばね上加速度ａを用いて、ばね上加速度センサ２５により検出されたばね上加速度Ｘpb”（＝ａ）に含まれる直流成分及びノイズ成分を除去するために、同ばね上加速度ａにバンドパスフィルタ処理を施す。次に、ステップ２７４にて、前記ステップ２６２の処理により今回及び過去に記憶された相対変位量ｓを用いて、ストロークセンサ２４により検出された相対変位量Ｘpw−Ｘpb（＝ｓ）に含まれる直流成分及びノイズ成分を除去するために、同相対変位量ｓにバンドパスフィルタ処理を施す。そして、ステップ２７６にて下記数２０８の演算の実行により値ｘを計算し、ステップ２７８にて、前記データ列Ｆ(ｋ)（ｋ＝１，２…Ｑ）と同様に、時間経過に従って値ｘを表すＱ個のデータ列ｘ(ｋ)（ｋ＝１，２…Ｑ）を更新する。なお、下記数２０８中の値βは、ばね上質量Ｍbに対するばね定数Ｋsの比Ｋs/Ｍbが一定値として扱える程度に充分に長い時間に渡る同比Ｋs/Ｍbの平均値に相当する予め与えられた定数値である。
【０３５０】
【数２０８】
ｘ＝ａ−β・ｓ
そして、ステップ２８０にて、最小二乗法を用いた下記数２０９の演算の実行によりばね上質量Ｍbを計算して、ステップ２８２にてこのプログラムの実行を終了する。
【０３５１】
【数２０９】
0003787038.tif 000089
【０３５２】
これによれば、荷重センサで構成したばね上質量センサ２８のような格別なセンサを用いることなく、マイクロコンピュータ２０によるソフト的な処理を工夫するだけでばね上質量Ｍbを計算でき、簡単な構成でばね上質量Ｍbを推定できるようになる。
【０３５３】
また、前記ステップ２８０の演算に代えて、減衰力Ｆ、ばね上加速度ａ及び相対変位量ｓをそれぞれ表すデータ列Ｆ(ｋ)，ａ(ｋ)，ｓ(ｋ)（ｋ＝１，２…Ｑ）及び予め決められた比β（定数）を用いた下記数２１０の演算に従ってばね上質量Ｍbを計算することもできる。
【０３５４】
【数２１０】
0003787038.tif 000090
【０３５５】
この場合、上記実施例のステップ２７６，２７８の処理を省略して、ステップ２７２，２７４の処理により計算したばね上加速度ａ及び相対変位量ｓに基づいて前記比βを定数と見なせる時間に渡るデータ列ａ(ｋ)，ｓ(ｋ)（ｋ＝１，２…Ｑ）を作成し、同作成したデータ列ａ(ｋ)，ｓ(ｋ)を上記減衰力Ｆを表すデータ列Ｆ(ｋ)と共に前記数２１０の演算に利用するようにすればよい。
【０３５６】
また、上記例では、ステップ２８０の１回の演算処理による結果をばね上質量Ｍbとして決定するようにしたが、前記１回の演算処理結果だけではなく、複数回のステップ２８０の演算処理結果を平均してばね上質量Ｍbとして決定するようにしてもよい。
【０３５７】
さらに、上記例では、最小二乗法を用いてばね上質量Ｍbを推定するようにしたが、同最小二乗法以外の例えば、一般化最小二乗法、最尤法、補助変数法などによってもばね上質量を計算することができる。補助変数法によれば、センサ観測ノイズｅ(ｋ)を考慮して上記数２０６は下記数２１１のように書き換えられる。
【０３５８】
【数２１１】
Ｍb・[ａ(ｋ)−β・ｓ(ｋ)]＝Ｆ(ｋ)＋ｅ(ｋ)
そして、補助変数として、センサ観測ノイズｅ(ｋ)と相関を持たず、真の出力であるデータ列Ｆ(ｋ)と相関の強い制御指令値ｆcr(ｋ)を用いる。この制御指令値ｆcr(ｋ)は、減衰力Ｆ(k)がダンパ１４の実際の減衰力であるのに対して、図１３のステップ２３８，２４０，２４２にて計算される目標減衰力であり、同ステップ２３８，２４０，２４２にて計算された目標減衰力を時系列的に記憶しておいて用いることができる。これによれば、ばね上質量Ｍbは下記数２１２により計算できる。
【０３５９】
【数２１２】
0003787038.tif 000091
【０３６０】
ｅ４．第４変形例
また、上記第２実施例の各タイプ及び第３実施例における各コントローラの線形減衰係数を車速に応じてそれぞれ変化させるようにしてもよい。この場合も、上記第１変形例の場合と同様に、図６に破線で示すように、マイクロコンピュータ２０に、上述したタイヤ変位量センサ２３、ストロークセンサ２４、ばね上加速度センサ２５及びばね下加速度センサ２６に加えて、車速Ｖを検出する車速センサ２７を接続する。そして、マイクロコンピュータ２０は、図１０のステップ１１２，１１４の処理を図１２のフローチャートに対応した処理に代えたプログラムを所定の短時間毎に実行する。
【０３６１】
また、上記第２実施例の各タイプ及び第３実施例における各コントローラの周波数重みを車速に応じて変化させるようにしてもよい。この場合にも、前記車速センサ２７を用いるとともに、図１０のプログラムのステップ１０６ａ〜１１４の処理を上記第２変形例と同様な図１３のステップ２３０〜２４８の処理で置換したプログラムを実行する。ただし、図１３のステップ２３８，２４０，２４２の処理においては、図１０のステップ１０６ａ〜１１４の処理をそれぞれ実行して、目標減衰力Ｆを計算する。
【０３６２】
さらに、上記第２実施例の各タイプ及び第３実施例における各コントローラの線形減衰係数又は周波数重みを、前記車速に代えて、上記第３変形例と同様にばね上質量に応じてそれぞれ変化させるようにしてもよい。
【０３６３】
その結果、第２実施例の各タイプ及び第３実施例を前記のように変形した各変形例によっても、車速変化又はばね上質量によって生じる車両要求性能の変化に対応することができ、官能上の評価が良好になる。これにより、線形減衰係数又は周波数重み（コントローラ）の切り換えにより、目標減衰力Ｆが急激に大きく変化すること、すなわち目標減衰力Ｆの不連続を解消することができ、減衰力制御の違和感をなくすことができる。
【０３６４】
ｆ．その他の変形例
上記第１〜第３実施例及び各種変形例においては、オリフィス開度ＯＰ毎に相対速度ｘpw'−ｘpb'と減衰力Ｆとの関係を表す相対速度−減衰力テーブルを用いてオリフィス開度ＯＰを決定するようにしたが、この相対速度−減衰力テーブルに代えて、図１５に示すようなオリフィス開度ＯＰ毎に相対速度ｘw'−ｘb'と減衰係数Ｃとの関係を表す相対速度−減衰係数テーブルをマイクロコンピュータ２０内に設けておき、同相対速度−減衰係数テーブルを用いてオリフィス開度ＯＰを決定するようにしてもよい。この場合、上記第１〜第３実施例及び各種変形例にて実行されたプログラム（図７，１０）のステップ１１４を省略するとともにステップ１１６の処理を変更して、図１６に示すプログラムを実行するようにすればよい。
【０３６５】
この変更されたプログラムによれば、マイクロコンピュータ２０は、上記第１〜第３実施例及び各種変形例と同様にしてステップ１１２にて減衰係数Ｃを計算した後、ステップ１１６ａにて前記相対速度−減衰係数テーブルを参照して、相対速度ｘpw'−ｘpb'又は推定相対速度ｘpw'^−ｘpb'^と前記計算した減衰係数Ｃに対応したオリフィス開度ＯＰを決定する。このようにしても、上記第１〜第３実施例及び各種変形例と同様な目標減衰力が得られ、上記第１〜第３実施例及び各種変形例と同等な効果が期待される。
【０３６６】
また、上記第１〜第３実施例及び各種変形例においては、ダンパ１４のオリフィス開度ＯＰをＮ段に切り換えるようにしたが、同オリフィス開度ＯＰをより多くの段階又は連続的に切り換え可能なダンパ１４を用いるようにすれば、さらに精度のよい減衰力及び減衰係数の制御が可能となる。この場合、前記ステップ１１６，１１６ａにてオリフィス開度ＯＰを決定する際、テーブル参照結果を補間してオリフィス開度ＯＰを決定するようにするとよい。
【０３６７】
また、上記第１〜第３実施例及び各種変形例においては、一般化プラントの状態空間表現における状態量として、タイヤ変位量pｘr−ｘpw、相対変位量ｘpw−ｘpb、ばね下速度ｘpw'及びばね上速度ｘpb'を用いるようにしたが、前記状態空間表現が可能であれば、ばね上部材１０及びばね下部材１１の上下方向の運動に関する他の物理量を利用することもできる。また、上記第２実施例の第１タイプ及び第３実施例においてはタイヤ変位量ｘr−ｘw及びばね下速度ｘw'の検出を省略して推定するようにし、上記第２実施例の第２及び第３タイプにおいてはさらに相対変位量ｘpw−ｘpb（相対速度ｘpw'−ｘpb'）の検出をも省略して推定するようにしたが、制御則の多少の変更により他の状態変数の検出を省略して推定することも可能である。
【０３６８】
また、上記第１〜第３実施例及び各種変形例の評価出力ｚpにおいては、３種類の物理量、すなわちばね上部材１０の共振に影響するものとしてばね上速度ｘb'を、ばね下部材１１の共振に影響するものとして相対速度ｘw'−ｘb'を、車両の乗り心地の悪化（ゴツゴツ感）に影響するものとしてばね上加速度ｘb''を用いるようにしたが、これらのいずれか１種類又は２種類を評価出力ｚpとして用いるようにしてもよい。さらに、前記ばね上部材１０の共振に影響するものとして、ばね上速度ｘb'に代えて、ばね上加速度ｘb''、ばね上変位量ｘbなどのばね上部材１０の運動に関係の深い物理量を用いるようにしてもよい。ばね下部材１１の共振に影響するものとして、相対速度ｘw'−ｘb'に代えて、ばね下速度ｘw'、タイヤ変位量ｘr−ｘwなどのばね下部材１１の運動に関係の深い物理量を用いるようにしてもよい。
【０３６９】
また、上記各種実施例及びそれらの各種変形例においては、非線形なプラントを扱えて周波数領域で設計仕様を与えることができる制御理論として非線形Ｈ∞制御理論を適用するようにしたが、前記制御理論として線形マトリクス不等式（Linear Matrix Inequality）制御理論を拡張した双線形マトリクス不等式（Bilinear Matrix Inequality）制御理論を用いるようにしてもよい。
【０３７０】
また、上記各種実施例及びそれらの各種変形例においては、本発明を車両用サスペンション装置に適用した例について説明したが、本発明は、車両を構成する部材をゴム、スプリングなどの弾性部材を介して弾性的に支持するとともに同車両を構成する部材の振動を減衰させるための減衰力（減衰係数）を変更可能なダンパを組み込んだ車両用弾性支持装置、例えば車両用エンジンを弾性部材を介して弾性的に支持するとともに減衰力（減衰係数）を変更可能なダンパを組み込んだエンジン支持装置にも適用できる。さらに、本発明の適用を広げて、本発明に係る制御装置は、車両に限らず、物体をゴム、スプリングなどの弾性部材を介して弾性的に支持するとともに同物体の振動を減衰させるための減衰力（減衰係数）を変更可能なダンパを組み込んだ弾性支持装置にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  車両の車輪一輪当たりのサスペンション装置の機能図である。
【図２】  本発明の第１実施例に係り、非線形Ｈ∞状態フィードバック制御系の一般化プラントのブロック図である。
【図３】  (Ａ)〜(Ｃ)は評価出力としてのばね上加速度、ばね上速度及び相対速度に対する周波数重みをそれぞれ表すグラフであり、(Ｄ)は制御入力としての可変減衰係数に対する周波数重みを表すグラフである。
【図４】  非線形Ｈ∞制御理論に基づく制御の作用効果を表すイメージ図である。
【図５】  (Ａ)は本発明に係る減衰力制御における減衰力−相対速度（Ｆ−Ｖ）特性を表すリサージュ波形図であり、(Ｂ)は従来のスカイフック制御における減衰力−相対速度（Ｆ−Ｖ）特性を表すリサージュ波形図である。
【図６】  本発明の第１〜第３実施例に係り、車両に搭載された減衰力制御装置のブロック図である。
【図７】  本発明の第１実施例に係り、図６のマイクロコンピュータにて実行されるプログラムのフローチャートである。
【図８】  本発明の第１〜第３実施例に係り、図６のマイクロコンピュータ内に設けられた相対速度−減衰力テーブル内のデータ特性を示すグラフである。
【図９】  本発明の第２実施例に係り、非線形Ｈ∞出力フィードバック制御系の一般化プラントのブロック図である。
【図１０】  本発明の第２，３実施例に係り、図６のマイクロコンピュータにて実行されるプログラムのフローチャートである。
【図１１】  本発明の第３実施例に係り、カルマンフィルタベースの非線形Ｈ∞制御系の一般化プラントのブロック図である。
【図１２】  上記第１実施例〜第３実施例の変形例に係り、図７，１０のプログラムの一部を変更したプログラムのフローチャートである。
【図１３】  上記第１実施例〜第３実施例の変形例に係り、図７，１０のプログラムの一部を変更したプログラムのフローチャートである。
【図１４】  上記第１実施例〜第３実施例の変形例に係り、ばね上質量を推定するためのばね上質量推定プログラムのフローチャートである。
【図１５】  前記第１〜第３実施例の変形例に係り、相対速度−減衰係数テーブル内のデータ特性を示すグラフである。
【図１６】  同変形例に係り、図７，１０のプログラムの変形部分のみを示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０…ばね上部材（車体）、１１…ばね下部材、１２…タイヤ、１３…スプリング、１４…ダンパ、１４ａ…オリフィス、１５…路面、２０…マイクロコンピュータ、２１…電気アクチュエータ、２３…タイヤ変位量センサ、２４…ストロークセンサ、２５…ばね上加速度センサ、２６…ばね下加速度センサ、２７…車速センサ、２８…ばね上質量センサ。
【図１】
0003787038.tif 000092
【図２】
0003787038.tif 000093
【図３】
0003787038.tif 000094
【図４】
0003787038.tif 000095
【図５】
0003787038.tif 000096
【図６】
0003787038.tif 000097
【図７】
0003787038.tif 000098
【図８】
0003787038.tif 000099
【図９】
0003787038.tif 000100
【図１０】
0003787038.tif 000101
【図１１】
0003787038.tif 000102
【図１２】
0003787038.tif 000103
【図１３】
0003787038.tif 000104
【図１４】
0003787038.tif 000105
【図１５】
0003787038.tif 000106
【図１６】
0003787038.tif 000107