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JPWO2007018188A1 - 車両の制御装置 - Google Patents

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Abstract

車両1のアクチュエータ装置3A,3B,3Cの動作を制御する制御手段10は、車両モデル41を用いて車両1の将来挙動の時系列を作成する。このとき、車両モデル41の状態量は、実際の車両1の状態量に基づいて初期化され、その初期状態量を起点として将来挙動が作成される。その将来挙動は、現在時刻での車両モデル41におけるアクチュエータ装置の動作指令を、車両1のステアリングホイールなどの操作器5の操作に応じた基本値に一致させ、もしくは近づけるようにして作成される。作成した将来挙動における車両の運動、路面反力および車輪の滑りなどの評価対象が所定の制約条件を満たしているか否かを評価し、その評価結果に基づいてアクチュエータ装置3A,3B,3Cの動作指令を逐次決定する。これにより、車両の将来の挙動を適切に予測しながら、車両の好適な走行を行なうことを可能とする。

Description

本発明は自動車(エンジン自動車)、ハイブリッド車、電気自動車、自動二輪車など、複数の車輪を有する車両の制御装置に関する。
自動車などの車両では、種々のアクチュエータを搭載し、ステアリングホイール、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバーなどの人為的な操作器の操作に応じて受動的に(運転者による操作器の操作通りに)車両の挙動を制御するだけでなく、車両の種々様々の状態量や外部環境の状態に応じて、種々のアクチュエータを介して能動的に車両の挙動を制御するようにしたものが知られている。
例えば特開2000−302055号公報(以下、特許文献1という)には、アクチュエータにより操舵可能な車両を目標コースに追従させるように車両の操舵制御を行なう技術が本願出願人により提案されている。この技術では、CCDカメラなどにより得た情報を基に決定した目標コースに対する車両の将来の横方向変位が予測される。さらに、その横方向変位と操舵角の時間的変化量とをできるだけ小さくするように車両の操舵制御用の制御入力が決定される。そして、その制御入力により車両の操舵をアクチュエータを介して行なうようにしている。
また、例えば「自動車技術ハンドブック 基礎・理論編(第1分冊)/社団法人自動車技術会発行(1992年6月15日発行)」(以下、非特許文献1という)の第225頁の図6−99(a)には、モデルフォローイング方式という制御手法が開示されている。この制御手法は、運転者による操舵輪の操舵角を、操舵応答特性をあらかじめ設定した規範モデルに入力して、この規範モデルの出力に車両モデルの出力を追従させるように車両モデルの制御入力を決定する。そして、この車両モデルの制御入力を実際の車両に入力することによって、実際の車両を規範モデルに追従させるようにしている。
しかしながら、前記特許文献1に見られる技術は、車輪の摩擦特性の非線形性(摩擦力の飽和特性)が考慮されておらず、線形的な予測処理によって、車両の操舵制御を行なうようにしている。このため、路面状態によっては(摩擦力が飽和してきた場合には)、制御系の発散が発生し、実際には、車両を目標コースに追従させることが困難となる場合がある。
また、前記非特許文献1に見られる技術では、車両モデルの制御入力、ひいては実際の車両に対する入力を決定する時、その瞬間における車両モデルの出力と規範モデルの出力との差に応じて該車両モデルの制御入力を決定するものに過ぎない。このため、将来における車両の挙動が考慮されておらず、車両の好適な走行を継続的に行なうことが困難となる場合が多々ある。さらに、規範モデルあるいは車両モデル上で想定されていない外乱(例えば路面の摩擦係数の予期しない変化)などが生じたときに、該モデルの挙動が実際の車両の挙動に対して乖離してしまう事態が発生する。そして、このような場合には、車両の挙動を適切に制御することが困難となる。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、車両の将来の挙動を適切に予測しながら、車両の好適な走行を行なうことを可能とし、また、制御系の発散を適切に防止して車両の制御のロバスト性を高めることができる車両の制御装置を提供することを目的とする。
かかる目的を達成するために、本発明(第1発明)は、複数の車輪を有する車両の操縦者が該車両を操縦すべく操作する操作器と、
該操縦者による該操作器の操作状態を表す運転操作量を検出する運転操作量検出手段と、
所定の動作指令に応じて前記車両の所定の運動を操作可能に該車両に設けられたアクチュエータ装置と、
少なくとも前記運転操作量に応じて、前記アクチュエータ装置に対する前記動作指令を逐次決定しつつ、その決定した動作指令により該アクチュエータ装置の動作を制御するアクチュエータ装置制御手段と、
前記車両の実際の運動に係わる所定の第1の状態量である実状態量を検出または推定する実状態量把握手段とを備えた車両の制御装置において、
前記アクチュエータ装置制御手段は、
前記車輪の滑りと該車輪に作用する路面反力との関係を表す摩擦モデル、前記車両の運動と前記路面反力との関係を表す動力学モデル、並びに前記アクチュエータ装置の動作特性を表すモデルを少なくとも含む車両モデルと、
少なくとも前記車両モデル上での車両の運動に係わる前記第1の状態量を初期化対象状態量とし、現在時刻またはその近傍の所定時刻(例えば現在時刻の1制御処理周期前の時刻)における前記初期化対象状態量の値を少なくとも現在時刻以前の前記実状態量に基づいて決定した値に初期化する車両モデル初期化手段と、
少なくとも現在時刻以前の前記運転操作量を基に、現在時刻以後の将来の運転操作量の時系列を決定する将来運転操作量決定手段と、
前記車両モデルのアクチュエータ装置に対する前記動作指令と該動作指令を与えた前記車両モデル上で発生する車両の運動と路面反力と車輪の滑りとの組の現在時刻以後の将来の時系列である将来車両挙動を、所定の第1の制御則に従って、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記初期化対象状態量の値を初期化した前記車両モデルである初期化済車両モデルとを用いて決定する第1の将来車両挙動決定手段と、
前記将来車両挙動のうちの車両の運動と路面反力と車輪の滑りとのうちの少なくともいずれか一つを評価対象とし、その評価対象が所定の制約条件を満たしているか否かを評価する評価手段とを備え、
前記動作指令を新たに決定するとき、前記車両モデル初期化手段、将来運転操作量決定手段、および第1の将来車両挙動決定手段の処理を実行して前記将来車両挙動を決定すると共にその決定した将来車両挙動の前記評価対象に対して前記評価手段の処理を実行し、少なくとも該評価手段の評価結果に基づいて前記アクチュエータ装置の新たな動作指令を決定することを特徴とする。
なお、本発明において、現在時刻以後の時刻は、現在時刻を含む未来の時刻を意味する。また、現在時刻以前の時刻は、現在時刻を含む過去の時刻または現在時刻を含まない過去の時刻を意味する。
かかる第1発明によれば、前記第1の将来車両挙動決定手段により前記将来車両挙動が決定される。このとき、該将来車両挙動を決定するために用いられる車両モデルは前記初期化済車両モデルである。このため、現在時刻までの実際の車両の挙動に則した将来車両挙動を決定できる。また、車両モデルには、前記摩擦モデルと動力学モデルとが含まれるので、車両の車輪の路面との間の摩擦特性などの非線形性を考慮した信頼性の高い将来車両挙動を決定できる。そして、第1発明では、この将来車両挙動のうちの車両の運動と路面反力と車輪の滑りとのうちの少なくともいずれか一つを評価対象とし、その評価対象が所定の制約条件を満たしているか否かを前記評価手段により評価する。さらに、この評価結果に基づいて、前記アクチュエータ装置に対する新たな動作指令が逐次決定される。
これにより、実際の車両の前記評価対象が、できるだけ前記所定の制約条件を満たすようにしつつ、前記アクチュエータ装置を介して車両の挙動を制御することが可能となる。
従って、第1発明によれば、車両の将来の挙動を適切に予測しながら、車両の好適な走行を行なうことを可能とし、また、制御系の発散を適切に防止して車両の制御のロバスト性を高めることができる。
なお、前記第1の状態量としては、車両の位置、走行速度、車両の向き(方位角)、該方位角(ヨー軸、ピッチ軸、ロール軸などの軸まわりの角度)の変化速度(角速度)などが挙げられる。また、前記評価対象としては、車両の運動に関しては、車両のヨーレートや位置、その位置の空間的な軌跡(走行経路)などが挙げられる。また、車両の路面反力に関する評価対象としては、該路面反力のうちの水平方向の路面反力(駆動・制動力や横力)などが挙げられる。この場合、路面反力の任意の1軸方向、または2軸方向の成分であってもよい。また、車輪の滑りに関する評価対象としては、横すべり角、スリップ比などが挙げられる。
前記第1発明では、前記アクチュエータ装置制御手段は、例えば、前記動作指令を新たに決定するとき、前記第1の将来車両挙動決定手段により決定した前記将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定し、該将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を所定の修正規則に従って修正してなる動作指令を前記新たな動作指令として決定する(第2発明)。
この第2発明によれば、前記将来車両挙動の評価対象が、前記所定の制約条件を満たす場合はもちろん、満たさない場合でも、前記所定の修正規則を適切に定めておくことで、実際の車両の瞬時瞬時の前記評価対象ができるだけ前記所定の制約条件を満たすように適切な動作指令を逐次決定することが可能となる。
また、第1発明では、前記アクチュエータ装置制御手段は、例えば、前記第1の将来車両挙動決定手段により決定した前記将来車両挙動を第1の将来車両挙動とし、該第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列と異なるパターンの動作指令の時系列を有する第2の将来車両挙動を、所定の第2の制御則に従って、少なくとも前記初期化済車両モデルを用いて決定する第2の将来車両挙動決定手段を備え、前記動作指令を新たに決定するとき、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、該第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定し、該第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、前記第2の将来車両挙動決定手段により決定した第2の将来車両挙動の前記評価対象に対して前記評価手段の処理を実行し、少なくとも該第2の将来車両挙動の評価対象の評価結果に基づいて前記新たな動作指令を決定するようにしてもよい(第3発明)。
この第3発明によれば、第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列と異なるパターンの動作指令の時系列を有する第2の将来車両挙動が第2の将来車両挙動決定手段により決定される。そして、この第2の将来車両挙動の評価対象に対する前記評価手段による評価結果に基づいて新たな動作指令が決定される。このため、前記第2の制御則を適切に設定しておくことで、将来的な車両の挙動を見通しつつ、実際の車両の評価対象が、前記所定の制約条件をできるだけ満たすようにする上で、好適な動作指令を逐次決定することができる。
あるいは、より好ましくは、前記第1発明では、前記アクチュエータ装置制御手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により決定した前記将来車両挙動を第1の将来車両挙動とし、該第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列と異なるパターンの動作指令の時系列を有する第2の将来車両挙動を決定するための第2の制御則を、あらかじめ定められた複数種類の制御則の中から前記第1の将来車両挙動の評価対象の前記制約条件からの逸脱状態に応じて選択する制御則選択手段と、その選択された第2の制御則に従って、少なくとも前記初期化済車両モデルを用いて前記第2の将来車両挙動を決定する第2の将来車両挙動決定手段とを備え、前記動作指令を新たに決定するとき、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、該第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定し、該第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、前記第2の将来車両挙動決定手段により決定した第2の将来車両挙動の評価対象に対して前記評価手段の処理を実行し、少なくとも前記決定した該第2の将来車両挙動の評価対象の評価結果に基づいて前記新たな動作指令を決定するようにしてもよい(第4発明)。
この第4発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該評価対象の制約条件からの逸脱状態に応じて前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則が決定される。従って、第1の将来車両挙動の評価対象の前記所定の制約条件からの逸脱状態の解消に適した第2の将来車両挙動を決定できる。この結果、第4発明によれば、将来的な車両の挙動を見通しつつ、実際の車両の評価対象が、前記所定の制約条件をできるだけ満たすようにする上で、より好適な動作指令を逐次決定することができる。
前記第1発明では、より一般的には、前記アクチュエータ装置制御手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により決定した前記将来車両挙動を第1の将来車両挙動とし、Mをあらかじめ定めた2以上の整数値としたとき、第m−1(m:2≦m≦Mとなる任意の整数)の将来車両挙動の前記評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、第1〜第m−1の将来車両挙動のそれぞれの動作指令の時系列と異なるパターンの動作指令の時系列を有する第mの将来車両挙動を、所定の第mの制御則に従って、少なくとも前記初期化済車両モデルを用いて決定する第mの将来車両挙動決定手段を備え、前記動作指令を新たに決定するとき、前記第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、該第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定し、該第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、前記第mの将来車両挙動決定手段により前記第mの将来車両挙動を決定するという処理をm=2から順番に実行し、第Mの将来車両挙動を決定したときには、少なくとも第Mの将来車両挙動の前記評価対象に対する前記評価手段の評価結果に基づいて前記新たな動作指令を決定するようにしてもよい(第5発明)。
この第5発明によれば、第1から第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該第1〜第m−1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列と異なるパターンの動作指令の時系列を有する第mの将来車両挙動が第mの将来車両挙動決定手段により決定される。また、第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令が新たな動作指令として決定される。そして、このような処理によって、第Mの将来車両挙動を決定したときには、この第Mの将来車両挙動の評価対象に対する前記評価手段による評価結果に基づいて新たな動作指令が決定される。
これにより、前記評価対象が所定の制約条件を満たし得る将来車両挙動を見出す可能性を高めることが可能となる。このため、将来的な車両の挙動を見通しつつ、実際の車両の評価対象が、前記所定の制約条件をできるだけ満たすようにする上で、より好適な動作指令を逐次決定することができる。
この第5発明では、前記第2〜第Mの制御則の組があらかじめ複数組用意されており、前記第2〜第Mの将来車両挙動決定手段は、前記決定した第1の将来車両挙動の評価対象の前記所定の制約条件からの逸脱状態に応じて前記第2〜第Mの制御則の組を前記複数組の中から選択し、該第2〜第Mの将来車両挙動決定手段のうちの任意の第mの将来車両挙動決定手段は、前記選択した組の第2〜第Mの制御則のうちの第mの制御則に従って、前記第mの将来車両挙動を決定することが好ましい(第6発明)。
この第6発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該評価対象の制約条件からの逸脱状態に応じて前記第2〜第Mの制御則の組が選択される。従って、第1の将来車両挙動の評価対象の前記所定の制約条件からの逸脱状態の解消に適した第mの将来車両挙動(m=2,3,……,M)を決定できる。この結果、第6発明によれば、実際の車両の評価対象が、前記所定の制約条件をできるだけ満たすようにする上で、より好適な動作指令を逐次決定することができる。
前記第1発明または第2発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記将来車両挙動を決定する制御則であることが好ましい(第7発明)。
この第7発明では、前記動作指令の基本値は、前記運転操作量が表す車両の運転者の要求に則した車両の挙動を示すアクチュエータ装置の動作指令を意味する。そして、第1の将来車両挙動決定手段が決定した将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記将来基本動作指令に近いか、もしくは一致するような動作指令が逐次決定されることとなる。このため、実際の車両の評価対象が、将来的に前記所定の制約条件を満たすことが予測される状況では、運転者の要求に則した車両の運転を行なうことができる。
前記第2発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記将来車両挙動を決定する制御則であり、その決定した将来車両挙動の前記評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を修正するための前記修正規則は、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を修正してなる動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が、該将来車両挙動のうちの現在時刻における修正前の動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差よりも0から遠ざかるように該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令の値を修正する規則であることが好ましい(第8発明)。
この第8発明によれば、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定した将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第7発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1の将来車両挙動決定手段が決定した将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を修正してなる動作指令と、前記将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が、該将来車両挙動のうちの現在時刻における修正前の動作指令と前記将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差よりも0から遠ざかるように該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令の値が修正される。このため、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
また、前記第3発明または第4発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記第1の将来車両挙動を決定する制御則であり、前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔ2(1)とし、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔ2(2)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔ1(1)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔ1(2)としたとき、少なくともΔ2(1)がΔ1(1)よりも0から遠ざかり、または、Δ2(2)がΔ1(2)よりも0から遠ざかるように前記第2の将来車両挙動を決定する制御則であることが好ましい(第9発明)。
この第9発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第7発明または第8発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、少なくとも前記Δ2(1)がΔ1(1)よりも0から遠ざかり、または、前記Δ2(2)がΔ1(2)よりも0から遠ざかるように前記第2の将来車両挙動が決定される。このため、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を現在時刻から、またはその次の時刻から防止し得るように前記第2の将来車両挙動を決定できる。従って、この第2の将来車両挙動の評価対象に対する前記評価手段の評価に基づいて、アクチュエータ装置の現在時刻の動作指令を決定することで、上記の状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
この第9発明では、前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、該第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの該時刻kにおける前記基本値との差を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように前記第2の将来車両挙動を決定する制御則であることが好ましい(第10発明)。
この第10発明によれば、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況で、アクチュエータの動作指令を、運転者の要求に則した動作指令(前記基本値)から徐々に遠ざけるように決定することが可能となる。すなわち、アクチュエータ装置の動作指令が急激に変化することを防止することができる。
前記第9発明と同様に、前記第5発明または第6発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記第1の将来車両挙動を決定する制御則であり、前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔm(1)とし、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔm(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔm-1(1)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔm-1(2)としたとき、少なくともΔm(1)がΔm-1(1)よりも0から遠ざかり、または、Δm(2)がΔm-1(2)よりも0から遠ざかるように前記第mの将来車両挙動を決定する制御則であることが好ましい(第11発明)。
この第11発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第7発明または第8発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1から第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、少なくとも前記Δm(1)がΔm-1(1)よりも0から遠ざかり、または、前記Δm(2)がΔm-1(2)よりも0から遠ざかるように前記第mの将来車両挙動が決定される。このため、第m−1の将来車両挙動の動作指令でアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を現在時刻から、またはその次の時刻から防止し得るように前記第mの将来車両挙動を決定できる。従って、実際の車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなる状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
この第11発明では、前記第10発明と同様に、前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、該第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの該時刻kにおける前記基本値との差を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように前記第mの将来車両挙動を決定する制御則であることが好ましい(第12発明)。
この第12発明によれば、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況で、アクチュエータの動作指令を、運転者の要求に則した動作指令(前記基本値)から徐々に遠ざけるように決定することが可能となる。
前記第1発明または第2発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が所定の許容範囲に収まるように、該将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含むことが好ましい(第13発明)。
より具体的には、前記第1発明または第2発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、所定の第1a規則により前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、少なくとも前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第1b規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する処理とを含むことが好ましい(第14発明)。
これらの第13発明および第14発明によれば、将来車両挙動において、前記制限対象(路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方)が過大になるなど、不適切なものとならないように該将来車両挙動を決定できる。ひいては、実際の車両の評価対象が前記制約条件をできるだけ満たすような動作指令を適切に決定できる。特に、第14発明では、前記動作指令の仮値を基に、前記車両モデルを用いて路面反力や車輪の滑り(制限対象)を求めるので、その制限対象が許容範囲から逸脱するのを極力防止し得るような将来車両挙動の動作指令を決定できる。
また、前記第13発明または第14発明と同様の考え方によって、前記第3発明または第4発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に、該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が所定の許容範囲に収まるように、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含み、前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、該第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に、該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が前記所定の許容範囲に収まるように、該第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含むことが好ましい(第15発明)。
より具体的には、前記第3発明または第4発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための第1の制御則は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、所定の第1a規則により前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第1b規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する処理とを含み、前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、所定の第2a規則により、前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、少なくとも該第2の将来車両挙動のうちの前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第2b規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する手段とを備えることが好ましい(第16発明)。
これらの第15発明および第16発明によれば、第1の将来車両挙動だけでなく、第2の将来車両挙動も、その制限対象(路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方)が過大になるなど、不適切なものとならないように該第2の将来車両挙動を決定できる。ひいては、実際の車両の評価対象が前記制約条件をできるだけ満たすような動作指令を適切に決定できる。特に、第16発明では、前記動作指令の仮値を基に、前記車両モデルを用いて路面反力や車輪の滑り(制限対象)を求めるので、その制限対象が許容範囲から逸脱するのを極力防止し得るような第1および第2の将来車両挙動の動作指令を決定できる。
同様に、前記第5発明または第6発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に、該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が所定の許容範囲に収まるように、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含み、前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、該第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に、該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が前記所定の許容範囲に収まるように、該第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含むことが好ましい(第17発明)。
より具体的には、前記前記第5発明または第6発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための第1の制御則は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、所定の第1a規則により前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第1b規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する処理とを含み、前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、所定の第ma規則により、前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、少なくとも該第mの将来車両挙動のうちの前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第mb規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する手段とを備えることが好ましい(第18発明)。
これらの第17発明および第18発明によれば、第1の将来車両挙動だけでなく、第mの将来車両挙動も、その制限対象(路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方)が過大になるなど、不適切なものとならないように該第mの将来車両挙動を決定できる。ひいては、実際の車両の評価対象が前記制約条件をできるだけ満たすような動作指令を適切に決定できる。特に、第18発明では、前記動作指令の仮値を基に、前記車両モデルを用いて路面反力や車輪の滑り(制限対象)を求めるので、その制限対象が許容範囲から逸脱するのを極力防止し得るような第1および第mの将来車両挙動の動作指令を決定できる。
前記第14発明では、前記第7発明と同様に、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動のうちの動作指令の各仮値を決定するための前記第1a規則は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記将来車両挙動を決定する規則であることが好ましい(第19発明)。
また、前記第16発明では、前記第9発明と同様に、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、
該第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第1a規則は、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であり、
前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第2a規則は、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔ2(1)とし、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔ2(2)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔ1(1)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔ1(2)としたとき、少なくともΔ2(1)がΔ1(1)よりも0から遠ざかり、または、Δ2(2)がΔ1(2)よりも0から遠ざかるように前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であることが好ましい(第20発明)。
そして、この第20発明では、前記第10発明と同様に、前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第2a規則は、該第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの該時刻kにおける前記基本値との差を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であることが好ましい(第21発明)。
また、前記第18発明では、前記第11発明と同様に、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、
該第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第1a規則は、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であり、
前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第ma規則は、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔm(1)とし、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔm(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔm-1(1)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔm-1(2)としたとき、少なくともΔm(1)がΔm-1(1)よりも0から遠ざかり、または、Δm(2)がΔm-1(2)よりも0から遠ざかるように前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であることが好ましい(第22発明)。
そして、この第22発明では、前記第12発明と同様に、前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第ma規則は、該第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの該時刻kにおける前記基本値との差を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であることが好ましい(第23発明)。
これらの第19発明〜第23発明によれば、それぞれ、前記第7発明、第9発明、第10発明、第11発明、第12発明と同様の作用効果を奏することができる。
また、前記第1発明では、前記アクチュエータ装置制御手段は、現在時刻以後の将来の車両の運動に係わる所定の第2の状態量に対する規範状態である将来規範状態を少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列に基づき決定する規範状態決定手段と、その決定された規範状態に応じて前記将来の車両の運動に係わる第2の状態量の許容範囲を設定する許容範囲設定手段とを備え、前記評価手段の処理における前記評価対象は、前記第2の状態量を含み、前記制約条件は、該第2の状態量が前記決定された許容範囲内に収まるという条件を含むようにしてもよい(第24発明)。
この第24発明によれば、車両の運動に係わる第2の状態量が前記将来規範状態(これは第2の状態量に関する将来の理想的な状態を意味する)から過大にずれない(第2の状態量が前記許容範囲に収まる)ようにアクチュエータ装置の動作指令を決定することが可能となる。
なお、第2の状態量は、前記第1の状態量と異なる状態量でよいことはもちろんであるが、該第1の状態量と同じか、もしくは、該第1の状態量の一部の状態量であってもよい。
また、前記第1発明または第2発明では、前記アクチュエータ装置制御手段は、少なくとも現在時刻以前に前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量に基づいて、前記車両の運動に係わる所定の第2の状態量に対する現在時刻までの規範状態である現在時刻以前規範状態を逐次決定する第1規範状態決定手段と、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の規範状態である将来規範状態を決定する第2規範状態決定手段とを備え、
前記第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記将来車両挙動を決定する制御則であってもよい(第25発明)。
この第25発明によれば、第2の状態量に関する将来の理想的な状態を意味する前記将来規範状態は、前記将来の運転操作量と前記現在時刻以前規範状態量に基づいて決定されるので、現在時刻以前規範状態に繋がる将来規範状態を適切に決定できる。そして、前記将来車両挙動は、それにおける第2の状態量が前記将来規範状態に近づくように前記初期化済車両モデルを使用して決定されるので、少なくとも前記将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす限り、実際の車両の運動に係わる第2の状態量が、理想的な状態に近づくようにアクチュエータ装置の動作指令を逐次決定できる。
この第25発明では、より具体的には、例えば、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、フィードフォワード成分とフィードバック成分との合成値であり、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動の決定するための前記第1の制御則は、該将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の前記フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき所定の第1フィードフォワード制御側により決定する処理と、該将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の前記フィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第1フィードバック制御則により決定する処理と、該将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記フィードフォワード成分と前記フィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則である(第26発明)。
この第26発明によれば、前記将来の運転操作量に基づくフィードフォワード成分を基本としつつ、前記フィードバック成分によって、前記将来車両挙動の第2の状態量を前記将来規範状態に近づけるように該将来車両挙動の動作指令を決定できる。
また、前記第3発明または第4発明では、前記アクチュエータ装置制御手段は、少なくとも現在時刻以前に前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量に基づいて、前記車両の運動に係わる所定の第2の状態量に対する現在時刻までの規範状態である現在時刻以前規範状態を逐次決定する第1規範状態決定手段と、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の規範状態である将来規範状態を決定する第2規範状態決定手段とを備え、
前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記第1の将来車両挙動を決定する制御則であり、
前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、該第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記第2の将来車両挙動を決定する制御則であるようにしてもよい(第27発明)。
この第27発明によれば、第2の状態量に関する将来の理想的な状態を意味する前記将来規範状態は、前記第25発明と同様に、前記将来の運転操作量と前記現在時刻以前規範状態量に基づいて決定されるので、現在時刻以前規範状態に繋がる将来規範状態を適切に決定できる。そして、前記第1の将来車両挙動および第2の将来車両挙動は、それぞれにおける第2の状態量が前記将来規範状態に近づくように前記初期化済車両モデルを使用して決定されるので、少なくとも前記第1の将来車両挙動または第2の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす限り、実際の車両の運動に係わる第2の状態量が、理想的な状態にできるだけ近づくようにアクチュエータ装置の動作指令を逐次決定できる。
この第27発明では、より具体的には、例えば、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、第1フィードフォワード成分と第1フィードバック成分との合成値であり、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動の決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第1フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき所定の第1フィードフォワード制御則により決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第1フィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第1フィードバック制御則により決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第1フィードフォワード成分と前記第1フィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則であり、
前記第2の将来車両挙動決定手段が決定する前記第2の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、第2フィードフォワード成分と第2フィードバック成分との合成値であり、前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動の決定するための前記第2の制御則は、該第2の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第2フィードフォワード成分を所定の第2フィードフォワード制御則により決定する処理と、該第2の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第2フィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第2フィードバック制御則により決定する処理と、該第2の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第2フィードフォワード成分と前記第2フィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則である(第28発明)。
この第28発明によれば、前記将来の運転操作量に基づく第1フィードフォワード成分を基本としつつ、前記第1フィードバック成分によって、前記第1の将来車両挙動の第2の状態量を前記将来規範状態に近づけるように該第1の将来車両挙動の動作指令を決定できる。同様に、第2フィードフォワード成分を基本としつつ、前記第2フィードバック成分によって、前記第2の将来車両挙動の第2の状態量を前記将来規範状態に近づけるように該第2の将来車両挙動の動作指令を決定できる。
なお、第28発明では、前記第1のフィードバック制御則と第2のフィードバック制御則とは、互いに異なるフィードバック制御則でもよいが、同じフィードバック制御則でもよい。
また、前記第5発明または第6発明では、前記アクチュエータ装置制御手段は、少なくとも現在時刻以前に前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量に基づいて、前記車両の運動に係わる所定の第2の状態量に対する現在時刻までの規範状態である現在時刻以前規範状態を逐次決定する第1規範状態決定手段と、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の規範状態である将来規範状態を決定する第2規範状態決定手段とを備え、
前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記第1の将来車両挙動を決定する制御則であり、
前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、該第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記第mの将来車両挙動を決定する制御則であるようにしてもよい(第29発明)。
この第29発明によれば、第2の状態量に関する将来の理想的な状態を意味する前記将来規範状態は、前記第25発明と同様に、前記将来の運転操作量と前記現在時刻以前規範状態量に基づいて決定されるので、現在時刻以前規範状態に繋がる将来規範状態を適切に決定できる。そして、前記第1の将来車両挙動および第mの将来車両挙動は、それぞれにおける第2の状態量が前記将来規範状態に近づくように前記初期化済車両モデルを使用して決定されるので、少なくとも前記第1の将来車両挙動または第mの将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす限り、実際の車両の運動に係わる第2の状態量が、理想的な状態にできるだけ近づくようにアクチュエータ装置の動作指令を逐次決定できる。
そして、この第29発明では、より具体的には、例えば、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、第1フィードフォワード成分と第1フィードバック成分との合成値であり、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動の決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第1フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき所定の第1フィードフォワード制御則により決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第1フィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第1フィードバック制御則により決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第1フィードフォワード成分と前記第1フィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則であり、
前記第mの将来車両挙動決定手段が決定する前記第mの将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、第mフィードフォワード成分と第mフィードバック成分との合成値であり、前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動の決定するための前記第mの制御則は、該第mの将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第mフィードフォワード成分を所定の第mフィードフォワード制御則により決定する処理と、該第mの将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第mフィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第mフィードバック制御則により決定する処理と、該第mの将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第mフィードフォワード成分と前記第mフィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則である(第30発明)。
この第30発明によれば、前記将来の運転操作量に基づく第1フィードフォワード成分を基本としつつ、前記第1フィードバック成分によって、前記第1の将来車両挙動の第2の状態量を前記将来規範状態に近づけるように該第1の将来車両挙動の動作指令を決定できる。同様に、第mフィードフォワード成分を基本としつつ、前記第mフィードバック成分によって、前記第mの将来車両挙動の第2の状態量を前記将来規範状態に近づけるように該第mの将来車両挙動の動作指令を決定できる。
なお、第30発明では、前記第1のフィードバック制御則と第m(m=2,3,…,M)のフィードバック制御則とは、互いに異なるフィードバック制御則でもよいが、同じフィードバック制御則でもよい。
前記第26発明では、さらに具体的には、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記フィードフォワード成分は、基本フィードフォワード成分と第1補助フィードフォワード成分とから構成され、該第1の将来車両挙動決定手段の前記第1フィードフォワード制御則は、前記将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記基本フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき決定する処理と、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1補助フィードフォワード成分が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における第1補助フィードフォワード成分の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における動作指令の前記第1補助フィードフォワード成分を決定する処理とを含む制御則であることが好ましい(第31発明)。
この第31発明によれば、前記基本フィードフォワード成分は、前記運転操作量が表す車両の運転者の要求に則した車両の挙動を示すアクチュエータ装置の動作指令を意味する。そして、第1の将来車両挙動決定手段が決定した将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記基本フィードフォワード成分に近いか、もしくは一致するようなフィードフォワード成分を有する動作指令が逐次決定されることとなる。このため、実際の車両の評価対象が、将来的に前記所定の制約条件を満たすことが予測される状況では、実際の車両の運動に係わる第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、できるだけ運転者の要求に則した車両の運転を行なうことができる。
なお、この第31発明における基本フィードフォワード成分は、前記第7発明における基本値に相当する。
また、前記第28発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記第1フィードフォワード成分は、基本フィードフォワード成分と第1補助フィードフォワード成分とから構成され、該第1の将来車両挙動決定手段の前記第1フィードフォワード制御則は、前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記基本フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき決定する処理と、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1補助フィードフォワード成分が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における第1補助フィードフォワード成分の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記第1の将来車両挙動の各時刻における動作指令の前記第1補助フィードフォワード成分を決定する処理とを含む制御則であり、
前記第2の将来車両挙動決定手段が決定する前記第2の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記第2フィードフォワード成分は、前記基本フィードフォワード成分と第2補助フィードフォワード成分とから構成され、該第2の将来車両挙動決定手段の前記第2フィードフォワード制御則は、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻およびその次の時刻における前記第2補助フィードフォワード成分をそれぞれFF2_2(1)、FF2_2(2)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻およびその次の時刻における前記第1補助フィードフォワード成分をそれぞれFF2_1(1)、FF2_1(2)としたとき、少なくともFF2_2(1)がFF2_1(1)よりも0から遠ざかり、または、FF2_2(2)がFF2_1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における動作指令の第2補助フィードフォワード成分を決定する処理を含む制御則であることが好ましい(第32発明)。
この第32発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第31発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、少なくとも前記FF2_2(1)がFF2_1(1)よりも0から遠ざかり、または、前記FF2_2(2)がFF2_1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における動作指令の第2補助フィードフォワード成分が決定される。このため、実際の車両の運動に係わる第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を現在時刻から、またはその次の時刻から防止し得るように前記第2の将来車両挙動を決定できる。従って、この第2の将来車両挙動の評価対象に対する前記評価手段の評価に基づいて、アクチュエータ装置の現在時刻の動作指令を決定することで、上記の状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
なお、この第32発明における基本フィードフォワード成分は、前記第9発明における基本値に相当する。
そして、この第32発明では、前記第2の将来車両挙動決定手段の前記第2フィードフォワード制御則は、前記第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令の前記第2補助フィードフォワード成分を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように決定する制御則であることが好ましい(第33発明)。
この第33発明によれば、実際の車両の第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況で、アクチュエータの動作指令のフィードフォワード成分を、運転者の要求に則した動作指令の成分としての基本フィードフォワード成分から徐々に遠ざけるように決定することが可能となる。
前記第32発明と同様に、前記第30発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記第1フィードフォワード成分は、基本フィードフォワード成分と第1補助フィードフォワード成分とから構成され、該第1の将来車両挙動決定手段の前記第1フィードフォワード制御則は、前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記基本フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき決定する処理と、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1補助フィードフォワード成分が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における第1補助フィードフォワード成分の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記第1の将来車両挙動の各時刻における動作指令の前記第1補助フィードフォワード成分を決定する処理とを含む制御則であり、
前記第mの将来車両挙動決定手段が決定する前記第mの将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記第mフィードフォワード成分は、前記基本フィードフォワード成分と第m補助フィードフォワード成分とから構成され、該第mの将来車両挙動決定手段の前記第mフィードフォワード制御則は、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻およびその次の時刻における前記第m補助フィードフォワード成分をそれぞれFF2m(1)、FF2m(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻およびその次の時刻における前記第m−1補助フィードフォワード成分をそれぞれFF2m-1(1)、FF2m-1(2)としたとき、少なくともFF2m(1)がFF2m-1(1)よりも0から遠ざかり、または、FF2m(2)がFF2m-1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における動作指令の第m補助フィードフォワード成分を決定する処理を含む制御則であることが好ましい(第34発明)。
この第34発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第31発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1から第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、少なくとも前記FF2m(1)がFF2m-1(1)よりも0から遠ざかり、または、前記FF2m(2)がFF2m-1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における動作指令の第m補助フィードフォワード成分が決定される。このため、第m−1の将来車両挙動の動作指令でアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を現在時刻から、またはその次の時刻から防止し得るように前記第mの将来車両挙動を決定できる。従って、実際の車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなる状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
なお、この第34発明における基本フィードフォワード成分は、前記第11発明における基本値に相当する。
そして、この第34発明では、前記第mの将来車両挙動決定手段の前記第mフィードフォワード制御則は、前記第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令の前記第m補助フィードフォワード成分を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように決定する制御則であることが好ましい(第35発明)。
この第35発明によれば、実際の車両の第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況で、アクチュエータの動作指令のフィードフォワード成分を、運転者の要求に則した動作指令の成分としての基本フィードフォワード成分から徐々に遠ざけるように決定することが可能となる。
前記第26発明では、さらに具体的には、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインが、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻におけるフィードバックゲインの値よりも所定の基準ゲインに近づき、または該基準ゲインに一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備えるようにしてもよい(第36発明)。
この第36発明によれば、第1の将来車両挙動決定手段が決定した将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインが、基準ゲインに近いか、もしくは一致するような所定のパターンで逐次決定される。このため、実際の車両の評価対象が、将来的に前記所定の制約条件を満たすことが予測される状況では、実際の車両の運動に係わる第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に適切に近づけることができる。
また、前記第28発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインが、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻におけるフィードバックゲインの値よりも所定の基準ゲインに近づき、または該基準ゲインに一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備え、
前記第2の将来車両挙動決定手段は、前記第2の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記第2フィードバック制御則のフィードバックゲインをそれぞれKfb_2(1)、Kfb_2(2)とし、前記第1の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインをそれぞれKfb_1(1)、Kfb_1(2)としたとき、少なくともKfb_2(1)がKfb_1(1)よりも前記基準ゲインから遠ざかり、または、Kfb_2(2)がKfb_1(2)よりも前記基準ゲインから遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における前記第2フィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備えるようにしてもよい(第37発明)。
この第37発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第36発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、少なくとも前記Kfb_2(1)がKfb_1(1)よりも前記基準ゲインから遠ざかり、または、Kfb_2(2)がKfb_1(2)よりも前記基準ゲインから遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における前記第2フィードバック制御則のフィードバックゲインが設定される。このため、実際の車両の運動に係わる第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を現在時刻から、またはその次の時刻から防止し得るように前記第2の将来車両挙動のフィードバック成分を決定できる。従って、この第2の将来車両挙動の評価対象に対する前記評価手段の評価に基づいて、アクチュエータ装置の現在時刻の動作指令を決定することで、上記の状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
そして、この第37発明では、前記第2フィードバック制御則のフォードバックゲインを設定する手段は、前記第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける第2フィードバック制御則のフィードバックゲインを、該時刻kの進行に伴い徐々に前記基準ゲインから遠ざけるように設定することが好ましい(第38発明)。
この第38発明によれば、実際の車両の第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況で、前記第2フィードバック制御則のフィードバックゲインを基準ゲインから徐々に遠ざけるように決定することが可能となる。
前記第37発明と同様に、前記第30発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインが、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻におけるフィードバックゲインの値よりも所定の基準ゲインに近づき、または該基準ゲインに一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備え、
前記第mの将来車両挙動決定手段は、前記第mの将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記第mフィードバック制御則のフィードバックゲインをそれぞれKfbm(1)、Kfbm(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記第m−1フィードバック制御則のフィードバックゲインをそれぞれKfbm-1(1)、Kfbm-1(2)としたとき、少なくともKfbm(1)がKfbm-1(1)よりも前記基準ゲインから遠ざかり、または、Kfbm(2)がKfbm-1(2)よりも前記基準ゲインから遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における前記第mフィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備えるようにしてもよい(第39発明)。
この第39発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第36発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1から第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、少なくともKfbm(1)がKfbm-1(1)よりも前記基準ゲインから遠ざかり、または、Kfbm(2)がKfbm-1(2)よりも前記基準ゲインから遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における前記第mフィードバック制御則のフィードバックゲインが設定される。このため、第m−1の将来車両挙動の動作指令でアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を現在時刻から、またはその次の時刻から防止し得るように前記第mの将来車両挙動のフィードバック成分を決定できる。従って、実際の車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなる状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
そして、この第39発明では、前記第mフィードバック制御則のフォードバックゲインを設定する手段は、前記第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける第mフィードバック制御則のフィードバックゲインを、該時刻kの進行に伴い徐々に前記基準ゲインから遠ざけるように設定することが好ましい(第40発明)。
この第40発明によれば、実際の車両の第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況で、前記第mフィードバック制御則のフィードバックゲインを基準ゲインから徐々に遠ざけるように決定することが可能となる。
また、前記第26発明では、前記第2規範状態決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の基本規範状態を決定する手段と、該基本規範状態を修正するための規範修正量を決定する手段と、前記決定された基本規範状態を該規範修正量により修正することにより前記将来規範状態を決定する手段とから構成され、
前記規範修正量を決定する手段は、前記第1の将来車両挙動手段により前記将来車両挙動の時系列を決定するとき、少なくとも該将来車両挙動のうちの現在時刻における前記規範修正量が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における規範修正量の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定するようにしてもよい(第41発明)。
この第41発明によれば、第1の将来車両挙動決定手段が決定した将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記規範修正量が、0に近いか、もしくは一致するような所定のパターンで逐次決定される。このため、実際の車両の評価対象が、将来的に前記所定の制約条件を満たすことが予測される状況では、実際の車両の運動に係わる第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に適切に近づけることができる。
また、前記第28発明では、前記第2規範状態決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の基本規範状態を決定する手段と、該基本規範状態を修正するための規範修正量を決定する手段と、前記決定された基本規範状態を該規範修正量により修正することにより前記将来規範状態を決定する手段とから構成され、
前記規範修正を決定する手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により前記第1の将来車両挙動を決定するとき、少なくとも該第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における前記規範修正量が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における規範修正量の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定すると共に、前記第2の将来車両挙動決定手段により前記第2の将来車両挙動を決定するとき、該第2の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記規範修正量をそれぞれC2(1)、C2(2)とし、前記第1の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記規範修正量をそれぞれC1(1)、C1(2)としたとき、少なくともC2(1)がC1(1)よりも0から遠ざかり、または、C2(2)がC1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定するようにしてもよい(第42発明)。
この第42発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第41発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、少なくとも前記C2(1)がC1(1)よりも0から遠ざかり、または、C2(2)がC1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量が決定される。このため、実際の車両の運動に係わる第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を現在時刻から、またはその次の時刻から防止し得るように前記第2の将来車両挙動のフィードバック成分を決定できる。従って、この第2の将来車両挙動の評価対象に対する前記評価手段の評価に基づいて、アクチュエータ装置の現在時刻の動作指令を決定することで、上記の状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
そして、この第42発明では、前記規範修正量を決定する手段は、前記第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける規範修正量を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように決定することが好ましい(第43発明)。
この第43発明によれば、実際の車両の第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況で、前記将来規範状態を基本規範状態から徐々に遠ざけるように決定することが可能となる。
前記第42発明と同様に、前記第30発明では、前記第2規範状態決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の基本規範状態を決定する手段と、該基本規範状態を修正するための規範修正量を決定する手段と、前記決定された基本規範状態を該規範修正量により修正することにより前記将来規範状態を決定する手段とから構成され、
前記規範修正を決定する手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により前記第1の将来車両挙動を決定するとき、少なくとも該第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における前記規範修正量が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における規範修正量の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定すると共に、前記第mの将来車両挙動決定手段により前記第mの将来車両挙動を決定するとき、該第mの将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記規範修正量をそれぞれCm(1)、Cm(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記規範修正量をそれぞれCm-1(1)、Cm-1(2)としたとき、少なくともCm(1)がCm-1(1)よりも0から遠ざかり、または、Cm(2)がCm-1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定するようにしてもよい(第44発明)。
この第44発明によれば、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たす場合には、前記第41発明と同様の作用効果を奏することができる。一方、第1から第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、少なくともCm(1)がCm-1(1)よりも0から遠ざかり、または、Cm(2)がCm-1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量が決定される。このため、第m−1の将来車両挙動の動作指令でアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況では、その状況の発生を現在時刻から、またはその次の時刻から防止し得るように前記第mの将来車両挙動のフィードバック成分を決定できる。従って、実際の車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなる状況の発生を防止するために適切なアクチュエータ装置の動作指令を決定できる。
そして、この第44発明では、前記規範修正量を決定する手段は、前記第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける規範修正量を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように決定することが好ましい(第45発明)。
この第45発明によれば、実際の車両の第2の状態量を規範状態(理想的な状態)に近づけつつ、運転者の要求に則してアクチュエータ装置を動作させた場合に、将来的に車両の評価対象が前記所定の制約条件を満たさなくなることが予測される状況で、第mの将来車両挙動に関する前記将来規範状態を基本規範状態から徐々に遠ざけるように決定することが可能となる。
補足すると、前記第31発明、第36発明、第41発明のうちの2つ以上の発明を互いに併用してもよい。また、前記第32発明、第37発明、第42発明のうちの2つ以上の発明を互いに併用してもよい。また、第34発明、第39発明、第44発明のうちの2つ以上の発明を互いに併用してもよい。
また、前記第31発明では、前記第1将来車両挙動決定手段の前記第1の制御則は、前記将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記フィードフォワード成分と前記フィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第1補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含むことが好ましい(第46発明)。
この第46発明によれば、将来車両挙動において、前記制限対象(路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方)が過大になるなど、不適切なものとならないように第1補助フィードフォワード成分を調整して、該将来車両挙動を決定できる。ひいては、実際の車両の評価対象が前記制約条件をできるだけ満たすような動作指令を適切に決定できる。また、前記動作指令の仮値を基に、前記車両モデルを用いて路面反力や車輪の滑り(制限対象)を求めるので、その制限対象が許容範囲から逸脱するのを極力防止し得るような将来車両挙動の動作指令を決定できる。
なお、この第46発明における前記所定の規則は、前記第14発明における所定の第1b規則に相当する。
また、上記第46発明と同様の考え方によって、前記第32発明または第33発明では、前記第1将来車両挙動決定手段の前記第1の制御則は、前記第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第1フィードフォワード成分と前記第1フィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第1補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含み、
前記第2将来車両挙動決定手段の前記第2の制御則は、前記第2の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第2フィードフォワード成分と前記第2フィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第2の将来車両挙動の動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第2補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含むことが好ましい(第47発明)。
この第47発明によれば、第1の将来車両挙動だけでなく、第2の将来車両挙動も、その制限対象(路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方)が過大になるなど、不適切なものとならないように第2補助フィードフォワード成分を調整して、該第2の将来車両挙動を決定できる。ひいては、実際の車両の評価対象が前記制約条件をできるだけ満たすような動作指令を適切に決定できる。また、前記動作指令の仮値を基に、前記車両モデルを用いて路面反力や車輪の滑り(制限対象)を求めるので、その制限対象が許容範囲から逸脱するのを極力防止し得るような第1および第2の将来車両挙動の動作指令を決定できる。
同様に、前記第34発明または第35発明では、前記第1将来車両挙動決定手段の前記第1の制御則は、前記第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第1フィードフォワード成分と前記第1フィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第1補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含み、
前記第m将来車両挙動決定手段の前記第mの制御則は、前記第mの将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第mフィードフォワード成分と前記第mフィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第mの将来車両挙動の動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第m補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含むことが好ましい(第48発明)。
この第48発明によれば、第1の将来車両挙動だけでなく、第mの将来車両挙動も、その制限対象(路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方)が過大になるなど、不適切なものとならないように第m補助フィードフォワード成分を調整して、該第mの将来車両挙動を決定できる。ひいては、実際の車両の評価対象が前記制約条件をできるだけ満たすような動作指令を適切に決定できる。また、前記動作指令の仮値を基に、前記車両モデルを用いて路面反力や車輪の滑り(制限対象)を求めるので、その制限対象が許容範囲から逸脱するのを極力防止し得るような第1および第mの将来車両挙動の動作指令を決定できる。
前記第1規範状態決定手段を備えた前記第25〜第48発明では、前記実状態量把握手段は、前記車両の実際の運動に係わる前記第2の状態量を検出または推定する手段を含み、
前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、該現在時刻以前規範状態の過去値と前記検出または推定された前記第2の状態量と差に応じて該差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定することが好ましい(第49発明)。
この第49発明によれば、前記現在時刻以前規範状態が、その過去値と前記検出または推定された第2の状態量との差を0に近づけるように決定した仮想外力を使用して決定されるので、現在時刻以前規範状態が、実際の車両の第2の状態量の状態から大きく乖離するのを防止できる。ひいては、前記将来規範状態量も、現在時刻までの車両の第2の状態量と乖離の少ないものに決定できる。その結果、各将来車両挙動において、第2の状態量が将来規範状態量に近づくように決定される動作指令が過大になるのを防止して、実際の車両の挙動を適切に制御し得る動作指令を逐次決定することが可能となる。
上記第49発明と別の形態として、例えば前記第46発明では、前記第1将来車両挙動決定手段が決定した前記将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該動作指令の現在時刻における前記仮値と、新たな動作指令との差を仮想外力決定用偏差としたとき、前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、前記仮想外力決定用偏差に応じて該偏差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定するようにしてもよい(第52発明)。
同様に、前記第47発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定した前記第1の将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該第1の将来車両挙動の動作指令の現在時刻における前記仮値と、前記第2の将来車両挙動決定手段が決定した前記第2の将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該第2の将来車両挙動の動作指令の現在時刻における前記仮値とのいずれかと、新たな動作指令との差を仮想外力決定用偏差としたとき、前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、前記仮想外力決定用偏差に応じて該偏差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定するようにしてもよい(第53発明)。
同様に、前記第48発明では、前記第1の将来車両挙動決定手段が決定した前記第1の将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該第1の将来車両挙動の動作指令の現在時刻における前記仮値と、前記第mの将来車両挙動決定手段が決定した前記第mの将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該第mの将来車両挙動の動作指令の現在時刻における前記仮値とのいずれかと、新たな動作指令との差を仮想外力決定用偏差としたとき、前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、前記仮想外力決定用偏差に応じて該偏差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定するようにしてもよい(第54発明)。
これらの第52発明〜第54発明によれば、現在時刻以前規範状態が、前記仮想外力決定用偏差にじて該偏差を0に近づけるように決定した仮想外力を使用して決定されるので、前記第39発明と同様に、現在時刻以前規範状態が、実際の車両の第2の状態量の状態から大きく乖離するのを防止できる。ひいては、各将来車両挙動において、第2の状態量が将来規範状態量に近づくように決定される動作指令が過大になるのを防止して、実際の車両の挙動を適切に制御し得る動作指令を逐次決定することが可能となる。
本発明の車両の制御装置の実施形態を以下に説明する。
まず、本明細書の実施形態における車両の概要を説明する。本明細書の実施形態で例示する車両は、4個の車輪(車両の前後に2個ずつの車輪)を備える自動車である。その自動車の構造自体は、公知のものでよいので本明細書での詳細な図示および説明は省略するが、その概要は次の通りである。図1は、その車両の概略構成を示すブロック図である。
図1に示す如く、車両1(自動車)は、公知の通常の自動車と同様、4個の車輪W1,W2,W3,W4のうちの駆動輪に回転駆動力(車両の推進力となる回転力)を付与し、あるいは各車輪W1〜W4に制動力を付与する駆動・制動装置3A(駆動・制動系)と、4個の車輪W1〜W4のうちの操舵輪(通常は前輪W1,W2)を操舵するステアリング装置3B(ステアリング系)と、4個の車輪W1〜W4に車体1Bを弾力的に支持するサスペンション装置3C(サスペンション系)とを備えている。
これらの装置3A,3B,3Cは、車両1の運動を操作する機能を持つ。例えば駆動・制動装置3Aは、主に、車両1の進行方向の位置、速度、加速度を操作する機能を持ち、ステアリング装置3Bは、主に、車両1のヨー方向の姿勢を操作する機能を持ち、サスペンション装置3Cは、主に、車両1の車体1Bのピッチ方向およびロール方向の姿勢、あるいは車体1Bの路面からの高さ(車輪W1〜W4に対する車体1Bの上下方向の位置)を操作する機能を持つ。なお、本明細書では、「姿勢」は空間的な向きを意味する。
駆動・制動装置3Aは、図示は省略するが、より詳しくは車両1の動力発生源(車両1の推進力発生源)としてのエンジン(内燃機関)と、このエンジンの出力(回転駆動力)を車輪W1〜W4のうちの駆動輪に伝達する動力伝達系と、各車輪W1〜W4に制動力を付与するブレーキ装置とを備えている。動力伝達系には、変速装置、差動歯車装置などが含まれる。駆動輪は、2つの前輪W1,W2、あるいは、2つの後輪W3,W4、あるいは、前輪W1,W2および後輪W3,W4の両者(4個の車輪W1〜W4)のいずれでもよい。
なお、実施形態で説明する車両1は、動力発生源としてエンジンを備えるものであるが、エンジンと電動モータとを動力発生源として備えた車両(いわゆるパラレル型のハイブリッド車両)や電動モータを動力発生源として備えた車両(いわゆる電気自動車、あるいはシリーズ型のハイブリッド車両)であってもよい。
また、車両1(自動車)を運転者が操縦するために操作する操作器5(人為的操作器)として、ステアリングホイール(ハンドル)、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバーなどが車両1の車室内に備えられている。
操作器5のうちのステアリングホイールは、前記ステアリング装置3Bの動作に関連しており、該ステアリングホイールを回転操作することで、これに応じてステアリング装置3Bにより車輪W1〜W4のうちの操舵輪(通常は2個の前輪W1,W2)が操舵される。
操作器5のうちのアクセルペダル、ブレーキペダルおよびシフトレバーは、前記駆動・制動装置3Aの動作に関連するものである。すなわち、アクセルペダルの操作量(踏み込み量)に応じてエンジンに備えられたスロットル弁の開度が変化し、エンジンの吸入空気量および燃料噴射量(ひいてはエンジンの出力)が調整される。また、ブレーキペダルの操作量(踏み込み量)に応じてブレーキ装置が作動し、ブレーキペダルの操作量に応じた制動力が各車輪W1〜W4に付与される。また、シフトレバーを操作することで、変速装置の変速比等、該変速装置の動作状態が変化し、エンジンから駆動輪に伝達されるトルクの調整などが行なわれる。
なお、運転者(車両1の操縦者)によるステアリングホイールなどの各操作器5の運転操作状態は、図示を省略する適宜のセンサにより検出される。以降、この運転操作状態の検出値(センサの検出出力)を運転操作入力と呼ぶ。この運転操作入力には、具体的には、ステアリングホイールの回転角であるステアリング角、アクセルペダルの操作量であるアクセルペダル操作量、ブレーキペダルの操作量であるブレーキペダル操作量、シフトレバーの操作位置であるシフトレバー位置が含まれる。該運転操作入力は本発明における運転操作量に相当するものであり、この運転操作入力を検出するセンサが本発明における運転操作量検出手段に相当する。
本明細書の実施形態では、前記駆動・制動装置3A、ステアリング装置3Bおよびサスペンション装置3Cは、その動作(ひいては車両1の運動)を前記運転操作入力以外の車両1の状態量(車速、ヨーレート等)に応じて能動的に制御可能なものとされている。
すなわち、駆動・制動装置3Aは、例えば車両1の走行時にエンジンから各駆動輪に伝達する回転駆動力の配分や、車両1の減速時に各車輪W1〜W4に付与する制動力の配分を油圧アクチュエータ、電動モータ、電磁制御弁などのアクチュエータを介して所望の動力配分に制御可能なものとされている。以下、このような動力配分の制御機能を有する駆動・制動装置3Aを、動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aという。なお、この動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aには、動力配分を制御するためのアクチューエータのほか、エンジンのスロットル弁を駆動するアクチュエータ、燃料噴射弁を駆動するアクチュエータ、変速装置の変速駆動を行なうアクチュエータ、ブレーキ装置のアクチュエータなども含まれる。
また、ステアリング装置3Bは、前輪W1,W2だけでなく、後輪W3,W4の操舵機構も備えており、ステアリングホイールの回転操作に応じて、前輪W1,W2を操舵すると共に、必要に応じて適宜、油圧ポンプ、電動モータ、電磁制御弁などのアクチュエータを介して後輪W3,W4の操舵を行なうもの(いわゆる4WS)とされている。この場合、ステアリング装置3Bは、前輪W1,W2の操舵角も後輪W3,W4と同様に電動モータなどのアクチュエータにより所望の操舵角に制御可能なものとされている。
但し、ステアリング装置3Bは、前輪W1,W2をステアリングホイールの回転操作に応じてラック・アンド・ピニオンなどの操舵機構を介して機械的に操舵するもの(前輪操舵用のアクチュエータを備えないもの)、あるいは、その機械的な操舵に加えて必要に応じて電動モータなどのアクチュエータにより前輪W1,W2の操舵を補助するようにしたものであってもよい。あるいは、ステアリング装置3Bは、後輪W3,W4の操舵機能を持たずに、前輪W1,W2の操舵角だけを電動モータなどのアクチュエータにより所望の操舵角に制御可能なものでもよい。以下、このように前輪W1,W2の操舵角、あるいは後輪W1,W2の操舵角、あるいは、前輪W1,W2および後輪W1,W2の両者の操舵角をアクチュエータにより制御可能なステアリング装置3Bをアクティブステアリング装置3Bという。
なお、前輪W1,W2などの操舵輪をステアリングホイールの回転操作に応じて機械的に操舵することに加えて、補助的にアクチュエータにより操舵輪を操舵するようにしたアクティブステアリング装置では、ステアリングホイールの回転操作により機械的に決定される操舵輪の操舵角と、アクチュエータの動作による操舵角(操舵角の補正量)との合成角度が操舵輪の操舵角になる。また、操舵輪の操舵をアクチュエータの駆動力だけで行なうようしたアクティブステアリング装置では、少なくともステアリング角の検出値に応じて操舵輪の操舵角の目標値が決定され、操舵輪の実際の操舵角がその目標値になるようにアクチュエータが制御される。
また、サスペンション装置3Cは、例えば車体1Bと車輪W1〜W4との間に介在するダンパーの減衰力や硬さ等を電磁制御弁や電動モータなどのアクチュエータを介して可変的に制御可能なもの、あるいは油圧シリンダまたは空圧シリンダによってサスペンション(サスペンション装置3Cのばね等の機構部分)のストローク(車体1Bと各車輪W1〜W4との間の上下方向の変位量)、または車体1Bと車輪W1〜W4との間で発生するサスペンションの上下方向の伸縮力を直接的に制御可能なもの(いわゆる電子制御サスペンション)とされている。以下、これらの制御機能を有するサスペンション装置3Cをアクティブサスペンション装置3Cという。このアクティブサスペンション装置3Cでは、ダンパーの減衰力等をアクチュエータを介して制御することで、各車輪W1〜W4と車体1Bとの間の作用力が操作され、それによって各車輪W1〜W4の接地荷重(各車輪W1〜W4に作用する路面反力のうちの並進力の、鉛直成分もしくは路面に垂直な成分)が操作される。あるいは、サスペンションのストローク(ひいては車輪W1〜W4に対する車体1Bの上下方向の位置)がアクチュエータを介して操作される。
以降、これらの動力配分制御機能付き駆動・制動装置3A、アクティブステアリング装置3Bおよびアクティブサスペンション装置3Cを、その動作を適宜のアクチュエータを介して能動的に制御し得るものという意味で、しばしば総称的にアクチュエータ装置3という。本明細書の実施形態における車両1では、アクチュエータ装置3として、上記動力配分制御機能付き駆動・制動装置3A、アクティブステアリング装置3B、およびアクティブサスペンション装置3Cが備えられている。
なお、これらのアクチュエータ装置3の全てを備える必要はなく、これらのアクチュエータ装置3のいずれか1つまたは2つだけが備えられていてもよい。また、これら以外のアクチュエータ装置が備えられていてもよい。アクチュエータ装置3は、その動作を運転操作入力または車両1の状態量(車速、ヨーレート等)などに応じて能動的に制御可能であって、その制御により車両1のある運動を能動的に操作可能なものであればよい。
また、車両1には、前記各アクチュエータ装置3に備えるアクチュエータの操作量(アクチュエータに対する制御入力。以下、アクチュエータ操作量という)を前記運転操作入力などに応じて決定し、そのアクチュエータ操作量によって各アクチュエータ装置3の動作を制御する制御装置10が備えられている。この制御装置10は、マイクロコンピュータなどを含む電子回路ユニットから構成され、その演算処理機能によって本発明における各手段を実現している。なお、制御装置10には、操作器5のセンサから前記運転操作入力が入力される他、図示しない種々のセンサから車両1の車速、ヨーレートなどの車両1の状態量の検出値が入力される。
以上が、本明細書の実施形態における車両1(自動車)の概要である。以上説明した車両1の概要を前提として、実施形態における車両1の制御装置10を以下に詳細に説明する。なお、以降、実際の車両1をしばしば実車1という。
図2は前記制御装置10の全体的な制御処理機能の概略を示すブロック図である。図2中の実車1を除く部分(より正確には、実車1と、後述のセンサ・オブザーバ20に含まれるセンサとを除く部分)が制御装置10の主な制御処理機能である。図2中の実車1は、前記したアクチュエータ装置3(動力配分制御機能付き駆動・制動装置3A、アクティブステアリング装置3B、アクティブサスペンション装置3C)を備えている。
制御装置10は、規範動特性モデル12、シナリオ作成部14、アクチュエータ駆動制御装置16、μ推定器18、センサ・オブザーバ20、および感覚フィードバック則22を備えている。以下、この制御装置10の処理の概要を図2の各部の処理機能と併せて説明する。制御装置10の処理は、所定の制御処理周期(その値を以下、ΔTとする)で逐次実行される。なお、以降、制御装置10の各制御処理周期で決定される変数の値に関し、現在の(最新の)制御処理周期の処理で最終的に得られる値を今回値、前回の制御処理周期の処理で最終的に得られた値を前回値、過去の制御処理周期の処理で最終的に得られた値を過去値(前回値を含む)という。
制御装置10の各制御処理周期において、まず、センサ・オブザーバ20により、実車1の実際の状態量である実状態量の今回値が検出または推定される。センサ・オブザーバ20は、実車1の加速度を検出する加速度センサ、実車1の角速度(ヨーレート)を検出するレートセンサ、実車1の車速(対地速度)を検出する車速センサ、各車輪W1〜W4の回転速度を検出する回転速度センサ、サスペンションのストローク(上下方向の変位量)を検出するサスペンションストロークセンサ、車体1Bの高さ(路面に対する上下方向の位置)を検出する車高センサ、各車輪W1〜W4の接地荷重(路面反力)もしくは路面との間の摩擦力を検出する力センサ、各車輪W1〜W4の駆動トルクを検出するトルクセンサ、実車1の周囲(前方など)の存在物を検出する視覚センサもしくはレーダー、実車1の位置を検出するGPSもしくは慣性航法装置などの種々のセンサを備えており、これらのセンサの出力により、実車1の実状態量および障害物などの実車1の周囲状況を検出する。
また、センサ・オブザーバ20は、センサによって直接的に検出できない実車1の実状態量(例えば横滑り角)に関しては、例えば前記運転操作入力とアクチュエータ装置3のアクチュエータ操作量とセンサの検出値とを基に、オブザーバによって実車1の実状態量を推定する。このようにセンサによって直接的に検出され、あるいは、オブザーバによって推定される実車1の実際の状態量が実状態量である。本明細書の実施形態では、検出または推定する実状態量(車両1の実際の運動に係わる第1の状態量)には、実車1の位置(空間的な位置)、その位置の変化速度、実車1の車体1Bの姿勢(ヨー方向、ピッチ方向、ロール方向の方位角)、その姿勢の変化速度(ヨー方向、ピッチ方向、ロール方向の角速度)、車速、各車輪W1〜W4の回転速度、横滑り角、エンジンの回転速度等が含まれる。なお、図2のセンサ・オブザーバ20には、前記操作器5のセンサは含まれていない。以降、個々の実状態量の検出値または推定値にしばしば「実」を付する。例えば実際の車速の検出値または推定値を実車速、実際のヨーレート(ヨー方向の角速度)の検出値または推定値を実ヨーレートという。
補足すると、センサ・オブザーバ20は、本発明における実状態量把握手段に相当する。
次いで、μ推定器18によって、車輪W1〜W4と路面との間の摩擦係数の推定値である推定摩擦係数μestm(今回値)が算出される。このμ推定器18には、例えばセンサ・オブザーバ20で検出または推定された実車1の実状態量(例えば、実車1の前後、左右方向の加速度、各車輪W1〜W4の回転速度、実車1のヨーレートなど)と、詳細を後述するアクチュエータ駆動制御装置16が決定したアクチュエータ操作量のうちの操舵輪W1〜W4の操舵角を規定するアクチュエータ操作量(前回値などの過去値)および駆動・制動力を規定するアクチュエータ操作量(前回値などの過去値)とが入力され、これらの入力から推定摩擦係数μestmが算出される。この場合、摩擦係数を推定する手法は、種々様々な手法が公知となっており、その公知の手法によってμestmを決定するようにすればよい。例えば車体1Bの加速度のピーク値を基に摩擦係数を推定することが可能である。
なお、推定摩擦係数μestmは、各車輪W1〜W4毎に各別に求めることが望ましいが、例えば全ての車輪W1〜W4の組についての代表的な推定値、あるいは、前輪W1,W2の組と後輪W3,W4の組とのそれぞれの組の代表的な推定値、あるいは、左側の車輪W1,W3の組と右側の車輪W2,W4の組とのそれぞれの組の代表的な推定値であってもよい。また、推定摩擦係数μestmは、その値が頻繁に変動するのを避けるために、制御装置10の制御処理周期よりも長い一定の時間間隔で更新するようにしたり、あるいは、各制御処理周期での摩擦係数の瞬時推定値からローパスフィルタなどのフィルタを介して推定摩擦係数μestmを得るようにしてもよい。
次いで、前記操作器5のステアリング角、アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量、シフトレバー位置を含む運転操作入力のうちのステアリング角(今回値)と、前記センサ・オブザーバ20によって検出または推定された実状態量のうちの車速(今回値)と、現状容認操作量とが規範動特性モデル12に入力される。この規範動特性モデル12は、実車1の運転開始時(より正確には制御装置10の起動時)から、車両1の運動に係わる状態量(第2の状態量)の規範値としての規範状態量を制御処理周期毎に逐次作成する手段である。この規範状態量の時系列は、現在の制御処理周期までの(現在時刻までの)運転操作入力に応じた理想的な車両1の状態量(例えば理想的な乾燥路面上で操作器5の操作によって運転者が望んだ実車1の運動に係わる状態量)の時系列を意味する。本明細書の実施形態では、この規範状態量の時系列は、例えば車両1のヨーレートの時系列と車両1の位置の時系列の空間的な軌跡としての車両1の走行経路とから構成される。以下、規範動特性モデル12が作成するヨーレートを規範ヨーレート、車両1の走行経路を規範コースという。なお、規範状態量は、規範ヨーレートおよび規範コースのいずれか一方のみなど、単一の種類の状態量だけであってもよく、あるいは、その他の種類の状態量が含まれていてもよい。すなわち、実車1の運動に係わる種々様々の状態量のうち、アクチュエータ装置3によって操作可能であって、且つ制御したい種類の状態量を適宜、選択し、その選択した種類の状態量の規範値を規範状態量として求めるようにすればよい。本明細書の実施形態では、車両1のヨー軸まわりの運動と走行経路とを適切に制御するために、規範ヨーレートと規範コースとを規範状態量として求めるようにした。
また、規範動特性モデル12に入力される現状容認操作量は、規範動特性モデル12が作成する規範状態量を実車1の実状態量に近づける(規範状態量が実車1の実状態量からかけ離れるのを抑制する)ために規範動特性モデル12に入力する仮想的な外力に相当するものである。この現状容認操作量は、詳細を後述するシナリオ作成部14において制御処理周期毎に逐次決定される。そして、規範動特性モデル12が、各制御処理周期で、規範状態量の今回値を算出するときには、現状容認操作量の前回値が入力される。
前記規範動特性モデル12の具体的な処理を説明する。本実施形態では、規範状態量としての規範ヨーレートおよび規範コースは、例えば前記非特許文献1の図6−63、あるいは、「自動車の運動と制御(第二版)」(著者:安部正人、発行所:株式会社山海堂、平成16年7月23日発行)の図3.5に示される2自由度モデル(二輪車モデル)に基づき、規範ヨーレートおよび規範コースを決定する。2自由度モデルは、図3に示す如く、実車1の挙動を単一の前輪Wfと単一の後輪Wrとを有する車両(すなわち二輪車)の挙動で近似表現するモデルである。
この場合、本実施形態の規範動特性モデル12は、次式01a,01bの動力学方程式で記述される。
Figure 2007018188

ここで、m、I、V、β、γ、δfは、それぞれ車両1の質量、車両1のヨー軸まわりの慣性モーメント、走行速度(車速)、車両1の重心点の横滑り角、車両1のヨーレート、前輪W1,W2(図3の前輪Wf)の操舵角である。また、Lfは、車両1の重心点と前車軸との間の距離、Lrは、車両1の重心点と後車軸との間の距離、Kfは、車両1の前輪W1,W2の1輪あたりのコーナリングパワー(図3の前輪Wfのコーナリングパワー)、Krは、車両1の後輪W3,W4の1輪あたりのコーナリングパワー(図3の後輪Wrのコーナリングパワー)である。また、Fvirt,Mvirtは、それぞれ前記現状容認操作量の並進力成分、モーメント成分である。但し、本実施形態では、Fvirt=0とする。
規範動特性モデル12には、制御処理周期毎に、車両1の実状態量のうちの車速V(今回値)と、運転操作入力のうちのステアリング角(今回値)と、前記現状容認操作量(本実施形態ではMvirt)とが入力される。そして、入力されたステアリング角を基に、操舵角δf(今回値)が求められ、この操舵角δfと入力された車速Vとを用いて、上記式01a,01bを満たす横滑り角βおよびヨーレートγの今回値が算出される。この場合、式01a,01bにおけるm,Lf,Lr,Kf,Krの値としては、あらかじめ設定された値が用いられる。このようにして算出された横滑り角βおよびヨーレートγのうちのヨーレートγが、規範ヨーレートとして得られる。
そして、上記の如く算出されたヨーレートγ(規範ヨーレート)を制御処理周期毎に積分することで、車両1の方位角(ヨー軸まわりの角度)が求められる。さらに、この方位角と、上記の如く算出した車両1の重心点の横滑り角βと、実車速Vとを基に、車両1の位置(より詳しくは車両1の重心点の平面内位置)が時系列的に算出される。このようにして得られる車両1の重心点の位置の時系列の空間的な軌跡(平面上での軌跡)が規範コースとして得られる。
上記の如く、規範動特性モデル12では、各制御処理周期において、その時刻までの(現在時刻までの)規範状態量が逐次決定される。このように決定される規範状態量の今回値は、後述するシナリオ規範状態量の時系列の初期値として使用されるものである。つまり、規範動特性モデル12は、換言すれば、後述するシナリオ規範状態量の初期値を逐次決定するものである。
なお、本実施形態では、規範ヨーレートと規範コースとを規範状態量としたが、規範ヨーレートだけを規範状態量として決定する場合には、例えば次のように規範ヨーレートを決定するようにしてもよい。この例を図4を参照して以下に説明する。図4は、規範ヨーレートを算出する処理機能を示すブロック図である。図示の如く、規範動特性モデル12は、規範ヨーレートの時系列を作成するための処理機能として、整定目標値決定部12a、フライホイール追従制御則12b、加算処理部12c、およびフライホイールモデル12dとを備える。
各制御処理周期において、運転操作入力のうちのステアリング角と実車1の実状態量のうちの車速とが整定目標値決定部12aに入力される。入力されるステアリング角および車速は今回値である。この整定目標値決定部12aは入力されたステアリング角と車速とから、あらかじめ走行実験に基づき作成されたマップあるいは演算式等により、定常状態(ステアリング角と車速とがそれぞれ今回値に一定に維持された状態)での車両1のヨーレートの目標値である整定目標ヨーレート(今回値)を決定する。
そして、整定目標値決定部12aで決定された整定目標ヨーレート(今回値)と、規範動特性モデル12が前回の制御処理周期で算出した規範ヨーレート(規範ヨーレートの前回値)とがフライホイール追従制御則12bに入力される。該フライホイール追従制御則12bは、入力された整定目標ヨーレートと規範ヨーレートとの偏差に応じて、該偏差を0に近づける(収束させる)ための操作量(この例ではモーメントの次元の操作量)としてのフライホイール用FBモーメントをPD制御則などのフィードバック制御則により算出する。このフライホイール用FBモーメントは、規範ヨーレートを整定目標ヨーレートに近づける角加速度(ヨー軸回りの角加速度)を発生させるための、車両1の重心まわりのモーメント(ヨー軸まわりモーメント)の要求値に相当する。
次いで、このフライホイール用FBモーメント(今回値)に現状容認操作量の前回値が加算処理部12cで加えられ、この加算結果がフライホイールモデル12cに入力される。フライホイールモデル12cは、車両1のヨー軸まわりの運動を、慣性モーメントが車両1のヨー軸まわりの実際の慣性モーメントにほぼ等しいフライホイールの運動によって近似表現するモデルである。なお、フライホイール用FBモーメントに加えられる現状容認操作量は、車両1に作用させる仮想的な外力モーメント(ヨー軸まわりの外力モーメント)に相当するものである、前記式01bに示したMvirtと同じでよい。
該フライホイールモデル12cでは、フライホイール用FBモーメント(今回値)に現状容認操作量(前回値)を加えたものを、あらかじめ定められたフライホイールの慣性モーメントI(車両1のヨー軸まわりの慣性モーメント)で除算し、この除算結果の値を制御処理周期毎に積分することで、規範ヨーレートを算出する。具体的には、フライホイール用FBモーメントの今回値に現状容認操作量の前回値を加えたものをフライホイールの慣性モーメントIで除算してなる値(これはフライホイールの角加速度を意味する)に制御処理周期ΔTを乗じ、その乗算結果の値を規範ヨーレートの前回値に加算することによって、規範ヨーレートの今回値が算出される。
補足すると、以上説明した規範動特性モデル12の処理では、路面の摩擦係数が理想的な乾燥路面の摩擦係数(一定値)に維持されているとしている。但し、路面の摩擦係数を一定値としなくてもよく、実際の摩擦係数の変化を考慮して、規範状態量を決定するようにしてもよい。この場合、前記式01a,01bを用いて規範状態量を決定するときには、前記μ推定器18で決定した推定摩擦係数μestm(今回値)に応じて、同式中のKf,Krを可変的に設定する。また、図4の処理で規範状態量(規範ヨーレート)を決定するときには、例えば図4に破線で示す如く、前記μ推定器18で決定した推定摩擦係数μestm(今回値)を整定目標値決定部12aとフライホイール追従制御則12bとに入力する。そして、整定目標値決定部12aでは、入力された推定摩擦係数μestmと運転操作入力と車速(実車速)とからマップ等により整定目標ヨーレートを求める。また、フライホイール追従制御則12bでは、入力された推定摩擦係数μestmに応じてフィードバック制御則のゲイン(比例ゲインなど)を可変的に調整する。なお、規範動特性モデル12で使用する摩擦係数の値は、頻繁な変動を生じないものが好ましい。また、各車輪W1〜W4毎に路面の摩擦係数を推定もしくは設定するような場合には、左側の車輪W1,W3と右側の車輪W2,W4とで路面の摩擦係数の値が互いに同一、もしくはほぼ同一であることが望ましい。さらに、前輪W1,W2の路面の摩擦係数と後輪W3,W4の路面の摩擦係数との差が急激に変化しないことが望ましい。
また、規範状態量のうちの規範ヨーレートは、例えば前記整定目標値決定部12aで決定した整定目標ヨーレートを例えば1次遅れのフィルタに通すことによって決定するようにしてもよい。この場合の規範ヨーレートの時系列は、整定目標ヨーレートに1次遅れを伴って追従するようなヨーレートの時系列となる。
また、規範状態量のうちの規範コースの代わりに、車両1の旋回曲率もしくは曲率半径の規範値(規範コースの各部の曲率もしくは曲率半径)を求めるようにしてもよい。
補足すると、規範動特性モデル12の処理は、本発明における第1規範状態決定手段に相当する。この処理により決定される規範ヨーレートあるいは、該規範ヨーレートおよび規範コースは、現在時刻以前規範状態に相当する。
図2に戻って、上記の如く規範動特性モデル12により規範状態量(今回値)を求めた後、ステアリング角、アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量およびシフトレバー位置を含む運転操作入力(今回値)と、センサ・オブザーバ20によって検出または推定された実車1の実状態量(実車1の位置、その位置の変化速度、姿勢(方位角)、その姿勢の変化速度(角速度)、車速やエンジンの回転速度等の今回値)と、規範動特性モデル12が決定した規範状態量(規範ヨーレートおよび規範コースの今回値)と、μ推定器18が決定した推定摩擦係数μestm(前回値)とがシナリオ作成部14に入力される。該シナリオ作成部14は、詳細は後述するが、これらの入力を基に、各アクチュエータ装置3の動作を規定する動作指令としてのアクチュエータ動作目標値(アクチュエータ駆動制御装置16に対する入力値)の今回値を決定する。
ここで、シナリオ作成部14で決定するアクチュエータ動作目標値は、本発明における動作指令に相当するものである。このアクチュエータ動作目標値は、本明細書の実施形態では、例えば、動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aに対する各車輪W1〜W4の動力配分の目標値(より詳しくは各車輪W1〜W4の駆動トルクの目標値と制動トルクの目標値との組)としての目標駆動・制動力と、アクティブステアリング装置3Bに対する各操舵輪の操舵角の目標値としての目標操舵角と、アクティブサスペンション装置3Cに対する各車輪W1〜W4の接地荷重(各車輪W1〜W4に作用する路面反力のうち、鉛直方向または路面に垂直な方向な並進力成分)の目標値としての目標接地荷重と、該アクティブサスペンション装置3Cに対するサスペンションのストロークの目標値しての目標サスペンションストロークとを構成要素とするベクトル量である。
次いで、アクチュエータ動作目標値(今回値)と実車1の実状態量(車速やエンジンの回転速度等の今回値)とがアクチュエータ駆動制御装置16に入力される。このアクチュエータ駆動制御装置16は、入力されたアクチュエータ動作目標値および実状態量を基に、実車1の各アクチュエータ装置3(動力配分制御機能付き駆動・制動装置3A、アクティブステアリング装置3B、アクティブサスペンション装置3C)のアクチュエータ操作量を決定し、そのアクチュエータ操作量によって各アクチュエータ装置3を制御する。
すなわち、アクチュエータ駆動制御装置16は、実際の動力配分制御機能付き駆動・制動装置3A(エンジン、変速装置、ブレーキ装置等)が発生する各車輪W1〜W4の駆動・制動力がそれぞれの目標駆動・制動力に一致または収束するように、実際の動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aにアクチュエータ操作量を出力する。また、アクチュエータ駆動制御装置16は、実際のアクティブステアリング装置3Bによる各操舵輪の操舵角がそれぞれの目標操舵角に一致または収束または追従するように実際のアクティブステアリング装置3Bにアクチュエータ操作量を出力する。また、アクチュエータ駆動制御装置16は、実際のアクティブサスペンション装置3Cにより各車輪W1〜W4に発生する接地荷重と該アクティブサスペンション装置3Cのサスペンションストロークとがそれぞれ目標接地荷重、目標サスペンションストロークに一致または収束するようにアクチュエータ操作量を出力する。
なお、各車輪W1〜W4の目標接地荷重と目標サスペンションストロークとを厳密に同時に成立させることは不可能なので、目標接地荷重と目標サスペンションストロークとを妥協的に満足するように、アクティブサスペンション装置3Cの制御には、コンプライアンス特性を持たせる。
また、アクチュエータ動作目標値に関し、各車輪W1〜W4の目標駆動・制動力の代わりに、動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Bを構成する各要素に対する目標値、すなわち、エンジンのスロットル弁の目標開度および目標燃料噴射率、変速装置の目標変速比、ブレーキ装置の目標ブレーキ圧を用いても良い。または、目標駆動・制動力の代わりに、各車輪W1〜W4の目標駆動力と目標ブレーキ圧とを用いても良い。また、目標接地荷重の代わりに各車輪W1〜W4のスリップ比の目標値としての目標スリップ比と横滑り角の目標値としての目標横滑り角とを用いるようにしてもよい。
補足すると、前記シナリオ作成部14およびアクチュエータ駆動制御装置16の処理は、本発明におけるアクチュエータ制御手段に相当する。
また、感覚フィードバック制御則22には、シナリオ作成部14で後述するように実行される判断処理の結果が入力される。そして、感覚フィードバック制御則22は、詳細は後述するが、入力された判断結果に応じて、適宜、車両1の運転者に所要の報知を行なう。
以上が、制御装置10の全体的処理の概要である。この概要は、本明細書のいずれの実施形態においても同じである。
次に本発明の第1実施形態におけるシナリオ作成部14の処理を具体的に説明する。
シナリオ作成部14は、それを概略的に説明すれば、制御装置10の各制御処理周期において、前記運転操作入力などに応じて、現在時刻から所定時間Te後の時刻(現在時刻+Teの時刻)までの車両1の将来の規範状態量の時系列(以下、シナリオ規範状態量の時系列という)を作成すると共に、現在時刻から所定時間Te後の時刻までの、アクチュエータ動作目標値と、車両1の運動に係わる状態量と、各車輪W1〜W4に作用する路面反力と、各車輪W1〜W4の滑り(横滑り角およびスリップ比)との組(以下、この組をシナリオ車両挙動という)の時系列を作成する。このとき、基本的には、シナリオ車両挙動における各車輪W1〜W4の滑り(横滑り角およびスリップ比)もしくは各車輪W1〜W4の路面反力が所定の許容範囲に収まり、且つ、シナリオ車両挙動の運動に係わる状態量とシナリオ規範状態量との差が所定の許容範囲に収まるようにシナリオ車両挙動の時系列が作成される。そして、このように作成したシナリオ車両挙動の時系列のうちの、現在時刻(該時系列の初期時刻)におけるアクチュエータ動作目標値が、現在の(今回の)制御処理周期で実際のアクチュエータ駆動制御装置16に出力すべきアクチュエータ動作目標値、すなわち、アクチュエータ動作目標値の今回値として出力される。
なお、シナリオ車両挙動の時系列は所定の刻み時間Δtの時間間隔の時系列である。その刻み時間Δtは、例えば前記制御装置10の制御処理周期ΔTと同一とされる。但し、必ずしもΔt=ΔTである必要はなく、シナリオ車両挙動の時系列の作成時間を短縮するために、Δt>ΔTとしてもよい。あるいは、シナリオ車両挙動の時系列の精度を高めるために、Δt<ΔTとしてもよい。
以降、シナリオ作成部14が作成する状態量などの変数名の先頭にしばしば「シナリオ」という名称を付する。例えばシナリオ車両挙動のうちの、車両1の運動に係わる状態量をシナリオ運動状態量、路面反力をシナリオ路面反力という。また、シナリオ車両挙動のうちのアクチュエータ動作目標値をシナリオアクチュエータ動作目標値という。
また、シナリオ車両挙動の時系列における任意の時刻を整数値「k」で表し、その次の時刻をk+1、1つ前の時刻をk−1で表す。時刻kと時刻k+1または時刻k−1との時間差は、前記刻み時間Δtである。また、時刻k=1は、シナリオ車両挙動の初期時刻を意味し、その初期時刻は、シナリオ車両挙動の時系列を新たに作成しようとしている制御処理周期の時刻(すなわち現在時刻)に一致するものとする。
補足すると、前記シナリオ車両挙動は、本発明における将来車両挙動(第1の将来車両挙動、第2の将来車両挙動、第mの将来車両挙動)に相当する。また、前記シナリオ規範状態量は、本発明における将来規範状態に相当する。
ここで、シナリオ作成部14の処理で用いるシナリオ車両モデル41(図7を参照)について説明しておく。
このシナリオ車両モデル41は、車両1の挙動を表現するモデルであり、車輪W1〜W4の滑りと該車輪W1〜W4に作用する路面反力との関係を表す摩擦モデルと、車両1の運動と車輪W1〜W4の滑りとの関係を表す運動学モデルと、車両1の運動と路面反力(より一般的には車両1に作用する外力(路面反力を含む))との関係を表す動力学モデルと、前記各アクチュエータ装置3の動作特性(運転操作入力やアクチュエータ操作量、あるいは外力に対する各アクチュエータ装置3の動作特性)を表すモデルとを含むものである。このシナリオ車両モデル41は本発明における車両モデルに相当するものである。
図5は、このシナリオ車両モデル41の機能的構成を示すブロック図である。なお、以降の説明において、車輪W1〜W4のそれぞれに対応する変数を明示的に区別する必要がある場合に、該変数に該車輪W1〜W4と同じ番数の添え字i(i=1,2,3,4)を付する。車輪W1〜W4は、それぞれ前記図1に示した通り車両1の左前側の車輪、右前側の車輪、左後側の車輪、右後側の車輪である。また、以降のシナリオ車両モデル41の説明では、各車輪W1〜W4がその外周部(路面と直接に接触して摩擦力を受ける部分)に備えるタイヤを車輪と同一視し、車輪W1〜W4をしばしばタイヤW1〜W4と称する。また、車体1Bの前後方向または進行方向をX軸、鉛直方向をZ軸、X軸およびZ軸と直交する軸をY軸とし、ベクトル量の各座標軸成分には、それぞれ添え字x,y,zを付する。
図5に示したシナリオ車両モデル41は、タイヤ摩擦モデル50、駆動・制動系モデル52、サスペンション動特性モデル54、車体運動モデル56、タイヤ回転運動モデル58、操舵系モデル60、横滑り角算出部62、スリップ比算出部64、およびタイヤ進行速度ベクトル算出部66を備えている。なお、このシナリオ車両モデル41の説明においては、「今回値」は、シナリオ車両挙動の時系列における時刻kでの値の意味で使用し、「前回値」は時刻k−1での値の意味で使用する。
タイヤ摩擦モデル50は、車輪W1〜W4の滑りと該車輪W1〜W4に作用する路面反力との関係を表す摩擦モデルに相当するものであり、シナリオ車両モデル41上での各タイヤWi(i=1,2,3,4)と路面との間の相対運動に応じて各タイヤWiに発生する(路面から各タイヤWiに作用する)路面反力のうちの駆動・制動力Fmdl_x_iと横力Fmdl_y_iとセルフアライニングトルクMmdl_z_iとを算出して出力するものである。これらのFmdl_x_i、Fmdl_y_iおよびMmdl_z_iは、例えば前記非特許文献1に記載されている如く公知の演算処理によって算出される。
具体的には、各タイヤWiの駆動・制動力Fmdl_x_iは、例えば前記非特許文献1の第183頁の式(26)、(27)に見られる如く、各タイヤW1〜W4のスリップ比Smdl_iに応じて次式02a,02bにより決定される。なお、式02a,02bはいずれのタイヤW1〜W4についても同じ形の式であるので、添え字i(i=1,2,3,4)は省略している。

Smdl≦3・μs・Fmdl_z/Kxのとき
Fmdl_x=Kx・(Lh/L)2・Smdl+μd・(1+2・Lh/L)・(1−Lh/L)2・Fmdl_z
+6・Fmdl_z・(μs−μd)・[{(L・ε・Smdl)-2+2・(L・ε・Smdl)-3}
exp{−ε・(L−Lh)・Smdl}+(L・ε・Smdl)-1・(1−Lh/L)・(Lh/L)
−(L・ε・Smdl)-2・(1−2・Lh/L)−2・(L・ε・Smdl)-3]
……式02a

1≧|Smdl|≧3・μs・Fmdl_z/Kxのとき
Fmdl_x=μd・Fmdl_z+6・Fmdl_z・(μs−μd)・[{(L・ε・Smdl)-2
+2・(L・ε・Smdl)-3}・exp(−L・ε・Smdl)
+(L・ε・Smdl)-2−2・(L・ε・Smdl)-3]
……式02b

これらの式02a,02bおいて、Kxはドライビングスチフネス(タイヤWiの駆動時)またはブレーキングスチフネス(タイヤWiの制動時)といわれる比例定数、Lは各タイヤWiの接地長さ、μsは最大摩擦係数、μdはすべり摩擦係数、Lhは各タイヤWiのすべり始めの接地長さ、εは摩擦係数がμsからμdに変化するときの変化度合い、exp( )は自然対数の底eの指数関数、Smdlはシナリオ車両モデル41上での各タイヤWiのスリップ比、Fmdl_zはシナリオ車両モデル41上での各タイヤWiの接地荷重(鉛直方向の路面反力)である。各タイヤWiのスリップ比Smdlは後述するスリップ比算出部64で求められ、接地荷重Fmdl_zは後述するサスペンション動特性モデル54で求められ、μs、μdは前記μ推定部18で求められる推定摩擦係数μestmなどを基に決定される。Kx、L、Lh、εは例えばあらかじめ定めた所定値に設定される。あるいは、εなども摩擦係数と同様に公知の方法により推定してもよい。なお、前記非特許文献1の第183頁の図6−17に見られるように、各タイヤWiのスリップ比とFmdl_xとの関係をあらかじめマップやデータテーブルで設定しておき、それを用いてFmdl_xを決定するようにしてもよい。
各タイヤWiのセルフアライニングトルクMmdl_z_iは、例えば前記非特許文献1の第180頁の式(4)、(5)に見られる如く、各タイヤWiの横滑り角αmdl_iに応じて次式03a,03bにより決定される。なお、式03a,03bはいずれのタイヤW1〜W4についても同じ形の式であるので、添え字i(i=1,2,3,4)は省略している。

M_z*=Mmdl_z/(L・μ・Fmdl_z)
=(1/6)・φ−(1/6)φ2+(1/18)・φ3−(1/162)・φ4 ……式03a

φ=(Ky/(μ・Fmdl_z))・tanαmdl ……式03b

これらの式03a,03bにおいて、Kyはコーナリングスチフネスと言われる比例定数、Lは各タイヤW1〜W4の接地長さ、μは摩擦係数である。各タイヤの接地荷重Fmdl_zは後述するサスペンション動特性モデル54で求められ、μは前記μ推定部18で求められる推定摩擦係数μestmを基に決定される。Ky、Lは例えばあらかじめ定めた所定値に設定され、あるいは公知の方法によって推定される。また、横滑り角αmdlは後述する横滑り角算出部62で求められる。
なお、前記非特許文献1の第180頁の図6−10に見られるように、各タイヤWiのφとM_z*との関係をあらかじめマップやデータテーブルで設定しておき、それを用いてMmdl_z_iを決定するようにしてもよい。
各タイヤWiの横力Fmdl_y_iは、前記非特許文献1の第180頁の式(3)に見られる如く、横滑り角αmdl_iに応じて次式04により決定される。なお、式04はいずれのタイヤW1〜W4についても同じ形の式であるので、添え字i(i=1,2,3,4)は省略している。

F_y*=Fmdl_y/(μ・Fmdl_z)
=φ−(1/3)φ2+(1/27)・φ3 ……式04

この式のφは前記式03bにより横滑り角αmdl_iに応じて定義される値である。各タイヤWiの接地荷重Fmdl_zは後述するサスペンション動特性モデル54で求められ、μは前記μ推定部18で求められる推定摩擦係数μestmを基に決定される。
なお、前記非特許文献1の第180頁の図6−10に見られるように、φとF_y*との関係をあらかじめマップやデータテーブルで設定しておき、それを用いてFmdl_y_iを決定するようにしてもよい。また、各タイヤWiの横力Fmdl_y_iはスリップ比Smdl_iに応じて補正してもよい。すなわち、前記非特許文献1の第184頁の図6−20に見られるような横力とスリップ比との関係をあらかじめマップやデータテーブルで設定しておき、それを用いて式04により決定した横力Fmdl_y_iを補正するようにしてもよい。あるいは、横滑り角αmdl_iとスリップ比Smdl_iとからマップを用いて横力Fmdl_y_iを直接的に決定するようにしてもよい。さらには、タイヤWiのイナーシャ(慣性モーメント)を無視できるような場合には、前記非特許文献1の第184頁の図6−21に見られる関係を利用し、スリップ比Smdl_iに応じて横力Fmdl_y_iを補正する代わりに、各タイヤWiに作用する駆動・制動力Fmdl_x_iに応じて横力Fmdl_y_iを補正するようにしてもよい。
以上のように駆動・制動力Fmdl_x_iと横力Fmdl_y_iとセルフアライニングトルクMmdl_z_iとを算出するために、図5のシナリオ車両モデル41では、各タイヤのスリップ比Smdl_i、横滑り角αmdl_i、接地荷重Fmdl_z_i、および推定摩擦係数μestmをタイヤ摩擦モデル50に入力し、これらの入力値を基に、Fmdl_x_i、Fmdl_y_iおよびMmdl_z_iを決定して出力するようにした。
補足すると、前記式02a、式02bで求められる駆動・制動力Fmdl_x_iは、車輪Wiの中心面(車輪Wiの回転軸と直交する面)と路面との交線方向の力であり、式04を基に求められる横力Fmdl_y_iは、車輪Wiの回転軸を含んで路面に垂直な面と路面との交線方向の力である。従って、それらの交線方向がX軸(車体の前後方向)、Y軸(車体の車幅方向)の方向に一致していない場合(車両1の旋回時など)には、後述する各車輪Wiの操舵角δmdl_iなどを基に、座標変換を行なうことで、Fmdl_x_iとFmdl_y_iとが求められる。なお、上記交線方向がX軸、Y軸と一致していない場合には、X軸方向の力Fmdl_x_iはコーナリングドラッグ、Y軸方向の力Fmdl_y_iはコーナリングフォースといわれる。
駆動・制動系モデル52は、前記したようにエンジン、動力伝達系およびブレーキ装置から構成される前記動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aのモデル(該駆動・制動装置3Aの動作特性を表すモデル)であり、少なくとも該駆動・制動装置3Aに備えるアクチュエータの操作量である駆動・制動系アクチュエータ操作量(エンジンのスロットル弁の駆動、燃料噴射装置の駆動、変速装置の変速動作、ブレーキ装置の駆動を行なうアクチェータの操作量)を基に、各タイヤWiに付与する駆動・制動トルクTqmdl_i(各タイヤWiに付与する駆動トルクと制動トルクとの組)を算出するものである。駆動・制動系アクチュエータ操作量は、前記アクチュエータ駆動制御装置16のモデルである後述のシナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39から入力される。以降、この駆動・制動系アクチュエータ操作量を駆動・制動系モデルアクチュエータ操作量ということがある。この場合、動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aが各タイヤWiに付与する駆動・制動トルクTqmdl_iは、各タイヤWiの回転速度ωwmdl_iに応じて変化するので、各タイヤWiの回転速度ωwmdl_iも駆動・制動系モデル52に入力される。また、本明細書の実施形態での実際のアクチュエータ駆動制御装置16に入力される前記アクチュエータ動作目標値には、前記した通り、動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aに対する各車輪Wiの目標駆動・制動力(各車輪Wiの駆動トルクの目標値と制動トルクの目標値との組)が含まれる。そして、実際のアクチュエータ駆動制御装置16が動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aに出力するアクチュエータ操作量は、実際の動力配分制御機能付き駆動・制動装置3Aが発生する各車輪W1〜W4の駆動力または制動力がそれぞれの目標値に一致または収束または追従するように生成される。このため、前記アクチュエータ駆動制御装置16のモデルである後述のシナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39への入力にも、各タイヤWiに作用する駆動・制動力の目標値が含まれる。そして、前記駆動・制動系モデル52では、その目標値に従うように各タイヤWiに付与する駆動・制動トルクTqmdl_iが算出される。
サスペンション動特性モデル54は、前記アクティブサスペンション装置3Cの動作特性を表すモデルである。このサスペンション動特性モデル54には、詳細を後述する車体運動モデル56から、車両モデル上での車体1Bの運動に係わる状態量(車体1Bの姿勢の方位角およびその角速度、車体1Bの位置および速度)の前回値が入力されると共に、後述するシナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39からアクティブサスペンション装置3Cに備えるアクチュエータの操作量であるサスペンション系アクチュエータ操作量(以降、これをサスペンション系モデルアクチェータ操作量ということがある)が入力される。
そして、サスペンション動特性モデル54は、入力されたサスペンション系モデルアクチュエータ操作量とシナリオ車両モデル41上での車体1Bの運動に係わる状態量の前回値と想定あるいは推定される路面形状とを基に、シナリオ車両モデル41上で各タイヤWiに作用する接地荷重Fmdl_z_iを算出する。
なお、サスペンション装置3Cが、能動的なアクチュエータを備えない受動的なサスペンション装置である場合には、サスペンション動特性モデル54は、サスペンションや各タイヤWiのバネ・マス・ダンパー特性を表すものでよい。この場合には、サスペンション動特性モデル54は、シナリオ車両モデル41上での車体1Bの運動に係わる状態量(車体1Bの姿勢の方位角およびその角速度、車体1Bの位置および速度)の前回値と想定あるいは推定される路面形状とを基に各タイヤW1〜W4に作用する接地荷重Fmdl_z_iを算出すればよい。
車体運動モデル56は、車両1に作用する力(路面反力など)と車体1Bの運動との関係を表す動力学モデルであり、上記の如くタイヤ摩擦モデル50およびサスペンション動特性モデル54により求められた各タイヤWiの路面反力(横力Fmdl_y_i、駆動・制動力Fmdl_x_i、接地荷重Fmdl_z_i、セルフアライニングトルクMmdl_z_iなど)が入力される。そして、車体運動モデル56は、これらの入力と、車体1Bの運動に係わる状態量(車体1Bの姿勢の方位角およびその角速度、車体1Bの位置および速度)の前回値とを基に、車体1Bの運動に係わる状態量の今回値を算出する。なお、車体運動モデル56上での車体1Bの運動の状態量を、以降、シナリオ運動状態量という。
この車体運動モデル56は、具体的には、例えば前記非特許文献1の第211頁の式(122)〜(127)により記述される。すなわち、車体1Bの並進運動(X,Y,Z軸の各座標軸方向の並進運動)に関する動力学は、次式05a〜05cで記述され、車体1Bの回転運動(ロール方向(X軸回り)、ピッチ方向(Y軸回り)、ヨー方向(Z軸回り)の回転運動)に関する動力学は、次式05a〜05cで記述される。なお、ここでは、車両1に作用する空気力の影響は無視する。
Figure 2007018188
Figure 2007018188

ここで、これらの式の変数の意味は非特許文献1の第210頁の表6−7で定義されている通りである。すなわち、u,v,wはそれぞれ車両1のばね上部分(車体1B)の前後、左右、上下方向の速度成分、p,q,rはそれぞればね上部分のロール方向、ピッチ方向、ヨー方向の角速度、Ix,Iyはそれぞればね上部分のX軸、Y軸まわりの慣性モーメント、Izは車両1のZ軸まわりの慣性モーメント、Ixzはばね上部分のX軸およびZ軸に関する慣性相乗モーメント、hf,hrはそれぞれ車両1の前軸、後軸のロールセンタ高さ、hsはばね上部分の重心からロール軸に降ろした垂線の長さ(ロールアーム)、hRCはばね上部分の重心位置でのロール軸の高さ、Lf,Lrはそれぞれ前軸、後軸とばね上部分の重心との間の距離、bf,brはそれぞれ前輪トレッド、後輪トレッド、m,msはそれぞれ車両の質量、ばね上部分の質量、gは重力加速度、ax,ayはそれぞれ車両1の前後方向、横方向(車幅方向)の加速度である。
車体運動モデル56の具体的な演算手順では、上記式05a〜05cおよび06a〜06cのモデル式によって、車体1BのX、Y、Z軸方向の速度(式05a〜05cにおけるu,v,w)と、ロール方向、ピッチ方向、ヨー方向の角速度(式06a〜06cにおけるp,q,r)が求められ、次いで、その求めた車体1Bの速度、角速度を積分することによって、車体1Bの位置と、姿勢角(ロール方向、ピッチ方向、ヨー方向の角度)が求められる。
なお、上記した車体運動モデル56の式では、タイヤWiの上下変位は一定(あるいは路面からの高さ一定)であると仮定されるが、一定でなくてもよい。
また、以上のモデルにおいては、各タイヤWiに作用する水平軸まわりのモーメントMmdl_x_i、Mmdl_y_iは無視しているが、これらを考慮しても良い。また、ロールセンターを用いない表現でモデルを記述してもよい。
前記タイヤ回転運動モデル58は、各タイヤWiの駆動・制動力Fmdl_x_iと各タイヤWiの駆動・制動トルクTqmdl_iとを入力として、各タイヤWiの回転速度ωwmdl_iを出力するモデルである。Fmdl_x_i、Tqmdl_iはそれぞれ前記タイヤ摩擦モデル50、駆動・制動系モデル52から入力される。
具体的には、タイヤ回転運動モデル58では、まず、各タイヤWiの駆動・制動力Fmd_x_iにタイヤの有効半径rwを乗じた値を、各タイヤWiの駆動・制動トルクTqmdl_iから減じることにより、各タイヤWiの回転加速トルクが求められる。そして、この回転加速トルクを各タイヤWiの回転イナーシャ(慣性モーメント)Iwで割った値を積分することにより、各タイヤWiの回転速度ωwmdl_iが求められる。
なお、刻み時間がΔtである離散系においては、積分によって各タイヤWiの回転速度ωwmdl_iを求めるためには、各タイヤWiの回転加速トルクを該タイヤWiの回転イナーシャIwで割ってΔtを乗じた値をタイヤWiの回転速度の前回値に加えることにより、タイヤWiの回転速度ωwmdl_iの今回値を求めればよい。
操舵系モデル60は、前記運転操作入力の要素であるステアリング角θsなどを入力して、各タイヤWiの操舵角δmdl_iを算出するモデル(ステアリング装置3Bの動作特性を表すモデル)である。実施形態におけるステアリング装置3Bであるアクティブステアリング装置3Bでは、操舵系モデル60には、ステアリング角θsに加えて、アクティブステアリング装置3Bが備えるアクチュエータの操作量であるステアリングアクチュエータ操作量δa_i(以降、操舵系モデルアクチュエータ操作量ということがある)が入力される。アクティブステアリング装置3Bが、後輪W3,W4の操舵角だけをアクチュエータにより制御可能な装置である場合には、操舵系モデルアクチュエータ操作量δa_iは、各操舵輪のアクチュエータによる操舵角を規定する操作量である。そして、操舵系モデル60は、これらの入力を基に、各タイヤW1〜W4の操舵角δmdl_iを算出する。
なお、アクティブステアリング装置3Bが全ての車輪W1〜W4の操舵をアクチュエータにより行なう装置である場合には、各車輪Wiの操舵系モデルアクチュエータ操作量δa_iによって、各車輪Wiの操舵角が定まるので、操舵系モデル60へのステアリング角θsの入力を省略してもよい。
また、アクティブステアリング装置3Bが後輪W3,W4を操舵しないものである場合には、後輪W3,W4の操舵角は、ステアリング角θsにかかわらず常に0(車体1Bの前後方向に対する角度が0)とされる。また、ステアリング装置3Bが能動的なアクチュエータを備えない場合には、操舵系モデル60は、ステアリング装置3Bの機構的な特性を基に、ステアリング角θsから各操舵輪(各前輪W1,W2)の操舵角δmdl_iを算出するようにすればよい。さらに、サスペンションのストローク変化や荷重変化によるジオメトリー変化を考慮してもよい。
前記スリップ比算出部64は、各タイヤWiの進行速度ベクトルVmdl_iと各タイヤWiの操舵角δmdl_iと各タイヤWiの回転速度ωwmdl_iとが入力され、これらの入力から、例えば前記非特許文献1の第182頁の式(17)および(18)に従って、各タイヤWiのスリップ比Smdl_iを算出するものである。進行速度ベクトルVmdl_iは、詳細を後述するタイヤ進行速度ベクトル算出部66から入力され、操舵角δmdl_iは前記操舵系モデル60から入力され、回転速度ωwmdl_iは前記タイヤ回転運動モデル58から入力される。
具体的には、各タイヤWiのスリップ比Smdl_iは、そのタイヤWiの駆動時には、次式07aにより算出され、該タイヤWiの制動時には、次式07bにより算出される。ただし、これらの式07a,07bにおけるVは車体1Bの向きを基準とした進行速度ベクトルVmdl_iのうちの、タイヤWiの中心面と路面との交線方向の成分である。この成分は、操舵角δmdl_iを用いて求められる。また、式07a,07bにおいて、rwは各タイヤWiの有効半径である。なお、式07a、07bは、いずれのタイヤW1〜W4についても同じ形の式であるので、添え字i(i=1,2,3,4)は省略している。

駆動時:
Smdl=(V−rw・ωwmdl)/(rw・ωwmdl) ……式07a
制動時:
Smdl=(V−rw・ωwmdl)/V ……式07b

前記横滑り角算出部62は、各タイヤWiの進行速度ベクトルVmdl_iと各タイヤWiの操舵角δmdl_iとが入力され、これらの入力を基に、例えば前記非特許文献1の第181頁の図6−13に見られる如く、各タイヤWiの操舵角(X軸方向に対する角度)と各タイヤWiの進行速度ベクトルVmdl_iの向き(X軸方向に対する角度)との差を求めることによって横滑り角αmdl_iを求めるものである。進行速度ベクトルVmdl_iと操舵角δmdl_iとは、詳細を後述するタイヤ進行速度ベクトル算出部66、前記操舵系モデル60からそれぞれ入力される。
タイヤ進行速度ベクトル算出部66は、前記車体運動モデル56から入力される車体1Bの運動に係わる状態量を基に、キネマティクス演算によって各タイヤWiの進行速度ベクトル(各タイヤWiの進行向きと速度)Vmdl_iを算出するものである。
以上説明したシナリオ車両モデル41の演算処理を図6のフローチャートを参照して以下に説明する。この演算処理は、前記シナリオ車両挙動の時系列の各時刻kで実行される処理である。なお、以降の説明では、添え字[k]は、時刻kでの値であることを意味し、添え字[k-1]は、時刻k−1での値であることを意味するものとする。
まず、S010において、駆動・制動系モデルアクチュエータ操作量[k]を駆動・制動系モデル52に入力することによって、各タイヤWiの駆動・制動トルクTqmdl_i[k](各タイヤWiの駆動トルクおよび制動トルクの組)を算出する。
次いで、S012に進んで、各タイヤWiの駆動・制動トルクTqmdl_i[k]と、時刻k−1での各タイヤWiの駆動・制動力Fmdl_x_i[k-1]とをタイヤ回転運動モデル58に入力することによって、前述のごとく各タイヤWiの回転速度ωwmdl_i[k]を算出する。
次いでS014に進んで、運転操作入力のうちのステアリング角θs[k]と操舵系モデルアクチュエータ操作量δa_i[k]とを操舵系モデル60に入力することによって、各タイヤWiの操舵角δmdl_i[k]を求める。
次いでS016に進んで、サスペンション系モデルアクチュエータ操作量[k]と時刻k−1でのシナリオ運動状態量[k-1](車体1Bの姿勢角[k-1]およびその角速度[k-1]、車体1Bの位置[k-1]および速度[k-1])とをサスペンション動特性モデル54に入力することによって、各タイヤWiに作用する接地荷重Fmdl_z_i[k]を算出する。この場合、想定または推定される路面形状をサスペンション動特性モデル54に入力してもよいが、本実施形態では、その路面形状は、平坦とする。
次いでS018に進んで、時刻k−1のシナリオ運動状態量(車体1Bの速度[k-1]と姿勢角[k-1]および角速度[k-1])をタイヤ進行速度ベクトル算出部66に入力することによって、各タイヤWiの進行速度ベクトルVmdl_i[k](進行向きと速度)を算出する。
次いでS020に進んで、各タイヤWiの操舵角δmdl_i[k]と各タイヤWiの回転速度ωwmdl_i[k]と各タイヤWiの進行速度ベクトルVmdl_i[k]とをスリップ比算出部64に入力することによって、前述のごとく各タイヤWiのスリップ比Smdl_i[k]を算出する。
次いでS022に進んで、各タイヤWiの操舵角δmdl_i[k]と各タイヤWiの進行速度ベクトルVmdl_i[k]とを横滑り角算出部62に入力することによって、横滑り角αmdl_i[k]を求める。
次いでS024に進んで、各タイヤWiの横滑り角αmdl_i[k]とスリップ比Smdl_i[k]と接地荷重Fmdl_z_i[k]とをタイヤ摩擦モデル50に入力することによって、各タイヤWiの駆動・制動力Fmdl_x_i[k]と横力Fmdl_y_i[k]とセルフアライニングトルクMmdl_z_i[k]とを決定する。
最後にS126に進んで、上記のごとく求めた路面反力(横力Fmdl_y_i[k]、駆動・制動力Fmdl_x_i[k]、接地荷重Fmdl_z_i[k]、セルフアライニングトルクMmdl_z_i[k])を前述の車体運動モデル56に入力することによって、シナリオ運動状態量[k]を算出する。このとき、車体運動モデル56では、上記の入力と、時刻k−1におけるシナリオ運動状態量(車体1Bの姿勢角[k-1]およびその角速度[k-1]、車体1Bの位置[k-1]および速度[k-1])とを基に、シナリオ運動状態量[k]を算出する。
以上がシナリオ車両モデル41の演算処理の詳細である。以降、以上の如くシナリオ車両モデル41の演算処理により算出されるシナリオ運動状態量と、各車輪Wiの路面反力(シナリオ路面反力)、横滑り角(シナリオ横滑り角)およびスリップ比(シナリオスリップ比)を総称的にシナリオ車両状態量ということがある。なお、シナリオ車両モデル41の演算処理は、その順番を適宜変更しても良い。例えばS012とS014の演算処理の順番を逆にしてもよい。補足すると、以上説明したシナリオ車両モデル41およびその演算処理は、本明細書の各実施形態において共通である。

[第1実施形態]
次に、第1実施形態におけるシナリオ作成部14の処理の詳細を説明する。
図7は第1実施形態におけるシナリオ作成部14の処理機能の概略を示すブロック図である。同図に示す如く、シナリオ作成部14は、主な処理機能として、将来運転操作入力時系列決定部31、シナリオ規範動特性モデル33、シナリオアクチュエータ動作目標仮値決定部35、横滑り角・スリップ比リミッタ37、シナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39、前記シナリオ車両モデル41、および現状容認操作量決定部43とを備える。
前記操作器5のセンサからシナリオ作成部16に入力される運転操作入力は将来運転操作入力時系列決定部31に与えられる。この将来運転操作入力時系列決定部31は、入力された運転操作入力の時系列(今回値および過去値)を基に、時刻k=1(現在時刻)から所定時間Te後の時刻k=Te/Δt(以降、Te/Δt≡Keとする)までの将来の運転操作入力である将来運転操作入力opの時系列op[k](k=1,2,……,Ke)を作成する。
なお、将来運転操作入力時系列決定部31の処理は、本発明における将来運転操作量決定手段に相当する。
各時刻kの将来運転操作入力op[k]は、シナリオ規範動特性モデル33と、シナリオアクチュエータ動作目標仮値決定部35とに入力される。シナリオ規範動特性モデル33は、将来運転操作入力op[k]とシナリオ現状容認操作量[k-1]とシナリオ運動状態量[k-1]とを基に、シナリオ車両挙動の各時刻kにおける車両1の運動に係わる規範状態量であるシナリオ規範状態量[k]を作成する。このシナリオ規範状態量[k]は、前記規範動特性モデル12により作成する規範状態量と同様に、規範ヨーレートと規範コースとから構成される。以降、シナリオ規範状態量のうちの規範ヨーレートをシナリオ規範ヨーレート、規範コースをシナリオ規範コースという。作成されたシナリオ規範状態量[k]は、シナリオアクチュエータ動作目標仮値決定部35に入力される。なお、シナリオ規範状態量を作成するために、シナリオ規範動特性モデル33に入力される前記シナリオ現状容認操作量[k-1]とシナリオ運動状態量[k-1]とは、それぞれ、時刻k−1において現状容認操作量決定部43、シナリオ車両モデル41により求められるものである。
補足すると、前記シナリオ規範状態量は、本発明における将来規範状態に相当するので、シナリオ規範動特性モデル33の処理は、本発明における規範状態決定手段(より詳しくは前記第24発明における規範状態決定手段、あるいは、前記第25発明、第27発明、第29発明における第2規範状態決定手段)に相当する。
シナリオアクチュエータ動作目標仮値決定部35は、各時刻kにおけるアクチュエータ動作目標値の仮値としてのシナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]を決定する。ここで、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]は、第1フィードフォワード量FF1[k]と、第2フィードフォワード量FF2[k]と、フィードバック量FB[k]とから構成され、それぞれ通常フィードフォワード則35a、予約型フィードフォワード量決定部35b、フィードバック則35cにより決定される。そして、これらのFF1[k]、FF2[k]、FB[k]を加算処理部35dで加算することにより、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k](=FF1[k]+FF2[k]+FB[k])が決定される。決定されたシナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]は、横滑り角・スリップ比リミッタ37に入力される。
ここで、第1フィードフォワード量FF1は、運転操作入力および車両1の運動の状態量とから通常的なフィードフォワード則(あらかじめ設定されたマップ、演算式等)によって決定されるフィードフォワード操作量(アクチュエータ動作目標値の基本値)である。例えば、従来から知られているエンジンの運転制御のように、スロットル弁の開度もしくはアクセルペダル操作量もしくは吸気管内圧とエンジンの回転速度とからマップ等により決定される燃料噴射量(基本燃料噴射量)は、第1フィードフォワード量FF1に相当するものである。本明細書の実施形態では、アクチュエータ動作目標値は、前記したように、各車輪Wiの目標駆動・制動力、目標操舵角、目標接地荷重、および目標サスペンションストロークを構成要素とするベクトル量であるので、これらの目標値の基本値(標準値)を構成要素とするベクトル量が第1フィードフォワード量FF1として決定される。この場合、FF1は、通常フィードフォワード則35aにより、運転操作入力op[k]とシナリオ運動状態量[k-1]とを基に決定される。すなわち、FF1は未来情報を用いずに決定される。具体的には、FF1[k]を決定するとき、op[k'](k’>k)とシナリオ運動状態量[k''](k''>k−1)とは使用されない。
また、第2フィードフォワード量FF2は、シナリオ車両挙動における車両1のスピンやコースアウトを防止するための予約型のフィードフォワード操作量である。このFF2は、車両1のスピンやコースアウトを防止するために、第1フィードフォワード量FF1の構成要素(各車輪Wiの目標駆動・制動力、目標操舵角、目標接地荷重、および目標サスペンションストロークの基本値)を修正する補正量としての機能を持ち、FF1の各構成要素の補正量から構成されるベクトル量である。このFF2は、予約型フィードフォワード量決定部35cによって、後述するシナリオタイプSCに応じて決定されるものであり、基本的には、シナリオ車両挙動における車両1のスピンやコースアウトが生じる恐れがある場合に、FF2の大きさ(より詳しくは、FF2の特定の構成要素の大きさ(絶対値))が徐々に増加される。そして、シナリオ車両挙動における車両1のスピンやコースアウトが生じないような状況では、FF2の各構成要素は0に維持されるか、もしくは0に徐々に戻される。
また、フィードバック量FBは、シナリオ車両挙動における車両1の運動の状態量(シナリオ運動状態量)をシナリオ規範状態量に近づける(収束または追従させる)ように決定されるフィードバック操作量である。このFBは、シナリオ運動状態量をシナリオ規範状態量に近づけるために、第1フィードフォワー操作量FF1の各構成要素(各車輪Wiの目標駆動・制動力、目標操舵角、目標接地荷重、および目標サスペンションストロークの基本値)を修正する補正量としての機能を持ち、FF1の各構成要素の補正量から構成されるベクトル量であり、フィードバック制御則35bにより、シナリオ規範状態量kとシナリオ運動状態量[k-1]との差を基に決定される。
横滑り角・スリップ比リミッタ37は、シナリオ車両モデル41上での横滑り角[k](シナリオ横滑り角[k])とスリップ比[k](シナリオスリップ比[k])とが所定の許容範囲に収まるように、前記シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]を適宜、修正して、時刻Keまでのシナリオアクチュエータ動作目標値[k]の時系列を決定する。
シナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39は、シナリオアクチュエータ動作目標値[k]とシナリオ車両状態量[k-1]とを基に、実車1のアクチュエータ駆動制御装置16と同じ処理によってシナリオ車両挙動に係わるアクチュエータ操作量であるシナリオアクチュエータ操作量[k]の時系列を決定する。
シナリオ車両モデル41は、前記した如く、シナリオアクチュエータ操作量[k]等を基に、シナリオ車両挙動のうちのシナリオ車両状態量[k](シナリオ路面反力[k]、シナリオスリップ比[k]、シナリオ横滑り角[k]およびシナリオ運動状態量[k])を算出する。
現状容認操作量決定部43は、前記シナリオアクチュエータ動作目標仮値とシナリオアクチュエータ動作目標値とを基に、シナリオ現状容認操作量を決定する。このシナリオ現状容認操作量は、シナリオ規範状態量をシナリオ車両モデル41で作成されるシナリオ運動状態量に近づけるための操作量であり、本実施形態では、前記規範動特性モデル12に入力する現状容認操作量と同様に、モーメントの次元の操作量である。
なお、制御装置10の各制御処理周期において、横滑り角・スリップ比リミッタ37で最終的に決定されるシナリオアクチュエータ動作目標値[k]の時系列のうちの時刻k=1における値が、現在の(今回の)制御処理周期におけるアクチュエータ動作目標値として、シナリオ作成部14から前記アクチュエータ駆動制御装置16に出力される。また、現状容認操作量決定部43で決定されるシナリオ現状容認操作量[k]の時系列のうちの時刻k=1における値が、現在の制御処理周期の次の制御処理周期で前記規範動特性モデル12の演算に使用する現状容認操作量としてシナリオ作成部14から出力される。
図8〜図11のフロチャート等を参照して、以下にシナリオ作成部14の処理の詳細を説明する。
図8は、シナリオ作成部14のメインルーチン処理を示すフローチャートである。なお、このフローチャートは、説明の便宜上、前記規範動特性モデル12の処理も含んでいる。
まずS110の処理が実行される。このS110の処理は、前記将来運転操作入力時系列決定部31の処理である。このS110では、現在時刻までの運転操作入力の時系列(運転操作入力の今回値および過去値からなる時系列)を基に、現在時刻k=1から将来の時刻k=Keまでの各時刻kにおける運転操作入力である将来運転操作入力op[k](k=1,2,……,Ke)の時系列が決定される。決定された将来運転操作入力op[k]の時系列は図示しないメモリに記憶保持される。
この将来運転操作入力op[k]の時系列は具体的には次のように作成される。すなわち、運転操作入力のうちのステアリング角θsを例に採って説明すると、例えば図12に示すように、現在時刻までのステアリング角θsの時系列が同図の破線のグラフで示すようなものであるとき、将来運転操作入力op[k]の時系列のうちのステアリング角θs[k]の時系列は、同図の実線のグラフで示される如く決定される。この場合、環境(実車1の走行環境)を認識できない場合には、現在時刻k=1から少しの時間が経過した時刻からステアリング角θs[k]が一定になるように、ステアリング角θs[k]の時系列を決定すればよい。より具体的には、θs[k]は、現在時刻のステアリング角θsの値(今回値)と、該ステアリング角θsの角速度の値(今回値)とから、例えば1次遅れ系の挙動を示すように決定される。すなわち、現在時刻k=1でのステアリング角θs[1]の値をθs1、角速度の値をdθs1/dtとしたとき、θs[k]は、所定の時定数Tsで、θs1+Ts・dθs1/dtに整定する1次遅れ波形にとなるように決定される。この場合、θs1は、現在時刻でのステアリング角θsの検出値、すなわち、θsの今回値に一致させる。なお、角速度dθs1/dtは、ステアリング角θsの検出値の今回値と前回値との差を制御処理周期ΔTで除算することにより求めてもよいが、ノイズを除去するために、ステアリング角θsの検出値の今回値および複数の過去値の時系列を基に、FIRフィルタもしくはIIRフィルタによって求めるようにしてもよい。
将来運動操作入力op[k]のうち、ステアリング角θs以外の他の運転操作入力(アクセルペダル操作量、ブレーキペダル操作量)の時系列もステアリング角θsの時系列θs[k]と同様に決定される。なお、将来運動操作入力op[k]のうち、シフトレバー位置の時系列は、例えば現在時刻でのシフトレバー位置(今回値)に維持するように決定される。
補足すると、視覚センサ、レーダー、GPS、慣性航法装置、地図データなどにより、実車1の走行環境を認識できる場合には、環境情報に応じて将来運転操作入力op[k]の時系列を作成することが望ましい。例えば、実車1が高速道路を走行している場合において、運転者が急激にステアリングホイールを操作したときには、障害物等を回避するために車線変更を行なおうとしていると解釈して、将来運転操作入力op[k]の時系列を作成すればよい。将来運転操作入力op[k]の時系列は、基本的には運転者が意図する将来の実車1の挙動に近い車両1の挙動が得られるような運転操作入力であることが望ましい。
以上説明したS110の処理(将来運転操作入力時系列決定部31の処理)が、本発明における将来運転操作量決定手段に相当する。
次いで、S112に進んで、現状容認操作量の前回値(最新値)と、運転操作入力の今回値(=op[1]。運転操作入力の最新値)と、実車1の実状態量(詳しくは車速)の今回値(最新値)とを前記規範動特性モデル12に入力することによって、前記した如く、規範状態量(規範ヨーレートおよび規範コース)の今回値が求められる。この場合、前記式01bのMvirtとして現状容認操作量の前回値が用いられる。このS112の処理(規範動特性モデル12の処理)により、本発明における第1規範状態決定手段が構成される。
次いでS114に進んで、シナリオタイプSCとして、復帰シナリオが設定される。ここで、シナリオタイプSCは、シナリオ車両挙動における前記第2フィードフォワード量FF2[k](k=1,2,……,Ke)の変化パターンの種別を規定するものである。本実施形態では、シナリオ車両挙動の時系列を作成するとき、各時刻k毎に、FF2[k]、FF1[k]、FB[k]を仮決定して、それらの総和をアクチュエータ動作目標仮値[k]として決定する。このアクチュエータ動作目標仮値[k]のうちの第2フィードフォワード量FF2[k]の変化パターン(FF2[k]の時系列の設定の規則)を規定するものがシナリオタイプSCである。なお、本実施形態では、シナリオタイプSCは、大別すると、復帰シナリオを含めて4種類のシナリオタイプが用意されている。
次いで、S116に進んで、現在設定されているシナリオタイプSC(=復帰シナリオ)に応じてシナリオ車両挙動が作成される。このS116の処理が、本発明における第1の将来車両挙動決定手段に相当するものである。従って、この処理により作成されるシナリオ車両挙動が、前記第1発明における将来車両挙動、あるいは、第3発明、第5発明における第1の将来車両挙動に相当する。このS116の処理は、図9のフローチャートで示すサブルーチン処理により実行される。なお、以降の説明では、今回の(現在の)制御処理周期で求めた値と、前回の制御処理周期で求めた値とを区別するために、それぞれの値に、適宜、添え字n、n−1を付することがある。
以下、説明すると、まず、S210において、第2フィードフォワード量FF2の時刻0(現在時刻−Δtの時刻)の値FF[0]nに、前回の制御処理周期で最終的に決定した第2フィードフォワード量FF2[k]n-1(k=1,2,……,Ke)の時系列のうちの時刻k=1における値FF2[1]n-1が代入される。すなわちFF2[0]n=FF2[1]n-1とする。
次いでS212に進んで、シナリオ車両モデル41の初期状態(時刻k=0でのシナリオ運動状態)を実車1の実状態の今回値(実車1の最新の状態)に一致させる。すなわち、シナリオ車両モデル41上の車両の位置、その位置の変化速度、姿勢角(方位角)、その姿勢角の変化速度などの状態量(初期化対象状態量)の時刻=0での値が、それぞれ実車1の実状態量の今回値に一致させられる。このS212の処理によって、本発明における車両モデル初期化手段が構成される。なお、例えば実状態量にフィルタリング処理を施してなる値で、シナリオ車両モデル41の初期化対象状態量を初期化してもよい。また、例えば実車1の実状態量の前回値(1制御処理周期前の時刻(これは現在時刻の近傍時刻を意味する)での値)によって、シナリオ車両モデル41の状態量を初期化してもよい。
次いで、S214に進んで、時刻kの値をシナリオ車両挙動の初期時刻「1」にした後、S216〜S242のループ処理が各時刻k(k=1,2,……,Ke)に対して実行される。S216の処理は、前記シナリオ規範動特性モデル33で実行される処理である。このS216では、シナリオ現状容認操作量[k-1]と、将来運転操作入力op[k]と、シナリオ運動状態量[k-1](詳しくはシナリオ運動状態量[k-1]のうちの車速)とをシナリオ規範動特性モデル33に入力することによって、シナリオ規範状態量[k](シナリオ規範ヨーレート[k]およびシナリオ規範コース[k])を求める。ただし、k=1の場合には、前記規範動特性モデル12により求めた規範状態量の今回値(図8のS112で求めた規範状態量の最新値)をそのままシナリオ規範状態量[1]に代入する。k≠1であるときのシナリオ規範状態量[k]は、前記規範動特性モデル12と同様の処理によって求められる。この場合、時刻k(≧2)のシナリオ規範状態量を算出するときには、シナリオ規範動特性モデル33には、将来運転操作入力op[k]のうちのステアリング角θs[k]と、シナリオ運動状態量[k-1]のうちの車速[k-1]と、時刻k−1に対応して後述のS238の処理で先に求められたシナリオ現状容認操作量[k-1]が入力される。そして、これらの入力値から前記規範動特性モデル12と同じ処理(前記式01a,01bに基づく演算処理)によって、シナリオ規範状態量が算出される。
なお、シナリ規範状態量として、シナリオ規範ヨーレートだけを決定するようにする場合には、前記図4に示したものと同様の処理によって、シナリオ規範ヨーレートを決定するようにしてもよい。
次いで、S218に進んで、現在設定されているシナリオタイプSCに応じて、第2フィードフォワード量FF2[k]が決定される。この処理は、前記アクチュエータ動作目標仮値決定部35の予約型フィードフォワード量決定部35cにより実行される処理である。
ここで、FF2[k](k=1,2,……,Ke)の変化パターンを規定するシナリオタイプSCの種類は、本実施形態では、大別すると、前記復帰シナリオを含めて4種類ある。但し、復帰シナリオ以外の3種類のシナリオタイプSCは、シナリオ車両挙動のうちのシナリオ横滑り角およびシナリオスリップ比(もしくはシナリオ路面反力)がそれぞれ所定の許容範囲を逸脱した場合、あるいは、シナリオ運動状態量とシナリオ規範状態量との差が所定の許容範囲を逸脱した場合に、その逸脱の結果として発生することが予想される車両1の挙動の種類に応じてさらに分けられる。例えば、車両1の前方に向かって左側にコースアウトしそうな状況、左に(反時計まわりに)車両1がスピンしそうな状況、右側にコースアウトしそうな状況、右に(時計まわりに)車両1がスピンしそうな状況などに応じて、復帰シナリオ以外の3種類のシナリオタイプSCはさらに分けられる。以降、これらの状況を総称的に予防対象状況という。従って、復帰シナリオ以外の3種類のシナリオタイプは、予防対象状況の種類毎に定めれている。
以降、各種類の予防対象状況の種類を英語の小文字(a,b,……)で区別し、各種類の予防対象状況毎の3種類のシナリオタイプSCを1〜3の整数値で区別して表現する。例えば、予防対象状況の種類が、車両1の左側へのコースアウトである場合における3種類のシナリオタイプSCをa1,a2,a3というように表記し、予防対象状況の種類が車両1の左への(反時計まわりの)スピンである場合には、シナリオタイプSCをb1,b2,b3というように表記する。これらのシナリオタイプSCにおいて、シナリオタイプSCの表記の整数値の部分が同じ値であるシナリオタイプは、それにより規定される第2フィードフォワード量FF2の変化パターンが同じ種類のシナリオタイプである(FF2の時系列の決定規則が同種である)ことを意味する。例えば、a1,b1,……は、それぞれFF2の変化パターンが同じ種類のシナリオタイプである。シナリオタイプSCの表記の整数値の部分が同じ値で、英語の小文字部分が異なる(予防対象状況の種類が異なる)任意の2つのシナリオタイプは、一般に、第2フィードフォワード量FF2のうちの、変化させる構成要素が相違する一方、その変化させる構成要素の経時的な変化パターンが同じ種類の変化パターンとなる。つまり、予防対象状況の種類毎に、第2フィードフォワード量FF2のうちの変化させる構成要素が定められており、その構成要素の変化パターンが3種類ある。そして、復帰シナリオは、各種類の予防対象状況に対応して変化させたFF2の構成要素を徐々に0に戻すシナリオタイプである。なお、復帰シナリオでは、FF2の全ての構成要素が0になっている状態では、その状態が維持される。
S218の処理は、図10のフローチャートで示すサブルーチン処理により実行される。なお、図10では、予防対象状況で変化させるFF2(ベクトル量)の構成要素(シナリオタイプ毎の特定の構成要素)のうちの1つの構成要素を代表的にFF2xとして記載している。実際には、図10の処理は、FF2(ベクトル量)のうちの、予防対象状況の種類に対応して(シナリオタイプに対応して)変化させる構成要素のそれぞれに対して実行される。後述する図11、図13、図27においても、これらの図中における「FF2x」は、上記と同様に、代表的な1つの構成要素を意味している。
図10を参照して、まず、S310において、現在設定されているシナリオタイプSCが判断される。SC=復帰シナリオである場合には、S312において、第2フィードフォワード量FF2の各構成要素を徐々に0に戻すか、もしくは0に維持する処理である復帰処理が行なわれる。この復帰処理は、図11のフローチャートで示すサブルーチン処理により実行される。
まず、S410において、FF2x[k-1]の値が判断される。FF2x[k-1]が0である場合には、S412に進んで、FF2x[k]が0とされ、図11のサブルーチン処理が終了される。すなわち、FF2xの値を0に維持して、図11のサブルーチン処理が終了される。
また、S410の判断において、FF2x[k-1]が0よりも大きい場合には、S414に進んで、FF2x[k-1]から所定量ΔFF2x_rec(>0)を減じたものをFF2x[k]とする。ここで、ΔFF2x_recは、FF2xを徐々に0に近づけていく際における、刻み時間Δt当たりのFF2xの変化量(時間的変化量)を規定するものである。なお、ΔFF2x_recは、第2フィードフォワード量FF2の構成要素毎にあらかじめ定められている。
次いで、S416に進んで、FF2x[k]の値が判断される。このとき、FF2x[k]が0よりも小さい場合には、S418に進んで、前記S412と同様にFF2x[k]を0とし、図11のサブルーチン処理が終了される。S416の判断で、FF2[k]が0よりも小さくない場合には、そのまま、図11のサブルーチン処理が終了される。
また、S410の判断においてFF2x[k-1]<0であるときには、S420に進んで、FF2x[k-1]に所定量ΔFF2x_recを加算したものをFF2x[k]とする。次いで、S422に進んで、FF2x[k]の値が判断される。このとき、FF2x[k]が0よりも大きい場合には、S424に進んで、FF2x[k]を0とし、図11のサブルーチン処理が終了される。S422の判断で、FF2x[k]が0よりも大きくない場合には、そのまま、図11のサブルーチン処理が終了される。
補足すると、第2フィードフォワード量FF2の構成要素には、シナリオタイプに応じて0以上の値で変化する構成要素FF2x[k]と、0以下の値で変化する構成要素FF2x[k]とがあり、0以上の値で変化するFF2x[k]に関しては、実際には、S420〜S424の処理は実行されることはない。S420〜S424の処理は、0以下の値で変化するFF2x[k]に関して実行される処理である。そして、0以下の値で変化するFF2x[k]に関しては、S414〜S418の処理は実行されない。
以上が図10のS312の処理である。
以降の図10の説明では、0以上の値で変化する構成要素FF2x[k]に関して、代表的に説明する。
図10の説明に戻って、S310の判断で、シナリオタイプSCがa1である場合には、S314に進んで、k=1であるか否かが判断される。k=1である場合には、S316に進んで、前記S312と同じ処理(FF2xの復帰処理)が実行される。また、S314でk≠1である場合には、S318に進んで、FF2x[k-1]に所定量ΔFF2x_emg_a(>0)を加えたものをFF2x[k]とする。ΔFF2x_emg_aは、予防対象状況の種類aに応じたFF2xの、刻み時間Δt当たりの変化量(時間的変化量)を規定するものである(ここでは、FF2x≧0であるので、ΔFF2x_emg_aは、刻み時間Δt当たりのFF2増加量(時間的増加率)を規定するものである)。
次いで、S320に進んで、FF2x[k]があらかじめ定めた上限値FF2xmax(>0)よりも大きいか否かが判断される。このS320の判断結果がYESである場合には、S322に進んで、FF2x[k]の値を強制的にFF2xmaxに制限し、図10のサブルーチン処理が終了される。また、S320の判断結果がNOである場合には、そのまま図10のサブルーチン処理が終了される。
S310の判断で、シナリオタイプSCがa2である場合には、S324に進んで、k=1であるか否かが判断される。k=1である場合には、S326に進んで、FF2x[k]にFF2x[k-1]が代入され、図10のサブルーチン処理が終了される。また、S324でk≠1である場合には、S328に進んで、前記S318と同じ処理が実行される。次いで、S330、S332において、それぞれ前記S320、S322と同じ処理が実行される。
S310の判断で、シナリオタイプSCがa3である場合には、S334に進んで、前記S318と同じ処理が実行される。次いで、S336、S338において、それぞれ前記S320、S322と同じ処理が実行される。
さらに、シナリオタイプSCがb1、b2、b3などである場合にもシナリオタイプSCがa1,a2,a3である場合と同様の処理によって、FF2x[k]が決定される。例えばSC=b1であるときには、S314〜S322と同様の処理によって、FF2x[k]が設定され、SC=b2であるときには、S324〜S332と同様の処理によって、FF2x[k]が設定され、SC=b3であるときには、S334〜S338と同様の処理によって、FF2x[k]が設定される。ただし、ΔFF2x_emgは、予防対象状況の種類およびその種類に対応するFF2の特定の構成要素毎に設定されている。
なお、0以下の値で変化するFF2xに関しては、S318、S328、S334の処理の代わりに、FF2x[k-1]から、ΔFF2x_emgを減じたものがFF2x[k]に代入される。そして、S320、S330、S336の判断処理の代わりに、FF2x[k]が所定の下限値FF2xmin(<0)と比較され、FF2x[k]<FF2xminであるときに、S322、S332、S338の代わりに、FF2x[k]の値が、強制的にFF2xminに設定される。これ以外は、0以上の値で変化するFF2xに関する図10の処理と同じである。
補足すると、予防対象状況の種類がaである場合にΔFF2_emg_aにより変化させるFF2の構成要素は、例えば各車輪Wiの目標制動力の補正量、あるいは、目標操舵角の補正量、あるいは、その両者である。
以上が、図9のS218の処理である。この処理によって、各時刻kのFF2の所定の構成要素(予防対象状況の種類毎に定められた構成要素)は、設定されているシナリオタイプSCに応じて、図13(a)〜(d)に示す如く変化することとなる。なお、ここでは、予防対象状況の種類がaである場合について代表的に説明する。
図13(a)〜(d)は、それぞれシナリオタイプSCとして復帰シナリオ、a1シナリオ、a2シナリオ、a3シナリオが設定されている場合のFF2[k]のうちの特定の構成要素FF2x[k]の変化パターンの例を示している。この場合、図13(a)〜(d)では、0以上の値で変化するFF2xに関しては、縦軸の上向きを正の向きとすると共に、0以下の値で変化するFF2xに関しては、縦軸の上向きを負の向きとする。また、図13の説明では、0以上の値で変化するFF2xに関する説明と、0以下の値で変化するFF2xに関する説明とを区別する必要があるときは、後者に関する説明に中括弧{ }を付する。
いずれのシナリオタイプにおいても、時刻k=0におけるFF2[k](=FF2[0])は、前回の制御処理周期における時刻k=1でのFF2xの値であるFF2[1]n-1の値と同一に設定される。
そして、復帰シナリオでは、図13(a)に示す如く、FF2x[k]は、時刻k=1から、刻み時間Δt毎に、所定量ΔFF2x_recづつ、0に向かって変化され、最終的に0に維持される。
また、a1シナリオでは、図13(b)に示す如く、FF2x[k]は、時刻k=1において、FF2x[0]から0に向かって所定量ΔFF2x_recだけ変化され(但し、FF2x[0]=0であるときは、FF2x[k]=0とされる)、時刻k=2以後は、刻み時間Δt毎に、上限値FF2xmax{下限値FF2xmin}に達するまで、所定量ΔFF2x_emg_aづつ変化される。そして、FF2[k]は、上限値FF2max{下限値FF2xmin}に達した後は、その上限値{下限値}に維持される。このように、a1シナリオ(より一般的には、シナリオタイプSCの種別を表す整数値が「1」であるシナリオタイプ)は、時刻k=1のときだけ、FF2[k]の所定の構成要素FF2x[k]をFF2x[0]から0に近づけるか(FF2x[0]≠0の場合)、もしくは、FF2x[k]をFF2x[0](FF2x[0]=0の場合)に維持し、その後、FF2x[k]を上限値FF2xmax{下限値FF2xmin}まで変化(単調変化)させていくようにFF2x[k]を変化させるシナリオタイプである。
また、a2シナリオでは、図13(c)に示す如く、FF2x[k]は、時刻k=1において、FF2x[0]と同じ値に維持され、時刻k=2以後は、刻み時間Δt毎に、上限値FF2xmax{下限値FF2xmin}に達するまで、所定量ΔFF2x_emg_aづつ変化される。そして、FF2[k]は、上限値FF2xmax{下限値FF2xmin}に達した後は、その上限値{下限値}に維持される。このようにa2シナリオ(より一般的には、シナリオタイプSCの種別を表す整数値が「2」であるシナリオタイプ)は、時刻k=1のときだけ、FF2x[k]をFF2x[0]と同じに維持し、その後、FF2x[k]を上限値FF2xmax{下限値FF2xmin}まで変化(単調変化)させていくようにFF2x[k]を変化させるシナリオタイプである。
また、a3シナリオでは、図13(d)に示す如くFF2x[k]は、時刻k=1から、刻み時間Δt毎に、上限値FF2xmax{下限値FF2xmin}に達するまで、所定量ΔFF2x_emg_aづつ変化される。そして、FF2x[k]は、上限値FF2xmax{下限値FF2xmin}に達した後は、その上限値{下限値}に維持される。このようにa3シナリオ(より一般的には、シナリオタイプSCの種別を表す整数値が「3」であるシナリオタイプ)は、時刻k=1から、FF2x[k]を上限値FF2xmax{下限値FF2xmin}まで変化(単調変化)させていくようにFF2x[k]を変化させるシナリオタイプである。
図9の説明に戻って、S218の処理の後、S220に進んで、将来運転操作入力op[k]と車両モデル41のシナリオ運動状態量[k-1]とに基づいて、前記通常フィードフォワード則35aにより第1フィードフォワード量FF1[k]を求めると共に、シナリオ運動状態量[k-1]とシナリオ規範状態量[k]との差に基づいて、前記フィードバック則35bによりフィードバック量FB[k]を求める。
この場合、第1フィードフォワード量FF1[k]の各構成要素(目標駆動・制動力の基本値等)は、将来運転操作入力op[k]のうちの該構成要素に対応する運転操作入力(アクセルペダル操作量など)と、シナリオ運動状態量[k-1]のうちの該構成要素に対応する状態量(車速など)とから、所定のマップや演算式により求められる。なお、FF1[k]を求めるときに、シナリオタイプSCを考慮してもよい。例えば、シナリオタイプSCに応じてあらかじめ用意したマップまたは演算式により、FF1[k]を適宜決定してもよい。
また、フィードバック量FB[k]は、シナリオ運動状態量[k-1]のうちの車両1の位置(以下、シナリオ車両位置ということがある)と、シナリオ規範状態量[k]のうちのシナリオ規範コースとの差(シナリオ車両位置[k-1]と規範コースとの距離。以下、コースずれということがある)、並びに、シナリオ運動状態量[k-1]のうちのヨーレートと、シナリオ規範状態量[k]のうちのシナリオ規範ヨーレートとの差(以下、ヨーレート偏差ということがある)から、フィードバック則により求められる。
例えば、次式08によりFB[k]が算出される。

FB[k]=Kfby・ヨーレート偏差 + Kfbc・コースずれ ……式08

この式08のKfby、Kfbcは所定のフィードバックゲインである。なお、コースずれの代わりに、時刻k−1までのシナリオ車両位置の軌跡により定まる、シナリオ車両モデル41上での車両1の走行経路の曲率[k-1]と、時刻kでのシナリオ規範コースの曲率[k]との差を用いてFB[k]を求めるようにしてもよい。
また、式08の代わりに、次式08’を用いても良い。

FB[k]=Kfby・ヨーレート偏差 + Kfbc・コースずれ
+ Kfbc'・コースずれ変化率 ……式08’

この式08’を用いることによって、より一層、規範コースへの追従性を向上させることができる。
次いで、S222に進んで、上記の如く求めたFF1[k]、FF2[k]、FB[k]を前記加算処理部35dで加え合わせることで、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]が求められる。
次いで、S224に進んで、将来運転操作入力op[k]と、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]と、シナリオ車両状態量[k-1](シナリオ運動状態量[k-1]、シナリオ路面反力[k-1]、シナリオ横滑り角[k-1]、シナリオスリップ比[k-1])と、推定摩擦係数μestmとを基に、シナリオ車両モデル41を用いてシナリオ横滑り角[k]およびスリップ比[k]を算出する。このS224の処理は、前記横滑り角・スリップ比リミッタ37、シナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39およびシナリオ車両モデル41により実行される処理である。
具体的には、横滑り角・スリップ比リミッタ37は、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]をそのまま、シナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39に出力する。このとき、シナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39は、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]の各目標値を満足するように各アクチュエータ装置3に対するシナリオアクチュエータ操作量[k]を決定し、それをシナリオ車両モデル41に入力する。そして、シナリオ車両モデル41は、入力されたシナリオアクチュエータ操作量[k]と将来運転操作入力op[k]と前記μ推定器18により得られた推定摩擦係数μestm(今回値)とを基に、前記した如く演算処理を行なって、シナリオ横滑り角[k]およびシナリオスリップ比[k]を算出する。これらのシナリオ横滑り角[k]およびシナリオスリップ比[k]は、それぞれ図5の横滑り角算出部62、スリップ算出部64から得られる。
次いで、S226に進んで、シナリオ横滑り角[k]およびシナリオスリップ比[k]がそれぞれ所定の許容範囲を満足しているか否か(許容範囲内に収まっているか否か)が判断される。このS226の判断処理と、後述のS228、S230、S232の処理とは、横滑り角・スリップ比リミッタ37で行なわれる処理である。
ここで、シナリオ横滑り角[k]およびシナリオスリップ比[k]の両者がそれぞれに対応する所定の許容範囲を満足している場合には、シナリオ車両モデル41上で、車両1のスピンやコースアウト等の前記予防対象状況が発生しないことを意味する。そこで、この場合には、S232に進んで、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k](S222で決定したもの)を、シナリオアクチュエータ動作目標値[k]として決定する。
一方、シナリオ横滑り角[k]およびシナリオスリップ比[k]のいずれかが許容範囲を満足していない場合(許容範囲から逸脱している場合)には、シナリオ車両モデル41上で、車両1のスピンやコースアウト等の前記予防対象状況が発生する恐れがある。そこで、この場合には、S228に進んで、シナリオ横滑り角[k]およびシナリオスリップ比[k]の両者がそれぞれに対応する前記許容範囲を満足する方向に、第2フィードフォワード量FF2[k]を修正する。例えば、シナリオ車両モデル41上で車両1のスピンやコースアウトが生じる恐れがある状況では、FF2[k]の構成要素のうちの目標制動力に係わる構成要素、あるいは、目標操舵角に係わる構成要素を修正する。より具体的には、例えば、シナリオスリップ比[k]がそれに対する許容範囲から逸脱している場合には、FF2[k]の構成要素のうちの目標制動力を仮値から所定量もしくは所定割合だけ弱める。また、例えばシナリオ横滑り角[k]がそれに対する許容範囲から逸脱している場合には、FF2[k]の構成要素のうちの目標操舵角を、横すべり角が減少する方向に、仮値から所定量もしくは所定割合だけ変化させる。
次いでS230に進んで、修正後のFF2[k]とS220で求めたFF1[k]、FB[k]とを加え合わせることにより、シナリオアクチュエータ動作目標値[k]を決定する。
S230またはS232の処理の後、S234に進んで、将来運転操作入力op[k]と、S230またはS232で決定したシナリオアクチュエータ動作目標値[k]と、シナリオ車両状態量[k-1](シナリオ運動状態量[k-1]、シナリオ路面反力[k-1]、シナリオ横滑り角[k-1]、シナリオスリップ比[k-1])と、推定摩擦係数μestm(今回値)とを基に、シナリオ車両モデル41を用いて、シナリオ車両状態量[k](シナリオ横滑り角[k]、シナリオスリップ比[k]、シナリオ路面反力[k]、およびシナリオ運動状態量[k])を算出する。このS234の処理は、前記シナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39およびシナリオ車両モデル41により実行される処理である。
具体的には、シナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39は、S230またはS232で決定したシナリオアクチュエータ動作目標値[k]の各目標値を満足するように各アクチュエータ装置3に対するシナリオアクチュエータ操作量[k]を決定し、それをシナリオ車両モデル41に入力する。そして、シナリオ車両モデル41は、入力されたシナリオアクチュエータ操作量[k]と将来運転操作入力op[k]と前記μ推定器18により得られた推定摩擦係数μestm(今回値)とを基に、前記した如く演算処理を行なって、シナリオ車両状態量[k](シナリオ路面反力[k]、シナリオ横滑り角[k]、シナリオスリップ比[k]、およびシナリオ運動状態量[k])を算出する。
次いで、S236に進んで、シナリオアクチュエータ動作目標値[k]と、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]との差に対応する路面反力(詳しくは、当該差に対応する路面反力による車両1の重心まわりのモーメントのヨー軸まわり成分)に所定の係数Kmdl[k]を乗じたものをシナリオ現状容認操作量[k]として求める。この処理は、前記現状容認操作量決定部43で実行される処理である。このS236の処理を図14を参照して説明する。図14はS236の処理の流れを示すデータフロー図である。
S236aにおいて、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k](図9のS222で求めたもの)と、将来運転操作入力op[k]と、シナリオ車両状態量[k-1]と、あらかじめ定められた理想摩擦係数μidealとを基に、シナリオ路面反力の仮値としてのシナリオ仮路面反力を算出する。より具体的には、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]とシナリオ車両状態量[k-1]とを基に、前記シナリオアクチュエータ駆動制御装置モデル39と同じ処理を実行することで、各アクチュエータ装置3に対するアクチュエータ操作量が求められる。そして、このアクチュエータ操作量と、シナリオ車両状態量[k-1]と、理想摩擦係数μidealとを基に、前記シナリオ車両モデル41の演算(具体的には、図5のタイヤ摩擦モデル50およびサスペンション動特性モデル54の演算)を行なうことで、シナリオ仮路面反力[k]が求められる。この場合、図5のタイヤ摩擦モデル50では、推定摩擦係数μestmの代わりに、理想摩擦係数μidealが用いられる。この理想摩擦係数μidealは、理想的な乾燥路面の摩擦係数の設定値である。なお、シナリオ仮路面反力[k]を求めるときに必要な変数値は、アクチュエータ装置3の構成によっては、アクチュエータ操作量、シナリオ車両状態量[k-1]、および理想摩擦係数μidealに加えて将来運転操作入力op[k]のうちの一部の構成要素が必要となる場合もある。例えばステアリング装置3Bが、操舵輪の操舵をステアリングホイールの操作に応じて機構的に行なうものである場合(ステアリング・バイ・ワイヤでない場合)には、運転操作入力opのうちのステアリング角θsも必要となる。
このようにして求められるシナリオ仮路面反力[k]は、仮に、シナリオアクチュエータ動作目標仮値[k]に従って、各アクチュエータ装置3を制御したときに、各車輪Wiが滑らずに車両1の運動が行なわれたとした場合に発生する路面反力を意味する。
次いで、S236bにおいて、各車輪Wiのシナリオ仮路面反力[k]の合力(より詳しくは、各車輪Wiのシナリオ仮路面反力が車両1の重心まわりに発生するモーメントのヨー軸まわりの成分。以下、これをシナリオ仮合力という)を計算する。
また、S236cにおいて、シナリオアクチュエータ動作目標値[k](図9のS230またはS232で求めたもの)と、将来運転操作入力op[k]と、シナリオ車両状態量[k-1]と、推定摩擦係数μestm(今回値)とを基に、S236aと同様の演算処理によって、シナリオ路面反力[k]が求められる。なお、このS236cで求められるシナリオ路面反力[k]は、前記S234で求められるシナリオ車両状態量[k]のうちのシナリオ路面反力[k]と同じになるので、S236bの処理は省略してもよい。
そして、S236dにおいて、S236bと同様に、S236c(あるいはS234)で求められた各車輪Wiのシナリオ路面反力[k]の合力(より詳しくは、各車輪Wiのシナリオ路面反力[k]が車両1の重心まわりに発生するモーメントのヨー軸まわりの成分。以下、これをシナリオ合力という)を計算する。
次いで、S236eにおいて、前記シナリオ合力(ヨー軸まわりのモーメント)から、前記シナリオ仮合力(ヨー軸まわりのモーメント)が減算される(両合力の差が算出される)。そして、このS236eの演算結果(シナリオ合力−シナリオ仮合力)に、S236fで所定の係数Kmdl[k]を乗じることによって、シナリオ現状容認操作量[k]が算出される。
以上が、図9のS236の処理である。この場合、本実施形態では、時刻k=1におけるシナリオ現状容認操作量[1]を前記規範動特性モデル12の演算で現状容認操作量として使用するので、前記係数Kmdl[k]は、少なくともk=1のときは、Kmdl[1]>0(例えばKmdl[1]=1)であることが望ましい。そして、k≧2であるときは、例えばKmdl[k]=Kmdl[1]とすればよいが、必ずしもKmdl[k]>0とする必要はなく、Kmdl[k]=0としてもよい。本実施形態では、Kmdl[1]=1、Kmdl[k]=0(k=2,3,……,Ke)としている。
図9の説明に戻って、上記のようにS236の処理を実行した後、S238に進んで、シナリオ規範状態量[k]と、シナリオ車両挙動[k](シナリオアクチュエータ動作目標値[k]、シナリオ横滑り角[k]、シナリオスリップ比[k]、シナリオ路面反力[k]、シナリオ運動状態量[k])と、シナリオ現状容認操作量[k]とが図示しないメモリに記憶保持される。
次いで、S240に進んで時刻kの値を1だけ増加させた後、S242において、k>Keであるか否かが判断される。そして、この判断結果がNOであるときには、S216からの処理が繰り返され、YESであるときには、図9の処理が終了される。
以上により、時刻k=1からk=Keまでのシナリオ車両挙動[k]、シナリオ規範状態量[k]、シナリオ現状容認操作量[k]の時系列が作成される。この場合、各制御処理周期において、シナリオ車両モデル41の初期状態(時刻k=0のシナリオ運動状態量)は、実車1の実状態に一致させるので、各制御処理周期で新たに作成されるシナリオ車両挙動[k](詳しくはシナリオ運動状態量[k])は、図15に示す如く、過去の制御処理周期で作成されたシナリオ車両挙動に依存せず、時刻k=0での実車1の実状態を初期値として作成される。従って、実車1の実状態に則したシナリオ車両挙動[k]の時系列、すなわち、実車1の将来の挙動を示すものとして確度の高いシナリオ車両挙動[k]の時系列を作成することができる。
また、S216では、時刻k=1であるときに、シナリオ規範状態量[1]を、現状容認操作量(前回値)を考慮して前記規範動特性モデル12により算出した規範状態量に一致させるので、シナリオ規範状態量が、実車1の状態量からかけ離れるのを防止できる。その結果、シナリオアクチュエータ動作目標値のうちのフィードバック量FBが過大になり、ひいては、シナリオアクチュエータ動作目標値(もしくはシナリオアクチュエータ動作目標仮値)が、調整余裕の無い過大な値になるのを防止できる。
なお、S226では、シナリオ横滑り角[k]とシナリオスリップ比[k]とがそれぞれ所定の許容範囲を満足しているか否かを判断したが、S224でシナリオ路面反力[k]を求めるようにして、S226において、そのシナリオ路面反力[k]が所定の許容範囲を満足するか否かを判断するようにしてもよい。
また、S216では、シナリオ現状容認操作量を常に0として、シナリオ規範状態量[k]を算出するようにしてもよい。
以上が、図8のS116の処理の詳細である。
補足すると、以上説明したS116の処理は、前記したように本発明における第1の将来車両挙動決定手段に相当する。この場合、SC=復帰シナリオであることに依存して定まる規則(シナリオ車両挙動を決定するための規則)が、本発明における第1の制御則に相当する。また、S116の処理の中で実行される前記S218〜S222の繰り返し処理が、本発明における第1a規則によって、将来車両挙動(第1の将来車両挙動)のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理に相当する。また、S116の処理の中で実行される前記S228の繰り返し処理が、本発明における第1b規則による、動作指令の仮値の修正処理に相当する。また、S116の処理の中で実行されるS220の繰り返し処理(通常フィードフォワード則35aの処理の繰り返し)によって決定される第1フィードフォワード量FF1[k]は、本発明における動作指令の基本値、あるいは、基本フィードフォワード成分に相当する。さらに、S116の処理の中のS220の繰り返し処理(予約形フィードフォワード量決定部35cの処理の繰り返し)によって決定される第2フィードフォワード量FF2[k]は、本発明における第1補助フィードフォワード成分に相当する。また、S116の処理の中のS220の処理は、FF1,FF2の両者を決定するので、本発明における第1フィードフォワード制御則(通常フィードフォワード則35aの制御則と予約型フィードフォワード量決定部35cの制御則とからなる制御則)により、FF1,FF2からなる第1フィードフォワード成分を決定する処理であると言える。
また、S224の処理で求められるシナリオ横滑り角およびシナリオスリップ比(あるいはシナリオ路面反力)は、本発明における制限対象に相当する。また、前記S236の処理における図14のS236eで求められる、シナリオ合力とシナリオ仮合力との差が本発明における仮想外力決定用偏差に相当する。これらの制限対象、仮想外力決定用偏差については、後述するS126、S132、S138の処理においても同様である。
なお、第1フィードフォワード量FF1[k]をS220で決定するとき、時刻kにおける将来運転操作入力op[k]の代わりに、時刻k−1における将来運転操作入力op[k-1]を使用してもよい。このことは、後述するS126、S132、S138の処理でも同じである。
図8の説明に戻って、S116の処理の実行後、S118に進んで、S116の処理で作成したシナリオ車両挙動の所定の構成要素の時系列が所定の許容範囲を満足しているか否かが判断される。具体的には、シナリオ車両挙動のうちのシナリオ横滑り角およびシナリオスリップ比が各時刻k(k=1,2,……,Ke)においてそれぞれ許容範囲を満足しているか否かが判断される。あるいは、シナリオ車両挙動のシナリオ運動状態量(シナリオヨーレートおよびシナリオ車両位置)が、各時刻kにおいてシナリオ規範状態量に応じて設定される所定の許容範囲を満足しているか否か(あるいは、シナリオ運動状態量とシナリオ規範状態量との差(前記ヨーレート偏差、および、コースずれ)が所定の許容範囲を満足しているか否か)が判断される。なお、シナリオ車両位置(コースずれ)に関する許容範囲は、例えば図16に例示する如く、シナリオ規範コースを中心とする空間的な範囲として、シナリオ規範コースに応じて設定される。また、シナリオヨーレートに関する許容範囲は、例えば各時刻kにおけるシナリオ規範ヨーレートを中心とする所定幅の範囲として、該シナリオ規範ヨーレートに応じて設定される。
ここで、シナリオ横滑り角もしくはシナリオスリップ比が所定の許容範囲を逸脱し、あるいは、シナリオ運動状態量とシナリオ規範状態量との差が所定の許容範囲を逸脱するという状況は、前記予防対象状況(コースアウト、スピンなど)が発生する恐れがある状況を意味する。なお、シナリオ横滑り角およびシナリオスリップ比がそれぞれ所定の許容範囲を満足するか否かを判断する代わりに、シナリオ路面反力が所定の許容範囲を満足するか否かを判断するようにしてもよい。
補足すると、S118の判断処理と後述するS128、S134、S140の判断処理とが、本発明における評価手段に相当する。上記の如く、本実施形態では、評価対象として、シナリオ横滑り角およびシナリオスリップ比(またはシナリオ路面反力)や、シナリオ車両位置、シナリオヨーレートが用いられる。また、S118において、上記の如くシナリオ規範状態量に応じてシナリオ運動状態量の許容範囲を設定する処理が、本発明における許容範囲設定手段に相当する。該許容範囲の設定は、S116の処理の中で行なうようにしてもよい。
S118の判断結果が肯定的である場合(シナリオ車両挙動の所定の構成要素の時系列が所定の許容範囲を満足している場合)には、S120に進んで、時刻k=1でのシナリオアクチュエータ動作目標値[1]をアクチュエータ動作目標値の今回値として、実際のアクチュエータ駆動制御装置16に出力する。
補足すると、S118の判断結果が肯定的であるということは、本発明における第1の将来車両挙動(第1の将来車両挙動決定手段により決定される将来車両挙動)の評価対象が、所定の制約条件(評価対象が許容範囲を満足するという条件)を満たすことを意味する。
次いで、S122に進んで、時刻k=1でのシナリオ現状容認操作量[1]を、現状容認操作量の今回値として規範動特性モデル12に出力する。この現状容認操作量の今回値は、次回の制御処理周期において規範動特性モデル12での処理に使用される。
一方、S118の判断結果が否定的である場合には、発生する恐れがある予防対象状況の種類毎の処理が実行される。換言すれば、S118で許容範囲を満足するか否かを判断する評価対象の、該許容範囲からの逸脱状況に応じて、シナリオタイプの組((a1,a2,a3)の組、(b1,b2,b3)の組など)が選択され、その選択された組に対応する処理が実行される。なお、ここでの選択処理は、本発明における制御則選択手段に相当する。
ここでは、例えば発生する恐れがある予防対象状況が車両1の左側へのコースアウトである場合((a1,a2,a3)に組が選択される場合)を例に採って代表的に説明する。
この場合には、まず、S124において、シナリオタイプSCがa1シナリオに設定される。これは、a1シナリオの制御則に従って、シナリオ車両挙動の時系列を決定しようとすることを意味する。
次いで、S126に進んで、前記S116と同じ処理によって、シナリオ車両挙動の時系列が作成される。なお、この場合は、SC=a1であるので、図9のS218のサブルーチン処理において、図10のS314〜S322の処理により、第2フィードフォワード量FF2[k]が決定されることとなる。このため、例えばFF2[k]の構成要素のうちの目標制動力(もしくはブレーキ圧)の補正量が図13(b)に示す変化パターンで設定される。但し、FF2[k]の時間的変化率は、車両1の左側の車輪W1,W3の制動力と、右側の車輪W2,W4の制動力とで相違し、車両1の左側へのコースアウトを防止するようにFF2[k]の各車輪Wiの目標制動力の補正量が決定される。
このとき、FF2[k]は、S116と異なるパターンで決定されるので、S116で決定されるシナリオ車両挙動のアクチュエータ動作目標値の時系列と異なるパターンのアクチュエータ動作目標値の時系列を有するシナリオ車両挙動がS126で決定されることとなる。
補足すると、S126の処理は、本発明における第2の将来車両挙動決定手段に相当する。従って、S126の処理で決定されるシナリオ車両挙動が本発明における第2の将来車両挙動に相当する。この場合、SC=a1(あるいは、b1、c1など)であることに依存して定まる規則(シナリオ車両挙動を決定するための規則)が、本発明における第2の制御則に相当する。また、S126の処理の中で実行される前記S218〜S222の繰り返し処理が、本発明における第2a規則によって、第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理に相当する。また、S126の処理の中で実行される前記S228の繰り返し処理が、本発明における第2b規則による、動作指令の仮値の修正処理に相当する。また、S126の処理の中で実行されるS220の繰り返し処理によって決定される第1フィードフォワード量FF1[k]は、本発明における動作指令の基本値、あるいは、基本フィードフォワード成分に相当する。さらに、S126の処理の中のS218の繰り返し処理によって決定される第2フィードフォワード量FF2[k]は、本発明における第2補助フィードフォワード成分に相当する。また、S126の処理の中のS218およびS220を合わせた処理は、FF1,FF2の両者を決定するので、本発明における第2フィードフォワード制御則により、FF1,FF2からなる第2フィードフォワード成分を決定する処理であると言える。
次いで、S128に進んで、前記S118と同じ判断処理が実行される。このとき、S128の判断結果が肯定的である場合(S126で作成したシナリオ車両挙動の所定の構成要素の時系列が所定の許容範囲を満足している場合)には、前記S120およびS122の処理が実行され、アクチュエータ動作目標値の今回値と、現状容認操作量の今回値とが決定・出力される。なお、S128の判断処理における許容範囲は、S118の判断処理における許容範囲と異ならせてもよい。
また、S128の判断結果が否定的である場合には、S130に進んで、シナリオタイプSCがa2シナリオに設定される。これは、a2シナリオの制御則に従って、シナリオ車両挙動の時系列を決定しようとすることを意味する。次いで、S132に進んで、前記S116と同じ処理によって、シナリオ車両挙動の時系列が作成される。なお、この場合は、SC=a2であるので、図9のS218のサブルーチン処理において、図10のS324〜S332の処理により、第2フィードフォワード量FF2[k]が決定されることとなる。このため、例えばFF2[k]の構成要素のうちの目標制動力の補正量が図13(c)に示す変化パターンで設定される。但し、FF2[k]の時間的変化率は、車両1の左側の車輪W1,W3の制動力と、右側の車輪W2,W4の制動力とで相違し、車両1の左側へのコースアウトを防止するようにFF2[k]の各車輪Wiの目標制動力の補正量が決定される。
このとき、FF2[k]は、S116およびS126と異なるパターンで決定されるので、S116およびS126でそれぞれ決定されるシナリオ車両挙動のアクチュエータ動作目標値の時系列と異なるパターンのアクチュエータ動作目標値の時系列を有するシナリオ車両挙動がS132で決定されることとなる。
補足すると、S132の処理は、本発明における第3の将来車両挙動決定手段に相当する。従って、S132の処理で決定されるシナリオ車両挙動が本発明における第3の将来車両挙動(m=3であるときの第m将来車両挙動)に相当する。この場合、SC=a2(あるいは、b2、c2など)であることに依存して定まる規則(シナリオ車両挙動を決定するための規則)が、本発明における第3の制御則に相当する。また、S132の処理の中で実行される前記S218〜S222の繰り返し処理が、本発明における第3a規則によって、第3の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理に相当する。また、S132の処理の中で実行される前記S228の繰り返し処理が、本発明における第3b規則による、動作指令の仮値の修正処理に相当する。また、S132の処理の中で実行されるS220の繰り返し処理によって決定される第1フィードフォワード量FF1[k]は、本発明における動作指令の基本値、あるいは、基本フィードフォワード成分に相当する。さらに、S132の処理の中のS218の繰り返し処理によって決定される第2フィードフォワード量FF2[k]は、本発明における第3補助フィードフォワード成分に相当する。また、S132の処理の中のS218およびS220を合わせた処理は、FF1,FF2の両者を決定するので、本発明における第3フィードフォワード制御則により、FF1,FF2からなる第3フィードフォワード成分を決定する処理であると言える。
次いで、S134に進んで、前記S118と同じ判断処理が実行される。このとき、S134の判断結果が肯定的である場合(S132で作成したシナリオ車両挙動の所定の構成要素の時系列が所定の許容範囲を満足している場合)には、前記S120およびS122の処理が実行され、アクチュエータ動作目標値の今回値と、現状容認操作量の今回値とが決定・出力される。なお、S134の判断処理における許容範囲は、S118の判断処理あるいはS128の判断処理における許容範囲と異ならせてもよい。
また、S134の判断結果が否定的である場合(車両1の左側にコースアウトが生じる恐れがある場合)には、S136に進んで、シナリオタイプSCがa3シナリオに設定される。これは、a3シナリオの制御則に従って、シナリオ車両挙動の時系列を決定しようとすることを意味する。次いで、S138に進んで、前記S116と同じ処理によって、シナリオ車両挙動の時系列が作成される。なお、この場合は、SC=a3であるので、図9のS218のサブルーチン処理において、図10のS334〜S338の処理により、第2フィードフォワード量FF2[k]が決定されることとなる。このため、例えばFF2[k]の構成要素のうちの目標制動力の補正量が図13(d)に示す変化パターンで設定される。但し、FF2[k]の時間的変化率は、車両1の左側の車輪W1,W3の制動力と、右側の車輪W2,W4の制動力とで相違し、車両1の左側へのコースアウトを防止するようにFF2[k]の各車輪Wiの目標制動力の補正量が決定される。
このとき、FF2[k]は、S116、S126、およびS132と異なるパターンで決定されるので、S116、S126およびS132でそれぞれ決定されるシナリオ車両挙動のアクチュエータ動作目標値の時系列と異なるパターンのアクチュエータ動作目標値の時系列を有するシナリオ車両挙動がS138で決定されることとなる。
補足すると、S138の処理は、本発明における第4の将来車両挙動決定手段に相当する。従って、S138の処理で決定されるシナリオ車両挙動が本発明における第4の将来車両挙動(m=4であるときの第m将来車両挙動)に相当する。この場合、SC=a3(あるいは、b3、c3など)であることに依存して定まる規則(シナリオ車両挙動を決定するための規則)が、本発明における第4の制御則に相当する。また、S138の処理の中で実行される前記S218〜S222の繰り返し処理が、本発明における第4a規則によって、第4の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理に相当する。また、S138の処理の中で実行される前記S228の繰り返し処理が、本発明における第4b規則による、動作指令の仮値の修正処理に相当する。また、S138の処理の中で実行されるS220の繰り返し処理によって決定される第1フィードフォワード量FF1[k]は、本発明における動作指令の基本値、あるいは、基本フィードフォワード成分に相当する。さらに、S138の処理の中のS218の繰り返し処理によって決定される第2フィードフォワード量FF2[k]は、本発明における第4補助フィードフォワード成分に相当する。また、S138の処理の中のS218およびS220を合わせた処理は、FF1,FF2の両者を決定するので、本発明における第4フィードフォワード制御則により、FF1,FF2からなる第4フィードフォワード成分を決定する処理であると言える。
次いで、S140に進んで、前記S118と同じ判断処理が実行される。このとき、S140の判断結果が肯定的である場合(S138で作成したシナリオ車両挙動の所定の構成要素の時系列が所定の許容範囲を満足している場合)には、前記S120およびS122の処理が実行され、アクチュエータ動作目標値の今回値と、現状容認操作量の今回値とが決定・出力される。なお、S140の判断処理における許容範囲は、S118の判断処理、S128の判断処理あるいはS134の判断処理における許容範囲と異ならせてもよい。
また、S140の判断結果が否定的である場合、すなわち、a1〜a3のいずれのシナリオでも、車両1の左側にコースアウトが生じる恐れがある場合には、S142に進んで、非常停止制御則によりアクチュエータ動作目標値(今回値)が決定される。具体的には、図9と同様の処理によって、シナリオ車両挙動の時系列が作成され、その作成したシナリオ車両挙動の時系列のうちの時刻k=1にシナリオアクチュエータ動作目標値[1]がアクチュエータ動作目標値として決定される。但し、この場合には、図9のS218においては、第2フィードフォワード量FF2[k]は、全ての車輪W1〜W4の目標制動力を所定の変化率で上限値(理想的な乾燥路面での最大制動力)まで増加させるように決定される。また、S226の判断処理では、シナリオ横滑り角の許容範囲は、シナリオタイプSCが復帰シナリオ、a1シナリオ、a2シナリオ、a3シナリオである場合よりも大きめの範囲に設定され、シナリオスリップ比の許容範囲は、シナリオタイプSCが復帰シナリオa1シナリオ、a2シナリオ、a3シナリオである場合よりも大きめの範囲に設定される。このようにシナリオ横滑り角およびシナリオスリップ比の許容範囲を設定するのは、各車輪Wiの横滑りを防止するよりも、車両1の制動力を優先的に確保するためである。
なお、S142では、現在時刻のアクチュエータ動作目標値だけを、復帰シナリオ、a1シナリオ、a2シナリオ、a3シナリオの各シナリオタイプにおけるシナリオ車両挙動の現在時刻におけるアクチュエータ動作目標値と異なるアクチュエータ動作目標値に決定するようにしてもよい。
次いで、S144に進んで、現状容認操作量(今回値)を0にする。従って、非常停止制御則によりアクチュエータ動作目標値の今回値を決定するような状況では、現状容認操作量の今回値は0とされ、規範状態量を実車1の状態量に近づけることを中止する。
S118の判断結果において、車両1の左側へのコースアウト以外の予防対象状況(車両1のスピンなど)が発生する恐れがある場合においても、各種類の予防対象状況毎に、上記と同様にアクチュエータ動作目標値(今回値)と現状容認操作量(今回値)とが決定される。
以上が、第1実施形態におけるシナリオ作成部14の処理の詳細である。
なお、シナリオ作成部14は、図8のS118、S128、S134、S140の判断結果を、前記感覚フィードバック則22に出力する。そして、該感覚フィードバック則22では、その判断結果に応じて、適宜、視覚的あるいは聴覚的な報知手段などによって、車両1の状態がどのような状態にあるかを運転者に報知する。例えば、予防対象状況が発生する恐れのある状況では、どのような種類の予防対象状況が発生する恐れがあるかが適宜の報知手段によって運転者に報知される。
補足すると、本実施形態では、S118の判断結果(評価結果)が否定的である場合には、別の言い方をすれば、a1シナリオ、a2シナリオ、a3シナリオ、および非常停止制御則を含む修正規則によって、復帰シナリオにおけるシナリオ車両挙動の現在時刻(k=1)におけるシナリオアクチュエータ動作目標値[1]を修正してなるシナリオアクチュエータ動作目標値[1]を実際のアクチュエータ動作目標値の今回値として決定するようにしていると言える。
また、本実施形態では、各予防対象状況毎に、3種類のシナリオタイプSCを設定したが、例えば、a2シナリオ(より一般的には、数値部分が「2」であるシナリオタイプ)を省略してもよい。この場合には、図8のS130〜S134の処理を省略すればよい。
また、復帰シナリオを省略し、a1シナリオ(もしくはこれと同種の(数値部分が「1」である)シナリオタイプ)とa3シナリオ(もしくはこれと同種の(数値部分が「3」である)シナリオタイプ)だけを用いるようにしてもよい。すなわち、a1シナリオは、時刻k=1において、第2フィードフォワード量FF2[k]を0に近づけ、もしくは0に維持するパターンであるので、予防対象状況が発生する恐れのない状況でa1シナリオを設定することで、各制御処理周期でアクチュエータ駆動制御装置16に出力するアクチュエータ動作目標値[1]のうちのFF2[1]を0に近づけ、もしくは0に維持することができる。a1シナリオ(もしくはこれと同種のシナリオタイプ)とa3シナリオ(もしくはこれと同種のシナリオタイプ)だけを用いる場合には、例えば図8のS114でSC=a1として、S116でシナリオ車両挙動の時系列を作成する。そして、S118の判断結果が否定的である場合における各予防対象状況毎の、S124〜S134の処理を省略すればよい。このようにした場合には、a1シナリオで最初に作成されるシナリオ車両挙動が、本発明における第1の将来車両挙動に相当するものととなる。また、a1シナリオで作成されたシナリオ車両挙動の時系列が前記S118の判断処理における許容範囲を満たさない場合に、a3シナリオ(もしくはこれと同種のシナリオタイプ)で作成されるシナリオ車両挙動が、本発明における第2の将来車両挙動に相当するものとなる。
また、非常停止制御則を省略し、S134の判断処理が否定的である場合に、a3シナリオで作成したシナリオ車両挙動(S138で作成したシナリオ車両挙動)の現在時刻(k=1)におけるシナリオアクチュエータ動作目標値を実際のアクチュエータ動作目標値の今回値として決定するようにしてもよい。そして、この場合においても、上記のように復帰シナリオを省略し、a1シナリオで、第1の将来車両挙動(第1の将来車両挙動決定手段により決定される将来車両挙動)に相当するシナリオ車両挙動の時系列を決定するようにしてもよい。そして、このa1シナリオによるシナリオ車両挙動の時系列に対して前記S118と同様の判断処理における許容範囲を満たさない場合に、前記a3シナリオ(もしくはこれと同種のシナリオタイプ)によるシナリオ車両挙動の現在時刻におけるシナリオアクチュエータ動作目標値を実際のアクチュエータ動作目標値の今回値として決定する。このようにした場合には、a3シナリオによるシナリオ車両挙動の現在時刻におけるシナリオアクチュエータ動作目標値(実際のアクチュエータ動作目標値)は、アクチュエータ動作目標値の基本値としての第1フィードフォワード量FF1[1]との差が、a1シナリオによるシナリオ車両挙動の現在時刻におけるシナリオアクチェータ動作目標値とFF[1]との差よりも0から遠ざかるように、a1シナリオによるシナリオ車両挙動の現在時刻におけるシナリオアクチェータ動作目標値を修正したものであると言える。

[第2実施形態]
次に本発明の第2実施形態を図17〜図23を参照して説明する。なお、本実施形態は、シナリオ作成部の処理の一部のみが第1実施形態と相違するものであるので、第1実施形態と同一構成部分もしくは同一機能部分については、第1実施形態と同じ参照符号および図面を用い、説明を省略する。
前記第1実施形態では、シナリオ車両挙動において、予防対象状況が発生する恐れがある場合に、その予防対象状況の種類に応じて(シナリオタイプSCに応じて)第2フィードフォワード量FF2を操作することによって、予防対象状況の発生を防止するようにアクチュエータ動作目標値を調整するようにした。これに対して、第2実施形態では、それを概略的に説明すると、第2フィードフォワード量FF2だけでなく、フィードバック則35bに入力するシナリオ規範状態量と該フィードバック則35bの前記フィードバックゲインKfby、Kfbc(前記式08を参照)とを操作することによって、フィードバック量FBを調整し、それによって、予防対象状況の発生を防止するようにアクチュエータ動作目標値を調整する。
図17は、本実施形態のシナリオ作成部14の処理機能を示すブロック図である。図示の如く、シナリオアクチュエータ動作目標仮値決定部35には、前記第1実施形態のシナリオ作成部の機能的構成に加えて、さらに、シナリオ規範状態量を修正するための規範修正量を決定する規範修正量決定部35eと、フィードバック則35bのフィードバックゲインKfby,Kfbcを決定するFBゲイン決定部35fと、規範修正量をシナリオ規範状態量に加えることで、該シナリオ規範状態量を修正する加算処理部35gとが備えられている。そして、加算処理部35gの出力(修正後のシナリオ規範状態量)がフィードバック制御則35bに入力されると共に、シナリオタイプSCが規範修正量決定部35eとFBゲイン決定部35fに入力されるようになっている。これ以外のシナリオ作成部14の処理機能は、第1実施形態のものと同じである。
FBゲイン決定部35eは、シナリオタイプSCに応じた所定のパターンで各時刻kのフィードバックゲインKfby[k],Kfbc[k]を変化させる。具体的には、まず、前回の制御処理周期で最終的に決定した時刻k=1でのアクチュエータ動作目標値[1]n-1のフィードバック量FB[1]n-1を求めた時に使用したKfby[1]n-1,Kfbc[1]n-1を、それぞれ今回の制御処理周期における時刻k=0でのKfbyの初期値Kfby[0]n、Kfbcの初期値Kfbc[0]nとする。そして、シナリオタイプSCが復帰シナリオであるときには、今回の制御処理周期でのKfby[k](k=1,2,……,Ke)を、Kfby[0]から徐々に(所定の時間的変化率で)、所定の基準値(標準値)に近づけていき、最終的に該基準値に維持する。この場合、Kfby[0]が既に基準値になっているときには、Kfby[k](k=1,2,……,Ke)は該基準値に維持される。フィードバックゲインKfbc[k]についても同様に、所定の基準値(標準値)に徐々に近づけられ、あるいは、該基準値に維持される。なお、基準値は、KfbyとKfbcとで一般には異なる。
シナリオタイプSCが復帰シナリオ以外のシナリオであるときには、発生する恐れのある予防対象状況に応じたパターンで、フィードバックゲインKfby[k],Kfbc[k]をそれぞれKfby[0]、Kfbc[0]から変化させる。この変化パターンの例を図18〜図21に示す。
図18(a)〜(c)はそれぞれ、予防対象状況がコースアウトである場合において、シナリオタイプSCがa1シナリオ、a2シナリオ、a3シナリオである場合でのフィードバックゲインKfbyの変化パターンを例示している。また、図19(a)〜(c)はそれぞれ、予防対象状況がコースアウトである場合において、シナリオタイプSCがa1シナリオ、a2シナリオ、a3シナリオである場合でのフィードバックゲインKfbcの変化パターンを例示している。また、図20(a)〜(c)はそれぞれ、予防対象状況が車両1のスピンである場合において、シナリオタイプSCがb1シナリオ、b2シナリオ、b3シナリオである場合でのフィードバックゲインKfbyの変化パターンを例示している。また、図21(a)〜(c)はそれぞれ、予防対象状況が車両1のスピンである場合において、シナリオタイプSCがb1シナリオ、b2シナリオ、b3シナリオである場合でのフィードバックゲインKfbcの変化パターンを例示している。
予防対象状況がコースアウトである場合において、シナリオタイプSCがa1シナリオであるときには、図18(a)に示す如く、ヨーレートに関するフィードバックゲインKfby[k](k=1,2,……,Ke)は、時刻k=1では、Kfby[0](=Kfby[1]n-1)から所定量だけ所定の標準値Kfby_sに近づけられ、時刻k=2以後は、Kfby[1]から所定の下限値Kfby_aまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、標準値から遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfby[k]は、下限値Kfby_aに達した後は、該下限値Kfby_aに維持される。また、Kfby[0]=Kfby_sであるときには、Kfby[1]はKfby_sに維持される。
同時に、図19(a)に示す如く、走行コースに関するフィードバックゲインKfbc[k](k=1,2,……,Ke)は、時刻k=1では、Kfbc[0](=Kfbc[1]n-1)から所定量だけ所定の標準値Kfbc_sに近づけられ、時刻k=2以後は、Kfbc[1]から所定の上限値Kfbc_aまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、標準値から遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfbc[k]は、上限値Kfbc_aに達した後は、該上限値Kfbc_aに維持される。また、Kfbc[0]=Kfbc_sであるときには、Kfbc[1]はKfbc_sに維持される。
また、予防対象状況がコースアウトである場合において、シナリオタイプSCがa2シナリオであるときには、図18(b)に示す如く、ヨーレートに関するフィードバックゲインKfby[k](k=1,2,……,Ke)は、時刻k=1では、Kfby[0](=Kfby[1]n-1)と同じ値に維持され、時刻k=2以後は、Kfby[1](=Kfby[0])から前記下限値Kfby_a(この場合は下限値)まで、徐々に(所定の時間的変化率で)、前記標準値Kfby_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfby[k]は、下限値Kfby_aに達した後は、該下限値Kfby_aに維持される。また、Kfby[0]=Kfby_aであるときには、Kfby[k]は、時刻k=1からKfby_aに維持される。
同時に、図19(b)に示す如く、走行コースに関するフィードバックゲインKfbc[k](k=1,2,……,Ke)は、時刻k=1では、Kfbc[0](=Kfbc[1]n-1)と同じ値に維持され、時刻k=2以後は、Kfbc[1](=Kfbc[0])から前記上限値Kfbc_aまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、前記標準値Kfbc_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfbc[k]は、上限値Kfbc_aに達した後は、該上限値Kfbc_aに維持される。また、Kfbc[0]=Kfbc_aであるときには、Kfbc[k]は、時刻k=1からKfbc_aに維持される。
また、予防対象状況がコースアウトである場合において、シナリオタイプSCがa3シナリオであるときには、図18(c)に示す如く、ヨーレートに関するフィードバックゲインKfby[k](k=1,2,……,Ke)は、Kfby[0](=Kfby[1]n-1)から前記下限値Kfby_aまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、前記標準値Kfby_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfby[k]は、下限値Kfby_aに達した後は、該下限値Kfby_aに維持される。また、Kfby[0]=Kfby_aであるときには、Kfby[k]は、時刻k=1からKfby_aに維持される。
同時に、図19(c)に示す如く、走行コースに関するフィードバックゲインKfbc[k](k=1,2,……,Ke)は、Kfbc[0](=Kfbc[1]n-1)から前記上限値Kfbc_aまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、前記標準値Kfbc_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfbc[k]は、上限値Kfbc_aに達した後は、該上限値Kfbc_aに維持される。また、Kfbc[0]=Kfbc_aであるときには、Kfbc[k]は、時刻k=1からKfbc_aに維持される。
また、予防対象状況がスピンである場合において、シナリオタイプSCがb1シナリオであるときには、図20(a)に示す如く、ヨーレートに関するフィードバックゲインKfby[k](k=1,2,……,Ke)は、時刻k=1では、Kfby[0](=Kfby[1]n-1)から所定量だけ、前記標準値Kfby_sに近づけられ、時刻k=2以後は、Kfby[1]から所定の上限値Kfby_bまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、標準値Kfby_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfby[k]は、上限値Kfby_bに達した後は、該上限値Kfby_bに維持される。また、Kfby[0]=Kfby_sであるときには、Kfby[1]はKfby_sに維持される。
同時に、図21(a)に示す如く、走行コースに関するフィードバックゲインKfbc[k](k=1,2,……,Ke)は、時刻k=1では、Kfbc[0](=Kfbc[1]n-1)から所定量だけ、前記標準値Kfbc_sに近づけられ、時刻k=2以後は、Kfbc[1]から所定の下限値Kfbc_bまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、標準値Kfbc_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfbc[k]は、下限値Kfbc_bに達した後は、該下限値Kfbc_bに維持される。また、Kfbc[0]=Kfbc_sであるときには、Kfbc[1]はKfbc_sに維持される。
また、予防対象状況がスピンである場合において、シナリオタイプSCがb2シナリオであるときには、図20(b)に示す如く、ヨーレートに関するフィードバックゲインKfby[k](k=1,2,……,Ke)は、時刻k=1では、Kfby[0](=Kfby[1]n-1)と同じ値に維持され、時刻k=2以後は、Kfby[1](=Kfby[0])から前記上限値Kfby_bまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、前記標準値Kfby_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfby[k]は、上限値Kfby_bに達した後は、該上限値Kfby_bに維持される。また、Kfby[0]=Kfby_bであるときには、Kfby[k]は、時刻k=1からKfby_bに維持される。
同時に、図21(b)に示す如く、走行コースに関するフィードバックゲインKfbc[k](k=1,2,……,Ke)は、時刻k=1では、Kfbc[0](=Kfbc[1]n-1)と同じ値に維持され、時刻k=2以後は、Kfbc[1](=Kfbc[0])から前記下限値Kfbc_bまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、前記標準値Kfbc_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfbc[k]は、下限値Kfbc_bに達した後は、該下限値Kfbc_bに維持される。また、Kfbc[0]=Kfbc_bであるときには、Kfbc[k]は、時刻k=1からKfbc_bに維持される。
また、予防対象状況がスピンである場合において、シナリオタイプSCがb3シナリオであるときには、図20(c)に示す如く、ヨーレートに関するフィードバックゲインKfby[k](k=1,2,……,Ke)は、Kfby[0](=Kfby[1]n-1)から前記上限値Kfby_bまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、前記標準値Kfby_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfby[k]は、上限値Kfby_bに達した後は、該上限値Kfby_bに維持される。また、Kfby[0]=Kfby_bであるときには、Kfby[k]は、時刻k=1からKfby_bに維持される。
同時に、図21(c)に示す如く、走行コースに関するフィードバックゲインKfbc[k](k=1,2,……,Ke)は、Kfbc[0](=Kfbc[1]n-1)から前記下限値Kfbc_bまで、徐々に(所定の時間的変化率で)、前記標準値Kfby_sから遠ざかるようなパターンで決定される。なお、Kfbc[k]は、下限値Kfbc_bに達した後は、該下限値Kfbc_bに維持される。また、Kfbc[0]=Kfbc_bであるときには、Kfbc[k]は、時刻k=1からKfbc_bに維持される。
以上のように、フィードバックゲインKfby[k],Kfbc[k]がシナリオタイプSCに応じて決定される。なお、Kfby[k]、Kfbc[k](k>1)をそれぞれ標準値Kfby_s,Kfbc_sから上限側、下限側のいずれ側に遠ざけるかは、予防対象状況の種類(シナリオタイプSCの英字部分に対応する種類)に応じて定められる。
以上のようにして設定されたフィードバックゲインKfby,Kfbcが、前記図9のS220でFB[k]を前記式08により算出するときに使用される。
補足すると、上記の如く設定したフィードバックゲインKfby,Kfbcを、次式09a,09bで示す如く、シナリオ運動状態量のうちの車速(シナリオ車速)Vに応じて補正し、その補正後のフィードバックゲインKfby'、Kfbc'を用いて、式08の演算によりフィードバック量FBを決定するようにすることが望ましい。

Kfby'=f(V)・Kfby ……式09a
Kfbc'=f(V)・Kfbc ……式09b

なお、f(V)はシナリオ車速Vの関数である。
規範修正量決定部35eは、シナリオタイプSCに応じた所定のパターンで各時刻kの規範修正量を変化させる。具体的には、例えば、予防対象状況がコースアウトである場合において、規範コース修正量(より詳しくは、規範コースの曲率の修正量)をシナリオタイプSCに応じた変化パターンで決定する。
図22(a)は、シナリオ規範動特性モデル33で作成される規範コースの曲率の例を示しており、図22(b)は、予防対象状況がコースアウト(車両1の左側へのコースアウト)で、シナリオタイプSCがa1シナリオである場合における規範コース修正量(規範コースの曲率の修正量)の変化パターンを例示している。また、図22(c)は、図22(b)の規範コース修正量による修正後の規範コースの曲率を例示している。なお、図22(b)に示す例では、前回の制御処理周期で最終的にアクチュエータ動作目標値を決定したときに規範修正量決定部35eが決定した、時刻k=1での規範コース修正量[k]n-1(曲率の修正量[k]n-1)は0であるとしている。
この場合、図22(b)に示す如く、今回の制御処理周期において、時刻k=1での規範コース修正量[1]は0に維持される。なお、時刻k=0での規範コース修正量[0]n(=規範コース修正量[1]n-1)が0でないときには、規範コース修正量[1]は、規範コース修正量[0]から所定量だけ0に近づけられる。そして、時刻k=2以後は、規範コース修正量[k]は、規範コースの曲率を徐々に(所定の時間的変化率で)小さくするために、所定値(<0)まで、徐々に変化(単調変化)され、該所定値に達した後は、該所定値に維持される。
補足すると、シナリオタイプSCが復帰シナリオであるときには、規範コース修正量[k]は、時刻k=0での値(=規範コース修正量[1]n-1)から、所定の時間的変化率で0に戻され(規範コース修正量[0]≠0である場合)、あるいは、0に維持される(規範コース修正量[0]=0である場合)。また、シナリオタイプSCがa2シナリオであるときには、規範コース修正量[k]は、時刻k=1では、規範コース修正量[0]に維持され、時刻k=2以後は、上記所定値まで、所定の時間的変化率で変化(単調変化)される。また、シナリオタイプSCがa3シナリオであるときには、規範コース修正量[k]は、規範コース修正量[0]から上記所定値まで、所定の時間的変化率で変化(単調変化)される。なお、規範コース修正量[k](k>1)が増加側、減少側のいずれ側に変化するかは、予防対象状況の種類に応じて定められる。
このように規範修正量決定部35eで決定された規範コース修正量[k](k=1,2,……,Ke)が、前記加算処理部35gでシナリオ規範状態量の規範コースの曲率[k]に加えられて該シナリオ規範状態量が修正され、その修正後のシナリオ規範状態量がフィードバック則35bに入力される。
図22の例では、修正後のシナリオ規範状態量の規範コースの曲率[k]は、図22(c)に実線で示すようになる。なお、図22(c)の破線は、修正前の規範コースの曲率[k]を示している。また、この場合の修正後のシナリオ規範状態量の規範コースと、修正前の規範コースとの関係は、図23に示すようになる。
そして、フィードバック制御則35bでは、次式10により、フィードバック量FB[k]を算出する。

FB[k]=Kfby[k]・Δヨーレート’+Kfbc[k]・Δコース曲率 ……式10

ここで、Δヨーレート’は、シナリオ運動状態量[k-1]のうちのシナリオヨーレート[k-1]と、修正後のシナリオ規範状態量[k]の規範ヨーレート[k](本実施形態では、これはシナリオ規範状態量[k]の規範ヨーレート[k]に等しい)との差であり、Δコース曲率は、時刻k−1までのシナリオ車両位置の時系列により定まる車両1の走行経路の曲率[k-1]と修正後のシナリオ規範状態量の規範コースの曲率[k]との差である。なお、フィードバックゲインKfby[k],Kfbc[k]は、前記式09a,09bに示した如く、シナリオ運動状態量のうちの車速Vに応じて補正してもよい。
以上説明した以外の制御装置10の処理は、前記第1実施形態と同一である。
以上説明した第2実施形態では、シナリオタイプSCに応じて、第2フィードフォワード量FF2だけでなく、フィードバック則35bのフィードバックゲインKfby,Kfbcと、シナリオ規範状態量とをFF2と同様の時間変化パターンで調整するので、予防対象状況の発生を防止し得るシナリオアクチュエータ動作目標値をより適切に生成することができる。
補足すると、本実施形態では、シナリオ規範動特性モデル33、規範修正量決定部35e、および加算処理部35gの処理が、本発明における第2規範状態量決定手段に相当する。この場合、規範動特性モデル33で決定されるシナリオ規範状態量は、本発明における基本規範状態に相当する。また、フィードバックゲインに関する前記標準値は、本発明における基準ゲインに相当する。


なお、第2実施形態では、シナリオタイプSCに応じて、第2フィードフォワード量FF2と、フィードバック則35bのフィードバックゲインKfby,Kfbcと、シナリオ規範状態量とを調整するようにしたが、これらのいずれか一つ、あるいは、2つを調整するようにしてもよい。

[第3実施形態]
次に、本発明の第3実施形態を図24を参照して説明する。なお、本実施形態は、シナリオ作成部の処理の一部のみが第1実施形態と相違するものであるので、第1実施形態と同一構成部分もしくは同一機能部分については、第1実施形態と同じ参照符号および図面を用い、説明を省略する。
第3実施形態では、前記図8のS122の処理の代わりに、図24のフローチャートで示すサブルーチン処理を実行することによって、現状容認操作量(前記規範動特性モデル12で使用する現状容認操作量)を決定する。これ以外は、第1実施形態と同じである。
以下、図24の処理を説明すると、まず、S430において、規範動特性モデル12の状態と前記センサ・オブザーバ20により検出または推定される実車1の実状態との差に応じて、その差を縮めるために車両1(シナリオ車両モデル41上の車両1)に作用させるべき仮想外力の要求値Mdmdを算出する。具体的には、規範動特性モデル12の状態と実車1の実状態との差は、規範ヨーレートの今回値と実車1の実ヨーレートの今回値との差と、規範コースの今回値と実車1の位置(実位置)の今回値との距離(実車1の規範コースからのコースずれ)とから構成される。そして、これらの差および距離(コースずれ)にそれぞれ所定のゲインを乗じて加え合わせることで、要求値Mdmdが算出される。すなわち、ヨーレートの差とコースずれとを0に近づけるように要求値Mdmdが算出される。なお、要求値Mdmdはモーメント(詳しくはヨー軸まわりのモーメント)の次元の仮想外力である。
次いで、S432に進んで、Mdmdが所定の不感帯の上限値Mdmd_maxよりも大きいか否かが判断され、Mdmd>Mdmd_maxであるときには、S440に進んで、現状容認操作量(今回値)をMdmd_max−Mdmdとする。また、S432に判断で、Mdmd≦Mdmd_maxであるときには、S434に進んで、Mdmdが上記不感帯の下限値Mdmd_minよりも小さいか否かが判断される。このとき、Mdmd<Mdmd_minであるときには、S436に進んで、現状容認操作量(今回値)をMdmd_min−Mdmdとする。また、Mdmd≧Mdmd_minであるときには、現状容認操作量(今回値)を0とする。
以上により、現状容認操作量の今回値が決定される。従って、この第3実施形態では、規範状態量と実車1の実状態との差が比較的大きくなった場合(Mdmdが上記不感帯を逸脱した場合)にのみ、規範状態量を実車1の実状態に近づけるように規範動特性モデル112で規範状態量が決定されることとなる。この場合、規範動特性モデル12では、前記式01bのMvirtとして、上記の如く決定された現状容認操作量が使用される。なお、式01aのFvirtは、本実施形態では、前記第1実施形態と同様に、0とされる。
なお、以上説明した第3実施形態では、前記第2実施形態と同様に、シナリオタイプSCに応じてフィードバック則35bのフィードバックゲインを可変化したり、あるいは、シナリオ規範状態量を修正するようにしてもよい。

[第4実施形態]
次に、本発明の第4実施形態を図25〜図28を参照して説明する。なお、本実施形態は、シナリオ作成部の処理のみが第1実施形態と相違するものであるので、第1実施形態と同一構成部分もしくは同一機能部分については、第1実施形態と同じ参照符号および図面を用い、説明を省略する。
第4実施形態では、シナリオ作成部14は、シナリオ車両挙動において、予防対象状況が発生する恐れがある場合に、その予防対象状況をできるだけ防止し得るシナリオ車両挙動を探索的に決定する。
図25は、シナリオ作成部14のメインルーチン処理を示すフローチャートである。以下、説明すると、まず、S510からS518まで、前記図8のS110からS118までと同じ処理を実行する。すなわち、S510で将来運転操作入力op[k]の時系列を作成すると共に、S512で規範動特性モデル12により規範状態量の今回値(=シナリオ規範状態量[1])を求めた後、S514でシナリオタイプを復帰シナリオに設定して、S516でシナリオ車両挙動の時系列を作成する。そして、S518でシナリオ車両挙動のうちの所定の構成要素の時系列が各時刻k(k=1,2,……,Ke)において、所定の許容範囲を満足しているか否かを判断する(予防対象状況が発生する恐れがあるか否かを判断する)。
補足すると、S510の処理は、本発明における将来運転操作量決定手段に相当し、S512の処理は、本発明における第1規範状態決定手段に相当する。また、S516の処理が、本発明における第1将来車両挙動決定手段に相当する。さらに、S518の判断処理と後述するS526の判断処理とによって、本発明における評価手段が構成される。これらのことは、前記第1実施形態と同様である。
S518の判断結果が肯定的であるとき(予防対象状況が発生する恐れがないとき)には、S520に進んで、前記図8のS120と同じ処理を実行し、アクチュエータ動作目標値の今回値を決定して出力する。
さらにS522において、前記図8のS122と同じ処理を実行し、現状容認操作量の今回値を決定して出力する。
一方、S518の判断結果が否定的であるとき(予防対象状況が発生する恐れがあるとき)には、発生する恐れのある予防対象状況に応じて、その予防対象状況を防止し得るシナリオ車両挙動を探索的に決定する(S524、S532、……)。図示の例では、発生する恐れのある予防対象状況が車両1の左側へのコースアウトである場合には、S524に進み、車両1の左側へのスピン(反時計まわりのスピン)である場合には、S532に進むようになっている。この分岐処理が、本発明における制御則選択手段に相当する。
以下、発生する恐れのある予防対象状況が左側へのコースアウトである場合を代表例として説明する。
図26はS524のサブルーチン処理を示すフローチャートである。以下、説明すると、まず、S610において、シナリオタイプSCにaを設定する。「a」は、シナリオタイプSCが左側へのコースアウトを防止するためのシナリオタイプであることを意味する。本実施形態では、このシナリオタイプSCによって、予防対象状況を防止するために調整すべき第2フィードフォワード量FF2[k]の構成要素およびその時間的変化パターンと、シナリオ車両挙動の探索処理のアルゴリズムとが定まる。
次いで、S612に進んで、シナリオスリップ比の許容範囲の上限値の小側候補値SL0と、大側候補値SL2(<SL0)とにそれぞれ、あらかじめ定められた所定値SLmin、SLmaxを代入する。
次いで、S614に進んで、シナリオスリップ比の許容範囲の上限値の設定値であるスリップ比上限設定値SLに小側候補値SL0を代入する。なお、シナリオスリップ比の許容範囲の下限値は0である。また、このS614では、SL0=SLminであるので、SLは、SLminに設定されることとなる。
次いで、S616に進んで、今現在設定されているのシナリオタイプSC(ここではaシナリオ)と、スリップ比上限設定値SL(ここではSLmin)とに応じてシナリオ車両挙動の時系列(時刻k=1から時刻k=Keまでの時系列)を作成する。この処理は、第1実施形態で説明した図9の処理と同様に行なわれる。但し、図9のS218の処理では、第2フィードフォワード量FF2[k]の所定の構成要素FF2x[k](目標制動力など、シナリオタイプ毎の特定の構成要素)は、例えば図27に示す如く、前記図13(d)のa3シナリオと同様の変化パターンで決定される。すなわち、FF2x[k]は、その所定の構成要素が時刻k=0の値(=FF2x[1]n-1)から、所定の時間的変化率で、所定の上限値FF2xmaxまで(FF2xを0以上で変化させる場合)、または、所定の下限値FF2xminまで(FF2xを0以下で変化させる場合)、徐々に単調変化していくように決定される。そして、S226の判断処理は、スリップ比[k]の許容範囲の上限値をスリップ比上限設定値SLとして(下限値は0とする)実行される。なお、このとき、S226の判断結果がNOである場合には、FF2[k]は、図27に破線FF2x'で示す如く修正される。これ以外は、図9の処理と同じである。
次いで、S618に進んで、S616で作成したシナリオ車両挙動の時系列から、最大コースずれを求め、それをE0に代入する。E0は、スリップ比上限設定値SLの小側候補値SL0に対応して得られた最大コースずれである。ここで、最大コースずれは、シナリオ車両挙動における各時刻kのシナリオ車両位置[k]とシナリオ規範コースとの距離(シナリオ車両位置[k]のシナリオ規範コースからのずれ量)のうちの最大値である。つまり、シナリオ車両挙動の時系列において、シナリオ車両位置がシナリオ規範コースから最もずれている時刻におけるそのずれ量が最大コースずれである。
次いで、S620に進んで、スリップ比上限設定値SLに大側候補値SL2(ここではSLmax)を代入した後、S622に進んで、前記S616と同じ処理を実行し、シナリオ車両挙動の時系列を作成する。但し、この場合は、スリップ比上限設定値SLは、S616の処理の場合と相違し、SL=SL2である。
次いで、S624に進んで、S622で作成したシナリオ車両挙動における最大コースずれを前記S618と同様に求め、それをE2に代入する。E2は、スリップ比上限設定値SLの大側候補値SL2に対応して得られた最大コースずれである。
次いで、S626に進んで、スリップ比上限設定値SLの中間候補値SL2を、今現在の小側候補値SL0(ここではSLmin)と大側候補値SL2(ここではSLmax)との平均値として求め、それをスリップ比上限設定値SLに代入する。
次いで、S628に進んで、前記S616と同じ処理を実行し、シナリオ車両挙動の時系列を作成する。但し、この場合は、スリップ比上限設定値SLは、S616の処理の場合と相違し、SL=SL1である。
次いで、S630に進んで、S628で作成したシナリオ車両挙動における最大コースずれを前記S618と同様に求め、それをE1に代入する。E1は、スリップ比上限設定値SLの中間候補値SL1に対応して得られた最大コースずれである。
以上のS610〜S630の処理により、スリップ比上限設定値SLの3種類の値SL0,SL1,SL2(SL0<SL1<SL2)のそれぞれに対応する最大コースずれE0、E1、E2の値が求められる。
ここで、前記S616、S622、S628は、前記した如く図9の処理と同様の処理によって、シナリオ車両挙動の時系列を作成するため、その時系列は、スリップ比上限設定値SLの値に応じたものとなる。従って、作成されるシナリオ車両挙動における最大コースずれは、スリップ比上限設定値SLの関数となる。この関数のパターンの例を図28(a)〜(e)に示す。これらの図28(a)〜(e)にそれぞれ実線の曲線で例示する如く、スリップ比上限設定値SLに対する最大コースずれの関数は、スリップ比上限設定値SLがある値であるときに、最大コースずれが極小値となるような下に凸のパターンになる。なお、図28(a)〜(e)では、以下に説明するS632またはS636の判断処理の時点でのE0,E1,E2,SL0,SL1,SL2の値を、それぞれ添え字mを付して、E0_m,E1_m,E2_m,SL0_m,SL1_m,SL2_mにより表している。
上記のようなスリップ比上限設定値SLと最大コースずれとの関係を考慮して、図26の処理(図25のS524のサブルーチン処理)では、コースアウトをできるだけ防止し得るシナリオ車両挙動の時系列を作成するために、以下に説明する処理によって、最大コースずれが極小値もしくはそれに近い値となるようなシナリオ車両挙動の時系列を探索的に作成するようにした。なお、前記SLminおよびSLmaxの値は、最大コースずれの極小値が必ずSLminとSLmaxとの間に存在するように設定されている。
すなわち、S630の処理の後、S632に進んで、今現在の最大コースずれE0の値が今現在の最大コースずれE1の値よりも小さいか否か(E0<E1であるか否か)を判断する。この判断結果がYESであるとき(E0<E1である場合)には、SL=SL0であるときの最大コースずれE0と、SL=SL1であるときの最大コースずれE1と、SL=SL2であるときの最大コースずれE2との関係は、図28(a)に示すような関係になっている(E0_m,E1_m,E2_mのうち、E0_mが最も極小値に近い)。このような状況では、最大コースずれが極小値となるスリップ比上限設定値SLの値は、SL0(SL0_m)とSL1(SL1_m)との間の範囲(図示の解存在領域)に存在するはずである。そこで、この場合には、S634に進んで、スリップ比上限設定値SLの大側候補値SL2に今現在の中間候補値SL1を新たに代入し(SL2を更新する)、また、E2に今現在のE1の値を新たに代入する(E2を更新する)。なお、この場合には、小側候補値SL0は今現在の値に維持される。つまり、S632の判断結果がYESであるときには、その時のSL0の値SL0_mと、SL1の値SL1_mとが、それぞれ新たに小側候補値SL0、大側候補値SL2として設定される。
また、S632の判断結果がNOであるとき(E0≧E1である場合)には、S636に進んで、今現在の最大コースずれE2の値が今現在の最大コースずれE1の値よりも小さいか否か(E1>E2であるか否か)を判断する。この判断結果がYESであるとき(E1>E2である場合)には、SL=SL0であるときの最大コースずれE0と、SL=SL1であるときの最大コースずれE1と、SL=SL2であるときの最大コースずれE2との関係は、図28(b)に示すような関係になっている(E0_m,E1_m,E2_mのうち、E2_mが最も極小値に近い)。このような状況では、最大コースずれが極小値となるスリップ比上限設定値SLの値は、SL1(SL1_m)とSL2(SL2_m)との間の範囲(図示の解存在領域)に存在するはずである。そこで、この場合には、S638に進んで、スリップ比上限設定値SLの小側候補値SL0に今現在の中間候補値SL1を新たに代入し(SL0を更新する)、また、E0に今現在のE1の値を新たに代入する(E0を更新する)。なお、この場合には、大側候補値SL2は今現在の値に維持される。つまり、S636の判断結果がYESであるときには、その時のSL1の値SL1_mと、SL2の値SL2_mとが、それぞれ新たに、小側候補値SL0、大側候補値SL2として設定される。
上記の如くS634またはS638の処理が実行された後、S640に進んで、今現在の小側候補値SL0(SL0_mまたはSL1_m)と今現在の大側候補値SL2(SL1_mまたはSL2_m)との平均値を新たに中間候補値SL1とし、それをスリップ比上限設定値SLに新たに代入する。例えば図28(a)の場合には、SL0_mとSL1_mとの平均値が新たな中間候補値SL1_m+1とされ、それがスリップ比上限設定値SLに代入される。また、図28(b)の場合には、SL1_mとSL2_mとの平均値が新たな中間候補値SL1_m+1とされ、それがスリップ比上限設定値SLに代入される。
次いで、S642に進んで、前記S616と同じ処理を実行し、シナリオ車両挙動の時系列を作成する。但し、この場合は、スリップ比上限設定値SLは、S640で決定された中間候補値SL1である。
次いで、S644に進んで、S642で作成したシナリオ車両挙動における最大コースずれを前記S618と同様に求め、それをE1に代入する。E1は、S640で設定したスリップ比上限設定値SL(=S640で求めた中間候補値SL1)に対応して得られた最大コースずれである。このようにしてS644で求められる最大コースずれE1の例を図28(a),(b)にそれぞれE1_m+1により示す。
次いで、S646に進んで、回数カウンタcntの値を1だけ増加させる。該回数カウンタcntは、S630の処理の後、最大コースずれが極小値もしくはそれに近い値となるようなシナリオ車両挙動の作成を実行した回数(シナリオ車両挙動の探索実行回数)を計数するカウンタであり、図26の処理の開始時に0に初期化されている。
次いでS648に進んで、回数カウンタcntの値が所定の上限値cnt_maxに達したか否かが判断される。この判断処理は、求められた最大コースずれE1が、極小値に十分に収束したか否かを判断する処理である。このとき、S648の判断結果がNOであるとき(cnt<cnt_maxである場合)には、S632の判断処理に戻る。また、S648の判断結果がYESであるときには、今現在の最大コースずれE1が十分に極小値に近い値になっているとして、S678に進んで、今現在の最大コースずれE1を、最終的に作成したシナリオ車両挙動におけるシナリオ車両位置の、規範コースからのずれ量(コースずれ)として決定する。
一方、前記S636の判断結果がNOである場合(E0≧E1且つE2≧E1である場合)には、SL=SL0であるときの最大コースずれE0と、SL=SL1であるときの最大コースずれE1と、SL=SL2であるときの最大コースずれE2との関係は、図28(c)または図28(d)または図28(e)に示すような関係になっている(E0_m,E1_m,E2_mのうち、E1_mが最も極小値に近い)。このような場合には、最大コースずれが極小値となるスリップ比上限設定値SLの値は、SL0(SL0_m)とSL1(SL1_m)との間の範囲、および、SL1(SL1_m)とSL2(SL2_m)との間の範囲のいずれかの範囲に存在するはずであり、この時点では、いずれの範囲に存在するかは不明である。
このため、本実施形態では、S636の判断結果がNOである場合には、S650に進んで、今現在の大側候補値SL2の値SL2_mとこれに対応する最大コースずれE2の値E2_mとをそれぞれバックアップパラメータSL2bk、E2bkの値として記憶保持すると共に、今現在の中間候補値SL1の値SL1_mとこれに対応する最大コースずれE1の値E1_mとをそれぞれバックアップパラメータSL1bk、E1bkの値として記憶保持する。
次いで、S652に進んで、大側候補値SL2に今現在の中間候補値SL1の値SL1_mを新たに代入し(SL2を更新する)、また、E2に今現在のE1の値E1_mを新たに代入する(E2を更新する)。なお、この場合には、小側候補値SL0は今現在の値SL0_mに維持される。つまり、S636の判断結果がNOであるときには、その時のSL0の値SL0_mと、SL1の値SL1_mとが、それぞれ新たに小側候補値SL0、大側候補値SL2として設定される。
次いで、S654に進んで、今現在の小側候補値SL0(=SL0_m)と今現在の大側候補値SL2(=SL1_m)との平均値を新たに中間候補値SL1とし、それをスリップ比上限設定値SLに新たに代入する。図28(c)〜(e)の例では、図中のSL1_m+1が新たな中間候補値SL1とされ、それがスリップ比上限設定値SLに新たに代入される。
次いで、S656に進んで、前記S616と同じ処理を実行し、シナリオ車両挙動の時系列を作成する。但し、この場合は、スリップ比上限設定値SLは、S654で決定された中間候補値SL1である。
次いで、S658に進んで、S656で作成したシナリオ車両挙動における最大コースずれを前記S618と同様に求め、それをE1に代入する。E1は、S654で設定したスリップ比上限設定値SL(=図28(c)〜図28(e)のSL1_m+1)に対応して得られた最大コースずれである。このようにしてS658で求められるE1の例を図28(c)〜図28(e)にE1_m+1により示す。
次いで、S660に進んで、今現在のE1の値(=E1_m+1)が今現在のE2の値(=E1_m)よりも小さいか否か(E1<E2であるか否か)を判断する。この判断結果がYESとなる場合は、図28(c)に例示するような状況であり、最大コースずれの極小値となるようなスリップ比上限設定値SLは、今現在の小側候補値SL0(=SL0_m)と、今現在の大側候補値SL2(=SL1_m)との間の範囲(図28(c)の解存在領域)に存在する。そこで、この場合には、小側候補値SL0と、大側候補値SL2とをそれぞれ今現在の値に維持したまま前記S646に進む。
また、S660の判断結果がNOである場合は、図28(d)または図28(e)に例示するような状況である。この場合には、S662に進んで、S650で記憶保持したSL1bkの値(=SL1_m)、E1bkの値(=E1_m)、SL2bkの値(=SL2_m)、E2bkの値(=E2_m)をそれぞれSL0、E0、SL2、E2に代入し、さらに今現在のSL1の値(=SL1_m+1)、今現在のE1の値(=E1_m+1)をそれぞれ、バックアップパラメータSL1bk、E1bkの値として記憶保持する。
次いで、S664に進んで、今現在の小側候補値SL0(=SL1_m)と今現在の大側候補値SL2(=SL2_m)との平均値を新たに中間候補値SL1とし、それをスリップ比上限設定値SLに新たに代入する。図28(d),(e)の例では、図中のSL1_m+2が新たな中間候補値SL1とされ、それがスリップ比上限設定値SLに新たに代入される。
次いで、S666に進んで、前記S616と同じ処理を実行し、シナリオ車両挙動の時系列を作成する。但し、この場合は、スリップ比上限設定値SLは、S664で決定された中間候補値SL1である。
次いで、S668に進んで、S666で作成したシナリオ車両挙動における最大コースずれを前記S618と同様に求め、それをE1に代入する。E1は、S664で設定したスリップ比上限設定値SL(=図28(d),(e)のSL1_m+2)に対応して得られた最大コースずれである。このようにしてS668で求められるE1の例を図28(d),(e)にE1_m+2により示す。
次いで、S670に進んで、今現在のE1(=E1_m+2)が今現在のE0(=E1_m)よりも小さいか否か(E1<E0であるか否か)が判断される。この判断結果がYESとなる場合は、図28(d)に例示するような状況であり、最大コースずれの極小値となるようなスリップ比上限設定値SLは、今現在の小側候補値SL0(=SL1_m)と、今現在の大側候補値SL2(=SL2_m)との間の範囲(図28(d)の解存在領域)に存在する。そこで、この場合には、小側候補値SL0と、大側候補値SL2とをそれぞれ今現在の値に維持したまま前記S646に進む。
また、S670の判断結果がNOである場合は、図28(e)に例示するような状況であり、最大コースずれの極小値となるようなスリップ比上限設定値SLは、S660の判断処理の時点での中間候補値SL1(=SL1_m+1)と、今現在の中間候補値SL1(=SL1_m+2)との間の範囲(図28(e)の解存在領域)に存在する。そこで、この場合には、S672に進んで、今現在のSL0の値(=SL1_m)、E0の値(=E1_m)、SL1の値(=SL1_m+2)、E2の値(=E1_m+2)をそれぞれSL1、E1、SL2、E2に新たに代入し、さらにS662で記憶保持したバックアップパラメータSL1bkの値(=SL1_m+1)、E1bkの値(=E1_m+1)をそれぞれSL0、E0に新たに代入する。つまり、小側候補値SL0、中間候補値SL1、大側候補値SL2にそれぞれSL1_m+1、SL1_m、SL1_m+2を代入する。
次いで、S674に進んで、前記S646と同じ処理を実行して、回数カウンタcntの値を1だけ増加させた後、S676に進んで、前記S648と同じ判断処理を実行する。そして、このS676の判断結果がNOであるときには、前記S650からの処理に戻り、YESであるときには、前記S678の処理を実行して、図26の処理を終了する。
以上の処理により、最終的に作成されたシナリオ車両挙動がコースアウトをできるだけ防止し得る最適なシナリオ車両挙動として得られる。そして、そのシナリオ車両挙動における最大コースずれがシナリオ車両位置の、規範コースからのずれ量(コースずれ)として決定される。
以上が、図25のS524のサブルーチン処理の詳細である。予防対象状況が右側へのコースアウトである場合にも、S524と同様の処理によって、最大コースずれが極小値もしくはそれに近い値となるようなシナリオ車両挙動の時系列を探索するようにすればよい。また、詳細な説明は省略するが、予防対象挙動がスピンである場合には、例えばシナリオ車両挙動の時系列における横滑り角の絶対値の最大値が極小値もしくはそれに近い値となるようなシナリオ車両挙動の時系列を探索するようにすればよい。なお、図26の処理でのシナリオ車両挙動の時系列の作成処理(S616、S622、S628、S642、S656、S666の処理)は、前記図9の処理と同様であるので、シナリオ車両挙動の時系列と共に、シナリオ規範状態量およびシナリオ現状容認操作量の時系列も作成される。
補足すると、S524の処理は、本発明における第2の将来車両挙動決定手段に相当する。この場合、S524の処理の中で実行されるS616、S622、S628、S642、S656、S666の処理における図9のS212の処理が、本発明における車両モデル初期化手段に相当する。また、図9のS216の繰り返し処理が、本発明における第2規範状態決定手段に相当する。
図25の説明に戻って、S524の処理の後、S526に進んで、S524の処理で作成したシナリオ車両挙動の所定の構成要素の時系列が所定の許容範囲を満足しているか否かが前記図8のS118と同様に判断される。なお、この場合、シナリオ車両位置とシナリオ規範コースとの差(距離)が所定の許容範囲を満足しているか否かの判断は、S524の処理で最終的に求めた最大コースずれE1が所定の許容範囲を満足しているか否かを判断することで行なわれる。このとき、最大コースずれE1の判断に加えて、横滑り角(シナリオ横滑り角)が所定の許容範囲を満足しているか否かを判断するようにしてもよい。
このS526の判断結果がYESであるときには、S520とS522とにおいて、それぞれ前記図8のS120、S122と同じ処理が実行され、アクチュエータ動作目標値の今回値と、現状容認操作量の今回値とが決定・出力される。
また、S526の判断結果がNOである場合には、S528とS530とにおいて、それぞれ前記図8のS142、S144と同じ処理が実行され、非常停止制御則によってアクチュエータ動作目標値の今回値が決定されると共に、現状容認操作量の今回値が0とされる。
なお、予防対象状況が、左側へのコースアウト以外の場合(左へのスピン、右側へのコースアウト、左へのスピンなど)においても、S526と同様の判断処理が実行され、その判断結果に応じて、アクチュエータ動作目標値の今回値と現状容認操作量の今回値とが決定される。
以上が、第4実施形態である。なお、第4実施形態では、第2実施形態と同様に、フィードバック則35bのフィードバックゲインをシナリオタイプSCに応じて変化させたり、あるいはシナリオ規範状態量をシナリオタイプSCに応じて修正するようにしてもよい。また、現状容認操作量は、前記第3実施形態と同様に決定してもよい。

なお、以上説明した第1〜第4実施形態では、現状容認操作量を外力モーメントにより表したが、規範状態量を実車1の状態量に近づけるために、外力モーメントと並進外力とを併用してもよく、あるいは、外力モーメントの代わりの並進外力を用いるようにしてもよい。
また、タイヤ摩擦モデルは、サスペンション系および操舵系の特性に起因するジオメトリ変化による影響を含めた等価的な特性に設定しておくことが望ましい。
また、シナリオ車両モデル41などの演算処理では、処理の手順を適宜変更するようにしてもよい。
また、前記実施形態では、シナリオ車両挙動の時系列を作成するとき、シナリオ規範動特性モデル33で決定したシナリオ規範状態量に、シナリオ運動状態量をフィードバック制御則により近づけるようにしたが、それを省略してもよい。この場合には、前記第1実施形態あるいは第2実施形態あるいは第4実施形態において、FB[k]=0(k=1,2,……,Ke)として、シナリオ車両挙動の時系列を作成するようにすればよい。そして、この場合には、規範動特性モデル12、シナリオ規範動特性モデル33、フィードバック則、現状容認操作量決定部43の処理は不要である。
以上の如く、本発明は、自動車、ハイブリッド車、電動車両などの車両の挙動を、高いロバスト性を確保しつつ適切に制御し得るものとして有用である。
本発明の実施形態における車両の概略構成を示すブロック図。 本発明の第1実施形態における制御装置の全体の機能的構成を示すブロック図。 第1実施形態における規範動特性モデルを説明するための図。 第1実施形態における規範動特性モデルの他の例を説明するための図。 第1実施形態におけるシナリオ車両モデルの機能的構成を示すブロック図。 図5のシナリオ車両モデルの処理を示すフローチャート。 第1実施形態におけるシナリオ作成部の機能的構成を示すブロック図。 第1実施形態におけるシナリオ作成部および規範動特性モデルの処理を示すフローチャート。 図8のS116、S126およびS138のサブルーチン処理を示すフローチャート。 図9のS218のサブルーチン処理を示すフローチャート。 図10のS312およびS316のサブルーチン処理を示すフローチャート。 第1実施形態における将来運転操作入力(ステアリング角θs)の作成例を示すグラフ。 図13(a)〜(d)は第1実施形態における第2フィードフォワード量FF2の決定の仕方を説明するためのグラフ。 第1実施形態におけるシナリオ現状容認操作量を決定するための処理を示すブロック図。 第1実施形態におけるシナリオ運動状態量の作成例を示すグラフ。 第1実施形態におけるコースずれを説明するための図。 本発明の第2実施形態におけるシナリオ作成部の機能的構成を示すブロック図。 図18(a)〜(c)は車両のコースアウトの発生の場合に、第2実施形態におけるフィードバック則のゲインKfbyの設定の仕方を説明するためのグラフ。 図19(a)〜(c)は車両のコースアウトの発生の場合に、第2実施形態におけるフィードバック則のゲインKfbcの設定の仕方を説明するためのグラフ。 図20(a)〜(c)は車両のスピンの発生の場合に、第2実施形態におけるフィードバック則のゲインKfbyの設定の仕方を説明するためのグラフ。 図21(a)〜(c)は車両のスピンの発生の場合に、第2実施形態におけるフィードバック則のゲインKfbcの設定の仕方を説明するためのグラフ。 図22(a)〜(c)は第2実施形態における規範コースの修正の仕方を説明するためのグラフ。 第2実施形態における規範コースの修正例を示す図。 本発明の第3実施形態における現状容認操作量の決定処理を示すフローチャート。 本発明の第4実施形態におけるシナリオ作成部および規範動特性モデルの処理を示すフローチャート。 図25のS524のサブルーチン処理を示すフローチャート。 図26のS616の処理を説明するためのグラフ。 図28(a)〜(e)は図26のS632〜S678の処理を説明するためのグラフ。

Claims (54)

  1. 複数の車輪を有する車両の操縦者が該車両を操縦すべく操作する操作器と、
    該操縦者による該操作器の操作状態を表す運転操作量を検出する運転操作量検出手段と、
    所定の動作指令に応じて前記車両の所定の運動を操作可能に該車両に設けられたアクチュエータ装置と、
    少なくとも前記運転操作量に応じて、前記アクチュエータ装置に対する前記動作指令を逐次決定しつつ、その決定した動作指令により該アクチュエータ装置の動作を制御するアクチュエータ装置制御手段と、
    前記車両の実際の運動に係わる所定の第1の状態量である実状態量を検出または推定する実状態量把握手段とを備えた車両の制御装置において、
    前記アクチュエータ装置制御手段は、
    前記車輪の滑りと該車輪に作用する路面反力との関係を表す摩擦モデル、前記車両の運動と前記路面反力との関係を表す動力学モデル、並びに前記アクチュエータ装置の動作特性を表すモデルを少なくとも含む車両モデルと、
    少なくとも前記車両モデル上での車両の運動に係わる前記第1の状態量を初期化対象状態量とし、現在時刻またはその近傍の所定時刻における前記初期化対象状態量の値を少なくとも現在時刻以前の前記実状態量に基づいて決定した値に初期化する車両モデル初期化手段と、
    少なくとも現在時刻以前の前記運転操作量を基に、現在時刻以後の将来の運転操作量の時系列を決定する将来運転操作量決定手段と、
    前記車両モデルのアクチュエータ装置に対する前記動作指令と該動作指令を与えた前記車両モデル上で発生する車両の運動と路面反力と車輪の滑りとの組の現在時刻以後の将来の時系列である将来車両挙動を、所定の第1の制御則に従って、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記初期化対象状態量の値を初期化した前記車両モデルである初期化済車両モデルとを用いて決定する第1の将来車両挙動決定手段と、
    前記将来車両挙動のうちの車両の運動と路面反力と車輪の滑りとのうちの少なくともいずれか一つを評価対象とし、その評価対象が所定の制約条件を満たしているか否かを評価する評価手段とを備え、
    前記動作指令を新たに決定するとき、前記車両モデル初期化手段、将来運転操作量決定手段、および第1の将来車両挙動決定手段の処理を実行して前記将来車両挙動を決定すると共にその決定した将来車両挙動の前記評価対象に対して前記評価手段の処理を実行し、少なくとも該評価手段の評価結果に基づいて前記アクチュエータ装置の新たな動作指令を決定することを特徴とする車両の制御装置。
  2. 前記アクチュエータ装置制御手段は、前記動作指令を新たに決定するとき、前記第1の将来車両挙動決定手段により決定した前記将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定し、該将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を所定の修正規則に従って修正してなる動作指令を前記新たな動作指令として決定することを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  3. 前記アクチュエータ装置制御手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により決定した前記将来車両挙動を第1の将来車両挙動とし、該第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列と異なるパターンの動作指令の時系列を有する第2の将来車両挙動を、所定の第2の制御則に従って、少なくとも前記初期化済車両モデルを用いて決定する第2の将来車両挙動決定手段を備え、前記動作指令を新たに決定するとき、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、該第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定し、該第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、前記第2の将来車両挙動決定手段により決定した第2の将来車両挙動の前記評価対象に対して前記評価手段の処理を実行し、少なくとも該第2の将来車両挙動の評価対象の評価結果に基づいて前記新たな動作指令を決定することを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  4. 前記アクチュエータ装置制御手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により決定した前記将来車両挙動を第1の将来車両挙動とし、該第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列と異なるパターンの動作指令の時系列を有する第2の将来車両挙動を決定するための第2の制御則を、あらかじめ定められた複数種類の制御則の中から前記第1の将来車両挙動の評価対象の前記制約条件からの逸脱状態に応じて選択する制御則選択手段と、その選択された第2の制御則に従って、少なくとも前記初期化済車両モデルを用いて前記第2の将来車両挙動を決定する第2の将来車両挙動決定手段とを備え、前記動作指令を新たに決定するとき、前記第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、該第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定し、該第1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、前記第2の将来車両挙動決定手段により決定した第2の将来車両挙動の評価対象に対して前記評価手段の処理を実行し、少なくとも前記決定した該第2の将来車両挙動の評価対象の評価結果に基づいて前記新たな動作指令を決定することを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  5. 前記アクチュエータ装置制御手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により決定した前記将来車両挙動を第1の将来車両挙動とし、Mをあらかじめ定めた2以上の整数値としたとき、第m−1(m:2≦m≦Mとなる任意の整数)の将来車両挙動の前記評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、第1〜第m−1の将来車両挙動のそれぞれの動作指令の時系列と異なるパターンの動作指令の時系列を有する第mの将来車両挙動を、所定の第mの制御則に従って、少なくとも前記初期化済車両モデルを用いて決定する第mの将来車両挙動決定手段を備え、前記動作指令を新たに決定するとき、前記第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしている場合には、該第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定し、該第m−1の将来車両挙動の評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合には、前記第mの将来車両挙動決定手段により前記第mの将来車両挙動を決定するという処理をm=2から順番に実行し、第Mの将来車両挙動を決定したときには、少なくとも第Mの将来車両挙動の前記評価対象に対する前記評価手段の評価結果に基づいて前記新たな動作指令を決定することを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  6. 前記第2〜第Mの制御則の組があらかじめ複数組用意されており、前記第2〜第Mの将来車両挙動決定手段は、前記決定した第1の将来車両挙動の評価対象の前記所定の制約条件からの逸脱状態に応じて前記第2〜第Mの制御則の組を前記複数組の中から選択し、該第2〜第Mの将来車両挙動決定手段のうちの任意の第mの将来車両挙動決定手段は、前記選択した組の第2〜第Mの制御則のうちの第mの制御則に従って、前記第mの将来車両挙動を決定することを特徴とする請求項5記載の車両の制御装置。
  7. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記将来車両挙動を決定する制御則であることを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  8. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記将来車両挙動を決定する制御則であり、
    その決定した将来車両挙動の前記評価対象が前記所定の制約条件を満たしていない場合に、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を修正するための前記修正規則は、該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令を修正してなる動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が、該将来車両挙動のうちの現在時刻における修正前の動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差よりも0から遠ざかるように該将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令の値を修正する規則であることを特徴とする請求項2記載の車両の制御装置。
  9. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記第1の将来車両挙動を決定する制御則であり、
    前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔ2(1)とし、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔ2(2)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔ1(1)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔ1(2)としたとき、少なくともΔ2(1)がΔ1(1)よりも0から遠ざかり、または、Δ2(2)がΔ1(2)よりも0から遠ざかるように前記第2の将来車両挙動を決定する制御則であることを特徴とする請求項3記載の車両の制御装置。
  10. 前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、該第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの該時刻kにおける前記基本値との差を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように前記第2の将来車両挙動を決定する制御則であることを特徴とする請求項9記載の車両の制御装置。
  11. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記第1の将来車両挙動を決定する制御則であり、
    前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔm(1)とし、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔm(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔm-1(1)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔm-1(2)としたとき、少なくともΔm(1)がΔm-1(1)よりも0から遠ざかり、または、Δm(2)がΔm-1(2)よりも0から遠ざかるように前記第mの将来車両挙動を決定する制御則であることを特徴とする請求項5記載の車両の制御装置。
  12. 前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、該第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの該時刻kにおける前記基本値との差を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように前記第mの将来車両挙動を決定する制御則であることを特徴とする請求項11記載の車両の制御装置。
  13. 前記第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が所定の許容範囲に収まるように、該将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含むことを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  14. 前記第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、所定の第1a規則により前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、少なくとも前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第1b規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する処理とを含むことを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  15. 前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に、該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が所定の許容範囲に収まるように、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含み、
    前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、該第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に、該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が前記所定の許容範囲に収まるように、該第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含むことを特徴とする請求項3記載の車両の制御装置。
  16. 前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための第1の制御則は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、所定の第1a規則により前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第1b規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する処理とを含み、
    前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、所定の第2a規則により、前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、少なくとも該第2の将来車両挙動のうちの前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第2b規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する手段とを備えることを特徴とする請求項3記載の車両の制御装置。
  17. 前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に、該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が所定の許容範囲に収まるように、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含み、
    前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、該第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に、該演算処理により決定される前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方が前記所定の許容範囲に収まるように、該第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を制限する処理を含むことを特徴とする請求項5記載の車両の制御装置。
  18. 前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための第1の制御則は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、所定の第1a規則により前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第1b規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する処理とを含み、
    前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、所定の第ma規則により、前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する処理と、少なくとも該第mの将来車両挙動のうちの前記決定した動作指令の各仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の第mb規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値を修正してなる値を、前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定する手段とを備えることを特徴とする請求項5記載の車両の制御装置。
  19. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、該第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動のうちの動作指令の各仮値を決定するための前記第1a規則は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記将来車両挙動を決定する規則であることを特徴とする請求項14記載の車両の制御装置。
  20. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、
    該第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第1a規則は、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であり、
    前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第2a規則は、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔ2(1)とし、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔ2(2)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔ1(1)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔ1(2)としたとき、少なくともΔ2(1)がΔ1(1)よりも0から遠ざかり、または、Δ2(2)がΔ1(2)よりも0から遠ざかるように前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であることを特徴とする請求項16記載の車両の制御装置。
  21. 前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第2a規則は、該第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの該時刻kにおける前記基本値との差を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように前記第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であることを特徴とする請求項20記載の車両の制御装置。
  22. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列を基に、現在時刻以後の将来の前記動作指令の基本値の時系列である将来基本動作指令を決定する手段を備え、
    該第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第1a規則は、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差が0に近づき、又は0に一致するように前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であり、
    前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第ma規則は、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔm(1)とし、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔm(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻における前記基本値との差をΔm-1(1)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻の次の時刻における動作指令と前記決定した将来基本動作指令のうちの現在時刻の次の時刻における前記基本値との差をΔm-1(2)としたとき、少なくともΔm(1)がΔm-1(1)よりも0から遠ざかり、または、Δm(2)がΔm-1(2)よりも0から遠ざかるように前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であることを特徴とする請求項18記載の車両の制御装置。
  23. 前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定するための前記第ma規則は、該第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令と、前記決定した将来基本動作指令のうちの該時刻kにおける前記基本値との差を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように前記第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値を決定する規則であることを特徴とする請求項22記載の車両の制御装置。
  24. 前記アクチュエータ装置制御手段は、現在時刻以後の将来の車両の運動に係わる所定の第2の状態量に対する規範状態である将来規範状態を少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列に基づき決定する規範状態決定手段と、その決定された規範状態に応じて前記将来の車両の運動に係わる第2の状態量の許容範囲を設定する許容範囲設定手段とを備え、前記評価手段の処理における前記評価対象は、前記第2の状態量を含み、前記制約条件は、該第2の状態量が前記決定された許容範囲内に収まるという条件を含むことを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  25. 前記アクチュエータ装置制御手段は、少なくとも現在時刻以前に前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量に基づいて、前記車両の運動に係わる所定の第2の状態量に対する現在時刻までの規範状態である現在時刻以前規範状態を逐次決定する第1規範状態決定手段と、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の規範状態である将来規範状態を決定する第2規範状態決定手段とを備え、
    前記第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記将来車両挙動を決定する制御則であることを特徴とする請求項1記載の車両の制御装置。
  26. 前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、フィードフォワード成分とフィードバック成分との合成値であり、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記将来車両挙動の決定するための前記第1の制御則は、該将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の前記フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき所定の第1フィードフォワード制御側により決定する処理と、該将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の前記フィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第1フィードバック制御則により決定する処理と、該将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記フィードフォワード成分と前記フィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則であることを特徴とする請求項25記載の車両の制御装置。
  27. 前記アクチュエータ装置制御手段は、少なくとも現在時刻以前に前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量に基づいて、前記車両の運動に係わる所定の第2の状態量に対する現在時刻までの規範状態である現在時刻以前規範状態を逐次決定する第1規範状態決定手段と、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の規範状態である将来規範状態を決定する第2規範状態決定手段とを備え、
    前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記第1の将来車両挙動を決定する制御則であり、
    前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動を決定するための前記第2の制御則は、該第2の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記第2の将来車両挙動を決定する制御則であることを特徴とする請求項3記載の車両の制御装置。
  28. 前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、第1フィードフォワード成分と第1フィードバック成分との合成値であり、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動の決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第1フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき所定の第1フィードフォワード制御則により決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第1フィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第1フィードバック制御則により決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第1フィードフォワード成分と前記第1フィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則であり、
    前記第2の将来車両挙動決定手段が決定する前記第2の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、第2フィードフォワード成分と第2フィードバック成分との合成値であり、前記第2の将来車両挙動決定手段が前記第2の将来車両挙動の決定するための前記第2の制御則は、該第2の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第2フィードフォワード成分を所定の第2フィードフォワード制御則により決定する処理と、該第2の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第2フィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第2フィードバック制御則により決定する処理と、該第2の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第2フィードフォワード成分と前記第2フィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則であることを特徴とする請求項27記載の車両の制御装置。
  29. 前記アクチュエータ装置制御手段は、少なくとも現在時刻以前に前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量に基づいて、前記車両の運動に係わる所定の第2の状態量に対する現在時刻までの規範状態である現在時刻以前規範状態を逐次決定する第1規範状態決定手段と、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の規範状態である将来規範状態を決定する第2規範状態決定手段とを備え、
    前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動を決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記第1の将来車両挙動を決定する制御則であり、
    前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動を決定するための前記第mの制御則は、該第mの将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行した場合に該演算処理により決定される前記車両の運動に係わる前記第2の状態量が前記決定された将来規範状態に近づくように、前記第mの将来車両挙動を決定する制御則であることを特徴とする請求項5記載の車両の制御装置。
  30. 前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、第1フィードフォワード成分と第1フィードバック成分との合成値であり、前記第1の将来車両挙動決定手段が前記第1の将来車両挙動の決定するための前記第1の制御則は、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第1フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき所定の第1フィードフォワード制御則により決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第1フィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第1フィードバック制御則により決定する処理と、該第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第1フィードフォワード成分と前記第1フィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則であり、
    前記第mの将来車両挙動決定手段が決定する前記第mの将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令は、第mフィードフォワード成分と第mフィードバック成分との合成値であり、前記第mの将来車両挙動決定手段が前記第mの将来車両挙動の決定するための前記第mの制御則は、該第mの将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第mフィードフォワード成分を所定の第mフィードフォワード制御則により決定する処理と、該第mの将来車両挙動のうちの時刻kにおける動作指令の第mフィードバック成分を、前記初期化済車両モデル上の車両の運動に係わる第2の状態量のうちの時刻k−1における値と前記決定された将来規範状態の時刻kまたは時刻k−1の値との差に応じて該差を0に近づけるように所定の第mフィードバック制御則により決定する処理と、該第mの将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第mフィードフォワード成分と前記第mフィードバック成分とを合成して該時刻kにおける動作指令を決定する処理とを含む制御則であることを特徴とする請求項29記載の車両の制御装置。
  31. 前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記フィードフォワード成分は、基本フィードフォワード成分と第1補助フィードフォワード成分とから構成され、該第1の将来車両挙動決定手段の前記第1フィードフォワード制御則は、前記将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記基本フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき決定する処理と、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1補助フィードフォワード成分が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における第1補助フィードフォワード成分の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における動作指令の前記第1補助フィードフォワード成分を決定する処理とを含む制御則であることを特徴とする請求項26記載の車両の制御装置。
  32. 前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記第1フィードフォワード成分は、基本フィードフォワード成分と第1補助フィードフォワード成分とから構成され、該第1の将来車両挙動決定手段の前記第1フィードフォワード制御則は、前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記基本フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき決定する処理と、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1補助フィードフォワード成分が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における第1補助フィードフォワード成分の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記第1の将来車両挙動の各時刻における動作指令の前記第1補助フィードフォワード成分を決定する処理とを含む制御則であり、
    前記第2の将来車両挙動決定手段が決定する前記第2の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記第2フィードフォワード成分は、前記基本フィードフォワード成分と第2補助フィードフォワード成分とから構成され、該第2の将来車両挙動決定手段の前記第2フィードフォワード制御則は、前記第2の将来車両挙動のうちの現在時刻およびその次の時刻における前記第2補助フィードフォワード成分をそれぞれFF2_2(1)、FF2_2(2)とし、前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻およびその次の時刻における前記第1補助フィードフォワード成分をそれぞれFF2_1(1)、FF2_1(2)としたとき、少なくともFF2_2(1)がFF2_1(1)よりも0から遠ざかり、または、FF2_2(2)がFF2_1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における動作指令の第2補助フィードフォワード成分を決定する処理を含む制御則であることを特徴とする請求項28記載の車両の制御装置。
  33. 前記第2の将来車両挙動決定手段の前記第2フィードフォワード制御則は、前記第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令の前記第2補助フィードフォワード成分を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように決定する制御則であることを特徴とする請求項32記載の車両の制御装置。
  34. 前記第1の将来車両挙動決定手段が決定する前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記第1フィードフォワード成分は、基本フィードフォワード成分と第1補助フィードフォワード成分とから構成され、該第1の将来車両挙動決定手段の前記第1フィードフォワード制御則は、前記第1の将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記基本フィードフォワード成分を、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列のうちの時刻kまたは時刻k−1における運転操作量の値に基づき決定する処理と、少なくとも前記第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1補助フィードフォワード成分が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における第1補助フィードフォワード成分の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記第1の将来車両挙動の各時刻における動作指令の前記第1補助フィードフォワード成分を決定する処理とを含む制御則であり、
    前記第mの将来車両挙動決定手段が決定する前記第mの将来車両挙動のうちの任意の時刻kにおける動作指令の前記第mフィードフォワード成分は、前記基本フィードフォワード成分と第m補助フィードフォワード成分とから構成され、該第mの将来車両挙動決定手段の前記第mフィードフォワード制御則は、前記第mの将来車両挙動のうちの現在時刻およびその次の時刻における前記第m補助フィードフォワード成分をそれぞれFF2m(1)、FF2m(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動のうちの現在時刻およびその次の時刻における前記第m−1補助フィードフォワード成分をそれぞれFF2m-1(1)、FF2m-1(2)としたとき、少なくともFF2m(1)がFF2m-1(1)よりも0から遠ざかり、または、FF2m(2)がFF2m-1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における動作指令の第m補助フィードフォワード成分を決定する処理を含む制御則であることを特徴とする請求項30記載の車両の制御装置。
  35. 前記第mの将来車両挙動決定手段の前記第mフィードフォワード制御則は、前記第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける動作指令の前記第m補助フィードフォワード成分を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように決定する制御則であることを特徴とする請求項34記載の車両の制御装置。
  36. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインが、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻におけるフィードバックゲインの値よりも所定の基準ゲインに近づき、または該基準ゲインに一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備えることを特徴とする請求項26記載の車両の制御装置。
  37. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインが、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻におけるフィードバックゲインの値よりも所定の基準ゲインに近づき、または該基準ゲインに一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備え、
    前記第2の将来車両挙動決定手段は、前記第2の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記第2フィードバック制御則のフィードバックゲインをそれぞれKfb_2(1)、Kfb_2(2)とし、前記第1の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインをそれぞれKfb_1(1)、Kfb_1(2)としたとき、少なくともKfb_2(1)がKfb_1(1)よりも前記基準ゲインから遠ざかり、または、Kfb_2(2)がKfb_1(2)よりも前記基準ゲインから遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における前記第2フィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備えることを特徴とする請求項28記載の車両の制御装置。
  38. 前記第2フィードバック制御則のフォードバックゲインを設定する手段は、前記第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける第2フィードバック制御則のフィードバックゲインを、該時刻kの進行に伴い徐々に前記基準ゲインから遠ざけるように設定することを特徴とする請求項37記載の車両の制御装置。
  39. 前記第1の将来車両挙動決定手段は、少なくとも前記将来車両挙動のうちの現在時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインが、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻におけるフィードバックゲインの値よりも所定の基準ゲインに近づき、または該基準ゲインに一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記第1フィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備え、
    前記第mの将来車両挙動決定手段は、前記第mの将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記第mフィードバック制御則のフィードバックゲインをそれぞれKfbm(1)、Kfbm(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記第m−1フィードバック制御則のフィードバックゲインをそれぞれKfbm-1(1)、Kfbm-1(2)としたとき、少なくともKfbm(1)がKfbm-1(1)よりも前記基準ゲインから遠ざかり、または、Kfbm(2)がKfbm-1(2)よりも前記基準ゲインから遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における前記第mフィードバック制御則のフィードバックゲインを設定する手段を備えることを特徴とする請求項30記載の車両の制御装置。
  40. 前記第mフィードバック制御則のフォードバックゲインを設定する手段は、前記第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける第mフィードバック制御則のフィードバックゲインを、該時刻kの進行に伴い徐々に前記基準ゲインから遠ざけるように設定することを特徴とする請求項39記載の車両の制御装置。
  41. 前記第2規範状態決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の基本規範状態を決定する手段と、該基本規範状態を修正するための規範修正量を決定する手段と、前記決定された基本規範状態を該規範修正量により修正することにより前記将来規範状態を決定する手段とから構成され、
    前記規範修正量を決定する手段は、前記第1の将来車両挙動手段により前記将来車両挙動の時系列を決定するとき、少なくとも該将来車両挙動のうちの現在時刻における前記規範修正量が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における規範修正量の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定することを特徴とする請求項26記載の車両の制御装置。
  42. 前記第2規範状態決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の基本規範状態を決定する手段と、該基本規範状態を修正するための規範修正量を決定する手段と、前記決定された基本規範状態を該規範修正量により修正することにより前記将来規範状態を決定する手段とから構成され、
    前記規範修正を決定する手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により前記第1の将来車両挙動を決定するとき、少なくとも該第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における前記規範修正量が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における規範修正量の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定すると共に、前記第2の将来車両挙動決定手段により前記第2の将来車両挙動を決定するとき、該第2の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記規範修正量をそれぞれC2(1)、C2(2)とし、前記第1の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記規範修正量をそれぞれC1(1)、C1(2)としたとき、少なくともC2(1)がC_1(1)よりも0から遠ざかり、または、C_2(2)がC_1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第2の将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定することを特徴とする請求項28記載の車両の制御装置。
  43. 前記規範修正量を決定する手段は、前記第2の将来車両挙動の任意の時刻kにおける規範修正量を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように決定することを特徴とする請求項42記載の車両の制御装置。
  44. 前記第2規範状態決定手段は、少なくとも前記決定された将来の運転操作量の時系列と前記決定された現在時刻以前規範状態とに基づき、前記第2の状態量に対する現在時刻以後の将来の基本規範状態を決定する手段と、該基本規範状態を修正するための規範修正量を決定する手段と、前記決定された基本規範状態を該規範修正量により修正することにより前記将来規範状態を決定する手段とから構成され、
    前記規範修正を決定する手段は、前記第1の将来車両挙動決定手段により前記第1の将来車両挙動を決定するとき、少なくとも該第1の将来車両挙動のうちの現在時刻における前記規範修正量が、前記アクチュエータ装置制御手段が新たな動作指令を決定しようとする現在時刻の1つ前の時刻における規範修正量の値よりも0に近づき、または0に一致するような所定のパターンで前記将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定すると共に、前記第mの将来車両挙動決定手段により前記第mの将来車両挙動を決定するとき、該第mの将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記規範修正量をそれぞれCm(1)、Cm(2)とし、前記第m−1の将来車両挙動における現在時刻およびその次の時刻での前記規範修正量をそれぞれCm-1(1)、Cm-1(2)としたとき、少なくともCm(1)がCm-1(1)よりも0から遠ざかり、または、C_m(2)がCm-1(2)よりも0から遠ざかるような所定のパターンで前記第mの将来車両挙動の各時刻における前記規範修正量を決定することを特徴とする請求項30記載の車両の制御装置。
  45. 前記規範修正量を決定する手段は、前記第mの将来車両挙動の任意の時刻kにおける規範修正量を、該時刻kの進行に伴い徐々に0から遠ざけるように決定することを特徴とする請求項44記載の車両の制御装置。
  46. 前記第1将来車両挙動決定手段の前記第1の制御則は、前記将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記フィードフォワード成分と前記フィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第1補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含むことを特徴とする請求項31記載の車両の制御装置。
  47. 前記第1将来車両挙動決定手段の前記第1の制御則は、前記第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第1フィードフォワード成分と前記第1フィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第1補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含み、
    前記第2将来車両挙動決定手段の前記第2の制御則は、前記第2の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第2フィードフォワード成分と前記第2フィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第2の将来車両挙動の動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第2補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含むことを特徴とする請求項32記載の車両の制御装置。
  48. 前記第1将来車両挙動決定手段の前記第1の制御則は、前記第1の将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第1フィードフォワード成分と前記第1フィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第1の将来車両挙動のうちの動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第1補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含み、
    前記第m将来車両挙動決定手段の前記第mの制御則は、前記第mの将来車両挙動のうちの時刻kにおける前記第mフィードフォワード成分と前記第mフィードバック成分とを合成してなる動作指令の時系列の各値を仮値として、該仮値を現在時刻側から時系列的に前記初期化済車両モデルに入力して該初期化済車両モデルの演算処理を実行することにより、該動作指令の時系列の各値と組になる前記路面反力および車輪の滑りのうちの少なくともいずれか一方を制限対象として求める処理と、その求めた制限対象が所定の許容範囲を逸脱しているか否かを判断する処理と、前記第mの将来車両挙動の動作指令の時系列の各仮値に対して、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱していない場合には、該仮値を前記将来車両挙動のうちの動作指令の時系列を構成する値として決定し、該仮値と組になる前記制限対象が前記所定の許容範囲を逸脱している場合には、所定の規則により、その逸脱した制限対象が前記所定の許容範囲に収まるように、もしくは収まる状態に近づくように該仮値のうちの前記第m補助フィードフォワード成分を修正することにより前記将来車両挙動のうちの動作指令の各値を決定する処理とをさらに含むことを特徴とする請求項34記載の車両の制御装置。
  49. 前記実状態量把握手段は、前記車両の実際の運動に係わる前記第2の状態量を検出または推定する手段を含み、
    前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、該現在時刻以前規範状態の過去値と前記検出または推定された前記第2の状態量と差に応じて該差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定することを特徴とする請求項25記載の車両の制御装置。
  50. 前記実状態量把握手段は、前記車両の実際の運動に係わる前記第2の状態量を検出または推定する手段を含み、
    前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、該現在時刻以前規範状態の過去値と前記検出または推定された前記第2の状態量と差に応じて該差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定することを特徴とする請求項27記載の車両の制御装置。
  51. 前記実状態量把握手段は、前記車両の実際の運動に係わる前記第2の状態量を検出または推定する手段を含み、
    前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、該現在時刻以前規範状態の過去値と前記検出または推定された前記第2の状態量と差に応じて該差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定することを特徴とする請求項29記載の車両の制御装置。
  52. 前記第1将来車両挙動決定手段が決定した前記将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該動作指令の現在時刻における前記仮値と、新たな動作指令との差を仮想外力決定用偏差としたとき、前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、前記仮想外力決定用偏差に応じて該偏差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定することを特徴とする請求項46記載の車両の制御装置。
  53. 前記第1の将来車両挙動決定手段が決定した前記第1の将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該第1の将来車両挙動の動作指令の現在時刻における前記仮値と、前記第2の将来車両挙動決定手段が決定した前記第2の将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該第2の将来車両挙動の動作指令の現在時刻における前記仮値とのいずれかと、新たな動作指令との差を仮想外力決定用偏差としたとき、前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、前記仮想外力決定用偏差に応じて該偏差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定することを特徴とする請求項47記載の車両の制御装置。
  54. 前記第1の将来車両挙動決定手段が決定した前記第1の将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該第1の将来車両挙動の動作指令の現在時刻における前記仮値と、前記第mの将来車両挙動決定手段が決定した前記第mの将来車両挙動の現在時刻における動作指令を前記新たな動作指令として決定した場合における該第mの将来車両挙動の動作指令の現在時刻における前記仮値とのいずれかと、新たな動作指令との差を仮想外力決定用偏差としたとき、前記第1規範状態決定手段は、前記現在時刻以前規範状態を新たに決定するとき、少なくとも前記運転操作量検出手段が検出した前記運転操作量と、前記仮想外力決定用偏差に応じて該偏差を0に近づけるように決定した仮想外力とに基づき新たな現在時刻以前規範状態を決定することを特徴とする請求項48記載の車両の制御装置。
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