DE3642049C2

DE3642049C2 -

Info

Publication number: DE3642049C2
Application number: DE3642049A
Authority: DE
Inventors: Taketoshi Tokio/Tokyo Jp Kawabe; Ken Yokohama Jp Ito
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1985-12-09
Filing date: 1986-12-09
Publication date: 1992-11-19
Also published as: US4718685A; JPS62137276A; DE3642049A1; JPH0547428B2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Lenksteuersystem für ein lenkbares Fahrzeug mit Vorder- und Hinterrädern, mit einer Einrichtung zur Erfassung einer Lenkeingangsgröße, mit einer Einrichtung zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit, mit einer Einrichtung zur Erfassung des Istwertes einer dynamischen Variablen des Fahrzeuges, mit einer Einrichtung zur Vorgabe eines Sollwertes zumindest einer dynamischen Variablen des Fahrzeuges unter Verwendung der Lenkeingangsgröße und der Fahrzeuggeschwindigkeit, mit einer Einrichtung zur Bestimmung eines Lenkeinschlagwinkels unter Lösung einer ersten Gruppe von Bewegungsgleichungen, die charakteristisch für das lenkbare Fahrzeug sind, und mit einer Lenkbetätigungseinrichtung zum Einschlagen der Vorder- und/oder Hinterräder, wobei die Einrichtung zur Vorgabe eines Sollwertes zumindest einer dynamischen Variablen eine Gruppe von Bewegungsgleichungen löst, die charakteristisch für ein gewünschtes Fahrzeuglenkverhalten sind, der in der Einrichtung zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels verwendet wird, und daß eine Einrichtung zur Anpassung wenigstens eines Fahrzeugparameters, der in der Einrichtung zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels verwendet wird, entsprechend dem Istwert der dynmaischen Variablen vorgesehen ist. Insbesondere betrifft die Erfindung ein solches Steuersystem zur Fahrzeuglenkung, das eine optimale Steuerungsleistung durch Vermeidung einer abrupten Änderung des Fahrzeugverhaltens während einer Kurvenfahrt desselben gewährleistet.

In einem herkömmlichen Fahrzeug, das mit einem mechanischen Lenkgestänge ausgerüstet ist, werden die Vorderräder in Übereinstimmung mit einer Verdrehung des Lenkrades gelenkt. Daher ist das Lenkverhalten des Fahrzeuges festgelegt durch die Fahrzeugparameter, die einige charakteristische Eigenschaften oder dem Fahrzeug innewohnende Abmessungen widerspiegeln. Das heißt, das Fahrzeuglenkverhalten bzw. die Reaktion des Fahrzeuges auf Lenkbewegungen ist bereits durch die Herstellung des Fahrzeuges selbst festgelegt. Die Möglichkeiten einer Verbesserung des Lenkverhaltens sind bei derartigen Fahrzeugen daher sehr begrenzt.

Es sind bereits Steuersysteme zur Fahrzeuglenkung der eingangs genannten Art vorgeschlagen worden, die nach dem sogenannten Modell-Lösungssystem arbeiten (z. B. DE-OS 35 25 543, DE-OS 35 32 274 und DE-OS 35 32 246), in denen eine Steuereinheit zuerst bestimmte Modellgleichungen bzw. ein gewünschtes Modell auflöst, das die Bewegung eines gewünschten Fahrzeuges mit Hilfe von Gleichungen der Fahrzeugbewegung und Werten von Fahrzeugparametern simuliert, um einen gewünschten Wert einer Stellgröße der Fahrzeugbewegung zu bestimmen, der einem Lenkwinkel des Lenkrades und einer Fahrzeuggeschwindigkeit entspricht. In einem zweiten Schritt löst die Steuereinheit ein tatsächliches Fahrzeugmodell bzw. tatsächliche Modellgleichungen eines Fahrzeugmodelles auf, das, bzw. die das tatsächlich gelenkte Fahrzeug betreffen, um zumindest einen der Lenkwinkel von entweder Vorder- oder Hinterrädern zu bestimmen, der erforderlich ist, um den tatsächlichen Wert der Bewegungsstellgröße des gesteuerten Fahrzeuges gleich dem gewünschten Wert dieser Stellgröße zu machen, so daß der tatsächliche Lenkwinkel in Übereinstimmung mit dem Wert des gewünschten Lenkwinkels gesteuert wird. Ein Steuersystem dieser Art kann das Fahrzeuglenkverhalten frei steuern.

Um die Steuerung der Fahrzeuglenkung genauer auszuführen, wurde in einem Steuersystem gemäß US 46 79 808 vorgeschlagen, die Stellgröße der Fahrzeugbewegung, die mit einem Sensor verhältnismäßig leicht zu erfassen ist, zu indizieren und den erfaßten Wert der Stellgröße der Fahrzeugbewegung rückzukoppeln. In diesem System wird das tatsächliche Fahrzeugmodell modifiziert durch einen sogenannten Parameter-Erfassungsprozeß, um somit die Stellgröße der Fahrzeugbewegung des tatsächlichen Fahrzeugmodelles gleich dem erfaßten Wert der Stellgröße der Fahrzeugbewegung zu machen. Diese Anordnung, die die Parametererfassung bzw. Parameteridentifizierung in Echtzeitzugriff ausführt, neigt dazu, die Steuerung und die Stabilität des Fahrzeuges durch abrupte Änderung der Eigenschaften des tatsächlichen Fahrzeugmodells während einer Kurvenbewegung des Fahrzeuges zu verschlechtern.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Lenksteuersystem der eingangs genannten Art zu schaffen, welches das Lenkverhalten des Fahrzeuges in bezug auf ein gewünschtes Fahrverhalten frei und in genauer sowie stabiler Weise, insbesondere in bezug auf Kurvenfahren, steuern kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Lenksteuersystem der eingangs genannten Art erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß mit der Einrichtung zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels eine Einrichtung zur Abschätzung des Kurvenverhaltens des lenkbaren Fahrzeuges, das auf der Grundlage des durch die Einrichtung bestimmten Lenkeinschlagwinkels zu erwarten ist, verbunden ist, die unter Lösung einer zweiten Gruppe von Bewegungsgleichungen, die charakteristisch für das lenkbare Fahrzeug sind, das zu erwartende Kurvenverhalten des Fahrzeuges unter Verwendung von Fahrzeugparametern und Ausgabe eines Vorhersagewertes der zumindest einen dynamischen Variablen bestimmt, und daß eine Fahrzeugparameter-Bestimmungseinrichtung vorgesehen ist, die den Istwert der dynamischen Variablen mit dem durch die Einrichtung zur Abschätzung des Kurvenverhaltens ermittelten Vorhersagewert der dynamischen Variablen vergleicht und zumindest einen Fahrzeugparameter der zweiten Gruppe von Bewegungsgleichungen der Einrichtung zur Abschätzung des Kurvenverhaltens des Fahrzeuges in Richtung auf eine Annäherung des Vorhersagewertes der dynamischen Variablen an deren Istwert verändert, und daß die Einrichtung zur Abschätzung des Kurvenverhaltens des Fahrzeuges ausgangsseitig mit der Einrichtung zur Anpassung wenigstens eines Fahrzeugparameters, der in der Einrichtung zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels verwendet wird, verbunden und durch diese zumindest ein Fahrzeugparameter der ersten Gruppe von Bewegungsgleichungen der Einrichtung zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels veränderbar ist, derart, daß dieser an den durch die Fahrzeugparameter-Bestimmungseinrichtung bestimmten Fahrzeugparameterwert angenähert ist.

Zur Funktionsweise des erfindungsgemäßen Lenksteuersystems wird folgendes erläutert:

Die Bestimmungseinrichtung für das gewünschte Kurvenverhalten des Fahrzeuges ist mit der Erfassungseinrichtung für den Winkel des Lenkrades und der Erfassungseinrichtung für die Fahrzeuggeschwindigkeit verbunden und bestimmt einen gewünschten Wert einer zweiten Variablen und Fahrzeugbewegung entsprechend einem Lenkverhalten des Fahrzeuges in bezug auf die erfaßten Werte des Lenkradwinkels und der Fahrzeuggeschwindigkeit durch Auflösung eines gewünschten Fahrzeugmodells, das eine Bewegung eines gewünschten Fahrzeuges, bestimmt durch Werte der Fahrzeugparameter, simuliert. Die zweite Variable der Fahrzeugbewegung kann dieselbe sein, wie die erste Variable der Fahrzeugbewegung oder auch nicht. Die Bestimmungseinrichtung für den Lenkwinkel ist mit der Bestimmungseinrichtung für das gewünschte Kurvenverhalten verbunden und bestimmt den gewünschten Wert des Lenkwinkels der ersten Räder, der einem gewünschten Winkel zur Erreichung des gewünschten Wertes der zweiten Variablen der Fahrzeugbewegung in dem gelenkten Fahrzeug entspricht, durch Lösen des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells, das das gelenkte Fahrzeug repräsentiert, unter Verwendung von Werten der Fahrzeugparameter, die einen ersten Fahrzeugparameter, wie z. B. die auf die Hinterräder wirksame Seitenkraft umfaßt.

Die Einrichtung zur Vorhersage des tatsächlichen Kurvenverhaltens ist mit der Bestimmungseinrichtung für den Lenkwinkel verbunden und bestimmt einen Vorhersagewert der ersten Variablen der Fahrzeugbewegung, der aus dem gewünschten Wert des Lenkwinkels der ersten Räder (Hinterräder) durch Lösung eines zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells resultiert, das eine Bewegung des gelenkten Fahrzeuges unter Verwendung von Werten der Fahrzeugparameter, einschließlich eines ersten Fahrzeugparameters, simuliert. Die Fahrzeugparameter-Bestimmungseinrichtung ist mit der Erfassungseinrichtung für das Kurvenverhalten verbunden, modifiziert das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell durch Einstellung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters des zweiten tatsächlichen Modells, so daß der Vorhersagewert der ersten Variablen der Fahrzeugbewegung, der entsprechend dem zweiten tatsächlichen Modell bestimmt wurde, sich dem erfaßten Wert der ersten Variablen der Fahrzeugbewegung annähert und, bestimmt auf diese Weise einen gewünschten Wert des ersten Fahrzeugparameters. Die Parameteranpassungseinrichtung modifiziert das erste tatsächliche Modell durch Einstellung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters des ersten tatsächlichen Modells, um diesen dem gewünschten Wert des ersten Fahrzeugparameters anzunähern.

In diesem Lenksteuersystem wird das erste tatsächliche Fahrzeugmodell indirekt modifiziert. Zuerst wird die Parameterbestimmung des zweiten tatsächlichen Modells der Bestimmungseinrichtung für das tatsächliche Kurvenverhalten ausgeführt und anschließend wird die Parametereinstellung (-anpassung) des ersten tatsächlichen Modells in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Parameterbestimmung ausgeführt. Daher kann das Lenksteuersystem eine abrupte Änderung des Fahrzeugverhaltens sogar dann verhindern, wenn die Kennwerte des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells der Bestimmungseinrichtung für den Lenkwinkel sich beträchtlich von den tatsächlichen Kennwerten des gelenkten Fahrzeuges unterscheiden.

Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind den Unteransprüchen zu entnehmen.

Die Erfindung wird nachstehend anhand eines Ausführungsbeispieles und zugehöriger Zeichnungen näher erläutert.

In diesen zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht eines Lenksteuersystems nach der vorliegenden Erfindung,

Fig. 2 eine schematische Ansicht eines Fahrzeuges gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung,

Fig. 3 ein Blockdiagramm, das die Funktionen einer Verarbeitungseinheit, gezeigt in Fig. 2, verdeutlicht,

Fig. 4 bis 6 Flußdiagramme, die die Verarbeitung, die durch die Verarbeitungseinheit nach Fig. 2 ausgeführt wird, erläutern, und

Fig. 7 ein Diagramm, das die Arbeitsweise des Ausführungsbeispieles nach Fig. 2 verdeutlicht.

Wie in Fig. 1 gezeigt, umfaßt ein Lenksteuersystem nach der vorliegenden Erfindung neun Einrichtungen 100-108. Ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung in Gestalt eines Steuerungssystems gemäß Fig. 2 ist in einem gelenkten Fahrzeug eingebaut.

Eine Verarbeitungseinheit 1 besteht aus einem Mikrocomputer oder einer anderen elektrischen Schaltkreis und ist verbunden mit (I) einem Erfassungssensor 2 für den Lenkradwinkel zur Erfassung einer Winkelbewegung R_s eines Lenkrades 8 des gesteuerten Fahrzeuges, (II) einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 zur Erfassung einer Fahrzeuggeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeuges, (III) einem Seitengeschwindigkeitssensor 4 zur Erfassung einer Seitengeschwindigkeit V_y des gesteuerten Fahrzeuges, und (IV) einem Drehgeschwindigkeitserfassungssensor 13 zur Erfassung einer Drehbewegungsgeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeuges. Die Verarbeitungseinheit 1 nimmt diese vier Eingangsvariablen R_s, V, V_y und von den Sensoren 2, 3, 4 und 13 auf, verarbeitet diese Eingangsvariablen und gibt einen gewünschten Wert des Lenkwinkels des Hinterrades aus.

Vorderräder 9 und 10 des gesteuerten Fahrzeuges werden durch eine Vorderrad-Lenkeinheit 6 nach der Art eines herkömmlichen mechanischen Lenkgestänges in üblicher Weise gelenkt. Die Vorderrad-Lenkeinheit 6 ändert einen Lenkwinkel der Vorderräder 9, 10 in Übereinstimmung mit dem Einschlagen (Winkelbewegung) des Lenkrades 8.

Die Hinterräder 11 und 12 werden durch eine hydraulische Hinterrad- Lenkeinheit 7 gelenkt. Die Hinterrad- Lenkeinheit 7 wird durch einen Hinterrad-Lenkregler 5 gesteuert. Der Hinterrad-Lenkregler 5 nimmt den gewünschten Wert des Lenkwinkels für die Hinterräder von der Verarbeitungseinheit 1 auf und verändert einen Fluiddruck, der auf die Hinterrad-Lenkeinheit 7 einwirkt, in Übereinstimmung mit dem gewünschten Wert des Lenkwinkels der Hinterräder. Auf diese Weise ist ein tatsächlicher Lenkwinkel der Hinterräder 11 und 12 in Übereinstimmung mit dem gewünschten Wert des des Lenkwinkels für die Hinterräder gesteuert. Einzelheiten eines derartigen Hinterrad-Lenkreglers und seine Anordnung sind im einzelnen in der USSN 773, 650, angemeldet 9. September 1985 und der zugehörigen DE-OS 35 32 247 erläutert.

Der Seitengeschwindigkeitssensor 4 kann ein optischer Sensor zur Erfassung der relativen Bodengeschwindigkeit sein, der so angeordnet ist, daß die Meßrichtung des Sensors sich entlang der Seitenrichtung des Fahrzeuges erstreckt. Ein Gyroskop zur Erfassung der Dreh- bzw. Kreiselgeschwindigkeit des Fahrzeuges ist ein typisches Beispiel für einen Sensor 13 zur Erfassung der Dreh- bzw. Kreiselgeschwindigkeit des Fahrzeuges.

Fig. 3 zeigt die Zusammensetzung der Verarbeitungseinheit 1 in einem funktionalen Blockschaltbild. Die Verarbeitungseinheit 1 weist einen Abschnitt 20 zur Bestimmung eines gewünschten Wertes des Hinterrad-Steuerwinkels sowie einen Abschnitt 30 zur Einstellung eines oder mehrerer Parameter des Abschnittes 20 auf. Die Bestimmungseinrichtung 20 für den Wert des gewünschten Lenkwinkels bildet eine Lenkwinkelsteuerung, um das Fahrzeug mit den gewünschten Kurvenfahrteigenschaften durch Steuerung des Lenkwinkels der Hinterräder 11 und 12 zu versehen. Der Parametereinstellabschnitt 30 stellt einen oder mehrere Parameter des Abschnittes 20 ein, um die Genauigkeit der Lenkwinkelsteuerung des Abschnittes 20 durch Rückkopplung des erfaßten Wertes für die Drehgeschwindigkeit und des erfaßten Seitengeschwindigkeitswertes V_y zu verbessern.

Der Abschnitt 20 zur Bestimmung des gewünschten Lenkwinkelwertes besitzt einen Unterabschnitt 21 zur Auflösung eines Referenz-Fahrzeugmodells und einen Unterabschnitt 22 zur Auflösung eines ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells.

Das Vergleichs- bzw. Referenz-Fahrzeugmodell ist ein Simulationsmodell, das ein gewünschtes Fahrzeug mit den gewünschten Kurvenfahrteigenschaften durch Fahrzeugparameter und Gleichungen der Fahrzeugbewegung repräsentiert. Der erfaßte Wert R_s für den Winkel des Lenkrades, der durch Lenkradwinkelerfassungssensor 2 bestimmt ist und der erfaßte Fahrzeuggeschwindigkeitswert V, der durch den Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 3 bestimmt ist, werden in das Referenz- bzw. Vergleichsmodell eingegeben. Das Referenzmodell kann die Fahrzeuggeschwindigkeit, die aus dem erfaßten Wert des Lenkradwinkels R_s und den erfaßten Fahrzeuggeschwindigkeitswert V entsprechend den gewünschten Kurvenfahrteigenschaften resultiert, vorausbestimmen. In diesem Ausführungsbeispiel wird der Wert der Seitengeschwindigkeit des gewünschten Fahrzeuges entsprechend R_s und V bestimmt und als gewünschter Seitengeschwindigkeitswert ausgegeben.

Das erste, tatsächliche Fahrzeugmodell des Unterabschnittes 22 ist ein Simulationsmodell, daß das gesteuerte Fahrzeug durch Fahrzeugparameter und Gleichungen der Fahrzeugbewegung repräsentiert. Der gewünschte Seitengeschwindigkeitswert , der durch das Referenzmodell bestimmt wurde, wird in das erste, tatsächliche Modell eingegeben, das einen Wert für den Lenkwinkel der Hinterräder bestimmt, der erforderlich ist, um den gewünschten Seitengeschwindigkeitswert in dem gesteuerten Fahrzeug zu erreichen und liefert den auf diese Weise bestimmten Lenkwinkelwert als gewünschten Wert für den Lenkwinkel der Hinterräder.

Der Parameter-Einstellabschnitt 30 hat einen Unterabschnitt 31 zur Auflösung eines zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells, einen Unterabschnitt 32 zur Parameteridentifikation und einen Unterabschnitt 33 zur Parametereinstellung.

Das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell ist ein von dem ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodell verschiedenes Simulationsmodell. Jedoch repräsentiert das zweite, tatsächliche Modell das gesteuerte Fahrzeug durch Fahrzeugparameter und Gleichungen der Fahrzeugbewegung, wie bei dem ersten, tatsächlichen Modell. Der gewünschte Wert für den Lenkwinkel der Hinterräder, der durch das erste, tatsächliche Modell 22 bestimmt wurde, wird in das zweite, tatsächliche Modell 31 eingegeben. Das zweite tatsächliche Modell schätzt das Lenkverhalten des gesteuerten Fahrzeuges im Verhältnis zu dem gewünschten Wert des Lenkwinkels für die Hinterräder ab. In diesem Ausführungsbeispiel schätzt das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell des Unterabschnittes 31 die Seitengeschwindigkeit und die Drehgeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeuges ab, die aus der Lenkung der Hinterräder des gesteuerten Fahrzeuges mit dem gewünschten Lenkwinkelwert für die Hinterräder resultieren.

Der Parameter-Bestimmungsunterabschnitt 32 variiert die Werte der Fahrzeugparameter des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells, um somit die abgeschätzten Seitengeschwindigkeitswerte V_y* und den abgeschätzten Drehgeschwindigkeitswert *, die von dem zweiten, tatsächlichen Modell des Unterabschnittes 31 ausgegeben werden, jeweils ungefähr gleich dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert V_y und dem erfaßten Drehgeschwindigkeitswert zu machen. In diesem Ausführungsbeispiel sind die Fahrzeugparameter des zweiten, tatsächlichen Modells, die durch den Parameter-Bestimmungsunterabschnitt 32 eingestellt werden, eine Seitenkraft K_F auf die Vorderräder und eine Seitenkraft K_R auf die Hinterräder. Der Parameter-Bestimmungsunterabschnitt 32 ändert die dynamischen Eigenschaften des zweiten tatsächlichen Modells, um die Abweichung von den tatsächlichen dynamischen Eigenschaften des tatsächlich gelenkten Fahrzeuges durch Veränderung der Werte der Parameter K_F und K_R des zweiten tatsächlichen Modells zu minimieren.

Der Parameter-Einstellunterabschnitt 33 stellt die Werte der Seitenkraft K_F2 der Vorderräder und der Seitenkraft K_R2 der Hinterräder des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells 22 ein, derart, daß die Werte K₂ und K_R2 jeweils den Werten der Seitenkräfte K_F und K_R für die Vorder- und Hinterräder des zweiten tatsächlichen Modells 31, die im Ergebnis der Parameteridentifikation erhalten wurden, angenähert werden. Der Parameter-Einstellunterabschnitt 33 ist vorgesehen, um eine abrupte Änderung der dynamischen Eigenschaften des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells des Unterabschnitts 22 durch allmähliche Einstellung der Werte der Parameter K_F2 und K_R2 des ersten tatsächlichen Modells zu vermeiden. Der Parameter-Einstellunterabschnitt 33 ist außerdem vorgesehen, um die Einstellung der Parameter K_F2 und K_R2 nur dann zu gestatten, wenn das gesteuerte Fahrzeug sich in Geradeausfahrt bewegt, um zu verhindern, daß die Richtungssteuerung des Fahrzeuges infolge einer Änderung der Kurvenfahrteigenschaften während einer Kurvenfahrt unstabil wird.

Auf diese Weise stellt der Parameter-Einstellabschnitt 30 die Parameter des ersten tatsächlichen Modells nicht direkt ein, sondern modifiziert die Eigenschaften des ersten tatsächlichen Modells glatter und allmählicher dadurch, daß zuerst die Parameter des zweiten tatsächlichen Modells identifiziert werden und anschließend die Parameter des ersten tatsächlichen Modells allmählich in Übereinstimmung mit dem Ergebnis der Parameteridentifikation eingestellt werden.

Die Fig. 4 bis 6 zeigen Flußdiagramme der durch die Verarbeitungseinheit 1 ausgeführten Abläufe, wenn die Verarbeitungseinheit 1 ein Mikrocomputer ist. Ein Steuerungsablauf für den Lenkwinkel gemäß Fig. 4 spiegelt die Funktion des Bestimmungsabschnittes 20 in Fig. 3 für den gewünschten Wert des Lenkwinkels wider. Im Schritt 41 liest die Verarbeitungseinheit 1 den Lenkradwinkel R_s, der durch den Sensor 2 erfaßt wurde und die Fahrzeuggeschwindigkeit V, die durch den Sensor 3 erfaßt wurde, ein.

Im Schritt 42 ermittelt die Verarbeitungseinheit theoretisch vorausschauend eine Drehbewegung des gewünschten Fahrzeuges des Referenz- bzw. Vergleichmodells, die aus dem Lenkradwinkel R_s und der Fahrzeuggeschwindigkeit V resultiert. Das heißt, die Verarbeitungseinheit 1 bestimmt einen Wert von zumindest einer Variablen der Fahrzeugbewegung, die ein Fahrzeugdrehverhalten repräsentiert, unter Verwendung des Lenkradwinkels R_s und der Fahrzeuggeschwindigkeit V entsprechend dem Referenzmodell. In diesem Ausführungsbeispiel bestimmt die Verarbeitungseinheit 1 den Wert der gewünschten Seitengeschwindigkeit durch Lösung der folgenden Gleichungen:

M₁ (_y ₁ + ₁V) = 2C_F1 + 2C_R1 (1)

I_Z1 ₁ = 2L_F1C_F1 - 2L_R1C_R1 (2)

C_R1 = - K_R1 (V_y1 - L_R1 ₁)/V (4)

= V_y1 (5)

In den Gleichungen (1) bis (5) erscheinen die folgenden Fahrzeugparameter:
I_Z1: Ein Dreh-Trägheitsmoment des gewünschten Fahrzeugmodells,
M₁: Eine Masse des Fahrzeugkörpers des gewünschten Fahrzeugmodells,
L_F1: Ein Abstand zwischen der Vorderachse und dem Schwerpunkt des gewünschten Fahrzeugmodells,
L_R1: Einen Abstand zwischen der Hinterachse und dem Schwerpunkt des gewünschten Fahrzeugmodells,
N₁: Ein Lenkgetriebeverhältnis (Gesamtlenkverhältnis) des gewünschten Fahrzeugmodells,
K_F1: Eine Vorderrad-Seitenkraft des gewünschten Fahrzeugmodells,
K_R1: Eine Hinterrad-Seitenkraft des gewünschten Fahrzeugmodells.

In den Gleichungen (1) bis (5) erscheinen folgende Variablen:
V_yl: Eine Seitengeschwindigkeit des gewünschten Fahrzeugmodells in Y-Richtung,
_y1: Eine Seitenbeschleunigung des gewünschten Fahrzeugmodells in Y-Richtung,
C_F1: Eine Vorderrad-Seitenkraft des gewünschten Fahrzeugmodells,
C_R1: Eine Hinterrad-Seitenkraft des gewünschten Fahrzeugmodells.

Die Verarbeitungseinheit 1 löst diese Gleichungen (1) bis (5) durch Behandlung der Fahrzeugparameter als Konstanten und Behandlung der Variablen, einschließlich des Lenkradwinkels R_s und der Fahrzeuggeschwindigkeit, als mit der Zeit veränderliche Größen und wendet ein geeignetes Integrationsverfahren entsprechend der gewünschten Integrationsgenauigkeit an.

Im Schritt 43 liest die Verarbeitungseinheit 1 einen eingestellten Seitenkraftwert K_FS der Vorderräder und einen eingestellten Seitenkraftwert K_RS der Hinterräder ein, die durch ein Verfahren gemäß Fig. 6 bestimmt werden. Im Schritt 44 gibt die Verarbeitungseinheit 1 jeweils die im Schritt 43 erhaltenen Werte K_FS und K_RS als Vorderrad-Seitenkraft K_F2 und als Hinterrad-Seitenkraft K_R2 des gesteuerten Fahrzeuges ein.

Im Schritt 45 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1 den gewünschten Wert des Hinterrad-Lenkwinkels, der erforderlich ist, um die gewünschte Seitengeschwindigkeit , die im Schritt 42 erhalten wurde, in dem gesteuerten Fahrzeug unter Verwendung der Werte der Vorder- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F2 und K_R2, die im Schritt 44 erhalten wurden, zu erreichen. Der gewünschte Wert des Hinterrad-Lenkwinkels wird durch Einsetzen des gewünschten Seitengeschwindigkeitswertes der Seitengeschwindigkeit des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodelles, das das gesteuerte Fahrzeug repräsentiert und Lösung der Bewegungsgleichungen des ersten tatsächlichen Modells für den Hinterrad-Lenkwinkel erhalten.

Auf diese Weise werden die Eigenschaften des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells durch Verwendung des eingestellten Vorderrad-Seitenkraftwertes K_FS und des eingestellten Hinterrad-Seitenkraftwertes K_RS als Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F2 K_R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells eingestellt.

Der gewünschte Wert des Hinterrad-Lenkwinkels wird durch die folgenden Gleichungen bestimmt:

I_K2 _F2 = N₂K_S2(R_s - N₂δ_F2) - D_K2 _F - 2ξ₂C_F2 (6)

M₂(_y2 + -₂V) = 2C_F2 + 2C_R2 (7)

β_F2 = δ_F2 - ( + L_F2 ₂)/V (8)

C_F2 = K_F2b_F2 (9)

β_R2 = C_R2/K_R2 (11)

= β_R2 + ( - L_R2 ₂)/V -(12)

In den Gleichungen (6) bis (12) erscheinen die folgenden Fahrzeugparameter:
I_Z2: Ein Dreh-Trägheitsmoment des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
M₂: Eine Masse des Fahrzeugkörpers des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
L₂: Ein Radstand des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
L_F2: Ein Abstand zwischen einer Vorderachse und einem Schwerpunkt des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells,
L_R2: Ein Abstand zwischen einer Hinterachse und dem Schwerpunkt des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
I_K2: Ein Trägheitsmoment um einen Achsschenkelbolzen des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
K_S2: Eine Spurhaltigkeit des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
D_K2: ein Viskositätskoeffizient eines Lenksystems des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
ξ: ein Nachlauf des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells.

In den Gleichungen (6) bis (12) erscheinen die folgenden Variablen:
δ_F2: Ein Vorderrad-Lenkwinkel des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
₂: eine Drehgeschwindigkeit des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
₂: Eine Drehbeschleunigung des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
_y2: Eine Seitenbeschleunigung des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
β_F2: Ein Vorderrad-Seitenschlupfwinkel des ersten tatsächlichen Fahrzeugmodells,
β_R2: Ein Hinterrad-Seitenschlupfwinkel des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
C_F2: Eine Vorderrad-Seitenkraft des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
C_R2: Eine Hinterrad-Seitenkraft des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells.

Die Verarbeitungseinheit 1 löst diese Gleichungen (6) bis (12) durch Behandlung der Fahrzeugparameter als Konstanten und der Variablen als Variable, die sich zeitabhängig ändern und wendet ein geeignetes Integrationsverfahren entsprechend der erforderlichen Integrationsgenauigkeit an.

Im Schritt 46 liefert die Verarbeitungseinheit 1 den auf diese Weise bestimmten, gewünschten Wert für den Hinterrad-Lenkwinkel und gibt ihn an den Hinterrad-Lenkregler 5. In Abhängigkeit vom Ausgangssignal der Verarbeitungseinheit 1 lenkt der Regler 5 die Hinterräder 11 und 12 durch Zuführung von Öldruck zu der hydraulischen Lenkeinheit 7, um den tatsächlichen Hinterrad-Lenkwinkel der Hinterräder 11 und 12 dem gewünschten Hinterrad-Lenkwinkelwert anzugleichen.

Auf diese Weise steuert das Steuersystem den Hinterrad-Lenkwinkel, so daß das Lenkverhalten bzw. die Reaktion des gesteuerten Fahrzeuges gleich den gewünschten Eigenschaften des gewünschten Fahrzeugmodells wird.

Das tatsächliche Fahrzeuglenkverhalten bzw. die tatsächliche Fahrzeugreaktion des gesteuerten Fahrzeuges werden durch den Reifenverschleiß, die Änderung des Reibungskoeffizienten mit der Straßenoberfläche oder Änderung der Belastung beeinflußt. Entsprechend besteht die Neigung, daß eine Differenz zwischen dem Fahrzeugantwortverhalten des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells, verwendet im Schritt 45, und dem tatsächlichen Fahrzeugantwortverhalten des tatsächlichen, gesteuerten Fahrzeuges auftritt. Der Parametereinstellabschnitt 30, in Fig. 3 gezeigt, ist so ausgelegt, daß er diese Differenz vermindert. Die Abläufe, die in den Fig. 5 und 6 gezeigt sind, werden in dem Parametereinstellabschnitt 30 ausgeführt.

Ein adaptiver Überwachungsprozeß, gezeigt in Fig. 5, widerspiegelt Abläufe in den Unterabschnitten 31 und 32 nach Fig. 3.

Im Schritt 51 liest die Verarbeitungseinheit 1 den Lenkradwinkel R_s, die Fahrzeuggeschwindigkeit V und den gewünschten Hinterrad-Lenkwinkelwert , der im Schritt 55 des Lenkwinkel-Steuerungsprozesses erhalten wurde, ein.

Im Schritt 52 schätzt die Verarbeitungseinheit 1 eine Drehbewegung des gesteuerten Fahrzeuges ab, die sich ergibt, wenn die Hinterräder 11 und 12 auf den gewünschten Hinterrad-Lenkwinkelwert gesteuert werden. Die Verarbeitungseinheit 1 schätzt die Drehbewegung des gesteuerten Fahrzeuges unter Verwendung des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells ab, das von dem ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodell getrennt ist. In diesem Ausführungsbeispiel schätzt die Verarbeitungseinheit 1 die Seitengeschwindigkeit und die Drehgeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeuges ab.

Das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell ist ein Modell, das die Bewegung des gesteuerten Fahrzeuges durch Bewegungsgleichungen annähert, die zwei Freiheitsgrade haben.

In diesem Ausführungsbeispiel werden aus dem gewünschten Wert des Hinterrad-Lenkwinkels den Lenkradwinkel R_s und der Fahrzeuggeschwindigkeit V eine überschlägige Seitengeschwindigkeit V_y* und eine überschlägige Drehgeschwindigkeit * bestimmt. Dies erfolgt unter Verwendung von Transformationen, die durch die folgenden Gleichungen ausgedrückt werden:

wobei
P = M₂I_Z2s² + 2/V{M₂(K_FL_F2 ² + K_RL_R2 ²) + I_Z2(K_F + K_R)}s + 4K_FK_RL₂ ²/V² - 2M₂(K_FL_F2 - K_RL_R2) (14)

In den Gleichungen (13a), (13b) und (14) sind:
s: Ein Laplaceoperator (Differentialoperator),
K_F: Eine Vorderrad-Seitenkraft des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
K_R: Eine Hinterrad-Seitenkraft des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells,
N: Ein Lenkgetriebeverhältnis (Gesamtlenkverhältnis) des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells.

Im Schritt 53 liest die Verarbeitungseinheit 1 den erfaßten Wert der Seitengeschwindigkeit V_y, erfaßt durch den Seitengeschwindigkeitssensor 4, und den erfaßten Wert der Giergeschwindigkeit , erfaßt durch den Drehgeschwindigkeitssensor 13 ein.

Im Schritt 54 vergleicht die Verarbeitungseinheit 1 den überschlägigen (abgeschätzten) Seitengeschwindigkeitswert V_y* mit dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert V_y und vergleicht die überschlägigen (abgeschätzten) Kurvengeschwindigkeitswerte * mit dem erfaßten Kurvengeschwindigkeitswert .

Im Schritt 55 bestimmt die Verarbeitungseinheit, ob der überschlägig abgeschätzte Wert der Seitengeschwindigkeit V_y* ungefähr gleich dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert V_y ist und ob die überschlägig abgeschätzte Kurvengeschwindigkeit * ungefähr gleich dem erfaßten Wert der Kurvengeschwindigkeit ist. Wenn zumindest eine der überschlägig abgeschätzten Größen, Seitengeschwindigkeit V_y* oder Kurvengeschwindigkeit * nicht gleich dem erfaßten Wert ist, geht die Verarbeitungseinheit 1 zum Schritt 56 über. Im Schritt 56 variiert die Verarbeitungseinheit 1, die Vorderrad-Seitenkraft K_F und die Hinterrad-Seitenkraft K_R des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells, um einen bestimmten Wert Δk. Die Verarbeitungseinheit bzw. der Prozessor 1 bestimmt, ob dieser bestimmte Wert Δk jeweils zu den Seitenkräften K_F und K_R zugezählt oder von diesen abgezogen wird, je nachdem ob die Antwort auf die Frage, ob die erfaßte Seitengeschwindigkeit V_y größer oder kleiner als die überschlägig abgeschätzte Seitengeschwindigkeit V_y* oder die erfaßte Drehgeschwindigkeit größer oder kleiner als die überschlägig abgeschätzte Drehgeschwindigkeit * ist.

Anschließend führt die Verarbeitungseinheit 1 wiederum den Schritt 52 unter Verwendung der Werte für die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F und K_R aus, die gerade im Schritt 56 eingestellt wurden und führt die Vergleiche des Schrittes 54 unter Verwendung des überschlägig abgeschätzten Wertes für die Seitengeschwindigkeit V_y* und des überschlägig abgeschätzten Wertes für die Drehgeschwindigkeit *, die gerade im Schritt 52 bestimmt wurden, aus.

Anschließend wiederholt die Verarbeitungseinheit 1 die Schritte 51 bis 56 bis der überschlägig abgeschätzte Seitengeschwindigkeitswert V_y* ungefähr gleich dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert V_y wird und gleichzeitig der überschlägig abgeschätzte Drehgeschwindigkeitswert * ungefähr gleich dem erfaßten Seitengeschwindigkeitswert wird. Das heißt, der Programmzyklus der Schritte 51 bis 56 wird wiederholt abgearbeitet, bis die beiden Bedingungen erfüllt sind: V_y ≃ V_y* und ≃ *.

Auf diese Weise werden die Vorderrad-Seitenkraft K_F und die Hinterrad-Seitenkraft K_R des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells gleich der tatsächlichen Vorderrad-Seitenkraft und der tatsächlichen Hinterrad-Seitenkraft des des tatsächlich gesteuerten Fahrzeuges gemacht und entsprechend das Fahrverhalten des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells gleich dem tatsächlichen Fahrzeugverhalten des tatsächlich gesteuerten Fahrzeuges angeglichen.

Wenn beide Bedingungen V_y = V_y* und = * erfüllt sind, geht die Verarbeitungseinheit 1 vom Schritt 55 zum Schritt 57 über. Im Schritt 57 werden die Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F und K_R, die erhalten werden, wenn die beiden vorerwähnten Bedingungen erfüllt sind, zeitweilig als gewünschter Vorderrad-Seitenkraftwert und als gewünschter Hinterrad-Seitenkraftwert gespeichert. Die gewünschten Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte und werden als gewünschte Werte zur Einstellung der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F2 und K_R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells verwendet.

Ein Fahrzeugparameter-Einstellvorgang, der in Fig. 6 erläutert ist, spiegelt die Abläufe des Parameter-Einstellunterabschnittes 33, gezeigt in Fig. 3, wieder.

Im Schritt 60 liest die Verarbeitungseinheit 1 die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F und K_R des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells ein, die durch die Identifizierung bzw. Kennwertermittlung des adaptiven Überwachungsvorganges gemäß Fig. 5 erhalten wurden. Das heißt im Schritt 60 liest der Prozessor 1 die gewünschten Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkraftwerte und ein, die zeitweilig im Schritt 57 von Fig. 5 gespeichert wurden.

Im Schritt 61 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1 einen Mittelwert ≦ωτ≦λτ der gewünschten Vorderrad-Seitenkraft K_F und einen Mittelwert ≦ωτ≦λτ der gewünschten Hinterrad- Seitenkraft . Die Verarbeitungseinheit 1 wiederholt den Schritt 60 in regelmäßigen Zeitabständen und bestimmt den Mittelwert ≦ωτ≦λτ, der ein Durchschnittswert der gewünschten Vorderrad-Seitenkraftwerte , erhalten durch eine wiederholte Anzahl von Wiederholungen des Schrittes 60, ist. Ferner wird in gleicher Weise der Mittelwert ≦ωτ≦λτ bestimmt, der ein Durchschnittswert der gewünschten Hinterrad-Seitenkraftwerte , erhalten durch eine wiederholte Anzahl von Wiederholungen ist. Diese Abläufe sind in vereinfachter Weise in Fig. 6 erläutert.

Im Schritt 62 liest die Verarbeitungseinheit 1 die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F2 und K_R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells ein.

Im Schritt 63 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1 einen Fehler zwischen den Mittelwerten ≦ωτ≦λτ, ≦ωτ≦λτund K_F2, K_R2 nach der folgenden Gleichung:

Im Schritt 64 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1, ob der Fehler größer als ein bestimmter Wert ε₀ ist, der ungefähr gleich Null ist (ε₀=0). Wenn der Fehler größer als der bestimmte Wert ε₀ ist, entscheidet die Verarbeitungseinrichtung 1, daß das Lenkverhalten des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells nicht in Übereinstimmung mit den Eigenschaften des tatsächlich gesteuerten Fahrzeuges ist und modifiziert die Antwortcharakteristik (Lenkverhalten) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells entsprechend dieser Entscheidung im Schritt 65. Das heißt, die Verarbeitungseinheit bzw. der Prozessor 1 bestimmt die Werte der eingestellten Vorderrad-Seitenkraft K_FS und der eingestellten Hinterrad-Seitenkraft K_RS unter Verwendung der nachfolgenden Gleichungen:

K_FS = K_F2 + C (≦ωτ≦λτ - K_F2) (16)

K_RS = K_R2 + C (≦ωτ≦λτ - K_R2) (17)

wobei 0 ≦ωτ C ≦ωτ 1 ist.

Der Parametereinstellvorgang nach Fig. 6 wird wiederholt in regelmäßigen Zeitabständen ausgeführt. Entsprechend wird Schritt 65 wiederholt, bis der Fehler gleich oder kleiner als der vorgegebene Wert ε₀ wird. Im Ergebnis dessen nähert sich der Wert von K_FS allmählich dem Mittelwert ≦ωτ≦λτ und der Wert von K_RS nähert sich allmählich dem Mittelwert ≦ωτ≦λτ an.

Im Schritt 67 bestimmt die Verarbeitungseinheit 1, ob das gesteuerte Fahrzeug sich in Geradeausfahrt bewegt oder nicht. Zum Beispiel vergleicht die Verarbeitungseinheit 1 den überschlägig bestimmten Drehgeschwindigkeitswert * mit einem bestimmten Wert *₀ und entscheidet, daß sich das gesteuerte Fahrzeug in einer Geradeausbewegung befindet, wenn * -≦ωτ *₀ ist. Die Schritte 68 und 69 sind vorgesehen, um eine Aktualisierung der Werte von K_FS und K_RS nur dann vorzusehen, wenn sich das Fahrzeug in Geradeausbewegung befindet (* ≦ωτ -*₀) und eine Aktualisierung von K_FS und K_RS zu vermeiden, wenn sich das Fahrzeug nicht in einer Geadeausbewegung befindet. Daher wird die Einstellung der Vorderrad- und Hinterrad- Seitenkräfte K_F2 und K_R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells nicht ausgeführt, wenn das Fahrzeug sich in einer Drehbewegung befindet. Die Schritte 67, 68 und 69 dienen dazu, zu verhindern, daß das Fahrzeugverhalten durch die Änderung des Reaktionsverhaltens des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells während einer Drehbewegung des Fahrzeuges unstabil wird.

Die Wirkung des Steuersystems dieses Ausführungsbeispieles ist in Fig. 7 illustriert. In dem Ausführungsbeispiel gemäß Fig. 7 sind zu einem bestimmten Zeitpunkt die Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F2 und K_R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells gleich den Werten, die durch einen Punkt P (K_F0, K_R0) gekennzeichnet sind, während die tatsächlichen Werte der Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_Fg und K_Rg durch einen Punkt Q angegeben sind.

Wenn das erste, tatsächliche Fahrzeugmodell in Echtzeitverarbeitung in Übereinstimmung mit den erfaßten Variablen der Fahrzeugbewegung modifiziert wird, werden die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F2 und K_R2 auf einen Punkt S (K_Ft, K_Rt) eingestellt und dann in Richtung des Punktes Q eingestellt. Daher werden in diesem Beispiel die Eigenschaften des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells plötzlich verändert und das Fahrzeugverhalten, das entsprechend dem ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodell gesteuert wird, wird unstabil.

Das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung stellt die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F und K_R des zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells entlang dem Weg P-S-Q in gleicher Weise ein. Jedoch stellt das Steuersystem nach der vorliegenden Erfindung die Vorderrad- und Hinterrad-Seitenkräfte K_F2 und K_R2 des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells nach und nach in Richtung des Punktes Q ein, nachdem die Parameteridentifikation bzw. Kennwertermittlung des zweiten, tatsächlichen Fahrzeuges abgeschlossen worden ist, so daß die Vorder- und Hinterrad-Seitenkräfte des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells entlang einer geraden Linie vom Punkt P zum Punkt Q eingestellt werden. Daher kann das Steuersystem nach dem vorliegenden Ausführungsbeispiel vermeiden, daß das Fahrzeugverhalten instabil wird.

Die Geschwindigkeit der Parametereinstellung vom Punkt P zum Punkt Q kann durch Veränderung einer Zahl n der Wiederholungszyklen (n ist eine natürliche Zahl) für die Wiederholung des Schrittes 60 zur Bestimmung der Mittelwerte ≦ωτ≦λτ und ≦ωτ≦λτ und durch Variation der Werte des Koeffizienten C, der in den Gleichungen (16) und (17) erscheint, eingestellt werden. Die Geschwindigkeit der Parametereinstellung wird erhöht, wenn die Zahl n vermindert und der Koeffizient C erhöht wird, und die Geschwindigkeit der Parametereinstellung wird vermindert, wenn die Zahl n größer und der Koeffizient C kleiner wird.

In dem vorerwähnten Ausführungsbeispiel wird die Erfindung auf ein Lenksteuersystem angewandt, in dem der Hinterrad-Steuerwinkel gesteuert wird. Die Erfindung ist jedoch auch auf Lenksteuersysteme anwendbar, die sowohl die Vorder- als auch die Hinterrad-Steuerwinkel steuern (wie z. B. vorgeschlagen durch die oben erwähnte DE 35 32 274), ein Steuersystem, daß ein Lenkgetriebeverhältnis steuert (wie z. B. vorgeschlagen durch die japanische Patentanmeldung 60 73 893), oder kann auf ein Lenkungs-Steuersystem angewandt werden, daß ein Fahrzeuglenksystem in Übereinstimmung mit der Fahrzeuggeschwindigkeit steuert.

Die Erfindung betrifft ein Lenksteuersystem für ein gelenktes Fahrzeug mit einem Lenkradwinkelsensor, einem Fahrzeuggeschwindigkeitssensor, einem Kurvenverhalten-Sensor (z. B. Seitengeschwindigkeitssensor, Drehgeschwindigkeitssensor) einem Betätigungsglied, wie z. B. einem hydraulischen System zur Änderung eines Lenkwinkels der Hinterräder in Übereinstimmung mit einem gewünschten Lenkwinkelwert und eine Verarbeitungseinheit, wie z. B. einen Mikrocomputer, zur Bestimmung eines gewünschten Lenkwinkelwertes durch Auflösung von drei getrennten Fahrzeugmodellen. Die Verarbeitungseinheit löst zuerst ein Referenzmodell, das ein gewünschtes Fahrzeug repräsentiert, um ein gewünschtes Fahrzeugverhalten in bezug auf Lenkradwinkel und Fahrzeuggeschwindigkeit zu bestimmen und löst dann ein erstes tatsächliches Modell, das das tatsächlich gesteuerte Fahrzeug repräsentiert, um den gewünschten Lenkwinkelwert für die Hinterräder zu bestimmen, der erforderlich ist, um das gesteuerte Fahrzeug zu veranlassen, das gewünschte Verhalten zu zeigen. Die Verarbeitungseinheit löst außerdem ein zweites, tatsächliches Fahrzeugmodell, daß das gesteuerte Fahrzeug repräsentiert, um das Kurvenverhalten abzuschätzen, das aus dem gewünschten Lenkwinkel für die Hinterräder resultiert, bestimmt die Seitenkräfte der Vorder- und Hinterräder des zweiten, tatsächlichen Modells durch Vergleich des abgeschätzten und erfaßten Kurvenverhaltens und stellt dann die Seitenkräfte der Vorder- und Hinterräder allmählich in Übereinstimmung mit dem Ergebnis dieser Bestimmung der Seitenkräfte ein.

Claims

1. Lenksteuersystem für ein lenkbares Fahrzeug mit Vorder- und Hinterrädern (9, 10, 11, 12), mit einer Einrichtung (100, 2) zur Erfassung einer Lenkeingangsgröße (R_s), mit einer Einrichtung (101, 3) zur Erfassung der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), mit einer Einrichtung (106, 4, 13) zur Erfassung des Istwertes einer dynamischen Variablen (V_y, ) des Fahrzeuges, mit einer Einrichtung (102, 21) zur Vorgabe eines Sollwertes zumindest einer dynamischen Variablen des Fahrzeuges unter Verwendung der Lenkeingangsgröße (R_S) und der Fahrzeuggeschwindigkeit (V), mit einer Einrichtung (103, 22) zur Bestimmung eines Lenkeinschlagwinkels () unter Lösung einer ersten Gruppe von Bewegungsgleichungen, die charakteristisch für das lenkbare Fahrzeug sind, und mit einer Lenkbetätigungseinrichtung (104, 5, 7) zum Einschlagen der Vorder- und/oder Hinterräder (9, 10, 11, 12), wobei die Einrichtung (102, 21) zur Vorgabe eines Sollwertes zumindest einer dynamischen Variablen eine Gruppe von Bewegungsgleichungen löst, die charakteristisch für ein gewünschtes Fahrzeuglenkverhalten sind, der in der Einrichtung (103, 22) zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels () verwendet wird, und daß eine Einrichtung (108) zur Anpassung wenigstens eines Fahrzeugparameters, der in der Einrichtung (103) zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels verwendet wird, entsprechend dem Istwert der dynamischen Variablen vorgesehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß mit der Einrichtung (103, 22) zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels () eine Einrichtung (105, 31) zur Abschätzung des Kurvenverhaltens des lenkbaren Fahrzeuges, das auf der Grundlage des durch die Einrichtung (103, 22) bestimmten Lenkeinschlagwinkels () zu erwarten ist, verbunden ist, die unter Lösung einer zweiten Gruppe von Bewegungsgleichungen, die charakteristisch für das lenkbare Fahrzeug sind, das zu erwartende Kurvenverhalten des Fahrzeuges unter Verwendung von Fahrzeugparametern und Ausgabe eines Vorhersagewertes der zumindest einen dynamischen Variablen bestimmt, und daß eine Fahrzeugparameter-Bestimmungseinrichtung (107, 32) vorgesehen ist, die den Istwert der dynamischen Variablen mit dem durch die Einrichtung (105, 31) zur Abschätzung des Kurvenverhaltens ermittelten Vorhersagewert der dynamischen Variablen vergleicht und zumindest einen Fahrzeugparameter der zweiten Gruppe von Bewegungsgleichungen der Einrichtung (105, 31) zur Abschätzung des Kurvenverhaltens des Fahrzeuges in Richtung auf eine Annäherung des Vorhersagewertes der dynamischen Variablen an deren Istwert verändert, und daß die Einrichtung (105, 31) zur Abschätzung des Kurvenverhaltens des Fahrzeuges ausgangsseitig mit der Einrichtung (108, 33) zur Anpassung wenigstens eines Fahrzeugparameters, der in der Einrichtung (103, 22) zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels verwendet wird, verbunden durch diese zumindest ein Fahrzeugparameter der ersten Gruppe von Bewegungsgleichungen der Einrichtung (103, 22) zur Bestimmung des Lenkeinschlagwinkels veränderbar ist, derart, daß dieser an den durch die Fahrzeugparameter-Bestimmungseinrichtung (107, 32) bestimmten Fahrzeugparameterwert angenähert ist.

2. Lenksteuersystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (108, 33) zur Anpassung des Fahrzeugparameters den Wert des ersten Fahrzeugparameters (K_R2) eines ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) so einstellt, daß der Wert des ersten Fahrzeugparameters (K_R2) sich allmählich dem gewünschten Wert (K_R) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) annähert.

3. Lenksteuersystem nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter-Bestimmungseinrichtung (107, 32), den gewünschten Wert (K_R) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) durch ein Iterationsverfahren bestimmt.

4. Lenksteuersystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter-Bestimmungseinrichtung (107, 32) einen Verfahrenszyklus des Vergleichs des Vorhersagewertes (V_y*, *) der ersten Variablen (V_y, ) der Fahrzeugbewegung mit dem Istwert der ersten dynamischen Variablen (V_y, ) des Fahrzeuges sowie der Einstellung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters (K_R) eines zweiten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (31) wiederholt abarbeitet, bis der Vorhersagewert (V_y*, *) der ersten dynamischen Variablen (V_y, ) ungefähr gleich dem Istwert der ersten dynamischen Variablen (V_y, ) des Fahrzeuges ist, wobei dieser Vorhersagewert (V_y*, *) unter Verwendung des Wertes des ersten Fahrzeugparameters (K_R) bestimmt wurde, der gerade in einem vorangegangenen Iterationszyklus eingestellt worden ist.

5. Lenksteuersystem nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (108, 33) zur Anpassung des Fahrzeugparameters den Wert (K_R2) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) eines ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) nur dann einstellt, wenn das Fahrzeug sich in einer Geradeausbewegung befindet.

6. Lenksteuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (108, 33) zur Einstellung des Fahrzeugparameters in gleichmäßigen Zeitabständen einen Momentanwert (K_R2) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) auf einen eingestellten Wert (K_RS) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) einstellt, so daß der eingestellte Wert (K_RS) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) gleich einer Summe aus dem Momentanwert (K_R2) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) und einem Produkt ist, das aus der Multiplikation einer Differenz zwischen dem gewünschten Wert und dem Momentanwert (K_R2) des ersten Fahrzeugparameters (K_R), mit einem bestimmten Koeffizienten (C) gebildet ist, der eine Konstante größer als Null und kleiner als Eins ist, bis ein Fehler (ε) zwischen dem gewünschten Wert (K_R) und dem Momentanwert (K_R2) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert (ε₀) wird.

7. Lenksteuersystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Einrichtung (108, 33) zur Einstellung des Fahrzeugparameters einen Mittelwert der gewünschten Werte des ersten Fahrzeugparameters (K_R) bestimmt, die in gleichmäßigen Zeitabständen aufeinanderfolgend erhalten werden, und in gleichmäßigen Zeitabständen einen Momentanwert (K_R2) des Fahrzeugparameters des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) auf einen eingestellten Wert (K_RS) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) einstellt, so daß der eingestellte Wert (K_RS) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) gleich einer Summe des Momentanwertes (K_R2) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) mit einem Produkt ist, das durch Multiplikation einer Differenz zwischen dem Mittelwert der gewünschten Werte (K_R) des ersten Fahrzeugparamters (K_R) und dem Momentanwert (K_R2) des ersten Fahrzeugparameters (K_R) mit einem bestimmten Koeffizienten (C) erhalten wird, der eine Konstante größer als Null und kleiner als Eins ist, bis ein Fehler (ε) zwischen dem Mittelwert und dem Momentanwert (K_R2) gleich oder kleiner als ein vorgegebener Wert (ε₀) wird.

8. Lenksteuersystem nach zumindest einem der vorhergehenden Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Fahrzeugparameter eine Seitenkraft (K_R) der Hinterräder (11, 12) und eine Seitenkraft (K_F) der Vorderräder (9, 10) sind, wobei die Parameter-Bestimmungseinrichtung (32) das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell (31) durch Einstellung der Werte der Seitenkräfte (K_F, K_R) der Hinter- und Vorderräder (11, 12; 9, 10) modifiziert und die gewünschten Werte der Seitenkräfte (K_F, K_R) der Hinter- und Vorderräder (11, 12; 9, 10) bestimmt und die Einrichtung (108, 33) zur Einstellung der Fahrzeugparameter das erste, tatsächliche Fahrzeugmodell (22) durch Einstellung der Werte (K_F2, K_R2) der Seitenkräfte (K_F, K_R) der Hinter- und Vorderräder (11, 12; 9, 10) modifiziert.

9. Lenksteuersystem nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Einstellung der Fahrzeugparameter einen Mittelwert der gewünschten Werte der Seitenkraft (K_R) der Hinterräder (11, 12), die in gleichmäßigen Zeitabständen aufeinanderfolgend erhalten werden, und einen Mittelwert der gewünschten Werte (K_F) der Seitenkraft (K_F) der Vorderräder (9, 10) bestimmt, wobei diese gewünschten Werte (K_F) in gleichmäßigen Zeitabständen abfolgend erhalten werden, und daß die Einrichtung (108, 33) zur Einstellung der Fahrzeugparameter in gleichmäßigen Zeitabständen einen Momentanwert (K_R2) der Seitenkraft (K_R) der Hinterräder (11, 12) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) auf einen eingestellten Wert (K_RS) der Seitenkraft (K_R) der Hinterräder (11, 12) einstellt, so daß der eingestellte Wert (K_RS) der Seitenkraft (K_R) der Hinterräder gleich einer Summe aus diesem Momentanwert (K_RS) und einem Produkt ist, daß durch Multiplikation einer Differenz zwischen dem Mittelwert der gewünschten Werte (K_R) der Seitenkraft der Hinterräder (11, 12) und dem Momentanwert (K_R2) der Seitenkraft (K_R) der Hinterräder (11, 12), mit dem bestimmten Koeffizienten (C) erhalten wird, und ein Momentanwert (K_F2) der Seitenkraft (K_F) der Vorderräder (9, 10) des ersten, tatsächlichen Fahrzeugmodells (22) auf einen eingestellten Wert (K_FS) der Seitenkraft (K_F) der Vorderräder (9, 10) eingestellt wird, so daß der eingestellte Wert (K_FS) der Seitenkraft (K_F) der Vorderräder (9, 10) gleich einer Summe aus diesem Momentanwert (K_F2) der Seitenkraft (K_F) der Vorderräder (9, 10) und einem Produkt, erhalten durch Multiplikation einer Differenz zwischen dem Mittelwert der gewünschten Werte (K_F) der Seitenkraft (K_F) der Vorderräder (9, 10) und dem Momentanwert (K_F2) der Seitenkraft der Vorderräder (9, 10) mit dem bestimmten Koeffizienten (C) ist, bis der Fehler (ε) gleich oder kleiner als ein bestimmter Wert (ε₀) wird, wobei der Fehler (ε) gleich einer Quadratwurzel aus einer Summe der ins Quadrat gesetzten Differenzen zwischen den jeweiligen Momentanwerten (K_F2, K_R2) und den zugehörigen Mittelwerten , der jeweils gewünschten Werte (K_F, K_R) der Seitenkräfte (K_F, K_R) der jeweils Hinter- und Vorderräder (11, 12; 9, 10) ist.

10. Lenksteuersystem nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Erfassungseinrichtung (4, 13) für das Kurvenverhalten eine Seitengeschwindigkeit (V_y) und eine Kurvengeschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeuges erfaßt und die erfaßten Werte der Seitengeschwindigkeit (V_y) und der Kurvengeschwindigkeit bestimmt, und die Einrichtung (105, 31) zur Abschätzung des Kurvenverhaltens die Vorhersagewerte (V_y*, der Seitengeschwindigkeit (V_y) und der Kurvengeschwindigkeit bestimmt.

11. Lenksteuersystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Parameter-Bestimmungseinrichtung (107, 32) wiederholt den Vorhersagewert (V_y*) der Seitengeschwindigkeit mit dem erfaßten Wert (V_y) der Seitengeschwindigkeit sowie den Vorhersagewert der Kurvengeschwindigkeit mit dem erfaßten Wert der Kurvengeschwindigkeit vergleicht und die Werte der Seitenkräfte (K_F, K_R) der Hinter- und Vorderräder (11, 12; 9, 10) einstellt, bis der Vorhersagewert (V_y*) der Seitengeschwindigkeit (V_y) ungefähr gleich dem erfaßten Wert (V_y) der Seitengeschwindigkeit ist und gleichzeitig der Vorhersagewert der Kurvengeschwindigkeit der durch das zweite, tatsächliche Fahrzeugmodell (31) bestimmt wurde, ungefähr gleich dem erfaßten Wert der Kurvengeschwindigkeit ist, wobei die Vorhersagewerte (V_y*, für Seitengeschwindigkeit und Kurvengeschwindigkeit durch das tatsächliche, zweite Modell (31) unter Verwendung der Werte der Seitenkräfte (K_F, K_R) der Hinter- und Vorderräder (11, 12; 9, 10) bestimmt werden, die ihrerseits gerade in einem vorangegangenen Iterationszyklus eingestellt wurden.