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JP2019018773A - Suspension control system - Google Patents

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JP2019018773A
JP2019018773A JP2017140572A JP2017140572A JP2019018773A JP 2019018773 A JP2019018773 A JP 2019018773A JP 2017140572 A JP2017140572 A JP 2017140572A JP 2017140572 A JP2017140572 A JP 2017140572A JP 2019018773 A JP2019018773 A JP 2019018773A
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JP
Japan
Prior art keywords
stroke speed
vertical acceleration
sprung
suspension
unsprung
Prior art date
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Pending
Application number
JP2017140572A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
浩貴 古田
Hirotaka Furuta
浩貴 古田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP2017140572A priority Critical patent/JP2019018773A/en
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Abstract

【課題】使用するセンサの数を抑えつつストローク速度の推定精度を高めることができるサスペンション制御システムを提供する。【解決手段】サスペンション制御システムは、サスペンションと、ストローク速度を推定する制御装置と、を備える。制御装置は、検出されたばね上上下加速度とばね下上下加速度とに基づいて、第1ストローク速度を演算する。また、制御装置は、1自由度の単輪モデルオブザーバを用いて、第2ストローク速度を演算する。相補フィルタは、第1ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、第2ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、を備え、これらのフィルタは、全周波数領域において利得の和が1となるように構成される。相補フィルタに入力された第1ストローク速度と第2ストローク速度は、それぞれ所定の周波数成分が除去された後に組み合わされる。【選択図】図4A suspension control system capable of increasing the estimation accuracy of stroke speed while suppressing the number of sensors to be used is provided. A suspension control system includes a suspension and a control device that estimates a stroke speed. The control device calculates the first stroke speed based on the detected sprung vertical acceleration and unsprung vertical acceleration. Further, the control device calculates the second stroke speed using a single-wheel model observer with one degree of freedom. The complementary filter includes a high-pass filter that removes a low-frequency component of the first stroke speed and a low-pass filter that removes a high-frequency component of the second stroke speed, and these filters have a gain sum in all frequency regions. 1 to be configured. The first stroke speed and the second stroke speed input to the complementary filter are combined after each predetermined frequency component is removed. [Selection] Figure 4

Description

本発明は、サスペンションの制御システムに係り、特に、駆動電流に応じて減衰力を変更可能なサスペンションを備える車両に搭載されるサスペンション制御システムに関する。   The present invention relates to a suspension control system, and more particularly to a suspension control system mounted on a vehicle including a suspension that can change a damping force in accordance with a drive current.

減衰力を変更することが可能なサスペンションを利用したスカイフックダンパー制御が知られている。スカイフックダンパー制御では、要求減衰力を発生させるために、サスペンションを介して連結されるばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度(以下、「ストローク速度」と称する)を推定する必要がある。ストローク速度を推定する技術としては、例えば特許文献1に記載されたものがある。この文献では、2自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたプラントモデル及びオブザーバを利用してストローク速度を推定する手法が提案されている。   Skyhook damper control using a suspension capable of changing damping force is known. In the skyhook damper control, a relative speed (hereinafter referred to as “stroke speed”) between an unsprung structure and an unsprung structure connected via a suspension is estimated in order to generate a required damping force. There is a need. As a technique for estimating the stroke speed, for example, there is one described in Patent Document 1. This document proposes a method for estimating a stroke speed using a plant model and an observer configured based on a state space of an equation of motion based on a two-degree-of-freedom single-wheel model.

特開2016−2844号公報JP-A-2006-2844

上記従来の技術のように、ストローク速度の推定において2自由度の単輪モデルオブザーバを用いると、高周波数側では推定精度が高い反面、低周波数側ではその推定精度が低いという課題がある。幅広い周波数域においてストローク速度の推定精度を高めるためには、例えばばね上上下加速度センサ、ばね下上下加速度センサ、及び車高センサの3種のセンサが必要となる。しかしながら、この構成では使用するセンサ数が多く、車両への搭載面及びコスト面での課題が大きい。   When a two-degree-of-freedom single-wheel model observer is used in the estimation of the stroke speed as in the prior art, there is a problem that the estimation accuracy is high on the high frequency side, but the estimation accuracy is low on the low frequency side. In order to increase the estimation accuracy of the stroke speed in a wide frequency range, for example, three types of sensors are required: a sprung vertical acceleration sensor, a sprung vertical acceleration sensor, and a vehicle height sensor. However, with this configuration, the number of sensors used is large, and there are significant problems in terms of mounting on a vehicle and cost.

このように、従来の技術では、より少ないセンサ数で幅広い周波数域のストローク速度を精度よく推定する点において、未だ改善の余地が残されている。   As described above, in the conventional technique, there is still room for improvement in accurately estimating the stroke speed in a wide frequency range with a smaller number of sensors.

本発明は、上述のような課題に鑑みてなされたもので、サスペンションを備える車両において、使用するセンサの数を抑えつつストローク速度の推定精度を高めることができるサスペンション制御システムを提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object of the present invention is to provide a suspension control system capable of increasing the estimation accuracy of stroke speed while suppressing the number of sensors used in a vehicle including a suspension. And

上記の課題を解決するため、本発明は、車両に搭載されるサスペンション制御システムに適用される。サスペンション制御システムは、車両のばね上構造体とばね下構造体との間を連結するアブソーバとばねとから構成されるサスペンションと、ばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度であるストローク速度を推定する制御装置と、を備える。制御装置は、ばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段と、ばね下上下加速度を検出するばね下上下加速度検出手段と、を含んで構成される。ここで、「ばね上上下加速度」は、サスペンションの直上に位置するばね上構造体の上下加速度を示し、「ばね下上下加速度」は、サスペンションの直下に位置するばね下構造体の上下加速度を示している。制御装置は、ばね上上下加速度とばね下上下加速度とに基づいて、ストローク速度の推定値である第1ストローク速度を出力する第1の推定手段と、1自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、ストローク速度の推定値である第2ストローク速度を出力する第2の推定手段と、第1ストローク速度と第2ストローク速度を、それぞれ所定の周波数成分を除去した後に合成することによりストローク速度の推定値を演算する相補フィルタと、を含んで構成される。相補フィルタは、第1ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、第2ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、を備えるデジタルフィルタとして構成される。そして、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタは、全周波数領域において利得の和が1となるように構成される。   In order to solve the above problems, the present invention is applied to a suspension control system mounted on a vehicle. The suspension control system is a suspension composed of an absorber and a spring connecting between a sprung structure and an unsprung structure of a vehicle, and a relative speed between the sprung structure and the unsprung structure. And a control device for estimating a stroke speed. The control device includes a sprung vertical acceleration detecting means for detecting the sprung vertical acceleration and a sprung vertical acceleration detecting means for detecting the unsprung vertical acceleration. Here, “sprung vertical acceleration” indicates the vertical acceleration of the sprung structure located directly above the suspension, and “unsprung vertical acceleration” indicates the vertical acceleration of the unsprung structure positioned directly below the suspension. ing. The control device includes first estimating means for outputting a first stroke speed that is an estimated value of the stroke speed based on the sprung vertical acceleration and the unsprung vertical acceleration, and an equation of motion based on a single-wheel model with one degree of freedom. The second estimation means for outputting the second stroke speed, which is the estimated value of the stroke speed, using the observer configured based on the state space, the first stroke speed and the second stroke speed are respectively set to predetermined frequencies. And a complementary filter that calculates an estimated value of the stroke speed by combining the components after removing the components. The complementary filter is configured as a digital filter including a high-pass filter that removes a low-frequency component of the first stroke speed and a low-pass filter that removes a high-frequency component of the second stroke speed. The high-pass filter and the low-pass filter are configured so that the sum of gains becomes 1 in the entire frequency region.

また、上記の課題を解決するため、本発明は、車両に搭載されるサスペンション制御システムに適用される。サスペンション制御システムは、車両のばね上構造体とばね下構造体との間を連結するアブソーバとばねとから構成されるサスペンションと、ばね上構造体とばね下構造体との間の相対速度であるストローク速度を推定する制御装置と、を備える。制御装置は、ばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段と、ばね下上下加速度を検出するばね下上下加速度検出手段と、を含んで構成される。制御装置は、2自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、ストローク速度の推定値である第1ストローク速度を出力する第1の推定手段と、1自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、ストローク速度の推定値である第2ストローク速度を出力する第2の推定手段と、第1ストローク速度と第2ストローク速度を、それぞれ所定の周波数成分を除去した後に合成することによりストローク速度の推定値を演算する相補フィルタと、を含んで構成される。相補フィルタは、第1ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、第2ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、を備えるデジタルフィルタとして構成される。そして、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタは、全周波数領域において利得の和が1となるように構成される。   Further, in order to solve the above problems, the present invention is applied to a suspension control system mounted on a vehicle. The suspension control system is a suspension composed of an absorber and a spring connecting between a sprung structure and an unsprung structure of a vehicle, and a relative speed between the sprung structure and the unsprung structure. And a control device for estimating a stroke speed. The control device includes a sprung vertical acceleration detecting means for detecting the sprung vertical acceleration and a sprung vertical acceleration detecting means for detecting the unsprung vertical acceleration. The control device uses a observer configured based on a state space of an equation of motion based on a two-degree-of-freedom single-wheel model, and outputs a first stroke speed that is an estimated value of a stroke speed; A second estimating means for outputting a second stroke speed, which is an estimated value of the stroke speed, using an observer configured based on a state space of an equation of motion based on a single-degree-of-freedom single wheel model; and a first stroke speed And a complementary filter that calculates an estimated value of the stroke speed by combining the second stroke speed after removing predetermined frequency components. The complementary filter is configured as a digital filter including a high-pass filter that removes a low-frequency component of the first stroke speed and a low-pass filter that removes a high-frequency component of the second stroke speed. The high-pass filter and the low-pass filter are configured so that the sum of gains becomes 1 in the entire frequency region.

本発明に係るサスペンション制御システムによれば、高周波数側は第1ストローク速度が推定値として出力され、低周波数側は第2ストローク速度が推定値として出力される。これにより、より少ないセンサ数で幅広い周波数域のストローク速度を精度よく推定することが可能となる。   According to the suspension control system of the present invention, the first stroke speed is output as the estimated value on the high frequency side, and the second stroke speed is output as the estimated value on the low frequency side. This makes it possible to accurately estimate the stroke speed in a wide frequency range with a smaller number of sensors.

実施の形態1に係るサスペンション制御システムが搭載された車両の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the vehicle by which the suspension control system which concerns on Embodiment 1 is mounted. 1自由度の単輪モデルオブザーバのモデル構成を示す図である。It is a figure which shows the model structure of the single-wheel model observer of 1 degree of freedom. 単輪モデルオブザーバの制御ブロック図である。It is a control block diagram of a single-wheel model observer. 実施の形態1のシステムにおいて用いられる相補フィルタの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram illustrating a configuration of a complementary filter used in the system according to the first embodiment. 実施の形態1のシステムにおいて、ECUが可変サスペンションのストローク速度を推定する際に実行するルーチンのフローチャートである。4 is a flowchart of a routine that is executed when the ECU estimates a stroke speed of a variable suspension in the system according to the first embodiment. 2自由度の単輪モデルオブザーバのモデル構成を示す図である。It is a figure which shows the model structure of the single-wheel model observer of 2 degrees of freedom. 実施の形態2のシステムにおいて用いられる相補フィルタの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the complementary filter used in the system of Embodiment 2. FIG. 実施の形態1のシステムにおいて、ECUが可変サスペンションのストローク速度を推定する際に実行するルーチンのフローチャートである。4 is a flowchart of a routine that is executed when the ECU estimates a stroke speed of a variable suspension in the system according to the first embodiment.

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。ただし、以下に示す実施の形態において各要素の個数、数量、量、範囲等の数に言及した場合、特に明示した場合や原理的に明らかにその数に特定される場合を除いて、その言及した数に、この発明が限定されるものではない。また、以下に示す実施の形態において説明する構造やステップ等は、特に明示した場合や明らかに原理的にそれに特定される場合を除いて、この発明に必ずしも必須のものではない。   Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, in the embodiment shown below, when referring to the number of each element, quantity, quantity, range, etc., unless otherwise specified or clearly specified in principle, the reference However, the present invention is not limited to these numbers. Further, the structures, steps, and the like described in the embodiments below are not necessarily essential to the present invention unless otherwise specified or clearly specified in principle.

実施の形態1.
<実施の形態1の車両のシステム構成>
以下、図面を参照して本発明の実施の形態1について説明する。図1は、実施の形態1に係るサスペンション制御システムが搭載された車両の構成を示す図である。なお、以下の説明では、車両10の進行方向(前後方向)をX方向とし、車両10の左右方向をY方向とし、車両10の上下方向をZ方向と定義する。また、Z方向の符号は上向きを「正」とする。
Embodiment 1 FIG.
<System configuration of vehicle according to Embodiment 1>
Embodiment 1 of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a vehicle on which the suspension control system according to the first embodiment is mounted. In the following description, the traveling direction (front-rear direction) of the vehicle 10 is defined as the X direction, the left-right direction of the vehicle 10 is defined as the Y direction, and the vertical direction of the vehicle 10 is defined as the Z direction. In addition, the positive sign of the Z direction is “positive”.

実施の形態1に係る車両10は、4つの車輪12を備えている。各車輪12には、可変サスペンション14と、ばね上上下加速度センサ16と、ばね下上下加速度センサ18とがそれぞれ設けられている。可変サスペンション14は、駆動電流に応じて減衰力を変更可能な伸圧従属可変式のショックアブソーバとばねとから構成されている。可変サスペンション14は、車両10のばね上構造体(ボデー等)とばね下構造体(車輪等)との間を連結する。可変サスペンション14の構造自体は本発明の要旨をなすものではないので、任意の構造を採ることができる。   The vehicle 10 according to the first embodiment includes four wheels 12. Each wheel 12 is provided with a variable suspension 14, a sprung vertical acceleration sensor 16, and an unsprung vertical acceleration sensor 18. The variable suspension 14 includes a tension-dependent variable shock absorber and a spring that can change the damping force according to the drive current. The variable suspension 14 connects the sprung structure (body, etc.) and the unsprung structure (wheels, etc.) of the vehicle 10. Since the structure itself of the variable suspension 14 does not form the gist of the present invention, any structure can be adopted.

ばね上上下加速度センサ16は、車両10の各車輪12のばね上構造体に配置され、車両の上下方向(Z方向)の加速度(以下、「ばね上上下加速度」と称する)を検出する。また、ばね下上下加速度センサ18は、車両10の各車輪12のばね下構造体に配置され、車両の上下方向(Z方向)の加速度(以下、「ばね下上下加速度」と称する)を検出する。以下の説明では、可変サスペンション14のばね上側の上下方向(Z方向)の変位をZ、ばね下側の上下方向(Z方向)の変位をZ、ばね上上下加速度をZ”、ばね上上下速度をZ’、ばね下上下加速度をZ”、ばね上上下速度をZ’とそれぞれ表記する。 The sprung vertical acceleration sensor 16 is disposed in a sprung structure of each wheel 12 of the vehicle 10 and detects acceleration in the vertical direction (Z direction) of the vehicle (hereinafter referred to as “sprung vertical acceleration”). The unsprung vertical acceleration sensor 18 is disposed in the unsprung structure of each wheel 12 of the vehicle 10 and detects acceleration in the vertical direction (Z direction) of the vehicle (hereinafter referred to as “unsprung vertical acceleration”). . In the following description, the vertical displacement (Z direction) displacement above the spring of the variable suspension 14 is Z b , the vertical displacement (Z direction) displacement below the spring is Z w , the sprung vertical acceleration is Z b ″, and the spring The upper vertical speed is expressed as Z b ′, the unsprung vertical acceleration is expressed as Z w ″, and the upper vertical speed is expressed as Z w ′.

実施の形態1に係る車両10は、可変サスペンション14の制御装置としてのECU20を備えている。ECU20は、ばね上上下加速度センサ16とばね下上下加速度センサ18と可変サスペンション14の各々から入力される信号に基づいて、可変サスペンション14のストローク速度を推定する。なお、以下の説明では、ストローク速度の符号は、可変サスペンション14の伸側を「正」とし圧側を「負」と定義する。ECU20は、推定されたストローク速度に基づいて、車両10の姿勢が安定化されるように、可変サスペンション14へ出力される駆動電流値を制御する。   The vehicle 10 according to the first embodiment includes an ECU 20 as a control device for the variable suspension 14. The ECU 20 estimates the stroke speed of the variable suspension 14 based on signals input from the sprung vertical acceleration sensor 16, the unsprung vertical acceleration sensor 18, and the variable suspension 14. In the following description, the sign of the stroke speed is defined as “positive” for the extension side of the variable suspension 14 and “negative” for the compression side. The ECU 20 controls the drive current value output to the variable suspension 14 so that the posture of the vehicle 10 is stabilized based on the estimated stroke speed.

<実施の形態1の動作>
ECU20は、可変サスペンション14を用いたスカイフックダンパー制御を実行可能に構成されている。スカイフックダンパー制御は、車両10のばね上構造体であるボデー部の姿勢が安定化されるように、各車輪12の可変サスペンション14の要求減衰力を個別に決定する。可変サスペンション14の減衰力Ffcは、ばね上構造体とばね下構造体の相対速度であるストローク速度と可変サスペンション14へと付加される駆動電流値によって変化する。このため、可変サスペンション14の減衰力を要求減衰力に近づけるためには、ストローク速度の推定精度を高めることが求められる。特に、伸圧従属可変式のショックアブソーバを用いたスカイフックダンパー制御では、ストローク速度が10〜15Hz前後のばね下共振周波数となった場合に伸圧反転が生じる。このため、ストローク速度が当該ばね下共振周波数となるときの推定精度を高めることが、車両の姿勢安定化を実現する上で重要となる。
<Operation of Embodiment 1>
The ECU 20 is configured to execute skyhook damper control using the variable suspension 14. The skyhook damper control individually determines the required damping force of the variable suspension 14 of each wheel 12 so that the posture of the body portion that is the sprung structure of the vehicle 10 is stabilized. The damping force F fc of the variable suspension 14 varies depending on the stroke speed, which is the relative speed between the sprung structure and the unsprung structure, and the drive current value applied to the variable suspension 14. For this reason, in order to bring the damping force of the variable suspension 14 close to the required damping force, it is required to increase the estimation accuracy of the stroke speed. In particular, in the skyhook damper control using the shock absorber of the tension dependent variable type, the tension reversal occurs when the stroke speed becomes an unsprung resonance frequency of about 10 to 15 Hz. For this reason, it is important to improve the estimation accuracy when the stroke speed becomes the unsprung resonance frequency in order to realize the posture stabilization of the vehicle.

ここで、ストローク速度の推定には、ばね上上下加速度センサ16とばね下上下加速度センサ18を用いた推定手法と、単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバ(以下、「単輪モデルオブザーバ」と称する)を用いた推定手法とがある。実施の形態1のシステムでは、これらの手法を組み合わせた推定手法に特徴を有している。以下、ストローク速度の推定手法について順に説明する。   Here, for estimation of the stroke speed, an estimation method using the sprung vertical acceleration sensor 16 and the unsprung vertical acceleration sensor 18 and an observer (hereinafter referred to as an observer) configured based on a state space of an equation of motion based on a single wheel model. And an estimation method using a “single-wheel model observer”. The system according to Embodiment 1 is characterized by an estimation method that combines these methods. Hereinafter, the stroke speed estimation method will be described in order.

(ばね上上下加速度センサとばね下上下加速度センサを用いた推定手法)
先ず、ばね上上下加速度センサとばね下上下加速度センサを用いた推定手法について説明する。ばね上上下加速度センサ16とばね下上下加速度センサ18を備えたシステムでは、ばね上上下加速度Z”とばね下上下加速度Z”を加速度センサのセンサ信号から算出することができる。ばね上上下加速度Z”及びばね下上下加速度Z”の積分値は、それぞればね上上下速度Z’及びばね下上下速度Z’となる。このため、各車輪12のばね上上下速度Z’及びばね下上下速度Z’を算出してこれらの差分値を演算することにより、各車輪12における可変サスペンション14のストローク速度(Z’−Z’)を算出することができる。以下の説明では、ばね上上下加速度センサ16とばね下上下加速度センサ18を用いて推定されたストローク速度を、「第1ストローク速度」と称する。
(Estimation method using sprung vertical acceleration sensor and unsprung vertical acceleration sensor)
First, an estimation method using the sprung vertical acceleration sensor and the unsprung vertical acceleration sensor will be described. In systems with sprung vertical acceleration sensor 16 and the unsprung vertical acceleration sensor 18 can be sprung vertical acceleration Z b "and unsprung vertical acceleration Z w" is calculated from the sensor signal of the acceleration sensor. The integrated values of the sprung vertical acceleration Z b ″ and the unsprung vertical acceleration Z w ″ are the sprung vertical speed Z b ′ and the unsprung vertical speed Z w ′, respectively. Therefore, by calculating the sprung vertical speed Z b ′ and the unsprung vertical speed Z w ′ of each wheel 12 and calculating the difference between them, the stroke speed (Z b ′) of the variable suspension 14 in each wheel 12 is calculated. −Z w ′) can be calculated. In the following description, the stroke speed estimated using the sprung vertical acceleration sensor 16 and the unsprung vertical acceleration sensor 18 is referred to as a “first stroke speed”.

(単輪モデルオブザーバを用いたストローク速度の推定手法)
次に、単輪モデルオブザーバを用いたストローク速度の推定手法について説明する。
ここでは、単輪モデルオブザーバとして、ばね上上下加速度のフィードバックを行う1自由度の単輪モデルオブザーバを用いたストローク速度の推定手法について説明する。
(Stroke speed estimation method using a single-wheel model observer)
Next, a stroke speed estimation method using a single-wheel model observer will be described.
Here, a stroke speed estimation method using a single-degree-of-freedom single-wheel model observer that performs feedback of sprung vertical acceleration as a single-wheel model observer will be described.

図2は、1自由度の単輪モデルオブザーバのモデル構成を示す図である。この図に示す単輪モデルの例では、ばね上質量をM、サスペンションのばね定数をK、ショックアブソーバのベース減衰係数をCとしている。また、この図に示す単輪モデルの例では、可変サスペンション14に作用するZ方向の力をf、ばね上の上下変位をZ、ばね下の上下変位をZとしている。 FIG. 2 is a diagram illustrating a model configuration of a single-wheel model observer having one degree of freedom. In the example of the single wheel model shown in this figure, the sprung mass is M b , the suspension spring constant is K s , and the shock absorber base damping coefficient is C s . Further, in the example of the single-wheel model shown in this figure, the force in the Z direction acting on the variable suspension 14 is f, the vertical displacement on the spring is Z b , and the vertical displacement on the spring is Z w .

状態量xが次式(1)に示す通りであり、観測量yがばね上上下加速度Z”であり、fが既知の入力uであり、そしてZが未知の入力wであるとき、1自由度の単輪モデルの状態方程式と観測方程式は、次式(2)、(3)のように表される。 When the state quantity x is as shown in the following equation (1), the observed quantity y is the sprung vertical acceleration Z b ″, f is the known input u, and Z w is the unknown input w: The state equation and observation equation of the single-wheel model with one degree of freedom are expressed as the following equations (2) and (3).

Figure 2019018773
Figure 2019018773

ここで、上式(2)、(3)における係数行列A、B、C、D、G、Hは以下の通りである。   Here, the coefficient matrices A, B, C, D, G, and H in the above equations (2) and (3) are as follows.

Figure 2019018773
Figure 2019018773

次に、状態量x、観測量yの推定値をそれぞれx^、y^とすると、カルマンフィルタを用いた状態量推定方程式と観測量推定方程式は、次式(4)、(5)のように表される。   Next, assuming that the estimated values of the state quantity x and the observation quantity y are x ^ and y ^, respectively, the state quantity estimation equation and the observation quantity estimation equation using the Kalman filter are expressed by the following equations (4) and (5). expressed.

Figure 2019018773
Figure 2019018773

ここで、Lはオブザーバゲインであって、次式(6)に示すリカッチ方程式の正定対象な解Pから次式(7)に決定される。   Here, L is an observer gain, and is determined by the following equation (7) from a solution P that is a positive definite object of the Riccati equation represented by the following equation (6).

Figure 2019018773
Figure 2019018773

図3は、単輪モデルオブザーバの制御ブロック図である。以下、図3を参照して、状態量xの推定値x^であるストローク速度の推定値を算出するための単輪モデルオブザーバの構成について更に詳しく説明する。単輪モデルオブザーバ30には、既知の入力uとして力fが入力される。ここでの力fは、可変サスペンション14の減衰力Ffcである。減衰力Ffcは、可変サスペンション14に供給される駆動電流値とストローク速度に応じて変動する。ECU20は、ストローク速度に対する減衰力Ffcの関係を駆動電流値に対応づけたマップを記憶している。演算器32には、状態量xの推定値x^であるストローク速度の推定値と駆動電流値が入力される。演算器32では、このマップに従い、駆動電流値とストローク速度の推定値に対応する減衰力Ffcが算出される。なお、減衰力Ffcは応答遅れの要素を含んでいる。このため、演算器32から出力された減衰力Ffcは、演算器34において減衰力の1次遅れが補正された後、力fとして出力される。 FIG. 3 is a control block diagram of the single-wheel model observer. Hereinafter, the configuration of the single-wheel model observer for calculating the estimated value of the stroke speed that is the estimated value x ^ of the state quantity x will be described in more detail with reference to FIG. A force f is input to the single-wheel model observer 30 as a known input u. The force f here is the damping force F fc of the variable suspension 14. The damping force F fc varies according to the drive current value supplied to the variable suspension 14 and the stroke speed. The ECU 20 stores a map in which the relationship of the damping force F fc to the stroke speed is associated with the drive current value. The calculator 32 receives an estimated stroke speed value and a drive current value, which are estimated values x ^ of the state quantity x. The computing unit 32 calculates the damping force F fc corresponding to the drive current value and the estimated stroke speed according to this map. The damping force F fc includes a response delay element. For this reason, the damping force F fc output from the calculator 32 is output as the force f after the first-order lag of the damping force is corrected in the calculator 34.

演算器34から出力された既知の入力uは、係数行列Bが乗算された後、加算器36へと入力される。加算器36では、式(4)の演算が行われ、状態量xの推定値x^の時間微分値x^’が出力される。加算器36のからの出力は積分器38に入力される。積分器から出力された状態量xの推定値x^は、係数行列Aが乗算された後、加算器36へ入力される。   The known input u output from the calculator 34 is input to the adder 36 after being multiplied by the coefficient matrix B. In the adder 36, the calculation of Expression (4) is performed, and the time differential value x ^ 'of the estimated value x ^ of the state quantity x is output. The output from the adder 36 is input to the integrator 38. The estimated value x ^ of the state quantity x output from the integrator is multiplied by the coefficient matrix A and then input to the adder 36.

また、積分器38から出力された状態量xの推定値x^は、係数行列Cが乗算された後、加算器40へ入力される。加算器40には、既知の入力uと係数行列Dとの積も入力される。加算器40では、式(5)の演算が行われ、観測量yの推定値y^が出力される。   The estimated value x ^ of the state quantity x output from the integrator 38 is input to the adder 40 after being multiplied by the coefficient matrix C. The product of the known input u and the coefficient matrix D is also input to the adder 40. In the adder 40, the calculation of Expression (5) is performed, and an estimated value y ^ of the observation amount y is output.

加算器40から出力された観測量yの推定値y^は、加算器42に入力される。加算器42には、観測量yとしてのばね上上下加速度Z”も入力される。加算器42では、これらの入力値を用いて観測量yの推定誤差(y−y^)が演算される。推定誤差(y−y^)は、オブザーバゲインLが乗算された後、加算器36へと入力される。 The estimated value y ^ of the observation amount y output from the adder 40 is input to the adder 42. The sprung vertical acceleration Z b ″ as the observation amount y is also input to the adder 42. The adder 42 calculates an estimation error (y− ^) of the observation amount y using these input values. The estimation error (y− ^) is input to the adder 36 after being multiplied by the observer gain L.

上記の手法による演算を各車輪12についてそれぞれ行うことにより、直接計測することのできない状態量x、つまり各車輪12における可変サスペンション14のストローク速度(Z’−Z’)を推定することが可能となる。以下の説明では、1自由度の単輪モデルオブザーバを用いて推定されたストローク速度を「第2ストローク速度」と称する。 It is possible to estimate the state quantity x that cannot be directly measured, that is, the stroke speed (Z b ′ −Z w ′) of the variable suspension 14 in each wheel 12 by performing the calculation by the above method for each wheel 12. It becomes possible. In the following description, the stroke speed estimated using the single-wheel model observer with one degree of freedom is referred to as “second stroke speed”.

<実施の形態1の特徴>
次に、実施の形態1の特徴について説明する。上述の第1ストローク速度は、その演算過程において積分処理を含んでいる。このため、第1ストローク速度は、高周波数の推定精度は高いが低周波数の推定精度が低いという特徴がある。一方、上述の第2ストローク速度は、1自由度の単輪モデルオブザーバのモデルを用いて演算されるため、ばね下の運動、つまり高周波数の振動がモデルに反映され難い。このため、第2ストローク速度は、低周波数の推定精度は高いが高周波数の推定精度が低いという特徴がある。
<Characteristics of Embodiment 1>
Next, features of the first embodiment will be described. The first stroke speed described above includes integration processing in the calculation process. For this reason, the first stroke speed is characterized in that the high frequency estimation accuracy is high but the low frequency estimation accuracy is low. On the other hand, since the second stroke speed described above is calculated using a model of a single-wheel model observer with one degree of freedom, unsprung movement, that is, high-frequency vibration is difficult to be reflected in the model. For this reason, the second stroke speed is characterized in that the estimation accuracy of the low frequency is high but the estimation accuracy of the high frequency is low.

そこで、実施の形態1のシステムでは、第1ストローク速度及び第2ストローク速度を、相補フィルタを用いてそれぞれに重みを付けて足し合わせることにより、低周波数及び高周波数の双方において推定精度の高いストローク速度を出力する。   Therefore, in the system according to the first embodiment, the first stroke speed and the second stroke speed are weighted and added to each other using a complementary filter, so that a stroke with high estimation accuracy at both low frequency and high frequency is obtained. Output speed.

図4は、実施の形態1のシステムにおいて用いられる相補フィルタの構成を示す図である。以下、図4を参照して、相補フィルタの機能について更に詳しく説明する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration of a complementary filter used in the system according to the first embodiment. Hereinafter, the function of the complementary filter will be described in more detail with reference to FIG.

ばね上上下加速度センサ16及びばね下上下加速度センサ18を用いて検出されたばね上上下加速度Z”及びばね下上下加速度Z”は、それぞれ積分器50,52に入力される。積分器50,52では、入力された加速度を積分することによってばね上上下速度Z’及びばね下上下速度Z’がそれぞれ算出される。加算器54は、積分器50,52から出力されたばね上上下速度Z’とばね下上下速度Z’の差分値を演算し、第1ストローク速度Zs1’として出力する。また、オブザーバ30は、ばね上上下加速度Z”の入力を受けて第2ストローク速度Zs2’を出力する。 The sprung vertical acceleration Z b ″ and the unsprung vertical acceleration Z w ″ detected using the sprung vertical acceleration sensor 16 and the unsprung vertical acceleration sensor 18 are input to the integrators 50 and 52, respectively. The integrators 50 and 52 calculate the sprung vertical speed Z b ′ and the unsprung vertical speed Z w ′, respectively, by integrating the input acceleration. The adder 54 calculates the difference value between the sprung vertical speed Z b ′ and the unsprung vertical speed Z w ′ output from the integrators 50 and 52, and outputs it as the first stroke speed Z s1 ′. Further, the observer 30 receives the input of the sprung vertical acceleration Z b ″ and outputs the second stroke speed Z s2 ′.

相補フィルタ60には、第1ストローク速度Zs1’と第2ストローク速度Zs2’とが入力される。相補フィルタ60は、ハイパスフィルタ(HPF)602と、ローパスフィルタ(LPF)604とを備えている。相補フィルタ60は、HPF602とLPF604とが生成した値を合成して出力するデジタルフィルタとして構成される。なお、HPF602とLPF604の利得の和は、全周波数領域で1である。 The complementary filter 60 receives the first stroke speed Z s1 ′ and the second stroke speed Z s2 ′. The complementary filter 60 includes a high pass filter (HPF) 602 and a low pass filter (LPF) 604. The complementary filter 60 is configured as a digital filter that synthesizes and outputs values generated by the HPF 602 and the LPF 604. The sum of the gains of HPF 602 and LPF 604 is 1 in the entire frequency region.

HPF602には、第1ストローク速度Zs1’が入力され、所定のカットオフ周波数を用いて低周波数成分が除去された後、残りの高周波数成分が出力される。一方、LPF604には、第2ストローク速度Zs2’が入力され、HPF602と同じカットオフ周波数を用いて高周波数成分が除去された後、残りの低周波数成分が出力される。相補フィルタ60はこれらを足し合わせて出力するので、高周波数側は第1ストローク速度Zs1’が出力され、低周波数側は第2ストローク速度Zs2’が出力される。これにより、全周波数領域において、ストローク速度の推定精度を高めることが可能となる。 The HPF 602 receives the first stroke speed Z s1 ′, removes low frequency components using a predetermined cutoff frequency, and then outputs the remaining high frequency components. On the other hand, the second stroke speed Z s2 ′ is input to the LPF 604, the high frequency components are removed using the same cutoff frequency as the HPF 602, and the remaining low frequency components are output. Since the complementary filter 60 adds and outputs these, the first stroke speed Z s1 ′ is output on the high frequency side, and the second stroke speed Z s2 ′ is output on the low frequency side. Thereby, it is possible to improve the estimation accuracy of the stroke speed in the entire frequency region.

<実施の形態1の具体的処理>
次に、フローチャートを参照して、実施の形態1のシステムがストローク速度を推定する際に実行する具体的処理について説明する。図5は、ECU20が可変サスペンション14のストローク速度を推定する際に実行するルーチンのフローチャートである。
<Specific processing of the first embodiment>
Next, a specific process executed when the system of the first embodiment estimates the stroke speed will be described with reference to a flowchart. FIG. 5 is a flowchart of a routine executed when the ECU 20 estimates the stroke speed of the variable suspension 14.

このルーチンでは、先ず、ばね上上下加速度センサ16のセンサ信号がA/D変換される(ステップS1)。以下の説明では、右前、左前、右後、左後のばね上上下加速度センサ16のセンサ信号のA/D変換後の値を、それぞれ検出加速度Z”,Z”,Z”,Z”と称する。 In this routine, first, the sensor signal of the sprung vertical acceleration sensor 16 is A / D converted (step S1). In the following description, the A / D-converted values of the sensor signals of the front right, left front, right rear, and left rear sprung vertical acceleration sensors 16 are detected accelerations Z 1 ″, Z 2 ″, Z 3 ″, Z, respectively. 4 ".

次に、各輪位置でのばね上上下加速度が算出される(ステップS2)。ここでは、先ず
検出加速度Z”,Z”,Z”,Z”を用いた次式(8)〜(11)に従い、ばね上構造体の重心位置の上下加速度Zg”、ロール加速度Φg”、ピッチ加速度Θg”が算出される。なお、次式(8)〜(11)において、L,L,L,L、及び、W,W,W,Wは、各ばね上上下加速度センサ16のX方向の位置、及びY方向の位置をそれぞれ示している。また、L、及びWは、ばね上構造体のX方向の重心位置、及びY方向の重心位置を示している。これらの値L,W(i=1,2,3,4)、L、Wは、センサ配置等から定まる固定値であって、予めECU20のメモリに格納されている値が使用される。
Next, the sprung vertical acceleration at each wheel position is calculated (step S2). Here, first, according to the following equations (8) to (11) using detected accelerations Z 1 ″, Z 2 ″, Z 3 ″, Z 4 ″, the vertical acceleration Zg ″ of the center of gravity position of the sprung structure, roll acceleration Φg ″ and pitch acceleration Θg ″ are calculated. In the following formulas (8) to (11), L 1 , L 2 , L 3 , L 4 , and W 1 , W 2 , W 3 , W 4 are calculated. Represents the position in the X direction and the position in the Y direction of each sprung vertical acceleration sensor 16. Further, L g and W g are the gravity center position in the X direction of the sprung structure and the Y direction, respectively. These values L i , W i (i = 1, 2, 3, 4), L g , W g are fixed values determined from the sensor arrangement and the like, and are stored in the memory of the ECU 20 in advance. The value stored in is used.

Figure 2019018773
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ステップS2では、次に、各輪位置でのばね上上下加速度Z”が算出される。ここでは、次式(12)に従い、各可変サスペンション14の直上部におけるばね上上下加速度Zbfl”, Zbfr”, Zbrl”, Zbrr”が算出される。なお、式(12)において、Tは前輪のトレッド幅であり、Tは後輪のトレッド幅であり、lは前輪軸−ばね上重心間の距離であり、lは後輪軸−ばね上重心間の距離である。これらの値T、T、L、Lは、車両10の構成から定まる固定値であって、予めECU20のメモリに格納されている値が使用される。 Next, in step S2, the sprung vertical acceleration Z b ″ at each wheel position is calculated. Here, according to the following equation (12), the sprung vertical acceleration Z bfl ″, immediately above each variable suspension 14 is calculated. Z bfr ", Z brl", Z brr " is calculated. in expression (12), T f is the front of the tread width, T r is the tread width of the rear wheel, l f is the front axle - the distance between the sprung centroid, l r is Kowajiku -. the distance between the sprung centroid these values T f, T r, L f , L r is a fixed value determined from the configuration of the vehicle 10 Therefore, a value stored in advance in the memory of the ECU 20 is used.

Figure 2019018773
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次に、各輪位置でのばね下上下加速度Z”が算出される(ステップS3)。なお、ばね下上下加速度センサ18は可変サスペンション14の直下のばね下構造体に設けられている。このため、ここでは、右前、左前、右後、左後のばね下上下加速度センサ18のセンサ信号のA/D変換後の値が、それぞれ各可変サスペンション14の直下部におけるばね下上下加速度Zwfl”, Zwfr”, Zwrl”, Zwrr”とされる。 Next, the unsprung vertical acceleration Z w ″ at each wheel position is calculated (step S3). The unsprung vertical acceleration sensor 18 is provided in the unsprung structure directly below the variable suspension 14. Therefore, in this case, the A / D converted values of the sensor signals of the front right, left front, right rear, and left rear unsprung vertical acceleration sensors 18 are the unsprung vertical accelerations Z wfl ”directly below the respective variable suspensions 14. , Z wfr ", Z wrl" , is the Z wrr ".

次に、各輪位置での第1ストローク速度Zs1’が算出される(ステップS4)。ここでは、上記ステップS2において算出された各輪位置でのばね上上下加速度と上記ステップS3において算出された各輪位置でのばね下上下加速度を用いた次式(13)及び(14)に従い、各輪位置でのばね上上下速度Z’及びばね下上下速度Z’が算出される。そして、次式(15)に従い、各輪位置での第1ストローク速度Zs1fr’, Zs1fl’, Zs1rr’, Zs1rl’が算出される。 Next, the first stroke speed Z s1 ′ at each wheel position is calculated (step S4). Here, according to the following equations (13) and (14) using the sprung vertical acceleration at each wheel position calculated in step S2 and the unsprung vertical acceleration at each wheel position calculated in step S3: The sprung vertical speed Z b ′ and the unsprung vertical speed Z w ′ at each wheel position are calculated. Then, according to the following equation (15), the first stroke speeds Z s1fr ′, Z s1fl ′, Z s1rr ′, and Z s1rl ′ at each wheel position are calculated.

Figure 2019018773
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次に、各輪位置での第2ストローク速度Zs2’が算出される(ステップS5)。ここでは、上記ステップS2において算出された各輪位置でのばね上上下加速度を入力とした1自由度の単輪モデルオブザーバ30を用いて、各輪位置での第2ストローク速度Zs2’が算出される。 Next, the second stroke speed Z s2 ′ at each wheel position is calculated (step S5). Here, the second stroke speed Z s2 ′ at each wheel position is calculated using a single-degree-of-freedom single-wheel model observer 30 that receives the sprung vertical acceleration at each wheel position calculated in step S2. Is done.

次に、相補フィルタ60を用いて、第1ストローク速度Zs1’と第2ストローク速度Zs2’とが足し合わされる(ステップS6)。ここでは、HPF602を通過した第1ストローク速度Zs1’の高周波数成分と、LPF604を通過した第2ストローク速度Zs2’の低周波数成分とが足し合わされて出力される。 Next, the first stroke speed Z s1 ′ and the second stroke speed Z s2 ′ are added using the complementary filter 60 (step S6). Here, the high frequency component of the first stroke speed Z s1 ′ that has passed through the HPF 602 and the low frequency component of the second stroke speed Z s2 ′ that has passed through the LPF 604 are added together and output.

以上説明したように、実施の形態1のサスペンション制御システムによれば、第1ストローク速度Zs1’の高周波数側と第2ストローク速度Zs2’の低周波数側が足し合わされるので、車高センサ等の追加センサを使用せずに全周波数領域においてストローク速度を高精度に推定することが可能となる。 As described above, according to the suspension control system of the first embodiment, the high frequency side of the first stroke speed Z s1 ′ and the low frequency side of the second stroke speed Z s2 ′ are added together. It is possible to estimate the stroke speed with high accuracy in the entire frequency region without using any additional sensor.

実施の形態1のサスペンション制御システムは、以下のように変形した形態を適用してもよい。   The suspension control system of the first embodiment may apply a modified form as follows.

オブザーバ30は、1自由度の単輪モデルオブザーバであれば、状態方程式の取り方、連続系、離散系等に限定はない。   As long as the observer 30 is a single-wheel model observer with one degree of freedom, there is no limitation on how to take the state equation, continuous system, discrete system, or the like.

第1ストローク速度Zs1’の演算では、ばね上上下加速度Z”とばね下上下加速度Z”の差分値を先に演算し、当該差分値を積分器に入力することにより、第1ストローク速度Zs1’を演算する構成でもよい。 In the calculation of the first stroke speed Z s1 ′, the first stroke is calculated by calculating the difference value between the sprung vertical acceleration Z b ″ and the unsprung vertical acceleration Z w ″ first and inputting the difference value to the integrator. It may be configured to calculate the speed Z s1 ′.

なお、実施の形態1のサスペンション制御システムでは、ECU20がステップS2の処理を実行することにより第1の発明の「ばね上上下加速度検出手段」が実現され、ECU20がステップS3の処理を実行することにより第1の発明の「ばね下上下加速度検出手段」が実現され、ECU20がステップS4の処理を実行することにより第1の発明の「第1の推定手段」が実現され、ECU20がステップS5の処理を実行することにより第1の発明の「第2の推定手段」が実現されている。   In the suspension control system of the first embodiment, the ECU 20 executes the process of step S2 to realize the “sprung vertical acceleration detecting means” of the first invention, and the ECU 20 executes the process of step S3. Thus, the “unsprung vertical acceleration detecting means” of the first invention is realized, and the ECU 20 executes the process of step S4, thereby realizing the “first estimating means” of the first invention. By executing the processing, the “second estimation means” of the first invention is realized.

実施の形態2.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態2について説明する。実施の形態2のサスペンション制御システムは、ばね下上下加速度センサ18を備えていない点を除き、実施の形態1のサスペンション制御システムと同様の構成を備えている。
Embodiment 2. FIG.
The second embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. The suspension control system of the second embodiment has the same configuration as the suspension control system of the first embodiment, except that the unsprung vertical acceleration sensor 18 is not provided.

<実施の形態2の特徴>
実施の形態2の特徴について説明する。上述した実施の形態1のシステムでは、ばね上上下加速度センサ16とばね下上下加速度センサ18とを用いて第1ストローク速度Zs1’を算出することとした。この第1ストローク速度は、高周波数の推定精度は高いが低周波数の推定精度が低いという特徴がある。ここで、2自由度の単輪モデルオブザーバは、ばね下の運動に自由度を持たせているため、高周波数の振動が精度よくモデル化されている。このため、2自由度の単輪モデルオブザーバを用いて推定されたストローク速度は、高周波数の推定精度は高いが低周波数の推定精度が低いという特徴がある。
<Characteristics of Embodiment 2>
Features of the second embodiment will be described. In the system of the first embodiment described above, the first stroke speed Z s1 ′ is calculated using the sprung vertical acceleration sensor 16 and the unsprung vertical acceleration sensor 18. This first stroke speed has a feature that high frequency estimation accuracy is high but low frequency estimation accuracy is low. Here, since the two-degree-of-freedom single-wheel model observer has a degree of freedom in the unsprung motion, high-frequency vibration is accurately modeled. For this reason, the stroke speed estimated by using a two-degree-of-freedom single-wheel model observer has a feature that high frequency estimation accuracy is high but low frequency estimation accuracy is low.

実施の形態2のシステムでは、上記の特徴を利用して、2自由度の単輪モデルオブザーバ70を用いて第1ストローク速度Zs1’を算出する。以下、2自由度の単輪モデルオブザーバ70を用いたストローク速度の推定手法について説明する。 In the system according to the second embodiment, the first stroke speed Z s1 ′ is calculated using the single-wheel model observer 70 having two degrees of freedom using the above-described features. Hereinafter, a stroke speed estimation method using the two-degree-of-freedom single-wheel model observer 70 will be described.

図6は、2自由度の単輪モデルオブザーバのモデル構成を示す図である。この図に示す2自由度の単輪モデルの例では、ばね上質量をM、サスペンションのばね定数をK、ショックアブソーバのベース減衰係数をC、そしてタイヤのばね定数をKtとしている。また、この図に示す2自由度の単輪モデルの例では、可変サスペンション14に作用するZ方向の力をf、ばね上の上下変位をZ、ばね下の上下変位をZ、そして路面の上下変位をZrとしている。 FIG. 6 is a diagram illustrating a model configuration of a two-degree-of-freedom single-wheel model observer. In the example of the two-degree-of-freedom single-wheel model shown in this figure, the sprung mass is M b , the suspension spring constant is K s , the shock absorber base damping coefficient is C s , and the tire spring constant is Kt. In the example of the two-degree-of-freedom single-wheel model shown in this figure, the force in the Z direction acting on the variable suspension 14 is f, the vertical displacement on the spring is Z b , the vertical displacement on the spring is Z w , and the road surface The vertical displacement of is Zr.

状態量xが式(16)に示す通りであり、観測量yがばね上上下加速度Z”であり、fが既知の入力uであり、そしてZが未知の入力wであるとき、2自由度の単輪モデルの状態方程式と観測方程式は、次式(17)、(18)のように表される。 When the state quantity x is as shown in equation (16), the observed quantity y is the sprung vertical acceleration Z b ″, f is the known input u, and Z r is the unknown input w 2 A state equation and an observation equation of a single-wheel model with a degree of freedom are expressed as the following equations (17) and (18).

Figure 2019018773
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Figure 2019018773
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ここで、上式(17)、(18)における係数行列A、B、C、D、G、Hは以下の通りである。

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Here, the coefficient matrices A, B, C, D, G, and H in the above equations (17) and (18) are as follows.
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状態量x、観測量yの推定値をそれぞれx^、y^とすると、カルマンフィルタを用いた状態量推定方程式と観測量推定方程式は、式(4)、(5)と同様に表される。また、Lはオブザーバゲインであって、式(6)に示すリカッチ方程式の正定対象な解Pから次式(7)に決定される。   If the estimated values of the state quantity x and the observation quantity y are x ^ and y ^, respectively, the state quantity estimation equation and the observation quantity estimation equation using the Kalman filter are expressed in the same manner as the equations (4) and (5). Further, L is an observer gain, and is determined from the solution P which is a definite object of the Riccati equation shown in the equation (6) to the following equation (7).

なお、2自由度の単輪モデルオブザーバ70の制御ブロックは、図3に示す1自由度の単輪モデルオブザーバ30の制御ブロックと基本的に同じ構造であるため、その説明を省略する。2自由度の単輪モデルオブザーバ70によれば、直接計測することのできない状態量x、つまり各車輪12におけるばね上上下速度Z’及びばね下上下速度Z’を推定することができるので、これらの差分値(Z’−Z’)を可変サスペンション14の第1ストローク速度Zs1’として算出することが可能となる。 Note that the control block of the two-degree-of-freedom single-wheel model observer 70 has basically the same structure as the control block of the one-degree-of-freedom single-wheel model observer 30 shown in FIG. According to the two-degree-of-freedom single-wheel model observer 70, the state quantity x that cannot be directly measured, that is, the sprung vertical speed Z b ′ and the unsprung vertical speed Z w ′ of each wheel 12 can be estimated. These difference values (Z b ′ −Z w ′) can be calculated as the first stroke speed Z s1 ′ of the variable suspension 14.

図7は、実施の形態2のシステムにおいて用いられる相補フィルタの構成を示す図である。この図に示すように、2自由度の単輪モデルオブザーバ70は、ばね上上下加速度Z”の入力を受けて第1ストローク速度Zs1’を出力する。また、1自由度の単輪モデルオブザーバ30は、ばね上上下加速度Z”の入力を受けて第2ストローク速度Zs2’を出力する。 FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration of a complementary filter used in the system according to the second embodiment. As shown in this figure, a two-degree-of-freedom single-wheel model observer 70 receives a sprung vertical acceleration Z b ″ and outputs a first stroke speed Z s1 ′. Also, a one-degree-of-freedom single-wheel model The observer 30 receives the input of the sprung vertical acceleration Z b ″ and outputs the second stroke speed Z s2 ′.

相補フィルタ60には、第1ストローク速度Zs1’と第2ストローク速度Zs2’とが入力される。相補フィルタ60は、HPF602を通過した第1ストローク速度Zs1’とLPF604を通過した第2ストローク速度Zs2’を足し合わせて出力する。これにより、全周波数領域において、ストローク速度の推定精度を高めることが可能となる。 The complementary filter 60 receives the first stroke speed Z s1 ′ and the second stroke speed Z s2 ′. The complementary filter 60 adds and outputs the first stroke speed Z s1 ′ that has passed through the HPF 602 and the second stroke speed Z s2 ′ that has passed through the LPF 604. Thereby, it is possible to improve the estimation accuracy of the stroke speed in the entire frequency region.

<実施の形態2の具体的処理>
次に、フローチャートを参照して、実施の形態2のシステムがストローク速度を推定する際に実行する具体的処理について説明する。図8は、ECU20が可変サスペンション14のストローク速度を推定する際に実行するルーチンのフローチャートである。
<Specific Processing of Second Embodiment>
Next, specific processing executed when the system of the second embodiment estimates the stroke speed will be described with reference to a flowchart. FIG. 8 is a flowchart of a routine executed when the ECU 20 estimates the stroke speed of the variable suspension 14.

このルーチンでは、先ず、ばね上上下加速度センサ16のセンサ信号がA/D変換される(ステップS11)。ここでは、具体的には上記ステップS1と同様の処理が実行される。次に、各輪位置でのばね上上下加速度が算出される(ステップS12)。ここでは、具体的には上記ステップS2と同様の処理が実行される。   In this routine, first, the sensor signal of the sprung vertical acceleration sensor 16 is A / D converted (step S11). Here, specifically, the same processing as in step S1 is executed. Next, the sprung vertical acceleration at each wheel position is calculated (step S12). Here, specifically, the same processing as in step S2 is executed.

次に、上記ステップS2において算出された各輪位置でのばね上上下加速度を入力とした2自由度の単輪モデルオブザーバ70を用いて、各輪位置での第1ストローク速度Zs1’が算出される(ステップS13)。 Next, the first stroke speed Z s1 ′ at each wheel position is calculated using the two-degree-of-freedom single-wheel model observer 70 that receives the sprung vertical acceleration at each wheel position calculated in step S2. (Step S13).

次に、上記ステップS2において算出された各輪位置でのばね上上下加速度を入力とした1自由度の単輪モデルオブザーバ30を用いて、各輪位置での第2ストローク速度Zs2’が算出される(ステップS14)。 Next, the second stroke speed Z s2 ′ at each wheel position is calculated using a single-degree-of-freedom single-wheel model observer 30 with the sprung vertical acceleration at each wheel position calculated in step S2 as an input. (Step S14).

次に、相補フィルタ60を用いて、第1ストローク速度Zs1’と第2ストローク速度Zs2’とが足し合わされる(ステップS15)。ここでは、HPF602を通過した第1ストローク速度Zs1’の高周波数成分と、LPF604を通過した第2ストローク速度Zs2’の低周波数成分が足し合わされて出力される。 Next, the first stroke speed Z s1 ′ and the second stroke speed Z s2 ′ are added using the complementary filter 60 (step S15). Here, the high frequency component of the first stroke speed Z s1 ′ that has passed through the HPF 602 and the low frequency component of the second stroke speed Z s2 ′ that has passed through the LPF 604 are added together and output.

以上説明したように、実施の形態2のサスペンション制御システムによれば、第1ストローク速度Zs1’の高周波数側と第2ストローク速度Zs2’の低周波数側が足し合わされるので、車高センサ等の追加センサを使用せずに全周波数領域においてストローク速度を高精度に推定することが可能となる。また、第1ストローク速度Zs1’及び第2ストローク速度Zs2’を演算する際に、ばね下上下加速度センサや車高センサを必要としないため、より少ないセンサ数でストローク速度を高精度に推定することが可能となる。 As described above, according to the suspension control system of the second embodiment, the high frequency side of the first stroke speed Z s1 ′ and the low frequency side of the second stroke speed Z s2 ′ are added together. It is possible to estimate the stroke speed with high accuracy in the entire frequency region without using any additional sensor. In addition, when calculating the first stroke speed Z s1 ′ and the second stroke speed Z s2 ′, the unsprung vertical acceleration sensor and the vehicle height sensor are not required, so the stroke speed can be estimated with a smaller number of sensors with high accuracy. It becomes possible to do.

実施の形態2のサスペンション制御システムは、以下のように変形した形態を適用してもよい。   The suspension control system according to the second embodiment may be modified as follows.

オブザーバ30は、1自由度の単輪モデルオブザーバであれば、状態方程式の取り方、連続系、離散系等に限定はない。また、オブザーバ70は、2自由度の単輪モデルオブザーバであれば、状態方程式の取り方、連続系、離散系等に限定はない。   As long as the observer 30 is a single-wheel model observer with one degree of freedom, there is no limitation on how to take the state equation, continuous system, discrete system, or the like. Further, if the observer 70 is a two-degree-of-freedom single-wheel model observer, there is no limitation on how to take the state equation, continuous system, discrete system, or the like.

なお、実施の形態2のサスペンション制御システムでは、ECU20がステップS12の処理を実行することにより第2の発明の「ばね上上下加速度検出手段」が実現され、ECU20がステップS13の処理を実行することにより第2の発明の「第1の推定手段」が実現され、ECU20がステップS14の処理を実行することにより第2の発明の「第2の推定手段」が実現されている。   In the suspension control system of the second embodiment, the ECU 20 executes the process of step S12 to realize the “sprung vertical acceleration detecting means” of the second invention, and the ECU 20 executes the process of step S13. Thus, the “first estimating means” of the second invention is realized, and the “second estimating means” of the second invention is realized by the ECU 20 executing the process of step S14.

10 車両
12 車輪
14 可変サスペンション
16 ばね上上下加速度センサ
20 ECU
30 1自由度の単輪モデルオブザーバ
70 2自由度の単輪モデルオブザーバ
36,40,42,54 加算器
38,50,52 積分器
32,34,46 演算器
60 相補フィルタ
602 ハイパスフィルタ(HPF)
604 ローパスフィルタ(LPF)
10 vehicle 12 wheel 14 variable suspension 16 sprung vertical acceleration sensor 20 ECU
30 One-degree-of-freedom single-wheel model observer 70 Two-degree-of-freedom single-wheel model observer 36, 40, 42, 54 Adder 38, 50, 52 Integrator 32, 34, 46 Calculator 60 Complementary filter 602 High-pass filter (HPF)
604 Low-pass filter (LPF)

Claims (2)

車両に搭載されるサスペンション制御システムであって、
前記車両のばね上構造体とばね下構造体との間を連結するアブソーバとばねとから構成されるサスペンションと、
前記ばね上構造体と前記ばね下構造体との間の相対速度であるストローク速度を推定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記サスペンションの直上に位置する前記ばね上構造体の上下加速度であるばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段と、
前記サスペンションの直下に位置する前記ばね下構造体の上下加速度であるばね下上下加速度を検出するばね下上下加速度検出手段と、
前記ばね上上下加速度と前記ばね下上下加速度とに基づいて、前記ストローク速度の推定値である第1ストローク速度を出力する第1の推定手段と、
1自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、前記ストローク速度の推定値である第2ストローク速度を出力する第2の推定手段と、
前記第1ストローク速度と前記第2ストローク速度を、それぞれ所定の周波数成分を除去した後に合成することにより前記ストローク速度の推定値を演算する相補フィルタと、を含んで構成され、
前記相補フィルタは、
前記第1ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、
前記第2ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、
を備えるデジタルフィルタであり、前記ハイパスフィルタ及び前記ローパスフィルタは、全周波数領域において利得の和が1であることを特徴とするサスペンション制御システム。
A suspension control system mounted on a vehicle,
A suspension composed of an absorber and a spring connecting the sprung structure and the unsprung structure of the vehicle;
A controller that estimates a stroke speed that is a relative speed between the sprung structure and the unsprung structure, and
The control device includes:
A sprung vertical acceleration detecting means for detecting a sprung vertical acceleration which is a vertical acceleration of the sprung structure positioned directly above the suspension;
Unsprung vertical acceleration detecting means for detecting unsprung vertical acceleration which is vertical acceleration of the unsprung structure located directly under the suspension;
First estimation means for outputting a first stroke speed that is an estimated value of the stroke speed based on the sprung vertical acceleration and the unsprung vertical acceleration;
Second estimating means for outputting a second stroke speed that is an estimated value of the stroke speed, using an observer configured based on a state space of an equation of motion based on a single-degree-of-freedom single-wheel model;
A complementary filter that calculates an estimated value of the stroke speed by combining the first stroke speed and the second stroke speed after removing predetermined frequency components, respectively.
The complementary filter is:
A high pass filter for removing low frequency components of the first stroke speed;
A low pass filter for removing high frequency components of the second stroke speed;
A suspension control system, wherein the high-pass filter and the low-pass filter have a gain sum of 1 in all frequency regions.
車両に搭載されるサスペンション制御システムであって、
前記車両のばね上構造体とばね下構造体との間を連結するアブソーバとばねとから構成されるサスペンションと、
前記ばね上構造体と前記ばね下構造体との間の相対速度であるストローク速度を推定する制御装置と、を備え、
前記制御装置は、
前記サスペンションの直上に位置する前記ばね上構造体の上下加速度であるばね上上下加速度を検出するばね上上下加速度検出手段と、
2自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、前記ストローク速度の推定値である第1ストローク速度を出力する第1の推定手段と、
1自由度の単輪モデルに基づく運動方程式の状態空間に基づいて構成されたオブザーバを用いて、前記ストローク速度の推定値である第2ストローク速度を出力する第2の推定手段と、
前記第1ストローク速度と前記第2ストローク速度を、それぞれ所定の周波数成分を除去した後に合成することにより前記ストローク速度の推定値を演算する相補フィルタと、を含んで構成され、
前記相補フィルタは、
前記第1ストローク速度の低周波数成分を除去するハイパスフィルタと、
前記第2ストローク速度の高周波数成分を除去するローパスフィルタと、
を備えるデジタルフィルタであり、前記ハイパスフィルタ及び前記ローパスフィルタは、全周波数領域において利得の和が1であることを特徴とするサスペンション制御システム。
A suspension control system mounted on a vehicle,
A suspension composed of an absorber and a spring connecting the sprung structure and the unsprung structure of the vehicle;
A controller that estimates a stroke speed that is a relative speed between the sprung structure and the unsprung structure, and
The control device includes:
A sprung vertical acceleration detecting means for detecting a sprung vertical acceleration which is a vertical acceleration of the sprung structure positioned directly above the suspension;
First estimating means for outputting a first stroke speed that is an estimated value of the stroke speed, using an observer configured based on a state space of an equation of motion based on a two-degree-of-freedom single-wheel model;
Second estimating means for outputting a second stroke speed that is an estimated value of the stroke speed, using an observer configured based on a state space of an equation of motion based on a single-degree-of-freedom single-wheel model;
A complementary filter that calculates an estimated value of the stroke speed by combining the first stroke speed and the second stroke speed after removing predetermined frequency components, respectively.
The complementary filter is:
A high pass filter for removing low frequency components of the first stroke speed;
A low pass filter for removing high frequency components of the second stroke speed;
A suspension control system, wherein the high-pass filter and the low-pass filter have a gain sum of 1 in all frequency regions.
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