要旨集●Vol.40 No.4（2005年12月発行）
特集：Estimation and Control of Vehicle Dynamics
for Active Safety
（予防安全向上に向けた車両運動の推定と制御）
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Review
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P.1
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One of the most
fundamental approaches to increasing automobile safety
involves improving the basic performance of the automobile
itself, that is, its "running, cornering, and stopping."
This article describes how we derived the control system
requirements that are necessary to avoid spin, which
is essential to vehicle performance, by analyzing vehicle
stability, and also explains a hierarchical control
system configuration for satisfying the control system
requirements for improving the active safety performance
of vehicles. It also clarifies the positions of the
researches featured herein within a control system configuration.
安全性向上の最も基本的な要件は，「走る，曲がる，止まる」の基本性能の向上と考えられる。ここでは，基本性能としてのスピン抑制性能を確保するために必要な制御系の要件を車両運動の安定性解析から導く。さらにこの要件を満たし，予防安全性能を向上させる階層型制御系構成について解説する。そして，制御系構成における本特集の研究の位置づけを示す。
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Research
Reports
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P.7
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To improve the performance of vehicle dynamics control
systems, it is important to be able to estimate the
friction force characteristics between the tires and
the road. In this paper, we estimate the radius of
the tire friction circle by using the relationship
between the Self-Aligning Torque (SAT), and the lateral
and longitudinal forces acting on each tire. Then,
we propose a vehicle dynamics control system for four-wheel
distributed traction/braking and four-wheel distributed
steering that is based on an on-line nonlinear optimization
algorithm that minimizes the maximum μ
rate of the four tires by using the estimation of
the radius of the tire friction circle.
車両運動制御における運動性能を向上させるためには，タイヤと路面の間の摩擦特性を推定することが重要である。この報告では，セルフアライニングトルク(SAT)
やタイヤ発生力を利用して各輪の摩擦円を推定する。さらに推定された各輪の摩擦円を利用し，4輪のμ利用率最大値を最小にするオンライン非線形最適化アルゴリズムに基づく4輪独立操舵・制駆動統合制御則を導出した。
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P.14
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To observe the frictional state of a tire and improve
the active safety control system of a vehicle, it
is necessary to sense the tire-generated forces.
This paper presents a technique for detecting a lateral
tire-force. This is based on the resolver mechanism
that is used as a rotational speed sensor for a wheel.
It is realized simply by replacing a conventional
wheel speed sensor, and can detect tire lateral force
by magnetically sensing the positional offset of the
rotating shaft that occurs due to the stiffness of
the shaft and axle hub bearing. Therefore, there is
no need for complex machining and the system can accommodate
variations in the tire characteristics caused by changes
in temperature, inner pressure, aspect ratio, and
so on. The principle of the technique has been confirmed
by experiments on a tire test machine and on a test
vehicle.
タイヤの摩擦状態の観測や車両制御の性能向上のためには，タイヤの摩擦力を検知することが望まれる。本稿では，レゾルバという回転角センサを用いたタイヤ横力検知について述べる。この方法は，従来の車輪センサの置き換えだけで実現され，車軸や軸受けの剛性に依存して発生する軸変位を磁気的原理に基づいて検知することにより，タイヤ横力を検出するものである。したがって，煩雑な加工は必要なく，また，温度や空気圧，偏平率等の変化によるタイヤ特性の変動に対してもロバストな性能を有する。本手法の原理を，タイヤ試験機および実車による走行試験を通じて確認した。
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P.20
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福井勝彦，高橋俊道
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To improve the controllability, stability and safety
of driver-vehicle systems in a wide range of driving
scenarios, we undertook an investigation to determine
the appropriate characteristics for an Active Front
Steering system using a driving simulator and between
10 and 36 regular drivers. The control logic for the
actual steering angle of the front wheels and for
the reaction torque of the steering wheel were varied
and the vehicle behavior and drivers' reactions were
measured and analyzed for scenarios involving the
drift-out and spin of a vehicle while cornering on
a simulated low-frictional surface, as well as when
braking on a so-called split μ road. Our findings
allowed us to establish the appropriate steering system
characteristics for the given cases.
種々の運転場面において，人間−自動車系の制御性，安定性，安全性を改善するために，アクティブフロントステアリングシステムの適切な特性についての評価試験を行った。評価はドライビングシミュレータを用いて一般ドライバー10〜36人により，1)
路面が滑りやすくドリフトアウトやスピン傾向になる曲線路での車線維持走行，2) 左右輪の路面μが異なるまたぎ路での直進制動，において操舵トルク，前輪実舵角の制御効果について行った。その結果，車両挙動の安定性やドライバーの適応性などから，各運転場面における操舵系制御の効果を明らかにした。
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P.26
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In this paper, a new vehicle control algorithm for
avoiding an obstacle within the shortest possible
travel distance is proposed. The algorithm consists
of two steps. In the first step, the optimal vehicle
trajectory and the corresponding force and moment
of the vehicle are determined using second-order cone
programming. In the second step, the computed force
and moment are distributed into each tire force, while
using sequential quadratic programming with a pseudo-inverse
matrix for the derivation.
プレビュー情報などにより回避すべき距離が与えられたときの最適な車両軌跡を実現する制御手法を提案する。提案手法では制御アルゴリズムを以下の階層に分解して考える。一つは剛体の最適軌跡を実現する力とモーメントを求める問題，もう一つは，目標となる車体の力とモーメントを4輪の制駆動，ステア制御によって実現する問題である。本報告では障害物回避問題を取り上げる。この問題では，第1の階層は二次錘計画問題として定式化できる。第2の階層は擬似逆行列を用いた逐次二次計画法を用いて実現可能である。
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