JP3661495B2 - 先行車追従制御装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車を認識して一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
本出願人は、特願平９−２３０６５１号で次のような先行車追従制御装置を提案している。この先行車追従制御装置は、車間距離制御系と車速制御系により構成される先行車追従制御系において、先行車追従制御系の伝達関数の固有振動数ωnと減衰係数ζnとに基づいて、車間距離偏差ΔＬに乗ずる第１ゲインｆdと先行車との相対速度ΔＶに乗ずる第２ゲインｆvとを設定し、目標相対速度ΔＶ*を（ｆd・ΔＬ＋ｆv・ΔＶ）により演算し、先行車車速ＶTから目標相対速度ΔＶ*を減算して目標車速Ｖ*を演算している。そして、車間距離検出値に応じて第１ゲインｆdと第２ゲインｆvを変更することにより、車間距離制御系の応答特性を変えている。
【０００３】
しかしながら、上記の先行車追従制御装置では、車間距離検出値のみにより車間距離制御系の応答特性を変えるようにしているので、次のような問題がある。
（１） 図１０に示すように、設定車間距離よりも充分に長い車間距離で先行車を認識し、自車速よりも遅い先行車に設定車間距離になるまで接近するシーンにおいて、先行車認識時の車間距離が設定車間距離よりも充分長いにも拘わらず、先行車と自車の相対速度が大きいと先行車認識直後に急な減速が行われ、乗員に違和感を与える。
（２） また、図１１に示すように、設定車間距離で先行車に追従中、先行車との間に他車に割り込まれるシーンにおいて、車間距離が設定車間距離よりも急に短くなるために、割り込み車両との相対速度がほとんどないのに割り込み直後に急な減速が行われ、乗員に違和感を与える。
（３） さらに、図１２に示すように、設定車間距離で先行車に追従中に車線を変更し、追い抜き車線を走行中の追い抜き車両に追従するシーンにおいて、新しい先行車までの車間距離が設定車間距離よりも短いと、新しい先行車の車速の方が高い場合でも追従直後に急な減速が行われ、乗員に違和感を与える。
【０００４】
本発明の目的は、急な減速を避けて滑らかに先行車への追従を開始することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明の第１の実施の形態の構成を示す図１に対応づけて請求項１〜３の発明を説明すると、
（１） 請求項１の発明は、先行車との車間距離Ｌを検出する車間距離検出手段１と、先行車との相対速度ΔＶを検出する相対速度検出手段１と、自車速Ｖを検出する自車速検出手段２と、車間距離指令値Ｌ＊を設定する車間距離指令値設定手段３１と、車間距離検出値Ｌと車間距離指令値Ｌ＊との車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と、相対速度検出値ΔＶとに応じて車間距離フィードバック制御系の応答特性を決定する制御応答決定手段３２と、車間距離検出値Ｌが前記応答特性を経て車間距離指令値Ｌ＊に収束するように、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離ＬTと、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶTとを演算する目標値演算手段３３と、自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、目標車間距離ＬTと車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（ＬT−Ｌ）に第１ゲインｆLを乗じた値、および目標相対速度ΔＶTと相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶT−ΔＶ）に第２ゲインｆVを乗じた値に基づいて車速指令値Ｖ＊を演算する車速指令値演算手段３４と、自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ＊に一致するように制駆動力および変速比を制御する車速制御手段４とを備える。
（２） 請求項２の先行車追従制御装置は、制御応答決定手段３２が、車間距離偏差と相対速度とに応じた車間距離フィードバック制御系の減衰係数と固有振動数を予め設定したマップを有し、そのマップから追従制御時の車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と相対速度検出値ΔＶに対応する減衰係数ζと固有振動数ωを選択し、目標値演算手段３が、車間距離指令値Ｌ＊を、減衰係数ζと固有振動数ωにより規定されるフィルターを通して目標車間距離ＬTと目標相対速度ΔＶTを演算する。
（３） 請求項３の先行車追従制御装置は、フィルターを二次形式としたものである。
第２の実施の形態の構成を示す図２に対応づけて請求項４の発明を説明すると、
（４） 請求項４の先行車追従制御装置は、車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算する補正値演算手段３５と、車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正する指令値補正手段３６とを備える。
第３の実施の形態の構成を示す図１３に対応づけて請求項５〜６の発明を説明すると、
（５） 請求項５の発明は、先行車との車間距離Ｌを検出する車間距離検出手段１と、先行車との相対速度ΔＶを検出する相対速度検出手段１と、自車速Ｖを検出する自車速検出手段２と、車間距離指令値Ｌ ＊ を設定する車間距離指令値設定手段８１と、車間距離検出値Ｌが車間距離指令値Ｌ ＊ に収束するまでの車間距離と相対速度を任意に設定した応答特性にしたがって推移させるための、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離Ｌ T と、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶ T とを演算する目標値演算手段８２と、相対速度検出値ΔＶに応じて、目標車間距離Ｌ T と車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（Ｌ T −Ｌ）に乗ずる第１ゲインｆ L と、目標相対速度ΔＶ T と相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶ T −ΔＶ）に乗ずる第２ゲインｆ V とを決定するゲイン決定手段８３と、自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、第１ゲインｆ L を乗じた目標車間距離偏差ｆ L ・（Ｌ T −Ｌ）、および第２ゲインｆ V を乗じた目標相対速度偏差ｆ V ・（ΔＶ T −ΔＶ）に基づいて車速指令値Ｖ ＊ を演算する車速指令値演算手段８４と、自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ ＊ に一致するように制駆動力および変速比を制御する車速制御手段４とを備える。
（６） 請求項６の先行車追従制御装置は、相対速度検出値ΔＶが大きいほど第１ゲインｆ L を大きくするしたものである。
第４の実施の形態の構成を示す図１６に対応づけて請求項７の発明を説明すると、
（７） 請求項７の先行車追従制御装置は、車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から 成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算する補正値演算手段８５と、車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正する指令値補正手段８６とを備える。
【０００６】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、車間距離検出値Ｌと車間距離指令値Ｌ＊との車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と、相対速度検出値ΔＶとに応じて車間距離フィードバック制御系の応答特性を決定し、車間距離検出値Ｌが前記応答特性を経て車間距離指令値Ｌ＊に収束するように、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離ＬTと、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶTとを演算する。そして、自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、目標車間距離ＬTと車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（ＬT−Ｌ）に第１ゲインｆLを乗じた値、および目標相対速度ΔＶTと相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶT−ΔＶ）に第２ゲインｆVを乗じた値に基づいて車速指令値Ｖ＊を演算し、自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ＊に一致するように制駆動力および変速比を制御するようにしたので、様々な追従シーンにおいて望ましい車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
（２） 請求項２の発明によれば、車間距離偏差と相対速度とに応じた車間距離フィードバック制御系の減衰係数と固有振動数を予め設定したマップを有し、そのマップから追従制御時の車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と相対速度検出値ΔＶに対応する減衰係数ζと固有振動数ωを選択し、車間距離指令値Ｌ＊を、減衰係数ζと固有振動数ωにより規定されるフィルターを通して目標車間距離ＬTと目標相対速度ΔＶTを演算するようにしたので、追従シーンに応じた最適な車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
（３） 請求項３の発明ではフィルターを二次形式とした。割り込みシーンや追い抜きシーンなどにおいて、車間距離が指令値を下回っているときでも、先行車との相対速度が小さい場合は急な減速を行わず、車間距離が指令値へゆっくりと収束するような車間距離制御応答が望ましい。また、接近シーンなどにおいて相対速度が大きいときでも、車間距離が長い場合は急な減速を行わず、車間距離が指令値へゆっくりと収束するような車間距離制御応答が望ましい。このような追従シーンでは、車間距離が指令値をオーバーシュートまたはアンダーシュートしてから収束するような二次の応答特性となり、そのような応答は二次形式のフィルターにより実現することができる。
（４） 請求項４の発明によれば、車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算し、車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正するようにしたので、車間距離制御系の安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
（５） 請求項５の発明によれば、車間距離検出値Ｌが車間距離指令値Ｌ ＊ に収束するまでの車間距離と相対速度を任意に設定した応答特性にしたがって推移させるための、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離Ｌ T と、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶ T とを演算するとともに、相対速度検出値ΔＶに応じて、目標車間距離Ｌ T と車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（Ｌ T −Ｌ）に乗ずる第１ゲインｆ L と、目標相対速度ΔＶ T と相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶ T −ΔＶ）に乗ずる第２ゲインｆ V とを決定する。そして、自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、第１ゲインｆ L を乗じた目標車間距離偏差ｆ L ・（Ｌ T −Ｌ）、および第２ゲインｆ V を乗じた目標相対速度偏差ｆ V ・（ΔＶ T −ΔＶ）に基づいて車速指令値Ｖ ＊ を演算し、自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ ＊ に一致するように制駆動力および変速比を制御するようにしたので、様々な追従シーンにおいて最適な車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
（６） 請求項６の発明によれば、相対速度検出値ΔＶが大きいほど第１ゲインｆ L を大きくするようにしたので、車間距離制御系の応答性が速くなって車間距離検出値Ｌ (t) の目標車間距離Ｌ T(t) への追従性が上がり、相対速度ΔＶ (t) が大きな先行車に追従する場合でも目標車間距離Ｌ T(t) に速く到達することができ、乗員に安心感を与える。
（７） 請求項７の発明によれば、車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数 の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算し、車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正するようにしたので、車間距離制御系の安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
−発明の第１の実施の形態−
図１は第１の実施の形態の構成を示す。
車間距離センサー１はレーザー光を発射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式の検出器であり、先行車までの車間距離Ｌと先行車との相対速度ΔＶを検出する。相対速度ΔＶは車間距離検出値Ｌを微分して求めるか、あるいは車間距離検出値Ｌをバンドパスフィルターを通して求める。なお、電波や超音波を利用して車間距離を検出し、相対速度を演算するようにしてもよい。車速センサー２は変速機の出力軸回転速度を検出し、自車速Ｖに換算する。
【０００９】
先行車追従制御コントローラー３はマイクロコンピューターとその周辺部品からなり、車間距離Ｌ、相対速度ΔＶ、車速Ｖなどに基づいて先行車に追従するときの車間距離Ｌと相対速度ΔＶが最適な値となるような車速指令値Ｖ*を演算する。この先行車追従制御コントローラー３の詳細については後述する。
【００１０】
車速制御部４は、自車速Ｖを車速指令値Ｖ*に一致させるためのスロットルバルブ開度指令値、ブレーキ液圧指令値および変速比指令値を演算し、スロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。この車速制御部４には、フィードバック制御手法や、特願平９−７９９４７号に示すロバストモデルマッチング制御手法など、種々の制御手法を用いることができる。
【００１１】
スロットルアクチュエーター５は、スロットルバルブ開度指令値にしたがってエンジンのスロットルバルブを調節する。自動ブレーキアクチュエーター６は、ブレーキ液圧指令値にしたがってブレーキ液圧を調節する。トランスミッションアクチュエーター７は、変速比指令値にしたがって変速機の変速比を調節する。なお、変速機は有段変速機でも無段変速機でもよい。
【００１２】
この実施の形態では、先行車追従制御コントローラー３からの車速指令値Ｖ*を入力とし、車速センサー２により検出される自車速Ｖを出力とする車速制御系の伝達特性Ｇv(s)を、次式に示すように一次遅れの系に近似する。
【数１】
数式１において、ωvは車速制御部伝達特性の折点角周波数である。
【００１３】
先行車追従制御コントローラー３は、図１に示すように、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により構成される車間距離指令値演算部３１、目標車間距離演算用定数決定部３２、目標車間距離演算部３３および車速指令値演算部３４を備えている。この先行車追従制御コントローラー３には、車間距離センサー１から車間距離Ｌと相対速度ΔＶが入力され、車速センサー２から自車速Ｖが入力される。車間距離センサー１により先行車を検出できない場合は、乗員が目標車速として設定した車速を車速指令値Ｖ*として車速制御部４へ出力する。
【００１４】
車間距離センサー１により先行車を検出した場合には、車間距離指令値演算部３１が自車速Ｖと相対速度ΔＶとに基づいて車間距離指令値Ｌ*を演算する。先行車の車速Ｖtは、
【数２】
Ｖt＝Ｖ＋ΔＶ
であるから、車間距離指令値Ｌ*を先行車車速Ｖtの関数として演算する。すなわち、
【数３】
Ｌ*＝ａ・Ｖt＋Ｌof＝ａ・（Ｖ＋ΔＶ）＋Ｌof
数式３において、ａは係数、Ｌofはオフセットである。
【００１５】
車間距離指令値Ｌ*を自車速Ｖの関数として演算するようにしてもよい。
【数４】
Ｌ*＝ａ’・Ｖ＋Ｌof’
数式４において、ａ’は係数、Ｌof’はオフセットである。
なお、車間距離指令値Ｌ*に乗員が設定した設定値を用いてもよい。
【００１６】
目標車間距離演算用定数決定部３２は、車間距離指令値演算部３１からの車間距離指令値Ｌ*を入力とし、車間距離センサー１により検出される実車間距離Ｌを出力とする車間距離制御系において、実車間距離Ｌが車間距離指令値Ｌ*に到達するまでの車間距離制御の応答特性を、車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶとに応じた最適な応答特性（以下、目標車間距離制御応答特性と呼ぶ）とするために、車間距離制御系の減衰係数ζTと固有振動数ωTを車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶとに応じて決定する。ここで、車間距離偏差ΔＬは、
【数５】
ΔＬ＝Ｌ−Ｌ*
である。
【００１７】
具体的には、種々の追従シーンにおいて最適な車間距離制御の応答特性が得られるように、車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶとに応じた車間距離制御系の減衰係数ζTと固有振動数ωTを予めマップとして設定し、追従制御時の車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶに対応する減衰係数ζTと固有振動数ωTを目標車間距離演算用定数に決定する。表１に減衰係数ζTのマップ例を、表２に固有振動数ωTのマップ例を示す。
【表１】
【表２】
【００１８】
目標車間距離演算部３３は、車間距離制御系における応答特性を目標の応答特性とするための減衰係数ζTと固有振動数ωTを用いて、車間距離指令値Ｌ*を次式に示す二次形式のフィルターを通して目標車間距離ＬTと目標相対速度ΔＶTを演算する。なお、先行車を認識した直後の車間距離Ｌ0と相対速度ΔＶ0を初期値とする。
【数６】
つまり、数式６により演算される目標車間距離ＬTと目標相対速度ΔＶTは、実車間距離Ｌが目標応答特性を経て車間距離指令値Ｌ*に収束するように、車間距離と相対速度の時間的推移を規定した最終車間距離指令値である。
【００１９】
数式６を展開してラプラス変換すると次式のように表される。
【数７】
数式７は車間距離指令値Ｌ*に対する目標車間距離ＬTの伝達関数であり、二次式で表される。この実施の形態では、車間距離制御系において、実車間距離Ｌが数式７で表される目標車間距離ＬT（最終車間距離指令値）となるようにフィードバック制御を行う。上述したように、車間距離制御系の減衰係数ζTと固有振動数ωTに、車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶとに応じた目標車間距離制御応答が得られる値を設定したので、種々の追従シーンにおいて望ましい車間距離制御応答を実現できる。
【００２０】
目標車間距離制御応答としては、上述した割り込みシーンや追い抜きシーンなどにおいて、先行車との車間距離が指令値を下回っているときでも、先行車との相対速度が小さい場合は急な減速を行わず、実車間距離が指令値へゆっくりと収束するような応答が望ましい。また、上述した接近シーンなどにおいて相対速度が大きいときでも車間距離が長い場合は急な減速を行わず、実車間距離が指令値へゆっくりと収束するような応答が望ましい。このような追従シーンでは、実車間距離が指令値をオーバーシュートまたはアンダーシュートしてから収束するような二次の応答特性となり、そのような応答は数式６，７に示す二次のフィルターにより実現することができる。
【００２１】
車速指令値演算部３４は、所定の定数ｆV、ｆLを用いて次式により車速指令値Ｖ*を演算する。
【数８】
Ｖ*＝Ｖ(t)＋ΔＶ(t)−〔ｆV｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝＋ｆL｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝〕
数式８において、ｆVは目標相対速度偏差（目標相対速度ΔＶT(t)と相対速度検出値ΔＶ(t)との差）｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる定数、ｆLは目標車間距離偏差（目標車間距離ＬT(t)と車間距離検出値Ｌ(t)との差）｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる定数である。車速制御部４は、実車速Ｖがこの車速指令値Ｖ*に一致するようにスロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。
【００２２】
−発明の第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、実車間距離Ｌが目標車間距離応答特性を示す目標車間距離ＬTに一致するようにフィードバック制御する例を示した。しかし、この車間距離フィードバック制御系では、応答性を上げるためには車間距離制御系の制御ゲインを大きくし制御時定数を短くしなければならず、そうすると安定性が犠牲になるというトレードオフの関係がある。
【００２３】
そこで、この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の車間距離フィードバック制御系にフィードフォワードループを加え、車間距離指令値Ｌ*から目標車間距離応答を得るための補償車速指令値ＶCを求め、この補償車速指令値ＶCにより車間距離制御系で得られた車速指令値Ｖ*を補正する。これにより、車間距離制御系において安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
【００２４】
図２は第２の実施の形態の構成を示す。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
この第２の実施の形態の先行車追従制御コントローラー３Ａは、図１に示す先行車追従コントローラー３に前置補償車速指令値演算部３５と補正車速指令値演算部３６を加えたものである。
【００２５】
前置補償車速指令値演算部３５は、車間距離指令値Ｌ*を次式のフィルターを通して補償車速指令値ＶCを演算する。
【数９】
数式９のフィルターは、車速指令値Ｖ*から実車間距離Ｌまでの伝達関数の逆系と、数式７に示す目標車間距離制御応答特性との積で表される。ここで、車速指令値Ｖ*から実車間距離Ｌまでの伝達関数は、図３に示すように、車速指令値Ｖ*を入力とし実車速Ｖを出力とする車速制御系の伝達関数Ｇv(s)（数式１）と、実車速Ｖと先行車車速Ｖtの差、つまり相対速度ΔＶを積分して実車間距離Ｌを得るための積分器との積で表される。なお、数式９により補償車速指令値ＶCを演算するときの初期値は、先行車両を認識した直後の車間距離Ｌ0と相対速度ΔＶ0とする。
【００２６】
補正車速指令値演算部３６は、車間距離制御系で演算した車速指令値Ｖ*から補償車速指令値ＶCを減算し、補正車速指令値Ｖ*’を演算する。
【数１０】
Ｖ*’＝Ｖ*−ＶC
車速制御部４は、実車速Ｖがこの車速指令値Ｖ*’に一致するようにスロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。
【００２７】
図４〜図９に第２の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。なお、第１の実施の形態のシュミレーション結果もこの第２の実施の形態のシュミレーション結果とほぼ同様な結果を示すので、それらの図示と説明を省略する。
【００２８】
図４、図５は、図１０に示す先行車への接近シーンにおける車間距離、相対速度、加速度を示すタイムチャートであり、図４が従来の先行車追従制御装置によるシュミレーション結果を示し、図５が第２の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。なお、図中の実線は自車速１００km/h、先行車認識時の車間距離１００ｍ、先行車速度７５km/hの場合を示し、破線は自車速１００km/h、先行車認識時の車間距離１００ｍ、先行車速度９０km/hの場合を示す。
従来の装置では、相対速度が大きい場合は、車間距離が長いときでも実線で示すように先行車を認識した直後に急に減速が行われるため、大きな負の加速度（減速度）が発生して乗員に違和感を与えていた。
【００２９】
この実施の形態によれば、先行車との相対速度が大きくても実車間距離が指令値より長く車間距離偏差が大きい場合には、予め設定したマップデータによりゆっくりと指令値に収束する車間距離制御応答となる減衰係数と固有振動数を与えることができるので、ある程度先行車に接近しがちになるが相対速度の減少度合いが緩やかになり、大きな減速度が発生せず、乗員に違和感を与えずにスムーズに先行車への追従を開始することができる。なお、先行車との相対速度が小さい場合には、従来の装置と同様なシュミレーション結果となる。
【００３０】
図６、図７は、図１１に示す割り込みシーンにおける車間距離、相対速度、加速度を示すタイムチャートであり、図６が従来の先行車追従制御装置によるシュミレーション結果を示し、図７が第２の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。なお、割り込み時の自車速および先行車速度を９０km/h、割り込み車両の速度を８０km/h、割り込み時の車間距離を３０ｍとする。また、図７における実線は実際の応答を表し、破線は目標応答を表す。
従来の装置では、割り込みによって車間距離が急に短くなると、割り込み車両との相対速度が小さい場合でも割り込み直後に急に減速が行われ、大きな減速度が発生して乗員に違和感を与えていた。
【００３１】
この実施の形態によれば、実車間距離が指令値より短く車間距離偏差が負のときでも相対速度が小さい場合には、予め設定したマップデータによりゆっくりと指令値に収束する車間距離制御応答となる減衰係数と固有振動数を与えることができるので、ある程度先行車に接近しがちになるが相対速度の減少度合いが緩やかになり、大きな減速度が発生せず、乗員に違和感を与えずにスムーズに割り込み車両への追従を開始することができる。
【００３２】
図８、図９は、図１２に示す追い抜き車両への追従シーンにおける車間距離、相対速度、加速度を示すタイムチャートであり、図８が従来の先行車追従制御装置によるシュミレーション結果を示し、図９が第２の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。なお、自車速および先行車速度を７５km/h、追い抜き車両の速度を９０km/h、追い抜き車線へ入った直後の追い抜き車両までの車間距離を２０ｍとする。
従来の装置では、車線変更して追い抜き車両の後ろへ移動したときに車間距離が急に短くなると、追い抜き車両との相対速度が小さい場合でも急な減速が行われ、大きな減速度が発生して乗員に違和感を与えていた。
【００３３】
この実施の形態によれば、実車間距離が指令値より短く車間距離偏差が負のときでも相対速度が小さい場合には、予め設定したマップデータによりゆっくりと指令値に収束する車間距離制御応答となる減衰係数と固有振動数を与えることができるので、ある程度先行車に接近しがちになるが相対速度の減少度合いが緩やかになり、大きな減速度が発生せず、乗員に違和感を与えずにスムーズに追い抜き車両への追従を開始することができる。
【００３４】
以上説明したように、上記第１および第２の実施の形態によれば、種々の追従シーンにおいて最適な車間距離制御の応答特性が得られるように、車間距離偏差と相対速度とに応じた車間距離制御系の減衰係数と固有振動数を予めマップとして設定し、追従制御時の車間距離偏差と相対速度に対応する減衰係数と固有振動数により目標車間距離と目標相対速を演算する。そして、目標車間距離と目標相対速度に基づいて車速指令値を演算し、車速指令値にしたがって車両の制駆動力および変速比を制御するようにしたので、様々な追従シーンにおいて最適な車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
また、第２の実施の形態によれば、車間距離制御系の安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
【００３５】
上述した実施の形態では、図１０〜図１２に示す接近シーン、割り込みシーンおよび追い抜きシーンを例に上げて本願発明の追従制御を説明したが、上述した追従シーン以外のシーンに対しても本願発明を適用できる。
【００３６】
−発明の第３の実施の形態−
上述した第１および第２の実施の形態では、様々な追従シーンにおいて最適な車間距離制御応答を得るために、目標車間距離ＬTの応答性を決定する減衰係数ζTと固有振動数ωTを、車間距離偏差（Ｌ−Ｌ*）と相対速度ΔＶとに応じて設定する例を示した。この第３の実施の形態では、実車間距離Ｌ(t)を目標車間距離ＬT(t)に一致させる車間距離フィードバック制御系の定数ｆV、ｆL（数式８参照）を相対速度ΔＶ(t)に応じて設定することにより、車間距離制御系の応答を改善する例を示す。
【００３７】
なお、以下では車間距離フィードバック制御系の定数ｆV、ｆLをゲインと呼び、目標車間距離ＬT(t)と実車間距離Ｌ(t)との差、すなわち目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずるゲインｆLを第１ゲイン、目標相対速度ΔＶT(t)と実相対速度ΔＶ(t)との差、すなわち目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずるゲインｆVを第２ゲインと呼ぶ。
【００３８】
図１１および図１２に示すように相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従するシーンでは、目標車間距離ＬT(t)に対する実車間距離Ｌ(t)の追従性を上げて大きな減速度で減速すると、乗員に違和感を与える。このようなシーンではむしろゆっくりと減速しながら車間距離を拡げていく方が望ましく、そのためには車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLを小さくするとともに、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVを大きくし、車間距離フィードバック制御系の応答を遅くする必要がある。
【００３９】
一方、図１０に示すように相対速度ΔＶ(t)の大きい先行車へ追従するシーンでは、目標車間距離ＬT(t)に速く達する方が乗員に安心感を与える。したがって、このようなシーンでは車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLを大きくするとともに、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVを小さくし、車間距離フィードバック制御系の応答を速くして目標車間距離ＬT(t)に対する実車間距離Ｌ(t)の追従性を上げる必要がある。
【００４０】
そこで、この第３の実施の形態では、先行車との相対速度ΔＶ(t)に応じて車間距離フィードバック制御系のゲインｆV、ｆLを設定し、相対速度ΔＶ(t)の大小に拘わらず滑らかに先行車への追従を開始する最適な車間距離制御応答を得る。
【００４１】
図１３は第３の実施の形態の構成を示す。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
先行車追従制御コントローラー８は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により構成される車間距離指令値演算部８１、目標車間距離演算部８２、ゲイン決定部８３および車速指令値演算部８４を備えている。この先行車追従制御コントローラー８には、車間距離センサー１から車間距離Ｌと相対速度ΔＶが入力され、車速センサー２から自車速Ｖが入力される。車間距離センサー１により先行車を認識できない場合は、乗員が目標車速として設定した車速を車速指令値Ｖ*(t)として車速制御部４へ出力する。
【００４２】
車間距離指令値演算部８１は、車間距離センサー１で先行車が認識されている場合は、自車速Ｖ(t)と相対速度ΔＶ(t)とに基づいて次式により車間距離指令値Ｌ*(t)を演算する。
【数１１】
Ｌ*(t)＝ａ・｛Ｖ(t)＋ΔＶ(t)｝＋Ｌof，
Ｖ(t)＋ΔＶ(t)＝Ｖt(t)
ここで、ａは係数、Ｌofは車間距離指令値のオフセット、Ｖt(t)は先行車の車速である。なお、車間距離指令値Ｌ*(t)を自車速Ｖ(t)のみに基づいて次式により求めてもよい。
【数１２】
Ｌ*(t)＝ａ’・Ｖ(t)＋Ｌof’
ここで、ａ’は係数、Ｌof’は車間距離指令値のオフセットである。さらに、車間距離指令値Ｌ*(t)に乗員が設定した値を用いてもよい。
【００４３】
目標車間距離演算部８２は、車間距離指令値Ｌ*(t)に、次式に示すフィルター処理を施して目標車間距離ＬT(t)と目標相対速度ΔＶT(t)を求める。ここで、目標車間距離ＬT(t)および目標相対速度ΔＶT(t)は、車間距離Ｌ(t)が車間距離指令値Ｌ*(t)に到達するまでの車間距離と相対速度の推移、すなわち時間変化を規定するものである。
【数１３】
数式１３において、ωMとζMは目標車間距離ＬT(t)と目標相対速度ΔＶT(t)の応答特性を決定する固有振動数と減衰係数であり、いずれも設計者により任意の値に設定される。また、数式１３の演算では先行車を認識した直後の車間距離Ｌ0と相対速度ΔＶ0を初期値とする。
【００４４】
数式１３を展開してラプラス変換すると次式のようになる。
【数１４】
数式１４は車間距離指令値Ｌ*(t)から目標車間距離ＬT(t)までの伝達関数であり、二次式で表される。
【００４５】
ゲイン決定部８３は、車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLと、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVとを、相対速度ΔＶ(t)に応じて決定する。まず、相対速度ΔＶ(t)を引数として予めマップに設定してある固有振動数ωCと減衰係数ζCを求める。これらの固有振動数ωCと減衰係数ζCは、車間距離フィードバック制御系の応答特性を決定するパラメータである。図１４に固有振動数ωCのマップ例を、図１５に減衰係数ζCのマップ例をそれぞれ示す。
【００４６】
次に、固有振動数ωCと減衰係数ζCとに基づいて次式により車速指令値Ｖ*(t)を算出するためのゲインｆL、ｆVを演算する。
【数１５】
ｆL＝ωC2／ωnV，
ｆV＝１−２ζCωC／ωnV
ここで、ωnVは、車速検出値（実車速）Ｖ(t)を車速指令値Ｖ*(t)に一致させる車速制御系の固有振動数である。第１ゲインｆLは車間距離フィードバック制御系の固有振動数ωCの二乗に比例し、第２ゲインｆVは固有振動数ωCの一乗に比例するから、相対速度ΔＶ(t)が変化した時に第１ゲインｆLは第２ゲインｆVよりも大きく変化することになる。
【００４７】
車速指令値演算部８４は先行車追従制御装置における車間距離フィードバック制御系の処理を行うブロックであり、車間距離Ｌ(t)を目標車間距離ＬT(t)に一致させるとともに、相対速度ΔＶ(t)を目標相対速度ΔＶT(t)に一致させるための車速指令値Ｖ*(t)を演算する。すなわち、ゲイン決定部８３で相対速度ΔＶ(t)に応じて決定された第１ゲインｆLと第２ゲインｆVとを用いて次式により車速指令値Ｖ*(t)を演算する。
【数１６】
Ｖ*(t)＝｛Ｖ(t)＋ΔＶ(t)｝−〔ｆV｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝＋ｆL｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝
【００４８】
車速制御部４は先行車追従制御装置における車速制御系の処理を行うブロックであり、実車速Ｖ(t)が車速指令値Ｖ*(t)に一致するようにスロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。
【００４９】
数式１５から明らかなように、車間距離フィードバック制御系の固有振動数ωCが大きいほど、数式１６の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLが大きくなり、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVが小さくなる。固有振動数ωCは、図１４に示すように相対速度ΔＶ(t)が大きいほど大きな値が設定されるので、相対速度ΔＶ(t)が大きいほど第１ゲインｆLが大きくなり、第２ゲインｆVが小さくなる。
【００５０】
したがって、図１０に示すような相対速度ΔＶ(t)が大きい先行車に追従する場合には、数式１６の車速指令値Ｖ*(t)の演算において、目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝が大きくフィードバックされ、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝が小さくフィードバックされることになる。つまり、目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝が小さくても車速指令値Ｖ*(t)が大きく変化することになり、車間距離フィードバック制御系の応答性が速くなる。またこの時、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝が大きくても車速指令値Ｖ*(t)は大きく変化せず、相対速度ΔＶ(t)が大きくても急激な減速は行われない。したがって、相対速度ΔＶ(t)が大きい先行車に追従する場合に、ゆっくりと減速しながら目標車間距離ＬT(t)に速く到達することができ、乗員に安心感を与える。
【００５１】
一方、相対速度ΔＶ(t)が小さいほど車間距離フィードバック制御系の固有振動数ωCに小さい値が設定され、数式１６の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLが小さくなり、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVが大きくなる。
【００５２】
したがって、図１１、図１２に示すような相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従する場合には、数式１６の車速指令値Ｖ*(t)の演算において、目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝が小さくフィードバックされ、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝が大きくフィードバックされることになる。つまり、目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝が大きくても車速指令値Ｖ*(t)は大きく変化せず、車間距離フィードバック制御系の応答性が遅くなる。なおこの時、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝が大きくフィードバックされても、相対速度ΔＶ(t)自体が小さいので車速指令値Ｖ*(t)は大きく変化せず、急激な減速は行われない。したがって、相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従する場合に、急な減速をせずに車間距離をゆっくりと拡げてゆくことができ、従来のように急に減速して乗員に違和感を与えるようなことがない。
【００５３】
−発明の第４の実施の形態−
上述した第３の実施の形態では、実車間距離Ｌ(t)を目標車間距離ＬT(t)に一致させる車間距離フィードバック制御系において、応答性を上げるために目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLを大きくする例を示した。しかし、第１ゲインｆLを大きくすると安定性が犠牲になるというトレードオフの関係がある。
【００５４】
そこで、この第４の実施の形態では、第３の実施の形態の車間距離フィードバック制御系にフィードフォワードループを加え、車間距離指令値Ｌ*(t)から目標車間距離応答を得るための補償車速指令値ＶCを求め、この補償車速指令値ＶCにより車間距離フィードバック制御系（車速指令値演算部８４）で得られた車速指令値Ｖ*(t)を補正する。これにより、車間距離フィードバック制御系において、安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
【００５５】
図１６は第４の実施の形態の構成を示す。なお、図１、図２および図１３に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
この第４の実施の形態の先行車追従コントローラー８Ａは、図１３に示す第３の実施の形態の先行車追従コントローラー８に、前置補償車速指令値演算部８５と補正車速指令値演算部８６を加えたものである。
【００５６】
前置補償車速指令値演算部８５は、車間距離指令値Ｌ*(t)に次式のフィルター処理を施して補償車速指令値ＶCを演算する。
【数１７】
数式１７のフィルターは、車速指令値Ｖ*(t)から実車間距離Ｌ(t)までの伝達関数の逆系と、数式１４に示す目標車間距離ＬT(t)の応答特性との積で表される。ここで、車速指令値Ｖ*(t)から実車間距離Ｌ(t)までの伝達関数は、図３に示すように、車速指令値Ｖ*(t)を入力とし実車速Ｖ(t)を出力とする車速制御系の伝達関数Ｇv(s)（数式１）と、実車速Ｖ(t)と先行車車速Ｖt(t)の差すなわち相対速度ΔＶ(t)を積分して実車間距離Ｌ(t)を得るための積分器との積で表される。なお、数式１７により補償車速指令値ＶCを演算するときの初期値は、先行車両を認識した直後の車間距離Ｌ0と相対速度ΔＶ0とする。
【００５７】
補正車速指令値演算部８６は、車間距離フィードバック制御系で演算した車速指令値Ｖ*(t)から補償車速指令値ＶCを減算し、補正車速指令値Ｖ*’(t)を演算する。
【数１８】
Ｖ*’(t)＝Ｖ*(t)−ＶC
【００５８】
車速制御部４は、実車速Ｖ(t)がこの車速指令値Ｖ*’(t)に一致するようにスロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。
【００５９】
図１７〜図１９は、車速Ｖ＝９０km/hで走行中に車速Ｖt＝６０km/hで走行する先行車を車間距離１２０ｍで認識して追従する場合のシュミレーション結果を示す。図１７は第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を高くした場合のシュミレーション結果を示し、図１８は第１および第２の実施の形態で固有振動数を低くした場合のシュミレーション結果を示す。また、図１９は第３および第４の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。これらの図において、実線が目標値を表し、破線が実際値を表す。
【００６０】
相対速度ΔＶ(t)が大きい先行車に追従する場合に、第１および第２の実施の形態で固有振動数を高くして車間距離制御系の応答を速くすると、図１７に示すように、実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)に一致して推移するが、追従開始後に大きな減速度変化が発生する。また、第１および第２の実施の形態で固有振動数を低くして車間距離制御系の応答を遅くすると、図１８に示すように、減速度の変化は緩やかになるが実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)を大きくオーバーシュートしてしまい、乗員に不安感を与える。
【００６１】
これに対し第３および第４の実施の形態によれば、相対速度ΔＶ(t)が大きい先行車に追従する場合でも、図１９に示すように実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)にほぼ一致して推移し、追従開始後に大きな減速度変化がない。
【００６２】
図２０〜図２２は、車速Ｖ＝７４km/hで走行中に車速Ｖt＝６０km/hで走行する先行車を車間距離７０ｍで認識して追従する場合のシュミレーション結果を示す。図２０は第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を高くした場合のシュミレーション結果を示し、図２１は第１および第２の実施の形態で固有振動数を低くした場合のシュミレーション結果を示す。また、図２２は第３および第４の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。これらの図において、実線が目標値を表し、破線が実際値を表す。
【００６３】
相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従する場合に、第１および第２の実施の形態で固有振動数を高くして車間距離制御系の応答を速くすると、図２０に示すように、実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)に一致して推移するが、追従開始後に大きな減速度変化が発生する。なお、第１および第２の実施の形態で固有振動数を低くして車間距離制御系の応答を遅くした場合は、図２１に示すように、実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)にほぼ一致して推移し、減速度の変化も緩やかになる。
【００６４】
これに対し第３および第４の実施の形態によれば、相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従する場合でも、図１９に示すように実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)にほぼ一致して推移し、追従開始後に大きな減速度変化がない。
【００６５】
以上説明したように、第３および第４の実施の形態によれば、車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLと、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVとを相対速度ΔＶ(t)に応じて設定するようにしたので、様々な追従シーンにおいて最適な車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
また、相対速度ΔＶ(t)が大きいほど目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLを大きくしたので、車間距離制御系の応答が速くなり、実車間距離Ｌ(t)の目標車間距離ＬT(t)への追従性が上がり、相対速度ΔＶ(t)が大きな先行車に追従する場合でも目標車間距離ΔＶT(t)に速く到達することができ、乗員に安心感を与える。
また、第４の実施の形態によれば、車間距離フィードバック制御系の安定性を損なわずに応答性を上げることができる。
【００６６】
なお、上述した第３および第４の実施の形態では、車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLと、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVとを、相対速度ΔＶ(t)に応じて設定する例を示したが、車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLのみを相対速度ΔＶ(t)に応じて設定し、先行車車速ＶT(t)（＝Ｖ(t)＋ΔＶ(t)）から第１ゲインｆLを乗じた目標車間距離偏差ｆL・｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝を減じて車速指令値Ｖ*(t)を演算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発明の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 発明の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】 車速指令値から実車間距離までの伝達関数を説明するための図である。
【図４】 先行車への接近シーンにおける従来の追従制御装置のシュミレーション結果を示す図である。
【図５】 先行車への接近シーンにおける第２の実施の形態のシュミレーション結果を示す図である。
【図６】 割り込みシーンにおける従来の追従制御装置のシュミレーション結果を示す図である。
【図７】 割り込みシーンにおける第２の実施の形態のシュミレーション結果を示す図である。
【図８】 追い抜き車両への追従シーンにおける従来の追従制御装置のシュミレーション結果を示す図である。
【図９】 追い抜き車両への追従シーンにおける第２の実施の形態のシュミレーション結果を示す図である。
【図１０】 先行車への接近シーンにおける従来の追従制御装置の問題点を説明するための図である。
【図１１】 割り込みシーンにおける従来の追従制御装置の問題点を説明するための図である。
【図１２】 追い抜き車両への追従シーンにおける従来の追従制御装置の問題点を説明するための図である。
【図１３】 発明の第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図１４】 相対速度に対する車間距離フィードバック制御系の固有振動数のマップ例を示す図である。
【図１５】 相対速度に対する車間距離フィードバック制御系の減衰係数のマップ例を示す図である。
【図１６】 発明の第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図１７】 第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を高くした場合の、相対速度が大きな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図１８】 第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を低くした場合の、相対速度が大きな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図１９】 第３および第４の実施の形態による相対速度が大きな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図２０】 第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を高くした場合の、相対速度が小さな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図２１】 第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を低くした場合の、相対速度が小さな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図２２】 第３および第４の実施の形態による相対速度が小さな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 車間距離センサー
２ 車速センサー
３，３Ａ，８，８Ａ 先行車追従制御コントローラー
４ 車速制御部
５ スロットルアクチュエーター
６ 自動ブレーキアクチュエーター
７ トランスミッションアクチュエーター
３１，８１ 車間距離指令値演算部
３２ 目標車間距離演算用定数決定部
３３，８２ 目標車間距離演算部
３４，８４ 車速指令値演算部
３５，８５ 前置補償車速指令値演算部
３６，８６ 補正車速指令値演算部
８３ ゲイン決定部
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車を認識して一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置に関する。
【０００２】
【従来の技術とその問題点】
本出願人は、特願平９−２３０６５１号で次のような先行車追従制御装置を提案している。この先行車追従制御装置は、車間距離制御系と車速制御系により構成される先行車追従制御系において、先行車追従制御系の伝達関数の固有振動数ωnと減衰係数ζnとに基づいて、車間距離偏差ΔＬに乗ずる第１ゲインｆdと先行車との相対速度ΔＶに乗ずる第２ゲインｆvとを設定し、目標相対速度ΔＶ*を（ｆd・ΔＬ＋ｆv・ΔＶ）により演算し、先行車車速ＶTから目標相対速度ΔＶ*を減算して目標車速Ｖ*を演算している。そして、車間距離検出値に応じて第１ゲインｆdと第２ゲインｆvを変更することにより、車間距離制御系の応答特性を変えている。
【０００３】
しかしながら、上記の先行車追従制御装置では、車間距離検出値のみにより車間距離制御系の応答特性を変えるようにしているので、次のような問題がある。
（１） 図１０に示すように、設定車間距離よりも充分に長い車間距離で先行車を認識し、自車速よりも遅い先行車に設定車間距離になるまで接近するシーンにおいて、先行車認識時の車間距離が設定車間距離よりも充分長いにも拘わらず、先行車と自車の相対速度が大きいと先行車認識直後に急な減速が行われ、乗員に違和感を与える。
（２） また、図１１に示すように、設定車間距離で先行車に追従中、先行車との間に他車に割り込まれるシーンにおいて、車間距離が設定車間距離よりも急に短くなるために、割り込み車両との相対速度がほとんどないのに割り込み直後に急な減速が行われ、乗員に違和感を与える。
（３） さらに、図１２に示すように、設定車間距離で先行車に追従中に車線を変更し、追い抜き車線を走行中の追い抜き車両に追従するシーンにおいて、新しい先行車までの車間距離が設定車間距離よりも短いと、新しい先行車の車速の方が高い場合でも追従直後に急な減速が行われ、乗員に違和感を与える。
【０００４】
本発明の目的は、急な減速を避けて滑らかに先行車への追従を開始することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
発明の第１の実施の形態の構成を示す図１に対応づけて請求項１〜３の発明を説明すると、
（１） 請求項１の発明は、先行車との車間距離Ｌを検出する車間距離検出手段１と、先行車との相対速度ΔＶを検出する相対速度検出手段１と、自車速Ｖを検出する自車速検出手段２と、車間距離指令値Ｌ＊を設定する車間距離指令値設定手段３１と、車間距離検出値Ｌと車間距離指令値Ｌ＊との車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と、相対速度検出値ΔＶとに応じて車間距離フィードバック制御系の応答特性を決定する制御応答決定手段３２と、車間距離検出値Ｌが前記応答特性を経て車間距離指令値Ｌ＊に収束するように、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離ＬTと、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶTとを演算する目標値演算手段３３と、自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、目標車間距離ＬTと車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（ＬT−Ｌ）に第１ゲインｆLを乗じた値、および目標相対速度ΔＶTと相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶT−ΔＶ）に第２ゲインｆVを乗じた値に基づいて車速指令値Ｖ＊を演算する車速指令値演算手段３４と、自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ＊に一致するように制駆動力および変速比を制御する車速制御手段４とを備える。
（２） 請求項２の先行車追従制御装置は、制御応答決定手段３２が、車間距離偏差と相対速度とに応じた車間距離フィードバック制御系の減衰係数と固有振動数を予め設定したマップを有し、そのマップから追従制御時の車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と相対速度検出値ΔＶに対応する減衰係数ζと固有振動数ωを選択し、目標値演算手段３が、車間距離指令値Ｌ＊を、減衰係数ζと固有振動数ωにより規定されるフィルターを通して目標車間距離ＬTと目標相対速度ΔＶTを演算する。
（３） 請求項３の先行車追従制御装置は、フィルターを二次形式としたものである。
第２の実施の形態の構成を示す図２に対応づけて請求項４の発明を説明すると、
（４） 請求項４の先行車追従制御装置は、車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算する補正値演算手段３５と、車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正する指令値補正手段３６とを備える。
第３の実施の形態の構成を示す図１３に対応づけて請求項５〜６の発明を説明すると、
（５） 請求項５の発明は、先行車との車間距離Ｌを検出する車間距離検出手段１と、先行車との相対速度ΔＶを検出する相対速度検出手段１と、自車速Ｖを検出する自車速検出手段２と、車間距離指令値Ｌ ＊ を設定する車間距離指令値設定手段８１と、車間距離検出値Ｌが車間距離指令値Ｌ ＊ に収束するまでの車間距離と相対速度を任意に設定した応答特性にしたがって推移させるための、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離Ｌ T と、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶ T とを演算する目標値演算手段８２と、相対速度検出値ΔＶに応じて、目標車間距離Ｌ T と車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（Ｌ T −Ｌ）に乗ずる第１ゲインｆ L と、目標相対速度ΔＶ T と相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶ T −ΔＶ）に乗ずる第２ゲインｆ V とを決定するゲイン決定手段８３と、自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、第１ゲインｆ L を乗じた目標車間距離偏差ｆ L ・（Ｌ T −Ｌ）、および第２ゲインｆ V を乗じた目標相対速度偏差ｆ V ・（ΔＶ T −ΔＶ）に基づいて車速指令値Ｖ ＊ を演算する車速指令値演算手段８４と、自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ ＊ に一致するように制駆動力および変速比を制御する車速制御手段４とを備える。
（６） 請求項６の先行車追従制御装置は、相対速度検出値ΔＶが大きいほど第１ゲインｆ L を大きくするしたものである。
第４の実施の形態の構成を示す図１６に対応づけて請求項７の発明を説明すると、
（７） 請求項７の先行車追従制御装置は、車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から 成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算する補正値演算手段８５と、車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正する指令値補正手段８６とを備える。
【０００６】
上述した課題を解決するための手段の項では、説明を分かりやすくするために一実施の形態の図を用いたが、これにより本発明が一実施の形態に限定されるものではない。
【０００７】
【発明の効果】
（１） 請求項１の発明によれば、車間距離検出値Ｌと車間距離指令値Ｌ＊との車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と、相対速度検出値ΔＶとに応じて車間距離フィードバック制御系の応答特性を決定し、車間距離検出値Ｌが前記応答特性を経て車間距離指令値Ｌ＊に収束するように、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離ＬTと、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶTとを演算する。そして、自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、目標車間距離ＬTと車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（ＬT−Ｌ）に第１ゲインｆLを乗じた値、および目標相対速度ΔＶTと相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶT−ΔＶ）に第２ゲインｆVを乗じた値に基づいて車速指令値Ｖ＊を演算し、自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ＊に一致するように制駆動力および変速比を制御するようにしたので、様々な追従シーンにおいて望ましい車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
（２） 請求項２の発明によれば、車間距離偏差と相対速度とに応じた車間距離フィードバック制御系の減衰係数と固有振動数を予め設定したマップを有し、そのマップから追従制御時の車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と相対速度検出値ΔＶに対応する減衰係数ζと固有振動数ωを選択し、車間距離指令値Ｌ＊を、減衰係数ζと固有振動数ωにより規定されるフィルターを通して目標車間距離ＬTと目標相対速度ΔＶTを演算するようにしたので、追従シーンに応じた最適な車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
（３） 請求項３の発明ではフィルターを二次形式とした。割り込みシーンや追い抜きシーンなどにおいて、車間距離が指令値を下回っているときでも、先行車との相対速度が小さい場合は急な減速を行わず、車間距離が指令値へゆっくりと収束するような車間距離制御応答が望ましい。また、接近シーンなどにおいて相対速度が大きいときでも、車間距離が長い場合は急な減速を行わず、車間距離が指令値へゆっくりと収束するような車間距離制御応答が望ましい。このような追従シーンでは、車間距離が指令値をオーバーシュートまたはアンダーシュートしてから収束するような二次の応答特性となり、そのような応答は二次形式のフィルターにより実現することができる。
（４） 請求項４の発明によれば、車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算し、車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正するようにしたので、車間距離制御系の安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
（５） 請求項５の発明によれば、車間距離検出値Ｌが車間距離指令値Ｌ ＊ に収束するまでの車間距離と相対速度を任意に設定した応答特性にしたがって推移させるための、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離Ｌ T と、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶ T とを演算するとともに、相対速度検出値ΔＶに応じて、目標車間距離Ｌ T と車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（Ｌ T −Ｌ）に乗ずる第１ゲインｆ L と、目標相対速度ΔＶ T と相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶ T −ΔＶ）に乗ずる第２ゲインｆ V とを決定する。そして、自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、第１ゲインｆ L を乗じた目標車間距離偏差ｆ L ・（Ｌ T −Ｌ）、および第２ゲインｆ V を乗じた目標相対速度偏差ｆ V ・（ΔＶ T −ΔＶ）に基づいて車速指令値Ｖ ＊ を演算し、自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ ＊ に一致するように制駆動力および変速比を制御するようにしたので、様々な追従シーンにおいて最適な車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
（６） 請求項６の発明によれば、相対速度検出値ΔＶが大きいほど第１ゲインｆ L を大きくするようにしたので、車間距離制御系の応答性が速くなって車間距離検出値Ｌ (t) の目標車間距離Ｌ T(t) への追従性が上がり、相対速度ΔＶ (t) が大きな先行車に追従する場合でも目標車間距離Ｌ T(t) に速く到達することができ、乗員に安心感を与える。
（７） 請求項７の発明によれば、車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数 の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算し、車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正するようにしたので、車間距離制御系の安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
−発明の第１の実施の形態−
図１は第１の実施の形態の構成を示す。
車間距離センサー１はレーザー光を発射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式の検出器であり、先行車までの車間距離Ｌと先行車との相対速度ΔＶを検出する。相対速度ΔＶは車間距離検出値Ｌを微分して求めるか、あるいは車間距離検出値Ｌをバンドパスフィルターを通して求める。なお、電波や超音波を利用して車間距離を検出し、相対速度を演算するようにしてもよい。車速センサー２は変速機の出力軸回転速度を検出し、自車速Ｖに換算する。
【０００９】
先行車追従制御コントローラー３はマイクロコンピューターとその周辺部品からなり、車間距離Ｌ、相対速度ΔＶ、車速Ｖなどに基づいて先行車に追従するときの車間距離Ｌと相対速度ΔＶが最適な値となるような車速指令値Ｖ*を演算する。この先行車追従制御コントローラー３の詳細については後述する。
【００１０】
車速制御部４は、自車速Ｖを車速指令値Ｖ*に一致させるためのスロットルバルブ開度指令値、ブレーキ液圧指令値および変速比指令値を演算し、スロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。この車速制御部４には、フィードバック制御手法や、特願平９−７９９４７号に示すロバストモデルマッチング制御手法など、種々の制御手法を用いることができる。
【００１１】
スロットルアクチュエーター５は、スロットルバルブ開度指令値にしたがってエンジンのスロットルバルブを調節する。自動ブレーキアクチュエーター６は、ブレーキ液圧指令値にしたがってブレーキ液圧を調節する。トランスミッションアクチュエーター７は、変速比指令値にしたがって変速機の変速比を調節する。なお、変速機は有段変速機でも無段変速機でもよい。
【００１２】
この実施の形態では、先行車追従制御コントローラー３からの車速指令値Ｖ*を入力とし、車速センサー２により検出される自車速Ｖを出力とする車速制御系の伝達特性Ｇv(s)を、次式に示すように一次遅れの系に近似する。
【数１】
【００１３】
先行車追従制御コントローラー３は、図１に示すように、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により構成される車間距離指令値演算部３１、目標車間距離演算用定数決定部３２、目標車間距離演算部３３および車速指令値演算部３４を備えている。この先行車追従制御コントローラー３には、車間距離センサー１から車間距離Ｌと相対速度ΔＶが入力され、車速センサー２から自車速Ｖが入力される。車間距離センサー１により先行車を検出できない場合は、乗員が目標車速として設定した車速を車速指令値Ｖ*として車速制御部４へ出力する。
【００１４】
車間距離センサー１により先行車を検出した場合には、車間距離指令値演算部３１が自車速Ｖと相対速度ΔＶとに基づいて車間距離指令値Ｌ*を演算する。先行車の車速Ｖtは、
【数２】
Ｖt＝Ｖ＋ΔＶ
であるから、車間距離指令値Ｌ*を先行車車速Ｖtの関数として演算する。すなわち、
【数３】
Ｌ*＝ａ・Ｖt＋Ｌof＝ａ・（Ｖ＋ΔＶ）＋Ｌof
数式３において、ａは係数、Ｌofはオフセットである。
【００１５】
車間距離指令値Ｌ*を自車速Ｖの関数として演算するようにしてもよい。
【数４】
Ｌ*＝ａ’・Ｖ＋Ｌof’
数式４において、ａ’は係数、Ｌof’はオフセットである。
なお、車間距離指令値Ｌ*に乗員が設定した設定値を用いてもよい。
【００１６】
目標車間距離演算用定数決定部３２は、車間距離指令値演算部３１からの車間距離指令値Ｌ*を入力とし、車間距離センサー１により検出される実車間距離Ｌを出力とする車間距離制御系において、実車間距離Ｌが車間距離指令値Ｌ*に到達するまでの車間距離制御の応答特性を、車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶとに応じた最適な応答特性（以下、目標車間距離制御応答特性と呼ぶ）とするために、車間距離制御系の減衰係数ζTと固有振動数ωTを車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶとに応じて決定する。ここで、車間距離偏差ΔＬは、
【数５】
ΔＬ＝Ｌ−Ｌ*
である。
【００１７】
具体的には、種々の追従シーンにおいて最適な車間距離制御の応答特性が得られるように、車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶとに応じた車間距離制御系の減衰係数ζTと固有振動数ωTを予めマップとして設定し、追従制御時の車間距離偏差ΔＬと相対速度ΔＶに対応する減衰係数ζTと固有振動数ωTを目標車間距離演算用定数に決定する。表１に減衰係数ζTのマップ例を、表２に固有振動数ωTのマップ例を示す。
【表１】
目標車間距離演算部３３は、車間距離制御系における応答特性を目標の応答特性とするための減衰係数ζTと固有振動数ωTを用いて、車間距離指令値Ｌ*を次式に示す二次形式のフィルターを通して目標車間距離ＬTと目標相対速度ΔＶTを演算する。なお、先行車を認識した直後の車間距離Ｌ0と相対速度ΔＶ0を初期値とする。
【数６】
【００１９】
数式６を展開してラプラス変換すると次式のように表される。
【数７】
【００２０】
目標車間距離制御応答としては、上述した割り込みシーンや追い抜きシーンなどにおいて、先行車との車間距離が指令値を下回っているときでも、先行車との相対速度が小さい場合は急な減速を行わず、実車間距離が指令値へゆっくりと収束するような応答が望ましい。また、上述した接近シーンなどにおいて相対速度が大きいときでも車間距離が長い場合は急な減速を行わず、実車間距離が指令値へゆっくりと収束するような応答が望ましい。このような追従シーンでは、実車間距離が指令値をオーバーシュートまたはアンダーシュートしてから収束するような二次の応答特性となり、そのような応答は数式６，７に示す二次のフィルターにより実現することができる。
【００２１】
車速指令値演算部３４は、所定の定数ｆV、ｆLを用いて次式により車速指令値Ｖ*を演算する。
【数８】
Ｖ*＝Ｖ(t)＋ΔＶ(t)−〔ｆV｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝＋ｆL｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝〕
数式８において、ｆVは目標相対速度偏差（目標相対速度ΔＶT(t)と相対速度検出値ΔＶ(t)との差）｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる定数、ｆLは目標車間距離偏差（目標車間距離ＬT(t)と車間距離検出値Ｌ(t)との差）｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる定数である。車速制御部４は、実車速Ｖがこの車速指令値Ｖ*に一致するようにスロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。
【００２２】
−発明の第２の実施の形態−
上述した第１の実施の形態では、実車間距離Ｌが目標車間距離応答特性を示す目標車間距離ＬTに一致するようにフィードバック制御する例を示した。しかし、この車間距離フィードバック制御系では、応答性を上げるためには車間距離制御系の制御ゲインを大きくし制御時定数を短くしなければならず、そうすると安定性が犠牲になるというトレードオフの関係がある。
【００２３】
そこで、この第２の実施の形態では、第１の実施の形態の車間距離フィードバック制御系にフィードフォワードループを加え、車間距離指令値Ｌ*から目標車間距離応答を得るための補償車速指令値ＶCを求め、この補償車速指令値ＶCにより車間距離制御系で得られた車速指令値Ｖ*を補正する。これにより、車間距離制御系において安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
【００２４】
図２は第２の実施の形態の構成を示す。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
この第２の実施の形態の先行車追従制御コントローラー３Ａは、図１に示す先行車追従コントローラー３に前置補償車速指令値演算部３５と補正車速指令値演算部３６を加えたものである。
【００２５】
前置補償車速指令値演算部３５は、車間距離指令値Ｌ*を次式のフィルターを通して補償車速指令値ＶCを演算する。
【数９】
【００２６】
補正車速指令値演算部３６は、車間距離制御系で演算した車速指令値Ｖ*から補償車速指令値ＶCを減算し、補正車速指令値Ｖ*’を演算する。
【数１０】
Ｖ*’＝Ｖ*−ＶC
車速制御部４は、実車速Ｖがこの車速指令値Ｖ*’に一致するようにスロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。
【００２７】
図４〜図９に第２の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。なお、第１の実施の形態のシュミレーション結果もこの第２の実施の形態のシュミレーション結果とほぼ同様な結果を示すので、それらの図示と説明を省略する。
【００２８】
図４、図５は、図１０に示す先行車への接近シーンにおける車間距離、相対速度、加速度を示すタイムチャートであり、図４が従来の先行車追従制御装置によるシュミレーション結果を示し、図５が第２の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。なお、図中の実線は自車速１００km/h、先行車認識時の車間距離１００ｍ、先行車速度７５km/hの場合を示し、破線は自車速１００km/h、先行車認識時の車間距離１００ｍ、先行車速度９０km/hの場合を示す。
従来の装置では、相対速度が大きい場合は、車間距離が長いときでも実線で示すように先行車を認識した直後に急に減速が行われるため、大きな負の加速度（減速度）が発生して乗員に違和感を与えていた。
【００２９】
この実施の形態によれば、先行車との相対速度が大きくても実車間距離が指令値より長く車間距離偏差が大きい場合には、予め設定したマップデータによりゆっくりと指令値に収束する車間距離制御応答となる減衰係数と固有振動数を与えることができるので、ある程度先行車に接近しがちになるが相対速度の減少度合いが緩やかになり、大きな減速度が発生せず、乗員に違和感を与えずにスムーズに先行車への追従を開始することができる。なお、先行車との相対速度が小さい場合には、従来の装置と同様なシュミレーション結果となる。
【００３０】
図６、図７は、図１１に示す割り込みシーンにおける車間距離、相対速度、加速度を示すタイムチャートであり、図６が従来の先行車追従制御装置によるシュミレーション結果を示し、図７が第２の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。なお、割り込み時の自車速および先行車速度を９０km/h、割り込み車両の速度を８０km/h、割り込み時の車間距離を３０ｍとする。また、図７における実線は実際の応答を表し、破線は目標応答を表す。
従来の装置では、割り込みによって車間距離が急に短くなると、割り込み車両との相対速度が小さい場合でも割り込み直後に急に減速が行われ、大きな減速度が発生して乗員に違和感を与えていた。
【００３１】
この実施の形態によれば、実車間距離が指令値より短く車間距離偏差が負のときでも相対速度が小さい場合には、予め設定したマップデータによりゆっくりと指令値に収束する車間距離制御応答となる減衰係数と固有振動数を与えることができるので、ある程度先行車に接近しがちになるが相対速度の減少度合いが緩やかになり、大きな減速度が発生せず、乗員に違和感を与えずにスムーズに割り込み車両への追従を開始することができる。
【００３２】
図８、図９は、図１２に示す追い抜き車両への追従シーンにおける車間距離、相対速度、加速度を示すタイムチャートであり、図８が従来の先行車追従制御装置によるシュミレーション結果を示し、図９が第２の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。なお、自車速および先行車速度を７５km/h、追い抜き車両の速度を９０km/h、追い抜き車線へ入った直後の追い抜き車両までの車間距離を２０ｍとする。
従来の装置では、車線変更して追い抜き車両の後ろへ移動したときに車間距離が急に短くなると、追い抜き車両との相対速度が小さい場合でも急な減速が行われ、大きな減速度が発生して乗員に違和感を与えていた。
【００３３】
この実施の形態によれば、実車間距離が指令値より短く車間距離偏差が負のときでも相対速度が小さい場合には、予め設定したマップデータによりゆっくりと指令値に収束する車間距離制御応答となる減衰係数と固有振動数を与えることができるので、ある程度先行車に接近しがちになるが相対速度の減少度合いが緩やかになり、大きな減速度が発生せず、乗員に違和感を与えずにスムーズに追い抜き車両への追従を開始することができる。
【００３４】
以上説明したように、上記第１および第２の実施の形態によれば、種々の追従シーンにおいて最適な車間距離制御の応答特性が得られるように、車間距離偏差と相対速度とに応じた車間距離制御系の減衰係数と固有振動数を予めマップとして設定し、追従制御時の車間距離偏差と相対速度に対応する減衰係数と固有振動数により目標車間距離と目標相対速を演算する。そして、目標車間距離と目標相対速度に基づいて車速指令値を演算し、車速指令値にしたがって車両の制駆動力および変速比を制御するようにしたので、様々な追従シーンにおいて最適な車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
また、第２の実施の形態によれば、車間距離制御系の安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
【００３５】
上述した実施の形態では、図１０〜図１２に示す接近シーン、割り込みシーンおよび追い抜きシーンを例に上げて本願発明の追従制御を説明したが、上述した追従シーン以外のシーンに対しても本願発明を適用できる。
【００３６】
−発明の第３の実施の形態−
上述した第１および第２の実施の形態では、様々な追従シーンにおいて最適な車間距離制御応答を得るために、目標車間距離ＬTの応答性を決定する減衰係数ζTと固有振動数ωTを、車間距離偏差（Ｌ−Ｌ*）と相対速度ΔＶとに応じて設定する例を示した。この第３の実施の形態では、実車間距離Ｌ(t)を目標車間距離ＬT(t)に一致させる車間距離フィードバック制御系の定数ｆV、ｆL（数式８参照）を相対速度ΔＶ(t)に応じて設定することにより、車間距離制御系の応答を改善する例を示す。
【００３７】
なお、以下では車間距離フィードバック制御系の定数ｆV、ｆLをゲインと呼び、目標車間距離ＬT(t)と実車間距離Ｌ(t)との差、すなわち目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずるゲインｆLを第１ゲイン、目標相対速度ΔＶT(t)と実相対速度ΔＶ(t)との差、すなわち目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずるゲインｆVを第２ゲインと呼ぶ。
【００３８】
図１１および図１２に示すように相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従するシーンでは、目標車間距離ＬT(t)に対する実車間距離Ｌ(t)の追従性を上げて大きな減速度で減速すると、乗員に違和感を与える。このようなシーンではむしろゆっくりと減速しながら車間距離を拡げていく方が望ましく、そのためには車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLを小さくするとともに、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVを大きくし、車間距離フィードバック制御系の応答を遅くする必要がある。
【００３９】
一方、図１０に示すように相対速度ΔＶ(t)の大きい先行車へ追従するシーンでは、目標車間距離ＬT(t)に速く達する方が乗員に安心感を与える。したがって、このようなシーンでは車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLを大きくするとともに、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVを小さくし、車間距離フィードバック制御系の応答を速くして目標車間距離ＬT(t)に対する実車間距離Ｌ(t)の追従性を上げる必要がある。
【００４０】
そこで、この第３の実施の形態では、先行車との相対速度ΔＶ(t)に応じて車間距離フィードバック制御系のゲインｆV、ｆLを設定し、相対速度ΔＶ(t)の大小に拘わらず滑らかに先行車への追従を開始する最適な車間距離制御応答を得る。
【００４１】
図１３は第３の実施の形態の構成を示す。なお、図１に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
先行車追従制御コントローラー８は、マイクロコンピューターのソフトウエア形態により構成される車間距離指令値演算部８１、目標車間距離演算部８２、ゲイン決定部８３および車速指令値演算部８４を備えている。この先行車追従制御コントローラー８には、車間距離センサー１から車間距離Ｌと相対速度ΔＶが入力され、車速センサー２から自車速Ｖが入力される。車間距離センサー１により先行車を認識できない場合は、乗員が目標車速として設定した車速を車速指令値Ｖ*(t)として車速制御部４へ出力する。
【００４２】
車間距離指令値演算部８１は、車間距離センサー１で先行車が認識されている場合は、自車速Ｖ(t)と相対速度ΔＶ(t)とに基づいて次式により車間距離指令値Ｌ*(t)を演算する。
【数１１】
Ｌ*(t)＝ａ・｛Ｖ(t)＋ΔＶ(t)｝＋Ｌof，
Ｖ(t)＋ΔＶ(t)＝Ｖt(t)
ここで、ａは係数、Ｌofは車間距離指令値のオフセット、Ｖt(t)は先行車の車速である。なお、車間距離指令値Ｌ*(t)を自車速Ｖ(t)のみに基づいて次式により求めてもよい。
【数１２】
Ｌ*(t)＝ａ’・Ｖ(t)＋Ｌof’
ここで、ａ’は係数、Ｌof’は車間距離指令値のオフセットである。さらに、車間距離指令値Ｌ*(t)に乗員が設定した値を用いてもよい。
【００４３】
目標車間距離演算部８２は、車間距離指令値Ｌ*(t)に、次式に示すフィルター処理を施して目標車間距離ＬT(t)と目標相対速度ΔＶT(t)を求める。ここで、目標車間距離ＬT(t)および目標相対速度ΔＶT(t)は、車間距離Ｌ(t)が車間距離指令値Ｌ*(t)に到達するまでの車間距離と相対速度の推移、すなわち時間変化を規定するものである。
【数１３】
【００４４】
数式１３を展開してラプラス変換すると次式のようになる。
【数１４】
【００４５】
ゲイン決定部８３は、車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLと、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVとを、相対速度ΔＶ(t)に応じて決定する。まず、相対速度ΔＶ(t)を引数として予めマップに設定してある固有振動数ωCと減衰係数ζCを求める。これらの固有振動数ωCと減衰係数ζCは、車間距離フィードバック制御系の応答特性を決定するパラメータである。図１４に固有振動数ωCのマップ例を、図１５に減衰係数ζCのマップ例をそれぞれ示す。
【００４６】
次に、固有振動数ωCと減衰係数ζCとに基づいて次式により車速指令値Ｖ*(t)を算出するためのゲインｆL、ｆVを演算する。
【数１５】
ｆL＝ωC2／ωnV，
ｆV＝１−２ζCωC／ωnV
ここで、ωnVは、車速検出値（実車速）Ｖ(t)を車速指令値Ｖ*(t)に一致させる車速制御系の固有振動数である。第１ゲインｆLは車間距離フィードバック制御系の固有振動数ωCの二乗に比例し、第２ゲインｆVは固有振動数ωCの一乗に比例するから、相対速度ΔＶ(t)が変化した時に第１ゲインｆLは第２ゲインｆVよりも大きく変化することになる。
【００４７】
車速指令値演算部８４は先行車追従制御装置における車間距離フィードバック制御系の処理を行うブロックであり、車間距離Ｌ(t)を目標車間距離ＬT(t)に一致させるとともに、相対速度ΔＶ(t)を目標相対速度ΔＶT(t)に一致させるための車速指令値Ｖ*(t)を演算する。すなわち、ゲイン決定部８３で相対速度ΔＶ(t)に応じて決定された第１ゲインｆLと第２ゲインｆVとを用いて次式により車速指令値Ｖ*(t)を演算する。
【数１６】
Ｖ*(t)＝｛Ｖ(t)＋ΔＶ(t)｝−〔ｆV｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝＋ｆL｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝
【００４８】
車速制御部４は先行車追従制御装置における車速制御系の処理を行うブロックであり、実車速Ｖ(t)が車速指令値Ｖ*(t)に一致するようにスロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。
【００４９】
数式１５から明らかなように、車間距離フィードバック制御系の固有振動数ωCが大きいほど、数式１６の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLが大きくなり、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVが小さくなる。固有振動数ωCは、図１４に示すように相対速度ΔＶ(t)が大きいほど大きな値が設定されるので、相対速度ΔＶ(t)が大きいほど第１ゲインｆLが大きくなり、第２ゲインｆVが小さくなる。
【００５０】
したがって、図１０に示すような相対速度ΔＶ(t)が大きい先行車に追従する場合には、数式１６の車速指令値Ｖ*(t)の演算において、目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝が大きくフィードバックされ、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝が小さくフィードバックされることになる。つまり、目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝が小さくても車速指令値Ｖ*(t)が大きく変化することになり、車間距離フィードバック制御系の応答性が速くなる。またこの時、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝が大きくても車速指令値Ｖ*(t)は大きく変化せず、相対速度ΔＶ(t)が大きくても急激な減速は行われない。したがって、相対速度ΔＶ(t)が大きい先行車に追従する場合に、ゆっくりと減速しながら目標車間距離ＬT(t)に速く到達することができ、乗員に安心感を与える。
【００５１】
一方、相対速度ΔＶ(t)が小さいほど車間距離フィードバック制御系の固有振動数ωCに小さい値が設定され、数式１６の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLが小さくなり、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVが大きくなる。
【００５２】
したがって、図１１、図１２に示すような相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従する場合には、数式１６の車速指令値Ｖ*(t)の演算において、目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝が小さくフィードバックされ、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝が大きくフィードバックされることになる。つまり、目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝が大きくても車速指令値Ｖ*(t)は大きく変化せず、車間距離フィードバック制御系の応答性が遅くなる。なおこの時、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝が大きくフィードバックされても、相対速度ΔＶ(t)自体が小さいので車速指令値Ｖ*(t)は大きく変化せず、急激な減速は行われない。したがって、相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従する場合に、急な減速をせずに車間距離をゆっくりと拡げてゆくことができ、従来のように急に減速して乗員に違和感を与えるようなことがない。
【００５３】
−発明の第４の実施の形態−
上述した第３の実施の形態では、実車間距離Ｌ(t)を目標車間距離ＬT(t)に一致させる車間距離フィードバック制御系において、応答性を上げるために目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLを大きくする例を示した。しかし、第１ゲインｆLを大きくすると安定性が犠牲になるというトレードオフの関係がある。
【００５４】
そこで、この第４の実施の形態では、第３の実施の形態の車間距離フィードバック制御系にフィードフォワードループを加え、車間距離指令値Ｌ*(t)から目標車間距離応答を得るための補償車速指令値ＶCを求め、この補償車速指令値ＶCにより車間距離フィードバック制御系（車速指令値演算部８４）で得られた車速指令値Ｖ*(t)を補正する。これにより、車間距離フィードバック制御系において、安定性を損なわずに応答性を向上させることができる。
【００５５】
図１６は第４の実施の形態の構成を示す。なお、図１、図２および図１３に示す機器と同様な機器に対しては同一の符号を付して相違点を中心に説明する。
この第４の実施の形態の先行車追従コントローラー８Ａは、図１３に示す第３の実施の形態の先行車追従コントローラー８に、前置補償車速指令値演算部８５と補正車速指令値演算部８６を加えたものである。
【００５６】
前置補償車速指令値演算部８５は、車間距離指令値Ｌ*(t)に次式のフィルター処理を施して補償車速指令値ＶCを演算する。
【数１７】
【００５７】
補正車速指令値演算部８６は、車間距離フィードバック制御系で演算した車速指令値Ｖ*(t)から補償車速指令値ＶCを減算し、補正車速指令値Ｖ*’(t)を演算する。
【数１８】
Ｖ*’(t)＝Ｖ*(t)−ＶC
【００５８】
車速制御部４は、実車速Ｖ(t)がこの車速指令値Ｖ*’(t)に一致するようにスロットルアクチュエーター５、自動ブレーキアクチュエーター６およびトランスミッションアクチュエーター７を制御する。
【００５９】
図１７〜図１９は、車速Ｖ＝９０km/hで走行中に車速Ｖt＝６０km/hで走行する先行車を車間距離１２０ｍで認識して追従する場合のシュミレーション結果を示す。図１７は第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を高くした場合のシュミレーション結果を示し、図１８は第１および第２の実施の形態で固有振動数を低くした場合のシュミレーション結果を示す。また、図１９は第３および第４の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。これらの図において、実線が目標値を表し、破線が実際値を表す。
【００６０】
相対速度ΔＶ(t)が大きい先行車に追従する場合に、第１および第２の実施の形態で固有振動数を高くして車間距離制御系の応答を速くすると、図１７に示すように、実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)に一致して推移するが、追従開始後に大きな減速度変化が発生する。また、第１および第２の実施の形態で固有振動数を低くして車間距離制御系の応答を遅くすると、図１８に示すように、減速度の変化は緩やかになるが実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)を大きくオーバーシュートしてしまい、乗員に不安感を与える。
【００６１】
これに対し第３および第４の実施の形態によれば、相対速度ΔＶ(t)が大きい先行車に追従する場合でも、図１９に示すように実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)にほぼ一致して推移し、追従開始後に大きな減速度変化がない。
【００６２】
図２０〜図２２は、車速Ｖ＝７４km/hで走行中に車速Ｖt＝６０km/hで走行する先行車を車間距離７０ｍで認識して追従する場合のシュミレーション結果を示す。図２０は第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を高くした場合のシュミレーション結果を示し、図２１は第１および第２の実施の形態で固有振動数を低くした場合のシュミレーション結果を示す。また、図２２は第３および第４の実施の形態によるシュミレーション結果を示す。これらの図において、実線が目標値を表し、破線が実際値を表す。
【００６３】
相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従する場合に、第１および第２の実施の形態で固有振動数を高くして車間距離制御系の応答を速くすると、図２０に示すように、実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)に一致して推移するが、追従開始後に大きな減速度変化が発生する。なお、第１および第２の実施の形態で固有振動数を低くして車間距離制御系の応答を遅くした場合は、図２１に示すように、実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)にほぼ一致して推移し、減速度の変化も緩やかになる。
【００６４】
これに対し第３および第４の実施の形態によれば、相対速度ΔＶ(t)が小さい先行車に追従する場合でも、図１９に示すように実車間距離Ｌ(t)が目標車間距離ＬT(t)にほぼ一致して推移し、追従開始後に大きな減速度変化がない。
【００６５】
以上説明したように、第３および第４の実施の形態によれば、車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLと、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVとを相対速度ΔＶ(t)に応じて設定するようにしたので、様々な追従シーンにおいて最適な車間距離制御応答を得ることができ、急な減速を行うことなく滑らかに先行車への追従を開始することができる。
また、相対速度ΔＶ(t)が大きいほど目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLを大きくしたので、車間距離制御系の応答が速くなり、実車間距離Ｌ(t)の目標車間距離ＬT(t)への追従性が上がり、相対速度ΔＶ(t)が大きな先行車に追従する場合でも目標車間距離ΔＶT(t)に速く到達することができ、乗員に安心感を与える。
また、第４の実施の形態によれば、車間距離フィードバック制御系の安定性を損なわずに応答性を上げることができる。
【００６６】
なお、上述した第３および第４の実施の形態では、車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLと、目標相対速度偏差｛ΔＶT(t)−ΔＶ(t)｝に乗ずる第２ゲインｆVとを、相対速度ΔＶ(t)に応じて設定する例を示したが、車間距離フィードバック制御系の目標車間距離偏差｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝に乗ずる第１ゲインｆLのみを相対速度ΔＶ(t)に応じて設定し、先行車車速ＶT(t)（＝Ｖ(t)＋ΔＶ(t)）から第１ゲインｆLを乗じた目標車間距離偏差ｆL・｛ＬT(t)−Ｌ(t)｝を減じて車速指令値Ｖ*(t)を演算するようにしてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】 発明の第１の実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 発明の第２の実施の形態の構成を示す図である。
【図３】 車速指令値から実車間距離までの伝達関数を説明するための図である。
【図４】 先行車への接近シーンにおける従来の追従制御装置のシュミレーション結果を示す図である。
【図５】 先行車への接近シーンにおける第２の実施の形態のシュミレーション結果を示す図である。
【図６】 割り込みシーンにおける従来の追従制御装置のシュミレーション結果を示す図である。
【図７】 割り込みシーンにおける第２の実施の形態のシュミレーション結果を示す図である。
【図８】 追い抜き車両への追従シーンにおける従来の追従制御装置のシュミレーション結果を示す図である。
【図９】 追い抜き車両への追従シーンにおける第２の実施の形態のシュミレーション結果を示す図である。
【図１０】 先行車への接近シーンにおける従来の追従制御装置の問題点を説明するための図である。
【図１１】 割り込みシーンにおける従来の追従制御装置の問題点を説明するための図である。
【図１２】 追い抜き車両への追従シーンにおける従来の追従制御装置の問題点を説明するための図である。
【図１３】 発明の第３の実施の形態の構成を示す図である。
【図１４】 相対速度に対する車間距離フィードバック制御系の固有振動数のマップ例を示す図である。
【図１５】 相対速度に対する車間距離フィードバック制御系の減衰係数のマップ例を示す図である。
【図１６】 発明の第４の実施の形態の構成を示す図である。
【図１７】 第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を高くした場合の、相対速度が大きな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図１８】 第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を低くした場合の、相対速度が大きな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図１９】 第３および第４の実施の形態による相対速度が大きな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図２０】 第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を高くした場合の、相対速度が小さな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図２１】 第１および第２の実施の形態で車間距離フィードバック制御系の固有振動数を低くした場合の、相対速度が小さな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【図２２】 第３および第４の実施の形態による相対速度が小さな先行車に追従する時のシュミレーション結果を示す図である。
【符号の説明】
１ 車間距離センサー
２ 車速センサー
３，３Ａ，８，８Ａ 先行車追従制御コントローラー
４ 車速制御部
５ スロットルアクチュエーター
６ 自動ブレーキアクチュエーター
７ トランスミッションアクチュエーター
３１，８１ 車間距離指令値演算部
３２ 目標車間距離演算用定数決定部
３３，８２ 目標車間距離演算部
３４，８４ 車速指令値演算部
３５，８５ 前置補償車速指令値演算部
３６，８６ 補正車速指令値演算部
８３ ゲイン決定部
Claims (7)
- 先行車との車間距離Ｌを検出する車間距離検出手段と、
先行車との相対速度ΔＶを検出する相対速度検出手段と、
自車速Ｖを検出する自車速検出手段と、
車間距離指令値Ｌ＊を設定する車間距離指令値設定手段と、
車間距離検出値Ｌと車間距離指令値Ｌ＊との車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と、相対速度検出値ΔＶとに応じて車間距離フィードバック制御系の応答特性を決定する制御応答決定手段と、
車間距離検出値Ｌが前記応答特性を経て車間距離指令値Ｌ＊に収束するように、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離ＬTと、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶTとを演算する目標値演算手段と、
自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、目標車間距離ＬTと車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（ＬT−Ｌ）に第１ゲインｆLを乗じた値、および目標相対速度ΔＶTと相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶT−ΔＶ）に第２ゲインｆVを乗じた値に基づいて車速指令値Ｖ＊を演算する車速指令値演算手段と、
自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ＊に一致するように制駆動力および変速比を制御する車速制御手段とを備えることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項１に記載の先行車追従制御装置において、
前記制御応答決定手段は、車間距離偏差と相対速度とに応じた車間距離フィードバック制御系の減衰係数と固有振動数を予め設定したマップを有し、そのマップから追従制御時の車間距離偏差ΔＬ（＝Ｌ−Ｌ＊）と相対速度検出値ΔＶに対応する減衰係数ζと固有振動数ωを選択し、
前記目標値演算手段は、車間距離指令値Ｌ＊を、減衰係数ζと固有振動数ωにより規定されるフィルターを通して目標車間距離ＬTと目標相対速度ΔＶTを演算することを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項２に記載の先行車追従制御装置において、
前記フィルターを二次形式とすることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項１に記載の先行車追従制御装置において、
車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算する補正値演算手段と、
車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正する指令値補正手段とを備えることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 先行車との車間距離Ｌを検出する車間距離検出手段と、
先行車との相対速度ΔＶを検出する相対速度検出手段と、
自車速Ｖを検出する自車速検出手段と、
車間距離指令値Ｌ ＊ を設定する車間距離指令値設定手段と、
車間距離検出値Ｌが車間距離指令値Ｌ ＊ に収束するまでの車間距離と相対速度を任意に設定した応答特性にしたがって推移させるための、車間距離の時間的推移を規定した目標車間距離Ｌ T と、相対速度の時間的推移を規定した目標相対速度ΔＶ T とを演算する目標値演算手段と、
相対速度検出値ΔＶに応じて、目標車間距離Ｌ T と車間距離検出値Ｌとの目標車間距離偏差（Ｌ T −Ｌ）に乗ずる第１ゲインｆ L と、目標相対速度ΔＶ T と相対速度検出値ΔＶとの目標相対速度偏差（ΔＶ T −ΔＶ）に乗ずる第２ゲインｆ V とを決定するゲイン決定手段と、
自車速検出値Ｖ、相対速度検出値ΔＶ、第１ゲインｆ L を乗じた目標車間距離偏差ｆ L ・（Ｌ T −Ｌ）、および第２ゲインｆ V を乗じた目標相対速度偏差ｆ V ・（ΔＶ T −ΔＶ）に基づいて車速指令値Ｖ ＊ を演算する車速指令値演算手段と、
自車速検出値Ｖが車速指令値Ｖ ＊ に一致するように制駆動力および変速比を制御する車速制御手段とを備えることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項５に記載の先行車追従制御装置において、
前記ゲイン決定手段は、相対速度検出値ΔＶが大きいほど第１ゲインｆ L を大きくすることを特徴とする先行車追従制御装置。 - 請求項５に記載の先行車追従制御装置において、
車速指令値Ｖ ＊ から車間距離検出値Ｌまでの伝達関数の逆系と、車間距離指令値Ｌ ＊ から目標車間距離Ｌ T までの伝達特性との積から成るフィルターを車間距離指令値Ｌ ＊ に施し、車速補正値Ｖ C を演算する補正値演算手段と、
車速補正値Ｖ C により車速指令値Ｖ ＊ を補正する指令値補正手段とを備えることを特徴とする先行車追従制御装置。
Priority Applications (5)
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