JPS60122409A - Automatic operation control system of car - Google Patents

Automatic operation control system of car

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JPS60122409A
JPS60122409A JP58230882A JP23088283A JPS60122409A JP S60122409 A JPS60122409 A JP S60122409A JP 58230882 A JP58230882 A JP 58230882A JP 23088283 A JP23088283 A JP 23088283A JP S60122409 A JPS60122409 A JP S60122409A
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course
steering
vehicle
vehicle body
control
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JP58230882A
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Shigeru Hirooka
広岡 茂
Shigehiro Yamamoto
山本 重裕
Toshihiro Suzuki
敏弘 鈴木
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Nippon Yusoki Co Ltd
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Nippon Yusoki Co Ltd
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
    • G05DSYSTEMS FOR CONTROLLING OR REGULATING NON-ELECTRIC VARIABLES
    • G05D1/00Control of position, course, altitude or attitude of land, water, air or space vehicles, e.g. using automatic pilots
    • G05D1/02Control of position or course in two dimensions
    • G05D1/021Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles
    • G05D1/0268Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means
    • G05D1/0272Control of position or course in two dimensions specially adapted to land vehicles using internal positioning means comprising means for registering the travel distance, e.g. revolutions of wheels

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Radar, Positioning & Navigation (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Automation & Control Theory (AREA)
  • Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)

Abstract

PURPOSE:To improve the tracking performance of a running course to an external disturbance by driving a car in a guideless way and also applying feedback control of a lateral displacement and an attitude angle to the steering control so as to simplify the constitution of the drive control system. CONSTITUTION:An on-vehicle controller 11 provided onto a car body is provided with a setting section 12, an operation control section 13 and a memory section 14 and a data of each running course and various constants of the car body for drive control are preset to the setting section 12. Moreover, the car body 15 is provided with a potentiometer 16 detecting the steering angle can an encoder 17 counting the number of revolutions, and a signal representing the steering angle and the number of revolutions from them is fetched to the control section 13 of the controller 11. The control section 13 computes the data at each running course preset to the setting section 12 and the various constants of the car body and also the inputted steering angle and number of revolutions. Then the feedback control for lateral displacement and attitude angle is applied to the steering control, the car is driven in a guideless way, the constitution of the system is simplified and the tracking performance against external disturbance is improved.

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ガイドレス(ここにガイドレスとは電磁誘
導方式、光学誘導方式、及び視覚誘導方式等を使用して
いないものをいう)で自動運転が可能な車両の自動運転
制御方式に関する。
[Detailed Description of the Invention] This invention provides a guideless (guideless here refers to a vehicle that does not use an electromagnetic induction method, an optical guidance method, a visual guidance method, etc.) and is capable of automatic operation. Regarding automatic driving control methods.

従来、車両を自動運転させる方法としては、走行コース
に沿ってガイドワイヤ、案内レール、光学的反射テープ
等を敷設しておき、これらを検出しながら進行させる方
法、あるいは電波、光、超音波等を用いて車両の運行平
面内における絶対位置を検出し、この検出位置情報と走
行コースとの位置偏差に基づき車両を進行させる方法が
ある。
Conventionally, methods for automatically driving a vehicle include laying guide wires, guide rails, optical reflective tape, etc. along the driving course and driving the vehicle while detecting these, or using radio waves, light, ultrasonic waves, etc. There is a method of detecting the absolute position of the vehicle within the operating plane using a method, and moving the vehicle based on the positional deviation between this detected position information and the traveling course.

しかしながら、ガイドワイヤ、案内レール、光学的反射
テープ等を特別に設けることは、コスト高となるし、電
波、光、超音波等の伝搬波を使用する場合には、環境に
より伝搬障害が生じ、検出精度を低下させるおそれがあ
った。
However, providing special guide wires, guide rails, optical reflective tapes, etc. is costly, and when using propagating waves such as radio waves, light, and ultrasound, propagation obstacles may occur depending on the environment. There was a risk that detection accuracy would be reduced.

また、他の従来の自動運転制御方法としては。Also, as for other conventional automatic driving control methods.

走行コース上に複数の位置を設定し、これらの各位置毎
に位置と姿勢角の変化分をメモリに記憶しておき、走行
時は、前記各位置を目標位置とし。
A plurality of positions are set on the running course, and changes in position and attitude angle are stored in a memory for each of these positions, and each of the positions is used as a target position when running.

との目標位置を走行コースに清って逐次移動させ。Clear the target position and move it one by one along the driving course.

また、目標位置を仮想x−y平面上の原点とし。Also, the target position is the origin on the virtual xy plane.

y軸を各点における接線方向と一致さぜ、y軸とのなす
角を姿勢角とし、そして走行車両の現在位置及び姿勢角
との偏差を逐次求め、この偏差に応じた車速及び操舵角
を算出して車両を走行させ。
The y-axis is aligned with the tangential direction at each point, the angle formed with the y-axis is taken as the attitude angle, and the deviation from the current position and attitude angle of the running vehicle is sequentially determined, and the vehicle speed and steering angle are determined according to this deviation. Calculate and drive the vehicle.

姿勢角を零とするようにしながら目標位置を追尾させる
ようにした方法がある。しかしこの方法は。
There is a method in which the target position is tracked while the attitude angle is set to zero. But this method.

仮想x−y平面が変化(目標位置がひとつ先へ移動)し
たとき、新たな仮想x −y平面上の車体位置と方向を
表わす量をめるための座標変換を行なわなければならな
いが、記憶しているデータが実X−Y平面における仮恕
x−y平面の原点位置とy軸の方向の変化分であるだめ
、座標変換の計算が複雑となる。壕だ正確な走行をなす
ために。
When the virtual x-y plane changes (the target position moves one step forward), coordinate transformation must be performed to obtain the quantities that represent the vehicle body position and direction on the new virtual x-y plane, but it is not possible to memorize it. Since the data being used is the change in the origin position of the virtual x-y plane and the direction of the y-axis in the real X-Y plane, the calculation of the coordinate transformation becomes complicated. In order to drive accurately.

多くの目標位置をとる必要があり、目標位置と姿勢角を
設定するのに手間を要するし、メモリ容量を多く要する
という欠点があった。
This method has disadvantages in that it is necessary to take many target positions, it takes time and effort to set the target positions and attitude angles, and it requires a large memory capacity.

この発明の目的は、上記従来方法の欠截を解消し、ガイ
ドレスであシ、比較的低コストで実現でき、しかも制御
が簡単であシ、メモリ容量を多く必要としない車両の自
動運転方式を提供するととである。
The purpose of the present invention is to solve the deficiencies of the conventional methods described above, and to realize an automatic driving method for vehicles that is guideless, can be realized at relatively low cost, is easy to control, and does not require a large memory capacity. It is said that it provides.

上記目的を達成するために、この発明の車両の自動運転
制御方式は走行コースを直線要素と円弧要素からなるよ
うに構成し、各コース要素毎に基準となる基準座標軸を
想定し、別に路面に固定的に定められる路面固定座標軸
を想定し、この路面固定座標軸に対して前記基準座標軸
を特定するデータ及び車速指令、連速指令の指令位置を
前記各基準座標軸毎に、記憶手段に記憶しておき、走行
中は回転数検出手段と操舵角検出手段で検出される回転
数及び操舵角より、移動体の横変位と姿勢角を検出し、
この横変位、姿勢角が零となるように、操舵制御すると
ともに、車体が車速指令位置に達すると、その位置に対
応する車速指令値を出力するようにしている。
In order to achieve the above object, the automatic driving control system for a vehicle of the present invention configures a driving course to consist of linear elements and circular arc elements, assumes a reference coordinate axis for each course element, and separately sets the road surface. Assuming a road surface fixed coordinate axis that is fixedly determined, data specifying the reference coordinate axis with respect to the road surface fixed coordinate axis and command positions of a vehicle speed command and a continuous speed command are stored in a storage means for each of the reference coordinate axes. , and while the vehicle is running, the lateral displacement and attitude angle of the moving object are detected from the rotation speed and steering angle detected by the rotation speed detection means and the steering angle detection means,
Steering control is performed so that the lateral displacement and attitude angle become zero, and when the vehicle body reaches a vehicle speed command position, a vehicle speed command value corresponding to that position is output.

以下、実施例によりこの発明をさらに詳細に説明する。Hereinafter, this invention will be explained in more detail with reference to Examples.

以下に説明する実施例では、予じめ想定する走行コース
に沿って車体が走行するように、車体自身が、想定する
走行コースに対する自己の位置偏差(横変位)と方向偏
差(姿勢角)を算出して。
In the example described below, the vehicle body itself calculates its own positional deviation (lateral displacement) and direction deviation (attitude angle) with respect to the assumed driving course so that the car body travels along the previously assumed driving course. Calculate it.

この横変位と姿勢角が零となるように操舵出力するとと
もに、走行コースの所定位置に達すると。
A steering output is applied so that this lateral displacement and attitude angle become zero, and when the vehicle reaches a predetermined position on the travel course.

車速指令値を出力し、走行操舵制御を行なう。It outputs a vehicle speed command value and performs travel steering control.

予じめ、想定される走行コースは、直線要素と円弧要素
の組合せで構成する。そして各要素m上に、基準となる
座標軸(基準座標軸という)xm−y mを想定する。
The travel course assumed in advance is composed of a combination of linear elements and circular arc elements. Then, on each element m, a reference coordinate axis (referred to as a reference coordinate axis) xm-ym is assumed.

この基準座標軸は、コース要素が直線の場合にはX軸を
コース要素に一致させ。
This reference coordinate axis aligns the X axis with the course element when the course element is a straight line.

コース要素が円弧の場合にはy軸が円弧の中心を通り、
X軸が円弧と接するようにする。また各コース要素に固
定した基準座標軸とは別に、路面に固定した座標軸(路
面固定座標軸という)x−yを想定する。
If the course element is an arc, the y-axis passes through the center of the arc,
Make sure the X-axis touches the arc. In addition to the reference coordinate axes fixed to each course element, coordinate axes xy fixed to the road surface (referred to as road surface fixed coordinate axes) are assumed.

これら基準座標軸、路面固定座標軸を走行コース例Mに
ついて図示すると第1図の通りとなる。
When these reference coordinate axes and road surface fixed coordinate axes are illustrated for traveling course example M, they are as shown in FIG.

図において、走行コースMは直線要素rr+1.円弧要
素m2.直線要素m3からなり、これらコース要素m1
.m2.m3の基準座標軸は2図示のようにxl−yl
+ x2−y2.x、3−y3となる。
In the figure, the driving course M is a straight line element rr+1. Arc element m2. Consisting of straight line elements m3, these course elements m1
.. m2. The reference coordinate axes of m3 are xl-yl as shown in Figure 2.
+x2-y2. x, 3-y3.

上記基準座標軸に関するデータを走行コースデータとし
て、予じめ車上制御装置のメモリに記憶しておく。
Data regarding the reference coordinate axes is stored in advance in the memory of the on-vehicle control device as travel course data.

記憶するデータとしては ■路面固定座標軸に対する各基準座標軸の位置(Xm 
、 Ym )と回転角Φm。
The data to be stored is ■The position of each reference coordinate axis relative to the road surface fixed coordinate axes (Xm
, Ym) and rotation angle Φm.

■コース要素mが直線か円弧かの区別。■Distinguish whether course element m is a straight line or an arc.

■コース要素mの終了点(′□、i)。■End point of course element m ('□, i).

■円弧要素の中心座標(0,y′m)。■Central coordinates of the arc element (0, y'm).

■車速指令位置およびその指令値 ただしm=L、2,5.・・・・・・ 次に、運転走行中は、基準座標軸に対する車体の位置及
び方向の計算を行なう。
■Vehicle speed command position and its command value, where m=L, 2, 5. ...Next, during driving, the position and direction of the vehicle body relative to the reference coordinate axes are calculated.

この車体の位置及び方向の計算は、車上制御装置で微小
単位時間毎にサイクリックに行なう。すなわち微小単位
時間には、車体の旋回中心位置が変化しないものとし、
車体の位置および方向の変化量を幾何的にめ、順次加算
していくことにより、現時点における基準座標軸に対す
る車体の位置及び方向を計算する。
This calculation of the position and direction of the vehicle body is performed cyclically at every minute unit time by the on-vehicle control device. In other words, it is assumed that the turning center position of the vehicle body does not change in a minute unit time.
The current position and direction of the vehicle body with respect to the reference coordinate axes are calculated by geometrically determining the amount of change in the position and direction of the vehicle body and adding them sequentially.

今、車体が第2図に示すように、固定輪W21゜w22
と操舵輪W11.W12を有する4輪車であり、固定輪
w21と操舵輪w12 が従動輪であり、固定輪w22
と操舵輪w12が駆動輪である場合に1次のいずれかの
方法により、車体の位置及び方向を計算する。
Now, as shown in Figure 2, the vehicle body is fixed wheels W21°w22.
and steering wheel W11. It is a four-wheeled vehicle having W12, the fixed wheel w21 and the steering wheel w12 are driven wheels, and the fixed wheel w22
When the steering wheel w12 is a driving wheel, the position and direction of the vehicle body are calculated using one of the following methods.

■従動輪2輪(W12.W21の回転数と操舵角の検出
値より計算する。
■Calculated from the detected values of the rotation speed and steering angle of the two driven wheels (W12 and W21).

■固定輪2輪(w21.w22)の回転数より計算する
■Calculated from the rotation speed of the two fixed wheels (w21, w22).

ここでは上記0式の方法について詳しく説明する。Here, the method of the above equation 0 will be explained in detail.

なお計算にあたっては第ろ図に示すように、車体の旋回
中心位置は、操舵側の駆動輪W11の軸線と、固定輪w
21 、 w22の軸線の交点Pであるし。
In addition, when calculating, as shown in the diagram, the turning center position of the vehicle body is determined by the axis of the steering side drive wheel W11 and the fixed wheel w.
It is the intersection point P of the axes of 21 and w22.

車体の位置をあられす点(車体代表点)を固定輪w21
 、 w22の軸線と、車体中心線の交点Bとして計算
する。
The point where the position of the car body is determined (the representative point of the car body) is fixed on the fixed wheel w21.
, is calculated as the intersection point B of the axis of w22 and the center line of the vehicle body.

(xi−i 、 y i−1) :微小単位時間経過前
の車体位置 (xi、 yi) :微小眼位時間経過後の車体位置0
1−1:微小単位時間経過前の車体方向θI :微小単
位時間経過後の車体方向△xi、△y1−微小単位時間
における車体位置の変化量・ △θI :微小単位時間における車体方向の変化量 ψI ;微小単位時間における操舵角(ポテンショメー
タ検出値) W −車体のルッド、L;車体のホ イールベーヌ、 C:車輪オフセット量。
(xi-i, yi-1): Vehicle position before minute unit time (xi, yi): Vehicle position 0 after minute eye position time has passed
1-1: Vehicle direction θI before minute unit time has elapsed: Vehicle direction Δxi, Δy1 after minute unit time has elapsed - Amount of change in vehicle body position in minute unit time △θI: Amount of change in vehicle body direction in minute unit time ψI: Steering angle in minute unit time (potentiometer detection value) W - Rud of the vehicle body, L: Wheel vane of the vehicle body, C: Wheel offset amount.

r:車輪有効半径。r: Wheel effective radius.

△#i:微小単位時間における車体の移動距離 P :車輪回転数検出用エンコーダ1回転当りのパルス
数 P12i、P21i :車輪W12.V121の微小単
位時間におけるエンコーダの回転 パルス数 とすると。
Δ#i: Distance traveled by the vehicle body in minute unit time P: Number of pulses per rotation of wheel rotation speed detection encoder P12i, P21i: Wheel W12. Let it be the number of rotation pulses of the encoder in a minute unit time of V121.

微小単位時間経過後の車体位置(xi、 yi)及び車
体方向は次式より算出できる。
The vehicle body position (xi, yi) and vehicle body direction after a minute unit of time has elapsed can be calculated using the following formula.

上記(1)式よシ各微小単位時間経過毎の車体の位置及
び方向が計算できるが、走行の進行にともない、コース
要素が変化すると、基準座標軸も変化するので、コース
要素の変更点で上記(1)式により算出した車体の位置
および方向を新たな基準座標(9) 」 軸上に変換する必要がある。
Using equation (1) above, the position and direction of the vehicle body can be calculated for each minute unit of time, but as the course elements change as the driving progresses, the reference coordinate axes also change, so the above is calculated at the point where the course elements change. It is necessary to convert the position and direction of the vehicle body calculated by equation (1) onto the new reference coordinate (9) axis.

次に、その座標変換方法について説明する。Next, the coordinate conversion method will be explained.

この実施例では、基準座標軸Xm−Xm−1−yから。In this example, from the reference coordinate axis Xm-Xm-1-y.

xm−ymに座標変換を行なうのに、直接基準座標軸X
 m−1,、−Y m−1からx m −y mに変換
するのではなく、基準座標軸x m −1−y m−1
から路面固定座標X−Yへ座標変換した後、基準座標@
 x m −y mに座標変換するようにしている。こ
のようにすると。
To perform coordinate transformation to xm-ym, directly use the reference coordinate axis
Instead of converting from m-1,, -Y m-1 to x m -y m, the reference coordinate axis x m -1-y m-1
After converting the coordinates from to the road surface fixed coordinates X-Y, the reference coordinates @
The coordinates are transformed to x m - y m. If you do it like this.

座標変換のためにメモリに記憶しておくデータが路面固
定座標軸X−Yに対する基準座標軸原点の位置(xm−
x、ym−t)、(xm、ym)と回転角Φm−1゜Φ
mであるため、基準座標軸x m −i ”−y m−
iから直接xm−ymへ変換する場合に必要となるXm
−]、−ym−1に対するx m −y mの原点の位
置と回転角に比べてデータの作成が容易なためである。
The data stored in memory for coordinate conversion is the position of the origin of the reference coordinate axis (xm-
x, ym-t), (xm, ym) and rotation angle Φm-1゜Φ
m, the reference coordinate axis x m −i ”−y m−
Xm required when directly converting from i to xm-ym
This is because the data is easier to create than the position of the origin and rotation angle of x m -y m with respect to -] and -ym-1.

ニア (1o) (x、y) :座標変換時の路面固定座標軸X−Yに対
する車体位置。
Near (1o) (x, y): Vehicle body position with respect to the road surface fixed coordinate axis X-Y during coordinate transformation.

β :座標変換時の路面固定軸X−Y に対する車体の方向 とすると。β: Road surface fixed axis X-Y during coordinate transformation direction of the vehicle relative to If so.

次式により、車体の位置及び方向を、先ず基準座標軸x
 m −1−ym−1から、路面固定座標軸X−Yに変
換する。
First, the position and direction of the vehicle body are determined by the reference coordinate axis x
m −1 −ym−1 is converted to the road surface fixed coordinate axis XY.

次に1次式より路面固定座標軸x−yがら基準座標軸x
m−・ymlへ変換する。
Next, from the linear equation, from the road surface fixed coordinate axis x-y, the reference coordinate axis x
Convert to m-.yml.

なお、上記座標変換を行なうタイミングすなわち、コー
ス要素がm−1からmへ変化し、基準座標軸xm−1−
ym−1からxm−ym へ座標変換を行なう場合の条
件は、以下のようにして決められる。
In addition, the timing of performing the above coordinate transformation, that is, the course element changes from m-1 to m, and the reference coordinate axis xm-1-
Conditions for performing coordinate transformation from ym-1 to xm-ym are determined as follows.

■コース要素m−1が直線の場合。■When course element m-1 is a straight line.

記憶しているコース要素m−1の終了点の基準座標軸に
対する位置マ;了と車体位置xm−1を比較し。
The stored position of the end point of course element m-1 with respect to the reference coordinate axis is compared with the vehicle body position xm-1.

x m−1≧蔀イ ・・・(4) となれば、新たな基準座標軸xm−ym へ座標変換す
る。
If x m-1≧蔀i (4), the coordinates are transformed to a new reference coordinate axis xm-ym.

■コース要素m−1が円弧の場合。■When course element m-1 is a circular arc.

記憶しているコース要素m−1の終了点と円弧中心の基
準座標軸Xm−Xm−1−yに対する位置(xm−1゜
3’m−1)+ ym−1と車体位置(x m−1,y
m−1)より。
The end point of the stored course element m-1 and the position of the arc center with respect to the reference coordinate axis Xm-Xm-1-y (xm-1°3'm-1) + ym-1 and the vehicle body position (xm-1 ,y
From m-1).

を満足すれば、基準座標軸xm−ymに座標変換する。If satisfied, the coordinates are transformed to the reference coordinate axes xm-ym.

以上のようにして、各微小単位時間毎に、基準座標軸に
対する車体位置及び方向が算出されると。
As described above, the vehicle body position and direction with respect to the reference coordinate axes are calculated for each minute unit of time.

この車体位置及び方向に基づいて、走行コースに対する
車体の位置偏差(横変位)と方向偏差(姿勢角)が算出
可能となる。
Based on this vehicle body position and direction, the positional deviation (lateral displacement) and directional deviation (attitude angle) of the vehicle body with respect to the traveling course can be calculated.

次に、その走行コースに対する車体の横変位4と姿勢角
ψの算出方法について説明する。
Next, a method of calculating the lateral displacement 4 and attitude angle ψ of the vehicle body with respect to the traveling course will be explained.

■コース要素が直線の場合 コース要素mが第4図に示すように、直線であシ、車体
の代表点Bが基準座標軸X−yに対しくx、y)に位置
し、方向角θであると。
■If the course element is a straight line As shown in Figure 4, if the course element m is a straight line, the representative point B of the car body is located at x, y) with respect to the reference coordinate axis X-y, and the direction angle θ is If there.

横変位l及び姿勢角ψは よりめることができる。The lateral displacement l and attitude angle ψ are You can read more.

■コース要素が円弧の場合 コース要素mが第5図に示すように円弧であり。■If the course element is an arc The course element m is a circular arc as shown in FIG.

車体の代表点Bが基準座標軸x−yに対しく X、 y
)に位置し1円弧の中心点(0,Y’)と、車体の代表
へBを結ぶ線上でコース要素と交叉する点の接線と(1
3) ra。
Representative point B of the vehicle body relative to the reference coordinate axis x-y
) and the tangent of the center point (0, Y') of one circular arc and the point that intersects the course element on the line connecting B to the representative of the car body and (1
3) ra.

X軸とのなす角をβ、車体の方向角をθとすると。Let the angle with the X axis be β and the direction angle of the vehicle body be θ.

横変位及び姿勢角ψは よ請求めることができる。Lateral displacement and attitude angle ψ are You can charge a fee.

さて、予じめ定めた走行コースM上を理想的に自動運転
するには、走行中、横変位l及び姿勢角ψを0にもって
いく必要がある。そこで第6図の制御ブロック図に示す
ように、(7)式で計算された横変位lと姿勢角ψはゲ
イン調整器でゲイン調整され、その合成量e−Gβ・l
十Gψ・ψがフィードバックされる。そして、目標値e
=oとこの合成量eの偏差を操舵出力とするとともに、
補償要素として操舵角ψをフィードバックして操舵出方
に加えている。操舵出力Eはパワーアンプに加えられ。
Now, in order to ideally automatically drive the vehicle on a predetermined travel course M, it is necessary to bring the lateral displacement l and attitude angle ψ to 0 while driving. Therefore, as shown in the control block diagram of Fig. 6, the lateral displacement l and attitude angle ψ calculated by equation (7) are gain-adjusted by a gain adjuster, and their combined amount e-Gβ·l
Ten Gψ・ψ is fed back. And the target value e
The deviation between =o and this combined amount e is the steering output, and
As a compensation element, the steering angle ψ is fed back and added to the steering direction. Steering output E is added to the power amplifier.

その出力でステアリングモータを駆動し、操舵制御を行
なう。なおコース要素が直線で、車体がコ(14) −ス上にあれば、横変位lと姿勢角ψの合成量は零であ
り、操舵角ψが零で、車体は直進してコース上を進行す
るが、コース要素が円弧で車体がコース上にある場合に
は、操舵角ψが零で車体が直進するとすぐにコースから
ずれてしまうことになるので、コース要素が円弧の場合
には、その円弧の半径に応じた操舵角オフセット量ψ。
The output drives the steering motor and performs steering control. Note that if the course element is a straight line and the vehicle body is on the (14) − path, the composite amount of the lateral displacement l and the attitude angle ψ is zero, the steering angle ψ is zero, and the vehicle body moves straight on the course. However, if the course element is an arc and the car body is on the course, the steering angle ψ is zero and the car body will immediately deviate from the course if it goes straight. Steering angle offset amount ψ according to the radius of the arc.

を計算し。Calculate.

Gψ(ψ−ψ。)を操作出力にフィードバックするよう
にしている。結局、操舵出力値Eは次式で算出される。
Gψ (ψ−ψ.) is fed back to the operation output. In the end, the steering output value E is calculated using the following equation.

E=−GQ−1−G’f)・(P−Gψ(9’−ψo)
 ・・(8)ただし G2:横変位フィードバックゲイン。
E=-GQ-1-G'f)・(P-Gψ(9'-ψo)
...(8) However, G2: Lateral displacement feedback gain.

Gψ:姿勢角フィードバックゲインプ Gψ:操舵角フィードバックゲイン。Gψ: Attitude angle feedback gain Gψ: Steering angle feedback gain.

第7図は、この発明を実施するだめの自動運転制却シス
テムを示すブロック図である。同図において、車体上に
設けられる車上制御装置11には。
FIG. 7 is a block diagram showing an automatic driving control system for implementing the present invention. In the figure, an on-vehicle control device 11 provided on the vehicle body.

設定部12.演算制御部13及びメモリ14が備えられ
ている。
Setting section 12. An arithmetic control section 13 and a memory 14 are provided.

設定部12は、走行コースの各コース要素毎のデータや
運転制御すべき車体の諸定数を予じめ入力設定するよう
になっている。メモリ14は設定部12より入力される
走行コーヌ、車体等の各種データの他、走行運転中の演
算値等を記憶する。
The setting unit 12 is configured to previously input and set data for each course element of the driving course and various constants of the vehicle body to be controlled. The memory 14 stores various data inputted from the setting section 12 regarding the running speed, vehicle body, etc., as well as calculated values during driving.

演算制御部12は、メモリ13に記憶される各種データ
や後述する車体より検出される操舵角。
The calculation control unit 12 calculates various data stored in the memory 13 and a steering angle detected from the vehicle body, which will be described later.

車輪回転数を受け、所定のプログラムにしたがい各種演
算を行ない、走行コースに沿って所定の速度で車体を進
行させるだめ、操舵出力、車速出力を導出するようにな
っている。
In response to the wheel rotation speed, various calculations are performed according to a predetermined program to derive steering output and vehicle speed output in order to move the vehicle along a travel course at a predetermined speed.

車体15には操舵角を検出するだめのポテンショメータ
16と、車輪の回転数を検出するだめのエンコーダ17
が設けられ、これらポテンショメータ16.エンコーダ
17よりの操舵角及び車輪回転数を示す信号は、車上制
御装置11の演算制御部12に取込まれるようになって
いる。
The vehicle body 15 includes a potentiometer 16 for detecting the steering angle and an encoder 17 for detecting the number of rotations of the wheels.
are provided, and these potentiometers 16. Signals indicating the steering angle and wheel rotation speed from the encoder 17 are taken into the arithmetic control section 12 of the on-vehicle control device 11.

次に、この自動運転制御シヌテムの走行中の全体動作を
第8図に示すフロー図を参照して説明する。
Next, the overall operation of this automatic driving control system during running will be explained with reference to the flowchart shown in FIG.

車体を定点からスタートさせる場合には、定弘における
コース要素の番号と、定点で車体があるべき基準座標軸
上の位置および方向のデータを予じめ記憶しであるので
、車体をそれに合わせて設置してスタートさせる。任意
の位置でスタートさせる場合には、スタート点データと
してその位置の上記コース要素番号等のデータを設定部
12のテンキー等で入力してスタートさせる。
When starting the car body from a fixed point, the number of the course element at Sadahiro and the position and direction data on the reference coordinate axes where the car body should be at the fixed point are stored in advance, so the car body can be set up accordingly. and start it. When starting at an arbitrary position, data such as the above-mentioned course element number of that position is input as start point data using the ten keys of the setting section 12, and the start is started.

動作ヌタート後、先ずポテンショメータ16よシの操舵
角ψiと、エンコーダ17よりの車輪回転数P12 i
 、 P21iを読込む(ステップ5T1)。続いて、
上記操舵角ψi、車輪回転数P12i、P2ti、予じ
めメモリ13に記憶されている定数、前回演算時の車体
位置、車体方向等より上記(1)の演算を行ない、車体
の位置(xi、yi)及び方向θiを算出する(ステッ
プST2 )。次に検出した車体位置より、上記(4)
式あるいは(5)式の演算を行ない、現在の車体位置が
コース要素の変化地点に達したが否かを判定しくステッ
プST3 )、コース要素の変化地点に達していると、
上記(2)式、(3)式の演算を(17) 実行し座標変換を行なう(ステップs’r4 )。
After the operation is complete, first, the steering angle ψi from the potentiometer 16 and the wheel rotation speed P12i from the encoder 17 are determined.
, P21i is read (step 5T1). continue,
The above calculation (1) is performed based on the steering angle ψi, the wheel rotation speeds P12i, P2ti, constants stored in the memory 13 in advance, the vehicle body position at the time of the previous calculation, the vehicle body direction, etc., and the vehicle body position (xi, yi) and the direction θi (step ST2). Next, from the detected vehicle body position, the above (4)
Step ST3) calculates the equation or equation (5) to determine whether or not the current vehicle body position has reached the change point of the course element.
The calculations of equations (2) and (3) above are executed as shown in (17) to perform coordinate transformation (step s'r4).

座標変換後、あるいは、ステップST3のコース要素変
化Noの判定に続き、その地点での車速指令に基づき車
速出力を行なう(ステップ5T5)。
After the coordinate transformation or following the determination of course element change No. in step ST3, the vehicle speed is output based on the vehicle speed command at that point (step 5T5).

次に、メモリ13に記憶されている現在走行中のコース
要素データを参照し、コース要素が直線か円弧かを判定
する(ステップST6 )。判定の結果、コース要素が
直線の場合は上記(6)式により直線コースにおける車
体の横変位lと姿勢角ψを計算する(ステップST7 
)。またコース要素が円弧の場合は上記(7)式によシ
1円弧コースにおける車体の横変位lと姿勢角ψを計算
する(ステップ5T3)。続いてコース要素が円弧であ
る場合には2円弧半径に応じた操舵角オフセット量ψ。
Next, referring to the course element data currently being traveled stored in the memory 13, it is determined whether the course element is a straight line or an arc (step ST6). As a result of the determination, if the course element is a straight line, the lateral displacement l and attitude angle ψ of the vehicle body on the straight course are calculated using the above equation (6) (step ST7
). If the course element is a circular arc, the lateral displacement l and attitude angle ψ of the vehicle body in the first circular arc course are calculated using the above equation (7) (step 5T3). Next, when the course element is a circular arc, the steering angle offset amount ψ is determined according to the radius of the two circular arcs.

を計算する(ステップ5T9)。そして、算出した横変
位、姿勢角の合成量を0とする操舵出力蹟を計算し、出
力する(ステップ5T10,5T11)。最後に運転終
了か否かを判定しくステップ5T12)。
is calculated (step 5T9). Then, a steering output is calculated and outputted so that the composite amount of the calculated lateral displacement and attitude angle is 0 (steps 5T10 and 5T11). Finally, it is determined whether or not the operation is finished (Step 5T12).

終了でなければスタートにリターンする。そして以後、
運転終了に至るまで、ステップST1から(18) ステップ5T12までの一連の処理を微小単位時間、毎
に繰返し行なう。以−トの制御を行なうことにより、車
体は、予じめ懇定した走行コース上を追尾して進行する
If not finished, return to start. And from then on,
A series of processes from step ST1 to (18) to step 5T12 are repeated every minute unit time until the end of the operation. By carrying out the above control, the vehicle body follows and advances on a travel course determined in advance.

この発明によれば、ガイドVヌで進行できることもちろ
ん、操舵制御が横変位と姿勢角のフィードバック制御な
ので、外乱に対しても走行コースの追従性は良好である
According to this invention, it is possible to proceed with the guide V, and since the steering control is feedback control of lateral displacement and attitude angle, the traveling course can be followed well even in response to external disturbances.

壕だ、直線のコース要素と円弧のコース要素の組合せで
2種々の走行コースを作ることができる。
It is possible to create two different driving courses by combining straight course elements and arc course elements.

さらにメモリに予じめ記憶しておく走行コースに関する
データは、コース要素毎のものでよいので。
Furthermore, the data regarding the driving course that is stored in advance in the memory may be for each course element.

演算処理が簡単となるとともに、コースを記憶させるた
めのテ゛−タ入力が簡単容易であり、まだ記憶のだめの
メモリ容量が比較的小さくてよいという利点がある。
This method has the advantage that arithmetic processing is simplified, data input for storing courses is simple, and the memory capacity required for storing courses is relatively small.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はこの発明の一実施例の走行コースを示す図、第
2図は車体の固定輪及び操舵輪を示す図。 第6図は車体の旋回中心を説明するだめの図、第4図は
直線のコース要素の横変位、及び姿勢角の算出を説明す
るための図、第5図は円弧のコース要素の横変位及び姿
勢角の算出を説明するだめの図、第6図は、操舵制御□
□を説明するだめの制御グロック図、第7図はこの発明
を実施するだめの自動運転制御シヌテムのブロック図、
第8図は同自動運耘制御システムの動作を説明するだめ
のフロー図である。 M:走行コース、ml、m2.m3:コ−ス要素、xi
−yl・x2−y2・x3−y3:基準座標軸。 X−Y:路面固定座標軸、 13:演算制御部。 14:メモリ、16:ポテンショメータ。 17:エンコーダ。 特許出願人 日本輸送機株式会社 代理人 弁理士 中 村 茂 信 第1図 第2図 第3図 第4図 第5図 ン
FIG. 1 is a diagram showing a running course of an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing fixed wheels and steered wheels of a vehicle body. Figure 6 is a diagram for explaining the turning center of the vehicle body, Figure 4 is a diagram for explaining the calculation of the lateral displacement and attitude angle of a straight course element, and Figure 5 is a diagram for explaining the lateral displacement of an arcuate course element. Fig. 6 is a diagram explaining the calculation of attitude angle and attitude angle, and the steering control □
□ is a control block diagram for explaining □, and FIG. 7 is a block diagram of an automatic driving control system for implementing this invention.
FIG. 8 is a flowchart for explaining the operation of the automatic operation control system. M: Driving course, ml, m2. m3: course element, xi
-yl・x2-y2・x3-y3: Reference coordinate axes. X-Y: Road surface fixed coordinate axis, 13: Arithmetic control unit. 14: Memory, 16: Potentiometer. 17: Encoder. Patent Applicant Nippon Yusoki Co., Ltd. Agent Patent Attorney Shigeru Nakamura Figure 1 Figure 2 Figure 3 Figure 4 Figure 5

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)走行コースを直線要素と円弧要素からなるように
構成し、各コース要素毎に基準となる基準座標軸を想定
し、別に路面に固定的に定められる路面固定座標軸を想
定し、この路面固定座標軸に対して、前記基準座標軸を
特定するデータ及び車速指令、連速指令の指令位置を前
記各基準座標軸毎に、記憶手段に記憶しておき、走行中
は回転数検出手段と操舵角検出手段で検出される回転数
及び操舵角より、移動体の横変位と姿勢角を検出し、こ
の横変位、姿勢角が零となるように、操舵制御するとと
もに、車体が車速指令位置に達すると、その位置に対応
する車速指令値を出力するようにした車両の自動運転制
御方式。
(1) Configure the driving course to consist of linear elements and circular arc elements, and assume a reference coordinate axis that serves as a reference for each course element, and also assume a road surface-fixed coordinate axis that is fixedly fixed to the road surface. With respect to the coordinate axes, the data specifying the reference coordinate axes, the vehicle speed command, and the command position of the continuous speed command are stored in a storage means for each of the reference coordinate axes, and during driving, the rotation speed detection means and the steering angle detection means The lateral displacement and attitude angle of the moving body are detected from the rotational speed and steering angle detected by , and the steering is controlled so that the lateral displacement and attitude angle become zero, and when the vehicle body reaches the vehicle speed command position, An automatic vehicle driving control system that outputs a vehicle speed command value corresponding to that position.
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