CN113439048A - 车间距离控制装置 - Google Patents

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西胁和弘
家泽雅宏
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Abstract

车间距离控制装置(100)具备延迟距离运算部(103)和延迟距离补偿部(107)，在先行车辆LV的速度变化的行驶场景中，运算因车速控制部(12)的延迟引起而产生的延迟距离(Ddelay)，考虑用于对车速指令(V*)补偿该延迟距离(Ddelay)的延迟距离补偿车速指令(VFF_delay*)来进行控制以使实际的车间距离与从车间距离的初始值至到达先行车辆加减速后的目标车间距离为止的目标轨道(Dtrk*)相一致。

Description

车间距离控制装置
技术领域
本申请涉及车间距离控制装置。
背景技术
车间距离控制装置(Adaptive Cruise Control)是在保持先行车辆和本车辆的车间距离一定的同时控制匀速行驶的装置。最近，不仅是控制保持了与先行车辆的车间距离的行驶，还要求根据所有的行驶状况进行符合驾驶员感受的行驶控制。例如，在专利文献1中，提出了一种技术，该技术定义了直到通过滤波器将车间距离收敛到车间距离目标值为止的车间距离的时间推移，并通过反馈控制和前馈控制进行控制以对先行车辆进行跟踪。而且，通过根据目标车间偏差(车间距离检测值和目标车间距离的偏差)以及相对速度检测值来设定车间距离控制系统的响应特性(滤波器的频率·衰减系数)，从而能够实现模拟了驾驶员的操作特性的车间距离控制系统。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第3661495号公报
发明内容
发明所要解决的技术问题
车间距离控制装置也需要对应于对减速停车的先行车辆进行追踪的场景等先行车速发生变动的场景。在上述追踪场景中，伴随先行车辆的减速，目标车间距离也会减少。因此，对于减少后的目标车间距离，车间距离控制装置需要通过“用于缩短车间距离的加速”和“与先行车速的减速相匹配的减速”的合成来跟随先行车辆。
在专利文献1中，通过对车间距离的反馈控制(第1项)和前馈控制(第2项)以及先行车速(第3项)这3个项之和来生成车速指令，车速控制部进行控制以使本车速与车速指令相一致。因此，在先行车辆减速的情况下，第2项的前馈控制项生成由于跟随伴随先行车辆减速而变小的目标车间距离因而加速的指令，第3项的先行车速度项生成跟随先行车辆而减速的指令。但是，第3项的先行车速项不考虑后段的车速控制部的响应延迟，因此第2项的指令占主导地位。其结果是，在先行车辆减速的情况下，车间距离比目标车间距离小，接近于先行车辆。特别是在先行车辆减速停车的情况下，如果比停车时的目标车间距离即停车距离接近，则有可能会碰撞到先行车辆。
本申请公开了用于解决上述课题的技术，其目的在于提供一种车间距离控制装置，在先行车辆减速的行驶场景中，一边跟随先行车速进行减速，一边维持目标车间距离。
解决技术问题所采用的技术方案
本申请所公开的车间距离控制装置，其具有基于本车辆与先行车辆的车间距离、与所述先行车辆的相对速度以及所述本车辆的速度来运算所述本车辆的车速指令的车速指令运算部，该车间距离控制装置根据由所述车速指令运算部运算出的所述车速指令通过车速控制部控制所述本车辆的速度，进行所述车间距离的控制，所述车间距离控制装置的特征在于，包括：先行车速运算部，该先行车速运算部根据所述本车辆的速度以及与所述先行车辆的相对速度来运算所述先行车辆的速度；目标车间设定部，该目标车间设定部基于所述先行车辆的速度，设定控制所述车间距离的目标值即目标车间距离；延迟距离运算部，该延迟距离运算部基于由所述先行车速运算部运算出的所述先行车辆的速度，来运算因所述车速控制部的响应延迟引起的所述车间距离的变动量即延迟距离；目标轨道生成部，该目标轨道生成部具有第一滤波器和第二滤波器，生成从所述车间距离的初始值至到达所述目标车间距离为止的车间距离的时间履历即目标轨道，所述第一滤波器定义从所述车间距离的初始值到收敛至所述目标车间距离为止的响应特性，所述第二滤波器定义补偿所述延迟距离且直到收敛至零为止的响应特性；FB控制部，该FB控制部将增益与所述车间距离、与所述先行车辆的相对速度以及所述目标轨道的偏差相乘，来运算反馈车速指令；FF控制部，该FF控制部使用由所述目标轨道生成部的所述第一滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述目标车间距离相对应的前馈车速指令；以及延迟距离补偿部，该延迟距离补偿部使用由所述目标轨道生成部的所述第二滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述延迟距离相对应的延迟距离补偿车速指令，所述车速指令运算部中，基于所述先行车辆的速度、所述反馈车速指令、所述前馈车速指令以及所述延迟距离补偿车速指令来运算所述车速指令。
发明效果
根据本申请所公开的车间距离控制装置，在跟随先行车辆的行驶场景中，由于生成对从与先行车辆的车间距离的初始值至到达先行车辆的速度变更后的目标车间距离为止的车间距离的时间履历进行定义的目标轨道，并且控制成所生成的目标轨道与实际的车间距离相一致，所以能够提供一种即使在先行车辆减速的场景下也能够维持车间距离的车间距离控制装置。
附图说明
图1是表示实施方式1所涉及的车间距离控制装置的结构的功能框图。
图2是表示实施方式1所涉及的延迟距离运算部的结构的控制框图。
图3是示出实施方式1所涉及的目标轨道生成部的结构的控制框图。
图4是表示实施方式1所涉及的FF控制部的结构的控制框图。
图5是表示实施方式1所涉及的延迟距离补偿部的结构的控制框图。
图6是表示实施方式1所涉及的车间距离控制装置的硬件结构的框图。
图7是表示实施方式1所涉及的车间距离控制装置的硬件结构的框图。
图8是表示成为实施方式1所涉及的车间距离控制装置的控制对象的行驶场景的示例的图。
图9是表示作为实施方式1的比较例的模拟结果的图。
图10是表示实施方式1所涉及的车间距离控制装置所进行的控制动作的模拟结果的图。
图11是表示实施方式2所涉及的车间距离控制装置的结构的功能框图。
图12是表示实施方式2所涉及的延迟距离运算部的结构的控制框图。
图13是表示实施方式2所涉及的车间距离控制装置所进行的控制动作的模拟结果的图。
图14是表示实施方式3所涉及的车间距离控制装置的结构的功能框图。
图15是表示实施方式3所涉及的车间距离控制装置所进行的控制动作的模拟结果的图。
图16是表示实施方式4所涉及的车间距离控制装置的结构的功能框图。
图17是示出实施方式4所涉及的目标轨道生成部的结构的控制框图。
图18是表示实施方式4所涉及的第一FF控制部的结构的控制框图。
图19是表示实施方式4所涉及的第二FF控制部的结构的控制框图。
图20是表示成为实施方式4所涉及的车间距离控制装置的控制对象的行驶场景的示例的图。
图21是表示成为实施方式4所涉及的车间距离控制装置的控制对象的行驶场景的另一示例的图。
图22是表示实施方式4所涉及的车间距离控制装置所进行的控制动作的模拟结果的图。
图23是表示实施方式4所涉及的车间距离控制装置所进行的控制动作的模拟结果的图。
图24是表示实施方式4所涉及的其他车间距离控制装置的结构的功能框图。
图25是表示实施方式4所涉及的其他车间距离控制装置的结构的功能框图。
具体实施方式
以下，参照附图对本实施方式进行说明。在各图中，同一标号表示相同或相当部分。
实施方式1.
下面，使用图1至图10对实施方式1所涉及的车间距离控制装置进行说明。
图1是表示实施方式1所涉及的车间距离控制装置的结构的功能框图。车间距离控制装置100基于由车间距离传感器10检测出的本车辆与先行车辆的车间距离D及与先行车辆的相对速度dV、和由车速传感器11检测出的本车速(本车辆的速度，以下称为本车速)V，生成用于维持与先行车辆的车间距离并行驶的车速指令V*，并输出到车速控制部12。车速控制部12向车辆驱动部13输出加速度指令或驱动转矩指令，以使本车速V与车速指令V*相一致。车辆驱动部13根据加速度指令或驱动转矩指令，控制发动机或驱动电动机或油压制动器，向车辆提供制动力或驱动力。
如图1所示，车间距离控制装置100包括先行车速运算部101、目标车间设定部102、延迟距离运算部103、目标轨道生成部104、FB控制部105、FF控制部106、延迟距离补偿部107以及车速指令运算部108。
由车间距离传感器10检测出的本车辆与先行车辆之间的车间距离D被输入到目标轨道生成部104、FB控制部105和FF控制部106。与先行车辆的相对速度dV被输入到先行车速运算部101、目标轨道生成部104、FB控制部105及FF控制部106。
由车速传感器11检测出的本车速V被输入到先行车速运算部101及车速控制部12。
先行车速运算部101基于由车间距离传感器10检测出的与先行车辆的相对速度dV和由车速传感器11检测出的本车速V，运算先行车速(先行车辆的速度，以下称为先行车速)Vlead，并输出到目标车间设定部102、延迟距离运算部103及车速指令运算部108。
目标车间设定部102基于从先行车速运算部101输入的先行车速Vlead，设定车间距离控制的目标值即目标车间距离D*，并输出到目标轨道生成部104、FF控制部106。
延迟距离运算部103基于先行车速Vlead运算后述的延迟距离Ddelay，并输出到目标轨道生成部104和延迟距离补偿部107。
目标轨道生成部104基于目标车间距离D*和延迟距离Ddelay，生成从车间距离D为初始值的车间距离初始值D0到收敛至目标车间距离D*为止的时间履历即目标轨道Dtrk*，并输出到FB控制部105。
FB控制部105基于车间距离D、相对速度dV、目标轨道Dtrk*，生成反馈车速指令VFB*，并输出到车速指令运算部108。
FF控制部106基于车间距离D、相对速度dV、目标车间距离D*，生成前馈车速指令VFF*，并输出到车速指令运算部108。
延迟距离补偿部107基于延迟距离Ddelay，生成延迟距离补偿车速指令VFF_delay*，并输出到车速指令运算部108。
车速指令运算部108基于先行车速Vlead、反馈车速指令VFB*、前馈车速指令VFF*及延迟距离补偿车速指令VFF_delay*来运算车速指令V*，并输出到车速控制部12。
接着，详细说明车间距离控制装置100的各部的动作。
在先行车速运算部101中，先行车速Vlead能够使用相对速度dV和本车速V，通过下式(1)来求出。
[数学式1]
Vlead＝V+dV…(1)
在目标车间设定部102中，目标车间距离D*能够使用先行车速Vlead，通过下式(2)来求出。
[数学式2]
D*＝τTHW×Vlead+Dstop…(2)
在上述式(2)中，τTHW是系数，Dstop是偏移即先行车辆停车时的目标车间距离。通过对系数τTHW和偏移Dstop预先准备多个值的组合，驾驶员能够从多个车间设定(例如长(长距离)、中(中距离)和短(短距离)等多个阶段中选择目标车间距离，并将其设定、输入到车间距离控制装置100的目标车间设定部102中。
延迟距离运算部103使用先行车速Vlead计算延迟距离Ddelay。在车间距离控制装置100中，例如在设定为车速指令V*＝先行车速Vlead的情况下，仅车速控制部12的响应特性在本车速的追随中发生延迟，车间距离发生变动。在延迟距离运算部103中，通过下式(3)求出由车速控制部12的响应特性引起的距离的变化量即延迟距离Ddelay。
[数学式3]
Figure BDA0003202549330000071
在上式(3)中，s表示拉普拉斯算子(以下相同)，1/s表示积分要素，传递函数GV(s)表示车速控制部12的响应特性。在式(3)中，通过对由车速控制部12的响应特性GV(s)引起的车速的差进行积分，从而求出延迟距离Ddelay。
上述式(3)的车速控制部12的响应特性GV(s)例如定义为下式(4)。式(4)为时间常数τV的一阶传递函数。
[数学式4]
Figure BDA0003202549330000081
图2是表示延迟距离运算部103的结构的控制框图。如图2所示，使用数学式(4)所示的车速控制部12的传递函数GV(s)1031和积分器1/s1032来表示延迟距离运算部103。在传递函数GV(s)1031中输入先行车速Vlead，将其结果与先行车速Vlead之差即Vlead-Vlead×GV(s)作为输入的积分器1/s1032的输出是上述式(3)的延迟距离Ddelay。
目标轨道生成部104通过滤波器生成目标轨道Dtrk*。假设先行车速是恒定的，则目标轨道Dtrk*能够使用目标车间距离D*和滤波器Fd(s)通过下式(5)来求出。
[数学式5]
Dtrk *＝Fd(s)D*…(5)
在上述式(5)中，通过将滤波器Fd(s)的输入设定为从车间距离D的初始值D0到目标车间距离D*的步骤输入，从而能够生成从车间距离初始值D0到收敛至目标车间距离D*为止的时间履历。该滤波器Fd(s)将响应特性定义为例如对应于下式(6)所示的目标车间距离D*的频率ωd、衰减系数ζd的二阶传递函数。
[数学式6]
Figure BDA0003202549330000082
在先行车速发生变动的情况下，需要考虑车速控制部12的响应特性引起的延迟距离Ddelay来进行补偿。考虑了先行车速变动的目标轨道生成部104的处理在下式(7)中示出。
[数学式7]
Dtrk *＝Fd(s)D*+Ddelay-Fdelay(s)Ddelay…(7)
上述式(7)的第二项是由延迟距离Ddelay引起的距离变化量，第三项是根据滤波器Fdelay(s)的响应特性校正延迟距离Ddelay的项。该滤波器Fdelay(s)与滤波器Fd(s)同样地，将响应特性定义为例如对应于下式(8)的延迟距离Ddelay的频率ωdelay、衰减系数ζdelay的二阶传递函数。
[数学式8]
Figure BDA0003202549330000091
图3是表示目标轨道生成部104的结构的控制框图。如图3所示，使用数学式(7)所示的第一滤波器即滤波器Fd(s)1041和第二滤波器即滤波器Fdelay(s)1042来表示目标轨道生成部104。此时，对于滤波器Fd(s)1041，将输入设为目标车间距离D*，将初始值设为车间距离D的初始值D0。然后，对于滤波器Fdelay(s)1042，将输入、初始值均设为延迟距离Ddelay。
即，通过滤波器Fd(s)1041，根据由式(6)的传递函数定义、设定的响应特性，执行处理以使车间距离D的初始值D0收敛至目标车间距离D*。另外，通过滤波器Fdelay(s)1042，根据由式(8)的传递函数定义、设定的响应特性执行处理以使得延迟距离Ddelay变成零。通过这两个滤波器执行处理以生成目标轨道Dtrk*。
FB控制部105输入从目标轨道生成部104输出的目标轨道Dtrk*，如下式(9)所示那样对车间距离D和目标轨道Dtrk*的偏差进行PD(比例微分)控制，生成反馈车速指令VFB*并输出到车速指令运算部108。
[数学式9]
VFB *＝-(Kdp+sKdd)(Dtrk *-D)…(9)
在上述式(9)中，Kdp是比例增益，Kdd是微分增益，对车间距离D和目标轨道Dtrk*的偏差乘以2个增益之和，从而生成反馈车速指令VFB*。
如下式(10)所示，FF控制部106将目标车间距离D*作为输入，使用传递函数CFF(s)生成前馈车速指令VFF*。
[数学式10]
XFF *＝CFF(s)D*…(10)
上述式(10)中的传递函数CFF(s)使用目标轨道生成部104的滤波器Fd(s)和车间距离控制装置100的控制对象的传递函数P(s)，表示为下式(11)。
[数学式11]
Figure BDA0003202549330000101
上述式(11)中的传递函数P(s)使用车速控制部12的传递函数GV(s)和根据本车速运算车间距离的负积分器(-1/s)，表示为下式(12)。
[数学式12]
Figure BDA0003202549330000102
根据上述式(11)和式(12)，FF控制单元106的传递函数CFF(s)表示为下式(13)。
[数学式13]
Figure BDA0003202549330000111
图4是表示FF控制部106的结构的控制框图。如图4所示，使用由数学式(10)表示的传递函数CFF(s)1061来表示FF控制部106。此时，对于传递函数CFF(s)1061，输入是目标车间距离D*，初始值是车间距离D的初始值D0。
延迟距离补偿部107如以下数学式(14)所表示的那样，使用传递函数CFF_delay(s)运算延迟距离补偿车速指令VFF_delay*。另外，由于本项具有利用式(7)的滤波器Fdelay(s)的响应特性来抵消由车速控制单元12的响应特性引起的距离的变化量即延迟距离Ddelay的作用，因此将输入设为延迟距离Ddelay的负值。
[数学式14]
VFF_delay *＝CFF_delay(s)(-Ddelay)…(14)
上述式(14)中的传递函数CFF_delay(s)使用目标轨道生成部104的滤波器Fdelay(s)和车间距离控制装置100的控制对象的传递函数P(s)，表示为下式(15)。
[数学式15]
Figure BDA0003202549330000112
通过上述式(12)、式(15)，传递函数CFF_delay(s)表示为下式(16)。
[数学式16]
Figure BDA0003202549330000113
图5是表示延迟距离补偿部107的结构的控制框图。如图5所示，使用由数学式(14)表示的传递函数CFF_delay(s)1071来表示延迟距离补偿部107。此时，对于传递函数CFF_delay(s)1071，将输入、初始值均设为延迟距离Ddelay。
如下式(17)所表示那样，车速指令运算部108运算车速指令V*以作为先行车速Vlead、反馈车速指令VFB*、前馈车速指令VFF*及延迟距离补偿车速指令VFF_delay*之和，并输出到车速控制部12。
[数学式17]
V*＝VFB *+VFF *+VFF_delay *+Vlead…(17)
以上说明的车间距离控制装置100的各结构部能够使用计算机来构成，并且这些各结构部的功能可通过计算机执行程序来实现。即，图1所示的车间距离控制装置100的先行车速运算部101、目标车间设定部102、延迟距离运算部103、目标轨道生成部104、FB控制部105、FF控制部106、延迟距离补偿部107以及车速指令运算部108分别例如由图6所示的处理电路20来实现。对于处理电路20，适用CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)、DSP(Digital Signal Processor：数字信号处理器)等处理器，并通过执行收纳于存储装置的程序来实现上述各结构部的功能。
另外，对于处理电路20，还可以适用专用的硬件。在处理电路20为专用硬件的情况下，处理电路20例如相当于单一电路、复合电路、编程处理器、并联编程处理器、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：专用集成电路)、FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)或它们的组合等。
另外，在图7中示出了图1所示的车间距离控制装置100的各结构即先行车速运算部101、目标车间设定部102、延迟距离运算部103、目标轨道生成部104、FB控制部105、FF控制部106、延迟距离补偿部107及车速指令运算部108使用处理器来构成的情况下的硬件结构。该情况下，车间距离控制装置100的各结构的功能由软件等(软件、固件或软件和固件)的组合来实现。软件等被记载为程序，并储存于存储器22。起到作为处理电路20的作用的处理器21读取存储于存储器22(存储装置)的程序并加以执行，从而实现各部分的功能。虽然存储器22未图示，但具备随机存取储存器(RAM：Random Access Memory和)等易失性存储装置、和闪存等非易失性的辅助存储装置。此外，也可以具备硬盘这样的辅助存储装置以代替闪存。处理器21执行从存储器22输入的程序。该情况下，程序从辅助存储装置经由易失性存储装置(EEPROM：Electrically Erasable Programmable Read Only Memory：电可擦除可编程只读存储器)被输入到处理器21。另外，处理器21可以将运算结果等数据输出至存储器22的易失性存储装置，也可以经由易失性存储装置将数据保存至辅助存储装置。
接着，基于模拟结果说明本实施方式1所涉及的车间距离控制装置100所进行的行驶场景中的控制动作。图8是示出行驶场景的示例的图。在图中，表示了本车辆OV和先行车辆LV从稳定行驶的状态开始，先行车辆LV减速后的示例。在初始状态下，本车速V＝先行车速Vlead＝V0，是车间距离D的初始值D0＝目标车间距离D*的稳定行驶。在先行车辆减速，先行车速Vlead＝V1＜V0之后，本车速V被控制为与减速后的先行车速Vlead＝V1相等，车间距离D被控制为与比初始状态要小的目标车间距离D*相等。
图9和图10是表示图8的行驶场景中的模拟结果的图，图9是相当于现有技术的比较例，图10是本实施方式所涉及的车间距离控制装置100的结果。另外，在图9和图10中，均表示了车间距离(Dist.)、速度(Vel.)和加速度(Accel.)的模拟结果，第1层表示车间距离(Dist.)[m]的时间变化，第2层和第3层表示速度(Vel.)[km/h]的时间变化，第4层表示加速度(Accel.)[m/s2]的时间变化。这里，对于加速度，上述的车速控制部12将向车辆驱动部13输出的加速度指令设为a*，将本车辆OV的加速度设为a。
首先，从相当于现有技术的结果来说明。
图9是表示使用了现有技术的车间距离控制装置时的模拟结果的图。现有技术的车间距离控制装置是从图1的车间距离控制装置100中将延迟距离运算部103以及延迟距离补偿部107、以及作为各自的输出的延迟距离Ddelay和延迟距离补偿车速指令VFF_delay去除后得到的结构。为了与本实施方式的动作进行比较，图9中将VFF_delay*显示为零。
在图9中，在初始状态下，即在时刻0[s]时，车间距离D＝目标车间距离D*＝40[m]，本车速V＝先行车速Vlead＝60[km/h]。如从该状态开始的第2层所示那样，从时刻5[s]开始，先行车辆LV开始减速，在时刻13[s]减速至先行车速Vlead＝0[km/h]。而且，目标车间距离D*随着先行车辆减速而减少，D*＝Dstop＝5[m]。
在现有技术的情况下，如在背景技术的栏中所述那样，通过对车间距离的反馈控制、前馈控制和先行车速的3项之和的运算来生成车速指令，车速控制部进行控制以使本车速与车速指令相一致。即，车速指令V*以V*＝VFB*+VFF*+Vlead进行运算。第2项的前馈车速指令VFF*如第3层所示那样进行加速用以跟随所减少的目标车间距离D*。然后，第3项与先行车速Vlead相匹配地减速。如果将这些相加，则第2层的车速指令V*成为比先行车速Vlead延迟大约2[s]并减速的波形，本车速V进一步延迟车速控制部12的响应即传递函数GV(s)。
其结果是，先行车辆LV减速后的车间距离D始终处于比目标轨道Dtrk*要小且过于接近的状态。而且，从第2层开始在时刻16[s]本车速V＝0并停车，但是在第1层的时刻15[s]之前成为车间距离D＝0，由此可知在本车速V＝0停车时无法确保车间距离。这是因为在车速指令V*的运算中并没有考虑到车速控制部12的响应延迟。
接着，使用图10说明本实施方式所涉及的车间距离控制装置100所进行的控制动作的模拟结果。初始状态、即时刻0[s]的本车辆OV和先行车辆LV的状态，以及第2层的先行车辆LV的减速波形即Vlead的推移与图9同样。在本实施方式中，运算由车速控制部分12的延迟引起而产生的延迟距离Ddelay。然后，如图10中第3层所示，延迟距离补偿车速指令VFF_delay*由于进行用于补偿延迟距离Ddelay的减速(式(17)的第3项)，所以如第2层所示，车速指令V*成为与先行车速Vlead相比，相对于图9的延迟以约一半的延迟减速的波形。如上述式(7)所示，第1层的目标轨道Dtrk*是考虑了延迟距离Ddelay和由延迟距离补偿车速指令VFF_delay*补偿后的距离即Fdelay(s)Ddelay而求出的。
其结果是，在先行车辆减速时，图10中第1层的车间距离D始终与目标轨道Dtrk*相等，即使在本车速V＝0的停车时，也成为车间距离D＝目标车间距离D*。即，从减速到停车为止，能够按照目标轨道Dtrk*控制车间距离D。
如上所述，根据本实施方式，在车间距离控制装置中具备延迟距离运算部103和延迟距离补偿部107，在先行车辆LV减速的行驶场景中，运算因车速控制部12的延迟引起而产生的延迟距离Ddelay，延迟距离补偿车速指令VFF_delay*进行减速以补偿延迟距离Ddelay，所以能够进行控制以使实际的车间距离与从车间距离的初始值至到达先行车辆减速后的目标车间距离为止的目标轨道Dtrk*相一致。即，即使在先行车辆减速的场景下，也能够提供能维持车间距离的车间距离控制装置。
在上述实施方式1中，以先行车辆LV减速的例子进行了说明，但在加速的情况下也能够同样地进行控制，能进行控制以使实际的车间距离与从车间距离的初始值至达到先行车辆加速后的目标车间距离为止的目标轨道Dtrk*相一致。
实施方式2.
使用图11至图13对实施方式2所涉及的车间距离控制装置进行说明。
图11是表示本实施方式2所涉及的车间距离控制装置200的结构的功能框图。如图11所示，车间距离控制装置200相对于图1所示的实施方式1的车间距离控制装置100的结构，构成为在先行车速运算部101和目标车间设定部102之间具备第一先行车速滤波器部109，并具备延迟距离运算部103A以取代延迟距离运算部103。
在图11中，从先行车速运算部101输出的先行车速Vlead被输入到第一先行车速滤波器部109，运算并输出先行车速跟随指令VFF_lead*。所输出的先行车速跟随指令VFF_lead*被输入到目标车间设定部102、延迟距离运算部103A以及车速指令运算部108。此外，在图11中，对于与使用图1说明的车间距离控制装置100相同的结构标注相同的标号，省略重复的说明。
在实施方式1的车间距离控制装置100中，如式(17)所示那样，使用V*＝VFB*+VFF_delay*+Vlead来运算车速指令V*，第4项的Vlead与先行车辆LV相同地设为减速。因此，如从实施方式1的图10的第4层可知，时刻5[s]的先行车辆LV在减速定时，本车辆OV的加速度a与先行车辆LV的减速一起立即响应并向负摆动。并不期望这样对先行车速的变动过度反应。
因此，在本实施方式2中，第一先行车速滤波器部109基于下式(18)，将滤波器Flead(s)的输入及初始值设定为先行车速Vlead，由此运算车速指令V*的响应相对于先行车速Vlead延迟了的先行车速跟随指令VFF_lead*。
[数学式18]
VFF_lead *＝Flead(s)Vlead…(18)
上述式(18)中的滤波器Flead(s)例如由下式(19)那样的与先行车速Vlead对应的时间常数τlead的一阶传递函数来定义。
[数学式19]
Figure BDA0003202549330000171
然后，取代实施方式1中的先行车速Vlead，由第一先行车速滤波器部109运算出的先行车速跟随指令VFF_lead*被输入到目标车间设定部102和车速指令运算部108中。延迟距离运算部103A中使用下式(20)来代替式(3)。当将其整理成式(21)时可知，运算因车速控制部12的响应特性GV(s)和第一先行车速滤波器部109的滤波器Fladd(s)引起的延迟距离。
[数学式20]
Figure BDA0003202549330000172
[数学式21]
Figure BDA0003202549330000173
图12是表示延迟距离运算部103A的结构的控制框图。如图12所示，使用式(20)所示的车速控制部12的传递函数GV(s)1032和积分器1/s1032来表示延迟距离运算部103A。即，先行车速跟随指令VFF_lead*被输入到传递函数GV(s)1032，将其结果与先行车速Vlead之差即Vlead-GV(s)×VFF_lead*作为输入的积分器1/s1032的输出是上述式(20)的延迟距离Ddelay。
接着，基于模拟结果说明本实施方式2所涉及的车间距离控制装置200所进行的行驶场景中的控制动作。行驶场景与实施方式1中说明的图8相同。
图13示出了本实施方式2所涉及的车间距离控制装置200所进行的控制动作的模拟结果。另外，图13的模拟结果的显示与实施方式1的图9以及图10相同。
在实施方式1中说明的表示车速指令V*的式(17)即V*＝VFB*+VFF*+VFF_delay*+Vlead中，第2项到第4项都是对先行车速Vlead用前馈进行运算的项。在本实施方式2中，将针对上述的输入全部置换为对先行车速Vlead进行滤波处理后的先行车速跟随命令VFF_lead*。由此，与实施方式1的图10相比较,图13中第1层的目标车间距离D*、第3层的前馈车速指令VFF*、延迟距离补偿车速指令VFF_delay*成为平滑的波形。作为结果，第四层的加速度成为缓慢地开始减速并缓慢地完成减速的波形。
另外，如上述式(20)所示，由于在延迟距离运算部103A中也考虑因第一先行车速滤波器部109引起的延迟，所以从减速到停车为止，能够按照目标轨道Dtrk*控制车间距离D。即，根据本结构，能够兼顾“缓慢的减速”和“按照目标轨道的车间距离控制”。
如上所述，根据本实施方式2，在先行车速运算部101的后级具备第一先行车速滤波器部109，使用对先行车速Vlead进行滤波处理后的先行车速跟随指令VFF_lead*来运算车速指令V*，因此除了实施方式1的效果外，，本车辆OV还能够以缓慢的减速跟随先行车辆LV的减速，从而能够为驾驶员提供舒适的行驶。
在上述实施方式2中，以先行车辆LV减速的例子进行了说明，但在加速的情况下也能够同样地进行控制，除了实施方式1的效果之外，本车辆OV还能够以缓慢的加速跟随先行车辆LV的加速，从而能够为驾驶员提供舒适的行驶。
实施方式3.
使用图14和图15对实施方式3所涉及的车间距离控制装置进行说明。
图14是表示本实施方式3所涉及的车间距离控制装置300的结构的功能框图。如图14所示，车间距离控制装置300相对于图11所示的实施方式2的车间距离控制装置200的结构，构成为在第一先行车速滤波器部109的前级进一步具备第二先行车速滤波器部110。
如图14所示，对先行车速Vlead按照第二先行车速滤波器部110、第一先行车速滤波器部109的顺序进行滤波处理。然后，第二先行车速滤波器部110的输出Vlead_ldf和第一先行车速滤波器部109的输出VFF_lead*被输入到延迟距离运算部103A。此外，在图14中，对于与使用图11说明的车间距离控制装置200相同的结构标注相同的标号，省略重复的说明。
在上述实施方式2的车间距离控制装置200中，先行车速Vlead在第一先行车速滤波器部109中进行滤波处理，但在车间距离传感器10的相对速度dV或车速传感器11的本车速V中包含噪声的情况下，输出从第一先行车速滤波器部109的输出即先行车速跟随指令VFF_lead*去除了噪声后的值。然而，由于因第一先行车速滤波器部109的滤波器引起的延迟由延迟距离运算部103A运算并校正，所以在基于延迟距离Ddelay和延迟距离Ddelay运算出的延迟距离补偿车速指令VFF_delay*中再次表现出噪音的影响。因此，在实施方式2的车间距离控制装置200中，不能去除相对速度dV及本车速V的噪声。
因此，在本实施方式3中，第二先行车速滤波器部110基于下式(22)对先行车速Vlead进行滤波处理，并去除外部干扰。
[数学式22]
Vlead_lpf＝Flead2(s)Vlead…(22)
上述式(22)中的滤波器Flead(s)例如由下式(23)那样的时间常数τlead2的一阶传递函数来定义。
[数学式23]
Figure BDA0003202549330000201
如上所述，在本实施方式3的车间距离控制装置300中，针对先行车速Vlead，具备第一先行车速滤波器部109和第二先行车速滤波器部110这2个滤波器。第二先行车速滤波器部110具有去除相对速度dV及本车速V的噪声的作用，由FB控制部105补偿因第二先行车速滤波器部110引起的延迟。而且，第一先行车速滤波器部109定义针对车间距离控制装置300的先行车速Vlead的变动的响应特性，因第二先行车速滤波器部110引起的延迟通过延迟距离运算部103A来运算，并通过延迟距离补偿部107来补偿。
接着，基于模拟结果说明本实施方式3所涉及的车间距离控制装置300所进行的行驶场景中的控制动作。行驶场景与实施方式1中说明的图8相同。
图15表示本实施方式3所涉及的车间距离控制装置300所进行的控制动作的模拟结果的图。另外，图15的模拟结果的显示与实施方式1的图9以及图10相同。
在本实施方式3中，通过对先行车速Vlead追加了第二滤波器即先行车速滤波器部110，从而图15中第二层的先行车速跟随指令VFF_lead*成为比实施方式2的图13中所示的先行车速跟随指令VFF_lead*要延迟的波形。因此，如图15中第三层的反馈车速指令VFB*所示那样，通过FB控制部105进行用于补偿延迟的减速，从而能够进行控制以使得车间距离D与目标轨道Dtrk*相一致。即，除了“缓慢的减速”和“按照目标轨道的车间距离控制”之外，还能够“抑制相对速度dV及本车速V的噪声影响”。
如上所述，根据本实施方式3，能够提供一种车间距离控制装置，在先行车速运算部101和第一先行车速滤波器部109之间还具备第二先行车速滤波器部110，由于抑制了因本车辆OV和先行车辆LV的相对速度dV以及本车速V引起的噪声，因此除了实施方式1、2的效果之外，还能够更高精度地进行控制以使得车间距离D与目标轨道Dtrk*相一致。
在上述实施方式3中以先行车辆LV减速的例子进行了说明，但也能提供一种车间距离控制装置，在加速的情况下能够抑制因本车辆OV与先行车辆LV的相对速度dV及本车速V引起的噪声，除了实施方式1、2的效果之外，能够更高精度地进行控制以使得车间距离D与目标轨道Dtrk*相一致。
实施方式4.
使用图16至图23对实施方式4所涉及的车间距离控制装置进行说明。
图16是表示本实施方式4所涉及的车间距离控制装置400的结构的功能框图。如图16所示，车间距离控制装置400相对于图14所示实施方式3的车间距离控制装置300的结构，构成为具备目标轨道生成部104A以取代目标轨道生成部104，FF控制部具备第一FF控制部111和第二FF控制部112以取代FF控制部106，还具备车速指令运算部108A以取代车速指令运算部108。
如图16所示，从车间距离传感器10输出的车间距离D和相对速度dV、从目标车间设定部102输出的目标车间D*被输入到第一FF控制部111，运算并输出第一前馈车速指令VFF_init*。所输出的第一前馈车速指令VFF_init*被输入到车速指令运算部108A。
从目标车间设定部102输出的目标车间D*被输入到第2FF控制部112，运算并输出第二前馈车速度指令VFF_dref*。所输出的第二前馈车速指令VFF_dref*被输入到车速指令运算部108A。
在车速指令运算部108A中，所输入的反馈车速指令VFB*、第一前馈车速指令VFF_init*、第二前馈车速指令VFF_dref*、延迟距离补偿车速指令VFF_delay*及先行车速跟随指令VFF_lead*，通过下式(24)运算并输出车速指令V*。所输出的车速指令V*被输入到车速控制部12。
[数学式24]
V*＝VFB *+VFF_init *+VFF_dref *+VFF_delay *+VFF_lead * …(24)
此外，在图16中，对于与图14的车间距离控制装置300相同的结构标注相同的标号，省略重复的说明。
接着，对车间距离控制装置400的动作进行说明。
图17是表示目标轨道生成部104A的结构的控制框图。与图3所示的目标轨道生成部104相比较，图3的初始值为车间距离初始值D0、输入为目标车间距离D*即滤波器Fd(s)1041被分离成图17中的如下2个滤波器，即初始值为相对于目标车间距离D*的车间距离初始值D0的偏差即目标车间偏差(D0-D*)、输入为0的滤波器Finit(s)1041a、以及初始值和输入为目标车间距离D*的滤波器Fdref(s)1041b。滤波器Finit(s)1041a例如被定义为与下式(25)的目标车间偏差相对应的频率ωinit、衰减系数ζinit的二次传递函数。
[数学式25]
Figure BDA0003202549330000221
在滤波器Finit(s)1041a中，执行直到目标车间偏差(D0-D*)收敛至0为止的处理。由于输入的初始值为(D0-D*)，之后的输入为0，所以收敛后保持为0不变。因此，通过在控制开始时设定滤波器Finit(s)的响应特性即频率ωinit及衰减系数ζinit，从而车间距离控制装置400根据所设定的响应特性从车间距离初始值D0收敛至目标车间距离D*。
该滤波器Finit(s)1041a实质上是与图3的初始值为车间距离初始值D0、输入为目标车间距离D*的滤波器Fd(s)1041相同的动作。
同样地，滤波器Fdref(s)1041b例如被定义为如下式(26)所述那样与目标车间距离相对应的频率ωdref、衰减系数ζdref的二次传递函数。
[数学式26]
Figure BDA0003202549330000231
滤波器Fdref(s)1041b是定义针对控制开始后的目标车间距离D*的变动的响应特性的第三滤波器。由于初始值和输入为目标车间距离D*，因此目标车间距离D*不变动时，输出始终保持为D*不变。并且，在目标车间距离D*发生变动的情况下，根据所设定的响应特性即频率ωdref及衰减系数ζdref的二次传递函数来跟随目标车间距离D*。
如图17所示，运算3个滤波器1041a、1041b和1042的输出结果，并且从目标轨道生成部104A输出目标轨道Dtrk*。
图18是表示第一FF控制部111的结构的控制框图。第一FF控制部111是传递函数CFF_init(s)1111。传递函数CFF_init(s)使用目标轨道生成部104A的滤波器Finit(s)和车速控制部12的响应特性GV(s)，表示为下式(27)。然后，传递函数CFF_init(s)1111中初始值为(D0-D*)，然后输入0。
[数学式27]
Figure BDA0003202549330000232
图19是表示第二FF控制部112的结构的控制框图。第二FF控制部112具备传递函数CFF_dref(s)1121。传递函数CFF_dref(s)使用目标轨道生成部104A的滤波器Fdref(s)和车速控制部12的响应特性GV(s)，表示为下式(28)。而且，目标车间距离D*与初始值和输入一起被输入到传递函数CCFF_dref(s)1121中。
[数学式28]
Figure BDA0003202549330000241
接着，基于模拟结果说明本实施方式4所涉及的车间距离控制装置400所进行的行驶场景中的控制动作。图20、21是示出行驶场景的示例的图。在图20中，示出了本车辆OV和先行车辆LV的速度相等(V＝Vlead＝V0)、从车间距离D的初始值D0大于目标车间距离D*的状态开始(D0＞D*)，本车辆OV接近先行车辆LV，进而车间距离D和目标车间距离D*变成相等的情况的例子。此时，由于本车辆OV接近先行车辆LV以使得车间距离D和目标车间距离D*变成相等，因此需要在加速一次后，再次减速以与先行车速度Vlead相匹配。
在图21中，示出了本车辆OV和先行车辆LV的速度相等(V＝Vlead＝V0)、从车间距离D的初始值D0大于目标车间距离D*的状态开始(D0＞D*)，先行车辆LV减速，进而车间距离D和先行车辆的减速后的目标车间距离D*变成相等的情况的例子。此时，本车辆OV与图20同样地，需要加速一次后减速以接近先行车辆LV从而使得车间距离D和目标车间距离D*变成相等的动作、与先行车辆LV的减速相匹配地减速的动作、以及接近至随着先行车辆的减速而变小的目标车间距离D*的动作。
图22、图23分别表示本实施方式4针对图20、图21的行驶场景例的模拟结果。另外，图22、图23的模拟结果的显示与实施方式1～3相同。
在图22中，在初始状态下，即在时刻0[s]时，车间距离初始值D0＝50[m]，目标车间距离D*＝40[m]，本车速V＝先行车速Vlead＝60[km/h]。另外，图22所示的期间，先行车速Vlead恒定。另一方面，本车辆OV在加速并缩短车间距离后，再次减速至先行车速Vlead。在图22中的第1层的车间距离中，目标轨道Dtrk*是从车间距离初始值D0＝50[m]到收敛至目标车间距离D*＝40[m]为止的时间履历，由目标轨道生成部104A中的数学式(25)的滤波器Finit(s)来定义。而且，通过上述式(24)，使用图22中第3层的第一前馈车速指令VFF_init*来运算用于按照该滤波器的响应特性的车速指令V*。此时，图22中第3层的反馈车速指令VFB*及其他前馈指令为零。根据本结构，能够仅根据滤波器Finit(s)的响应特性来定义使控制开始时的车间距离偏差(D0-D*)收敛的动作。
接着，使用图23说明基于图21的行驶场景的模拟结果。图23的初始状态与图22相同。在图23中，先行车辆LV从初始状态的先行车速度Vlead＝60[km/h]减速至0[km/h]。此时，图23中第2层的先行车速跟随指令VFF_lead*根据滤波器Flead(s)的响应特性，与先行车辆LV的减速相匹配地减速。然后，图23中第3层的第一前馈车速指令VFF_init*根据滤波器Finit(s)的响应特性进行加速以使控制开始时的车间距偏差(D0-D*)收敛，第二前馈车速指令VFF_dref*根据滤波器Fdref(s)的响应特性进行加速以跟随减少的目标车间距离D*，延迟距离补偿车速指令VFF_delay*根据滤波器Fdelay(s)的响应特性进行减速以补偿车速控制部12的延迟。
即，根据本结构，单独设计“跟随先行车速变动的动作”、“使控制开始时的车间距离偏差收敛的动作”、“跟随目标车间距离D*变动的动作”和“补偿控制延迟的动作”，能够实现跟随目标轨道Dtrk*的车间距离控制。
如上所述，根据本实施方式4，能提供一种车间距离控制装置，具备2个FF控制部111、112，将与目标车间距离D*对应的前馈车速指令设为用于在目标车间距离D*变动时使控制开始时的车间距离偏差(D0-D*)收敛的第一前馈车速指令VFF_init*、和用于跟随目标车间距离D*的第二前馈车速指令VFF_dref*这两种，使用它们来运算车速指令V*，所以除了实施方式1至3的效果之外，还能够高精度地单独进行对先行车速Vlead的变动的跟随、控制开始时的车间距离偏差(D0-D*)的收敛、对目标车间距离D*变动的跟随及控制延迟的补偿的各个控制。
虽然在上述实施方式4的图21中以先行车辆LV减速的例子进行了说明，但当然在加速的情况下也能够同样地进行控制。
另外，虽然在本实施方式4中说明了具备2个FF控制部111、112的结构，但是本结构也能适用于实施方式1及实施方式2。
图24是表示将实施方式1所涉及的车间距离控制装置100的FF控制部106置换成第一FF控制部111和第二FF控制部112后获得的车间距离控制装置100A的结构的功能框图。在图中，目标轨道生成部104A也具备在上述图17的控制框图中说明的如下2个滤波器，即初始值为相对于目标车间距离D*的车间距离初始值D0的偏差的目标车间偏差(D0-D*)、输入为0的滤波器Finit(s)1041a，以及初始值和输入为目标车间距离D*的滤波器Fdref(s)1041b这2个滤波器。另外，在车速指令运算部108A中，使用所输入的反馈车速指令VFB*、第一前馈车速指令VFF_init*、第二前馈车速指令VFF_dref*、延迟距离补偿车速指令VFF_delay*及先行车速Vlead，运算并输出车速指令V*以作为上述之和。所输出的车速指令V*被输入到车速控制部12。
通过以上结构，除了实施方式1的效果外，还通过2个FF控制部单独设计“使控制开始时的车间距离偏差收敛的动作”和“跟随目标车间距离D*变动的动作”，从而能够获得实现跟随目标轨道Dtrk*的车间距离控制的效果。
图25是表示将实施方式2所涉及的车间距离控制装置200的FF控制部106置换成第一FF控制部111和第二FF控制部112后获得的车间距离控制装置200A的结构的功能框图。与图24相同，目标轨道生成部104A也是图17的控制框图所说明的结构。另外，在车速指令运算部108A中，使用所输入的反馈车速指令VFB*、第一前馈车速指令VFF_init*、第二前馈车速指令VFF_dref*、延迟距离补偿车速指令VFF_delay*及先行车速跟随指令VFF_lead*，运算并输出车速指令V*以作为上述之和。所输出的车速指令V*被输入到车速控制部12。
通过以上结构，除了实施方式2的效果外，还通过2个FF控制部单独设计“使控制开始时的车间距离偏差收敛的动作”和“跟随目标车间距离D*变动的动作”，从而能够获得实现跟随目标轨道Dtrk*的车间距离控制的效果。
本公开记载了各种例示性的实施方式及实施例，但1个或多个实施方式中记载的各种特征、形态及功能并不限于特定实施方式的应用，可单独或以各种组合来应用于实施方式。
因此，可以认为未例示的无数变形例也包含在本申请说明书所公开的技术范围内。例如，设为包括对至少一个构成要素进行变形、追加或省略的情况，以及提取至少一个构成要素并与其他实施方式的构成要素进行组合的情况。
标号说明
10 车间距离传感器，
11 车速传感器，
12 车速控制部，
13 车辆驱动部，
20 处理电路，
21 处理器，
22 存储器，
100、100A、200、200A、300、400 车间距离控制装置，
101 先行车速运算部，
102 目标车间设定部，
103、103A 延迟距离运算部，
104、104A 目标轨道生成部，
105 FB控制部，
106 FF控制部，
107 延迟距离补偿部，
108、108A 车速指令运算部，
109 第一先行车速滤波器部，
110 第二先行车速滤波器部，
111 第一FF控制部，
112 第二FF控制部，
1041、1041b 第一滤波器，
1041a 第三滤波器，
1042 第二滤波器。

Claims (5)

1.一种车间距离控制装置，
具有基于本车辆与先行车辆的车间距离、与所述先行车辆的相对速度以及所述本车辆的速度来运算所述本车辆的车速指令的车速指令运算部，该车间距离控制装置根据由所述车速指令运算部运算出的所述车速指令并通过车速控制部控制所述本车辆的速度，进行所述车间距离的控制，所述车间距离控制装置的特征在于，包括：
先行车速运算部，该先行车速运算部根据所述本车辆的速度以及与所述先行车辆的相对速度来运算所述先行车辆的速度；
目标车间设定部，该目标车间设定部基于所述先行车辆的速度，设定控制所述车间距离的目标值即目标车间距离；
延迟距离运算部，该延迟距离运算部基于由所述先行车速运算部运算出的所述先行车辆的速度，来运算因所述车速控制部的响应延迟引起的所述车间距离的变动量即延迟距离；
目标轨道生成部，该目标轨道生成部具有第一滤波器和第二滤波器，生成从所述车间距离的初始值至达到所述目标车间距离为止的车间距离的时间履历即目标轨道，所述第一滤波器定义从所述车间距离的初始值到收敛至所述目标车间距离为止的响应特性，所述第二滤波器定义补偿所述延迟距离并直到收敛至零为止的响应特性；
FB控制部，该FB控制部将增益与所述车间距离、与所述先行车辆的相对速度以及所述目标轨道的偏差相乘，来运算反馈车速指令；
FF控制部，该FF控制部使用由所述目标轨道生成部的所述第一滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述目标车间距离相对应的前馈车速指令；以及
延迟距离补偿部，该延迟距离补偿部使用由所述目标轨道生成部的所述第二滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述延迟距离相对应的延迟距离补偿车速指令，
所述车速指令运算部中，基于所述先行车辆的速度、所述反馈车速指令、所述前馈车速指令以及所述延迟距离补偿车速指令来运算所述车速指令。
2.一种车间距离控制装置，
具有基于本车辆与先行车辆的车间距离、与所述先行车辆的相对速度以及所述本车辆的速度来运算所述本车辆的车速指令的车速指令运算部，该车间距离控制装置根据由所述车速指令运算部运算出的所述车速指令并通过车速控制部控制所述本车辆的速度，进行所述车间距离的控制，所述车间距离控制装置的特征在于，包括：
先行车速运算部，该先行车速运算部根据所述本车辆的速度以及与所述先行车辆的相对速度来运算所述先行车辆的速度；
第一先行车速滤波器部，该第一先行车速滤波器部进行滤波处理以使得所述车速指令的响应相对于所述先行车辆的速度延迟，并运算先行车速跟随指令；
目标车间设定部，该目标车间设定部基于由所述第一先行车速滤波器部运算出的所述先行车速跟随指令，设定控制所述车间距离的目标值即目标车间距离；
延迟距离运算部，该延迟距离运算部基于由所述先行车速运算部运算出的所述先行车辆的速度以及由所述第一先行车速滤波器部运算出的所述先行车速跟随指令，来运算因所述车速控制部和所述第一先行车速滤波器部的响应延迟引起的所述车间距离的变动量即延迟距离；
目标轨道生成部，该目标轨道生成部具有第一滤波器和第二滤波器，生成从所述车间距离的初始值至达到所述目标车间距离为止的车间距离的时间履历即目标轨道，所述第一滤波器定义从所述车间距离的初始值到收敛至所述目标车间距离为止的响应特性，所述第二滤波器定义补偿所述延迟距离并直到收敛至零为止的响应特性；
FB控制部，该FB控制部将增益与所述车间距离、与所述先行车辆的相对速度以及所述目标轨道的偏差相乘，来运算反馈车速指令；
FF控制部，该FF控制部使用由所述目标轨道生成部的所述第一滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述目标车间距离相对应的前馈车速指令；以及
延迟距离补偿部，该延迟距离补偿部使用由所述目标轨道生成部的所述第二滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述延迟距离相对应的延迟距离补偿车速指令，
所述车速指令运算部中，基于所述先行车速跟随指令、所述反馈车速指令、所述前馈车速指令以及所述延迟距离补偿车速指令来运算所述车速指令。
3.一种车间距离控制装置，
其具有基于本车辆与先行车辆的车间距离、与所述先行车辆的相对速度以及所述本车辆的速度来运算所述本车辆的车速指令的车速指令运算部，该车间距离控制装置根据由所述车速指令运算部运算出的所述车速指令通过车速控制部控制所述本车辆的速度，进行所述车间距离的控制，所述车间距离控制装置的特征在于，包括：
先行车速运算部，该先行车速运算部根据所述本车辆的速度以及与所述先行车辆的相对速度来运算所述先行车辆的速度；
第二先行车速滤波器部，该第二先行车速滤波器部对所述先行车辆的速度进行去除包含于所述本车辆的速度以及与所述先行车辆的相对速度中的噪声的滤波处理，并运算先行车辆的第二速度；
第一先行车速滤波器部，该第一先行车速滤波器部进行滤波处理以使得所述车速指令的响应相对于所述先行车辆的第二速度延迟，并运算先行车速跟随指令；
目标车间设定部，该目标车间设定部基于由所述第一先行车速滤波器部运算出的所述先行车速跟随指令，设定控制所述车间距离的目标值即目标车间距离；
延迟距离运算部，该延迟距离运算部基于由所述第二先行车速滤波器部运算出的所述先行车辆的第二速度以及由所述第一先行车速滤波器部运算出的所述先行车速跟随指令，来运算因所述车速控制部和所述第一先行车速滤波器部的响应延迟引起的所述车间距离的变动量即延迟距离；
目标轨道生成部，该目标轨道生成部具有第一滤波器和第二滤波器，生成从所述车间距离的初始值至达到所述目标车间距离为止的车间距离的时间履历即目标轨道，所述第一滤波器定义从所述车间距离的初始值到收敛至所述目标车间距离为止的响应特性，所述第二滤波器定义补偿所述延迟距离并直到收敛至零为止的响应特性；
FB控制部，该FB控制部将增益与所述车间距离、与所述先行车辆的相对速度以及所述目标轨道的偏差相乘，来运算反馈车速指令；
FF控制部，该FF控制部使用由所述目标轨道生成部的所述第一滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述目标车间距离相对应的前馈车速指令；以及
延迟距离补偿部，该延迟距离补偿部使用由所述目标轨道生成部的所述第二滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述延迟距离相对应的延迟距离补偿车速指令，
所述车速指令运算部中，基于所述先行车速跟随指令、所述反馈车速指令、所述前馈车速指令以及所述延迟距离补偿车速指令来运算所述车速指令。
4.如权利要求1至3中任一项所述的车间距离控制装置，其特征在于，
所述目标轨道生成部还具有第三滤波器，该第三滤波定义针对控制开始后的目标车间距离的变动的响应特性，所述目标轨道生成部生成从所述车间距离的初始值至达到所述目标车间距离为止的车间距离的时间履历即目标轨道，
所述FF控制部具有：
第一FF控制部，该第一FF控制部使用由所述目标轨道生成部的所述第一滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述车间距离的初始值和所述目标车间距离之差相对应的第一前馈车速指令；以及
第二FF控制部，该第二FF控制部使用由所述目标轨道生成部的所述第三滤波器定义的响应特性的传递函数和所述车速控制部的响应特性的传递函数，来运算与所述目标车间距离相对应的第二前馈车速指令，
所述FF控制部将分别运算出的所述第一前馈车速指令和所述第二前馈车速指令输出到所述车速指令运算部。
5.如权利要求1至4中任一项所述的车间距离控制装置，其特征在于，
所述目标轨道生成部的所述第一滤波器使用与所述车间距离相对应的频率和衰减系数的二阶传递函数来定义响应特性，使得从所述车间距离的初始值收敛至所述目标车间距离，
所述第二滤波器使用与所述延迟距离相对应的频率和衰减系数的二阶传递函数来定义响应特性，以使所述延迟距离收敛至零。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20220203984A1 (en) * 2020-12-29 2022-06-30 GM Global Technology Operations LLC Consideration of acceleration lag in lead vehicle to enhance host vehicle operation
CN112356833B (zh) * 2021-01-13 2021-04-13 北京理工大学 跨域结构的电动汽车自适应巡航系统及其控制与分析方法
FR3138099A1 (fr) * 2022-07-19 2024-01-26 Psa Automobiles Sa Procédé et dispositif de contrôle d’un système de régulation adaptative de vitesse d’un véhicule
CN116257069B (zh) * 2023-05-16 2023-08-08 睿羿科技(长沙)有限公司 一种无人车辆编队决策与速度规划的方法

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000135934A (ja) * 1998-08-26 2000-05-16 Nissan Motor Co Ltd 先行車追従制御装置
JP2001328457A (ja) * 2000-05-23 2001-11-27 Nissan Motor Co Ltd 車速制御装置
JP2001328454A (ja) * 2000-05-19 2001-11-27 Nissan Motor Co Ltd 車間距離制御装置
JP2002160547A (ja) * 2000-09-14 2002-06-04 Nissan Motor Co Ltd 車両用追従走行制御装置
JP2003327010A (ja) * 2002-05-09 2003-11-19 Daihatsu Motor Co Ltd 追従走行装置及びその制御方法
JP2014151838A (ja) * 2013-02-12 2014-08-25 Toyota Motor Corp 運転制御装置および運転制御方法
CN104583041A (zh) * 2012-09-07 2015-04-29 丰田自动车株式会社 车间距离控制装置
JP2016103225A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社デンソー 車両の走行制御装置
CN106132766A (zh) * 2014-04-02 2016-11-16 康奈可关精株式会社 电动车辆的驱动力控制装置
CN106515733A (zh) * 2015-09-15 2017-03-22 丰田自动车株式会社 车辆的控制装置
JP2017058891A (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置及び追従走行システム
CN106573621A (zh) * 2014-05-13 2017-04-19 株式会社电装 车辆用驾驶辅助装置以及车辆用驾驶辅助方法
CN106965810A (zh) * 2015-09-15 2017-07-21 丰田自动车株式会社 车辆的控制装置

Patent Citations (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020055813A1 (en) * 1998-08-26 2002-05-09 Nissan Motor Co., Ltd. Automatic vehicular velocity control apparatus for automotive vehicle
JP2000135934A (ja) * 1998-08-26 2000-05-16 Nissan Motor Co Ltd 先行車追従制御装置
JP2001328454A (ja) * 2000-05-19 2001-11-27 Nissan Motor Co Ltd 車間距離制御装置
JP2001328457A (ja) * 2000-05-23 2001-11-27 Nissan Motor Co Ltd 車速制御装置
JP2002160547A (ja) * 2000-09-14 2002-06-04 Nissan Motor Co Ltd 車両用追従走行制御装置
JP2003327010A (ja) * 2002-05-09 2003-11-19 Daihatsu Motor Co Ltd 追従走行装置及びその制御方法
CN104583041A (zh) * 2012-09-07 2015-04-29 丰田自动车株式会社 车间距离控制装置
JP2014151838A (ja) * 2013-02-12 2014-08-25 Toyota Motor Corp 運転制御装置および運転制御方法
CN106132766A (zh) * 2014-04-02 2016-11-16 康奈可关精株式会社 电动车辆的驱动力控制装置
CN106573621A (zh) * 2014-05-13 2017-04-19 株式会社电装 车辆用驾驶辅助装置以及车辆用驾驶辅助方法
JP2016103225A (ja) * 2014-11-28 2016-06-02 株式会社デンソー 車両の走行制御装置
CN106515733A (zh) * 2015-09-15 2017-03-22 丰田自动车株式会社 车辆的控制装置
JP2017058891A (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置及び追従走行システム
JP2017056810A (ja) * 2015-09-15 2017-03-23 トヨタ自動車株式会社 車両の制御装置
CN106965810A (zh) * 2015-09-15 2017-07-21 丰田自动车株式会社 车辆的控制装置

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