DE112007002946T5

DE112007002946T5 - Fahrzeugsteuervorrichtung

Info

Publication number: DE112007002946T5
Application number: DE112007002946T
Authority: DE
Inventors: Makoto Toyota-shi Aso
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2006-12-07
Filing date: 2007-12-05
Publication date: 2009-09-24
Anticipated expiration: 2027-12-06
Also published as: DE112007002946B4; US8401737B2; US20090287376A1; JP2008143269A; WO2008072515A1; JP4586795B2

Abstract

Eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die aufweist:
eine Eingangsgrößenberechnungseinheit, die eine Eingangsgröße zum Ändern einer Betriebsgröße, die für einen Betrieb eines realen Fahrzeugs notwendig ist, auf der Grundlage eines dynamischen Fahrzeugmodells, das einen Bewegungszustand eines Fahrzeugs modelliert, das entsprechend Fahrzielen einschließlich eines Sollpfades fährt, berechnet,
eine Beurteilungseinheit, die beurteilt, ob die Eingangsgröße, die durch Eingangsgrößenberechnungseinheit berechnet wurde, vorbestimmten Fahranforderungen in Bezug auf das reale Fahrzeug erfüllt, und
eine Betriebsgrößenberechnungseinheit, die die Betriebsgröße auf der Grundlage der Eingangsgröße berechnet, von der durch die Beurteilungseinheit bestimmt wurde, dass diese den Fahranforderungen gerecht wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf eine Fahrzeugsteuervorrichtung zum Steuern eines realen Fahrzeugs auf der Grundlage eines dynamischen Fahrzeugmodells zum Modellieren eines Bewegungszustands des Fahrzeugs.
Stand der Technik
Herkömmlicherweise wurde ein Fahrzeugbetriebssystem vorgeschlagen, das dem Fahrzeug auf der Grundlage einer automatischen Lenksteuerung gestattet, auf einer vorgeschriebenen Straße zu fahren. Beim Fahrzeugbetriebssystem sind Markierungen (magnetische Markierungen) in vorbestimmten Intervallen entlang eines Fahrzeugfahrpfades auf einer Straße installiert und wird eine seitliche Verschiebung des Fahrzeugs vom Fahrzeugfahrpfad auf der Grundlage des Erfassungssignals erfasst, das zu jedem Zeitpunkt ausgegeben wird, zu dem das Fahrzeug die jeweilige Markierung passiert. Das Erfassungssignal wird von einem Markierungssensor, der in dem Fahrzeug montiert ist, ausgegeben und stellt eine Relativpositionsbeziehung zwischen dem Fahrzeug und der Markierung dar. Auf der Grundlage der Seitenverschiebung, die zu jedem Zeitpunkt, zu dem das Fahrzeug die Markierungen passiert, erfasst wird, wird eine automatische Lenksteuerung ausgeführt, damit ein Abweichen des Fahrzeugs vom Fahrzeugfahrpfad nicht verursacht wird.
Herkömmlicherweise wird bei einem solchen Fahrzeugfahrsystem ein Verfahren vorgeschlagen, in dem zum Erzielen einer Lenksteuerung mit höherer Genauigkeit eine Sollzustandsgröße in Bezug auf die Seitenverschiebung unter Verwendung eines statischen Fahrzeugmodells (eines Modells, bei dem ein statischer Zustand angenommen wird) aus der Fahrzeuggeschwindigkeit und der Spurkrümmung abgeschätzt wird, wobei die automatische Lenksteuerung unter Ausführung einer Regelung vorgenommen wird, so dass ein Fehler zwischen der abgeschätzten Seitenverschiebung und der tatsächlich erfassten Seitenverschiebung ein Sollwert ist (siehe z. B. Patentdokument 1).

Patentdokument 1: Japanische Patentanmeldungsveröffentlichung Nr. H11-91609.
Nicht-Patentdokument 1: Computational Method of Optimal Control Problem Using Mathematical Programming (2nd report) Introduction of Block Diagonal Hessian Method, Journal of Japan Society for Aeronautical and Space Science, Band 46, Nr. 536, Seiten 497 bis 503, 1998.

Offenbarung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösendes Problem.
Jedoch stimmt bei dem vorstehend beschriebenen herkömmlichen Verfahren ein Fahrzeugzustand, der durch das statische Fahrzeugmodell beschrieben wird, das den statischen Zustand vermutet, nicht immer mit dem Fahrzeugzustand beim tatsächlichen Fahren überein (z. B. auf einem tatsächlichen Fahrpfad liegen krümmungsverringernde Teile, wo die Krümmung nicht konstant ist, vor). Daher kann ein Fehler eines Wertes, der aus einem solchen statischen Fahrzeugmodell berechnet wurde, einen Folgefehler des realen Fahrzeugs in Bezug auf den Sollpfad nachteilig beeinflussen. Zur Lösung des Problems ist es nötig zu verhindern, dass ein Berechnungswert von einem Fahrzeugmodell eine Folgefähigkeit eines realen Fahrzeugs beeinflusst. Beispielsweise ist es notwendig, zu verhindern, dass ein Berechnungswert aus einem solchen Fahrzeugmodell die Sicherheit während des Fahrens entsprechend Fahrplänen verringert.
In diesem Fall kann es statt der Verwendung eines solchen statischen Fahrzeugmodells möglich sein, ein dynamisches Fahrzeugmodell zu verwenden, in dem eine Ausgabe von einer vergangenen Aufzeichnung und einem inneren Zustand abhängt, wenn eine Erscheinung bzw. ein Phänomen beginnt. Jedoch können angemessene Werte bei den Anfangszuständen nicht immer eingestellt werden und ein solches dynamischen Fahrzeugmodell kann nicht analytisch dadurch gelöst werden, indem nur Fahrziele einschließlich eines Soll-Pfades und einer Soll-Krümmung verwendet werden, und es ist notwendig, dass dieses numerisch gelöst wird. Als ein Ergebnis kann eine Lösung nicht explizit erhalten werden. Aufgrund dieses Merkmals ist es nicht möglich, zu bestimmen, ob ein Berechnungsergebnis eine angemessene Lösung zum Folgen der Fahrziele ist.
Zur Lösung dieser Probleme ist es eine Aufgebe der vorliegenden Erfindung, eine Fahrzeugsteuervorrichtung vorzusehen, die in der Lage ist, die Folgefähigkeit eines realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele bzw. -sollwerte zu verbessern.
Mittel zur Lösung des Problems
Zu Lösung der vorstehend genannten Aufgabe weist eine Fahrzeugsteuervorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung auf: eine Eingabegrößenberechnungseinheit, die eine Eingabegröße zum Ändern der Betätigungsgröße, die zum Betrieb eines realen Fahrzeuges notwendig ist, auf der Grundlage eines dynamischen Fahrzeugmodells berechnet, das einen Bewegungszustand eines Fahrzeugs moduliert, das entsprechend Fahrzielen einschließlich eines Soll-Pfades fährt; eine Beurteilungseinheit, die beurteilt, ob die Eingabegröße, die durch die Eingabegrößenberechnungseinrichtung berechnet wurde, vorgeschriebene Fahranforderungen bezüglich des realen Fahrzeuges genügt und eine Betriebsgrößenberechungseinheit, die die Betriebsgröße auf der Grundlage der Eingabegröße berechnet, von der bestimmt durch die Beurteilungseinheit wurde, dass diese den Fahranforderungen genügt.
Entsprechend dieser Konfiguration ist es, wenn es nicht bestimmt werden kann, ob die Eingabegröße als die Lösung des dynamischen Fahrzeugmodells, das den Bewegungszustand des Fahrzeugs entsprechend den Fahrzielen, einschließlich des Fahrpfades modelliert, eine angemessene Lösung zur Umsetzung des Folgens der Fahrziele bzw. -sollwerte ist, möglich, eine angemessene Betriebsgröße zu berechnen, so dass das Fahrzeug den Fahrsollwerten bzw. -zielen folgt, indem die Eingabegröße verwendet wird, die die Lösung ist, die auf der Grundlage des dynamischen Fahrzeugmodells berechnet wurde, und die die vorgeschriebenen Fahranforderungen erfüllt, wodurch die Folgefähigkeit des realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele verbessert wird.
Hierbei wird es, wenn die Fahranforderungen ein Folgeverfahren des realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele anzeigen, möglich, die Folgefähigkeit des realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele in dem Folgeverfahren angezeigt durch die Fahranforderungen zu verbessern.
Ferner wird es, wenn die Fahrziele auf der Grundlage von Fahrplänen des realen Fahrzeugs erzeugt werden und die Fahranforderungen entsprechend den Fahrplänen geändert werden, möglich, ein Fahren anzufordern, das an die Fahrpläne angepasst ist, die höher als Fahrziele positioniert sind.
Ferner wird des, wenn die Fahranforderungen entsprechend der Fahrumgebung des realen Fahrzeugs geändert werden, möglich, ein Fahren anzufordern, das an die Fahrumgebung angepasst ist, einschließlich der Straßenbedingungen und der Verkehrsbedingungen.
Ferner wird bevorzugt, dass die Betriebsgrößenberechnungseinheit eine Aufschaltungsbetriebsgröße als die Betriebsgröße berechnet, wobei die Aufschaltungsbetriebsgröße in der Eingabegröße enthalten ist, von der durch die Beurteilungseinheit bestimmt wird, dass diese den Anforderungen genügt,. Dadurch wird es möglich, die die Aufschaltungssteuerung auszuführen, die eine Umsetzung des Folgens der Fahrziele gestattet.
Ferner wird bevorzugt, wenn die Fahrzeugsteuervorrichtung ferner eine Erfassungseinheit aufweist, die eine Größe, die zu steuern ist, des realen Fahrzeugs, erfasst, und die Betriebsgrößenberechnungseinheit eine Aufschaltungsbetriebsgröße auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der Größe, die zu steuern ist und die durch die Erfassungseinheit erfasst wurde, und einer Zustandsgröße berechnet, die den Bewegungszustand des realen Fahrzeugs anzeigt und die in der Eingabegröße enthalten ist, von der durch die Beurteilungseinheit bestimmt wurde, dass diese den Anforderungen genügt. Dadurch wird es, selbst wenn Störungen auftreten, möglich, den Einfluss der Störungen zu verringern und die Folgefähigkeit in Bezug auf die Fahrziele zu verbessern.
Ferner wird bevorzugt, wenn die Beurteilungseinheit auf der Grundlage beispielsweise einer Bewertungsfunktion, bei der die Eingabegröße eine Variable ist, bestimmt, ob der die Eingangs- bzw. Eingabegröße die vorgeschriebenen Fahranforderungen erfüllt. Stärker bevorzugt bestimmt die Beurteilungseinheit, ob die Eingabegröße die vorgeschriebenen Fahranforderungen erfüllt, auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einem Wert der Bewertungsfunktion und einem vorgeschriebenen Schwellwert. Ferner wird bevorzugt, wenn eine Vielzahl an Variablen bei der Bewertungsfunktion vorliegt, wobei jede der Variablen entsprechend den Fahranforderungen gewichtet wird. Dadurch ist es, selbst wenn eine Vielzahl an Eingabebeträgen vorliegt, möglich, die Betriebsgröße auf der Grundlage der Vielzahl an Eingabegrößen zu berechnen, die entsprechend den Fahranforderungen gewichtet sind.
Ferner wird bevorzugt, wenn bei der Bewertungsfunktion zumindest eine Abweichung zwischen einer Position des realen Fahrzeugs und dem Soll-Pfad eine Variable ist. Durch die Bewertung der Folgefähigkeit des realen Fahrzeugs in Bezug auf den Soll-Pfad ist es möglich, die Betriebsgröße zu berechnen, die das Fahren entsprechend den Fahrzielen ermöglicht.
Ferner wird bevorzugt, dass die Eingabegrößenberechnungseinheit eine Eingabegröße berechnet, indem ein optimales Steuerproblem bzw. ein Problem optimaler Steuerung gelöst wird, wo das dynamische Fahrzeugmodell über ein vorgeschriebenes Periodenintervall diskretisiert wird. Beispielsweise wird das dynamische Fahrzeugmodell unter der Annahme diskretisiert, dass die Eingabegröße in dem vorgeschriebenen Periodenintervall konstant ist. Indem dieses ausgeführt wird, ist es möglich, das dynamische Fahrzeugmodell in einem kontinuierlichen Zeitsystem als den dynamischen Fahrzeugmodus in einem diskreten Zeitsystem zu behandeln. Ferner wird es durch das Lösen des dynamischen Fahrzeugmodells als ein optimales Steuerproblem möglich, eine optimale Lösung (eine optimale Eingabegröße) des dynamischen Fahrzeugmodells zu berechnen, wobei der Wert der Bewertungsfunktion minimiert wird, und eine angemessene Betriebsgröße zu berechnen, so dass das Fahrzeug den Fahrzielen folgen kann, wodurch die Folgefähigkeit des realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele verbessert wird.
Wirkung der Erfindung
Entsprechenden einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung kann die Folgefähigkeit des realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrzielen verbessert werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Zeichnung, die einen Plan einer Fahrzeugsteuervorrichtung entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung darstellt,
2 ist ein Blockschaltbild, das eine Lenksteuervorrichtung der Fahrzeugsteuervorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt,
3 ist eine Zeichnung, die die Definitionen der Koordinatensysteme und Variablen zeigt, die im Bezug auf ein modelliertes Fahrzeug vorgesehen sind,
4 ist eine Zeichnung, die ein Bespiel einer Systemkonfiguration eines Steuerverfahrens mit Rückkopplung und hoher Verstärkung zeigt,
5 ist eine Zeichnung, die eine LQI-Steuerung darstellt,
6 zeigt ein spezifisches Beispiel einer objektiven Funktion,
7 ist ein Fließbild, das einen Prozess einer Echtzeitberechnung beim FB-Steuerverfahren mit hoher Verstärkung zeigt,
8 ist ein Fließbild, das einen Prozess einer Konvergenzberechnung beim FB-Steuerverfahren mit hoher Verstärkung zeigt,
9 ist eine Zeichnung, die ein Bespiel einer Systemkonfiguration eines nichtlinearen Programmierverfahrens einer optimalen Steuerung zeigt,
10 ist eine Zeichnung, die das nichtlineare Programmierverfahren der optimalen Steuerung darstellt,
11 ist ein Fließbild, das einen Prozess des nichtlinearen Programmierverfahrens der optimalen Steuerung zeigt,
12 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration zum Ausführen eines Mehrschicht-Steuer-Sollwerterzeugungsverfahrens zeigt, und
13 ist eine Zeichnung, die eine exemplarische Konfiguration eines automatischen Fahrzeugbetriebssystems zeigt.
Beste Art der Ausführung der Erfindung
Nachfolgend wird die beste Art zur Ausführung der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. 1 zeigt einen Plan einer Fahrzeugsteuervorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung. Die Fahrzeugsteuervorrichtung entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung steuert die Bewegung eines realen Fahrzeugs 100, das gesteuert werden soll, in einer Weise, dass das reale Fahrzeug 100 den Fahrzielen folgt, einschließlich eines Soll-Pfades und einer Sollgeschwindigkeit (einem Geschwindigkeitsmuster). Bei der Fahrzeugsteuervorrichtung entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung wird auf der Grundlage eines dynamischen Fahrzeugmodells, das den Bewegungszustand eines Fahrzeugs modelliert, das entsprechend den Fahrzielen fährt, einschließlich des Fahr-Pfades und des Geschwindigkeitsmusters, unter Verwendung einer Bewegungsgleichung und einer Aufschaltbetätigungsgröße (FF-Betriebsgröße) umgesetzt, dass das reale Fahrzeug 100 den Fahrsollwerten folgt, wodurch eine Aufschaltsteuerung auf der Grundlage der berechneten FF-Betriebsgröße ausgeführt wird. Andererseits wird die Aufschaltsteuerung auf der Grundlage einer Abweichung zwischen den Ist-Zustandsgrößen (zu steuernde Größen), die einen Bewegungszustand des realen Fahrzeugs darstellen, und Soll-Zustandsgrößen, die die Lösungen des dynamischen Fahrzeugmodells sind, ausgeführt.
Das dynamische Fahrzeugmodell bezieht sich auf ein physikalisches Modell, in dem Ausgänge des Systems nicht nur von Eingängen zu dem Zeitpunkt, sondern ebenfalls einem inneren Zustand (Anfangszustand) abhängen, wenn vergangene Eingänge und Erscheinungen gestartet werden. Daher wird der dynamische Fahrzeugmodus durch vergangene Aufzeichnungen beeinflusst, einschließlich integraler Elemente, und wird gewöhnlich als eine zeitvariante Differentialgleichung beschrieben. Andererseits bezieht sich das statische Fahrzeugmodell auf ein Modell, in dem Ausgänge nur von Eingängen zu diesem Zeitpunkt abhängen.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung, wie diese in 1 gezeigt ist, kann als eine Lenksteuervorrichtung verwendet werden, die die Bewegung in der Seitenrichtung des Fahrzeugs steuert. 2 ist ein Blockschaltbild, das eine Lenksteuervorrichtung als eine Fahrzeugsteuervorrichtung entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Lenksteuervorrichtung in 2 steuert die Bewegung in der Seitenrichtung eines Fahrzeugs und führt das automatische Lenken des Fahrzeugs auf der Grundlage von Informationen von einem Magnetsensor 13, der das Magnetfeld von einer magnetischen Markierung 60 erfasst, und äußeren Informationen aus, die durch eine Kommunikationsvorrichtung 40 zwischen den Fahrzeugen und eine Straße- Fahrzeug-Kommunikationsvorrichtung 41 erhalten werden, damit entlang eines Pfades gefahren wird, wo magnetische Markierungen 60 einzeln bzw. diskret installiert sind, wie es in 13 gezeigt ist. Der Bewegungszustand in der Seitenrichtung eines Fahrzeugs wird durch Faktoren, wie z. B. einen Lenkwinkel, eine Fahrzeugradgeschwindigkeit, eine Straßenkrümmung und einen Kurvenlagewinkel bzw. Querlagewinkel (eine Überhöhung) beeinflusst. In 2 wird von den Zustandsgrößen (einer Gierrate, einem Gierwinkel, einer Seitenverschiebungsgeschwindigkeit, einer Seitenverschiebung (Seitenposition)), die einen Bewegungszustand in der Seitenrichtung eines Fahrzeugs darstellen, die Gierrate autonom auf der Grundlage eines Erfassungssignals von einem Gierratensensor 14 beobachtet und die Seitenposition auf der Grundlage eines Erfassungssignals beobachtet, wenn jede magnetische Markierung durch den Markierungssensor 13 erfasst wird, der beispielsweise ein magnetischer Sensor sein kann. Ferner kann gleichzeitig die Seitenposition ebenfalls autonom auf der Grundlage des Erfassungssignals von einem GPS-Empfänger 11 beobachtet werden, der in der Lage ist, die Fahrzeugposition zu spezifizieren, oder auf der Grundlage einer Erkennungsvorrichtung 12 für die weiße Linie, die in der Lage ist, eine weiße Linie, die entlang des Pfades gezogen ist, zu erkennen.
In 2 sind sowohl der GPS-Empfänger 11, die Erkennungsvorrichtung 12 für die weiße Linie, der Markierungssensor 13, der Gierratensensor 14, ein G-Sensor 15, ein Fahrzeugradgeschwindigkeitssensor 16 und ein Lenkwinkelsensor 17 mit einer Steuereinheit (ECU) 50 verbunden. Der GPS-Empfänger 11 gibt ein Erfassungssignal entsprechend Koordinateninformationselementen aus (in Bezug auf die Breite und die Länge) in Bezug auf die Fahrzeugposition, die auf der Grundlage der aufgenommenen Informationen von den GPS-Satelliten spezifiziert wurde. Die Erkennungsvorrichtung 12 für die weiße Linie gibt ein Erfassungssignal entsprechend einer Relativpositionsbeziehung in Seitenrichtung des Fahrzeugs in Beziehung auf eine weiße Linie, die entlang des Pfades gezogen wurde, aus. Der Markierungssensor 13 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Größe eines Magnetfeldes der magnetischen Markierungen (Spurmarkierungen) aus. Daher gibt der Markierungssensor 13 ein Erfassungssignal entsprechend einer Relativpositionsbeziehung in der Seitenrichtung des Fahrzeugs in Bezug auf die Magnetmarkierungen aus, wenn das Fahrzeug oberhalb von jeder Magnetmarkierung passiert, die entlang des Pfades einzeln installiert sind. Der Gierratensensor 14 gibt ein Erfassungssignal entsprechend einer Gierrate des fahrenden Fahrzeugs aus. Der G-Sensor 15 gibt ein Erfassungssignal entsprechend der Seitenbeschleunigung des fahrenden Fahrzeugs aus. Der Fahrzeugradgeschwindigkeitssensor 16 gibt ein Impulssignal entsprechend einer Rotationsgeschwindigkeit (entsprechend einer Fahrzeuggeschwindigkeit) eines Rades des fahrenden Fahrzeugs als ein Erfassungs signal aus. Der Lenkwinkelsensor 17 gibt ein Erfassungssignal entsprechend einem Lenkwinkel der Lenkräder aus.
Ferner werden in der Speichereinheit 20 Verzeichnisinformationselemente einschließlich einer Form (wie z. B. eine Krümmung, ein Querlagewinkel, die Anzahl der Spuren der Straße, eine Spurbreite und eine Breite) einer Straße (Pfades), wo ein Fahrzeug fährt, und Strukturen um die Straße (wie z. B. Häuser, Gebäude, Kreuzungen, Eisenbahnkreuzungen, Parkplätze und Mautstellen von Mautstraßen) sowie die Koordinatendaten zuvor gespeichert. Die Steuereinheit 50 liest die Verzeichnis- bzw. Karteninformationselemente aus der Speichereinheit 20 nach Bedarf. Die Verzeichnisinformationselemente in der Speichereinheit 50 können durch Kommunikation zwischen Fahrzeugen, durch Kommunikation von der Straße zum Fahrzeug, durch Kommunikation mit einer externen Einrichtung, wie z. B. einem Steuerzentrum, oder über ein Aufnahmemedium, wie z. B. eine CD oder eine DVD, aktualisierbar sein.
Die Steuereinheit 50 weist einen Kalman-Filter 200 und einen Lenksteuerabschnitt 31 auf. Der Kalman-Filter 200 modelliert einen Bewegungszustand 100, der durch Faktoren, wie z. B. den Lenkwinkel, die Fahrzeugradgeschwindigkeit, die Straßenkrümmung und den Querlagewinkel beeinflusst wird, und berechnet abgeschätzte Werte der Gierrate, des Gierwinkels, der Seitenverschiebungsgeschwindigkeit und der Seitenposition unter Verwendung der Faktoren, der Seitenposition und der Gierraten, die gemäß Vorbeschreibung beobachtet werden, und zuvor abgeschätzter Werte. Die Gierrate und die Seitenposition, die zur Zeit konstant beobachtet werden, weisen Störgrößenkomponenten (Messstörgrößen) des Gierratensensors, des Markierungssensors, der Erkennungsmessung für die weiße Linie und der GPS-Messung auf und weisen ferner eine Störgrößenkomponente auf, die dem Fahrzeug 100 inhärent ist (Systemstörgröße). Im Vergleich dazu konvergiert durch das wiederholte Berechnen von jedem abgeschätzten Wert der Zustandsgrößen (der Gierrate, des Gierwinkels, der Seitenverschiebungsgeschwindigkeit und der Seitenposition) durch die Verwendung des Kalman-Filters 200 jeder abgeschätzte Wert des Zustandsgrößen auf seinen realen Wert mit Ausnahme der Störgrößenkomponenten.
Daher ermöglicht, wenn die Zustandsgrößen (zu steuernde Größen), die den Bewegungszustand des Fahrzeugs anzeigen, aufgrund eines Problems mit einem Sensor oder bei fehlendem Sensor nicht beobachtet werden können, der Kalman-Filter 200 die Ausführung der abgeschätzten Berechnungen der Zustandsgrößen (der Gierrate, des Gierwinkels, der Seitenverschiebungsgeschwindigkeit und der Seitenposition), die die Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung des Fahrzeugs anzeigen.
Ferner führt der Lenksteuerabschnitt 31 der Steuereinheit 50 die modellbasierte Steuerung gemäß Vorbeschreibung unter Bezugnahme auf 1 aus. Der Lenksteuerabschnitt 31 berechnet einen optimalen Lenkwinkel, um zu bewirken, dass das Fahrzeug den Fahrzielen folgt, einschließlich des Fahr-Pfades und der Sollgeschwindigkeit unter Verwendung beispielsweise der LQ-Steuerung auf der Grundlage eines FF-Lenkwinkels (entsprechend einer FF-Betriebsgröße) und den Soll-Zustandsgrößen, die auf der Grundlage des dynamischen Fahrzeugmodus eines Lenksystems berechnet werden, der Zustandsgrößen, die durch den Kalmann-Filter 200 abgeschätzt und berechnet werden, und der Zustandsgrößen, die durch die Sensoren direkt beobachtet werden, und der Ausgänge eines Lenksteuersignals entsprechen dem Lenkwinkel. Auf der Grundlage des Lenksteuersignals, das vom Lenksteuerabschnitt 31 ausgegeben wird, treibt eine Lenkbetätigungseinrichtung 32, die im Lenksystem vorgesehen ist, das Fahrzeug an. Entsprechend dem Antrieb der Lenkbetätigungseinrichtung 32 wird das Lenken des Fahrzeugs gesteuert.
Wenn Folgendes gilt:
Zustandsvariable x = (η, η', θ, γ)^T
Lenkwinkel U_c = δ
Unbekannter Eingang w_c = (κ, α)^T,
wird das dynamische Fahrzeugmodell im Lenksteuerabschnitt 31 beispielsweise als eine Zustandsgleichung, die in Formel (1) gezeigt ist, formuliert. Das dynamische Fahrzeugmodell, das in der Zustandsgleichung (1) formuliert ist, ist ein Zweiradfahrzeugmodell, das durch ein Koordinatensystem beschrieben wird, das sich entlang des Sollpfades bewegt, der durch die Straßenkrümmung „κ” und den Querlagewinkel „α” bestimmt ist, und das Geschwindigkeitsmuster, das durch die Fahrzeuggeschwindigkeit „V” bestimmt ist, beschrieben ist. Das Symbol „()^T stellt eine transponierte Matrix dar. Das Symbol „η” und „dot η:(η)” in den Formeln stellt die gleiche Bedeutung dar. [Ausdruck 1]
wobei das Symbol „d/dt” in der Zustandsgleichung (1) einen Differentialoperator in Bezug auf die Zeit „t” bezeichnet. Ferner ist jede Variable in der Zustandsgleichung (1) wie folgt definiert:

η:: Seitenposition des Fahrzeuggravitationszentrums,
η':: Seitenverschiebungsgeschwindigkeit des Fahrzeuggravitationszentrums (Seitenpositionsdifferential des Fahrzeuggravitationszentrums),
θ:: Gierwinkel im Bezug auf die Straßentangentrichtung,
γ:: Gierrate
δ:: Lenkwinkel
κ:: Pfadkrümmung (aus dem Sollpfad erhalten)
α:: Querlagewinkel (aus dem Soll-Pfad erhalten)
V:: Fahrzeuggeschwindigkeit (aus dem Geschwindigkeitsmuster erhalten)
g:: Gravitationsbeschleunigung
m:: Fahrzeugmasse
l:: Gierträgheitsmasse
Kf/Kr:: Kurvenfahrleistung bzw. -energie der Vorder- und Hinterräder
lf/lr:: Abstand zwischen dem Gravitationszentrum und den Vorder- und Hinterrädern
L:: Abstand zwischen dem Gravitationszentrum und dem Fahrzeugkopf

Jeder der vorstehenden Variablen ist in ein Koordinatensystem, wie dieses in 3 gezeigt ist, definiert. Genauer gesagt, ist eine Beziehung zwischen dem Fahrzeug 100 und einem Pfad „R” definiert, so dass sich das Gravitationszentrum „G” des Fahrzeugs 100 (Zweiradmodell) auf der „η”-Richtung senkrecht zu einer Tangente „ξ” des Pfades „R” mit einer Krümmung „κ” befindet. Ferner sind die Abstände „lf” und „lr” zwischen dem Gravitationszentrum „G” und den Vorder- bzw. Hinterrädern in einem „x-y”-Koordinatensystem mit Vorn-Hinten- und Links-Rechts-Koordinatenrichtung im Bezug auf das Gravitationszentrum „G” als seinem Ursprungspunkt definiert. Ferner ist die Gierrate „γ” als die Zustandsgröße als die Gierrate um das Gravitationszentrum „G” definiert. Eine Seitenposition „D” ist als ein Abstand zwischen dem Pfad „R” und dem Markierungssensor (der am Kopf des Fahrzeugs vorgesehen ist) in der Richtung parallel zur vorstehenden „η”-Richtung definiert. Der Gierwinkel „θ” als die Zustandsgröße ist als ein Winkel zwischen der Tangentenrichtung „ξ” zum Pfad „R” und der Vorn-Hinten-Richtung („x”-Richtung) in Bezug auf das Fahrzeug definiert.
Als spezifische Beispiele zum Berechnen des FF-Lenkwinkels und der Sollzustandsgrößen auf der Grundlage des dynamischen Fahrzeugmodells, das durch die Zustandsgleichung (1) modelliert ist, werden „ein Steuerverfahren mit Rückführung und hoher Verstärkung” und „ein nichtlinearen Programmierverfahren mit optimaler Steuerung” vorgeschlagen.
4 zeigt ein Beispiel einer Systemkonfiguration für das Steuerverfahren mit Rückführung und hoher Verstärkung. Bei der Steuerung mit Rückführung und hoher Verstärkung (FB-Steuerung mit hoher Verstärkung), wird eine große Rückführverstärkung eingestellt, um die Steuerabweichung zu verringern, indem beispielsweise eine PID-Steuerung oder eine LQI (Linear-Quadratisch-Integral)-Steuerung verwendet wird, um den fahrenden Zielen zu folgen, einschließlich des Sollpfades und des Geschwindigkeitsmusters, ohne Zeitverzögerung. Im Folgenden wird als ein Berechnungsverfahren der FB-Steuerung mit hoher Verstärkung „ein Echtzeitberechnungsverfahren” je Steuerperiode und „ein Konvergenzberechnungsverfahren” je Ereignis vorgeschlagen.
In einem Echtzeitberechnungsverfahren entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung werden in jeder Steuerperiode eine Sollposition (die durch die Pfadkrümmung „κ” und den Querlagenwinkel „α” definiert werden) und die Sollfahrzeuggeschwindigkeit „V” auf dem Sollpfad zum vorliegenden Zeitpunkt dem dynamischen Fahrzeugmodell zugewiesen, ein FB-Lenkwinkel des dynamischen Fahrzeugmodells wird unter Ausführung einer Rückführung mit hoher Verstärkung der Steuerabweichung bestimmt, eine Lösung des dynamischen Fahrzeugmodells zwischen der Seitenposition „η” der Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung und dem Sollpfad, und der FB-Lenkwinkel wird in das dynamische Fahrzeugmodell eingegeben, wenn die nächste Berechnung ausgeführt wird. Der FB-Lenkwinkel und die Bewegungszustandsgroße in der Seitenrichtung zum vorliegenden Zeitpunkt, die je Steuerperiode auf der Grundlage des dynamischen Modells berechnet werden, werden einer objektiven Funktion „J” die nachstehend beschrieben ist, zugewiesen. Dann, wenn ein Wert der objektiven Funktion gleich oder weniger als ein vorgeschriebener Wert ist, ist der FB-Lenkwinkel ein FF-Lenkwinkel (FF-Lenkwinkel für eine Steuerung des realen Fahrzeugs) zum vorliegenden Zeitpunkt und ist die Bewegungszustandsgröße die Sollzustandsgröße zum vorliegenden Zeitpunkt.
Auf der Grundlage des FF-Lenkwinkels und der Soll-Zustandsgröße für die reale Fahrzeugsteuerung, die in solch einem Echtzeitberechnungsverfahren berechnet wird, wird die reale Fahrzeugsteuerung der tatsächlichen Steuerung des Lenkens des realen Fahrzeugs 100 ausgeführt. Genauer gesagt wird der FB-Lenkwinkel für die reale Fahrzeugsteuerung durch Ausführung einer Zustands-FB-Steuerung der Abweichung zwischen der eingestellten Sollzustandsgröße und der Istzustandsgröße (Größe, die gesteuert werden soll), die den Bewegungszustand anzeigt, der von dem realen Fahrzeug 100 beobachtet wird, berechnet. Dann wird die Summe des FF-Lenkwinkels für die reale Fahrzeugsteuerung und des FB-Lenkwinkels für die reale Fahrzeugsteuerung als das Lenksteuersignal ausgegeben, das eine Lenkbetätigungsgröße im realen Fahrzeug 100 darstellt.
Andererseits wird bei einem Konvergenzberechnungsverfahren entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Sollzustandgröße für das nächste Ereignis zuvor und genau durch eine Konvergenzberechnung erhalten. Hier kann das Ereignis beispielsweise der Spurwechsel, des Trennen und Zusammengehen bei einer Verzweigung und Beschleunigungs- und Verlangsamungsvorgänge sein. Diese Ereignisse können durch den Sollpfad und das Geschwindigkeitsmuster in einer bestimmten Zeitperiode definiert werden. Wenn die fahrenden Ziele einschließlich des Sollpfades und des Geschwindigkeitsmusters für ein Ereignis bestimmt werden, wird das Fahrzeug für ein Ereignis in der Simulation zum Laufen gebracht und wird die Simulation für das eine Ereignis ausgeführt, bis ein Wert der objektiven Funktion „J”, die nachstehend beschrieben ist, gleich einem vorgeschriebenen Wert oder kleiner als dieser ist. Der FB-Lenkwinkel des dynamischen Fahrzeugmodells für ein Ereignis ist, wenn der Wert der objektiven Funktion „J” gleich dem vorgeschriebenen Wert oder kleiner als dieser ist, der FF-Lenkwinkel (FF-Lenkwinkel für die Steuerung des realen Fahrzeugs). Ferner ist die Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung für ein Ereignis, wenn der Wert der objektiven Funktion „J” gleich dem vorgeschriebenen Wert oder kleiner ist, die Sollzustandsgröße für das eine Ereignis.
Auf der Grundlage des FF-Lenkwinkels und der Sollzustandsgröße für die reale Fahrzeugsteuerung, die in einem solchen Konvergenzberechnungsverfahren berechnet wurde, wird die reale Fahrzeugsteuerung der tatsächlichen Steuerung der Lenkung für das reale Fahrzeug 100 ausgeführt. Genauer gesagt werden sowohl der eingestellte FF-Lenkwinkel als auch die Sollzustandsgröße für die reale Fahrzeugsteuerung für ein Ereignis in einem Speicher gespeichert und werden der FF-Lenkwinkel und die Sollzustandsgröße für die reale Fahrzeugsteuerung, die der vorliegenden Zeit entsprechend der Zeit innerhalb der Ereignisperiode oder dem Fortschritt der Fahraufzeichnung entspricht, aus dem Speicher gelesen. Dann wird die Summe des FF-Lenkwinkels für die reale Fahrzeugsteuerung und des FB-Lenkwinkels für die reale Fahrzeugsteuerung, die zu jedem Zeitpunkt in der Ereignisperiode gelesen wird, als ein Lenksteuersignal ausgegeben, das die Lenkbetätigungsgröße für das reale Fahrzeug 100 darstellt.
Hierbei können beispielsweise die PID-Steuerung oder die LQI-Steuerung verwendet werden, um den FB-Lenkwinkel des dynamischen Fahrzeugmodells und den FB-Lenkwinkel für die reale Fahrzeugsteuerung zu berechnen.
Wenn die PID-Steuerung verwendet wird, kann der FB-Lenkwinkel auf der Grundlage beispielsweise einer PID-Steuergleichung in Formel (2) berechnet werden, wobei die Symbole „K_p”, „K_d” und „K_i” PID-Parameter bezeichnen, die durch eine Einstellung über beispielsweise eine Simulation oder Lernen bestimmt werden. Ferner zeigt ein Symbol „η_T” einen Sollwert (Sollseitenpostion) der Seitenposition „η” an. Die Symbole „η'_T” bezeichnet einen Sollwert (Sollseitenverschiebungsgeschwindigkeit) der Seitenverschiebungsgeschwindigkeit „η”.
[Ausdruck 2]

δ = Kp·(ηT – η) + Kd·(η .T – η .) + Ki·∫(ηT – η)dt (2)

Andererseits wird, wenn die LQI-Steuerung verwendet wird, eine Zustandsgleichung, wie diese in Formel 3 gezeigt ist, unter Verwendung einer Eingangsgröße U und einer Zustandsgröße „X” formuliert. Bei einem steuerbaren invarianten Linearzeitsystem auf der Grundlage dieser Zustandsgleichungen ist es, um in der Lage zu sein, ein Steuergesetz auszudrücken, mit dem ein Minimieren einer Bewertungsfunktion möglich ist, notwendig, das die Bewertungsfunktion in einer quadratischen Form, die in Formel (4) zum Ausdruck gebracht wird, vorliegt. Bei der LQI-Steuerung sind Rückführverstärkungen „K_LQI” (fünf konstante Werte einschließlich „K_η”), die eine lineare quadratische Formbewertungsfunktion minimieren, einschließlich der Zustandsgröße „X” und einer Steuergröße (Lenkwinkel) „U”, in Formel (4) zum Ausdruck gebracht. Dadurch kann der FB-Lenkwinkel durch die Formel (5) auf der Grundlage der Rückführverstärkungen „K_LQI” berechnet werden (siehe 5). [Ausdruck 3]
wobei die Symbole „X”, „U”, „A” und „B” in Formel 3 wie folgt ausgedrückt werden: [Ausdruck 4]
Ferner kann die objektive Funktion „J”, die im Echtzeitberechnungsverfahren und dem Konvergenzberechnungsverfahren (das sich von Formel (4) unterscheidet) verwendet werden, wie es in Formal (6) gezeigt ist, verallgemeinert werden, wenn eine numerische Berechnung als ein kontinuierliches System ausgeführt wird, wobei ein Symbol „T_h” eine Zeitperiode bezeichnet, die für das eine Ereignis aufgenommen wurde. Bei dem Echtzeitberechnungsverfahren kann die objektive Funktion „J” in beispielsweise einem Integranden „Φ(x, u)” in Formel 6 eingestellt werden. [Ausdruck 5]
Die objektive Funktion „J”, die in Formel (6) ausgedrückt wird, kann in Abhängigkeit von einem Folgeverfahren (Fahranforderungen) des realen Fahrzeugs 100 in Bezug auf die Fahrziele einschließlich des Fahrpfades, unterschiedlich eingestellt werden, und kann beispielsweise entsprechend der Art, wie es in 6 gezeigt ist, umgesetzt werden. Genauer gesagt wird wie das reale Fahrzeug 100 den Fahrsollwerten folgt, einschließlich des Sollpfades, in Abhängigkeit von einem Fahrzweck und Fahrplänen einschließlich Systemgestaltungsspezifikationen bestimmt. Daher wird die objektive Funktion „J” zur Bewertung der Folgefähigkeit des realen Fahrzeugs 100 in Bezug auf die Fahrziele geändert, um jedem der folgenden Verfahren zu entsprechen, wobei jedes entsprechend den entsprechenden Fahrplänen bestimmt wurde.
Zum Umsetzen eines Folgeverfahrens für „das Fahren näher zum Sollpfad so stark wie möglich” beispielsweise kann die objektive Funktion „J” eingestellt werden, wie es in Formel (11) gezeigt ist. Dadurch wird ein Steuerfehler in Bezug auf den Sollpfad kleiner und ein Freiheitsgrad der Fahrpläne höher.
Zum Umsetzen eines Folgeverfahrens für das Fahren näher am Sollpfad so stark wie möglich und einer minimalen Seitenpositionsschwankung beispielsweise kann die objektive Funktion „J” eingestellt werden, wie es in Formel (12a) gezeigt ist, wo eine Bedingung zum Minimieren einer Seitenpositionsabweichung des Fahrzeuggravitationszentrums eingeschlossen ist, kann die objektive Funktion „J” wie es in Formel (12b) gezeigt ist, eingestellt werden, wo ein Zustand zum Steuern einer Lenkwinkelabweichung (plötzliche Lenkbetätigung) eingeschlossen ist, oder es kann die objektive Funktion „J” wie es in Formel (12c) gezeigt ist, eingestellt werden, wobei ein Zustand zum Steuern einer Gierratenschwankung eingeschlossen ist. Durch eine derartige Umsetzung wird es möglich, den Fahrkomfort zu verbessern und die Lenkwinkelschwankung zu verringern. Ferner wird es im Fall von Formel (12c) ebenfalls möglich, dass es schwieriger für das Fahrzeug wird, auf einer Straße zu rutschen. Als die objektive Funktion „J” kann jede der Formeln (12a), (12b) und (12c) oder jede Kombination von diesen eingestellt werden. Es ist festzuhalten, dass die Vielzahl an Bewegungszustandsgrößen in dem Integranden der objektiven Funktion „J” enthalten ist und unter Verwendung des entsprechenden Gewichtungskoeffizienten „k” entsprechend den Bedingungen des folgenden Verfahrens eingestellt wird. Der Koeffizient „k” kann entsprechend jeder Priorität der Bewegungszustandsgröße in der objektiven Funktion „J” eingestellt werden. Jede Priorität (Prioritätsordnung) der Bewegungszustandsgröße ändert sich in Abhängigkeit beispielsweise von einem Straßenzustand. Genauer gesagt wird bei einem Straßenzustand, wo es bevorzugt wird, die Seitenpositionsschwankung statt der Seitenposition zu steuern, ein Wert des Koeffizienten „k” in Formel (12) erhöht. Durch die Einstellung des Gewichtungskoeffizienten „k” wird es möglich, eine Feineinstellung vorzunehmen, wenn das Fahrzeug den Fahrzielen folgt.
Ferner kann zur Umsetzung eines Folgeverfahrens zum „Fahren, so dass eine Fahrzeugmontageposition eines Positionserfassungssensors, wie z. B. eines Markierungssensors 13 nahe dem Sollpfad passiert” die objektive Funktion „J” eingestellt wer den, wie es in Formel (13) gezeigt ist. Durch eine derartige Umsetzung wird die Robustheit des Systems verbessert.
Vorzugsweise werden diese Folgeverfahren entsprechend einer Fahrumgebung wie z. B. einer Verkehrsumgebung um das Fahrzeug 100 und einem realen Bewegungszustand des Fahrzeugs 100 dynamisch geändert. Durch eine Umsetzung wird es möglich, eine Folgeverfahren, das für solche Situationsänderungen angepasst ist, und eine objektive Funktion „J” auszuwählen, die dem Folgeverfahren entspricht. Wenn beispielsweise erfasst wird, dass das reale Fahrzeug 100 auf einer Straße mit niedrigen μ fährt, werden ein Folgeverfahren, das auf die erfasste Situation angepasst ist, und eine objektive Funktion „J” ausgewählt, die dem ausgewählten Folgeverfahren entspricht (genauer gesagt wird beispielsweise ein Folgeverfahren zum Fahren näher zum Sollpfad so weit wie möglich und mit minimaler Seitenpositionsschwankung ausgewählt, ein Zustand zum Steuern der Gierratenschwankung wird hinzugefügt, damit es schwieriger wird, dass das Fahrzeug auf der Straße rutscht, und die objektive Funktion „J” der Formel (12c), die an den Zustand angepasst wird, wird ausgewählt.).
Nun wird jeder Berechnungsablauf des Echtzeitberechnungsverfahrens und des Konvergenzberechnungsverfahrens als das FB-Steuerverfahren mit hoher Verstärkung beschrieben.
7 ist ein Fließbild, das einen Prozess der Echtzeitberechnung beim FB-Steuerverfahren mit hoher Verstärkung zeigt. Dieser Ablauf wird für jede vorgeschriebene Steuerperiode wiederholt. Wenn ein Sollpfad und ein Geschwindigkeitsmuster für das nächste Ereignis gegeben sind (Schritt 10) werden die Sollgeschwindigkeit „V” bei der momentanen Zeit, die aus dem Geschwindigkeitsmuster und der Pfadkrümmung „κ” erhalten werden, und der Querlagewinkel „α” zum vorliegenden Zeitpunkt, der aus dem Sollpfad erhalten wird, dem dynamischen Fahrzeugmodell zugewiesen (vorstehende Zustandsgleichung (1)) (Schritt 12). Durch das numerische Integrieren der Zustandsgleichung (1) des dynamischen Fahrzeugmodells wird eine Zustandgröße „x”, die einen Bewegungszustand in der Seitenrichtung des Fahrzeugs anzeigt, berechnet (Schritt 14). Ein FB-Lenkwinkel „δ” des dynamischen Fahrzeugmodells wird auf der Grundlage der Formel (2) oder (5) entsprechend einer Zustandsrückkopplungssteuerlogik mit hoher Verstärkung in Bezug auf die Seitenposition „η” berechnet, die in der berechneten Zustandsgröße „x” enthalten ist, und der FB-Lenkwinkel „δ” wird in das dynamische Fahrzeugmodell für die nächste Berechnung eingegeben (Schritt 16).
Die somit berechnete Bewegungszustandsgröße „x” in der Seitenrichtung und der FB-Lenkwinkel „δ” des dynamischen Fahrzeugmodells werden durch eine vorgeschriebene objektive Funktion, wie es in 6 gezeigt ist bewertet. Genauer gesagt wird bestimmt, ob ein Wert der objektiven Funktion, dem die Bewegungszustandsgröße „x” in der Seitenrichtung und der FB-Lenkwinkel „δ” des dynamischen Fahrzeugmodells zugewiesen sind, weniger als ein vorgeschriebener adäquater Pegel „ε” des Sollzustands ist (Schritt 18). Ein angemessener Wert, der beispielsweise die Systemanforderungen durch vorherige Simulation und vorheriges Lernen erfüllt, ist der adäquate Pegel „ε” für den Sollzustand. Wenn der Wert der objektiven Funktion kleiner als der adäquate Pegel „ε” für den Sollzustand ist, ist der FB-Lenkwinkel des dynamischen Fahrzeugmodells, der in Schritt 16 berechnet wird, der Aufschaltungs-(FF)-Lenkwinkel für die reale Fahrzeugsteuerung (Schritt 20). Ferner ist die Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung, die in Schritt 14 berechnet wird, die Sollzustandsgröße für die reale Fahrzeugsteuerung (Schritt 22). Wenn der Wert der objektiven Funktion nicht weniger als der adäquate Pegel „ε” für den Sollzustand ist, werden der FF-Lenkwinkel und die Sollzustandsgröße nicht verändert, so wie diese in der vorherigen oder früheren Steuerperiode eingestellt wurden.
8 ist ein Fließbild, das einen Prozess einer Konvergenzberechnung im FB-Steuerverfahren mit hoher Verstärkung zeigt. Dieser Ablauf wird für jedes auftretende Ereignis wiederholt. Wenn ein Sollpfad und ein Geschwindigkeitsmuster für das nächste Ereignis gegeben sind (Schritt 40) beginnt eine Berechnung der Sollzustandsgröße (Schritt 42). Die Sollgeschwindigkeit „V” zu jedem Zeitpunkt in der Ereignisperiode, die aus dem Geschwindigkeitsmuster und der Pfadkrümmung „κ” erhalten werden, und der Querlagewinkel „α” zu jedem Zeitpunkt in der Ereignisperiode, der aus dem Sollpfad erhalten wurde, werden dem dynamischen Fahrzeugmodell zugewiesen (vorstehenden Zustandsgleichung (1)) (Schritt 44). Durch das numerische Integrieren der Zustandsgleichung (1) des dynamischen Fahrzeugmodells wird eine Zustandsgröße „x”, die einen Bewegungszustand in der Seitenrichtung des Fahrzeugs anzeigt, berechnet (Schritt 46). Der FB-Lenkwinkel des dynamischen Fahrzeugsmodells wird auf der Grundlage der Formeln (2) oder (5) entsprechend einer Zustandsrückführungsteuerlogik mit hoher Verstärkung in Bezug auf die Seitenposition „η”, die in der berechneten Zustandsgröße (x) in der Seitenrichtung enthalten ist, berechnet und der berechnete FB-Lenkwinkel wird dem Lenkwinkel „δ” in der Zustandsgleichung (1) des dynamischen Fahrzeugmodells zugewiesen (Schritt 48). Die vorstehenden Schritte werden wiederholt, bis das Ende des Ereignisses erreicht ist, genauer gesagt bis die Zustandsgrößen „x” und die FB-Lenkwinkel für jeden Zeitpunkt in der Ereignisperiode berechnet sind (Schritt 50).
Nach den Berechnungen für ein Ereignis in Schritt 50 werden die berechneten Bewegungszustandsgrößen „x” in der Seitenrichtung und die FB-Lenkwinkel „δ” des dynamischen Fahrzeugmodells durch eine vorgeschriebene objektive Funktion bewertet, wie es in 6 dargestellt ist. Genauer gesagt wird bestimmt, ob ein Wert der objektiven Funktion, der die Bewegungszustandgröße „x” in der Seitenrichtung und der FB-Lenkwinkel „δ” des dynamischen Fahrzeugmodells zu jedem Zeitpunkt in der Ereignisperiode zugewiesen werden, weniger als ein vorgeschriebener adäquater Pegel „ε” des Sollzustands ist (Schritt 52). Wenn der Wert der objektiven Funktion weniger als der adäquate Pegel „ε” des Sollzustands ist (ja in Schritt 52), sind die Bewegungszustandsgrößen in der Seitenrichtung zu jedem Zeitpunkt, wenn der Wert der objektiven Funktion weniger als der adäquate Pegel „ε” des Sollzustands ist, die Sollzustandsgrößen für die Fahrzeugsteuerung zu jedem Zeitpunkt und sind die FB-Lenkwinkel des dynamischen Fahrzeugmodells zu jedem Zeitpunkt, zu dem der Wert der objektiven Funktion weniger als der adäquate Pegel „ε” des Sollzustands ist, die FF-Lenkwinkel zu jeden Zeitpunkt (Schritt 54).
Anderseits wird, wenn der Wert der objektiven Funktion nicht kleiner als der adäquate Pegel „ε” des Sollzustands ist (nein in Schritt 52), bestimmt, ob die Anzahl der Berechnungsmale für das eine Ereignis (die Anzahl der Wiederholungen der Ausführung von Schritt 44 bis 50) eine vorbestimmte Anzahl an Malen überschreitet (Schritt 56). Die vorgeschriebene Anzahl an Malen wird als ein angemessener Wert, der eine Systemanforderung erfüllt, durch beispielsweise eine vorherige Simulation bestimmt. Wenn die Anzahl der Berechnungsmale für das eine Ereignis die vorgeschriebene Anzahl an Malen überschreitet (ja in Schritt 56), wird angenommen, dass der Wert der objektiven Funktion nicht konvergiert, wenn der zur Zeit geplante Sollpfad und das Geschwindigkeitsmuster, die in Schritt 40 gegeben sind, verwendet werden, wodurch der Sollpfad und das Geschwindigkeitsmuster (Schritt 58) wieder erzeugt werden. Andererseits ist, wenn die Anzahl der Berechnungsmale für das eine Ereignis noch nicht die vorgeschriebene Anzahl an Malen überschreitet (nein in Schritt 56), die Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung, nachdem die Berechnung des einen Ereignisses abgeschlossen ist, die Sollzustandsgröße für die Berechnung des nächsten Ereignisses, und ist der FB-Lenkwinkel des dynamischen Fahrzeugmodell nach dem Abschluss der Berechnung des einen Ereignisses der FF-Lenkwinkel für die Berechnung des nächsten Ereignisses und werden die Berechnungen von Schritt 42 wiederholt (Schritt 60).
Als Nächstes wird als ein Verfahren, das sich von dem vorstehenden FB-Steuerverfahren mit hoher Verstärkung unterscheidet, „ein nicht lineares Programmier verfahren bei einem optimalen Steuerproblem zum Optimieren der dynamischen Variablen” zum Berechnen des FF-Lenkwinkels und der Sollzustandsgröße auf der Grundlage des dynamischen Fahrzeugmodells, das durch die Zustandsgleichung (1) modelliert wurde, beschrieben. 9 zeigt ein Beispiel der Systemkonfiguration eines nicht linearen Programmierverfahrens einer optimalen Steuerung. Das nicht lineare Programmierverfahren einer optimalen Steuerung wandelt sich in ein nicht lineares Programmierproblem durch das Diskretisieren der Steuergröße und der Zustandsgröße des optimalen Steuerproblems und durch das Addieren einer Zustandsgleichung als eine Einschränkungsbedingung. Genauer gesagt wird eine Sollzustandsgrößenerzeugung (einschließlich einer FF-Lenkwinkel-Erzeugung) als ein optimales Steuerproblem gemäß nachstehender Beschreibung formuliert und eine Zustandsvariable (Zustandsgröße) „x” und eine Unbekannt Eingabe „u”, die die objektive Funktion minimieren, werden als Gestaltungsvariablen erhalten. Dann ist die erhaltene Zustandsvariable „x” die Sollzustandsgröße und ist der unbekannte Eingang „u” der FF-Lenkwinkel für die reale Fahrzeugsteuerung.
Die Zustandsgleichung, die zu berechnen ist, ist die gleiche, wie die vorstehende Formel (1). Wie es in 10 gezeigt ist, ist die Zeit von einem Ereignis von einem Anfangszeitpunkt „t₀” zu einem Endzeitpunkt „t_N” in „N” Elemente unterteilt und werden die Zustandsgröße „x”, der unbekannte Eingang „U_c” (= δ) und eine bekannte Eingabe „W_c” (=(κ, α)^T) diskretisiert. Ein Punkt, der die Verbindung zwischen den Elementen herstellt, wird als ein Knoten bezeichnet und seine Zeit wird als t_i ausgedrückt (i = 0, ..., N). Die Einschränkungsbedingung, bei der die Zustandsgleichung zu einem Zeitknoten „t_k” erfüllt ist, wird angewendet.
Die Zustandsgleichung (1) in einem kontinuierlichen Zeitsystem wird mit einer Abtastperiode „T” (oder einer Steuerperiode) diskretisiert. Wenn die Zustandavariable, die unbekannte Eingabe und die bekannte Eingabe wie folgt definiert sind:
Zustandsvariable: „x_k” = (η_k, η'_k, θ_k, γ_k)^T
unbekannte Eingabe: „u_k” = δ_k
bekannte Eingabe: „w_k” = (k_k, α_k)
wird eine Zustandsgleichung in einem diskreten Zeitsystem durch eine Zustandsgleichung formuliert, wie diese beispielsweise in Formel (7) gezeigt ist. Hier sind, wenn k ≤ T_t < (k + 1)T ist, „u_c” und „w_c” konstante Werte „u_k” bzw. „w_k”. Ferner sind „κ_k” und „α_k” von dem Sollpfad gegeben und ist „V_k” aus dem Geschwindigkeitsmuster gegeben.
[Ausdruck 6]
Ferner sind der Anfangszustand, wenn die Anfangszeit t = 0 ist, und der Endzustand, wenn die Endzeit t = tf ist, wie es in den Formeln (8) bzw. (9) gegeben ist. Beispielsweise ist im Fall einer Spuränderung „x₀ = x_N = (0, 0, 0, 0)^T” einzustellen. Beim optimalen Steuerungsproblem werden unter den Lösungen, die die vorstehende Bedingung erfüllen, die Zustandsvariable „x_k” und der unbekannte Eingang „u_k”, die die Bewertungsfunktion „J” minimieren, erhalten.
[Ausdruck 7]
Gemäß vorstehender Formulierung ist es möglich, dass sich ein Bewertungsfunktionsminimierungsproblem ergibt, das eine Einschränkungsbedingung der linearen Gleichung in Bezug auf die Gestaltungsvariablen „x” und „u” hat. Genauer gesagt kann das optimale Steuerproblem in das nicht lineare Programmierproblem umgewandelt werden. Sobald eine derartige Konvertierung möglich ist, kann das Problem unter Verwendung eines allgemeinen Optimierungsverfahrens auf der Grundlage eines mathematischen Programmierens gelöst werden (siehe z. B. Nicht-Patent-Dokument 1). Nicht-Patent- Dokument 1 offenbart ein BDH-Verfahren zum Lösen eines Problems. Als weitere Verfahren gibt es z. B. ein DCNLP-Verfahren und „fimicon”-Verfahren (Suche nach dem Minimalwert der beschränkten nicht linearen Funktion mit meheren Variablen) und „quadprog”-Verfahren (Verfahren zum Lösen eines quadratischen Programmierproblems) von MATLAB (eingetragene Marke).
11 ist ein Fließbild des nicht linearen Programmierverfahrens der optimalen Steuerung. Dieses Fließbild wird für jedes auftretende Ereignis wiederholt. Wenn ein Sollpfad und ein Geschwindigkeitsmuster für das nächste Ereignis vorgegeben sind (Schritt 70) wird die Zeit von einem Ereignis in „N” Unterteilungen unterteilt (Schritt 72). Die Sollgeschwindigkeit „V_k”, die aus dem Geschwindigkeitsmuster und der Pfadkrümmung „κ_k” erhalten wird, und der Querlagewinkel „α_k”, der aus dem Sollpfad erhalten wird, werden der diskreten Zustandsgleichung (3) zu jedem durch N unterteilten Zeitpunkt „tk” zugewiesen (Schritt 74). In Bezug auf die diskrete Zustandsgleichung (7), den Anfangs- und Endzustand (8) (9) und die objektive Funktion (10) wird eine Optimierungsverarbeitung beim optimalen Steuerproblem auf der Grundlage der vorstehenden Lösungsmethode (Schritt 76) ausgeführt. Genauer gesagt werden in Schritt 76 die Zustandsvariable „x_k” und der unbekannte Eingang „u_k”, der den Wert der Bewertungsfunktion (10) minimiert (den adäquaten Pegel „ε” des Sollzustandes weiter verringert), erhalten. Wenn die Zustandsvariable „x_k” und die unbekannte Eingabe „u_k”, die den Wert der Bewertungsfunktion (10) minimiert, erhalten werden (ja in Schritt 78), sind die Zustandsvariablen zu jedem Zeitpunkt, zu dem der Wert der objektiven Funktion (10) kleiner als der adäquate Pegel „ε” des Sollzustandes ist, die Sollzustandsgrößen für die Fahrzeugsteuerung zu jedem Zeitpunkt und sind die FB-Lenkwinkel zu jedem Zeitpunkt, zu dem der Wert der objektiven Funktion (10) kleiner als der adäquate Pegel „ε” des Sollzustandes ist, die FF-Lenkwinkel für die reale Fahrzeugsteuerung zu jedem Zeitpunkt (Schritt 80).
Andererseits wird in Schritt 76, wenn die Zustandsvariable „x_k” und der unbekannte Eingang „u_k”, die den Wert der Bewertungsfunktion (10) minimieren, nicht erhalten werden (nein in Schritt 78), angenommen, dass der Wert der objektiven Funktion (10) nicht konvergiert, wenn der zur Zeit geplante Sollpfad und das Geschwindigkeitsmuster, das in Schritt 70 vorgegeben ist, verwendet werden, wodurch der Sollpfad und das Geschwindigkeitsmuster erneut erzeugt werden (Schritt 82).
Auf der Grundlage des FF-Lenkwinkels und der Sollzustandsgröße, die durch das nicht lineare Programmierverfahren eines solchen optimalen Steuerproblems berechnet wurde, wird eine reale Fahrzeugsteuerung, die das Lenken des realen Fahrzeugs 100 zur Zeit steuert, ausgeführt. Genauer gesagt werden alle eingestellten FF-Lenkwinkel und die Sollzustandsgrößen für das eingestellte eine Ereignis in einem Speicher gespeichert und werden der FF-Lenkwinkel und die Sollzustandsgröße zum vorliegenden Zeitpunkt während der Ereignisperiode aus dem Speicher gelesen. Der FB-Lenkwinkel für die reale Fahrzeugsteuerung wird durch das Ausführen einer Zustands-FB-Steuerung der Abweichung zwischen der Sollzustandsgröße, die zu jedem Zeitpunkt in der Ereignisperiode gelesen wurde, und der Ist-Zustandsgröße (Größe, die zu steuern ist), die den Bewegungszustand, der vom realen Fahrzeug 100 beobachtet wird, anzeigt, berechnet. Dann wird der Summenwert des FF-Lenkwinkels für die reale Fahrzeugsteuerung, die zu jedem Zeitpunkt in der Ereignisperiode gelesen wird, und der FB-Lenkwinkel für die reale Fahrzeugsteuerung als das Lenksteuersignal ausgegeben, das eine Lenkbetriebsgröße im realen Fahrzeug 100 darstellt.
Obwohl die Fahrziele, wie z. B. der Sollpfad und das Geschwindigkeitsmuster als die bekannte Eingabe dem dynamischen Fahrzeugmodell, das in einer Zustandsgleichung ausgedrückt ist, zugewiesen werden, wird ein Mehrschichtsteuer-Sollwerterzeugungsverfahren als ein Beispiel eines Einstellverfahrens dieser Fahrziele beschrieben. 12 ist ein Blockschaltbild, das eine Konfiguration zum Ausführen eines Mehrschichtsteuer-Sollwerterzeugungsverfahrens zeigt.
Ein Fahrzustandeinstellabschnitt „D” stellt ein Ziel bzw. eine Bestimmung des Fahrzeugs 100 und die gesamten Fahrbedingungen, wie z. B. die gewünschte Fahrzeit, einen Benzinmeilenzahlprioritätspegel und einen Restplan auf. Die Wichtung auf der Grundlage eines Prioritätspegels zwischen diesen Elementen wird beispielsweise durch die Befehlsinformation des Fahrers und Lernen bestimmt.
Ein Fahrplan-Erzeugungs-Verarbeitungsabschnitt „E” bestimmt Fahrpläne, wie z. B. die gewünschte Fahrzeit zwischen einem Wechsel, einem Nutzungsbereich und einem Parkbereich auf der Grundlage der gesamten Fahrbedingungen, die durch den Fahrbedingungseinstellabschnitt eingestellt wurden, Verzeichnisinformationen und Verkehrsinformationen, die durch beispielsweise ein Fahrzeugnavigationssystem erhalten wurden, und Verkehrsinformationen von beispielsweise dem VICS (Vehicle Information and Communication System – Fahrzeuginformations- und -kommunikationssystem) und anderen Fahrzeugen. Ferner bestimmt der Fahrplan-Erzeugungs-Bearbeitungsabschnitt „E” Fahrpläne zum beispielsweise Ändern der Spuren, Ändern der oberen Grenzgeschwindigkeit, Ändern des Folgeabstandes innerhalb eines vorgeschriebenen Abstandsbereiches (z. B. 200 m) von jedem Zeitpunkt auf der Grundlage des Umgebungsstatus des eigenen Fahrzeugs. Der Fahrplan-Erzeugungs-Verarbeitungsabschnitt „E” erlangt den Bewegungsstatus des eigenen Fahrzeugs (z. B. Fahrpläne anderer Fahrzeuge) durch einen Nachbarfahrzeug-Abschätzverarbeitungsabschnitt „C” und einen Kommunikationsverarbeitungsabschnitt „I”. Der Nachbarfahrzeug-Abschätzverarbeitungsabschnitt „C” schätzt die Fahrpläne eines nicht in Verbindung stehenden Fahrzeugs 1 auf der Grundlage der Überwachungsergebnisse in Bezug auf das nicht in Verbindung stehende Fahrzeug 1 durch einen Nachbarschaft-Überwachungsverarbeitungsabschnitt „B”, wie z. B. Radar und eine Kamera ab. Ferner erhält der Kommunikationsverarbeitungsabschnitt „I” von einem Kommunikationsfahrzeug 2 mit einer ähnlichen Funktion wie bei dem eigenen Fahrzeug, die Fahrpläne des in Verbindung stehenden Fahrzeugs 2 und die Fahrpläne des nicht in Verbindung stehenden Fahrzeugs 1, das das in Verbindung stehende Fahrzeug 2 hat.
Ein Geschwindigkeitsmuster/Fahrsollpfad-Erzeugung-Verarbeitungsahschnitt „F” erzeugt die Fahrziele (und zwar den Fahrpfad und das Geschwindigkeitsmuster gemäß Vorbeschreibung), wie z. B. eine Sollposition, eine Sollgeschwindigkeit und eine Seitenposition, wo das Fahrzeug für jede Steuerperiode (z. B. 48 Meter) innerhalb eines vorgeschriebenen Bereichs von jedem Zeitpunkt platziert werden soll, auf der Grundlage von Fahrplänen, die durch den Fahrplanerzeugungs-Verarbeitungsabschnitt „E” bestimmt sind. Die erzeugten Fahrpläne ändern sich entsprechend dem Umgebungsstatus durch das Zusammenwirken mit den benachbarten Fahrzeugen durch z. B. die Kommunikation zwischen den Fahrzeugen.
Ein Soll-Folgebewegungs-Steuerverarbeitungsabschnitt „G” berechnet das Lenksteuersignal (Betätigungsanzeigewert) in einer Weise, dass das Fahrzeug den Fahrplänen folgt, die durch den Geschwindigkeitsmuster/Fahrsollpfad-Erzeugungs-Verarbeitungsabschnitt „F” erzeugt werden. Eine Betätigungseinrichtung „H” wird so betrieben, dass Lenk- und Beschleunigungs/Verlangsamungs-Vorgänge entsprechend dem Anzeigewert vorgenommen werden.
Daher ist es entsprechend dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung, selbst wenn es nicht bestimmt werden kann, ob die Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung und der FB-Lenkwinkel als die Lösungen des Zustandsgleichung (1) und (7), die den Bewegungszustand des fahrenden Fahrzeugs entsprechend den Fahrzielen modulieren, wie z. B. entsprechend dem Sollpfad und dem Geschwindigkeitssensor, geeignete Lösungen zum Umsetzen des Folgens der Fahrziele sind, möglich, einen geeigneten FF-Lenkwinkel und einen geeigneten FB-Lenkwinkel zu berechnen, so dass das Fahrzeug den Fahrzielen folgt, indem die Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung und der FB-Lenkwinkel verwendet werden, die die Lösung sind, die auf der Grundlage der Zustandsgleichung berechnet werden und einem vorgeschriebenen Folgeverfahren genügen, wodurch die Folgefähigkeit des realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele verbessert wird.
Ferner wird es entsprechend einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung durch das Einführen der objektiven Funktion (Bewertungsfunktion) zum Bewerten der Folgefähigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele und Bewerten der Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung und des FB-Lenkwinkels, die Lösungen sind, die erhalten werden, indem das dynamische Fahrzeugmodell numerisch gelöst wird, das nicht analytisch gelöst wird, möglich, zu bestimmen, ob die erhaltenen Lösungen die Folgefähigkeit des Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrzielwerte verbessern können. Wenn die Bewegungszustandsgröße in der Seitenrichtung und der FB-Lenkwinkel, der bewertet wurde, dass diese in der Lage ist, die Folgefähigkeit zu verbessern, verwendet werden, ist es dementsprechend möglich, die Folgefähigkeit des realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele zu verbessern.
Obwohl exemplarische Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung vorstehend beschrieben wurden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf die Ausführungsbeispiele beschränkt und zahlreiche Modifikationen und Ersetzungen können vorgenommen werden, ohne vom Bereich der vorliegenden Erfindung abzuweichen.
Beispielsweise ist das Einstellverfahren der Fahrsollwerte, wie z. B. des Sollpfades und des Geschwindigkeitsmusters, nicht auf das Mehrschichtsteuer-Sollwerterzeugungsverfahren beschränkt und jegliches Verfahren kann verwendet werden, solange numerische Werte, die den Sollpfad und das Geschwindigkeitsmuster in einem vorgeschriebenen Abschnitt definieren, die bekannte Eingabe des dynamischen Fahrzeugmodells sind.
Ferner wird als die Betätigungsgröße für die reale Fahrzeugsteuerung der Lenkwinkel berechnet. Jedoch kann eine Antriebsdrehmomentdifferenz zwischen dem Linken und rechten Rad als die Betätigungsgröße verwendet werden.
Die vorliegende Anmeldung beansprucht die Priorität von der japanischen Patentanmeldung Nr. 2006-330884 , die am 7. Dezember 2006 eingereicht wurde, wobei der gesamte Inhalt von dieser hier durch Bezugnahme enthalten ist.
Zusammenfassung
Fahrzeugsteuervorrichtung
Eine Fahrzeugsteuervorrichtung berechnet eine Betriebsgröße und eine Bewegungszustandsgröße zum Ändern einer Betriebsgröße, die für den Betrieb eines realen Fahrzeugs notwendig ist, auf der Grundlage eines dynamischen Fahrzeugmodell, das den Bewegungszustand eines Fahrzeugs modelliert, dass entsprechend Fahrzielen fährt, wie z. B. entsprechend einem Sollpfad und einem Geschwindigkeitsmuster, und bestimmt, ob die berechnete Betriebsgröße und die Bewegungszustandsgröße den vorgeschriebenen Fahranforderungen genügen. Die Betriebsgröße und die Bewegungszustandsgröße, von denen bestimmt wird, dass diese den Fahranforderungen genügen, sind eine Aufschaltungs-(FF)-Betriebsgröße bzw. eine Sollzustandsgröße in einer Zustandsrückführung-(FB)-Steuerung.

11: GPS-Empfänger
12: Erkennungsvorrichtung für die weiße Linie
13: Markierungssensor
14: Gierratensensor
15: G-Sensor
16: Fahrzeugradgeschwindigkeitssensor
17: Lenkwinkelsensor
20: Speichereinheit
31: Lenksteuerabschnitt
32: Lenkbetätigungseinrichtung
50: Steuereinheit
100: Fahrzeug
200: Kalman-Filter

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

- JP 11-91609 [0003]
- JP 2006-330884 [0080]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

- Computational Method of Optimal Control Problem Using Mathematical Programming (2nd report) Introduction of Block Diagonal Hessian Method, Journal of Japan Society for Aeronautical and Space Science, Band 46, Nr. 536, Seiten 497 bis 503, 1998 [0003]

Claims

Eine Fahrzeugsteuervorrichtung, die aufweist: eine Eingangsgrößenberechnungseinheit, die eine Eingangsgröße zum Ändern einer Betriebsgröße, die für einen Betrieb eines realen Fahrzeugs notwendig ist, auf der Grundlage eines dynamischen Fahrzeugmodells, das einen Bewegungszustand eines Fahrzeugs modelliert, das entsprechend Fahrzielen einschließlich eines Sollpfades fährt, berechnet, eine Beurteilungseinheit, die beurteilt, ob die Eingangsgröße, die durch Eingangsgrößenberechnungseinheit berechnet wurde, vorbestimmten Fahranforderungen in Bezug auf das reale Fahrzeug erfüllt, und eine Betriebsgrößenberechnungseinheit, die die Betriebsgröße auf der Grundlage der Eingangsgröße berechnet, von der durch die Beurteilungseinheit bestimmt wurde, dass diese den Fahranforderungen gerecht wird.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Fahranforderungen ein Folgeverfahren des realen Fahrzeugs in Bezug auf die Fahrziele anzeigen.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahrziele auf der Grundlage von Fahrplänen des realen Fahrzeugs erzeugt werden und die Fahranforderungen entsprechend den Fahrplänen geändert werden.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Fahranforderungen entsprechend der Fahrumgebung des realen Fahrzeugs geändert werden.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Betriebsgrößenberechnungseinheit eine Aufschaltbetriebsgröße als die Betriebsgröße berechnet, wobei die Aufschaltbetriebsgröße in der Eingangsgröße enthalten ist, von der durch die Beurteilungseinheit bestimmt wird, dass diese den Fahranforderungen genügt.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1 oder 5, die ferner aufweist: eine Erfassungseinheit, die eine zu steuernde Größe des realen Fahrzeugs erfasst, wobei die Betriebsgrößenberechnungseinheit einer Rückführbetätigungsgröße auf der Grundlage einer Abweichung zwischen der zu steuernden Größe, die durch die Erfassungseinheit erfasst wird, und einer Zustandsgröße berechnet, die in der Eingangsgröße enthalten ist, von der durch die Beurteilungseinheit bestimmt wurde, dass diese den Fahranforderungen entspricht, und die den Bewegungszustand des realen Fahrzeugs anzeigt.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Beurteilungseinheit auf der Grundlage einer Bewertungsfunktion, bei der die Eingabegröße eine Variable ist, bestimmt, ob die Eingabegröße die vorgeschriebenen Fahranforderungen erfüllt.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei, wenn eine Vielzahl an Variablen in der Bewertungsfunktion vorliegt, jede der Variablen entsprechend den Fahranforderungen gewichtet wird.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei in der Bewertungsfunktion zumindest eine Abweichung zwischen einer Position des realen Fahrzeugs und dem Sollpfad eine Variable ist.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Beurteilungseinheit auf der Grundlage eines Vergleichs zwischen einem Wert der Bewertungsfunktion und einem vorgeschriebenen Schwellwert bestimmt, ob die Eingabegröße den vorgeschriebenen Fahranforderungen genügt.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Eingabegrößenberechnungseinheit die Eingabegröße berechnet, indem ein optimales Steuerproblem gelöst wird, wo das dynamische Fahrzeugmodell durch ein vorgeschriebenes Periodenintervall diskretisiert wird.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 11, wobei das dynamische Fahrzeugmodell unter der Annahme diskretisiert wird, dass die Eingabegröße in dem vorgeschriebenen Periodenintervall konstant ist.
Die Fahrzeugsteuervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Betätigungsgröße ein Lenkwinkel ist.