DE19814186A1

DE19814186A1 - Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung

Info

Publication number: DE19814186A1
Application number: DE19814186A
Authority: DE
Inventors: Akira Higashimata; Ken Itou
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 1997-03-31
Filing date: 1998-03-30
Publication date: 1998-10-08
Anticipated expiration: 2018-03-31
Also published as: KR100275436B1; KR19980080854A; GB2324283B; DE19814186B4; US5959572A; GB9806915D0; GB2324283A

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Gebiet der Fahr zeugverfolgung-Steuerungen, mittels derer ein nachfolgen des Fahrzeug einem voraus fahrenden Fahrzeug in einem Sollabstand folgen kann.

Die Inhalte der Anmeldungen JP P9-79947-A und JP P9-230651-A, eingereicht am 31. März 1997 bzw. am 27. August 1997, sind hiermit durch Literaturhinweis einge fügt.

Aus der JP 6-227280-A ist eine Fahrzeugverfolgung-Steuer vorrichtung bekannt, die eine Fahrgeschwindigkeit V auf eine Sollfahrgeschwindigkeit Vt regelt. Die Sollfahrge schwindigkeit Vt, bei der der Abstand des betrachteten Fahrzeugs zu einem vorausfahrenden Fahrzeug auf einem Sollabstand gehalten wird, wird anhand der Fahrgeschwin digkeit V, einer Differenz ΔR zwischen dem Erfassungswert des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes und dem Sollabstand, einer Verstärkung Gv, die von der Fahrgeschwindigkeit V abhängt, einer Verstärkung Gr, die von der Abstandsdiffe renz ΔR abhängt, und einer Verstärkung Gd, die von der Relativgeschwindigkeit ΔV abhängt, gemäß der folgenden Gleichung berechnet:

Vt = Gv.V + Gr.ΔR + Gd.ΔR

Da jedoch diese herkömmliche Fahrzeugverfolgung-Steuer vorrichtung grundsätzlich als Steuersystem konstruiert ist, das den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand dem Sollabstand annähert, kann es vorkommen, daß eine Relativgeschwindig keit zwischen den Fahrzeugen während der Regelung des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes zu einem Sollfahrzeugabstand zu hoch oder zu niedrig wird, obwohl die Relativgeschwin digkeit aufgrund der Annäherung des Fahrzeug-Fahrzeug- Abstandes zum Sollabstand gegen 0 konvergiert. Da ferner die herkömmliche Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung so beschaffen ist, daß sie die Sollfahrgeschwindigkeit eines gesteuerten Fahrzeugs unter Verwendung mehrerer Verstär kungsfaktoren berechnet, wie aus der obigen Gleichung hervorgeht, treten die folgenden Probleme auf:

(1) Da diese Verstärkungsfaktoren experimentell bestimmt werden, sind viele Schritte für ihre Abstimmung er forderlich, wobei die Verstärkungsfaktoren abhängig von den sie festsetzenden Personen und abhängig von den unterschiedlichen Fähigkeiten dieser Personen un terschiedlich abgestimmt werden.
(2) Da jeder Verstärkungsfaktor in Form einer Gleichung oder einer Tabelle gespeichert wird, wird die erfor derliche Speicherkapazität eines Speichers erhöht, ferner wird die Rechenbelastung eines Mikrocomputers erhöht.
(3) Da ein nichtlineares Steuersystem, das den Verstär kungsfaktor Gd für die Relativgeschwindigkeit ΔV und den Fahrzeugabstand ΔR in Form eines Produkts verwen det, verwendet wird, ist es nicht sicher, daß dieses Steuersystem unter allen Verfolgungs-Fahrzuständen eine Konvergenz schafft.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeug verfolgung-Steuervorrichtung zu schaffen, die so beschaf fen ist, daß sie einen Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand zu einem Sollfahrzeugabstand führen kann und verhindert, daß die Relativgeschwindigkeit während der Verfolgungsregelung zu hoch oder zu niedrig wird.

Der Erfindung liegt die weitere Aufgabe zugrunde, eine Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung zu schaffen, die in allen Zuständen ein optimales Ansprechverhalten besitzt.

Diese Aufgaben werden erfindungsgemäß gelöst durch eine Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung, die die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale besitzt. Der weitere unabhängige Anspruch sowie die abhängigen Ansprüche sind auf zweckmä ßige Ausführungen der Erfindung gerichtet.

Weitere Merkmale und Vorteile der Erfindung werden deut lich beim Lesen der folgenden Beschreibung zweckmäßiger Ausführungen, die auf die beigefügte Zeichnung Bezug nimmt; es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Ansicht des Aufbaus einer ersten Ausführung einer Fahrzeug verfolgung-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung;

Fig. 2 einen Blockschaltplan eines Steuersystems einer Verfolgungssteuereinrichtung gemäß der ersten Ausführung;

Fig. 3 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des genauen Aufbaus eines Fahrgeschwindig keit-Steuerabschnitts nach Fig. 2;

Fig. 4 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des genauen Aufbaus eines Fahrgeschwindig keit-Servoabschnitts und eines Drossel klappenservoabschnitts nach Fig. 3;

Fig. 5 einen Blockschaltplan zur Erläuterung des genauen Aufbaus des Fahrgeschwindigkeit- Servoabschnitts nach Fig. 4;

Fig. 6, 7 Blockschaltpläne zur Erläuterung von Berechnungsverfahren der Relativgeschwin digkeit;

Fig. 8, 9 Blockschaltpläne zur Erläuterung von Berechnungsverfahren der Sollfahrge schwindigkeit;

Fig. 10 einen Blockschaltplan zur Erläuterung eines Berechnungsverfahrens eines Soll- Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes;

Fig. 11A-15D Graphen, die Simulationsergebnisse für die erste Ausführung zeigen;

Fig. 16 einen Blockschaltplan zur Erläuterung eines Steuersystems einer Fahrzeugverfol gung-Steuervorrichtung gemäß einer zwei ten Ausführung der Erfindung;

Fig. 17A-20D Graphen, die Simulationsergebnisse für die zweite Ausführung zeigen;

Fig. 21 einen Graphen, der ein Beispiel einer Einstellung von ω_n in bezug auf den Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand zeigt;

Fig. 22A, B Graphen, die Beziehungen erster und zweiter Verstärkungsfaktoren zum Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand gemäß der zweiten Ausführung der Erfindung zeigen; und

Fig. 23A-24D Graphen, die Simulationsergebnisse für die zweite Ausführung zeigen.

In den Fig. 1 bis 15D ist eine erste Ausführung einer Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung gezeigt.

In Fig. 1 enthält die Fahrzeugverfolgung-Steuervorrich tung gemäß der Erfindung einen Fahrzeug-Fahrzeug-Ab standsensorkopf 1 des Radartyps, der einen Laserstrahl ausgibt und von einem voraus fahrenden Fahrzeug reflek tiertes Licht empfängt. An einer Abtriebswelle eines Automatikgetriebes 4 ist ein Fahrgeschwindigkeitssensor 2 installiert, der einen Impulszug ausgibt, dessen Zyklus entsprechend der Drehzahl der Abtriebswelle die Fahr geschwindigkeit V angibt. Ein Drosselklappenbetätigungs element 3 öffnet und schließt eine Drosselklappe 7A eines Motors entsprechend einem Drosselklappenöffnungssignal, um die Motorausgangsleistung durch Ändern der Ansaugluft menge des Motors 7 zu steuern. Das Automatikgetriebe 4 ist so beschaffen, daß es das Übersetzungsverhältnis entsprechend der Fahrgeschwindigkeit V und der Drossel klappenöffnung Tvo ändert. Eine Bremsvorrichtung 6, die für das Fahrzeug VE eine Bremskraft erzeugt, wird durch eine Verfolgungssteuereinrichtung 5 gesteuert.

Die Verfolgungssteuereinrichtung 5 enthält einen Mikro computer und Peripherieeinrichtungen und steuert das Drosselklappenbetätigungselement 3, das Automatikgetriebe 4 und die Bremsvorrichtung 6 auf der Grundlage der Erfas sungswerte des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes L und der Fahrgeschwindigkeit V, wenn sie die Soll-Fahrgeschwindig keit V* empfängt. Die Verfolgungssteuereinrichtung 5 enthält einen Abstandsignal-Verarbeitungsabschnitt 11, einen Fahrgeschwindigkeitssignal-Verarbeitungsabschnitt 21, einen Fahrzeugverfolgung-Steuerabschnitt 50 und einen Fahrgeschwindigkeit-Steuerabschnitt 51 in Form der in Fig. 2 gezeigten Software.

Der Abstandsignal-Verarbeitungsabschnitt 11 mißt eine Zeitperiode zwischen dem Zeitpunkt, zu dem der Laser strahl von dem Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandsensorkopf 1 aus gegeben wird, und dem Zeitpunkt, zu dem der vom voraus fahrenden Fahrzeug reflektierte Strahl empfangen wird. Der Abstandsignal-Verarbeitungsabschnitt 11 berechnet einen Abstand zum vorausfahrenden Fahrzeug auf der Grund lage der gemessenen Zeitperiode. In dem Fall, in dem mehrere vorausfahrende Fahrzeuge vor dem gesteuerten Fahrzeug VE vorhanden sind, spezifiziert der Abstand signal-Verarbeitungsabschnitt 11 ein vorausfahrendes Fahrzeug und berechnet einen Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand zu dem spezifizierten vorausfahrenden Fahrzeug. Der Fahr geschwindigkeitssignal-Verarbeitungsabschnitt 21 mißt einen Zyklus des Fahrgeschwindigkeitsimpulses vom Fahr geschwindigkeitssensor 2 und berechnet die Fahrgeschwin digkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE.

Der Fahrzeugverfolgung-Steuerabschnitt 50 enthält einen Relativgeschwindigkeit-Berechnungsabschnitt 501, einen Fahrzeug- Fahrzeug-Abstandsteuerabschnitt 502 und einen Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandsetzabschnitt 503. Der Fahrzeugverfolgung-Steuerabschnitt 50 berechnet den Soll- Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L* und die Sollfahrgeschwindig keit V*. Der Relativgeschwindigkeit-Berechnungsabschnitt 501 berechnet die Relativgeschwindigkeit ΔV des gesteuer ten Fahrzeugs in bezug auf ein vorausfahrendes Fahrzeug auf der Grundlage des erfaßten Fahrzeug-Fahrzeug-Abstan des L. Der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandsteuerabschnitt 502 berechnet die Sollfahrgeschwindigkeit V*, um den Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand L unter Berücksichtigung der Rela tivgeschwindigkeit ΔV zum Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* zu führen. Der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandsetzab schnitt 503 setzt den Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfah renden Fahrzeugs oder der Fahrgeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE.

Der Fahrgeschwindigkeit-Steuerabschnitt 51 steuert die Drosselklappenöffnung Tvo des Drosseklappenbetätigungs elements 3, das Übersetzungsverhältnis des Automatikge triebes 4 und die Bremskraft der Bremsvorrichtung 6, um die Fahrgeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE zur Sollfahrgeschwindigkeit V* zu führen.

Fig. 3 zeigt den genauen Aufbau des Fahrgeschwindigkeit- Steuerabschnitts 51, der einen Fahrgeschwindigkeit-Servo abschnitt 531, einen Schaltsteuerabschnitt 533, der dem Automatikgetriebe 4 entspricht, sowie einen Drosselklap pen-Servoabschnitt 532 enthält. Der Fahrgeschwindigkeit- Servoabschnitt 531 steuert einen Drosselklappen-Servoab schnitt 532 durch Berechnen einer Solldrosselklappen öffnung Tvo*, um die Fahrgeschwindigkeit V zur Sollfahr geschwindigkeit V* zu führen. Der Fahrgeschwindigkeit- Servoabschnitt 531 steuert das Automatikgetriebe 4 durch Bestimmen des Schaltbefehls. Ferner steuert der Fahrge schwindigkeit-Servoabschnitt 531 die Bremsvorrichtung 6 durch Bestimmen einer erforderlichen Bremskraft. Der Drosselklappen-Servoabschnitt 532 steuert das Drossel klappenbetätigungselement 3 mit der Solldrosselklappen öffnung Tvo* an.

Fig. 4 zeigt einen weiteren genauen Aufbau des Fahrge schwindigkeit-Servoabschnitts 531 und des Drosselklappen- Servoabschnitts 532. Um die Istdrosselklappenöffnung Tvo zur Solldrosselklappenöffnung Tvo* zu führen, wird ein PI-Steuerverfahren (Wirkung) verwendet, in dem eine angestrebte Solleistung des Drosselklappen-Servosystems in Übereinstimmung mit der angestrebten Leistung eines Fahrgeschwindigkeit-Servosystems, das sich auf einer höheren Ebene befindet, bestimmt wird. Wenn insbesondere das Fahrgeschwindigkeit-Servosystem auf den Fall trifft, in dem es notwendig ist, ein Überschwingen und ein Unter schwingen der Fahrgeschwindigkeit V in bezug auf die Änderung des Fahrbahngradienten von ± 6% innerhalb von ± 1 km/h zu unterdrücken, muß das Drosselklappen-Servosy stem einer Frequenz von 1 Hz folgen können. Der Fahrge schwindigkeit-Servoabschnitt 531 ist gemäß einem "Steuerverfahren für robuste Modellanpassung" entworfen, das gegenüber Störungen wie etwa einer Schwankung des Fahrbahngradienten unempfindlich ist.

Fig. 5 zeigt den genauen Aufbau des Fahrgeschwindigkeit- Servoabschnitts 531. Das Steuersystem für robuste Modell anpassung des Fahrgeschwindigkeit-Servoabschnitts 531 ist mit einem robusten Kompensator und mit einem Modellanpas sungskompensator versehen. Der robuste Kompensator ist ein sogenannter Störungskompensator, mit dem ein Steuer system zum Führen der Ist-Charakteristik zu einem linea ren Modell Gv(s) durch Schätzen der Störung wie etwa eines Fehlers aufgrund der Modellbildung und des Fahrwi derstandes des gesteuerten Objekts und durch eine ent sprechende Korrektur. H(s) ist ein robustes Filter zur Bestimmung einer Störungsbeseitigungsleistung des robu sten Kompensators und ist beispielsweise durch einen konstanten Verstärkungsfaktor 1 und durch ein Tiefpaßfil ter mit einer Zeitkonstanten Tc gebildet. Obwohl die Störungsentfernungsleistung durch Erhöhung der Kappungs frequenz verbessert wird, wird dadurch das geschlossene Regelsystem, das den robusten Kompensator enthält, insta bil. Dieses Phänomen ist ein Kompromiß (sogenannter Trade-Off). Daher wird die Kappungsfrequenz unter Berück sichtigung der Leistung des Gesamtsystems bestimmt.

Der Modellanpassungskompensator ist ein Kompensator zum Einstellen des Ansprechverhaltens des Fahrgeschwindig keit-Servosystems. Der Modellanpassungskompensator be stimmt das Eingangs- und Ausgangsansprechverhalten anhand des Normmodells R2(s) des Vorwärtsregelungsabschnitts und bestimmt die Störungsentfernungsleistung und die Stabili tät anhand des Normmodells R1(s) des Rückkopplungsab schnitts.

Wenn daher das Fahrgeschwindigkeit-Servosystem gemäß dem Steuerverfahren für robuste Modellanpassung entworfen ist, kann ein Ansprechverhalten sichergestellt werden, das anhand der Charakteristik des Normmodells in bezug auf den Fehler aufgrund der Modellbildung, der Parameter schwankung, der Störung und dergleichen nachläuft, ferner kann die Stabilität für eine schnelle Konvergenz der internen Variable ohne Divergenz sichergestellt werden.

Nun wird das Berechnungsverfahren der Relativgeschwindig keit ΔV zwischen dem gesteuerten Fahrzeug VE und dem vorausfahrenden Fahrzeug beschrieben.

Die Relativgeschwindigkeit ΔV wird auf der Grundlage des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes L berechnet, der vom Fahr zeug-Fahrzeug-Abstandsensorkopf 1 und vom Abstandsignal- Verarbeitungsabschnitt 11 wie in Fig. 6 gezeigt erfaßt wird.

Herkömmlicherweise war eine typische Fahrzeugverfolgung- Steuervorrichtung so beschaffen, daß sie die Relativge schwindigkeit ΔV durch Ausführen einer einfachen Diffe rentialrechnung ausgehend vom Änderungsbetrag des Fahr zeug-Fahrzeug-Abstandes L pro Zeiteinheit berechnet, wie durch die folgende Gleichung angegeben wird:

Dieses Berechnungsverfahren ist jedoch gegenüber einem Rauschen empfindlich und erzeugt während der Nachlaufre gelung Schwankungen. Das heißt, daß es das Fahrzeugver halten beeinflussen kann.

Um die obengenannte Tendenz zu beseitigen, verwendet die Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung ein Verfahren, mit dem die Relativgeschwindigkeit ΔV mittels eines Bandpaßfilters oder eines Hochpaßfilters approximativ erhalten wird. Das heißt, daß der Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L durch ein Bandpaßfilter oder durch ein Hochpaßfilter übertragen wird. Das Bandpaßfilter ist beispielsweise durch eine Übertragungsfunktion gegeben, die durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

wobei ω_c = 2πfc ist und s der Laplace-Operator ist. Wie aus Gleichung (2) hervorgeht, enthält der Zähler der Übertragungsfunktion einen Differentialterm des Laplace- Operators. Wie in Fig. 7 gezeigt ist, wird die Relativge schwindigkeit ΔV durch praktisches Ausführen eines Diffe rentials des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes L berechnet. In ähnlicher Weise ist es möglich, die Relativgeschwindig keit ΔV durch Anwenden des Hochpaßfilters auf den Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand L approximativ zu erhalten. Die Kappungsfrequenz fc nach Gleichung (2) wird aus der Größe der im Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L enthaltenen Rauschkom ponente und dem zulässigen Wert der Schwankung von G in Fahrzeuglängsrichtung, die einen kurzen Zyklus besitzt, bestimmt.

Nun wird der Steueralgorithmus zum Verfolgen des voraus fahrenden Fahrzeugs unter Einhaltung des Soll-Fahrzeug- Fahrzeug-Abstandes beschrieben.

Der Grundaufbau des Steuersystems enthält den Fahrzeug verfolgung-Steuerabschnitt 50 und unabhängig hiervon den Fahrgeschwindigkeit-Steuerabschnitt 51. Der Fahrzeugver folgung-Steuerabschnitt 50 gibt die Sollfahrgeschwindig keit V* aus und ist so beschaffen, daß er nicht direkt den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L steuert.

Ein Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandsteuerabschnitt 502 des Fahrzeugverfolgung-Steuerabschnitts 50 berechnet die Sollfahrgeschwindigkeit V* für die Verfolgung des voraus fahrenden Fahrzeugs anhand des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstan des L, des Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes L* und der Relativgeschwindigkeit ΔV, wobei der Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand L auf dem Sollwert L* gehalten wird. Insbesondere wird die Sollrelativgeschwindigkeit ΔV* aus einer Form erhalten, die eine Linearkombination aus einem ersten Wert (erstes Produkt), das durch Multiplikation des Verstärkungsfaktors fd (erster Verstärkungsfaktor) mit einer Differenz (L*-L) zwischen dem Soll-Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L* und dem Ist-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L erhalten wird, und aus einem zweiten Wert (zweites Produkt), das durch Multiplikation eines Verstärkungs faktors fv (zweiter Verstärkungsfaktor) mit der Relativ geschwindigkeit ΔV erhalten wird, enthält. Ferner wird die Sollfahrgeschwindigkeit V* durch Subtrahieren der Sollrelativgeschwindigkeit ΔV* von der Geschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs wie in Fig. 8 gezeigt berechnet.

ΔV* = fd.(L-L*) + fv.ΔV (3)

V* = Vt-ΔV* (4)

Der erste Verstärkungsfaktor fd und der zweite Verstär kungsfaktor fv sind Parameter für die Bestimmung der Verfolgungssteuerleistung. Da dieses System ein Einzel eingang-/Zweiausgang-System ist, das zwei Sollwerte (den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand und die Relativgeschwindigkeit) durch einen Eingang (Sollfahrgeschwindigkeit) steuert, ist das Steuersystem so beschaffen, daß es das Zustands rückkopplungssteuerverfahren (Regler-Steuerverfahren) verwendet. Im folgenden wird die Prozedur für den Entwurf des Steuersystems beschrieben.

Die Zustandsvariablen x1 und x2 des Systems sind durch die folgenden Gleichungen definiert:

x1 = Vt-V (5)

x2 = L*-L (6)

Ferner ist der Steuereingang (der Ausgang der Steuerein richtung 5) als V* bestimmt und durch die folgende Glei chung definiert:

V* = Vt-ΔV* (7)

Der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L wird durch die folgende Gleichung erhalten:

L = ∫(Vt-V) dt + L₀ (8)

wobei L₀ ein Anfangswert des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes L ist.

Das Fahrgeschwindigkeit-Servosystem wird durch die li neare Übertragungsfunktion approximiert, in der die Ist- Fahrgeschwindigkeit V eine Verzögerung erster Ordnung in bezug auf die Sollfahrgeschwindigkeit V* ist, wie aus den folgenden Gleichungen hervorgeht:

Wenn angenommen wird, daß die Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs konstant ist, wird aus den Gleichungen (5), (7) und (10) die folgende Gleichung (11) erhalten:

Wenn ferner angenommen wird, daß der Soll-Fahrzeug-Fahr zeug-Abstand L* konstant ist, wird aus den Gleichungen (6) und (8) die folgende Gleichung (12) erhalten:

Daher ist die Zustandsgleichung des Systems folgenderma ßen gegeben:

Der Steuereingang u wird durch die folgende Gleichung angelegt:

u = FX, mit F = [fv, fd] (14)

Die Zustandsgleichung des Gesamtsystems, auf das die Zustandsrückkopplung angewendet wird, ist durch die folgenden Gleichungen gegeben:

falls A' = A+BF

Daher lautet die charakteristische Gleichung des Gesamtsystems folgendermaßen:

Wie oben erwähnt worden ist, wird das Fahrgeschwindig keit-Servosystem angenähert durch die lineare Übertra gungsfunktion dargestellt, weshalb der erste und der zweite Verstärkungsfaktor fd bzw. fv so beschaffen sind, daß die Konvergenzcharakteristik, mit der der Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L zum Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* geführt wird und die Relativgeschwindigkeit ΔV anhand dieser Charakteristik nach 0 geführt wird, auf die von Entwurfsingenieur beabsichtigte Charakteristik gesetzt wird. Beispielsweise werden die Verstärkungsfaktoren, mit denen erfüllt wird, daß die Zeit konstante des Fahrge schwindigkeit-Servosystems auf τv = 0,5 [s] gesetzt ist und der Pol (Sollwert) des Fahrzeugverfolgung-Steuersy stems 0,14 ± 0,15j ist (ω_n = 0,2, ξ = 0,7), folgenderma ßen bestimmt:

s² + 2ξω_ns + = s² + 0,28s + 0,04 = 0 (18)

Aus den Gleichungen (17) und (18) folgt:

Daher lauten die ersten und zweiten Verstärkungsfaktoren fv bzw. fd folgendermaßen:

fv = 0,86, fd = 0,02 (21)

Da in dieser Ausführung die Relativgeschwindigkeit ΔV eine Differenz zwischen der Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs und der Fahrgeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE ist, wird die Fahrgeschwin digkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs unter Verwendung der Fahrgeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE und der Relativgeschwindigkeit ΔV, die aus den Fahrzeug- Fahrzeug-Abstandsdaten erhalten wird, berechnet:

Vt = V + ΔV (22)

Daher ist in diesem Fall die Sollfahrgeschwindigkeit V* über die Gleichungen (3), (4) und (22) folgendermaßen gegeben:

V* = V-fd(L*-L) + (1-fv)ΔV (23)

Um eine plötzliche Beschleunigung oder Verzögerung des Fahrzeugs VE zu vermeiden, ist der Änderungsbetrag der Sollfahrgeschwindigkeit V* pro Zeiteinheit begrenzt.

Andererseits kann der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* unter Verwendung einer Fahrzeug-Fahrzeug-Zeitdauer, die in einer vor einer Annäherung an das vorausfahrende Fahrzeug warnenden Alarmvorrichtung verwendet wird, gesetzt werden. Hierbei ist der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* als Funktion der Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfah renden Fahrzeugs definiert, wobei die Konvergenz der Steuerung nicht beeinflußt wird. Unter Verwendung der Fahrgeschwindigkeit Vt, die in Gleichung (22) definiert ist, wird der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* folgen dermaßen erhalten:

L* = a.Vt + L_of (24)

wobei a ein Koeffizient ist und L_of ein Versatz ist.

Falls die Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs anhand der Fahrgeschwindigkeit V des gesteuer ten Fahrzeugs VE und der Relativgeschwindigkeit ΔV be rechnet wird, wird sie durch Rauschen, das der Relativge schwindigkeit ΔV überlagert ist, beeinflußt. Daher wird der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* als Funktion der Fahrgeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE ge setzt. Beispielsweise wird der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand L* durch die folgende Gleichung gesetzt:

L* = a.V + L_of (25)

Die Fig. 11A bis 15D zeigen Ergebnisse von Simulationen der ersten Ausführung.

In jedem Graphen, der die Änderung der Fahrgeschwindig keit veranschaulicht, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Fahrgeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE, während eine unterbrochene Linie die Sollfahrge schwindigkeit V* repräsentiert. In jedem Graphen, der die Änderung des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes zeigt, repräsen tiert eine ununterbrochene Linie den Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand L, während eine unterbrochene Linie den Soll- Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* repräsentiert. In jedem Graphen, der die Änderung der Relativgeschwindigkeit zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Ist- Relativgeschwindigkeit ΔV, während eine unterbrochene Linie, die durch das Bandpaßfilter berechnete Relativge schwindigkeit ΔVs repräsentiert. In jedem Graphen, der die Änderung der Beschleunigung zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Fahrzeugkarosseriebeschleuni gung.

Die angepaßten Simulationsbedingungen waren die folgen den:

(1) Das gesteuerte Fahrzeug fährt mit einer Fahrgeschwin digkeit von 100 km/h und verfolgt ein vorausfahrendes Fahrzeug mit einem Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand von 40 m, wobei ein Fahrzeug, das mit einer Fahrgeschwin digkeit von 80 km/h fährt, 20 m vor dem gesteuerten Fahrzeug dessen Kurs schneidet.
(2) In ähnlicher Weise schneidet ein Fahrzeug, das mit einer Fahrgeschwindigkeit 100 km/h fährt, den Kurs des gesteuerten Fahrzeugs.
(3) Wenn das gesteuerte Fahrzeug mit einer Fahrgeschwin digkeit von 100 km/h fährt, wird ein Fahrzeug er kannt, das mit einer Fahrgeschwindigkeit von 60 km/h fährt.

In diesen drei Situationen wurden Simulationen für den Fall ausgeführt, in dem der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Ab stand L* als Funktion der Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs gesetzt ist (Gleichung (24)), und für den Fall, in dem der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand als Funktion der Fahrgeschwindigkeit V des ge steuerten Fahrzeugs gesetzt ist (Gleichung (25)) der Pol des Systems lag bei -0,17 ± 0,19j, die Rückkopplungsver stärkungsfaktoren lauteten fv = 0,87 und fd = 0,02.

Die Fig. 11A bis 12D zeigen das Ergebnis für den Fall, in dem der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* als Funktion der Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs gesetzt ist. Die Fig. 11A bis 11D zeigen das Ergebnis, das erhalten wurde, wenn die Steuerung unter der Simula tionsbedingung (1) ausgeführt wurde. Die Fig. 12A bis 12D zeigen das Ergebnis, das erhalten wurde, wenn die Steue rung unter der Simulationsbedingung (2) ausgeführt wurde.

Die Fig. 13A bis 15D zeigen das Ergebnis für den Fall, in dem der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* als Funktion der Fahrgeschwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE gesetzt ist. Die Fig. 13A bis 13D zeigen das Ergebnis, das erhalten wurde, wenn die Steuerung unter der Simula tionsbedingung (1) ausgeführt wurde. Die Fig. 14A bis 14D zeigen das Ergebnis, das erhalten wurde, wenn die Steue rung unter der Simulationsbedingung (2) ausgeführt wurde. Die Fig. 15A bis 15D zeigen das Ergebnis, das erhalten wurde, wenn die Steuerung unter der Simulationsbedingung (3) ausgeführt wurde.

Wenn die Steuerung unter der Simulationsbedingung (1) ausgeführt wurde, d. h. wenn das gesteuerte Fahrzeug VE mit einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h fährt und ein vorausfahrendes Fahrzeug mit einem Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand von 40 m verfolgt und wenn weiterhin ein Fahr zeug, das mit einer Fahrgeschwindigkeit von 80 km/h fährt, in einem Abstand von 20 m vor dem gesteuerten Fahrzeug VE dessen Kurs schneidet, wie in den Fig. 11 und 13 gezeigt ist, beträgt die Änderung der Relativgeschwin digkeit ΔV bei Beginn des Schneidevorgangs im allgemeinen 20 km/h, die durch die Fahrgeschwindigkeitsdifferenz zwischen dem vorausfahrenden Fahrzeug und dem schneiden den Fahrzeug gegeben ist, ferner nähert sich der Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand L dem Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Ab stand L* (ungefähr 32 m) entsprechend der Fahrgeschwin digkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs und der Fahrge schwindigkeit V des gesteuerten Fahrzeugs VE an, wobei die Änderung der Relativgeschwindigkeit ΔV in ausreichen dem Maß unterdrückt wird.

Im Fall der Simulationsbedingung (2), d. h. wenn das gesteuerte Fahrzeug VE mit einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h fährt und ein vorausfahrendes Fahrzeug in einem Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand von 40 m verfolgt und ein Fahrzeug, das mit einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h fährt und den Kurs des gesteuerten Fahrzeugs VE in einem Abstand von 20 m vor dem gesteuerten Fahrzeug VE schnei det, wie in den Fig. 12A bis 12D und 14A bis 14D gezeigt ist, nähert sich der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L dem Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* (40 m) an, wobei die Änderung der Relativgeschwindigkeit ΔV unterdrückt wird.

In der Konstruktion der ersten Ausführung bilden der Fahrgeschwindigkeitssensor 2 und der Fahrgeschwindig keits-Signalverarbeitungsabschnitt 21 eine Geschwindig keitserfassungseinrichtung für das gesteuerte Fahrzeug, während der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandsensorkopf 1 und der Meßsignal-Verarbeitungsabschnitt 11 eine Fahrzeug-Fahr zeug-Abstanderfassungseinrichtung bilden, der Fahrzeug verfolgung-Steuerabschnitt 50 einen Fahrgeschwindigkeit- Berechnungsabschnitt bildet, der Fahrgeschwindigkeit- Steuerabschnitt 51 eine Fahrgeschwindigkeit-Steuerein richtung bildet und der Relativgeschwindigkeit-Berech nungsabschnitt 501 eine Relativgeschwindigkeit-Erfas sungseinrichtung bildet.

Gemäß der ersten Ausführung der Fahrzeugverfolgung-Steu ereinrichtung gemäß der Erfindung wird die Sollfahrge schwindigkeit unter Berücksichtigung der Relativgeschwin digkeit in der Weise berechnet, daß sich der Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand dem Sollwert ohne übermäßige Änderung der Relativgeschwindigkeit während der Verfolgungssteue rung ändert.

In den Fig. 16 bis 24D ist eine zweite Ausführung der Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung gezeigt. Der Aufbau der Fahrzeugverfolgung-Steuervorrich tung der zweiten Ausführung ist grundsätzlich die gleiche wie jene der ersten Ausführungsform, die in den Fig. 1 und 2 gezeigt ist, mit der Ausnahme, daß die ersten und zweiten Verstärkungsfaktoren fd und fv entsprechend dem Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L geändert werden. Gleiche Teile und Elemente sind mit den gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführung bezeichnet, ferner wird eine nochmalige Erläuterung hiervon weggelassen.

Um die Beziehung zwischen dem Steuersystem und den ver wendeten Gleichungen zu erläutern, wird im folgenden diese Beziehung mit Bezug auf Fig. 16 kurz erklärt.

Das Steuersystem berechnet die Sollfahrgeschwindigkeit V* zur Ausführung der Verfolgung, indem es den Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L auf dem Sollwert L* hält. Wie in Fig. 16 gezeigt ist, wird die Sollrelativgeschwindigkeit ΔV* aus der Summe aus einem Produkt des ersten Verstär kungsfaktors fd mit einer Differenz ΔL zwischen dem Soll- Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* und dem Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand L und aus einem Produkt des zweiten Verstärkungs faktors fv mit der Relativgeschwindigkeit ΔV berechnet.

ΔV* = fd.ΔL + fv.ΔV (3)

wobei die Verstärkungen fd und fv Parameter für die Bestimmung der Verfolgungssteuerleistung sind. Die Re lativgeschwindigkeit wird durch Filterung (Übertragung) des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes L mittels eines Bandpaß filters B.P.F. erhalten, wobei die Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs durch die Gleichung (22) berechnet wird:

Vt = V + ΔV (22)

Dann wird die Sollfahrgeschwindigkeit V* durch Subtrak tion der Sollrelativgeschwindigkeit ΔV* von der Fahrge schwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs erhalten:

V* = Vt - ΔV* (4)

Daher wird die Sollfahrgeschwindigkeit V* anhand der Gleichungen (3), (4) und (22) folgendermaßen gegeben:

V* = V + ΔV-(fd.ΔL + fv.ΔV) (23A)

Entsprechend der Sollfahrgeschwindigkeit wird die Fahrge schwindigkeit V des mit einer ASCD (einer automatischen Geschwindigkeitsregelung) ausgerüsteten gesteuerten Fahrzeugs VE gesteuert. Dann wird der Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand L entsprechend der Relativgeschwindigkeit ΔV, die durch die Differenz zwischen der Fahrgeschwindigkeit V und der Fahrgeschwindigkeit Vt des voraus fahrenden Fahr zeugs gegeben ist, gesteuert.

Wie in der ersten Ausführung ist auch das Steuersystem der zweiten Ausführung ein Einzeleingang-/Doppelausgang- System, das die zwei Sollwerte des Fahrzeug-Fahrzeug- Abstandes L bzw. der Relativgeschwindigkeit ΔV durch einen Eingang der Fahrgeschwindigkeit V* steuert. Daher ist das Steuersystem mittels einer Zustandsrückkopplung (Regler) entworfen. Die Zustandsvariablen x1 und x2 des Systems sind durch die folgenden Gleichungen (5) und (6) definiert:

x1 = Vt-V (5)

x2 = L*-L (6)

Der Steuereingang (ein Ausgang der Steuereinrichtung) ist als V* definiert und durch die folgende Gleichung gege ben:

V* = Vt - ΔV* (4)

Der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L ist durch die folgende Gleichung gegeben:

L = ∫(Vt-V)dt + L₀ (8)

In Gleichung (8) ist L₀ ein Anfangswert des Fahrzeug- Fahrzeug-Abstandes.

Das Fahrgeschwindigkeit-Servosystem wird beispielsweise durch eine lineare Übertragungsfunktion approximiert, in der die Ist-Fahrgeschwindigkeit in bezug auf die Soll fahrgeschwindigkeit eine Verzögerung erster Ordnung ist, wie durch die folgende Gleichung ausgedrückt wird:

Unter der Annahme, daß die Fahrgeschwindigkeit Vt des vorausfahrenden Fahrzeugs konstant ist, folgt aus den Gleichungen (4), (8) und (9):

Unter der weiteren Annahme, daß der Soll-Fahrzeug-Fahr zeug-Abstand L* konstant ist, folgt aus den Gleichungen (6) und (8):

2 = -(Vt-V) = -x1 (12A)

Daher ist die Zustandsgleichung des Systems folgenderma ßen gegeben:

Der Steuereingang u ist durch die folgende Gleichung definiert:

u = FX, mit F = [fd, fv] (14)

= (A + BF)X (15A)

Daher ist die charakteristische Gleichung des Gesamtsy stems folgendermaßen definiert:

Auf der Grundlage der Übertragungscharakteristik des obenerwähnten Fahrgeschwindigkeit-Servosystems sind die Verstärkungsfaktoren fd und fv in der Weise entworfen, daß die Konvergenzcharakteristik, mit der der Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L zum Sollwert L* konvergiert und die Relativgeschwindigkeit ΔV anhand dieser Charakteristik gegen 0 konvergiert, auf die vom Entwurfsingenieur beab sichtigte Charakteristik gesetzt ist.

Die Konvergenzcharakteristik des Verfolgungssteuersy stems, das die Zustandsrückkopplung anwendet, wird durch ein System zweiter Ordnung wie durch Gleichung (17) angegeben approximiert. Wenn beispielsweise angenommen wird, daß die Zeitkonstante des Fahrgeschwindigkeit- Servosystems in der Weise definiert ist, daß τv = 0,5 s ist, und als eine erste Setzung gesetzt ist, bei der er eine langsame Konvergenzcharakteristik hat, oder der Pol des Systems als eine zweite Setzung gesetzt ist, bei der er eine schnelle Konvergenzcharakteristik be sitzt, werden der erste Verstärkungsfaktor und der zweite Verstärkungsfaktor fd und fv aus den Gleichungen (27) und (28) folgendermaßen erhalten:

gleiche Wurzel:
-0,1 (ω_n = 0,2, ξ = 1,0) → fd = 0,02, fv = 0,8
gleiche Wurzel:
-0,4 (ω_n = 0,4, ξ = 1,0) → fd = 0,08, fv = 0,6

Die Fig. 17A bis 18D zeigen die Ergebnisse der Simulation des Systems, das für den Fall gesetzt wurde, daß sich das gesteuerte Fahrzeug VE mit der Relativgeschwindigkeit von 20 km/h dem 120 m vorausfahrenden Fahrzeug annähert. Die Fig. 17A bis 17D zeigen das Ergebnis für den Fall der ersten Setzung . Die Fig. 18A bis 18D zeigen das Ergeb nis für den Fall der zweiten Setzung . In jedem Gra phen, der die Änderung der Fahrgeschwindigkeit V zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Fahrge schwindigkeit V, während eine unterbrochene Linie die Sollfahrgeschwindigkeit V* repräsentiert. In jedem Gra phen, der die Änderung des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L, während eine unterbrochene Linie den Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* repräsen tiert. In jedem Graphen, der die Änderung der Relativge schwindigkeit zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Relativgeschwindigkeit ΔV, während eine unter brochene Linie die berechnete Relativgeschwindigkeit ΔVs repräsentiert. In jedem Graphen, der die Beschleunigung des Fahrzeugs zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Beschleunigung und die Verzögerung des Fahr zeugs.

Falls sich das gesteuerte Fahrzeug dem vorausgehenden Fahrzeug annähert und die erste Setzung mit einer langsamen Konvergenzcharakteristik gewählt ist, wird die Steuerung des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes L zu dem Zeit punkt begonnen, zu dem der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand groß ist, so daß der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L langsam zum Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* konvergiert. Während dieser Steuerung beträgt die maximale Verzögerung des gesteuerten Fahrzeugs höchstens 0,5 m/s². Wenn anderer seits die zweite Setzung mit einer schnellen Konver genzcharakteristik gewählt ist, wird die Steuerung des Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandes L zu dem Zeitpunkt begonnen, zu dem der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L so kurz ist, daß der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L schnell zum Soll-Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand L* konvergiert. Während dieser Steuerung mit schnellem Ansprechverhalten beträgt die maximale Verzögerung des gesteuerten Fahrzeugs höchstens 1,0 m/s² und ist größer als diejenige der Setzung .

Die Fig. 19A bis 20D zeigen die Ergebnisse der Simulation des Systems, das für den Fall gesetzt wurde, daß das gesteuerte Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h ein vorausfahrendes Fahrzeug verfolgt, das in einem Abstand von 40 m vorausfährt, wobei ein Fahrzeug mit einer Relativgeschwindigkeit von 15 km/h den Kurs des gesteuerten Fahrzeugs 30 m vor diesem gesteuerten Fahr zeug schneidet. Die Fig. 19A bis 19D zeigen das Ergebnis für den Fall der ersten Setzung , während die Fig. 20A bis 20D das Ergebnis für den Fall der zweiten Setzung zeigen. In jedem Graphen, der die Änderung der Fahrge schwindigkeit V zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Fahrgeschwindigkeit V, während eine unterbro chene Linie die Sollfahrgeschwindigkeit V* repräsentiert. In jedem Graphen, der den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L, während eine unterbrochene Linie den Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* repräsen tiert. In jedem Graphen, der die Relativgeschwindigkeit zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Relativgeschwindigkeit ΔV, während eine unterbrochene Linie die berechnete Relativgeschwindigkeit ΔVs repräsen tiert. In jedem Graphen, der die Beschleunigung des Fahrzeugs zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Beschleunigung und die Verzögerung des Fahrzeugs.

In dem Fall, in dem ein Fahrzeug den Kurs des gesteuerten Fahrzeugs schneidet, wie in den Fig. 19A bis 19D gezeigt ist, wird das gesteuerte Fahrzeug dann, wenn die zweite Setzung gewählt ist, schnell verzögert, wobei der minimale Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand ungefähr 25 m beträgt. Das heißt, daß die Annäherung an das schneidende Fahrzeug gering ist. Wenn andererseits die erste Setzung ge wählt ist, nähert sich das gesteuerte Fahrzeug VE dem schneidenden Fahrzeug soweit an, daß der Fahrzeug- Fahr zeug-Abstand L 20 m beträgt, woraufhin der Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L zum Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* konvergiert. Daher erfordern der Fall einer Annäherung aus einer größeren Entfernung und der Fall eines Schnei dens während eines Verfolgungsvorgangs jeweils unter schiedliche Antwortcharakteristiken. Somit kann eine einzige Antwortcharakteristik nur schwer die beiden Forderungen erfüllen.

Aus diesem Grund ist die zweite Ausführung der Fahrzeug verfolgung-Steuervorrichtung gemäß der Erfindung so beschaffen, daß die obenerwähnten Schwierigkeiten hin sichtlich der Ansprechcharakteristik beseitigt werden, indem dem Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand während der Steuerung Aufmerksamkeit geschenkt wird. Das heißt, daß der Pol und der erste Verstärkungsfaktor fd sowie der zweite Verstär kungsfaktor fv in der Weise bestimmt werden, daß das Ansprechverhalten des Gesamtsystems eine langsame Konver genzcharakteristik besitzt, die in einem Fall angewendet wird, in dem der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand groß ist, und daß das Ansprechvermögen des Gesamtsystems eine schnelle Konvergenzcharakteristik besitzt, die in einem Fall verwendet wird, in dem der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L klein ist. Das heißt, daß der erste Verstärkungsfaktor fd und der zweite Verstärkungsfaktor fv in Abhängigkeit vom Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L geändert werden.

Dieses Verstärkungsfaktor-Änderungsverfahren zum Ändern des ersten Verstärkungsfaktors fd und des zweiten Ver stärkungsfaktors fv auf der Grundlage des Fahrzeug-Fahr zeug-Abstandes L wird nun beschrieben. Wie oben erwähnt worden ist, wird, da die Ansprechcharakteristik des Steuersystems durch das sekundäre System approximiert wird, ω_n in bezug auf den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L beispielsweise wie in Fig. 21 gezeigt gesetzt. Wenn der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L kleiner als 40 m ist, wird ω_n auf 0,4 gesetzt, um eine schnelle Antwort sicherzustel len. Wenn der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand größer als 80 m ist, wird ω_n auf 0,2 gesetzt, um eine langsame Antwort sicherzustellen. Wenn ferner der Fahrzeug-Fahrzeug-Ab stand L im Bereich von 40 m bis 80 m liegt, werden der erste und der zweite Verstärkungsfaktor fd bzw. fv in der Weise interpoliert, daß zwischen den ersten und zweiten Verstärkungsfaktoren fd bzw. fv gleichmäßig geschaltet wird. Das Berechnungsergebnis für jeden Verstärkungsfak tor fd, fv auf der Grundlage von ω_n ist in den Fig. 22A und 22B gezeigt. Wie in diesen Figuren gezeigt ist, wird der erste Verstärkungsfaktor fd, der mit der Fahrzeug- Fahrzeug-Abstandsdifferenz ΔL multipliziert werden soll, dann, wenn der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L groß ist, erniedrigt, während der zweite Verstärkungsfaktor fv, der mit der Relativgeschwindigkeit ΔV multipliziert werden soll, in diesem Fall erhöht wird. Wenn hingegen der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L klein ist, wird der erste Verstärkungsfaktor fd, der mit der Fahrzeug-Fahrzeug- Abstandsdifferenz ΔL multipliziert werden soll, erhöht, während der zweite Verstärkungsfaktor fv, der mit der Relativgeschwindigkeit ΔV multipliziert werden soll, erniedrigt wird.

Die Fig. 23A bis 23D zeigen das Ergebnis der Simulation des Systems, das für einen Fall gesetzt wurde, in dem sich das gesteuerte Fahrzeug VE mit der Relativgeschwin digkeit von 20 km/h dem vorausfahrenden Fahrzeug, das in einem Abstand von 120 m vorausfährt, annähert. Die Fig. 24A bis 24D zeigen die Ergebnisse der Simulation des Systems, das für den Fall gesetzt wurde, in dem das gesteuerte Fahrzeug mit einer Fahrgeschwindigkeit von 100 km/h fährt und einem voraus fahrenden Fahrzeug, das sich in einem Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L von 40 m be findet, folgt, wobei ein Fahrzeug, das eine Relativge schwindigkeit ΔV von 15 km/h besitzt, in einem Abstand von 30 m vor dem gesteuerten Fahrzeug den Kurs des ge steuerten Fahrzeugs schneidet. In einem Graphen, der die Fahrgeschwindigkeit zeigt, repräsentiert eine ununterbro chene Linie die Fahrgeschwindigkeit V, während eine unterbrochene Linie die Sollfahrgeschwindigkeit V* reprä sentiert. In einem Graphen, der den Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L, während eine unterbro chene Linie den Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L* reprä sentiert. In einem Graphen, der die Relativgeschwindig keit zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Relativgeschwindigkeit ΔV, während eine unterbrochene Linie die geschätzte Relativgeschwindigkeit ΔVs repräsen tiert. In einem Graphen, der die Beschleunigung des Fahrzeugs zeigt, repräsentiert eine ununterbrochene Linie die Beschleunigung und die Verzögerung des Fahrzeugs.

Wie in den Fig. 23A bis 23D gezeigt ist, wird die lang same Antwortcharakteristik verwendet, wenn sich das gesteuerte Fahrzeug dem voraus fahrenden Fahrzeug aus einer großen Entfernung annähert. Daher beginnt das gesteuerte Fahrzeug nach dem radartechnischen "Einfangen" des voraus fahrenden Fahrzeugs eine Verzögerung, um den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L langsam zum Soll-Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L* zu führen, wenn der Fahrzeug-Fahr zeug-Abstand L 70 m beträgt. Die Verzögerung des Fahr zeugs ist sicherlich gering, so daß ein auf einen Fahr zeuginsassen ausgeübter Stoß klein ist.

Wenn, wie in den Fig. 24A bis 24D gezeigt ist, der Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand während der Verfolgung nur 40 m beträgt, wird die schnelle Antwortcharakteristik verwen det. Daher wird mit der Verzögerung direkt nach dem "Einfangen" begonnen, wodurch eine zu starke Annäherung an das voraus fahrende Fahrzeug verhindert wird und der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L schnell zum Soll-Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand L* geführt wird.

Somit kann durch schnelles Antworten auf einen Fall, in dem der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L gering ist, etwa dann, wenn ein weiteres Fahrzeug während der Fahrzeugver folgung den Kurs des gesteuerten Fahrzeugs schneidet, und durch langsames Antworten auf einen Fall, in dem sich das gesteuerte Fahrzeug VE einem entfernten voraus fahrenden Fahrzeug annähert, die hinsichtlich der Wahrnehmung des Fahrzeuginsassen am besten geeignete Charakteristik sichergestellt werden.

Die obenerwähnte Ausführung ist für den Fall gezeigt und beschrieben worden, in dem die Bremsvorrichtung 6 eine automatische Bremssteuerung ausführt, so daß die Ist- Fahrgeschwindigkeit jedem Fahrgeschwindigkeit-Befehlswert folgt, d. h. daß die Verzögerung des Fahrzeugs VE ideal verwirklicht wird. Wenn jedoch eine solche automatische Bremssteuerung nicht verwendet wird, können manche gefor derten Verzögerungen lediglich mittels der Motorbremse nicht erzielt werden. Dann könnte sich das gesteuerte Fahrzeug dem voraus fahrenden Fahrzeug übermäßig stark annähern. Wenn daher das gesteuerte Fahrzeug VE nicht mit der automatischen Bremssteuerung ausgerüstet ist, ist es nicht möglich, die ersten und zweiten Verstärkungsfakto ren fv und fd wie im herkömmlichen Fall festzulegen. Daher kann durch Ändern der ersten und zweiten Verstär kungsfaktoren fv und fd in Abhängigkeit vom Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand die optimale Antwortcharakteristik stets sichergestellt werden.

Obwohl die obenerwähnte Ausführung so gezeigt und be schrieben worden ist, daß sie den Verstärkungszeitab laufplan verwendet, können die Verstärkungsfaktoren selbstverständlich in Abhängigkeit vom Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand in zwei Schritten oder in mehreren Schritten geändert werden. In dem Aufbau gemäß dieser Ausführungs form bilden der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstandsensorkopf 1 und der Signalverarbeitungsabschnitt 11 die Fahrzeug-Fahr zeug-Abstanderfassungseinrichtung, während der Relativ geschwindigkeit-Berechnungsabschnitt 501 die Relativ geschwindigkeit-Erfassungseinrichtung bildet, der Soll- Fahrzeug- Fahrzeug-Abstandsetzabschnitt und der Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand-Steuerabschnitt die Fahrgeschwindigkeit- Berechnungseinrichtung und die Verstärkungsfaktor-Ände rungseinrichtung bilden, der Fahrgeschwindigkeitssensor 2 und der Fahrgeschwindigkeitssignal-Verarbeitungsabschnitt 21 eine Einrichtung zur Erfassung der Geschwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs bilden und der Fahrgeschwindigkeit- Steuerabschnitt 51 die Fahrgeschwindigkeit-Steuereinrich tung bildet.

Da in der zweiten Ausführung der Fahrzeugverfolgung- Steuervorrichtung gemäß der Erfindung der erste Verstär kungsfaktor und der zweite Verstärkungsfaktor zur Berech nung der Sollfahrgeschwindigkeit in Abhängigkeit vom Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand geändert werden, kann die erfindungsgemäße Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung eine optimale Antwortcharakteristik in allen Situationen sicherstellen.

Obwohl die zweckmäßigen Ausführungen so gezeigt und beschrieben worden sind, daß ein Fahrzeug-Fahrzeug-Ab standsensorkopf 1 des Radartyps den Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand mißt, kann der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand L selbstverständlich durch eine Vorrichtung gemessen wer den, die elektromagnetische Wellen oder Ultraschallwellen verwendet.

Claims

1. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung für ein Fahrzeug (VE), gekennzeichnet durch
eine Fahrgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung (2, 21) zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit (V) des gesteuerten Fahrzeugs (VE),
eine Fahrzeug-Fahrzeug-Abstanderfassungseinrich tung (1, 11) zum Erfassen eines Fahrzeug-Fahrzeug-Abstan des (L) zwischen dem gesteuerten Fahrzeug (VE) und einem in bezug auf das gesteuerte Fahrzeug (VE) voraus fahrenden Fahrzeug,
eine Relativgeschwindigkeit-Berechnungseinrich tung (501) zum Erhalten einer Relativgeschwindigkeit (ΔV) zwischen dem gesteuerten Fahrzeug (VE) und dem vorausfah renden Fahrzeug,
eine Sollgeschwindigkeit-Berechnungseinrichtung (50) zum Berechnen einer Sollfahrgeschwindigkeit (V*), die dazu verwendet wird, den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) zum Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L*) zu führen, wobei die Sollgeschwindigkeit-Berechnungseinrichtung (50) die Sollfahrgeschwindigkeit (V*) unter Verwendung einer Form berechnet, die eine Linearkombination aus einem Produkt eines ersten Verstärkungsfaktors (vd) mit einer Differenz zwischen dem Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) und dem Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L*) und aus einem Produkt eines zweiten Verstärkungsfaktors (fv) mit der Relativgeschwindigkeit (ΔV) enthält, und eine Fahrgeschwindigkeit-Steuereinrichtung (51), die die Antriebsleistung des gesteuerten Fahrzeugs (VE) in der Weise steuert, daß die erfaßte Fahrgeschwindigkeit (V) zur Sollfahrgeschwindigkeit (V*) geführt wird.

2. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 1, gekennzeichnet durch eine Verstärkungsfaktor-Änderungseinrichtung zum Ändern des ersten Verstärkungsfaktors (fd) und des zwei ten Verstärkungsfaktors (fv) entsprechend dem Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand (L).

3. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sollgeschwin digkeit-Berechnungseinrichtung (50) berechnet:
die Fahrgeschwindigkeit (Vt) des vorausfahrenden Fahrzeugs durch Addieren der erhaltenen Relativgeschwin digkeit (ΔV) zur Fahrgeschwindigkeit (V) des gesteuerten Fahrzeugs (VE),
die Sollrelativgeschwindigkeit (ΔV*) durch Addie ren des Produkts des ersten Verstärkungsfaktors (fd) mit der Differenz zwischen dem erfaßten Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand (L) und dem Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L*) zum Produkt des zweiten Verstärkungsfaktors (fv) mit der erfaßten Relativgeschwindigkeit (ΔV) und die Sollfahrgeschwindigkeit (V*) durch Subtrahie ren der Sollrelativgeschwindigkeit (ΔV*) von der Fahrge schwindigkeit (Vt) des vorausfahrenden Fahrzeugs.

4. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärkungsfaktor (fd) und der zweite Verstärkungsfaktor (fv) in der Weise bestimmt werden, daß der erfaßte Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) zum Soll-Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand (L*) konvergiert und die erfaßte Relativgeschwindigkeit (ΔV) auf der Grundlage einer linearen Übertragungsfunktion, die eine Approximation eines Fahrgeschwindigkeitssystems der Fahrgeschwindig keit-Steuereinrichtung (51) ist, gegen 0 konvergiert.

5. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Relativgeschwindigkeit-Berechnungseinrichtung (501) die Relativgeschwindigkeit (ΔV) durch Anwenden eines Bandpaßfilters oder eines Hochpaßfilters auf den erfaßten Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) erhält.

6. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L*) anhand der Fahrgeschwindigkeit (Vt) des vorausfahrenden Fahr zeugs bestimmt wird.

7. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L*) anhand der Fahrgeschwindigkeit (V) des gesteuerten Fahrzeugs (VE) bestimmt wird.

8. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Verstärkungsfaktor-Änderungseinrichtung den ersten Verstärkungsfaktor (fd) erniedrigt und den zweiten Verstärkungsfaktor (fv) erhöht, wenn der erfaßte Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand (L) größer als ein erster vorgege bener Abstand ist, und den ersten Verstärkungsfaktor (fd) erhöht und den zweiten Verstärkungsfaktor (fv) ernied rigt, wenn der erfaßte Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) kleiner als ein zweiter vorgegebener Abstand ist.

9. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß
ein Fahrzeugverfolgung-Steuersystem durch Approximation eines Fahrgeschwindigkeit-Steuersystems mit einer linearen Übertragungsfunktion konstruiert ist, und der erste Verstärkungsfaktor (fd) und der zweite Verstärkungsfaktor (fv) in der Weise bestimmt werden, daß die Konvergenzcharakteristik, gemäß der der Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand (L) gegen den Soll-Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand (L*) konvergiert und die berechnete Relativge schwindigkeit (ΔV) gegen 0 konvergiert, bestimmt werden.

10. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der erste Verstärkungsfaktor (fd) und der zweite Verstärkungsfaktor (fv) durch Verwenden einer charakteri stischen Frequenz der Übertragungsfunktion eines Fahr zeugverfolgung-Steuersystems, die von dem erfaßten Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand (L) abhängt, bestimmt werden.

11. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung für ein Fahrzeug (VE), gekennzeichnet durch
eine Fahrgeschwindigkeit-Erfassungseinrichtung (2, 21), die eine Fahrgeschwindigkeit (V) des gesteuerten Fahrzeugs (VE) erfaßt,
eine Fahrzeug-Fahrzeug-Abstanderfassungseinrich tung (1, 11), die einen Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) zwischen dem gesteuerten Fahrzeug (VE) und einem in bezug auf das gesteuerte Fahrzeug (VE) vorausfahrenden Fahrzeug erfaßt, und
eine Steuereinheit (50, 51, 501), die so beschaf fen ist, daß sie die Relativgeschwindigkeit (ΔV) zwischen dem gesteuerten Fahrzeug (VE) und dem voraus fahrenden Fahrzeug berechnet, eine Sollfahrgeschwindigkeit (V*), die dazu verwendet wird, den Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) zu einem Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L*) zu führen, berechnet, indem sie die Sollfahrgeschwindigkeit (V*) durch Verwenden einer Form berechnet, die eine Linearkombination aus einem Produkt eines ersten Verstär kungsfaktors (fd) mit einer Differenz zwischen dem Fahr zeug-Fahrzeug-Abstand (L) und dem Soll-Fahrzeug-Fahrzeug- Abstand (L*) und aus einem Produkt eines zweiten Verstär kungsfaktors (fv) mit der Relativgeschwindigkeit (ΔV) enthält, und die Antriebsleistung des gesteuerten Fahr zeugs (VE) steuert, um die erfaßte Fahrgeschwindigkeit (V) zur Sollfahrgeschwindigkeit (V*) zu führen.

12. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (50, 51, 501) den ersten Ver stärkungsfaktor (fd) und den zweiten Verstärkungsfaktor (fv) entsprechend dem erfaßten Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) ändert.

13. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (50, 51, 501) berechnet:
eine Fahrgeschwindigkeit (Vt) des voraus fahrenden Fahrzeugs durch Addieren der erhaltenen Relativgeschwin digkeit (ΔV) zur Fahrgeschwindigkeit (V) des gesteuerten Fahrzeugs (VE),
eine Sollrelativgeschwindigkeit (ΔV*) durch Addieren des Produkts des ersten Verstärkungsfaktors (fd) mit einer Differenz zwischen dem erfaßten Fahrzeug-Fahr zeug-Abstand (L) und dem Soll-Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L*) zum Produkt des zweiten Verstärkungsfaktors (fv) mit der erfaßten Relativgeschwindigkeit (ΔV), und
die Sollfahrgeschwindigkeit (V*) durch Subtrahie ren der Sollrelativgeschwindigkeit (ΔV*) von der Fahrge schwindigkeit (Vt) des vorausfahrenden Fahrzeugs.

14. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (50, 51, 501) die Sollfahrge schwindigkeit (V*) anhand der folgenden Gleichung berech net:
V* = V-fd.(L*-L) + (1-fv).ΔV
wobei V* die Sollfahrgeschwindigkeit ist, V die Fahrge schwindigkeit des gesteuerten Fahrzeugs (VE) ist, L der Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand ist, L* der Soll-Fahrzeug- Fahrzeug-Abstand ist, ΔV die Relativgeschwindigkeit ist, fd der erste Verstärkungsfaktor ist und fv der zweite Verstärkungsfaktor ist.

15. Fahrzeugverfolgung-Steuervorrichtung nach An spruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (50, 51, 501) den ersten Ver stärkungsfaktor (fd) erniedrigt und den zweiten Verstär kungsfaktor (fv) erhöht, wenn der erfaßte Fahrzeug-Fahr zeug-Abstand (L) größer als ein erster vorgegebener Abstand ist, und den ersten Verstärkungsfaktor (fd) erhöht und den zweiten Verstärkungsfaktor (fv) ernied rigt, wenn der erfaßte Fahrzeug-Fahrzeug-Abstand (L) kleiner als ein zweiter vorgegebener Abstand ist.