JP2003081123A - 車両の操舵制御システム - Google Patents
車両の操舵制御システムInfo
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- JP2003081123A JP2003081123A JP2001274523A JP2001274523A JP2003081123A JP 2003081123 A JP2003081123 A JP 2003081123A JP 2001274523 A JP2001274523 A JP 2001274523A JP 2001274523 A JP2001274523 A JP 2001274523A JP 2003081123 A JP2003081123 A JP 2003081123A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡易設計が可能で、かつ、ステップ応答での
オーバーシュートが抑えられた追従性能の高い車両の操
舵制御システムを提供すること。 【解決手段】 走行車線を検出して当該走行車線に沿っ
て車両を追従走行させる車両の操舵制御システムにおい
て、目標ヨーレートγ＊を、前方注視点横変位△ｙＳ、
車速Ｖ、前方注視点距離LＳを用い、（4Ｖ/LＳ ２）・△
ｙＳの値となるように設定した。
オーバーシュートが抑えられた追従性能の高い車両の操
舵制御システムを提供すること。 【解決手段】 走行車線を検出して当該走行車線に沿っ
て車両を追従走行させる車両の操舵制御システムにおい
て、目標ヨーレートγ＊を、前方注視点横変位△ｙＳ、
車速Ｖ、前方注視点距離LＳを用い、（4Ｖ/LＳ ２）・△
ｙＳの値となるように設定した。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、走行車線に沿っ
て、もしくは、先行車両の走行軌跡に沿って車両を追従
走行させる車両の操舵制御システムの技術分野に属す
る。
て、もしくは、先行車両の走行軌跡に沿って車両を追従
走行させる車両の操舵制御システムの技術分野に属す
る。
【０００２】
【従来の技術】従来、自車両が走行する車線等の道路環
境をカメラ等で検知し、操舵アクチュエータにより自動
的に前輪を操舵し、自車両を車線に追従させる車両の操
舵制御システムが知られている。
境をカメラ等で検知し、操舵アクチュエータにより自動
的に前輪を操舵し、自車両を車線に追従させる車両の操
舵制御システムが知られている。
【０００３】このような車線追従制御において、移動体
を目標経路に沿って移動させるための車両の操舵制御シ
ステムとしては、例えば、特開平５−１９７４２３号公
報に記載のものが知られている。この公報には、目標点
における移動体の移動方向と該目標点における前記目標
経路とのなす角度を目標点角度偏差として求める手段
と、該目標点角度偏差に基づいて前記目標点到達操作量
を補正することにより前記移動体の目標操作量を求める
手段と、該目標操作量に基づいて前記移動体を操作する
技術が記載されている。
を目標経路に沿って移動させるための車両の操舵制御シ
ステムとしては、例えば、特開平５−１９７４２３号公
報に記載のものが知られている。この公報には、目標点
における移動体の移動方向と該目標点における前記目標
経路とのなす角度を目標点角度偏差として求める手段
と、該目標点角度偏差に基づいて前記目標点到達操作量
を補正することにより前記移動体の目標操作量を求める
手段と、該目標操作量に基づいて前記移動体を操作する
技術が記載されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
車両の操舵制御システムにあっては、より滑らかに追従
させるために、目標点角度偏差に基づいて目標点到達操
作量を補正する必要があり、このときの補正量を求める
ためにメンバーシップ関数を用いているため、下記の問
題がある。
車両の操舵制御システムにあっては、より滑らかに追従
させるために、目標点角度偏差に基づいて目標点到達操
作量を補正する必要があり、このときの補正量を求める
ためにメンバーシップ関数を用いているため、下記の問
題がある。
【０００５】(1)このときの補正係数は、いずれにして
もこの移動体の特性に応じて設定する必要があり、設計
時に煩雑な作業が必要となる。
もこの移動体の特性に応じて設定する必要があり、設計
時に煩雑な作業が必要となる。
【０００６】(2)基準となる目標点角度偏差から目標ヨ
ーレートを求めると、補正しない状態では、場合によっ
ては追従がオーバーシュート気味になり、追従性能が最
適でないことがあり得る。
ーレートを求めると、補正しない状態では、場合によっ
ては追従がオーバーシュート気味になり、追従性能が最
適でないことがあり得る。
【０００７】本発明は、上記問題点に着目してなされた
もので、その目的とするところは、簡易設計が可能で、
かつ、ステップ応答でのオーバーシュートが抑えられた
追従性能の高い車両の操舵制御システムを提供すること
にある。
もので、その目的とするところは、簡易設計が可能で、
かつ、ステップ応答でのオーバーシュートが抑えられた
追従性能の高い車両の操舵制御システムを提供すること
にある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、請求項１に係る発明では、走行車線を検出して当該
走行車線に沿って車両を追従走行させる車両の操舵制御
システムにおいて、少なくとも走行車線情報検出手段で
検出した走行車線情報及び操舵角検出手段で検出した操
舵角とに基づいて、車線に追従させるために必要な前方
注視点位置での横変位を算出する前方注視点横変位算出
手段と、前方注視点横変位を△ｙＳ、車速をＶ、前方注
視点距離をLＳとした場合、少なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・
△ｙＳ以上の値となるように目標ヨーレートγ＊を設定
する目標ヨーレート設定手段と、設定された目標ヨーレ
ートγ＊を得る操舵トルク発生手段への供給電流を算出
する供給電流算出手段と、とを備えた。なお、前方注視
点距離LＳは、車速Ｖに比例した値を設定しても良い。
め、請求項１に係る発明では、走行車線を検出して当該
走行車線に沿って車両を追従走行させる車両の操舵制御
システムにおいて、少なくとも走行車線情報検出手段で
検出した走行車線情報及び操舵角検出手段で検出した操
舵角とに基づいて、車線に追従させるために必要な前方
注視点位置での横変位を算出する前方注視点横変位算出
手段と、前方注視点横変位を△ｙＳ、車速をＶ、前方注
視点距離をLＳとした場合、少なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・
△ｙＳ以上の値となるように目標ヨーレートγ＊を設定
する目標ヨーレート設定手段と、設定された目標ヨーレ
ートγ＊を得る操舵トルク発生手段への供給電流を算出
する供給電流算出手段と、とを備えた。なお、前方注視
点距離LＳは、車速Ｖに比例した値を設定しても良い。
【０００９】上記目的を達成するため、請求項３に係る
発明では、先行車両を検出して当該先行車両の走行軌跡
に沿って車両を追従走行させる車両の操舵制御システム
において、少なくとも先行車両情報検出手段で検出した
先行車両情報及び操舵角検出手段で検出した操舵角とに
基づいて、先行車両に追従させるために必要な先行車横
変位を算出する先行車横変位算出手段と、先行車横変位
を△ｙＳ、車速をＶ、先行車距離をLＳとした場合、少
なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳ以上の値となるように
目標ヨーレートγ＊を設定する目標ヨーレート設定手段
と、設定された目標ヨーレートγ＊を得る操舵トルク発
生手段への供給電流を算出する供給電流算出手段と、と
を備えた。
発明では、先行車両を検出して当該先行車両の走行軌跡
に沿って車両を追従走行させる車両の操舵制御システム
において、少なくとも先行車両情報検出手段で検出した
先行車両情報及び操舵角検出手段で検出した操舵角とに
基づいて、先行車両に追従させるために必要な先行車横
変位を算出する先行車横変位算出手段と、先行車横変位
を△ｙＳ、車速をＶ、先行車距離をLＳとした場合、少
なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳ以上の値となるように
目標ヨーレートγ＊を設定する目標ヨーレート設定手段
と、設定された目標ヨーレートγ＊を得る操舵トルク発
生手段への供給電流を算出する供給電流算出手段と、と
を備えた。
【００１０】
【発明の効果】請求項１に係る発明にあっては、走行車
線を検出して当該走行車線に沿って車両を追従走行させ
る車両の操舵制御システムにおいて、目標ヨーレートγ
＊を、前方注視点横変位△ｙＳ、車速Ｖ、前方注視点距
離LＳを用い、少なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳ以上の
値となるように設定したため、簡易設計が可能で、か
つ、ステップ応答でのオーバーシュートが抑えられた走
行車線への追従性能の高い車両の操舵制御システムを構
成できる。なお、前方注視点距離LＳを、車速Ｖに比例
した値に設定した場合、車速Ｖが変化したときに同じよ
うな追従性能が確保され、車速変化に対して制御違和感
を無くすことができる。
線を検出して当該走行車線に沿って車両を追従走行させ
る車両の操舵制御システムにおいて、目標ヨーレートγ
＊を、前方注視点横変位△ｙＳ、車速Ｖ、前方注視点距
離LＳを用い、少なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳ以上の
値となるように設定したため、簡易設計が可能で、か
つ、ステップ応答でのオーバーシュートが抑えられた走
行車線への追従性能の高い車両の操舵制御システムを構
成できる。なお、前方注視点距離LＳを、車速Ｖに比例
した値に設定した場合、車速Ｖが変化したときに同じよ
うな追従性能が確保され、車速変化に対して制御違和感
を無くすことができる。
【００１１】請求項３に係る発明にあっては、先行車両
を検出して当該先行車両の走行軌跡に沿って車両を追従
走行させる車両の操舵制御システムにおいて、目標ヨー
レートγ＊を、先行車横変位△ｙＳ、車速Ｖ、先行車距
離LＳを用い、少なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳ以上の
値となるように設定したため、簡易設計が可能で、か
つ、ステップ応答でのオーバーシュートが抑えられた先
行車両への追従性能の高い車両の操舵制御システムを構
成できる。
を検出して当該先行車両の走行軌跡に沿って車両を追従
走行させる車両の操舵制御システムにおいて、目標ヨー
レートγ＊を、先行車横変位△ｙＳ、車速Ｖ、先行車距
離LＳを用い、少なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳ以上の
値となるように設定したため、簡易設計が可能で、か
つ、ステップ応答でのオーバーシュートが抑えられた先
行車両への追従性能の高い車両の操舵制御システムを構
成できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明における車両の操舵
制御システムを実現する実施の形態を、請求項１，２に
対応する第１実施例と、請求項３に対応する第２実施例
に基づいて説明する。
制御システムを実現する実施の形態を、請求項１，２に
対応する第１実施例と、請求項３に対応する第２実施例
に基づいて説明する。
【００１３】（第１実施例）まず、構成を説明する。図
１は第１実施例の車両の操舵制御システムを示す全体シ
ステムであり、図１において１FL，１FRは前輪、１RL，
１RRは後輪、２はラック、３はピニオン、４はステアリ
ングホイール、５はステアリングシャフト、１０はコン
トロールユニット、１３は自動操舵機構（操舵トルク発
生手段）、１４はドリブンギヤ、１５はドライブギヤ、
１６は自動操舵用モータ、１７はクラッチ機構、２１は
舵角センサ（操舵角検出手段）、２２は車速センサ（車
速検出手段）、２３は横加速度センサ、２５は単眼カメ
ラ、２６はカメラコントローラ（走行車線情報検出手段
および先行車両情報検出手段）である。
１は第１実施例の車両の操舵制御システムを示す全体シ
ステムであり、図１において１FL，１FRは前輪、１RL，
１RRは後輪、２はラック、３はピニオン、４はステアリ
ングホイール、５はステアリングシャフト、１０はコン
トロールユニット、１３は自動操舵機構（操舵トルク発
生手段）、１４はドリブンギヤ、１５はドライブギヤ、
１６は自動操舵用モータ、１７はクラッチ機構、２１は
舵角センサ（操舵角検出手段）、２２は車速センサ（車
速検出手段）、２３は横加速度センサ、２５は単眼カメ
ラ、２６はカメラコントローラ（走行車線情報検出手段
および先行車両情報検出手段）である。
【００１４】前記前輪１FL，１FRには、一般的なラック
アンドピニオン式の操舵機構が配設されている。この操
舵機構は、前輪１FL，１FRの操舵軸（タイロッド）に接
続されるラック２と、これに噛合するピニオン３と、こ
のピニオン３をステアリングホイール４に与えられる操
舵トルクで回転させるステアリングシャフト５とを備え
ている。
アンドピニオン式の操舵機構が配設されている。この操
舵機構は、前輪１FL，１FRの操舵軸（タイロッド）に接
続されるラック２と、これに噛合するピニオン３と、こ
のピニオン３をステアリングホイール４に与えられる操
舵トルクで回転させるステアリングシャフト５とを備え
ている。
【００１５】前記ステアリングシャフト５におけるピニ
オン３の上部位置には、前輪１FL，１FRを自動操舵する
ための操舵アクチュエータを構成する自動操舵機構１３
が配設されている。この自動操舵機構１３は、ステアリ
ングシャフト５と同軸に取り付けられたドリブンギヤ１
４と、これに噛合するドライブギヤ１５と、このドライ
ブギヤ１５を回転駆動する自動操舵用モータ１６とから
構成されている。なお、自動操舵モータ１６とドライブ
ギヤ１５との間には、クラッチ機構１７が介装されてお
り、自動操舵制御時にのみクラッチ機構１７が締結さ
れ、そうでないときにはクラッチ機構１７が非締結状態
となって自動操舵モータ１６の回転力がステアリングシ
ャフト５に入力されないようにしている。
オン３の上部位置には、前輪１FL，１FRを自動操舵する
ための操舵アクチュエータを構成する自動操舵機構１３
が配設されている。この自動操舵機構１３は、ステアリ
ングシャフト５と同軸に取り付けられたドリブンギヤ１
４と、これに噛合するドライブギヤ１５と、このドライ
ブギヤ１５を回転駆動する自動操舵用モータ１６とから
構成されている。なお、自動操舵モータ１６とドライブ
ギヤ１５との間には、クラッチ機構１７が介装されてお
り、自動操舵制御時にのみクラッチ機構１７が締結さ
れ、そうでないときにはクラッチ機構１７が非締結状態
となって自動操舵モータ１６の回転力がステアリングシ
ャフト５に入力されないようにしている。
【００１６】前記舵角センサ２１は、ステアリングシャ
フト５の回転角から操舵角θを検出してコントロールユ
ニット１０に出力する。なお、この舵角センサ２１から
出力される操舵角θは、右操舵時に正値、左操舵時に負
値となるように設定されている。
フト５の回転角から操舵角θを検出してコントロールユ
ニット１０に出力する。なお、この舵角センサ２１から
出力される操舵角θは、右操舵時に正値、左操舵時に負
値となるように設定されている。
【００１７】前記車速センサ２２は、図示しない自動変
速機の出力側に取り付けられ、この車速センサ２２で検
出された車速Ｖもコントロールユニット１０に出力され
る。
速機の出力側に取り付けられ、この車速センサ２２で検
出された車速Ｖもコントロールユニット１０に出力され
る。
【００１８】前記横加速度センサ２３は、車両に発生す
る横加速度を検出する横加速度検出手段として取り付け
られ、この横加速度センサ２３で検出された横加速度Ｇ
Yもコントロールユニット１０に出力される。なお、こ
の横加速度センサ２３から出力される横加速度ＧYは、
左旋回時に正値、右旋回時に負値となるように設定され
ている。
る横加速度を検出する横加速度検出手段として取り付け
られ、この横加速度センサ２３で検出された横加速度Ｇ
Yもコントロールユニット１０に出力される。なお、こ
の横加速度センサ２３から出力される横加速度ＧYは、
左旋回時に正値、右旋回時に負値となるように設定され
ている。
【００１９】前記単眼カメラ２５は、図１(a)に示すよ
うに、車室内のインナーミラーステー等の固定部に設置
されたカメラ（ＣＣＤカメラ等）で、車両前方状況を撮
像し、撮像した画像データをカメラコントローラ２６に
出力する。このカメラコントローラ２６は、例えば、特
開平１１−１０２４９９号公報に記載されているよう
に、単眼カメラ２５の画像データを二値化等の処理によ
り自車両近傍の白線を検出すると共に、所定の車両前方
注視点での走行車線に対する車両の相対横変位ｙ、車両
の白線の接線に対するヨー角φ、走行車線前方の道路曲
率ρを算出し、これらをコントロールユニット１０に出
力する。
うに、車室内のインナーミラーステー等の固定部に設置
されたカメラ（ＣＣＤカメラ等）で、車両前方状況を撮
像し、撮像した画像データをカメラコントローラ２６に
出力する。このカメラコントローラ２６は、例えば、特
開平１１−１０２４９９号公報に記載されているよう
に、単眼カメラ２５の画像データを二値化等の処理によ
り自車両近傍の白線を検出すると共に、所定の車両前方
注視点での走行車線に対する車両の相対横変位ｙ、車両
の白線の接線に対するヨー角φ、走行車線前方の道路曲
率ρを算出し、これらをコントロールユニット１０に出
力する。
【００２０】前記コントロールユニット１０は、図示し
ないマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタル
システムで構成され、入力されたヨー角φ、相対横変位
ｙ、道路曲率ρに基づいて、コーナーを通過する際に最
適な目標操舵角θ＊を算出し、操舵角センサ２１で検出
した実操舵角θを目標操舵角θ＊に一致させるように自
動操舵モータ１６に対する供給電流iMを算出し、この供
給電流iMを電流制限処理してからパルス幅変調してパル
ス電流に変換して自動操舵用モータ１６に出力すること
により、自動操舵用モータ１６をデューティ制御する。
ないマイクロコンピュータ等の離散化されたディジタル
システムで構成され、入力されたヨー角φ、相対横変位
ｙ、道路曲率ρに基づいて、コーナーを通過する際に最
適な目標操舵角θ＊を算出し、操舵角センサ２１で検出
した実操舵角θを目標操舵角θ＊に一致させるように自
動操舵モータ１６に対する供給電流iMを算出し、この供
給電流iMを電流制限処理してからパルス幅変調してパル
ス電流に変換して自動操舵用モータ１６に出力すること
により、自動操舵用モータ１６をデューティ制御する。
【００２１】次に、作用を説明する。
【００２２】［車線追従制御処理］図２はコントロール
ユニット１０で実行される車線追従制御処理の流れを示
すフローチャートで、以下、各ステップについて説明す
る。この処理は、例えば、10msec毎のタイマ割込処理と
して実行される。
ユニット１０で実行される車線追従制御処理の流れを示
すフローチャートで、以下、各ステップについて説明す
る。この処理は、例えば、10msec毎のタイマ割込処理と
して実行される。
【００２３】ステップＳ１では、操舵角センサ２１で検
出した操舵角θ、横加速度センサ２３で検出した横加速
度Ｇy、車速センサ２２で検出した車速Ｖ、並びに、カ
メラコントローラ２６で検出したヨー角φ、相対横変位
ｙ、道路曲率ρを読み込んでからステップＳ２へ移行す
る。
出した操舵角θ、横加速度センサ２３で検出した横加速
度Ｇy、車速センサ２２で検出した車速Ｖ、並びに、カ
メラコントローラ２６で検出したヨー角φ、相対横変位
ｙ、道路曲率ρを読み込んでからステップＳ２へ移行す
る。
【００２４】次のステップＳ２では、ヨー角φ及び相対
横変位ｙに基づいて、前方注視点横変位△ｙＳを、下記
の式により算出する（前方注視点横変位算出手段）。 △ｙＳ＝ｙ＋LＳ・φ ただし、LＳは、前方注視点距離であり、車速Ｖにより
ヨーレートの周波数特性を変化させないため、この前方
注視点距離LＳを、高速走行時であるほど距離を長くす
るというように、車速Ｖに比例した値で設定している
（前方注視点距離設定手段）。
横変位ｙに基づいて、前方注視点横変位△ｙＳを、下記
の式により算出する（前方注視点横変位算出手段）。 △ｙＳ＝ｙ＋LＳ・φ ただし、LＳは、前方注視点距離であり、車速Ｖにより
ヨーレートの周波数特性を変化させないため、この前方
注視点距離LＳを、高速走行時であるほど距離を長くす
るというように、車速Ｖに比例した値で設定している
（前方注視点距離設定手段）。
【００２５】次のステップＳ３では、ステップＳ２で算
出した前方注視点横変位△ｙＳと、前方注視点距離LＳ
とに基づいて、目標ヨーレートγ＊を算出する（目標ヨ
ーレート設定手段）。 γ＊＝（４Ｖ／LＳ ２）・△ｙＳ ただし、Ｖは車速である。
出した前方注視点横変位△ｙＳと、前方注視点距離LＳ
とに基づいて、目標ヨーレートγ＊を算出する（目標ヨ
ーレート設定手段）。 γ＊＝（４Ｖ／LＳ ２）・△ｙＳ ただし、Ｖは車速である。
【００２６】次のステップＳ４では、ステップＳ３で算
出された目標ヨーレートγ＊を達成するために必要なモ
ータ供給電流iMを、下記の式により算出する（供給電流
算出手段）。 IM＝Ｐff(S)・γ＊ ただし、フィードフォワードコントローラＰff(S)は、
後述する式(9)で与えられる。
出された目標ヨーレートγ＊を達成するために必要なモ
ータ供給電流iMを、下記の式により算出する（供給電流
算出手段）。 IM＝Ｐff(S)・γ＊ ただし、フィードフォワードコントローラＰff(S)は、
後述する式(9)で与えられる。
【００２７】［フィードフォワードコントローラの算出
作用］図３に示す２輪モデルの運動方程式により、 さらに、操舵トルクＴは、前輪１FL，１FRのセルフアラ
イニングトルクと釣り合うので、 これらを整理して、操舵トルク入力の状態方程式を導
く。 この時、操舵トルクＴから、ヨーレートγ、横滑り角β
の伝達関数は、次のように書ける。 ヨーレートγを目標値に収束させるときに、横滑り角β
も定常値を持つ。ヨーレートγと横滑り角βの関係は、
次のように表される。 Ｎ：ギア比 従って、横滑り角の追従モデルＰｍβ(S)は、 と表される。一方、(5)式により、 なので、目標ヨーレートγ＊から自動操舵モータ１６に
印加するモータ供給電流iMに変換するフィードフォワー
ドコントローラＰff(S)は、(7)*(8)−１として、 の式で得られる。
作用］図３に示す２輪モデルの運動方程式により、 さらに、操舵トルクＴは、前輪１FL，１FRのセルフアラ
イニングトルクと釣り合うので、 これらを整理して、操舵トルク入力の状態方程式を導
く。 この時、操舵トルクＴから、ヨーレートγ、横滑り角β
の伝達関数は、次のように書ける。 ヨーレートγを目標値に収束させるときに、横滑り角β
も定常値を持つ。ヨーレートγと横滑り角βの関係は、
次のように表される。 Ｎ：ギア比 従って、横滑り角の追従モデルＰｍβ(S)は、 と表される。一方、(5)式により、 なので、目標ヨーレートγ＊から自動操舵モータ１６に
印加するモータ供給電流iMに変換するフィードフォワー
ドコントローラＰff(S)は、(7)*(8)−１として、 の式で得られる。
【００２８】［目標ヨーレートの算出作用］車両が目標
に追従するときに必要となる目標ヨーレートγ＊を次の
ように仮定する。ある時間の後に到達する位置を求め、
そこに到達するために必要となるヨーレートを求めるこ
とにする。横滑り角は十分に小さいと仮定すると、車両
重心点が横に移動する速度は次のように書ける。 従って、 △ｔ秒間に、△ｙｃだけ横変位をし、その時間内はヨー
レートが一定であると仮定すると、 故に、目標ヨーレートγ＊は、 と書ける。ここで、目標横変位を前方注視点距離LＳの
横変位ｙＳと設定すると、△ｔ＝LＳ/Ｖとなるので、目
標ヨーレートγ＊は、 として与えられる。尚、(14)式は次のようにしても導け
る。 しかし、このときの目標ステップ応答をシミュレーショ
ンにより求めると、図４に示すように、オーバーシュー
トしてしまう。
に追従するときに必要となる目標ヨーレートγ＊を次の
ように仮定する。ある時間の後に到達する位置を求め、
そこに到達するために必要となるヨーレートを求めるこ
とにする。横滑り角は十分に小さいと仮定すると、車両
重心点が横に移動する速度は次のように書ける。 従って、 △ｔ秒間に、△ｙｃだけ横変位をし、その時間内はヨー
レートが一定であると仮定すると、 故に、目標ヨーレートγ＊は、 と書ける。ここで、目標横変位を前方注視点距離LＳの
横変位ｙＳと設定すると、△ｔ＝LＳ/Ｖとなるので、目
標ヨーレートγ＊は、 として与えられる。尚、(14)式は次のようにしても導け
る。 しかし、このときの目標ステップ応答をシミュレーショ
ンにより求めると、図４に示すように、オーバーシュー
トしてしまう。
【００２９】図５の目標値ステップ応答を考える。単眼
カメラ２５による観測量は、 △ｙＳ＝ｙＳ ＊−ｙＳ (16) 目標ヨーレートγ＊の設定を仮にＧ(S)という伝達関数
を使って以下とする。 γ＊＝Ｇ(S)・△ｙＳ (17) 幾何学的な関係により、 ｙＳ＝ｙＣ＋LＳ・φ (18) 横滑り角βが十分に小さいとすると、 よって、ステップ応答のオーバーシュートをなくすた
め、減速比を１以上に設定すると、良好な結果が得られ
る。ステップ応答の周波数特性は、 以上より減衰比ζを用いてＧを求めると、 であるため、目標ヨーレートγ＊を、少なくとも、 とすると良好な結果となる（図６）。また、車速Ｖによ
り周波数特性を変化させないためには、 を一定とするために、前方注視点距離LＳを車速Ｖに比
例させる必要がある。
カメラ２５による観測量は、 △ｙＳ＝ｙＳ ＊−ｙＳ (16) 目標ヨーレートγ＊の設定を仮にＧ(S)という伝達関数
を使って以下とする。 γ＊＝Ｇ(S)・△ｙＳ (17) 幾何学的な関係により、 ｙＳ＝ｙＣ＋LＳ・φ (18) 横滑り角βが十分に小さいとすると、 よって、ステップ応答のオーバーシュートをなくすた
め、減速比を１以上に設定すると、良好な結果が得られ
る。ステップ応答の周波数特性は、 以上より減衰比ζを用いてＧを求めると、 であるため、目標ヨーレートγ＊を、少なくとも、 とすると良好な結果となる（図６）。また、車速Ｖによ
り周波数特性を変化させないためには、 を一定とするために、前方注視点距離LＳを車速Ｖに比
例させる必要がある。
【００３０】次に、効果を説明する。
【００３１】(1) 走行車線を検出して当該走行車線に沿
って車両を追従走行させる車両の操舵制御システムにお
いて、目標ヨーレートγ＊を、前方注視点横変位△
ｙＳ、車速Ｖ、前方注視点距離LＳを用い、（4Ｖ/
LＳ ２）・△ｙＳの値となるように設定したため、簡易
設計が可能で、かつ、ステップ応答でのオーバーシュー
トが抑えられた走行車線への追従性能の高い車両の操舵
制御システムを構成できる。
って車両を追従走行させる車両の操舵制御システムにお
いて、目標ヨーレートγ＊を、前方注視点横変位△
ｙＳ、車速Ｖ、前方注視点距離LＳを用い、（4Ｖ/
LＳ ２）・△ｙＳの値となるように設定したため、簡易
設計が可能で、かつ、ステップ応答でのオーバーシュー
トが抑えられた走行車線への追従性能の高い車両の操舵
制御システムを構成できる。
【００３２】(2) 前方注視点距離LＳを、車速Ｖに比例
した値に設定したため、車速Ｖが変化したときに同じよ
うな追従性能が確保され、車速変化に対して制御違和感
を無くすことができる。
した値に設定したため、車速Ｖが変化したときに同じよ
うな追従性能が確保され、車速変化に対して制御違和感
を無くすことができる。
【００３３】（第２実施例）第２実施例は、先行車両の
走行軌跡に沿って自車両を追従させる車両の操舵制御シ
ステムの例である。なお、第２実施例の構成は第１実施
例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
走行軌跡に沿って自車両を追従させる車両の操舵制御シ
ステムの例である。なお、第２実施例の構成は第１実施
例と同様であるので、図示並びに説明を省略する。
【００３４】次に、作用を説明する。
【００３５】［先行車両追従制御処理］図７はコントロ
ールユニット１０で実行される先行車両追従制御処理の
流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについ
て説明する。この処理は、例えば、10msec毎のタイマ割
込処理として実行される。
ールユニット１０で実行される先行車両追従制御処理の
流れを示すフローチャートで、以下、各ステップについ
て説明する。この処理は、例えば、10msec毎のタイマ割
込処理として実行される。
【００３６】ステップＳ１１では、操舵角センサ２１で
検出した操舵角θ、横加速度センサ２３で検出した横加
速度Ｇy、車速センサ２２で検出した車速Ｖを読み込
む。
検出した操舵角θ、横加速度センサ２３で検出した横加
速度Ｇy、車速センサ２２で検出した車速Ｖを読み込
む。
【００３７】次のステップＳ１２では、カメラコントロ
ーラ２６での検出結果に基づき、先行車横変位△ｙＳ及
び先行車距離LＳを算出する（先行車距離検出手段およ
び先行車横変位算出手段）。
ーラ２６での検出結果に基づき、先行車横変位△ｙＳ及
び先行車距離LＳを算出する（先行車距離検出手段およ
び先行車横変位算出手段）。
【００３８】次のステップＳ１３では、ステップＳ２で
算出した先行車横変位△ｙＳと、先行車距離LＳとに基
づいて、目標ヨーレートγ＊を算出する（目標ヨーレー
ト設定手段）。 γ＊＝（４Ｖ／LＳ ２）・△ｙＳ ただし、Ｖは車速である。
算出した先行車横変位△ｙＳと、先行車距離LＳとに基
づいて、目標ヨーレートγ＊を算出する（目標ヨーレー
ト設定手段）。 γ＊＝（４Ｖ／LＳ ２）・△ｙＳ ただし、Ｖは車速である。
【００３９】次のステップＳ１４では、ステップＳ１３
で算出された目標ヨーレートγ＊を達成するために必要
なモータ供給電流iMを、下記の式により算出する（供給
電流算出手段）。 IM＝Ｐff(S)・γ＊ ただし、フィードフォワードコントローラＰff(S)は、
上記式(9)で与えられる。
で算出された目標ヨーレートγ＊を達成するために必要
なモータ供給電流iMを、下記の式により算出する（供給
電流算出手段）。 IM＝Ｐff(S)・γ＊ ただし、フィードフォワードコントローラＰff(S)は、
上記式(9)で与えられる。
【００４０】第２実施例の他の作用については、前方注
視点横変位△ｙＳを先行車横変位△ｙＳとし、前方注視
点距離LＳを先行車距離LＳと置き換える以外は、第１実
施例と同様であるので説明を省略する。
視点横変位△ｙＳを先行車横変位△ｙＳとし、前方注視
点距離LＳを先行車距離LＳと置き換える以外は、第１実
施例と同様であるので説明を省略する。
【００４１】以上説明したように、第２実施例にあって
は、先行車両を検出して当該先行車両の走行軌跡に沿っ
て車両を追従走行させる車両の操舵制御システムにおい
て、目標ヨーレートγ＊を、先行車横変位△ｙＳ、車速
Ｖ、先行車距離LＳを用い、（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳの値
となるように設定したため、簡易設計が可能で、かつ、
ステップ応答でのオーバーシュートが抑えられた先行車
両への追従性能の高い車両の操舵制御システムを構成で
きる。
は、先行車両を検出して当該先行車両の走行軌跡に沿っ
て車両を追従走行させる車両の操舵制御システムにおい
て、目標ヨーレートγ＊を、先行車横変位△ｙＳ、車速
Ｖ、先行車距離LＳを用い、（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳの値
となるように設定したため、簡易設計が可能で、かつ、
ステップ応答でのオーバーシュートが抑えられた先行車
両への追従性能の高い車両の操舵制御システムを構成で
きる。
【００４２】（他の実施例）以上、本発明の車両の操舵
制御システムを第１実施例及び第２実施例に基づき説明
してきたが、具体的な構成については、これらの実施例
に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に
係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等
は許容される。
制御システムを第１実施例及び第２実施例に基づき説明
してきたが、具体的な構成については、これらの実施例
に限られるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に
係る発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等
は許容される。
【００４３】例えば、第１，２実施例では、目標ヨーレ
ートγ＊を（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳとする例を示した
が、少なくとも目標ヨーレートγ＊を（4Ｖ/LＳ ２）・
△ｙＳ以上とするものであれば、本発明に含まれる。
ートγ＊を（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳとする例を示した
が、少なくとも目標ヨーレートγ＊を（4Ｖ/LＳ ２）・
△ｙＳ以上とするものであれば、本発明に含まれる。
【００４４】第２実施例において、先行車距離検出手段
として、撮像された前方画像データに基づいて先行車距
離を検出するカメラコントローラ２６の例を示したが、
レーザレーダ等を用い、自車両と先行車との先行車距離
を直接検出する手段としても良い。
として、撮像された前方画像データに基づいて先行車距
離を検出するカメラコントローラ２６の例を示したが、
レーザレーダ等を用い、自車両と先行車との先行車距離
を直接検出する手段としても良い。
【図１】第１実施例の車両の操舵制御システムを示す全
体構成図である。
体構成図である。
【図２】第１実施例のコントロールユニットで実行され
る車線追従制御処理の流れを示すフローチャートであ
る。
る車線追従制御処理の流れを示すフローチャートであ
る。
【図３】操舵系の２輪モデルを示す図である。
【図４】目標値ステップ応答によるヨーレートと車両横
変位のシミュレーション特性図である。
変位のシミュレーション特性図である。
【図５】前方注視点横変位の幾何学的な関係を示す図で
ある。
ある。
【図６】第１実施例にて目標ヨーレートを設定した場合
の目標値ステップ応答によるヨーレート特性図及び車両
横変位特性図である。
の目標値ステップ応答によるヨーレート特性図及び車両
横変位特性図である。
【図７】第２実施例のコントロールユニットで実行され
る先行車両追従制御処理の流れを示すフローチャートで
ある。
る先行車両追従制御処理の流れを示すフローチャートで
ある。
１FL，１FR 前輪
１RL，１RR 後輪
２ ラック
３ ピニオン
４ ステアリングホイール
５ ステアリングシャフト
１０ コントロールユニット
１３ 自動操舵機構（操舵トルク発生手段）
１４ ドリブンギヤ
１５ ドライブギヤ
１６ 自動操舵用モータ
１７ クラッチ機構
２１ 舵角センサ（操舵角検出手段）
２２ 車速センサ（車速検出手段）
２３ 横加速度センサ
２５ 単眼カメラ
２６ カメラコントローラ（走行車線情報検出手段、先
行車両情報検出手段）
行車両情報検出手段）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考）
Ｂ６２Ｄ 113:00 Ｂ６２Ｄ 113:00
137:00 137:00
Ｆターム(参考） 3D032 CC01 CC08 CC20 DA03 DA22
DA23 DA27 DA32 DA84 DA88
DB02 DC09 DD02 DD07 DD08
DD10 DD18 EB04 EB11 EB16
EB21 EC23 GG01
Claims (3)
- 【請求項１】 走行車線を検出して当該走行車線に沿っ
て車両を追従走行させる車両の操舵制御システムにおい
て、 供給電流に応じた操舵トルクを発生させる操舵トルク発
生手段と、 走行車線情報を検出する走行車線情報検出手段と、 操舵角を検出する操舵角検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 自車両からの前方注視点距離を設定する前方注視点距離
設定手段と、 少なくとも前記走行車線情報検出手段で検出した走行車
線情報及び前記操舵角検出手段で検出した操舵角とに基
づいて、車線に追従させるために必要な前方注視点位置
での横変位を算出する前方注視点横変位算出手段と、 前方注視点横変位を△ｙＳ、車速をＶ、前方注視点距離
をLＳとした場合、少なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳ以
上の値となるように目標ヨーレートγ＊を設定する目標
ヨーレート設定手段と、 設定された目標ヨーレートγ＊を得る操舵トルク発生手
段への供給電流を算出する供給電流算出手段と、 とを備えたことを特徴とする車両の操舵制御システム。 - 【請求項２】 請求項１に記載の車両の操舵制御システ
ムにおいて、 前記前方注視点距離設定手段は、前方注視点距離LＳを
車速Ｖに比例した値に設定することを特徴とする車両の
操舵制御システム。 - 【請求項３】 先行車両を検出して当該先行車両の走行
軌跡に沿って車両を追従走行させる車両の操舵制御シス
テムにおいて、 供給電流に応じた操舵トルクを発生させる操舵トルク発
生手段と、 先行車両情報を検出する先行車両情報検出手段と、 操舵角を検出する操舵角検出手段と、 車速を検出する車速検出手段と、 自車両と先行車両との車間距離である先行車距離を検出
する先行車距離検出手段と、 少なくとも前記先行車両情報検出手段で検出した先行車
両情報及び前記操舵角検出手段で検出した操舵角とに基
づいて、先行車両に追従させるために必要な先行車横変
位を算出する先行車横変位算出手段と、 先行車横変位を△ｙＳ、車速をＶ、先行車距離をLＳと
した場合、少なくとも（4Ｖ/LＳ ２）・△ｙＳ以上の値
となるように目標ヨーレートγ＊を設定する目標ヨーレ
ート設定手段と、 設定された目標ヨーレートγ＊を得る操舵トルク発生手
段への供給電流を算出する供給電流算出手段と、 とを備えたことを特徴とする車両の操舵制御システム。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001274523A JP2003081123A (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | 車両の操舵制御システム |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001274523A JP2003081123A (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | 車両の操舵制御システム |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003081123A true JP2003081123A (ja) | 2003-03-19 |
Family
ID=19099538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001274523A Pending JP2003081123A (ja) | 2001-09-11 | 2001-09-11 | 車両の操舵制御システム |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003081123A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005247231A (ja) * | 2004-03-08 | 2005-09-15 | Hitachi Ltd | 操舵制御装置 |
| JP2008168905A (ja) * | 2008-03-28 | 2008-07-24 | Toyota Motor Corp | 車両逸脱防止装置 |
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| JP2009096402A (ja) * | 2007-10-18 | 2009-05-07 | Fuji Heavy Ind Ltd | 車両の運転支援装置 |
| US7688186B2 (en) | 2005-05-27 | 2010-03-30 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Vehicle derailing prevention device |
| CN103029703A (zh) * | 2011-10-10 | 2013-04-10 | 株式会社万都 | 车辆的车道变换辅助系统及其方法 |
| JP2014101100A (ja) * | 2012-11-22 | 2014-06-05 | Mazda Motor Corp | 車両の運転支援装置 |
| JP2016107658A (ja) * | 2014-12-02 | 2016-06-20 | 日産自動車株式会社 | 車両の操舵制御装置及び車両の操舵制御方法 |
| JP2017061279A (ja) * | 2015-09-25 | 2017-03-30 | 富士重工業株式会社 | 操舵支援制御装置 |
-
2001
- 2001-09-11 JP JP2001274523A patent/JP2003081123A/ja active Pending
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| DE102008051922A1 (de) | 2007-10-18 | 2009-06-10 | Fuji Jukogyo K.K. | Fahrunterstützungssystem für Fahrzeuge |
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| DE102008051922B4 (de) | 2007-10-18 | 2022-10-27 | Subaru Corporation | Fahrunterstützungssystem für Fahrzeuge |
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| US10023227B2 (en) | 2015-09-25 | 2018-07-17 | Subaru Corporation | Steering assistance control apparatus |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20041118 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20050830 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20051116 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060228 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060410 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060801 |