JP2003276628A - 自動操舵装置 - Google Patents
自動操舵装置Info
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- JP2003276628A JP2003276628A JP2002080967A JP2002080967A JP2003276628A JP 2003276628 A JP2003276628 A JP 2003276628A JP 2002080967 A JP2002080967 A JP 2002080967A JP 2002080967 A JP2002080967 A JP 2002080967A JP 2003276628 A JP2003276628 A JP 2003276628A
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- steering
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- turning curvature
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- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D1/00—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle
- B62D1/24—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted
- B62D1/28—Steering controls, i.e. means for initiating a change of direction of the vehicle not vehicle-mounted non-mechanical, e.g. following a line or other known markers
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
- B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
- B62D6/00—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits
- B62D6/002—Arrangements for automatically controlling steering depending on driving conditions sensed and responded to, e.g. control circuits computing target steering angles for front or rear wheels
Abstract
(57)【要約】
【課題】 経路設定、補正等の演算が簡略化可能な自動
操舵装置を提供する。 【解決手段】 操舵角、車速に応じて操舵角速度を異な
らせることで、走行距離に対する操舵角を異ならせ（線
Ａ’）、走行距離に対する旋回曲率の変化（線Ｂ’）が
線形化されるように維持する。
操舵装置を提供する。 【解決手段】 操舵角、車速に応じて操舵角速度を異な
らせることで、走行距離に対する操舵角を異ならせ（線
Ａ’）、走行距離に対する旋回曲率の変化（線Ｂ’）が
線形化されるように維持する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、駐車支援システム
などで用いられる自動操舵装置に関する。
などで用いられる自動操舵装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】縦列、並列駐車等の駐車操作を支援する
システムとして、運転者が設定した目標駐車位置への移
動を自動操舵装置を用いて支援するシステムが知られて
いる。例えば、特開２００１-１３８９４１号公報に開
示されている技術は、そうした技術の一例であって、車
両の移動距離に対するステアリングホイールの転舵角の
関係として移動軌跡を予め設定し、この移動軌跡に基づ
いて操舵を行うとともに、転舵角速度が所定の範囲に収
まるように車速を制限することで、移動軌跡の設定軌跡
からのずれを抑制するものである。
システムとして、運転者が設定した目標駐車位置への移
動を自動操舵装置を用いて支援するシステムが知られて
いる。例えば、特開２００１-１３８９４１号公報に開
示されている技術は、そうした技術の一例であって、車
両の移動距離に対するステアリングホイールの転舵角の
関係として移動軌跡を予め設定し、この移動軌跡に基づ
いて操舵を行うとともに、転舵角速度が所定の範囲に収
まるように車速を制限することで、移動軌跡の設定軌跡
からのずれを抑制するものである。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】車両の目標位置への誘
導とは、車両を目標位置まで走行させることと、車両の
偏向角（基準方向に対する車両の向きがなす角度）を目
標偏向角に一致させることである。車両の偏向角は、旋
回曲率（旋回半径の逆数）の移動距離上の変化の関係か
ら求められるので、移動軌跡の設定とは、移動距離に対
して旋回曲率を設定することである。
導とは、車両を目標位置まで走行させることと、車両の
偏向角（基準方向に対する車両の向きがなす角度）を目
標偏向角に一致させることである。車両の偏向角は、旋
回曲率（旋回半径の逆数）の移動距離上の変化の関係か
ら求められるので、移動軌跡の設定とは、移動距離に対
して旋回曲率を設定することである。
【０００４】従来の自動操舵装置では旋回曲率を変更す
る際に、一定の車速に対して一定の操舵角速度で操舵角
を変更していた。しかしながら、通常の車両におけるス
テアリングホイールの転舵角と、旋回曲率の関係は図１
に示されるように、非線形である。このため、従来の自
動操舵装置では、図２に示されるように、一定速度で移
動中に、一定の操舵角速度で舵角を変更する（線Ａ）
と、線Ｂに示されるように、旋回曲率が走行距離に対し
て非線形に変化してしまうため、偏向角と移動距離間の
算出において複雑な数値解析を行う必要があり、制御中
に経路の補正が必要な場合には、実際の移動に経路設定
の計算が追いつかなくなる可能性もある。
る際に、一定の車速に対して一定の操舵角速度で操舵角
を変更していた。しかしながら、通常の車両におけるス
テアリングホイールの転舵角と、旋回曲率の関係は図１
に示されるように、非線形である。このため、従来の自
動操舵装置では、図２に示されるように、一定速度で移
動中に、一定の操舵角速度で舵角を変更する（線Ａ）
と、線Ｂに示されるように、旋回曲率が走行距離に対し
て非線形に変化してしまうため、偏向角と移動距離間の
算出において複雑な数値解析を行う必要があり、制御中
に経路の補正が必要な場合には、実際の移動に経路設定
の計算が追いつかなくなる可能性もある。
【０００５】そこで本発明は、経路設定、補正等の演算
が簡略化可能な自動操舵装置を提供することを課題とす
る。
が簡略化可能な自動操舵装置を提供することを課題とす
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決する方法
としては、図１に示される操舵角と曲率の関係を線形化
する手法も考えられるが、この特性を線形化する場合、
中立位置における操舵角−曲率の関係を図１の場合と同
様に維持しようとすると、曲率の絶対値を大きくとる場
合には、現在よりも大きく操舵する必要が生じ、運転者
が違和感を感ずるため、現実的でない。反対に、操舵角
の絶対値が最大のときの曲率を現在と同じに設定する
と、中立位置において操舵角変化に対する曲率変化量が
大きくなるため、運転者が操舵に違和感を感じるうえ、
高速時の車線変更時等に必要とされる微妙な進路調整が
難しくなるため、これも現実的でない。
としては、図１に示される操舵角と曲率の関係を線形化
する手法も考えられるが、この特性を線形化する場合、
中立位置における操舵角−曲率の関係を図１の場合と同
様に維持しようとすると、曲率の絶対値を大きくとる場
合には、現在よりも大きく操舵する必要が生じ、運転者
が違和感を感ずるため、現実的でない。反対に、操舵角
の絶対値が最大のときの曲率を現在と同じに設定する
と、中立位置において操舵角変化に対する曲率変化量が
大きくなるため、運転者が操舵に違和感を感じるうえ、
高速時の車線変更時等に必要とされる微妙な進路調整が
難しくなるため、これも現実的でない。
【０００７】そこで上記課題を解決するため、本発明に
係る自動操舵装置は、設定した目標軌跡をとるよう自動
的に舵角を変更する自動操舵装置において、旋回曲率を
変化させる際には、旋回曲率が移動距離に対して線形的
に変化するよう操舵角速度を制御することを特徴とす
る。
係る自動操舵装置は、設定した目標軌跡をとるよう自動
的に舵角を変更する自動操舵装置において、旋回曲率を
変化させる際には、旋回曲率が移動距離に対して線形的
に変化するよう操舵角速度を制御することを特徴とす
る。
【０００８】旋回曲率を変化させる際に操舵角速度を調
整して、旋回曲率を移動距離に対して線形的に変化させ
ることで、車両の偏向角と移動距離間の相互変換を解析
的に行うことが可能となる。このため、複雑な数値解析
を行う必要がなくなり、演算が簡略化される。また、演
算が解析的に行えるので、誤差の重畳がなく、高速で精
度よく演算を行うことができる。このため、自動操舵時
に確実に設定経路に沿って車両を移動させることができ
る。また、最大舵角まで有効に活用することができる。
整して、旋回曲率を移動距離に対して線形的に変化させ
ることで、車両の偏向角と移動距離間の相互変換を解析
的に行うことが可能となる。このため、複雑な数値解析
を行う必要がなくなり、演算が簡略化される。また、演
算が解析的に行えるので、誤差の重畳がなく、高速で精
度よく演算を行うことができる。このため、自動操舵時
に確実に設定経路に沿って車両を移動させることができ
る。また、最大舵角まで有効に活用することができる。
【０００９】操舵角速度を車速に比例するとともに、旋
回曲率の操舵角に対する変化量をその最小値で正規化し
た値の逆数に比例して変化させると旋回曲率を移動距離
に対して線形化することができる。
回曲率の操舵角に対する変化量をその最小値で正規化し
た値の逆数に比例して変化させると旋回曲率を移動距離
に対して線形化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して本発明
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
の好適な実施の形態について詳細に説明する。説明の理
解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に
対しては可能な限り同一の参照番号を附し、重複する説
明は省略する。
【００１１】図３は本発明に係る自動操舵装置１０のブ
ロック構成図である。この自動操舵装置１０はＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回
路などにより構成されるＥＣＵ１により制御されるもの
であり、ステアリングホイール２とステアリングギヤ３
との間に配置されたパワーステアリング装置を兼ねる駆
動モータ４と、ステアリングの変位量を検出する変位セ
ンサ５とを備え、ＥＣＵ１は駆動モータ４の駆動を制御
するとともに、変位センサ５および車速センサ６の出力
信号が入力されている。
ロック構成図である。この自動操舵装置１０はＣＰＵ、
ＲＯＭ、ＲＡＭ、入力信号回路、出力信号回路、電源回
路などにより構成されるＥＣＵ１により制御されるもの
であり、ステアリングホイール２とステアリングギヤ３
との間に配置されたパワーステアリング装置を兼ねる駆
動モータ４と、ステアリングの変位量を検出する変位セ
ンサ５とを備え、ＥＣＵ１は駆動モータ４の駆動を制御
するとともに、変位センサ５および車速センサ６の出力
信号が入力されている。
【００１２】この車両におけるステアリングホイール２
の操舵角と車両の旋回曲率の関係は、図１に示されるの
と同様の特性を有する。ここで、操舵角をφと旋回曲率
をγとして、両者の関係を
の操舵角と車両の旋回曲率の関係は、図１に示されるの
と同様の特性を有する。ここで、操舵角をφと旋回曲率
をγとして、両者の関係を
【数１】
で表すと、単位距離あたり一定の操舵角速度ωで目標の
操舵角まで操舵させた場合の走行距離ｐと旋回曲率γと
の関係は、
操舵角まで操舵させた場合の走行距離ｐと旋回曲率γと
の関係は、
【数２】
で表される。これは、図２に示される線Ｂに相当する。
このときの車両の偏向角θは、
このときの車両の偏向角θは、
【数３】
として求められる。旋回曲率γは上述したように、走行
距離に対して非線形であり、式（３）は解析的には解け
ず、数値積分により求める必要がある。
距離に対して非線形であり、式（３）は解析的には解け
ず、数値積分により求める必要がある。
【００１３】本発明に係る自動操舵装置においては、走
行距離ｐに対して操舵角φを線形化するアルゴリズムを
用いている。これを具体的に説明すると、まず、式
（１）から操舵角φがΔφ微小変化したときの旋回曲率
γの変化量Δγは、
行距離ｐに対して操舵角φを線形化するアルゴリズムを
用いている。これを具体的に説明すると、まず、式
（１）から操舵角φがΔφ微小変化したときの旋回曲率
γの変化量Δγは、
【数４】
で表せる。ここで、次式に示すように式（４）のγの変
化の傾きの最小値をＪmi nとして表し、
化の傾きの最小値をＪmi nとして表し、
【数５】
γの変化の傾きをこのＪminで正規化したものをｍ
（φ）とする。
（φ）とする。
【００１４】
【数６】
【００１５】このように設定すると、次式に示されるよ
うに、ある操舵角φにおける旋回曲率の変化量は、Ｊ
minのｍ（φ）倍で変化することになる。
うに、ある操舵角φにおける旋回曲率の変化量は、Ｊ
minのｍ（φ）倍で変化することになる。
【００１６】
【数７】
【００１７】以下、このｍ（φ）を勾配比と称する。
【００１８】ここで、操舵角速度ωを移動距離に対して
一定とするのではなく、操舵角φ、車速に応じて以下の
式に基づいて変更するものとする。
一定とするのではなく、操舵角φ、車速に応じて以下の
式に基づいて変更するものとする。
【００１９】
【数８】
【００２０】ここで、αは定数である。つまり、操舵角
速度ωを車速Ｖと、勾配比ｍ（φ）の逆数に比例させて
変化させる。なお、自動操舵装置が追従しうる最大車速
をＶma x、このときの最大操舵角速度をωmaxとすると、
このωmaxは、ｍ（φ）＝１のときにαにはωmax／Ｖ
maxを設定するとよい。
速度ωを車速Ｖと、勾配比ｍ（φ）の逆数に比例させて
変化させる。なお、自動操舵装置が追従しうる最大車速
をＶma x、このときの最大操舵角速度をωmaxとすると、
このωmaxは、ｍ（φ）＝１のときにαにはωmax／Ｖ
maxを設定するとよい。
【００２１】このように設定すると、操舵角を増加させ
ていくときの走行距離の変動に対する操舵角φの増加量
は、
ていくときの走行距離の変動に対する操舵角φの増加量
は、
【数９】
で表せる。式（９）を式（７）に代入すると、
【数１０】
となり、γとｐの関係を線形化することができる。
【００２２】具体的には、ＥＣＵ１は、変位センサ５で
検出した現在のステアリングホイール２の変位量（操舵
角φに相当）と、車速センサ６の出力である車速Ｖとを
基にして、式（８）に基づいて駆動モータ４によるステ
アリングホイール２の時間当たりの操舵量を決定して、
これに基づいて駆動モータ４を制御する。
検出した現在のステアリングホイール２の変位量（操舵
角φに相当）と、車速センサ６の出力である車速Ｖとを
基にして、式（８）に基づいて駆動モータ４によるステ
アリングホイール２の時間当たりの操舵量を決定して、
これに基づいて駆動モータ４を制御する。
【００２３】図４は、式（８）に基づいてα＝ωmax／
Ｖmaxに設定して、自動操舵により走行したときの走行
距離ｐに対する操舵角φと、旋回曲率γの変化を示した
ものである。操舵角φは、線Ａ’で示されるように操舵
角φが大きくなると、勾配比ｍ（φ）の逆数に比例し
て、走行距離ｐに対する変化量が小さくなる。一方、旋
回曲率γは線Ｂ’で示されるように走行距離ｐに対して
線形的に変化する。
Ｖmaxに設定して、自動操舵により走行したときの走行
距離ｐに対する操舵角φと、旋回曲率γの変化を示した
ものである。操舵角φは、線Ａ’で示されるように操舵
角φが大きくなると、勾配比ｍ（φ）の逆数に比例し
て、走行距離ｐに対する変化量が小さくなる。一方、旋
回曲率γは線Ｂ’で示されるように走行距離ｐに対して
線形的に変化する。
【００２４】図５は、車速Ｖを一定のＶ0として移動し
た場合と、その２倍、３倍の車速で移動した場合におけ
る、走行距離ｐに対する操舵角速度ωと、操舵角φを比
較したグラフである。式（８）によれば、車速Ｖに比例
して操舵角速度ωを変更している。その結果、単位距離
あたりの操舵角変化量は車速によらず、常に一定とな
る。このため、いずれの場合も線Ｃに示されるように、
同一の操舵角変化となる。これにより、車速によらずに
走行距離ｐに対して旋回曲率を線形化することが可能で
ある。
た場合と、その２倍、３倍の車速で移動した場合におけ
る、走行距離ｐに対する操舵角速度ωと、操舵角φを比
較したグラフである。式（８）によれば、車速Ｖに比例
して操舵角速度ωを変更している。その結果、単位距離
あたりの操舵角変化量は車速によらず、常に一定とな
る。このため、いずれの場合も線Ｃに示されるように、
同一の操舵角変化となる。これにより、車速によらずに
走行距離ｐに対して旋回曲率を線形化することが可能で
ある。
【００２５】このように走行距離ｐに対して旋回曲率γ
が線型化されることで、式（３）を解析的に解いて、以
下の式により偏向角θを求めることができる。
が線型化されることで、式（３）を解析的に解いて、以
下の式により偏向角θを求めることができる。
【００２６】
【数１１】
【００２７】逆に、必要な偏向角θから移動距離ｐを求
めることもできる。このため、自動操舵を利用した駐車
支援、走行支援システムにおいて、複雑な数値解析を行
う必要がなくなり、システムの構成を簡略化できる。ま
た、解析的な演算であるため、数値解析のような誤差の
重畳がなく、経路演算を高速化し、その精度を向上させ
ることができる。
めることもできる。このため、自動操舵を利用した駐車
支援、走行支援システムにおいて、複雑な数値解析を行
う必要がなくなり、システムの構成を簡略化できる。ま
た、解析的な演算であるため、数値解析のような誤差の
重畳がなく、経路演算を高速化し、その精度を向上させ
ることができる。
【００２８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、旋
回曲率と走行距離との関係が線形化するよう制御するの
で、両者間の演算を解析的に行うことができ、経路演算
が簡略化されるとともに、高速化、高精度化することが
できる。
回曲率と走行距離との関係が線形化するよう制御するの
で、両者間の演算を解析的に行うことができ、経路演算
が簡略化されるとともに、高速化、高精度化することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一般的な車両における操舵角と旋回曲率の関係
を示すグラフである。
を示すグラフである。
【図２】従来の自動操舵における移動距離と舵角、旋回
曲率の関係を示すグラフである。
曲率の関係を示すグラフである。
【図３】本発明に係る自動操舵装置の概略構成図であ
る。
る。
【図４】本発明に係る自動操舵装置における走行距離と
舵角、旋回曲率の関係を示すグラフである。
舵角、旋回曲率の関係を示すグラフである。
【図５】本発明に係る自動操舵装置において、車速が異
なる場合の走行距離と、操舵角速度、舵角の関係を示す
グラフである。
なる場合の走行距離と、操舵角速度、舵角の関係を示す
グラフである。
１…ＥＣＵ、２…ステアリングホイール、３…ステアリ
ングギヤ、４…駆動モータ、５…変位センサ、６…車速
センサ、１０…自動操舵装置。
ングギヤ、４…駆動モータ、５…変位センサ、６…車速
センサ、１０…自動操舵装置。
Claims (2)
- 【請求項１】 設定した目標軌跡をとるよう自動的に舵
角を変更する自動操舵装置において、 旋回曲率を変化させる際には、旋回曲率が移動距離に対
して線形的に変化するよう操舵角速度を制御することを
特徴とする自動操舵装置。 - 【請求項２】 操舵角速度を車速に比例するとともに、
旋回曲率の操舵角に対する変化量をその最小値で正規化
した値の逆数に比例して変化させる請求項１記載の自動
操舵装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080967A JP3714269B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 自動操舵装置 |
| US10/388,735 US20030182037A1 (en) | 2002-03-22 | 2003-03-17 | Automatic steering control system and method |
| EP03006085A EP1346901B1 (en) | 2002-03-22 | 2003-03-19 | Automatic steering control system and method |
| DE60305089T DE60305089T2 (de) | 2002-03-22 | 2003-03-19 | Automatisches Lenkregelsystem und -verfahren |
| US10/393,271 US6885926B2 (en) | 2002-03-22 | 2003-03-21 | Automatic steering control system and method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002080967A JP3714269B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 自動操舵装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003276628A true JP2003276628A (ja) | 2003-10-02 |
| JP3714269B2 JP3714269B2 (ja) | 2005-11-09 |
Family
ID=27785361
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002080967A Expired - Lifetime JP3714269B2 (ja) | 2002-03-22 | 2002-03-22 | 自動操舵装置 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20030182037A1 (ja) |
| EP (1) | EP1346901B1 (ja) |
| JP (1) | JP3714269B2 (ja) |
| DE (1) | DE60305089T2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2016107722A (ja) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | マツダ株式会社 | 車両の走行ライン生成装置 |
| JP2016107723A (ja) * | 2014-12-03 | 2016-06-20 | マツダ株式会社 | 車両の走行ライン生成装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE102004054437B4 (de) * | 2004-11-11 | 2012-01-26 | Volkswagen Ag | Verfahren zur automatischen Steuerung und/oder Regelung einer Bewegung eines Fahrzeugs während eines Einparkvorgangs |
| DE102005008468B4 (de) * | 2005-02-24 | 2017-01-12 | Robert Bosch Gmbh | Verfahren und Vorrichtung zur Einstellung eines Lenkwinkels eines Kraftfahrzeugs |
| DE102008002699A1 (de) * | 2008-06-27 | 2009-12-31 | Robert Bosch Gmbh | Vorrichtung und Verfahren zum Steuern einer automatischen Lenkung eines Fahrzeugs und Vorrichtung und Verfahren zum Überprüfen einer Ausführbarkeit einer vorgegebenen Soll-Fahrtrichtungsgröße für ein Fahrzeug |
| FR2968627B1 (fr) | 2010-12-10 | 2014-01-10 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Procede de controle mis en oeuvre par une fonction de regulation d'un systeme de direction |
| US9977407B2 (en) | 2013-12-31 | 2018-05-22 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Safety relay configuration system for safety mat device using graphical interface |
| US10152030B2 (en) | 2013-12-31 | 2018-12-11 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Safety relay configuration system with safety monitoring and safety output function blocks |
| US9361073B2 (en) * | 2013-12-31 | 2016-06-07 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Development environment for a safety relay configuration system |
| US10020151B2 (en) | 2013-12-31 | 2018-07-10 | Rockwell Automation Technologies, Inc. | Safety relay configuration system with multiple test pulse schemes using graphical interface |
| JP2016222180A (ja) * | 2015-06-02 | 2016-12-28 | 富士重工業株式会社 | 車両操舵制御装置 |
| JP6662316B2 (ja) * | 2017-01-17 | 2020-03-11 | トヨタ自動車株式会社 | 車両制御システム |
| CN108944912B (zh) * | 2018-07-11 | 2020-05-19 | 北京汽车股份有限公司 | 车辆和车辆转向系统的转向作用力补偿方法、装置 |
Family Cites Families (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0224271A (ja) * | 1988-07-13 | 1990-01-26 | Nissan Motor Co Ltd | 車両の操舵制御装置 |
| JPH0833301B2 (ja) * | 1990-04-12 | 1996-03-29 | 松下電器産業株式会社 | 地磁気センサの着磁補正法 |
| US5388658A (en) * | 1991-12-02 | 1995-02-14 | Imra America, Inc. | Integrated torque and steering control system |
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