JP2004243868A - Preceding vehicle-following control device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、先行車との車間距離を目標車間距離に保ちつつ、自車を当該先行車に追従させる先行車追従制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術とその問題点】
従来、このような先行車追従制御装置としては、例えば先行車との車間距離と目標車間距離との差に第1のゲインを乗じた値と前記先行車との相対速度に第2のゲインを乗じた値との加算値に基づいて目標車速を設定し、当該目標車速に自車速が一致するように制駆動力を制御して、自車を当該先行車に追従させるものがある(例えば、特許文献1参照。)。
【0003】
【特許文献1】
特開平11−20503号公報(第3―5頁、第5図)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来の先行車追従制御装置にあっては、先行車との車間距離と目標車間距離との差に第1のゲインを乗じた値に基づいて目標車速を設定するため、例えば、それまでの先行車がなくなり、その結果、新しい先行車と自車との車間距離が急に大きくなったときには、目標車速も急に大きく設定されてしまい、先行車に急に接近するといった違和感を与えてしまう恐れがあった。
【0005】
そこで、本発明は上記従来技術の未解決の課題を解決することを目的とするものであって、運転者の違和感を軽減できる先行車追従制御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ために、本発明の先行車追従制御装置にあっては、先行車と自車との相対速度と、先行車と自車との車間距離と、所定の目標車間距離とに基づいて目標車速を設定し、自車速が当該目標車速に一致するように制駆動力を制御して前記車間距離を前記目標車間距離に収束させ、且つ、運転者によるブレーキ操作の準備動作が検出されたときには、先行車への接近状態が緩やかとなるように目標車速を設定することを特徴とするものである。
【0007】
【発明の効果】
したがって、本発明に係る先行車追従制御装置にあっては、運転者によるブレーキ操作の準備動作が検出されたときには、先行車への接近状態が緩やかとなるように目標車速を設定するため、例えば、先行車と自車との車間距離が急に大きくなり、その結果、目標車速が大きく設定され、先行車に急に接近するといったときに、ブレーキペダル上方に足を上げる等の準備動作をすると、自車が先行車に接近するときの接近状態が緩やかとなり、運転者の違和感が軽減される。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図1は本発明に係る先行車追従制御装置の一実施形態を示す概略構成図である。車間距離センサ1は、レーザ光を掃射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式のセンサヘッドである。なお、電波や超音波を利用して車間距離を計測するものであってもよい。車速センサ2は、変速機の出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパルス列を出力する。スロットルアクチュエータ3は、スロットル開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、エンジンの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節する。自動変速機4は、車速とスロットル開度に応じて変速比を変える装置である。また、制動装置5は、車両に制動力を発生させる装置である。赤外線センサ6は、図2に示すように、ブレーキペダルの上方に赤外線を照射し、運転者がブレーキペダルの上方に足を上げてブレーキ操作の準備動作をしたときに、その足からの反射光を受光するセンサヘッドである。
【0009】
追従制御コントローラ7は、マイクロコンピュータとその周辺部品を備え、車間距離センサ1と車速センサ2と赤外線センサ6との検出値に基づいて目標車速V*を算出し、スロットルアクチュエータ3、自動変速機4及び制動装置5を制御する。具体的には、追従制御コントローラ7は、図3に示すように、マイクロコンピュータのソフトウエア形態によって制御ブロック11、21、30、31を構成する。測距信号処理部11は、車間距離センサ1によりレーザ光を掃射してから先行車の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行車との車間距離を演算する。なお、前方に複数の先行車がいる場合は、自車に最も近い先行車までの車間距離を演算する。車速信号処理部21は、車速センサ2からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速度を検出する。
【0010】
先行車追従制御部30は、相対速度演算部301、車間距離制御部302及び目標車間距離設定部303を備え、赤外線センサ6の検出値と車間距離Lと自車速Vとに基づいて目標車間距離L*と目標車速V*を演算する。具体的には、相対速度演算部301は、測距信号処理部11で検出された車間距離Lに基づいて先行車との相対速度ΔVを演算する。車間距離制御部302は、赤外線センサ6の検出結果と相対速度ΔVとに基づいて車間距離Lを目標車間距離L*に一致させるための目標車速V*を演算する。目標車間距離設定部303は、自車速Vに応じた目標車間距離L*を設定する。
【0011】
また、車速制御部31は、自車速Vが目標車速V*となるようにスロットルアクチュエータ3のスロットル開度、自動変速機4の変速比及び制動装置5の制動力を制御する。
次に、前記測距信号処理部11と先行車追従制御部30とを詳細に説明する。まず、先行車と自車との相対速度ΔVの演算方法について説明する。相対速度ΔVは、図4及び図5に示すように、測距信号処理部11で算出された先行車までの車間距離Lを入力とし、バンドパスフィルタあるいはハイパスフィルタを用いて近似的に求めることができる。例えば、バンドパスフィルタは下記(1)式に示す伝達関数で実現できる。
【0012】
F(s)=ωc2s/(s2+2ζωcs+ωc2) ………(1)
但し、ωc=2πfc、sはラプラス演算子である。なお、フィルタ伝達関数のカットオフ周波数fcは、車間距離Lに含まれるノイズ成分の大きさと、短周期の車体前後G変動の許容値より決定する。
次に、車間距離Lを目標車間距離L*に保ちつつ、先行車に追従するための制御則について説明する。基本的な制御系の構成は、図3に示すように先行車追従制御部30と車速制御部31とをそれぞれ独立に備える。なお、先行車追従制御部30の出力は、目標車速(車速指令値)V*であり、車間距離Lを直接に制御する構成としていない。
【0013】
先行車追従制御部30の車間距離制御部302は、車間距離Lと相対速度ΔVとに基づいて、車間距離Lを目標値L*に保ちながら先行車に追従走行するための目標車速V*を演算する。具体的には、図6に示すように、下記(2)式に従って、目標車間距離L*と実車間距離Lとの差(L*−L)に制御ゲインfdを乗じたものと、相対速度ΔVに制御ゲインfvを乗じたものとの加算値ΔV*を先行車の車速VTから減じて算出する。
【0014】
V*=VT−ΔV* ………(2)
ΔV*=fd(L*−L)+fv・ΔV
但し、VTは先行車の車速である。また、制御ゲインfd,fvは、先行車に対する追従制御性能を決めるパラメータである。このシステムは、2個の目標値(車間距離と相対速度)を1個の入力(目標車速)で制御する1入力2出力系であるので、状態フィードバック(レギュレータ)を用いて制御系を設計する。
【0015】
以下、制御系設計の手順を説明する。まず、システムの状態変数x1、x2を下記(3)式で定義する。
x1=VT−V,x2=L*−L ………(3)
また、制御入力(コントローラの出力)ΔV*を下記(4)式で定義する。
ΔV*=VT−V* ………(4)
ここで、車間距離Lは下記(5)式のように記述できる。
【0016】
L=∫(VT−V)dt+Lo ………(5)
また、車速サーボ系は線形伝達関数によって、例えば下記(6)式のように目標車速V*に対して実車速Vが一時遅れで近似的に記述できる。
V=1/(1+τv・s)
dV/dt=1/τv(V*―V) ………(6)
それゆえ、先行車の車速VTが一定であるとすると、上記(3),(4)及び(6)式より、前記状態変数x1は下記(7)式のように記述できる。
【0017】
dx1/dt=―1/τv・x1+1/τv・ΔV* ………(7)
また、目標車間距離L*が一定であるとすると、上記(3)及び(5)式より、前記状態変数x2は下記(8)式のように記述できる。
x2=−(VT−V)=−x1 ………(8)
したがって、上記(7),(8)式より、システムの状態方程式は、下記(9)式のように記述できる。
【0018】
【数1】
【0019】
また、状態フィードバックが施されたシステム全体の状態方程式は、下記(10)式のように記述できる。
dX/dt=(A+BF)X ………(10)
但し、制御入力u=FX,F=[fv fd]
したがって、上記(10)式より、全体システムの特性方程式は、下記(11)式のように記述できる。
|sI―A’|=s2+(1−fv)/τv・s+fd/τv=0………(11)
但し、A’=A+BF
【0020】
【数2】
【0021】
車速制御部31の車速サーボ系は近似的に線形伝達関数で表現でき、その伝達特性に基づき車間距離Lが目標値L*へ、相対速度ΔVが“0”へそれぞれ収束し、その収束特性が、設計者の意図する特性(減衰係数ζ、固有振動数ωn)となるように、下記(12)式に従って制御ゲインfd,fvを設定する。なお、固有振動数ωnは、運転者がブレーキペダルの上方に足を上げてブレーキ操作の準備動作をしたときに当該固有振動数ωnを小さく設定する後述する接近状態設定処理で設定する。
【0022】
fv=1−2ζωn・τv
fd=ωn2・τv ………(12)
一方、相対速度ΔVが先行車と自車との車速差であることから、図6に示すように、先行車の車速VTは、自車速Vと車間距離データから得られた相対速度ΔVに基づいて下記(13)式に従って算出できる。
【0023】
VT=V+ΔV………(13)
したがって、上記(2),(13)式より、目標車速V*は下記(14)式のように記述できる。
V*=V−fd(L*−L)+(1−fv)ΔV ………(14)
なお、目標車間距離L*は、先行車の車速VTの関数とし、上記(13)式で定義した先行車の車速VTを用いて、下記(15)式に示すように設定する。
【0024】
L*=a・VT+Lo
=a(V+ΔV)+Lo ………(15)
但し、Loは車間距離の初期値である。
あるいは、先行車の車速VTつまり自車速Vと相対速度ΔVとの加算値を用いると、目標車間距離L*が相対速度ΔVに重畳されるノイズの影響を受けるため、目標車間距離L*を、図7に示すように自車速Vの関数として、下記(16)式に示すように設定してもよい。
【0025】
L*=a・V+Lo ………(16)
図8は、前記制御ゲインfv、fdを設定するための固有振動数ωnを設定する接近状態設定処理を示すフローチャートである。車間距離制御部302は所定の時間間隔でこの制御を実行する。ステップS1では、追従制御実行中であるか否かを判定し、追従制御実行中である場合には(Yes)ステップS2に移行し、そうでない場合には(No)メインプログラムに復帰する。
【0026】
前記ステップS2では、運転者がブレーキ操作の準備動作中であるか否か、つまり運転者がブレーキペダルの上方に足を上げたか否かを判定する。具体的には、赤外線センサ6で運転者の足からの反射光が検出されたか否かを判定し、反射光が検出された場合には(Yes)ステップS3に移行し、そうでない場合には(No)所定の固有振動数候補ωn’(例えば、0.2)を固有振動数ωnとして設定してから、メインプログラムに復帰する。
【0027】
前記ステップS3では、前期固有振動数候補ωn’に“1”より小さい補正係数Kを乗じた値を固有振動数ωnとして設定してから、メインプログラムに復帰する。
次に、本実施形態における先行車追従制御装置の動作を説明する。
まず、通常の制御ゲインfd,fvを用いて追従制御を行っているときに、それまでの先行車が車線変更等でなくなり、その結果、新しい先行車と自車との車間距離Lが急に大きくなったとする。すると、追従制御コントローラ7の車間距離制御部302で接近状態設定処理が実行され、図8に示すように、ステップS1の判定が「Yes」となり、またステップS2の判定が「No」となり、所定の固有振動数候補ωn’がそのまま固有振動数ωnとして設定される。固有振動数ωnが設定されると、上記(12)式に従って制御ゲインfd,fvが設定され、上記(14)式に示すように、相対速度ΔVとゲイン(1−fv)との乗算値が自車速Vに加算され、その加算結果から、目標車間距離L*と車間距離Lとの差(L*−L)とゲインfdとの乗算値が減じられ、いいかえると急に大きくなった車間距離Lと目標車間距離L*との差(L−L*)とゲインfdとの乗算値が加算されて目標車速V*が大きく算出される。そして、自車速Vが目標車速V*となるようにスロットルアクチュエータ3のスロットル開度、自動変速機4の変速比及び制動装置5の制動力が制御され、図9の時刻t1に示すように、自車が先行車に急に接近することになる。
【0028】
ここで、運転者がブレーキペダルの上方に足を上げて、いつでもブレーキ操作を行えるようにブレーキ操作の準備動作をしたとする。すると、ステップS1及びS2の判定が「Yes」となり、ステップS3で、固有振動数ωnが小さく設定される。固有振動数ωnが小さく設定されると、上記(12)式に従って制御ゲインfdが小さく且つ制御ゲインfvが大きく設定され、上記(14)式に示すように、目標車速V*の算出式において目標車間距離L*と車間距離Lとの差(L*−L)に乗じられるゲインfdと相対速度ΔVに乗じられるゲイン(1−fv)とが小さく設定される。そのため、目標車速V*の変化が緩やかとなり、図9の時刻t2に示すように、自車が先行車に接近するときの車速変化が緩やかとなり、先行車に急に接近するという違和感が軽減される。
【0029】
なお、本実施の形態は、本発明の先行車追従制御装置の一例を示したものであり、装置の適用対象や構成等を限定するものではない。
例えば、本実施形態においては、運転者がブレーキ操作の準備動作をしたときに固有振動数ωnを小さく設定する例を示したが、これに限られるものではなく、例えば減衰係数ζを大きく設定してもよい。例えば、固有振動数ωnを小さく設定する方法によれば、図10(a)に示すように、先行車への接近速度だけが小さくなるが、減衰係数ζを大きく設定する方法によれば、図10(b)に示すように、自車が先行車に近づくときの目標車間距離に対するオーバーシュート量も低減し、自車が先行車に近づきすぎるような違和感が抑制される。
【0030】
また、運転者がブレーキペダルの上方に足を上げたことを赤外線センサ6で検出する例を示したが、これに限られるものではなく、例えば図11に示すように、ブレーキペダルの上面に、運転者の足が触れるだけで変形する剛性の低い物体6’を複数設け、それらの物体6’の変形を圧電素子等で検出することで、運転者によるブレーキ操作の準備動作を検出するようにしてもよい。
【0031】
次に、本発明の先行車追従制御装置の第2実施形態について説明する。この第2実施形態は、運転者がブレーキ操作の準備動作をしたときに目標車速V*を小さく設定することで、先行車への接近状態が緩やかとなるようにしたものである。
具体的には、前記図8に示すフローチャートのステップS3に代えて、図12のステップS3’が用いられ、そのステップS3’では、所定の固有振動数候補ωn’を固有振動数ωnとして設定すると共に、上記(14)式で算出される目標車速V*に“1”より小さい補正係数K’を乗じて新たな目標車速V*を算出してから、メインプログラムに復帰する。
【0032】
次に、本実施形態における先行車追従制御装置の動作を説明する。
まず、先行車と自車との車間距離が急に大きくなり、その結果、目標車速が大きく設定され、先行車への接近速度が急に大きくなったときに、運転者がブレーキペダル上方に足を上げて、いつでもブレーキ操作を行えるようにブレーキ操作の準備動作をしたとする。すると、ステップS1及びS2の判定が「Yes」となり、ステップS3’で、所定の固有振動数候補ωn’がそのまま固有振動数ωnとして設定される。固有振動数ωnが設定されると、上記(12)式に従って制御ゲインfd,fvが設定され、上記(14)式に示すように、相対速度ΔVとゲイン(1−fv)との乗算値が自車速Vに加算され、その加算結果から、目標車間距離L*と車間距離Lとの差(L*−L)とゲインfdとの乗算値が減じられて目標車速V*が算出され、その目標車速V*に“1”より小さい補正係数K’が乗じられて目標車速V*が小さく、つまり自車速Vに近い値とされる。そのため、図13の時刻t2に示すように、自車が先行車に接近するときの車速変化が早い段階から小さく緩やかとなり、運転者の違和感が軽減される。
【0033】
次に、本発明の先行車追従制御装置の第3実施形態について説明する。この第3実施形態は、運転者がブレーキ操作の準備動作をしたときに目標車間距離L*を大きく補正設定することで、先行車への接近状態が緩やかとなるようにしたものである。具体的には、前記図8に示すフローチャートのステップS3に代えて、図14のステップS3”が用いられ、そのステップS3”では、所定の固有振動数候補ωn’を固有振動数ωnとして設定すると共に、上記(15)式で算出される目標車間距離L*に“1”より大きい補正係数K”を乗じて新たな目標車間距離L*を算出してから、メインプログラムに復帰する。
【0034】
次に、本実施形態における先行車追従制御装置の動作を説明する。
まず、先行車と自車との車間距離が急に大きくなり、その結果、目標車速が大きく設定され、先行車への接近速度が急に大きくなったときに、運転者がブレーキペダル上方に足を上げて、いつでもブレーキ操作を行えるようにブレーキ操作の準備動作をしたとする。すると、ステップS1及びS2の判定が「Yes」となり、ステップS3”で、所定の固有振動数候補ωn’がそのまま固有振動数ωnとして設定されると共に、目標車間距離L*に“1”より大きい補正係数K”が乗じられ、目標車間距離L*が大きく補正される。固有振動数ωnが設定されると、上記(12)式に従って制御ゲインfd,fvが設定され、上記(14)式に示すように、相対速度ΔVとゲイン(1−fv)との乗算値が自車速Vに加算され、その加算結果から、大きく補正された目標車間距離L*と車間距離Lとの差(L*−L)とゲインfdとの乗算値が減じられて目標車速V*が小さく、つまり自車速Vに近い値とされる。そのため、図15の時刻t2に示すように、自車が先行車に接近するときの車速変化が小さく緩やかとなり、運転者の違和感が軽減される。また、目標車間距離L*が大きく補正されるため、図16(b)に示すように、先行車への接近度合いが和らぎ、自車が先行車に近づきすぎるような違和感が抑制される。
【0035】
なお、上記実施形態では、車間距離検出手段は車間距離センサ1及び測距信号処理部11に対応し、相対速度検出手段は相対速度演算部301に対応し、目標車速設定手段は車間距離制御部302及び目標車間距離設定部303に対応し、自車速検出手段は車速センサ2及び車速信号処理部21に対応し、制駆動力制御手段は車速制御部31に対応し、赤外線センサ6は準備動作検出手段に対応する。また、第1のゲインは制御ゲインfdに対応し、第2のゲインは制御ゲインfvに対応する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の先行車追従制御装置の第1実施形態を示す概略構成図である。
【図2】図1の赤外線センサを説明するための説明図である。
【図3】図1の追従制御コントローラの構成を示すブロック図である。
【図4】図3の測距信号処理部を説明するためのブロック図である。
【図5】図3の相対速度演算部を説明するためのブロック図である。
【図6】図3の車間距離制御部を説明するためのブロック図である。
【図7】図3の目標車間距離設定部を説明するためのブロック図である。
【図8】図3の車間距離制御部で実行される接近状態設定処理を示すフローチャートである。
【図9】本発明の先行車追従制御装置の動作を説明するためのグラフである。
【図10】第1実施形態の変形例を説明するためのグラフである。
【図11】第1実施形態の変形例を説明するための説明図である。
【図12】本発明の第2実施形態を示す図であって、図3の車間距離制御部で実行される接近状態設定処理を示すフローチャートである。
【図13】本発明の第2実施形態の動作を説明するためのグラフである。
【図14】本発明の第3実施形態を示す図であって、図3の車間距離制御部で実行される接近状態設定処理を示すフローチャートである。
【図15】本発明の第3実施形態の動作を説明するためのグラフである。
【図16】本発明の第3実施形態の動作を説明するためのグラフである。
【符号の説明】
1は車間距離センサ
2は車速センサ
3はスロットルアクチュエータ
4は自動変速機
5は制動装置
6は赤外線センサ
7は追従制御コントローラ
11は測距信号処理部
21は車速信号処理部
30は先行車追従制御部
301は相対速度演算部
302は車間距離制御部
303は目標車間距離設定部
31は車速制御部[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a preceding vehicle follow-up control device that causes a subject vehicle to follow the preceding vehicle while keeping the following distance between the preceding vehicle and the preceding vehicle.
[0002]
[Conventional technology and its problems]
Conventionally, as such a preceding vehicle following control device, for example, a value obtained by multiplying a difference between an inter-vehicle distance to a preceding vehicle and a target inter-vehicle distance by a first gain and a second gain to a relative speed to the preceding vehicle are used. There is a vehicle that sets a target vehicle speed based on an addition value with the multiplied value, controls braking / driving force such that the vehicle speed matches the target vehicle speed, and causes the vehicle to follow the preceding vehicle (for example, See
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-11-20503 (pages 3-5, FIG. 5)
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional preceding vehicle following control device, the target vehicle speed is set based on a value obtained by multiplying a difference between an inter-vehicle distance from a preceding vehicle and a target inter-vehicle distance by a first gain. When the preceding vehicle disappears, and as a result the inter-vehicle distance between the new preceding vehicle and the own vehicle suddenly increases, the target vehicle speed is also suddenly set to a large value, giving a sense of incongruity such as suddenly approaching the preceding vehicle. There was a fear that it would.
[0005]
SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to solve the unsolved problem of the related art, and an object of the present invention is to provide a preceding vehicle following control device that can reduce a driver's discomfort.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
In order to solve the above problems, in the preceding vehicle following control device of the present invention, the relative speed between the preceding vehicle and the own vehicle, the inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the own vehicle, and a predetermined target inter-vehicle distance A target vehicle speed is set based on the target vehicle speed, the braking / driving force is controlled so that the own vehicle speed matches the target vehicle speed, the inter-vehicle distance converges to the target inter-vehicle distance, and a preparation operation for a brake operation by the driver is detected. In this case, the target vehicle speed is set so that the state of approach to the preceding vehicle becomes gentle.
[0007]
【The invention's effect】
Therefore, in the preceding vehicle following control device according to the present invention, when the preparation operation for the brake operation by the driver is detected, the target vehicle speed is set so that the approaching state to the preceding vehicle becomes gentle. However, when the inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the own vehicle suddenly increases, as a result, the target vehicle speed is set to a large value, and when the vehicle suddenly approaches the preceding vehicle, a preparation operation such as raising the foot above the brake pedal is performed. Also, when the own vehicle approaches the preceding vehicle, the approach state becomes gentle, and the driver's discomfort is reduced.
[0008]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an embodiment of a preceding vehicle following control device according to the present invention. The
[0009]
The follow-up controller 7 includes a microcomputer and its peripheral components, calculates a target vehicle speed V * based on detection values of the following
[0010]
The preceding vehicle following
[0011]
Further, the vehicle
Next, the ranging signal processing section 11 and the preceding vehicle following
[0012]
F (s) = ωc 2 s / (s 2 + 2ζωcs + ωc 2 ) (1)
Here, ωc = 2πfc, s is a Laplace operator. The cutoff frequency fc of the filter transfer function is determined based on the magnitude of the noise component included in the inter-vehicle distance L and the permissible value of the short-period vehicle longitudinal G fluctuation.
Next, a control law for following the preceding vehicle while maintaining the inter-vehicle distance L at the target inter-vehicle distance L * will be described. The basic configuration of the control system includes a preceding vehicle following
[0013]
The inter-vehicle
[0014]
V * = VT−ΔV * (2)
ΔV * = fd (L * −L) + fv · ΔV
Here, VT is the vehicle speed of the preceding vehicle. The control gains fd and fv are parameters that determine the following control performance with respect to the preceding vehicle. Since this system is a one-input, two-output system that controls two target values (inter-vehicle distance and relative speed) with one input (target vehicle speed), a control system is designed using state feedback (regulator). .
[0015]
Hereinafter, the procedure of control system design will be described. First, the state variables x 1 and x 2 of the system are defined by the following equation (3).
x 1 = VT−V, x 2 = L * −L (3)
The control input (output of the controller) ΔV * is defined by the following equation (4).
ΔV * = VT−V * (4)
Here, the inter-vehicle distance L can be described as in the following equation (5).
[0016]
L = ∫ (VT−V) dt + Lo (5)
Further, the vehicle speed servo system can approximately describe the actual vehicle speed V with a temporary delay with respect to the target vehicle speed V * as shown in the following equation (6), for example, by a linear transfer function.
V = 1 / (1 + τv · s)
dV / dt = 1 / τv (V * −V) (6)
Therefore, when the vehicle speed VT of the preceding vehicle is constant, (3), (4) and (6) below, the state variable x 1 can be described as following equation (7).
[0017]
dx 1 / dt = −1 / τv · x 1 + 1 / τv · ΔV * (7)
Further, when the target inter-vehicle distance L * is constant, from the (3) and (5), the state variable x 2 can be described as follows (8).
x 2 = − (VT−V) = − x 1 (8)
Therefore, from the above equations (7) and (8), the state equation of the system can be described as the following equation (9).
[0018]
(Equation 1)
[0019]
The state equation of the entire system to which the state feedback has been applied can be described as the following equation (10).
dX / dt = (A + BF) X (10)
However, control input u = FX, F = [fv fd]
Therefore, from the above equation (10), the characteristic equation of the whole system can be described as the following equation (11).
| SI−A ′ | = s 2 + (1−fv) / τv · s + fd / τv = 0 (11)
However, A '= A + BF
[0020]
(Equation 2)
[0021]
The vehicle speed servo system of the vehicle
[0022]
fv = 1-2ζωn · τv
fd = ωn 2 · τv (12)
On the other hand, since the relative speed ΔV is a vehicle speed difference between the preceding vehicle and the own vehicle, as shown in FIG. 6, the vehicle speed VT of the preceding vehicle is based on the own vehicle speed V and the relative speed ΔV obtained from the inter-vehicle distance data. Can be calculated according to the following equation (13).
[0023]
VT = V + ΔV (13)
Therefore, from the above equations (2) and (13), the target vehicle speed V * can be described as the following equation (14).
V * = V−fd (L * −L) + (1−fv) ΔV (14)
The target inter-vehicle distance L * is a function of the vehicle speed VT of the preceding vehicle, and is set as shown in the following expression (15) using the vehicle speed VT of the preceding vehicle defined by the above expression (13).
[0024]
L * = a · VT + Lo
= A (V + ΔV) + Lo (15)
Here, Lo is an initial value of the inter-vehicle distance.
Alternatively, the use of the sum of the vehicle speed VT i.e. vehicle speed V and the relative speed [Delta] V of the preceding vehicle, due to the influence of noise target inter-vehicle distance L * is superimposed on the relative speed [Delta] V, the target inter-vehicle distance L *, As shown in FIG. 7, a function of the vehicle speed V may be set as shown in the following equation (16).
[0025]
L * = a · V + Lo (16)
FIG. 8 is a flowchart showing an approach state setting process for setting a natural frequency ωn for setting the control gains fv and fd. The inter-vehicle
[0026]
In step S2, it is determined whether or not the driver is preparing for a brake operation, that is, whether or not the driver has lifted his / her foot above the brake pedal. Specifically, it is determined whether or not reflected light from the driver's foot is detected by the
[0027]
In step S3, a value obtained by multiplying the previous natural frequency candidate ωn ′ by the correction coefficient K smaller than “1” is set as the natural frequency ωn, and the process returns to the main program.
Next, the operation of the preceding vehicle following control device in the present embodiment will be described.
First, when the follow-up control is performed using the normal control gains fd and fv, the preceding vehicle is not changed due to a lane change or the like, and as a result, the inter-vehicle distance L between the new preceding vehicle and the own vehicle suddenly increases. Let's say it has grown. Then, the inter-vehicle
[0028]
Here, it is assumed that the driver raises his foot above the brake pedal and performs a preparatory operation for the brake operation so that the driver can perform the brake operation at any time. Then, the determinations in steps S1 and S2 become “Yes”, and in step S3, the natural frequency ωn is set to be small. When the natural frequency ωn is set to be small, the control gain fd is set to be small and the control gain fv is set to be large according to the above equation (12), and the target vehicle speed V * is calculated in the equation for calculating the target vehicle speed V * as shown in the above equation (14). The gain fd multiplied by the difference (L * −L) between the inter-vehicle distance L * and the inter-vehicle distance L and the gain (1-fv) multiplied by the relative speed ΔV are set small. Therefore, the change in the target vehicle speed V * becomes gentle, and as shown at time t2 in FIG. 9, the vehicle speed changes slowly when the own vehicle approaches the preceding vehicle, and the uncomfortable feeling of suddenly approaching the preceding vehicle is reduced. You.
[0029]
This embodiment shows an example of the preceding vehicle following control device of the present invention, and does not limit the application target and the configuration of the device.
For example, in the present embodiment, an example has been shown in which the natural frequency ωn is set to be small when the driver performs a preparatory operation for the brake operation. However, the present invention is not limited to this. For example, the damping coefficient ζ is set to be large. You may. For example, according to the method of setting the natural frequency ωn low, as shown in FIG. 10A, only the approach speed to the preceding vehicle decreases, but according to the method of setting the damping coefficient 大 き く large, As shown in FIG. 10B, the amount of overshoot with respect to the target inter-vehicle distance when the own vehicle approaches the preceding vehicle is also reduced, and a sense of discomfort that the own vehicle approaches the preceding vehicle too much is suppressed.
[0030]
Further, the example in which the
[0031]
Next, a second embodiment of the preceding vehicle following control device of the present invention will be described. In the second embodiment, the target vehicle speed V * is set small when the driver performs a preparatory operation for the brake operation, so that the approaching state to the preceding vehicle becomes gentle.
Specifically, step S3 ′ in FIG. 12 is used instead of step S3 in the flowchart shown in FIG. 8, and in this step S3 ′, a predetermined natural frequency candidate ωn ′ is set as the natural frequency ωn. At the same time, the target vehicle speed V * calculated by the above equation (14) is multiplied by a correction coefficient K 'smaller than "1" to calculate a new target vehicle speed V *, and then the process returns to the main program.
[0032]
Next, the operation of the preceding vehicle following control device in the present embodiment will be described.
First, when the inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the own vehicle suddenly increases, as a result, the target vehicle speed is set to a large value, and when the approach speed to the preceding vehicle suddenly increases, the driver steps on the brake pedal. And perform a preparatory operation for the brake operation so that the brake operation can be performed at any time. Then, the determinations in steps S1 and S2 are “Yes”, and in step S3 ′, a predetermined natural frequency candidate ωn ′ is set as it is as the natural frequency ωn. When the natural frequency ωn is set, the control gains fd and fv are set according to the above equation (12), and as shown in the above equation (14), the product of the relative speed ΔV and the gain (1−fv) becomes The target vehicle speed V * is calculated by subtracting the product of the gain fd and the difference (L * -L) between the target inter-vehicle distance L * and the inter-vehicle distance L from the result of the addition. The target vehicle speed V * is multiplied by a correction coefficient K ′ smaller than “1” to make the target vehicle speed V * small, that is, a value close to the own vehicle speed V. Therefore, as shown at time t2 in FIG. 13, the change in vehicle speed when the own vehicle approaches the preceding vehicle becomes small and gradual from an early stage, and the driver's discomfort is reduced.
[0033]
Next, a third embodiment of the preceding vehicle following control device of the present invention will be described. In the third embodiment, when the driver performs a preparatory operation for the brake operation, the target inter-vehicle distance L * is largely corrected and set so that the approaching state to the preceding vehicle becomes gentle. Specifically, step S3 ″ of FIG. 14 is used instead of step S3 of the flowchart shown in FIG. 8, and in this step S3 ″, a predetermined natural frequency candidate ωn ′ is set as the natural frequency ωn. together, after calculating the (15) new target inter-vehicle distance by multiplying the "1" greater than the correction coefficient K "to the target inter-vehicle distance is calculated L * of the formula L *, the routine returns to the main program.
[0034]
Next, the operation of the preceding vehicle following control device in the present embodiment will be described.
First, when the inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the own vehicle suddenly increases, as a result, the target vehicle speed is set to a large value, and when the approach speed to the preceding vehicle suddenly increases, the driver steps on the brake pedal. And perform a preparatory operation for the brake operation so that the brake operation can be performed at any time. Then, the determinations in steps S1 and S2 are “Yes”, and in step S3 ″, the predetermined natural frequency candidate ωn ′ is set as it is as the natural frequency ωn, and the target inter-vehicle distance L * is larger than “1”. The target inter-vehicle distance L * is greatly corrected by the correction coefficient K ″. When the natural frequency ωn is set, the control gains fd and fv are set according to the above equation (12), and as shown in the above equation (14), the product of the relative speed ΔV and the gain (1−fv) becomes The multiplication value of the gain (f * d) and the difference (L * -L) between the target inter-vehicle distance L * and the inter-vehicle distance L, which is greatly corrected, is subtracted from the addition result to the target vehicle speed V *. It is small, that is, a value close to the own vehicle speed V. Therefore, as shown at time t2 in FIG. 15, the change in vehicle speed when the vehicle approaches the preceding vehicle is small and gentle, and the driver's discomfort is reduced. In addition, since the target inter-vehicle distance L * is largely corrected, the degree of approach to the preceding vehicle is reduced, as shown in FIG. 16B, and a sense of discomfort that the own vehicle is too close to the preceding vehicle is suppressed.
[0035]
In the above embodiment, the following distance detecting means corresponds to the
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a first embodiment of a preceding vehicle following control device of the present invention.
FIG. 2 is an explanatory diagram for explaining the infrared sensor of FIG. 1;
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration of a follow-up controller of FIG. 1;
FIG. 4 is a block diagram for explaining a ranging signal processing unit in FIG. 3;
FIG. 5 is a block diagram for explaining a relative speed calculator of FIG. 3;
FIG. 6 is a block diagram for explaining an inter-vehicle distance control unit in FIG. 3;
FIG. 7 is a block diagram for explaining a target inter-vehicle distance setting unit in FIG. 3;
FIG. 8 is a flowchart showing an approach state setting process executed by the following distance control unit in FIG. 3;
FIG. 9 is a graph for explaining the operation of the preceding vehicle following control device of the present invention.
FIG. 10 is a graph for explaining a modification of the first embodiment.
FIG. 11 is an explanatory diagram illustrating a modified example of the first embodiment.
12 is a view showing a second embodiment of the present invention, and is a flowchart showing an approach state setting process executed by the following distance control section in FIG. 3; FIG.
FIG. 13 is a graph for explaining the operation of the second embodiment of the present invention.
FIG. 14 is a view showing a third embodiment of the present invention, and is a flowchart showing an approach state setting process executed by the following distance control section of FIG. 3;
FIG. 15 is a graph for explaining the operation of the third embodiment of the present invention.
FIG. 16 is a graph for explaining the operation of the third embodiment of the present invention.
[Explanation of symbols]
1 is an
Claims (5)
前記目標車速設定手段は、前記準備動作検出手段でブレーキ操作の準備動作が検出されたときには、先行車への接近状態が緩やかとなるように目標車速を設定することを特徴とする先行車追従制御装置。An inter-vehicle distance detecting means for detecting an inter-vehicle distance between the preceding vehicle and the own vehicle; a relative speed detecting means for detecting a relative speed between the preceding vehicle and the own vehicle; a relative speed detected by the relative speed detecting means; Target vehicle speed setting means for setting a target vehicle speed based on the inter-vehicle distance detected by the distance detecting means and a predetermined target inter-vehicle distance, own vehicle speed detecting means for detecting the own vehicle speed, and detection by the own vehicle speed detecting means The braking / driving force is controlled so that the own vehicle speed matches the target vehicle speed set by the target vehicle speed setting means, and the inter-vehicle distance detected by the inter-vehicle distance detection means is set to the target set by the target inter-vehicle distance setting means. Braking / driving force control means for converging to an inter-vehicle distance, and preparation operation detection means for detecting a preparation operation for a brake operation by a driver,
The preceding vehicle follow-up control, wherein the target vehicle speed setting means sets a target vehicle speed such that a state of approach to a preceding vehicle is moderate when a preparation operation for a brake operation is detected by the preparation operation detecting means. apparatus.
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JP2010058546A (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Toyota Motor Corp | Inter-vehicle distance controller |
JP2010058547A (en) * | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Toyota Motor Corp | Vehicle speed control device |
JP2011225003A (en) * | 2010-04-15 | 2011-11-10 | Isuzu Motors Ltd | Device for control of inter-vehicular distance |
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- 2003-02-13 JP JP2003035011A patent/JP2004243868A/en active Pending
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