JP2008197848A - Fuzzy controller, lane travel support device and steering auxiliary device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、複数の入力変量に対しファジィ推論を行って出力変量を生成し、生成した出力変量を制御対象に出力して制御するファジィ制御装置に関するものである。 The present invention relates to a fuzzy control device that generates an output variable by performing fuzzy inference on a plurality of input variables, and outputs and controls the generated output variable to a control target.
上記ファジィ制御装置の従来例としては、特許文献1に記載のファジィ制御器が挙げられる。該ファジィ制御器は、入力信号を正規化してメンバーシップ関数を形成し、形成したメンバーシップ関数に対してファジィルールを適用して、出力信号に対するメンバーシップ関数を取得し、取得したメンバーシップ関数に基づいて平均値形成を行うことにより、正規化された出力信号を生成している。上記ファジィ制御器を利用することにより、車両の走行動特性および走行状態に影響を与える量をできるだけ最適に閉ループ制御することができる。
ファジィ制御装置は、他の制御方法を用いた制御装置に比べて、簡便な構成になる利点と、ロバスト性に優れる利点とを有している。しかしながら、従来のファジィ制御装置では、ファジールールの選定が、経験および試行錯誤によって行われているため、多大な労力および時間を費やす結果となっていた。 The fuzzy control device has an advantage of a simple configuration and an advantage of excellent robustness as compared with a control device using another control method. However, in the conventional fuzzy control device, selection of the fuzzy rule is performed based on experience and trial and error, resulting in a great amount of labor and time.
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、合理的なファジィルールを用いたファジィ制御装置を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and an object thereof is to provide a fuzzy control device using a rational fuzzy rule.
本願発明者らは、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、リヤプノフ(Lyapunov)の安定条件を利用することにより、ファジィルールを合理的に選定できることを見出した。 As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that a fuzzy rule can be rationally selected by using the Lyapunov stability condition.
すなわち、本発明に係るファジィ制御装置は、複数の入力変量に対しファジィ推論を行って出力変量を生成し、生成した出力変量を制御対象に出力して制御するファジィ制御装置であって、上記ファジィ推論に利用されるファジィルールは、上記複数の入力変量に関するリヤプノフ関数Vの安定条件を示す条件式と、上記複数の入力変量の少なくとも1つと上記出力変量との対応関係を示す関係式とに基づいて選定されたものであることを特徴としている。 That is, a fuzzy control device according to the present invention is a fuzzy control device that performs fuzzy inference on a plurality of input variables to generate output variables, outputs the generated output variables to a control target, and controls them. The fuzzy rule used for inference is based on a conditional expression indicating the stability condition of the Lyapunov function V related to the plurality of input variables, and a relational expression indicating a correspondence relationship between at least one of the plurality of input variables and the output variable. It is characterized by being selected.
上記の構成によると、上記関係式を用いて、複数の入力変量に関するリヤプノフ関数Vの条件式に出力変量を組み込むことができる。リヤプノフ関数Vの条件式は、全ての入力変量が0である場合にV=0であり、それ以外の場合にV>0であり、かつ、入力変量の値に関係なくdV/dt=V′<0である。したがって、出力変量が組み込まれた条件式を参照することにより、各入力変量が正である場合と負である場合とによって、上記出力変量の正負とその大きさとを規定することができ、ファジィルールを選定することができる。このとき、選定されたファジィルールの数は、入力変量の数をnとすると、2n以下に抑えることができる。 According to the above configuration, the output variable can be incorporated into the conditional expression of the Lyapunov function V related to a plurality of input variables using the above relational expression. The conditional expression of the Lyapunov function V is V = 0 when all the input variables are 0, V> 0 otherwise, and dV / dt = V ′ regardless of the value of the input variables. <0. Therefore, by referring to the conditional expression in which the output variable is incorporated, the positive and negative values of the output variable and the magnitude thereof can be defined depending on whether each input variable is positive or negative. Can be selected. At this time, the number of selected fuzzy rules can be suppressed to 2 n or less, where n is the number of input variables.
従って、本発明によると、リヤプノフ関数Vの安定条件から、上記複数の入力変量と上記出力変量とが満たすべき条件式を導出し、該条件式を参照してファジィルールを選定しているので、合理的なファジィルールを選定することができる。その結果、ファジィルールの選定のための労力および時間を大幅に軽減することができる。 Therefore, according to the present invention, from the stability condition of the Lyapunov function V, a conditional expression to be satisfied by the plurality of input variables and the output variable is derived, and the fuzzy rule is selected with reference to the conditional expression. Reasonable fuzzy rules can be selected. As a result, the labor and time for selecting a fuzzy rule can be greatly reduced.
また、選定されたファジィルールは、各入力変量が正である場合と負である場合とに基づいているため、各入力変量に対応するメンバーシップ関数は、正である場合に対応するものと、負である場合に対応するものとの2つだけでよい。例えば、特許文献3では、2つの入力変数のそれぞれに7つのメンバーシップ関数を導入している。従って、メンバーシップ関数の設定を従来よりも容易に行うことができる。 In addition, since the selected fuzzy rule is based on the case where each input variable is positive and the case where it is negative, the membership function corresponding to each input variable corresponds to the case where it is positive, Only two are needed, corresponding to the negative case. For example, Patent Document 3 introduces seven membership functions for each of two input variables. Therefore, the membership function can be set more easily than before.
本発明に係るファジィ制御装置では、上記複数の入力変量は、或る入力変量と、該入力変量の時間積分および時間微分とを含むことが好ましい。この場合、制御対象の変動に良好に追従して制御することができる。 In the fuzzy control device according to the present invention, it is preferable that the plurality of input variables include a certain input variable and time integration and time differentiation of the input variable. In this case, it is possible to control following the variation of the controlled object well.
ところで、一般に、入力変量を増加すると、ファジィルールの数を指数関数的に増加させる必要がある。しかしながら、本発明では、入力変量を1つ増加しても、ファジィルールが2倍になる程度であるので、ファジィルールの選定のための労力および時間を従来よりも費やす必要がない。 By the way, generally, when the input variable is increased, it is necessary to increase the number of fuzzy rules exponentially. However, in the present invention, even if the input variable is increased by one, the number of fuzzy rules is doubled. Therefore, it is not necessary to spend more labor and time for selecting the fuzzy rules than before.
本発明に係るファジィ制御装置では、上記入力変量および上記出力変量に対応するメンバーシップ関数は、ガウス関数およびシグモイド関数の何れか一方または両方であることが好ましい。この場合、制御対象を、より実態に即して制御することができる。 In the fuzzy control device according to the present invention, the membership function corresponding to the input variable and the output variable is preferably one or both of a Gaussian function and a sigmoid function. In this case, the control target can be controlled in accordance with the actual situation.
ところで、従来は、ファジィルールの選定を簡略化するため、メンバーシップ関数として三角型が用いられてきた。これに対し、本発明では、上述のように、ファジィルールの選定のための労力および時間を大幅に軽減できるので、メンバーシップ関数としてガウス関数および/またはシグモイド関数と利用しても、労力および時間を従来よりも費やす必要がない。 Conventionally, a triangular shape has been used as a membership function in order to simplify selection of fuzzy rules. In contrast, in the present invention, as described above, the labor and time for selecting a fuzzy rule can be greatly reduced. Therefore, even if a Gaussian function and / or a sigmoid function is used as a membership function, the labor and time are reduced. There is no need to spend more than before.
なお、本発明のファジィ制御装置は、任意の制御対象に対する制御に適用することができるが、特に、車両の走行を支援する装置に適用することが好ましい。 Note that the fuzzy control device of the present invention can be applied to control on an arbitrary control target, but is particularly preferably applied to a device that supports traveling of a vehicle.
例えば、車両の操舵を制御する操舵制御手段と、上記車両の走行路面上の走行レーンを検出する走行レーン検出手段とを備え、該走行レーン検出手段が検出した走行レーンに沿って上記車両が走行するように上記操舵制御手段を制御することにより、上記車両の上記走行レーンに沿った走行を支援する車両のレーン走行支援装置であって、上記車両の位置を検知する車両位置検知手段と、上記走行レーン検出手段が検出した走行レーンと、上記車両位置検知手段が検知した車両の位置との距離を算出する距離算出手段と、上記距離算出手段が算出した距離に基づいて操舵調整量を生成する操舵調整量生成手段と、該操舵調整量に基づいて上記操舵制御手段による操舵を調整する操舵調整手段とを備えるレーン走行支援装置における上記操舵調整量生成手段に対して、上記構成のファジィ制御装置を適用することが挙げられる。 For example, the vehicle includes a steering control unit that controls steering of the vehicle and a traveling lane detection unit that detects a traveling lane on the traveling road surface of the vehicle, and the vehicle travels along the traveling lane detected by the traveling lane detecting unit. By controlling the steering control means so as to, a vehicle lane travel assistance device for assisting the travel of the vehicle along the travel lane, the vehicle position detection means for detecting the position of the vehicle, A distance calculation unit that calculates a distance between the travel lane detected by the travel lane detection unit and the vehicle position detected by the vehicle position detection unit, and a steering adjustment amount is generated based on the distance calculated by the distance calculation unit. The steering adjustment in the lane travel support apparatus, comprising: a steering adjustment amount generation unit; and a steering adjustment unit that adjusts steering by the steering control unit based on the steering adjustment amount. Relative to the amount producing means include applying the fuzzy control apparatus of the above configuration.
また、運転者による車両の操舵を補助する車両の操舵補助装置であって、車両の操舵を制御する操舵制御手段と、上記車両の目標とする軌跡である目標軌跡の情報を、上記車両の動力学モデルを用いて算出する目標軌跡算出手段と、上記車両の位置を検知する車両位置検知手段と、上記目標軌跡算出手段が算出した目標軌跡と、上記車両位置検知手段が検知した車両の位置との距離を算出する距離算出手段と、上記距離算出手段が算出した距離に基づいて操舵調整量を生成する操舵調整量生成手段と、該操舵調整量に基づいて上記操舵制御手段による操舵を調整する操舵調整手段とを備える操舵補助装置における上記操舵調整量生成手段に対して、上記構成のファジィ制御装置を適用することが挙げられる。 In addition, the vehicle steering assist device assists the driver in steering the vehicle, the steering control means for controlling the steering of the vehicle, and information on the target trajectory that is the target trajectory of the vehicle. A target trajectory calculating means for calculating using a scientific model; a vehicle position detecting means for detecting the position of the vehicle; a target trajectory calculated by the target trajectory calculating means; and a vehicle position detected by the vehicle position detecting means; A distance calculation means for calculating the distance, a steering adjustment amount generation means for generating a steering adjustment amount based on the distance calculated by the distance calculation means, and a steering by the steering control means based on the steering adjustment amount. For example, the fuzzy control device having the above configuration may be applied to the steering adjustment amount generation unit in the steering assist device including the steering adjustment unit.
以上のように、本発明に係るファジィ制御装置では、ファジィ推論に利用されるファジィルールが、複数の入力変量に関するリヤプノフ関数Vの安定条件を示す条件式dV/dt<0と、上記複数の入力変量の少なくとも1つの時間微分と出力変量との対応関係を示す関係式とに基づいて選定されるので、ファジィルールを合理的に選定できるという効果を奏する。 As described above, in the fuzzy control device according to the present invention, the fuzzy rules used for fuzzy inference include the conditional expression dV / dt <0 indicating the stability condition of the Lyapunov function V related to a plurality of input variables, and the plurality of inputs. Since the selection is made based on the relational expression indicating the correspondence between at least one time derivative of the variable and the output variable, the fuzzy rule can be rationally selected.
〔実施の形態1〕
本発明の一実施形態について、図1〜図3を参照して説明する。図2は、本実施形態の制御システムの概略構成を示している。図示のように、制御システム10は、設定装置11、結合点12、ファジィ制御装置13、制御対象14、および検出装置15を備えるフィードバック制御システムである。なお、本発明は、フィードフォワード制御システムに適用することもできる。
[Embodiment 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a schematic configuration of the control system of the present embodiment. As illustrated, the
設定装置11は、結合点12に対して目標値wを出力する。結合点12は、設定装置11からの目標値wと、検出装置15が検出した実際値yとの偏差eを求めてファジィ制御装置13に出力する。ファジィ制御装置13は、偏差eに基づいて、各種の判断および計算を行って、操作量uを求め、求めた操作量uを制御対象14に出力して、制御対象14を制御する。検出装置15は、上記制御の結果を示す制御量を検出し、検出した制御量に基づいて実際値yを求めて結合点12に出力する。
The
図2の制御システム10は、ファジィ制御装置13以外の構成要素は、従来のフィードバック制御システムに含まれる構成要素と同様である。
In the
図3は、ファジィ制御装置13の概略構成を示している。図示のように、ファジィ制御装置13は、積分器20、微分器21、ファジィ化ユニット22、ファジィ推論ユニット23、および非ファジィ化ユニット24を備える構成である。
FIG. 3 shows a schematic configuration of the
積分器20は、入力された偏差eの時間積分を行って、ファジィ化ユニット22に出力する。また、微分器21は、入力された偏差eの時間微分を行って、ファジィ化ユニット22に出力する。
The
ファジィ化ユニット22は、入力された偏差e、偏差eの時間積分∫e、および偏差eの時間微分e′に対応するメンバーシップ関数を取得する。なお、以下では、偏差eの時間積分∫eと、偏差eの時間微分e′とを、それぞれ単に時間積分∫eと時間微分e′と記載する。ファジィ推論ユニット23は、上記メンバーシップ関数に対してファジィルールを適用し、操作量uに対するメンバーシップ関数を求める。非ファジィ化ユニット24は、操作量uに対するメンバーシップ関数に基づいて、操作量uを重心法などの公知の方法により生成する。
The
図1は、ファジィ推論ユニット23にて利用されるファジィルールを、マンダニ型で示している。本実施形態では、上記ファジィルールは、リヤプノフ安定条件から導出されたものである。以下、ファジィルールの導出方法について説明する。
FIG. 1 shows the fuzzy rules used in the
上述のように、ファジィ化ユニット22に入力される変数が、偏差e、時間積分∫e、および時間微分e′であるから、リヤプノフ関数V(e)を次式のように選択する。なお、以下では、偏差eの上に1個のドットを付したものは、1階の時間微分e′と同じであり、偏差eの上に2個のドットを付したものは、2階の時間微分e″と同じである。他の変数も同様である。
As described above, since the variables input to the
リヤプノフの安定条件は、リヤプノフ関数V(e)が安定であるための条件であり、下記の条件からなる。
〔第1の条件〕:V(0)=0
〔第2の条件〕:V(e)>0(但し、e≠0)
〔第3の条件〕:V′(e)<0
本実施形態では、これらの条件のうち、第3の条件を利用する。上記式(1)から、第3の条件は次式で表される。
The Lyapunov stability condition is a condition for the stability of the Lyapunov function V (e), and includes the following conditions.
[First condition]: V (0) = 0
[Second condition]: V (e)> 0 (where e ≠ 0)
[Third condition]: V ′ (e) <0
In the present embodiment, the third condition is used among these conditions. From the above equation (1), the third condition is expressed by the following equation.
次に、偏差eと操作量uとの関係に基づき、上記式(2)に操作量uを代入する。例えば、後述の実施例のように、2階の時間微分e″と操作量uとが比例関係にある場合、ファジィ推論では、2階の時間微分e″と操作量uとを略等しいと扱えるので、次式のように、2階の時間微分e″を操作量uに置き換えることができる。 Next, based on the relationship between the deviation e and the manipulated variable u, the manipulated variable u is substituted into the above equation (2). For example, when the second-order time differential e ″ and the manipulated variable u are in a proportional relationship as in the embodiments described later, the second-order time differential e ″ and the manipulated variable u can be handled as being substantially equal in fuzzy inference. Therefore, as shown in the following equation, the second-order time differential e ″ can be replaced with the manipulated variable u.
上記式(3)を参照すると、偏差e、時間積分∫e、および時間微分e′のそれぞれの正負によって、操作量uをどの程度にすべきかが理解できる。例えば、偏差e、時間積分∫e、および時間微分e′が正である場合、上記式(3)の不等号の左辺における第1項および第2項が正となるから、上記式(3)を常に満たすには、第3項が負であり、かつその大きさが大きい必要がある。このとき、時間微分e′が正であるから、操作量uは、負であり、かつその大きさが大きい必要がある。 Referring to the above equation (3), it can be understood how much the manipulated variable u should be based on the sign of the deviation e, the time integral ∫e, and the time derivative e ′. For example, when the deviation e, the time integral ∫e, and the time derivative e ′ are positive, the first term and the second term on the left side of the inequality sign in the above equation (3) are positive. To always satisfy, the third term needs to be negative and large. At this time, since the time differential e ′ is positive, the manipulated variable u needs to be negative and large.
また、偏差eおよび時間積分∫eが正であり、時間微分e′が負である場合、上記式(3)の不等号の左辺における第1項が正であり、第2項が負となるから、上記式(3)を常に満たすには、第3項が負である必要がある。このとき、時間微分e′が負であるから、操作量uは、正である必要がある。また、偏差eが正であり、時間積分∫eおよび時間微分e′が負である場合、上記式(3)の不等号の左辺における第1項および第2項が負となるから、上記式(3)を常に満たすには、第3項がほぼゼロであればよい。従って、操作量uは、ほぼゼロであればよい。 Further, when the deviation e and the time integral ∫e are positive and the time derivative e ′ is negative, the first term on the left side of the inequality sign in the above equation (3) is positive and the second term is negative. In order to always satisfy the above equation (3), the third term needs to be negative. At this time, since the time differential e ′ is negative, the manipulated variable u needs to be positive. Further, when the deviation e is positive and the time integral ∫e and the time derivative e ′ are negative, the first term and the second term on the left side of the inequality sign in the above equation (3) are negative. In order to always satisfy 3), the third term should be almost zero. Therefore, the operation amount u may be almost zero.
そこで、上記式(3)の偏差e、時間積分∫e、時間微分e′、および操作量uのファジィ集合を次式で表現する。ここで、μはメンバーシップ関数であり、μの添え字のu,p,i,dは、それぞれ操作量u、偏差e、時間積分∫e、および時間微分e′に対応することを示し、μの添え字の+,−は、それぞれ正および負のメンバーシップ関数であることを示している。 Therefore, the fuzzy set of the deviation e, the time integral ∫e, the time differential e ′, and the manipulated variable u in the above equation (3) is expressed by the following equation. Here, μ is a membership function, and the subscripts u, p, i, d of μ indicate that they correspond to the manipulated variable u, the deviation e, the time integration 、 e, and the time derivative e ′, respectively. The subscripts + and − of μ indicate positive and negative membership functions, respectively.
上記式(4)のファジィ集合を用いると、上記式(3)から図1に示されるファジィルールを作成することができる。図示のように、リヤプノフの安定条件に基づいてファジィルールを作成すると、ファジィルールの数を、入力変数の正負の組合せ数(本実施形態では、23=8)とすることができる。 If the fuzzy set of the above equation (4) is used, the fuzzy rule shown in FIG. 1 can be created from the above equation (3). As illustrated, when fuzzy rules are created based on Lyapunov stability conditions, the number of fuzzy rules can be set to the number of positive and negative combinations of input variables (2 3 = 8 in this embodiment).
以上のように、偏差e、時間積分∫e、および時間微分e′に関するリヤプノフ関数Vの安定条件の条件式(2)から、偏差e、時間積分∫e、および時間微分e′と操作量uとが満たすべき条件式(3)を導出し、該条件式(3)を参照してファジィルールを選定しているので、合理的なファジィルールを選定することができる。その結果、ファジィルールの選定のための労力および時間を大幅に軽減することができる。 As described above, from the conditional expression (2) of the stability condition of the Lyapunov function V regarding the deviation e, the time integral ∫e, and the time derivative e ′, the deviation e, the time integral ∫e, the time derivative e ′, and the manipulated variable u Since the conditional expression (3) to be satisfied is derived and the fuzzy rule is selected with reference to the conditional expression (3), a reasonable fuzzy rule can be selected. As a result, the labor and time for selecting a fuzzy rule can be greatly reduced.
また、偏差e、時間積分∫e、および時間微分e′のそれぞれに対応するメンバーシップ関数の数を2つにし、ファジィルールの数を8個に抑えることができるので、メンバーシップ関数の調整およびファジィルールの選定を従来よりも容易に行うことができる。 In addition, since the number of membership functions corresponding to each of the deviation e, the time integral ∫e, and the time derivative e ′ can be reduced to two and the number of fuzzy rules can be reduced to eight, Fuzzy rules can be selected more easily than before.
また、偏差eとその時間微分e′だけでなく、偏差eの時間積分∫eもファジィ化ユニット22に入力しているので、制御対象へのランプ入力に対しても追従することができる。偏差eの時間微分e′および時間積分∫eの代わりに、他のセンサからの状態量をファジィ化ユニット22に入力してもよい。
Further, since not only the deviation e and its time derivative e ′ but also the time integral ∫e of the deviation e is input to the
また、本実施形態では、上記メンバーシップ関数としてガウス関数を利用している。この場合、上記メンバーシップ関数として従来頻繁に利用されている三角型の関数に比べて、より実態に即したファジィ制御を行うことができる。なお、上記三角型の関数をメンバーシップ関数として利用してもよいし、シグモイド関数をメンバーシップ関数として利用してもよい。 In this embodiment, a Gaussian function is used as the membership function. In this case, compared with the triangular function that has been frequently used as the membership function, fuzzy control that is more realistic can be performed. The triangular function may be used as a membership function, or a sigmoid function may be used as a membership function.
具体的には、上記式(4)のメンバーシップ関数は、下記のようになる。 Specifically, the membership function of the above equation (4) is as follows.
ここで、c1〜c6およびw1〜w3は、設計によって調整するパラメータである。このうち、パラメータc1〜c3は、制御対象14の性能および仕様によって、概略値を迅速に決定することができる。従って、設計者は、パラメータc4〜c6のバランス調整と、パラメータw1〜w3の調整とを行えばよく、これは、PID制御装置の設計と同程度である。
Here, c 1 to c 6 and w 1 to w 3 are parameters adjusted by design. Among these, the approximate values of the parameters c 1 to c 3 can be quickly determined according to the performance and specifications of the controlled
また、非ファジィ化ユニット24における重心法による非ファジィ化は、次式により行われる。
Further, defuzzification by the centroid method in the
〔実施の形態2〕
次に、本発明の別の実施形態について、図4および図5を参照して説明する。本実施形態は、図1〜図3に示す制御システム10を車両のレーン走行支援システムに適用したものである。
[Embodiment 2]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In the present embodiment, the
レーン走行支援システムは、車両が走行レーンに沿って走行することを支援するものである。図4は、車両の重心が走行レーンに沿うように車両を走行させることを概略的に示している。同図では、走行レーンが一点鎖線で示され、車両100の重心CGの軌跡が車両軌跡として破線で示されている。図示の例では、車両100の重心CGが走行レーンよりも右側に位置しているため、車両100の走行方向(速度ベクトルvの向き)を左寄りに操舵すればよい。
The lane travel support system assists the vehicle traveling along the travel lane. FIG. 4 schematically shows that the vehicle travels so that the center of gravity of the vehicle follows the travel lane. In the figure, the traveling lane is indicated by a one-dot chain line, and the locus of the center of gravity CG of the
図5は、本実施形態のレーン走行支援システムの概略構成を示している。レーン走行支援システム(レーン走行支援装置)110は、車両100に搭載されるものであり、図示のように、車載カメラ111、レーン認識演算装置(走行レーン検出手段、車両位置検知手段、距離算出手段)112、GPS(Global Positioning System)装置(走行レーン検出手段、車両位置検知手段、距離算出手段)113、ファジィコントローラ(ファジィ制御装置、操舵調整量生成手段)114、操舵角センサ115、結合点(操舵調整手段)116、および操舵アクチュエータ(操舵制御手段)117を備えるフィードバック制御システムである。
FIG. 5 shows a schematic configuration of the lane travel support system of the present embodiment. A lane travel support system (lane travel support device) 110 is mounted on the
車載カメラ111は、車両100の外部の状況を撮影し、撮影した撮影画像(カメラ画像)の情報をレーン認識演算装置112に出力する。レーン認識演算装置112は、上記撮影画像に基づいて、走行レーンを認識し、GPS装置113は、車両100の重心など、車両100を代表する位置を検出する。レーン認識演算装置112およびGPS装置113の何れか一方または両方を用いて、走行レーンの位置に対する車両100の位置の誤差を示す位置誤差eが求められ、ファジィコントローラ114に出力される。
The in-
ファジィコントローラ114は、位置誤差eに基づいてファジィ推論を行って、車輪の操舵角δを出力変量として求め、求めた操舵角δを結合点116に出力する。本実施形態では、ファジィコントローラ114は、図1〜図3に示すファジィ制御装置13と同様の構成である。
The
操舵角センサ115は、ハンドルの操舵角を検知し、検知した操舵角を結合点116に出力する。結合点116は、操舵角センサ115からのハンドルの操舵角に、ファジィコントローラ114からの操舵角δを加算し、加算した操舵角を操舵アクチュエータ117に出力する。操舵アクチュエータ117は、車輪の操舵角が結合点116からの操舵角となるように、車両100の操舵を制御する。
The
なお、本実施形態では、カメラによる撮影画像とGPSによる車両の位置とを利用して、位置誤差eを取得しているが、レーンマーカを利用するなど、公知の方法を種々利用することができる。しかしながら、近時、GPSを利用したカーナビゲーションシステムが市販の自動車に普及しており、また最近では、カメラによる撮影画像を用いた運転支援システムが市販の自動車に搭載され始めていることから、カメラおよびGPSを利用して位置誤差eを取得することが、現段階では最も望ましい。 In the present embodiment, the position error e is acquired by using the image captured by the camera and the position of the vehicle by GPS. However, various known methods such as using a lane marker can be used. However, recently, car navigation systems using GPS have become widespread in commercial vehicles, and recently, driving support systems using captured images from cameras have begun to be installed in commercial vehicles. It is most desirable at this stage to acquire the position error e using GPS.
また、本実施形態のファジィコントローラ114では、上記式(5)のパラメータw1〜w3を意図的に大きくすると、走行レーン付近では操舵支援を殆ど行わず、走行レーンから外れるにつれて、強力な操舵支援を行うようにすることができる。すなわち、運転者の機転をきかせた操作に悪影響を及ぼさないようにすることができる。
Further, in the
また、ファジィコントローラ114からの操舵角δをそのまま操舵アクチュエータ117に出力してもよい。しかしながら、上記実施形態のように、ファジィコントローラ114からの操舵角δを、結合点116にてハンドルの操舵角と加算して操舵アクチュエータ117に出力する方が、何らかの原因で何れかの操舵角が遮断されても、操舵不能となることを回避できる点で望ましい。
Further, the steering angle δ from the
〔実施例1〕
次に、本実施形態のレーン走行支援システム110を利用した、走行レーンに対する追従性能のシミュレーション結果について、図6〜図9を参照して説明する。なお、特許文献2に記載のレーン走行支援装置の走行レーンに対する追従性能を参考例として挙げている。
[Example 1]
Next, simulation results of the tracking performance with respect to the traveling lane using the lane traveling
まず、次表は、以下で利用されるパラメータとその意味とを示している。また、図6は、本実施例のシミュレーションで利用した車両モデルを示している。この車両モデルは、2DOF(自由度)車両モデルである。 First, the following table shows the parameters used below and their meanings. FIG. 6 shows a vehicle model used in the simulation of this embodiment. This vehicle model is a 2DOF (degree of freedom) vehicle model.
また、タイヤの数学モデルとしては、Magic formula型や、Fiala型などがあるが、本実施例のシミュレーションでは、路面状況の変更を想定しているため、タイヤの構成から導かれるFiala型の円環ビームモデルを利用した。また、車両に対する外乱のモデルとして、本実施例のシミュレーションでは、車両に対して真横から風がかかったとする横風モデルを利用した。 In addition, as a mathematical model of a tire, there are a Magic formula type, a Fiala type, and the like. However, in the simulation of this embodiment, since a road surface condition is assumed to be changed, a Finala type ring derived from a tire configuration is used. A beam model was used. Further, in the simulation of the present embodiment, a cross wind model in which wind was applied to the vehicle from the side was used as a disturbance model for the vehicle.
以上から、車両の動力学モデルは次式のようになる。 From the above, the vehicle dynamics model is as follows.
次に、本実施例のシミュレーションで設定したパラメータを説明する。次表は、ファジィコントローラ114におけるメンバーシップ関数のパラメータとその設定値とを示している。
Next, parameters set in the simulation of this embodiment will be described. The following table shows the membership function parameters and their set values in the
また、次表は車両モデルのパラメータとその設定値とを示している。なお、この車両モデルは、一般的な自動車を想定しており、重心が前輪よりになっている4輪駆動の自動車である。 The following table shows the parameters of the vehicle model and their set values. This vehicle model is assumed to be a general automobile, and is a four-wheel drive automobile whose center of gravity is made up of the front wheels.
以上のモデルおよび設定値を利用して、車両の走行レーンに対する追従性能のシミュレーション結果を図7〜図9に示す。図7は、目標軌跡(走行レーン)に対する車両の移動軌跡を示している。 FIGS. 7 to 9 show the simulation results of the tracking performance for the traveling lane of the vehicle using the above model and set values. FIG. 7 shows the movement locus of the vehicle relative to the target locus (travel lane).
一般的な走行レーンの曲線がクロソイド曲線であることを考慮すると、走行レーンの曲率半径は常に変化していると考えるべきであり、このような変化にも対応できる必要がある。そこで、本実施例のシミュレーションでは、目標軌跡Rrを、Rr=15+10×cos(φ/2)(−4π<φ≦4π)とした。従って、目標軌跡は、最大回転半径が25m、最小回転半径が5mとなる。なお、車両100は、図面に向かって左回りに旋回し、車両の目標速度は7.5m/sとした。
Considering that the curve of a general driving lane is a clothoid curve, the radius of curvature of the driving lane should be considered to be constantly changing, and it is necessary to cope with such a change. Therefore, in the simulation of this example, the target trajectory R r is set to R r = 15 + 10 × cos (φ / 2) (−4π <φ ≦ 4π). Therefore, the target locus has a maximum turning radius of 25 m and a minimum turning radius of 5 m. The
図7において、実線が本実施例の移動軌跡を示しており、破線が参考例の移動軌跡を示している。同図を参照すると、本実施例のレーン走行支援システム110により、車両100が目標軌跡に良好に追従していることが理解できる。
In FIG. 7, the solid line indicates the movement locus of the present embodiment, and the broken line indicates the movement locus of the reference example. Referring to the figure, it can be understood that the
図8は、車両100の追従誤差(位置誤差)eおよび操舵角δの時間変化を示している。同図において、実線が本実施例の時間変化を示しており、破線が参考例の時間変化を示している。また、時間tが0〜30秒では晴天の路面状況とし、30〜60秒では雨天の路面状況としている。また、追従誤差eは、車両の進行方向に向かって左側(目標軌跡の内側)が正としており、右側(目標軌跡の外側)が負としている。
FIG. 8 shows temporal changes in the tracking error (position error) e and the steering angle δ of the
図8を参照すると、本実施例では、位置誤差eのみを状態量として利用しているにもかかわらず、車両100が、目標軌跡に僅かな追従誤差(外側に10cm以内)で追従していることが理解できる。また、路面状況が変化しても、良好に追従していることが理解できる。
Referring to FIG. 8, in the present embodiment, the
一方、参考例では、実施例に比べて追従誤差が大きいことが理解できる。また、参考例では、時間tが20秒付近、すなわち目標軌跡が最小回転半径となる位置を車両100が通過する時に追従誤差が大きく変動していることが理解できる。また、参考例では、車両モデルのパラメータの設定値を変化させると、上記位置を通過する時に、車両100がスピンしてしまうことが多かった。
On the other hand, it can be understood that the tracking error is larger in the reference example than in the embodiment. Further, in the reference example, it can be understood that the tracking error greatly fluctuates when the
図9は、本実施例における車両100の追従誤差eおよび操舵角δの時間変化を示している。同図では、時間tが15〜25秒および35〜45秒の時に、車両100に対し15m/sの横風を与えている。図8および図9を比較すると、車両100が横風を受けても、追従誤差eおよび操舵角δが殆ど変化しないことが理解できる。従って、本実施形態のレーン走行支援システム110は、ロバスト性に優れていることが理解できる。なお、参考例では、時間tが20秒付近の時に車両100がスピンしてしまい、測定できなかったため、図9では省略されている。
FIG. 9 shows temporal changes in the tracking error e and the steering angle δ of the
なお、図には示していないが、図3に示す積分器20を省略したファジィコントローラ114で同様のシミュレーションを行った。この場合、車両100が目標軌跡に良好に追従できたが、追従誤差eが負の方へシフトした。すなわち、車両100が目標軌跡の略外側を走行することになった。
Although not shown in the figure, a similar simulation was performed with the
次に、本実施形態と従来例との考察を行う。特許文献2には、車両の走行路面の傾斜状態を適切に検知し、傾斜状態に左右されることなく、確実に車両のレーン走行支援を行う車両のレーン走行支援装置が開示されている。該レーン走行支援装置は、車両の走行路面の傾斜状態を検知し、傾斜状態に応じて補償操舵量(操舵トルク又は操舵角)を設定し、補償操舵量に基づき操舵制御を修正している。
Next, the present embodiment and the conventional example will be considered.
特許文献2のレーン走行支援装置では、カメラ画像、車速、操舵角、ヨーレイト、および横加速度を利用して、車両の傾斜状態の状態量である走行レーンの位置、該位置の変動速度、ヨー角、およびヨーレイトを検知している。上記カメラ画像、車速、操舵角、ヨーレイト、および横加速度を取得するには、それぞれ、カメラ、車速センサ、操舵角センサ、ヨーレイトセンサ、および横加速度センサを車体に設ける必要がある。
In the lane travel support device of
このように、従来のレーン走行支援装置では、車両の状態量を多数把握する必要があり、このため、車両に多数のセンサを設ける必要がある。また、車両の横滑り、荷重変動、空気力学、走行レーンのバンク、路面状況などの状態量によっても車両の挙動が複雑に変化する。このため、車両のレーン走行支援を確実に行うには、上記状態量をも把握する必要があるが、さらに多数のセンサを車両に設ける必要がある。また、車両の横滑りや路面状況などの状態量は測定が困難である。 As described above, in the conventional lane travel support device, it is necessary to grasp a large number of state quantities of the vehicle. For this reason, it is necessary to provide a large number of sensors on the vehicle. In addition, the behavior of the vehicle also changes in a complicated manner depending on state quantities such as a side slip of the vehicle, load fluctuations, aerodynamics, a lane bank, and road surface conditions. For this reason, in order to reliably support the lane travel of the vehicle, it is necessary to grasp the state quantity as well, but it is necessary to provide more sensors in the vehicle. In addition, it is difficult to measure state quantities such as a side slip of a vehicle and a road surface condition.
従って、車両のレーン走行支援を実現するには、ロバスト性に優れ、非線形制御の実現に有効であるファジィ制御を利用することが考えられる。ファジィ制御は、多数の車両制御システムにて利用されている実用的な制御方法ではあるが、レーン走行支援装置に適用された例は知られていない。これは、従来のファジィルールの選定が、経験および試行錯誤によって行われているため、多大な労力および時間を必要とすることが一因として考えられる。 Therefore, in order to realize vehicle lane travel support, it is conceivable to use fuzzy control that is excellent in robustness and effective in realizing nonlinear control. Although fuzzy control is a practical control method used in many vehicle control systems, an example applied to a lane travel support device is not known. This is considered to be due to the fact that the selection of the conventional fuzzy rule is performed by experience and trial and error, and therefore requires a great deal of labor and time.
例えば、ファジィ制御を用いた運転支援装置として、特許文献3には後輪舵角制御装置が開示されている。該後輪舵角制御装置では、メンバーシップ関数として、単純かつ調節容易な三角型を利用している。また、車速および前輪舵角に対して7つのメンバーシップ関数(負で大、負で中、負で小、ゼロ、正で小、正で中、および正で大)が用意され、設定モードに対して3つのメンバーシップ関数が用意され、操舵速度に対して2つのメンバーシップ関数が用意されている。このため、同文献では、ファジィルールを72×3×2=294個選定している。 For example, Patent Document 3 discloses a rear wheel steering angle control device as a driving assistance device using fuzzy control. In the rear wheel rudder angle control device, a simple and easily adjustable triangular shape is used as a membership function. Seven membership functions (negative large, negative negative, negative negative, zero, positive small, positive medium, and positive large) are available for the vehicle speed and front wheel rudder angle. On the other hand, three membership functions are prepared, and two membership functions are prepared for the steering speed. For this reason, in this document, 7 2 × 3 × 2 = 294 fuzzy rules are selected.
従って、特許文献3に記載のファジィ制御を、特許文献2に記載のレーン走行支援装置に適用した場合、利用している状態量が4つであるため、各状態量に7つのメンバーシップ関数を用意すると、ファジィルールを74=2041個選定する必要がある。このような莫大な数のファジィルールを技術者が選定することは事実上不可能に近い。
Therefore, when the fuzzy control described in Patent Document 3 is applied to the lane travel support device described in
一方、本実施形態のファジィコントローラ114では、ファジィ推論に利用される入力変量が、位置誤差eと、その時間積分および時間微分との3つである。しかしながら、本実施形態では、上述のようにリヤプノフの安定条件を用いてファジィルールを選定しているため、各入力変量に2つのメンバーシップ関数を用意すればよく、ファジィルールを23=8個選定すればよい。従って、技術者は、メンバーシップ関数を容易に用意でき、ファジィルールを容易に選定することができる。また、メンバーシップ関数を容易に用意できるので、メンバーシップ関数としてガウス関数および/またはシグモイド関数を利用しても、メンバーシップ関数のパラメータを容易に調整することができる。
On the other hand, in the
〔実施の形態3〕
次に、本発明の他の実施形態について、図10および図11を参照して説明する。本実施形態は、図1〜図3に示す制御システム10を車両の操舵支援システムに適用したものである。
[Embodiment 3]
Next, another embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 10 and 11. In the present embodiment, the
一般に、自動車は、駆動方式などの車両特性と路面状態などの環境とによって、車両の旋回がオーバステアになったり、アンダーステアになったりするなど、車両の挙動が変化する。そこで、従来の操舵支援は、車速、操舵速度などの状態量に基づいて補助モータおよび/または可変ギア機構を制御して操舵トルクを変更し、車両の挙動を安定化させるパワーステアリングが行われていた。また、最近では、車速、ヨーレイトなどから、車両のステアリング特性を判定し、判定した特性に応じて操舵輪の補正回転角を導出する車両用操舵装置が提案され、例えば特許文献4に記載されている。 In general, the behavior of a vehicle changes depending on vehicle characteristics such as a driving method and an environment such as a road surface state, such as turning the vehicle oversteering or understeering. Therefore, in the conventional steering assistance, power steering is performed to stabilize the behavior of the vehicle by changing the steering torque by controlling the auxiliary motor and / or the variable gear mechanism on the basis of the state quantities such as the vehicle speed and the steering speed. It was. Recently, a vehicle steering apparatus has been proposed in which vehicle steering characteristics are determined from vehicle speed, yaw rate, and the like, and a corrected rotation angle of a steered wheel is derived according to the determined characteristics. Yes.
しかしながら、上述のように、車両の状態を完全に把握することは困難であるため、特許文献4に記載の車両用操舵装置では、オーバステアであるか否かと、アンダーステアであるか否かとを判定しているのみである。従って、オーバステアおよびアンダーステアの度合を評価する方法や、該評価に基づいて操舵を支援する具体的な方法は未だ知られていない。
However, as described above, since it is difficult to completely grasp the state of the vehicle, the vehicle steering device described in
そこで、本願発明者らは、車両100の動力学モデルから理想的な車両軌跡を算出し、これを目標軌跡として、該目標軌跡と実際の車両軌跡との誤差からオーバステアおよびアンダーステアの度合を評価できることを見出した。そして、目標軌跡と車両軌跡との誤差に基づいて、運転者のステアリング操作によるハンドル操舵角を補正することにより、車両軌跡を目標軌跡に近づける操舵支援システムを案出した。
Accordingly, the inventors of the present application can calculate an ideal vehicle trajectory from the dynamic model of the
図10は、車両100の重心CGの軌跡である車両軌跡が目標軌跡に沿うように車両を走行させることを概略的に示している。同図では、目標軌跡が破線で示され、車両軌跡が実線で示されている。図示の例では、車両軌跡が目標軌跡よりも右側に位置しているため、車両100の走行方向(速度ベクトルvの向き)を左寄りに操舵すればよい。
FIG. 10 schematically shows that the vehicle travels so that the vehicle locus that is the locus of the center of gravity CG of the
図11は、本実施形態の操舵支援システムの概略構成を示している。本実施形態の操舵支援システム(操舵補助装置)120は、図5に示すレーン走行支援システム110に比べて、目標位置算出装置(目標軌跡算出手段)121および結合点(距離算出手段)122を追加した点と、レーン認識演算装置112およびGPS装置113の何れか一方または両方が、車両100の位置情報を結合点122に出力する点とが異なり、その他の構成は同様である。なお、上記実施形態で説明した構成と同様の機能を有する構成には同一の符号を付して、その説明を省略する。
FIG. 11 shows a schematic configuration of the steering assist system of the present embodiment. The steering assist system (steering assist device) 120 according to the present embodiment includes a target position calculator (target trajectory calculator) 121 and a coupling point (distance calculator) 122 as compared to the lane travel assist
目標位置算出装置121は、上記式(7)に示すような車両100の動力学モデルを利用して、操舵角センサ115からのハンドルの操舵角から、上記目標軌跡上の位置である目標位置を算出し、算出した目標位置の情報を結合点122に出力する。結合点122は、目標位置算出装置121からの目標位置と、レーン認識演算装置112および/またはGPS装置113からの車両100の位置との誤差eを求めてファジィコントローラ114に出力する。
The target
本実施形態の操舵支援システム120は、上記実施形態に記載の作用効果を奏すると共に、さらに下記の作用効果を奏する。すなわち、本実施形態の操舵支援システム120は、ハンドルの操舵角を補正するものであり、操舵トルクに影響を与えないため、他のパワーステアリング装置と併用することもできる。
The
ところで、前後輪のコーナリングの力が等しい場合、ニュートラルステアとなり、理想的な走行軌跡(目標軌跡)となる。従って、本実施形態の操舵支援システム120は、車両100が常にニュートラルステアとなるべく、操舵支援を行っている。しかしながら、走行状態や運転者の判断によってバランスを変更し、アンダーステアやオーバステアに変更することにより、運転者が運転を楽しむようにすることもできる。
By the way, when the cornering forces of the front and rear wheels are equal, neutral steer is obtained, and an ideal traveling locus (target locus) is obtained. Therefore, the
また、現段階では実用化されていないが、車体横滑り角βを検知するセンサを設けることができれば、誤差eは、e=βm−β(但し、βmは目標とする車体横滑り角である)とすることができる。 Although not practically used at this stage, if a sensor for detecting the vehicle body side slip angle β can be provided, the error e is e = β m −β (where β m is the target vehicle body side slip angle. ).
〔実施例2〕
次に、本実施形態の操舵支援システム120を利用した操舵支援のシミュレーション結果について、図12および図13を参照して説明する。なお、本実施例のシミュレーションで設定したパラメータは、図6〜図9に示す実施例と同様である。図12は、目標軌跡に対する車両100の移動軌跡を示している。
[Example 2]
Next, a simulation result of steering assistance using the
一般的な車両100の方向転換がクロソイド曲線であることを考慮すると、車両100の旋回の曲率半径は常に変化していると考えるべきであり、このような変化にも対応できる必要がある。そこで、本実施例のシミュレーションでは、目標操舵角δrを、δr=0.115×(1+cos(1.115×t))とした。なお、車両100は、図面に向かって左回りに旋回し、車両の目標速度は7.5m/sとした。
Considering that the general turning of the
図12を参照すると、本実施例の操舵支援システム120により、車両100が目標軌跡に良好に追従していることが理解できる。図13は、本実施例における車両100の追従誤差eおよび操舵角δの時間変化を示している。同図では、時間tが15〜25秒および35〜45秒の時に、車両100に対し15m/sの横風を与えている。
Referring to FIG. 12, it can be understood that the
図13を参照すると、本実施例では、追従誤差eのみを状態量として利用しているにもかかわらず、車両100が、目標軌跡にごく僅かの誤差(ミリ単位)で追従していることが理解できる。また、ファジィコントローラ114からの操舵角δが、車両100の旋回状況に応じて適切に変化しているので、操舵支援を適切に行っていることが理解できる。また、車両100が横風を受けても、追従誤差eおよび操舵角δが殆ど変化しないことが理解できる。従って、本実施形態の操舵支援システム120は、ロバスト性に優れていることが理解できる。
Referring to FIG. 13, in this embodiment, the
本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。 The present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications are possible within the scope shown in the claims, and embodiments obtained by appropriately combining technical means disclosed in different embodiments. Is also included in the technical scope of the present invention.
例えば、上記実施形態では、ファジィ推論を利用して、位置の誤差eから操舵角δを求めて操舵を制御することにより、走行レーンへの追従または操舵支援を行っているが、さらに、速度の誤差evから駆動・制動力Fxを求めて駆動・制動機構を制御することにより、走行レーンへの追従または操舵支援を行ってもよい。 For example, in the above-described embodiment, fuzzy inference is used to obtain the steering angle δ from the position error e to control the steering, thereby performing tracking to the driving lane or steering assistance. by controlling the driving and braking mechanism seeking error e v from the driving and braking force F x, it may be performed following or steering assistance to the traveling lane.
図14は、図5に示すレーン走行支援システム110に対し、速度の誤差evから駆動・制動力Fxを求めて車両100の駆動・制動機構(図示せず)を制御するファジィ速度コントローラ130を追加した構成を示している。また、図15は、図11に示す操舵支援システム120に対し、上記構成のファジィ速度コントローラ130を追加した構成を示している。
Figure 14 is a
図14および図15に示すように、ファジィ速度コントローラ130は、ファジィコントローラ114から独立して設けることができるので、各コントローラ114・130の設計を別々に行うことができる。その結果、コントローラ114・130の設計効率を向上させることができる。なお、図15の場合、目標位置算出装置121は、目標操舵角δrだけでなく、目標速度vrに基づいて、目標位置を算出することが望ましい。
As shown in FIGS. 14 and 15, the
最後に、制御システム10、レーン走行支援システム110、および操舵支援システム120の各ブロック、特にファジィ制御装置13およびファジィコントローラ114は、ハードウェアロジックによって構成してもよいし、次のようにCPUを用いてソフトウェアによって実現してもよい。
Finally, each block of the
すなわち、制御システム10、レーン走行支援システム110、および操舵支援システム120は、各機能を実現する制御プログラムの命令を実行するCPU(central processing unit)、上記プログラムを格納したROM(read only memory)、上記プログラムを展開するRAM(random access memory)、上記プログラムおよび各種データを格納するメモリ等の記憶装置(記録媒体)などを備えている。そして、本発明の目的は、上述した機能を実現するソフトウェアである制御システム10、レーン走行支援システム110、および操舵支援システム120の制御プログラムのプログラムコード(実行形式プログラム、中間コードプログラム、ソースプログラム)をコンピュータで読み取り可能に記録した記録媒体を、上記制御システム10、レーン走行支援システム110、および操舵支援システム120に供給し、そのコンピュータ(またはCPUやMPU)が記録媒体に記録されているプログラムコードを読み出し実行することによっても、達成可能である。
That is, the
上記記録媒体としては、例えば、磁気テープやカセットテープ等のテープ系、フロッピー(登録商標)ディスク/ハードディスク等の磁気ディスクやCD−ROM/MO/MD/DVD/CD−R等の光ディスクを含むディスク系、ICカード(メモリカードを含む)/光カード等のカード系、あるいはマスクROM/EPROM/EEPROM/フラッシュROM等の半導体メモリ系などを用いることができる。 Examples of the recording medium include tapes such as magnetic tapes and cassette tapes, magnetic disks such as floppy (registered trademark) disks / hard disks, and disks including optical disks such as CD-ROM / MO / MD / DVD / CD-R. Card system such as IC card, IC card (including memory card) / optical card, or semiconductor memory system such as mask ROM / EPROM / EEPROM / flash ROM.
また、制御システム10、レーン走行支援システム110、および操舵支援システム120を通信ネットワークと接続可能に構成し、上記プログラムコードを通信ネットワークを介して供給してもよい。この通信ネットワークとしては、特に限定されず、例えば、インターネット、イントラネット、エキストラネット、LAN、ISDN、VAN、CATV通信網、仮想専用網(virtual private network)、電話回線網、移動体通信網、衛星通信網等が利用可能である。また、通信ネットワークを構成する伝送媒体としては、特に限定されず、例えば、IEEE1394、USB、電力線搬送、ケーブルTV回線、電話線、ADSL回線等の有線でも、IrDAやリモコンのような赤外線、Bluetooth(登録商標)、802.11無線、HDR、携帯電話網、衛星回線、地上波デジタル網等の無線でも利用可能である。なお、本発明は、上記プログラムコードが電子的な伝送で具現化された、搬送波に埋め込まれたコンピュータデータ信号の形態でも実現され得る。
Further, the
本発明に係るファジィ制御装置は、車両の走行支援以外にも、複数の入力変量に基づいて出力変量を求めて制御する任意の制御装置に適用可能である。 The fuzzy control device according to the present invention can be applied to any control device that obtains and controls an output variable based on a plurality of input variables, in addition to the vehicle travel support.
10 制御システム
11 設定装置
12 結合点
13 ファジィ制御装置
14 制御対象
15 検出装置
20 積分器
21 微分器
22 ファジィ化ユニット
23 ファジィ推論ユニット
24 非ファジィ化ユニット
100 車両
110 レーン走行支援システム(レーン走行支援装置)
111 車載カメラ
112 レーン認識演算装置(走行レーン検出手段、車両位置検知手段、距離算出手段)
113 GPS装置(車両位置検知手段、車両位置検知手段、距離算出手段)
114 ファジィコントローラ(ファジィ制御装置、操舵調整量生成手段)
115 操舵角センサ
116 結合点(操舵調整手段)
117 操舵アクチュエータ(操舵制御手段)
120 操舵支援システム(操舵補助装置)
121 目標位置算出装置(目標軌跡算出手段)
122 結合点(距離算出手段)
130 ファジィ速度コントローラ
V リヤプノフ関数
DESCRIPTION OF
111 vehicle-mounted
113 GPS device (vehicle position detection means, vehicle position detection means, distance calculation means)
114 Fuzzy controller (fuzzy control device, steering adjustment amount generating means)
115
117 Steering actuator (steering control means)
120 Steering support system (steering assist device)
121 Target position calculation device (target locus calculation means)
122 Connection point (distance calculation means)
130 Fuzzy Speed Controller V Lyapunov Function
Claims (6)
上記ファジィ推論に利用されるファジィルールは、上記複数の入力変量に関するリヤプノフ関数Vの安定条件を示す条件式と、上記複数の入力変量の少なくとも1つと上記出力変量との対応関係を示す関係式とに基づいて選定されたものであることを特徴とするファジィ制御装置。 A fuzzy control device that generates an output variable by performing fuzzy inference on a plurality of input variables, outputs the generated output variable to a control target, and controls the output variable,
The fuzzy rules used for the fuzzy inference include a conditional expression indicating a stability condition of the Lyapunov function V related to the plurality of input variables, a relational expression indicating a correspondence relationship between at least one of the plurality of input variables and the output variable. The fuzzy control device is selected based on the above.
各入力変量に対応するメンバーシップ関数は2つであり、ファジィルールの数は2n(但し、nは入力変量の数)であることを特徴とするファジィ制御装置。 A fuzzy control device that generates an output variable by performing fuzzy inference on a plurality of input variables, outputs the generated output variable to a control target, and controls the output variable,
There are two membership functions corresponding to each input variable, and the number of fuzzy rules is 2 n (where n is the number of input variables).
上記車両の位置を検知する車両位置検知手段と、
上記走行レーン検出手段が検出した走行レーンと、上記車両位置検知手段が検知した車両の位置との距離を算出する距離算出手段と、
上記距離算出手段が算出した距離に基づいて操舵調整量を生成する操舵調整量生成手段と、
該操舵調整量に基づいて上記操舵制御手段による操舵を調整する操舵調整手段とを備えており、
上記操舵調整量生成手段は、請求項1ないし4の何れか1項に記載のファジィ制御装置であることを特徴とするレーン走行支援装置。 Steering control means for controlling the steering of the vehicle and traveling lane detection means for detecting a traveling lane on the traveling road surface of the vehicle are provided, so that the vehicle travels along the traveling lane detected by the traveling lane detecting means. A vehicle lane travel support device for supporting travel along the travel lane of the vehicle by controlling the steering control means.
Vehicle position detecting means for detecting the position of the vehicle;
Distance calculation means for calculating the distance between the travel lane detected by the travel lane detection means and the vehicle position detected by the vehicle position detection means;
Steering adjustment amount generating means for generating a steering adjustment amount based on the distance calculated by the distance calculating means;
Steering adjustment means for adjusting the steering by the steering control means based on the steering adjustment amount,
The lane driving support device according to any one of claims 1 to 4, wherein the steering adjustment amount generating means is the fuzzy control device according to any one of claims 1 to 4.
車両の操舵を制御する操舵制御手段と、
上記車両の目標とする軌跡である目標軌跡の情報を、上記車両の動力学モデルを用いて算出する目標軌跡算出手段と、
上記車両の位置を検知する車両位置検知手段と、
上記目標軌跡算出手段が算出した目標軌跡と、上記車両位置検知手段が検知した車両の位置との距離を算出する距離算出手段と、
上記距離算出手段が算出した距離に基づいて操舵調整量を生成する操舵調整量生成手段と、
該操舵調整量に基づいて上記操舵制御手段による操舵を調整する操舵調整手段とを備えており、
上記操舵調整量生成手段は、請求項1ないし4の何れか1項に記載のファジィ制御装置であることを特徴とする操舵補助装置。 A vehicle steering assist device that assists the driver in steering the vehicle,
Steering control means for controlling the steering of the vehicle;
Target trajectory calculation means for calculating information on a target trajectory, which is a trajectory to be a target of the vehicle, using a dynamic model of the vehicle;
Vehicle position detecting means for detecting the position of the vehicle;
Distance calculating means for calculating a distance between the target locus calculated by the target locus calculating means and the position of the vehicle detected by the vehicle position detecting means;
Steering adjustment amount generating means for generating a steering adjustment amount based on the distance calculated by the distance calculating means;
Steering adjustment means for adjusting the steering by the steering control means based on the steering adjustment amount,
The steering assist device according to any one of claims 1 to 4, wherein the steering adjustment amount generating means is the fuzzy control device according to any one of claims 1 to 4.
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