JP2010241351A - Vehicle controller - Google Patents

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vehicle
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vehicle control
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Takashi Suzuki
隆史 鈴木
Koji Nakai
浩二 中井
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vehicle controller setting a restraint condition such that a travel plan to largely run over a road is not generated according to a convergence decision reference value even when too enlarging the convergence decision reference value of the restraint condition when online calculating the travel plan by use of optimization calculation so as to achieve vehicle travel control wherein both a calculation time and safety are simultaneously materialized. <P>SOLUTION: This vehicle controller variably sets the restraint condition according to the convergence decision reference value of an evaluation function used for the travel control of a vehicle. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、車両制御装置に関する。   The present invention relates to a vehicle control device.

従来、コーナーを最短時間で通過するため、通過時間を評価関数として設定し、最適化手法を用いて理想軌跡の演算を行う方法が開発されている。   Conventionally, in order to pass through a corner in the shortest time, a method has been developed in which an ideal trajectory is calculated using an optimization method by setting the passing time as an evaluation function.

例えば、非特許文献1には、人工衛星やシャトルなどの最適軌跡演算に使用されているSCGRA(Sequential Conjugate Gradient−Restoration Algorithm)を自動車の運動計算に応用することにより、自動車の運動性状や運転制御方法について考察し、前後輪ともに独立に制御できる自動車が、ヘアピンカーブを最短時間で通過する際の最適軌跡を最適化手法を用いて演算を行うことで、パラメータを変化させた場合における運動性状の変化を論じている。   For example, in Non-Patent Document 1, by applying SCGRA (Sequential Conjugate Gradient-Restoration Algorithm), which is used for calculating optimal trajectories of artificial satellites and shuttles, to the motion calculation of a vehicle, the motion properties and driving control of the vehicle. Considering the method, the vehicle that can control both front and rear wheels independently calculates the optimal trajectory when passing the hairpin curve in the shortest time using the optimization method, and the motion characteristics when the parameter is changed Discussing changes.

藤岡健彦,江守大昌,「最適時間コーナリング法に関する理論的研究−第4報 状態量不等式拘束を用いた道路条件の導入−」,自動車技術会論文集,Vol.24,No.3,July 1993,p.106−111.Takehiko Fujioka, Daisho Emori, “Theoretical Study on Optimal Time Cornering Method-4th Report: Introduction of Road Conditions Using State Quantity Inequality Constraints”, Automobile Engineering Society Proceedings, Vol. 24, no. 3, July 1993, p. 106-111.

しかしながら、非特許文献1記載の従来の最適化方法を用いた最適軌跡生成方法においては、運動方程式、拘束条件、境界条件等の収束判定基準値をどのように設定するかについて記載されておらず、最適化手法を用いて自動車の走行計画を算出する場合、道路内を走行させるよう収束判定基準値の大きさを設定する工夫が必須である。すなわち、非特許文献1記載の従来の最適化方法においては、所定の関数が一定の閾値を下回った場合に評価関数が十分小さくなり、収束したと判断し、演算を終了するが、収束判定基準値の設定に対して、道路上での車両安定性を考慮する必要があるとの課題がある。また、非特許文献1記載の従来の最適化方法を用いた最適軌跡生成方法においては、レーシングコースを想定したシミュレーションにおいて任意に設定した収束条件の下で、評価関数が収束したと判断された場合に走行軌跡を算出しているが、本発明のように一般道に適用する場合には、より安全性に配慮した工夫が必要となるという問題点があった。   However, in the optimal trajectory generation method using the conventional optimization method described in Non-Patent Document 1, it is not described how to set convergence determination reference values such as equations of motion, constraint conditions, and boundary conditions. When calculating an automobile travel plan using an optimization method, it is essential to devise a method for setting the size of the convergence criterion value so that the vehicle travels on the road. That is, in the conventional optimization method described in Non-Patent Document 1, when the predetermined function falls below a certain threshold value, the evaluation function becomes sufficiently small and is judged to have converged, and the calculation is terminated. There is a problem that it is necessary to consider vehicle stability on the road for setting the value. Further, in the optimum trajectory generation method using the conventional optimization method described in Non-Patent Document 1, it is determined that the evaluation function has converged under the convergence condition arbitrarily set in the simulation assuming the racing course. However, when applied to a general road as in the present invention, there has been a problem that a device that takes safety into consideration is necessary.

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、演算時間と安全性を両立した車両走行制御を実現するために、最適化演算を用いてオンラインで走行計画を計算する際、拘束条件の収束条件の閾値である収束判定基準値を大きくしすぎた場合であっても、当該収束判定基準値に応じて、一般道での安全性に配慮した拘束条件を設定することができる車両制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above problems, and in order to realize vehicle travel control that achieves both computation time and safety, when calculating a travel plan online using optimization computation, Even when the convergence criterion value that is a threshold value for the convergence condition is excessively increased, a vehicle control device that can set a constraint condition in consideration of safety on a general road according to the convergence criterion value The purpose is to provide.

このような目的を達成するため、本発明の車両制御装置は、評価関数を用いて車両の走行制御を行う、制御部を少なくとも備えた車両制御装置であって、上記制御部は、上記評価関数の収束判定基準値に応じて可変的に拘束条件を設定する拘束条件設定手段、を備えたことを特徴とする。   In order to achieve such an object, a vehicle control device of the present invention is a vehicle control device that includes at least a control unit that performs vehicle travel control using an evaluation function, and the control unit includes the evaluation function. And a constraint condition setting means for variably setting a constraint condition in accordance with the convergence determination reference value.

また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記拘束条件は、道路情報に関する道路条件であることを特徴とする。   In the vehicle control device according to the present invention, the constraint condition is a road condition related to road information.

また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記道路条件は、車両走行が許容される道路部分に関する道路部分条件であることを特徴とする。   The vehicle control device according to the present invention is characterized in that, in the vehicle control device described above, the road condition is a road part condition relating to a road part in which vehicle travel is allowed.

また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記道路部分条件は、道路幅に関する条件であることを特徴とする。   The vehicle control device according to the present invention is characterized in that, in the vehicle control device described above, the road partial condition is a condition related to a road width.

また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記拘束条件設定手段は、上記収束判定基準値が大きくなるほど、限定された上記拘束条件を設定することを特徴とする。   Further, the vehicle control device according to the present invention is characterized in that, in the vehicle control device described above, the constraint condition setting means sets the limited constraint condition as the convergence determination reference value increases.

また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記拘束条件設定手段は、上記収束判定基準値が大きくなるほど、上記車両走行の許容される上記道路幅が狭くなるように上記拘束条件を設定することを特徴とする。   In the vehicle control device according to the present invention, in the vehicle control device described above, the constraint condition setting unit is configured so that the road width allowed for the vehicle travel is narrowed as the convergence determination reference value increases. A constraint condition is set.

また、本発明の車両制御装置は、上記記載の車両制御装置において、上記拘束条件設定手段は、上記拘束条件としての上記車両走行の許容される上記道路幅と、当該道路幅の許容誤差である誤差マージンと、を足した値が実道路幅よりも狭くなるように設定し、上記収束判定基準値が大きくなるほど、上記誤差マージンの幅員が広くなるように上記拘束条件を設定することを特徴とする。   In the vehicle control device according to the present invention, in the vehicle control device described above, the constraint condition setting means is the road width allowed for the vehicle travel as the constraint condition and an allowable error of the road width. The constraint condition is set so that the value obtained by adding the error margin becomes narrower than the actual road width, and the width of the error margin becomes wider as the convergence criterion value increases. To do.

この発明によれば、車両の走行制御に用いる評価関数の収束判定基準値に応じて可変的に拘束条件を設定することができる。これにより、本発明は、最適化演算の収束判定基準値が大きい場合であっても、車両の実走行中に計算が終了するように拘束条件を設定し、同時に一般道での安全性を確保した走行軌跡を生成できるという効果を奏する。   According to the present invention, the constraint condition can be variably set according to the convergence determination reference value of the evaluation function used for vehicle travel control. As a result, the present invention sets the constraint condition so that the calculation is completed during the actual running of the vehicle, and at the same time ensures the safety on the general road, even when the convergence criterion value of the optimization calculation is large It is possible to generate a traveling trajectory.

また、この発明によれば、拘束条件は、道路情報に関する道路条件とすることができる。これにより、本発明は、道路情報に基づいて車両の運動を制御することができるという効果を奏する。   Further, according to the present invention, the constraint condition can be a road condition related to road information. Thereby, this invention has an effect that the movement of a vehicle can be controlled based on road information.

また、この発明によれば、道路条件は、車両走行が許容される道路部分に関する道路部分条件とすることができる。これにより、本発明は、道路内に車両の運動を納めるように制御することができるという効果を奏する。   Further, according to the present invention, the road condition can be a road part condition related to a road part in which vehicle travel is allowed. Thereby, this invention has an effect that it can control so that the motion of a vehicle may be settled in a road.

また、この発明によれば、道路部分条件は、道路幅に関する条件とすることができる。これにより、本発明は、道路内の一定の幅(例えば、車線内等)に車両の運動を納めるように制御することができるという効果を奏する。   According to the present invention, the road partial condition can be a condition related to the road width. As a result, the present invention has an effect that it is possible to control the movement of the vehicle within a certain width within the road (for example, within a lane).

また、この発明によれば、収束判定基準値が大きくなるほど、限定された拘束条件を設定することができる。これにより、本発明は、拘束条件の自由度を小さく設定することで、最適化演算の計算時間を短縮することができるという効果を奏する。   Further, according to the present invention, the limited constraint condition can be set as the convergence criterion value increases. Thus, the present invention has an effect that the calculation time of the optimization calculation can be shortened by setting the degree of freedom of the constraint condition to be small.

また、この発明によれば、収束判定基準値が大きくなるほど、車両走行の許容される道路幅が狭くなるように拘束条件を設定することができる。これにより、本発明は、膨大な演算時間を必要とすることなく道路幅内に車両の運動を納めるように制御することができるという効果を奏する。   Further, according to the present invention, the constraint condition can be set such that the greater the convergence determination reference value, the narrower the road width allowed for vehicle travel. As a result, the present invention has an effect that it is possible to control the movement of the vehicle within the road width without requiring an enormous calculation time.

また、この発明によれば、拘束条件としての車両走行の許容される道路幅と、当該道路幅の許容誤差である誤差マージンと、を足した値が実道路幅よりも狭くなるように設定し、収束判定基準値が大きくなるほど、誤差マージンの幅員が広くなるように拘束条件を設定することができる。これにより、本発明は、設定条件側の収束判定に用いる収束判定基準値を安易に大きくすることにより発生する誤差を、実際の道路幅から許容誤差としてのマージンをとることで、運動方程式の整合性や、道路内に車両の運動が収まっているか等の判断の誤差が大きくなってしまうことを回避することができるという効果を奏する。これにより、本発明は、道路内に車両の運動を納めることで安全性に配慮した車両走行を実現するという効果を奏する。   Further, according to the present invention, a value obtained by adding the road width allowed for vehicle travel as a constraint condition and an error margin that is an allowable error of the road width is set to be narrower than the actual road width. The constraint condition can be set so that the error margin becomes wider as the convergence criterion value increases. As a result, the present invention makes it possible to match the equation of motion by taking a margin as an allowable error from the actual road width, by taking an error generated by easily increasing the convergence determination reference value used for the convergence determination on the set condition side. It is possible to avoid an increase in the error of determination such as the nature of the vehicle and the movement of the vehicle within the road. Thereby, this invention has the effect of implement | achieving vehicle driving | running | working which considered safety by putting the motion of a vehicle in a road.

図1は、本システムの構成の一例を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of this system. 図2は、本システムが行う最適化演算処理の一例を示すフローチャートである。FIG. 2 is a flowchart showing an example of optimization calculation processing performed by the present system. 図3は、本実施の形態において算出される誤差マージンおよび拘束条件で用いる道路幅の一例を示す概略図である。FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the road width used in the error margin and the constraint condition calculated in the present embodiment.

以下に、本発明にかかる車両制御装置の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a vehicle control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Note that the present invention is not limited to the embodiments.

[1.構成]
まず、本発明にかかる走行軌跡生成方法を実施するための電子制御装置および本発明にかかる車両制御装置を包含する本実施の形態のシステム(以下では本システムと記載する場合がある。)の構成について図1を参照して説明する。図1は、本システムの構成の一例を示すブロック図である。
[1. Constitution]
First, a configuration of a system according to the present embodiment (hereinafter may be referred to as the present system) including an electronic control device for carrying out the traveling locus generating method according to the present invention and a vehicle control device according to the present invention. Will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of this system.

本システムは、道路を走行する際の車両の走行軌跡を走行時間や車両安定性や燃費等を指標として最適化手法に基づいて演算し、演算した走行軌跡に基づいて車両の運動を制御するためのシステムである。なお、本実施の形態における「走行軌跡」とは、車両が通過するラインと、通過するラインにおける速度との両者を含む概念である。本システムは、図1に示すように、概略的に車両ECU100により構成されている。   This system calculates the travel trajectory of a vehicle when traveling on a road based on an optimization method using travel time, vehicle stability, fuel consumption, etc. as an index, and controls the motion of the vehicle based on the calculated travel trajectory. System. It should be noted that the “travel locus” in the present embodiment is a concept that includes both the line through which the vehicle passes and the speed on the line through which the vehicle passes. As shown in FIG. 1, this system is schematically configured by a vehicle ECU 100.

車両ECU100は電子制御装置であり、概略的に制御部102と記憶部106とを備えている。制御部102および記憶部106は任意の通信路を介して通信可能に接続されている。   The vehicle ECU 100 is an electronic control device, and generally includes a control unit 102 and a storage unit 106. The control unit 102 and the storage unit 106 are communicably connected via an arbitrary communication path.

記憶部106はストレージ手段であり、例えば、RAM・ROM等のメモリ装置や、ハードディスクのような固定ディスク装置、フレキシブルディスク、光ディスク等を用いることができる。記憶部106には、OS(Operating System)と協働してCPUに命令を与え各種処理を行うためのコンピュータプログラムが記録されている。記憶部106は、概略的に道路情報ファイル106aを備えている。   The storage unit 106 is a storage unit. For example, a memory device such as a RAM / ROM, a fixed disk device such as a hard disk, a flexible disk, an optical disk, or the like can be used. The storage unit 106 stores a computer program for giving instructions to the CPU and performing various processes in cooperation with an OS (Operating System). The storage unit 106 generally includes a road information file 106a.

道路情報ファイル106aは、道路情報を記憶する道路情報記憶手段である。道路情報ファイル106aには、最適化手法に基づく演算に使用される道路の形状(直線、曲線、幅員等)や道路の区間距離(区間の長さ)や道路の境界(車線等)等に関する道路情報を記憶している。   The road information file 106a is road information storage means for storing road information. The road information file 106a includes roads related to road shapes (straight lines, curves, widths, etc.), road segment distances (section lengths), road boundaries (lanes, etc.), etc. I remember information.

制御部102は車両ECU100の全体を統括的に制御するCPU等である。制御部102は、OS(Operating System)等の制御プログラムや各種の処理手順等を規定したプログラム、所要データなどを格納するための内部メモリを有し、これらのプログラムに基づいて種々の情報処理を実行する。制御部102は、機能概念的に収束判定基準設定部102aと誤差マージン算出部102bと拘束条件設定部102cと最適化演算処理部102dと収束判定部102eと車両走行制御部102fを備えている。   The control unit 102 is a CPU or the like that comprehensively controls the entire vehicle ECU 100. The control unit 102 has an internal memory for storing control programs such as an OS (Operating System), programs that define various processing procedures, and necessary data, and performs various information processing based on these programs. Execute. The control unit 102 includes a convergence determination criterion setting unit 102a, an error margin calculation unit 102b, a constraint condition setting unit 102c, an optimization calculation processing unit 102d, a convergence determination unit 102e, and a vehicle travel control unit 102f in terms of functional concept.

収束判定基準設定部102aは、計算目標(計算時間優先、精度優先等)に応じて、最適化演算の評価関数の収束判定基準値ε1を設定する収束判定基準設定手段である。ここで、評価関数は、予め設定されたものであってもよく、最適化演算の際に、制御部102により車両走行制御における最適の目的に応じて設定されてもよい。また、最適の目的とは、例えば、通過時間の最短となる走行、車両の振動が最も少ない走行、燃費が最もよい走行等であってもよい。また、収束判定基準値ε1は、車両状態量、拘束条件、境界条件の誤差がどの程度小さくなっているかを示す値であってもよい。   The convergence criterion setting unit 102a is a convergence criterion setting unit that sets the convergence criterion value ε1 of the evaluation function of the optimization calculation according to the calculation target (calculation time priority, accuracy priority, etc.). Here, the evaluation function may be set in advance, or may be set by the control unit 102 according to the optimum purpose in the vehicle travel control in the optimization calculation. Further, the optimum purpose may be, for example, a traveling with the shortest transit time, a traveling with the least vibration of the vehicle, a traveling with the best fuel consumption, or the like. Further, the convergence determination reference value ε1 may be a value indicating how small the error of the vehicle state quantity, the constraint condition, and the boundary condition is.

誤差マージン算出部102bは、収束判定基準設定部102aにより設定される収束判定基準値ε1に応じて、車両走行に許容される道路幅の許容誤差である誤差マージンを算出する誤差マージン算出手段である。   The error margin calculation unit 102b is an error margin calculation unit that calculates an error margin that is an allowable error of the road width allowed for vehicle travel according to the convergence determination reference value ε1 set by the convergence determination reference setting unit 102a. .

拘束条件設定部102cは、評価関数の収束判定基準値ε1に応じて可変的に拘束条件を設定する拘束条件設定手段である。すなわち、拘束条件設定部102cは、収束判定基準値ε1に応じて、誤差マージン算出部102bにより算出された誤差マージンに基づいて、最適化演算の拘束条件を設定する拘束条件設定手段である。ここで、拘束条件は、道路情報に関する道路条件であってもよい。また、当該道路条件は、車両走行が許容される道路部分に関する道路部分条件であってもよい。また、当該道路部分条件は、道路幅に関する条件であってもよい。また、拘束条件設定部102cは、収束判定基準値ε1が大きくなるほど、限定された拘束条件を設定してもよい。また、拘束条件設定部102cは、収束判定基準値ε1が大きくなるほど、車両走行の許容される道路幅が狭くなるように拘束条件を設定してもよい。また、拘束条件設定部102cは、拘束条件としての車両走行の許容される道路幅と、誤差マージン算出部102bにより算出される当該道路幅の許容誤差である誤差マージンと、を足した値が実道路幅よりも狭くなるように設定し、収束判定基準値ε1が大きくなるほど、誤差マージン算出部102bに誤差マージンの幅員が広くなるように算出させ、拘束条件を設定してもよい。   The constraint condition setting unit 102c is a constraint condition setting unit that variably sets a constraint condition according to the convergence criterion value ε1 of the evaluation function. That is, the constraint condition setting unit 102c is a constraint condition setting unit that sets a constraint condition for optimization calculation based on the error margin calculated by the error margin calculation unit 102b in accordance with the convergence determination reference value ε1. Here, the constraint condition may be a road condition related to road information. Further, the road condition may be a road part condition regarding a road part in which vehicle travel is allowed. Further, the road partial condition may be a condition related to a road width. Further, the constraint condition setting unit 102c may set a limited constraint condition as the convergence determination reference value ε1 increases. In addition, the constraint condition setting unit 102c may set the constraint condition such that the greater the convergence determination reference value ε1, the narrower the road width allowed for vehicle travel. In addition, the constraint condition setting unit 102c is a value obtained by adding the allowable road width of the vehicle as the constraint condition and the error margin that is the allowable error of the road width calculated by the error margin calculation unit 102b. It may be set so as to be narrower than the road width, and the constraint condition may be set by causing the error margin calculation unit 102b to calculate so that the width of the error margin becomes wider as the convergence determination reference value ε1 increases.

最適化演算処理部102dは、評価関数と拘束条件設定部102cにより設定された拘束条件とに基づき、走行軌跡を最適化手法を用いて演算する最適化演算処理手段である。具体的には、最適化演算処理部102dは、最適化手法に基づく演算の対象となる道路区間の形状(直線、曲線、幅員等)や道路区間の区間距離(区間の長さ)や道路の境界(車線等)等に関する道路情報を道路情報ファイル106aから取得して設定された車両の運動方程式、拘束条件、初端条件、終端条件、制御式等に基づき初期解を求め、評価関数について共役勾配法等の最適化手法に基づく収束演算を行うことにより、最適解を演算してもよい。また、評価関数は、最急降下法、Newton法、準Newton法等により演算してもよい。   The optimization calculation processing unit 102d is an optimization calculation processing unit that calculates a travel locus using an optimization method based on the evaluation function and the constraint condition set by the constraint condition setting unit 102c. Specifically, the optimization calculation processing unit 102d determines the shape of the road section (straight line, curve, width, etc.), the section distance of the road section (section length), and the road to be calculated based on the optimization method. An initial solution is obtained based on a vehicle equation of motion, constraint conditions, initial conditions, termination conditions, control formulas, etc. set by acquiring road information about boundaries (lanes, etc.) from the road information file 106a, and conjugate with the evaluation function. An optimal solution may be calculated by performing a convergence calculation based on an optimization method such as a gradient method. The evaluation function may be calculated by a steepest descent method, a Newton method, a quasi-Newton method, or the like.

収束判定部102eは、最適化演算処理部102dにより算出された走行軌跡の値が、収束判定基準設定部102aにより設定された評価関数の収束判定基準値ε1を満たすか否かを判定する収束判定手段である。   The convergence determination unit 102e determines whether or not the value of the travel locus calculated by the optimization calculation processing unit 102d satisfies the convergence determination reference value ε1 of the evaluation function set by the convergence determination reference setting unit 102a. Means.

車両走行制御部102fは、収束判定部102eにより収束判定基準値ε1を満たすと判定された、最適化演算処理部102dにより演算された走行軌跡に基づいて車両の走行を制御する。   The vehicle travel control unit 102f controls the travel of the vehicle based on the travel locus calculated by the optimization calculation processing unit 102d, which is determined to satisfy the convergence determination reference value ε1 by the convergence determination unit 102e.

[2.処理]
次に、上述のように構成された本システムが行う最適化演算処理の一例について、以下に図2および図3を参照して詳細に説明する。
[2. processing]
Next, an example of the optimization calculation process performed by the system configured as described above will be described in detail with reference to FIGS.

本システムにおける最適化演算処理の詳細について図2を参照して説明する。図2は、本システムが行う最適化演算処理の一例を示すフローチャートである。図3は、本実施の形態において算出される誤差マージンおよび拘束条件で用いる道路幅の一例を示す概略図である。   Details of the optimization calculation processing in this system will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a flowchart showing an example of optimization calculation processing performed by the present system. FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the road width used in the error margin and the constraint condition calculated in the present embodiment.

図2に示すように、まず、収束判定基準設定部102aは、計算目標(計算時間優先、精度優先等)に応じて、最適化演算の評価関数の収束判定基準値ε1を設定する(ステップSA−1)。   As shown in FIG. 2, first, the convergence criterion setting unit 102a sets the convergence criterion value ε1 of the evaluation function of the optimization calculation according to the calculation target (calculation time priority, accuracy priority, etc.) (step SA). -1).

そして、誤差マージン算出部102bは、収束判定基準設定部102aにより設定される収束判定基準値ε1に応じて、車両走行に許容される道路幅の許容誤差である誤差マージンを算出する(ステップSA−2)。   Then, the error margin calculation unit 102b calculates an error margin that is an allowable error of the road width allowed for vehicle travel according to the convergence determination reference value ε1 set by the convergence determination reference setting unit 102a (step SA−). 2).

ここで、一例として、本システムによる誤差マージンの算出について説明する。本システムにおいては、収束判定基準値ε1の中に車両運動により道路をどの程度はみ出すかを表す値P2が含まれているため、P2=ε1と仮定し、予め誤差マージンを設定している(すなわち、はみ出す部分を実道路幅内に入れてしまう)。具体的には、本システムにおいて、最適化演算に適した形で無次元化したP2を以下のように表すことができる。
P2=(はみだし量/道路幅)^2×Kp2
(ここで、Kp2は無次元化量、設定条件、積分計算手法に依存する変数である)
例えば、(はみだし量/道路幅)が0.005である際のP2の計算値P_2が10^(−15)であり、収束判定基準設定部102aにより、車両走行時の計算可能時間内で割り出された収束判定基準値ε1が10^(−11)である場合、収束判定基準値ε1の中に値P2が含まれていることから、P_2=ε1と仮定すると、10^4×P_2=ε1の等式が成り立つ。従って、車両走行時に適用する場合、(はみだし量/道路幅)は、0.5(すなわち、(はみだし量/道路幅)=sqrt(10^4)×0.005)と算出される。つまり、本実施の形態において、誤差マージンの幅員は、拘束条件で用いる道路幅に対して50%の幅の道路部分となる。
Here, as an example, calculation of an error margin by this system will be described. In this system, since the convergence determination reference value ε1 includes a value P2 indicating how much the road protrudes due to vehicle motion, it is assumed that P2 = ε1 and an error margin is set in advance (ie, , Put the protruding part within the actual road width). Specifically, in this system, P2 that is dimensionless in a form suitable for the optimization calculation can be expressed as follows.
P2 = (Extruding amount / Road width) ^ 2 × Kp2
(Here, Kp2 is a variable depending on the dimensionless amount, the setting conditions, and the integral calculation method)
For example, the calculated value P_2 of P2 when (the amount of protrusion / road width) is 0.005 is 10 ^ (− 15), and is divided by the convergence criterion setting unit 102a within the calculation possible time during vehicle travel. When the issued convergence determination reference value ε1 is 10 ^ (-11), since the value P2 is included in the convergence determination reference value ε1, assuming that P_2 = ε1, 10 ^ 4 × P_2 = The equation for ε1 holds. Accordingly, when applied when the vehicle is running, (the amount of protrusion / road width) is calculated as 0.5 (that is, (the amount of protrusion / road width) = sqrt (10 ^ 4) × 0.005). That is, in the present embodiment, the width of the error margin is a road portion having a width of 50% with respect to the road width used in the constraint condition.

そして、拘束条件設定部102cは、評価関数の収束判定基準値ε1に応じて、誤差マージン算出部102bにより算出された誤差マージン(すなわち、(はみだし量/道路幅)=0.5)に基づいて、可変的に最適化演算の拘束条件を設定する(すなわち、実道路幅に対して1/(1+0.5)倍の道幅を拘束条件で用いる道路幅とする)(ステップSA−3)。ここで、拘束条件は、道路情報に関する道路条件であってもよい。また、当該道路条件は、車両走行が許容される道路部分に関する道路部分条件であってもよい。また、当該道路部分条件は、道路幅に関する条件であってもよい。また、拘束条件設定部102cは、収束判定基準値ε1が大きくなるほど、限定された拘束条件を設定してもよい。また、拘束条件設定部102cは、収束判定基準値ε1が大きくなるほど、車両走行の許容される道路幅が狭くなるように拘束条件を設定してもよい。また、拘束条件設定部102cは、拘束条件としての車両走行の許容される道路幅と、誤差マージン算出部102bにより算出される当該道路幅の許容誤差である誤差マージンと、を足した値が実道路幅よりも狭くなるように設定し、収束判定基準値ε1が大きくなるほど、誤差マージン算出部102bに誤差マージンの幅員が広くなるように算出させ、拘束条件を設定してもよい。   Then, the constraint condition setting unit 102c is based on the error margin calculated by the error margin calculation unit 102b in accordance with the convergence determination reference value ε1 of the evaluation function (that is, (extraction amount / road width) = 0.5). Then, a constraint condition for optimization calculation is variably set (that is, a road width that is 1 / (1 + 0.5) times the actual road width is set as the road width used in the constraint condition) (step SA-3). Here, the constraint condition may be a road condition related to road information. Further, the road condition may be a road part condition regarding a road part in which vehicle travel is allowed. Further, the road partial condition may be a condition related to a road width. Further, the constraint condition setting unit 102c may set a limited constraint condition as the convergence determination reference value ε1 increases. In addition, the constraint condition setting unit 102c may set the constraint condition such that the greater the convergence determination reference value ε1, the narrower the road width allowed for vehicle travel. In addition, the constraint condition setting unit 102c is a value obtained by adding the allowable road width of the vehicle as the constraint condition and the error margin that is the allowable error of the road width calculated by the error margin calculation unit 102b. It may be set so as to be narrower than the road width, and the constraint condition may be set by causing the error margin calculation unit 102b to calculate so that the width of the error margin becomes wider as the convergence determination reference value ε1 increases.

ここで、図3を参照して、本実施の形態において算出される誤差マージンおよび拘束条件で用いる道路幅の一例を説明する。   Here, with reference to FIG. 3, an example of the road width used in the error margin and the constraint condition calculated in the present embodiment will be described.

図3に示すように、本実施の形態においては、一例として、誤差マージン算出部102bは、一例として、拘束条件で用いる道路幅に対して50%の幅、すなわち、道路の両側約16.67%の部分の誤差マージン(斜線部分)を算出し、実道路幅から誤差マージン(斜線部分)を除いた部分の道路幅、すなわち、実道路幅の約66.7%の幅(すなわち、実道路幅に対して1/(1+0.5)倍の道幅)の中心部分を、拘束条件で用いる道路幅としている。   As shown in FIG. 3, in the present embodiment, as an example, the error margin calculation unit 102b has a width of 50% of the road width used in the constraint condition, that is, about 16.67 on both sides of the road. % Error margin (shaded portion) is calculated, and the road width of the portion obtained by subtracting the error margin (shaded portion) from the actual road width, that is, about 66.7% of the actual road width (that is, the actual road) The central portion of the road width 1 / (1 + 0.5) times the width is used as the road width used in the constraint condition.

次に、再び図2に戻って、最適化演算処理部102dは、評価関数と拘束条件設定部102cにより設定された拘束条件とに基づき、走行軌跡を最適化手法を用いて演算する(ステップSA−4)。   Next, returning to FIG. 2 again, the optimization calculation processing unit 102d calculates a travel locus using an optimization method based on the evaluation function and the constraint condition set by the constraint condition setting unit 102c (step SA). -4).

そして、収束判定部102eは、最適化演算処理部102dにより算出された走行軌跡の値が、収束判定基準設定部102aにより設定された評価関数の収束判定基準値ε1を満たさないと判定した場合(ステップSA−5:No)、処理をステップSA−4に戻す。   When the convergence determination unit 102e determines that the value of the travel locus calculated by the optimization calculation processing unit 102d does not satisfy the convergence determination reference value ε1 of the evaluation function set by the convergence determination reference setting unit 102a ( Step SA-5: No), the process returns to Step SA-4.

一方、収束判定部102eは、最適化演算処理部102dにより算出された走行軌跡の値が、収束判定基準設定部102aにより設定された評価関数の収束判定基準値ε1を満たすと判定した場合(ステップSA−5:Yes)、最適化演算処理を終了する。   On the other hand, when the convergence determination unit 102e determines that the value of the travel locus calculated by the optimization calculation processing unit 102d satisfies the convergence determination reference value ε1 of the evaluation function set by the convergence determination reference setting unit 102a (step SA-5: Yes), and the optimization calculation process is terminated.

[3.本実施の形態のまとめ、および他の実施の形態]
本実施の形態によれば、計算目標に応じて、最適化演算の評価関数の収束判定基準値ε1を設定し、設定される収束判定基準値ε1に応じて、車両走行に許容される道路幅の許容誤差である誤差マージンを算出し、評価関数の収束判定基準値ε1に応じて、算出された誤差マージンに基づいて、可変的に最適化演算の拘束条件を設定し、評価関数と設定された拘束条件とに基づき、走行軌跡を最適化手法を用いて演算し、算出された走行軌跡の値が、設定された評価関数の収束判定基準値ε1を満たさないと判定した場合、再び走行軌跡の演算を行い、一方で、算出された走行軌跡の値が、設定された評価関数の収束判定基準値ε1を満たすと判定した場合、最適化演算処理を終了する。これにより、膨大な時間を必要とすることなく、設定された収束判定基準値ε1から、道路幅に対してどの程度の誤差マージンを取っておけば、道路からはみ出さないような計算結果(すなわち、走行軌跡)を得ることができるかが分かるという効果を奏する。
[3. Summary of this embodiment and other embodiments]
According to the present embodiment, the convergence determination reference value ε1 of the optimization function evaluation function is set according to the calculation target, and the road width allowed for vehicle travel according to the set convergence determination reference value ε1. An error margin, which is an allowable error, is calculated, and a constraint condition for optimization calculation is variably set based on the calculated error margin according to the convergence criterion value ε1 of the evaluation function, and is set as an evaluation function. When the travel locus is calculated using an optimization method based on the constraint conditions and the calculated travel locus value is determined not to satisfy the convergence criterion value ε1 of the set evaluation function, the travel locus is again calculated. On the other hand, if it is determined that the calculated value of the travel locus satisfies the convergence criterion value ε1 of the set evaluation function, the optimization calculation process is terminated. As a result, a calculation result that does not protrude from the road if the error margin with respect to the road width is taken from the set convergence determination reference value ε1 without requiring enormous time (ie, , A travel locus) can be obtained.

最後に、本発明にかかる車両制御装置は、上述した実施の形態以外にも、特許請求の範囲に記載した技術的思想の範囲内において種々の異なる実施の形態にて実施されてよいものである。例えば、実施の形態において説明した各処理のうち、自動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を手動的に行うこともでき、あるいは、手動的に行われるものとして説明した処理の全部または一部を公知の方法で自動的に行うこともできる。また、本明細書中や図面中で示した処理手順、制御手順、具体的名称、各処理の登録データやパラメータを含む情報については、特記する場合を除いて任意に変更することができる。また、車両ECU100に関して、図示の各構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。また、装置の分散・統合の具体的形態は図示するものに限られず、その全部または一部を、各種の付加等に応じて又は機能負荷に応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散・統合して構成することができる。また、上述した実施の形態では車両ECU100がスタンドアローンの形態で処理を行う場合を一例に説明したが、車両ECU100が、当該車両ECU100とは別筐体で構成されるECUからの要求に応じて情報処理を行い、その処理結果を当該ECUに返却するように構成してもよい。   Finally, the vehicle control apparatus according to the present invention may be implemented in various different embodiments within the scope of the technical idea described in the claims, in addition to the above-described embodiments. . For example, among the processes described in the embodiments, all or part of the processes described as being automatically performed can be manually performed, or the processes described as being performed manually can be performed. All or a part can be automatically performed by a known method. Further, the processing procedure, control procedure, specific name, information including registration data and parameters of each processing shown in this specification and the drawings can be arbitrarily changed unless otherwise specified. In addition, regarding the vehicle ECU 100, the illustrated components are functionally conceptual and need not be physically configured as illustrated. Further, the specific form of distribution / integration of the devices is not limited to that shown in the figure, and all or a part thereof may be functionally or physically in arbitrary units according to various additions or according to functional loads. It can be configured to be distributed and integrated. Further, in the above-described embodiment, the case where the vehicle ECU 100 performs processing in a stand-alone form has been described as an example. However, the vehicle ECU 100 responds to a request from an ECU configured with a housing separate from the vehicle ECU 100. Information processing may be performed, and the processing result may be returned to the ECU.

以上説明したように、本発明にかかる車両制御装置は、特に自動車製造産業で好適に実施することができ、極めて有用である。   As described above, the vehicle control apparatus according to the present invention can be preferably implemented particularly in the automobile manufacturing industry and is extremely useful.

100 車両ECU
102 制御部
102a 収束判定基準設定部
102b 誤差マージン算出部
102c 拘束条件設定部
102d 最適化演算処理部
102e 収束判定部
102f 車両走行制御部
106 記憶部
106a 道路情報ファイル
100 vehicle ECU
102 Control unit
102a Convergence criterion setting part
102b Error margin calculation unit
102c Restriction condition setting part
102d Optimization processing unit
102e Convergence determination unit
102f Vehicle travel control unit 106 Storage unit
106a Road information file

Claims (7)

評価関数を用いて車両の走行制御を行う、制御部を少なくとも備えた車両制御装置であって、
上記制御部は、
上記評価関数の収束判定基準値に応じて可変的に拘束条件を設定する拘束条件設定手段、
を備えたことを特徴とする車両制御装置。
A vehicle control device including at least a control unit that performs vehicle travel control using an evaluation function,
The control unit
A constraint condition setting means for variably setting a constraint condition according to the convergence criterion value of the evaluation function;
A vehicle control device comprising:
請求項1に記載の車両制御装置において、
上記拘束条件は、道路情報に関する道路条件であることを特徴とする車両制御装置。
The vehicle control device according to claim 1,
The vehicle control apparatus, wherein the constraint condition is a road condition related to road information.
請求項2に記載の車両制御装置において、
上記道路条件は、車両走行が許容される道路部分に関する道路部分条件であることを特徴とする車両制御装置。
The vehicle control device according to claim 2,
The vehicle control apparatus according to claim 1, wherein the road condition is a road part condition related to a road part in which vehicle travel is permitted.
請求項3に記載の車両制御装置において、
上記道路部分条件は、道路幅に関する条件であることを特徴とする車両制御装置。
In the vehicle control device according to claim 3,
The vehicle control apparatus, wherein the road partial condition is a condition related to a road width.
請求項1から4のうちいずれか1つに記載の車両制御装置において、
上記拘束条件設定手段は、
上記収束判定基準値が大きくなるほど、限定された上記拘束条件を設定することを特徴とする車両制御装置。
In the vehicle control device according to any one of claims 1 to 4,
The constraint condition setting means is
The vehicle control apparatus characterized by setting the limited constraint condition as the convergence determination reference value increases.
請求項4に記載の車両制御装置において、
上記拘束条件設定手段は、
上記収束判定基準値が大きくなるほど、上記車両走行の許容される上記道路幅が狭くなるように上記拘束条件を設定することを特徴とする車両制御装置。
The vehicle control device according to claim 4, wherein
The constraint condition setting means is
The vehicle control device, wherein the constraint condition is set so that the road width allowed for the vehicle travel is narrowed as the convergence determination reference value increases.
請求項4に記載の車両制御装置において、
上記拘束条件設定手段は、
上記拘束条件としての上記車両走行の許容される上記道路幅と、当該道路幅の許容誤差である誤差マージンと、を足した値が実道路幅よりも狭くなるように設定し、上記収束判定基準値が大きくなるほど、上記誤差マージンの幅員が広くなるように上記拘束条件を設定することを特徴とする車両制御装置。
The vehicle control device according to claim 4, wherein
The constraint condition setting means is
The convergence determination criterion is set such that a value obtained by adding the road width that is allowed to travel the vehicle as the constraint condition and an error margin that is an allowable error of the road width is narrower than the actual road width. The vehicle control apparatus characterized in that the constraint condition is set so that the width of the error margin becomes wider as the value becomes larger.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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