JP2014019405A

JP2014019405A - 車両位置決め制御装置

Info

Publication number: JP2014019405A
Application number: JP2012162958A
Authority: JP
Inventors: Taichi Mizojiri; 太一溝尻; Keita Iwasaki; 敬太岩崎; Takuma Suzuki; 卓馬鈴木
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2012-07-23
Filing date: 2012-07-23
Publication date: 2014-02-03

Abstract

【課題】車両位置決め制御装置において、移動経路に勾配、うねり、段差などの外乱が存在している状況で軌道を補正した場合でも、車両乗り心地が損なわれないようにする。
【解決手段】位置決め制御系の機能として、規範軌道生成部２００と、誤差検出部３００と、モデル追従制御部４００とを備え、規範軌道生成部２００は、目標距離Ｌ及び目標到達時間ｔｆに基づいて目標軌道を生成する目標軌道生成部２１０と、経過時間ｔｃ及び誤差量（走行距離誤差）Ｌｄに基づいて誤差補正軌道を生成する誤差補正軌道生成部２２０と、目標軌道及び誤差補正軌道に基づいて規範軌道を生成する軌道統合部２３０と、を備えている。そして、軌道統合部２３０は、車両乗り心地を損なわないように目標軌道に基づいて予め決められた所定タイミングで、目標軌道と誤差補正軌道とを統合して規範軌道を生成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両位置決め制御装置に関し、特に、移動経路に勾配、うねり、段差などの外乱が存在した場合に車両が走行する軌道を補正した場合でも、車両乗り心地が損なわれないようにしたものである。

本発明に関係する従来の技術としては、例えば、特許文献１に記載された装置がある。即ち、特許文献１に記載された従来の装置は、半導体製造装置のステージに対する高精度位置決め制御を行うために、ステージの移動行程における躍度（加加速度）が連続的に変化するとともに、位置決め制御の開始時点及び終了時点における躍度がゼロとなるようにステージを駆動するようにしていた。かかる構成により、引用文献１に記載された装置では、ステージの駆動によって発生する振動を抑制することができるというものであった。

特開平１１−３１２６４３号公報

しかしながら、上記従来の装置では、半導体製造装置のステージという限定された環境下で動作させる移動対象の位置決めを行うものであるため、そもそも目標位置のずれに対処するということ自体が不要であった。従って、上記従来の装置では、制御開始前に外乱が存在しないことを前提として目標軌道を生成し、この目標軌道に追従するように位置決め制御を行うので、一般の道路を走行する車両のように移動中に外乱が加わる制御対象に適用することができなかった。
本発明は、このような従来の技術が有する未解決の問題点に着目してなされたものであって、移動行程に勾配、うねり、段差などの外乱が存在した場合でも滑らかさを失わない車両位置決め制御装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため、本発明の一態様である車両位置決め制御装置は、車両の位置決め制御開始位置から目標位置までの距離である目標距離と車両が前記目標位置に到達するに要する時間である目標到達時間とに基づき、目標軌道を生成する一方、実際の走行距離と、走行路が平坦路であると仮定した場合に前記車両が走行しているはずの走行距離との差を補正するための軌道である誤差補正軌道を生成し、そして、それら目標軌道及び誤差補正軌道に基づいて規範軌道を生成し、車両が規範軌道を追従して走行するように当該車両を制御するものであり、車両乗り心地を損なわないように目標軌道に基づいて予め決められた所定タイミングで、目標軌道と誤差補正軌道とを統合して規範軌道を生成するようにした。

本発明によれば、実走行距離と平坦路走行距離との間の差である走行距離誤差が発生した場合に、直ちに目標軌道を補正して規範軌道を生成するのではなく、車両乗り心地を損なわないように目標軌道に基づいて予め決められた所定タイミングで規範軌道を生成するようにしたため、移動経路に勾配、うねり、段差などの外乱が存在したために軌道を補正した場合でも、車両乗り心地を損なう可能性が低いという効果がある。

第１実施形態における車両の概略構成図である。第１実施形態における制御系全体の構成を示すブロック図である。モデル追従制御部の具体的構成を示すブロック図である。走行中の車両に影響を与える走行路の外乱を説明する図である。目標軌道及び所定タイミングの一例を示す波形図である。車両位置決め制御の全体の流れを示すフローチャートである。補正軌道の算出処理の概要を示すフローチャートである。誤差量の算出処理の概要を示すフローチャートである。第１実施形態の作用を説明する波形図である。第１実施形態の作用を説明する波形図である。第１実施形態の作用を説明する波形図である。第１実施形態の作用を説明する波形図である。

以下、本発明の実施形態を説明する。
（第１実施形態）
（構成）
図１は、本発明に係る車両位置決め制御装置を適用した車両の概略構成図である。
即ち、この車両１００は、走行するための駆動源としての電気モータ１と、その電気モータ１で発生した回転トルクを減速して駆動輪である前輪４ＦＬ、４ＦＲ側の車軸２Ａに伝達する減速器２と、を有している。従って、電気モータ１で発生した駆動トルクは、減速器２で減速されて車軸２Ａに伝達し、その車軸２Ａに伝達された駆動トルクによって前輪４ＦＬ、４ＦＲが回転駆動する。なお、電気モータ１には、その電気モータ１の回転速度を検出するためのレゾルバ（駆動軸回転角速度センサ）３が設けられていて、そのレゾルバ３から出力された検出信号は、図示しないＣＰＵやインタフェース回路などから構成された車両位置決め制御コントローラ１４に供給されるようになっている。
また、前輪及び後輪としての車輪４ＦＬ〜４ＲＲのそれぞれには、ブレーキアクチュエータ５ＦＬ〜５ＲＲと、ブレーキディスク６ＦＬ〜６ＲＲとが設置されていて、これにより、車輪４ＦＬ〜４ＲＲのそれぞれに制動トルクが発生するようになっている。

そして、車輪４ＦＬ〜４ＲＲには、それぞれの回転速度を検出する車輪速センサ７ＦＬ〜７ＲＲが設けられていて、それら車輪速センサ７ＦＬ〜７ＲＲから出力された検出信号は、車両位置決め制御コントローラ１４に供給されるようになっている。
また、車両１００は、ドライバによって操舵可能なステアリングホイール８を有し、ドライバがステアリングホイール８を操舵すると、ステアリングコラム８Ａを含む操舵系を介して転舵輪としての前輪４ＦＬ、４ＦＲに転舵角が発生するようになっている。なお、ステアリングコラム８Ａ以外の操舵系については、公知の構成が適用されるものであるため、ここでの図示及び詳細な説明は省略する。

そしてステアリングコラム８Ａには、操舵角を検出するための操舵角センサ９が設けられていて、その操舵角センサ９から出力された検出信号が、車両位置決め制御コントローラ１４に供給されるようになっている。
また、車両１００の運転席近傍の位置には、ドライバ操作可能な例えばタッチパネル式の入力装置１０が設置されている。そして、ドライバは、その入力装置１０を操作することで、この車両１００の位置決め制御における目標距離と到達時間などを指定することができる。入力装置１０に入力された情報は、車両位置決め制御コントローラ１４に供給されるようになっている。

車両１００には、アクセルペダル、ブレーキペダルも設けられている。図１には、模式的にアクセル・ブレーキペダル１１として図示している。ドライバは、これらペダルを操作することで、車両１００を加速又は減速させることができる。なお、アクセル・ブレーキペダル１１には、それらペダル操作の状態を検出するストロークセンサ１１Ａが設けられていて、ストロークセンサ１１Ａから出力された検出信号は、車両位置決め制御コントローラ１４に供給されるようになっている。なお、アクセル・ブレーキペダル１１には、外部からの制御信号に応じてそれらアクセルペダル及びブレーキペダルの踏み込み反力を調整可能なペダル反力アクチュエータ１１Ｂが設けられている。

さらに、車両１００は、前後方向の加速度を検出する前後加速度センサ１２を有している。前後加速度センサ１２から出力された検出信号は、車両位置決め制御コントローラ１４に供給されるようになっている。
さらに、車両１００は、車両位置決め制御コントローラ１４とは別に、図示しないＣＰＵやインタフェース回路などから構成されたローカルコントローラ１３を有している。このローカルコントローラ１３は、上位コントローラとしての車両位置決め制御コントローラ１４から供給される指令信号に応じて所定の演算処理を実行し、電気モータ１、ブレーキアクチュエータ５ＦＬ〜５ＲＲ、ペダル反力アクチュエータ１１Ｂのそれぞれに対して制御信号を出力するようになっている。

図２は、本実施形態における制御系の全体構成を示すブロック図である．
即ち、図２は、車両１００の位置決め制御系全体の基本的な構成を示しており、位置決め制御系の機能としては、規範軌道生成部２００と、誤差検出部３００と、モデル追従制御部４００とを備えている。
規範軌道生成部２００は、目標距離Ｌ及び目標到達時間ｔｆに基づいて目標軌道を生成する目標軌道生成部２１０と、経過時間ｔｃ及び誤差量（走行距離誤差）Ｌｄに基づいて誤差補正軌道を生成する誤差補正軌道生成部２２０と、目標軌道及び誤差補正軌道に基づいて規範軌道を生成する軌道統合部２３０と、を備えている。

より具体的には、図３に示すように、車両１００の位置決め制御開始位置から目標位置までの距離である目標距離Ｌを指定することが可能な目標距離指定部２４０と、車両が目標位置に到達するまでの要する時間である目標到達時間ｔｆを指定する目標到達時間指定部２５０と、タイマー２６０とを備えていて、目標距離指定部２４０で指定された目標距離Ｌ及び目標到達時間指定部２５０で指定された目標到達時間ｔｆが規範軌道生成部２００に供給されるようになっている。

目標軌道生成部２１０、誤差補正軌道生成部２２０及び軌道統合部２３０における具体的な演算処理は後述する。
図２に戻って、誤差検出部３００は、経過時間ｔｃと、車両１００に備えられた車輪速センサ７ＦＲ〜７ＲＲから供給される車輪速検出信号ＶＦＲ〜ＶＲＲと、レゾルバ３から供給される駆動軸回転角検出信号Ｄθとに基づき、走行距離誤差としての誤差量Ｌｄを演算する。

モデル追従制御部４００は、軌道統合部２３０から供給される規範軌道を追従して車両１００が走行するように、車両１００の電気モータ１等を制御する。なお、図３に示すように、車輪速センサ７ＦＲ〜７ＲＲから供給される車輪速検出信号ＶＦＲ〜ＶＲＲと、レゾルバ３から供給される駆動軸回転角検出信号Ｄθと、前後加速度センサ１２から供給される加速度検出信号Ｇとに基づき、車両１００の走行状態を推定する車両状態推定部４１０を有し、モデル追従制御部４００は、その車両状態推定部４１が推定した走行状態にも基づいて電気モータ１等を制御するようになっている。つまり、モデル追従制御部４００は、車両１００の実際の走行距離及び車速と、目標軌道が示す経過時間における走行位置及び車速とを比較し、前者が後者に一致するように、電気モータ１等を制御する。

ここで、目標軌道生成部２１０における目標軌道の生成処理について説明する。
上記のように、本実施形態の車両位置決め制御装置では、制御を実行する前に、予め目標距離指定部２４０及び目標到達時間２５０において、目標距離Ｌ及び目標到達時間ｔｆを指定する。そして、これら目標距離Ｌ及び目標到達時間ｔｆを入力として、目標軌道生成部２１０において位置決め制御開始位置から目標位置までの行程における躍度及び到達時間と、位置決め制御開始位置及び目標位置における躍度とを最小化する目標軌道を生成する。
そして、本実施形態では、下記（１）式に基づいて目標軌道を設定するようになっている。

なお、下記（２）式で表される躍度最小化軌道を滑らかに変化する周期関数で近似してなる目標軌道（近似軌道）に、さらにローパスフィルタを適用することで、発進・停止時の躍度および躍度の変化率がゼロになるようにした軌道を用いることもできる。

そのような近似軌道の一例が（３）式である。

ここで、上記（１）〜（３）式における状態量ｘ＝［ｘ１、ｘ２、ｘ３、ｘ４、ｘ５］は、制御開始位置から目標位置までの目標軌道を表す状態量であり、具体的には、ｘ１は距離［ｍ］、ｘ２は速度［ｍ／ｓ］、ｘ３は加速度［ｍ／ｓ^２］、ｘ４は躍度［ｍ／ｓ^３］、ｘ５は躍度の時間変化率［ｍ／ｓ^４］である。なお、上記（１）式にローパスフィルタを適用して躍度の時間変化率の次元まで滑らかに変化する規範軌道を用いても良い。ただし、ローパスフィルタを適用すると目標到達時間が若干長くなるため、目標到達時間が厳密に守られる必要がある場合は、目標到達時間ｔｆを補正して再計算することにより当初の目標到達時間ｔｆで目標距離Ｌに至る目標軌道を生成することができる。

そして、車輪速センサ７ＦＬ〜７ＲＲやレゾルバ３のような車両１００に設けられたセンサのみを用いて走行距離を算出すると、図４に示すように、車両１００の位置決め制御の開始位置と目標位置との間に、段差、うねり、勾配等の路面外乱が存在する場合には、目標距離Ｌを追従するように走行した場合の実際の走行距離と、走行路が平坦路であると仮定した場合に走行しているはずの走行距離（水平方向の走行距離）との間に、走行距離誤差（誤差量Ｌｄ）が生じる。

かかる誤差量Ｌｄは、誤差検出部３００において算出される。具体的には、車輪速センサ７ＦＬ〜７ＲＲから供給される各車輪の車輪速検出信号ＶＦＬ〜ＶＲＲ同士を比較することで、走行路面における平坦路との差異を検出し誤差量Ｌｄを算出する。例えば、前輪である２輪（車輪４ＦＬ、４ＦＲ）の走行距離の平均値Ｌｆと、後輪である２輪（車輪４ＲＬ、４ＲＲ）の走行距離の平均値Ｌｒとの差分を計算し、それを積算すれば、誤差量Ｌｄを算出できる。走行路上の段差やうねり路等の外乱は、走行中の車両１００はその前輪が先に通過するため、細かいサンプリング周期で求めた前輪及び後輪の走行距離の差から外乱を推定することが可能だからである。

さらに、各車輪４ＦＬ〜４ＲＲの情報をそれぞれ処理しても良い。例えば、４輪のうち１輪だけ段差に乗り上げた場合を考えると、段差に乗り上げた車輪だけ他の車輪の走行距離に比べて走行距離が長くなる。このため、最も走行距離の短い車輪との走行距離差を比較することにより、どの車輪が段差を乗り越えたかを判別することもできる。これは段差のみならず、路面のうねりや勾配などの路面外乱に対しても適用できる。

一方、誤差補正軌道生成部２２０においても、目標軌道生成部２１０と同様の演算処理を実行することで、誤差補正軌道を生成するようになっている。具体的には、目標到達時間指定部２５０で指定された目標到達時間ｔｆと、タイマー２６０が出力する制御開始からの経過時間ｔｃとの差分から残り時間ｔｒを算出し、この残り時間ｔｒを目標到達時間Ｌと同様に扱うとともに、誤差検出部３００で算出した誤差量Ｌｄを目標距離と同様に扱うことで、上記（１）〜（３）式を用いて、誤差補正軌道生成部２２０において誤差補正軌道を生成する。

そして、図５は、本実施形態において求めた目標軌道の一例を示している。なお、この図５に示す目標軌道は、上記（１）式を用いるとともに、目標距離Ｌを１［ｍ］、目標到達時間ｔｆを１［ｓ］とした場合における距離［ｍ］、速度［ｍ／ｓ］、加速度［ｍ／ｓ^２］、躍度［ｍ／ｓ^３］を示している。
ここで、図５において、躍度が極値又はゼロ値を取るタイミングをｔ１〜ｔ５で示す。即ち、タイミングｔ１、ｔ３、ｔ５は、躍度が極値を取り、タイミングｔ２、ｔ４は、躍度がゼロ値を取っている。

そして、本実施の形態における規範軌道生成部２００の軌道統合部２３０は、タイミングｔ１〜ｔ５であるときに、誤差量Ｌｄが閾値以上であることが確認されると、目標軌道と誤差補正軌道とを統合して規範軌道を生成し、それ以外のタイミングでは、目標軌道と誤差補正軌道との統合は行わない。なお、軌道統合部２３０は、目標軌道と誤差軌道とを統合する条件を満たさないときには、目標軌道そのものを規範軌道としてモデル追従制御部４００に供給する。
このように誤差補正のタイミングを限定しているのは、タイミングｔ１〜ｔ５は速度や加速度が変曲点や極値を取るので、そのときに誤差補正軌道を目標軌道に重畳しても乗り心地を悪化させる可能性が低いからである。

一方、例えばタイミングｔ４のように減速様態にあるときに誤差補正軌道を目標軌道に重畳した場合、先ず、誤差補正量が小さければ減速中の車速の変化も小さく且つ再加速に至るようなことはないので、乗り心地は悪化しない。また、誤差補正量が多少大きくても車速が一定速になる程度であれば、乗り心地は保たれる。しかし、車速が再加速になるような大きな誤差補正量を重畳してしまうと、乗員はそれを違和感として感じてしまい、乗り心地は悪化してしまう。
このような誤差補正量と乗り心地との関係は、タイミングｔ１〜ｔ５の全てにおいて生じる。つまり、目標到達時間ｔｆはそのままで、乗り心地を損なわずに統合できる誤差補正量には、タイミングｔ１〜ｔ５ごとに限界がある。その限界量を、表１に示す。

ここで、上記（１）式の第４式は、目標位置に至るまでの躍度を表す多項式であり、この多項式の根は「０」「０．２７６４」「０．７２３６」「１」の４つである。この４つの根から始点および終点に対する根「０」「１」を除いた残りの２点が得られる。この２点は加速度が極値を取る点である。
また、上記（１）式の第５式は、躍度の時間微分値を表す多項式であり、この多項式の根は「０．１１２７」「０．５」「０．８８７３」の３つである。これらの３点は加速度の変曲点である。
これら計５点（つまり、タイミングｔ１〜ｔ５）が、補正軌道の重畳点の候補となる。

そして、表１からも判るように、目標距離Ｌの終盤に差し掛かっているタイミングｔ４及びｔ５では、乗り心地を損なわずに誤差補正可能な限界値が低い。特にタイミングｔ５においては、目標距離Ｌに対して既に８９％程度の距離を走行済みであるので、この時点で大きな外乱が累積されていて限界値以上の補正が必要になった場合には、乗り心地と位置決め精度の両立ができない。

そこで、誤差補正量が乗り心地を損なわずに補正できる限界値を超えた場合には、目標到達時間ｔｆの制約条件を緩めることで、乗り心地を損なわずに誤差補正をすることが望ましい。例えば、誤差補正後の目標軌道が乗り心地を損なわずに補正できる限界値を超えた場合には、誤差補正後の目標軌道が再加速にならないように到達時間ｔｆを増加した補正軌道を生成する。

また、本実施形態では、軌道統合部２３０が生成した規範軌道に車両１００を追従させるモデル追従制御部４００の制御として、その規範軌道と実際の軌道との差である追従誤差を状態量としたモデル追従スライディングモード制御を用いる。よって、未知の不確かさが存在しても、オーバーシュートや振動的な挙動とならず、ロバスト性が高い制御系が構築できる。これにより、段差・うねり・勾配といった路面外乱や、輪加重変動や車重変動などのパラメータ変動、軸摩擦のようなモデル化誤差といった未知の不確かさが生じても、乗り心地を損なうことなく高い位置決め精度を行うことができる。

（動作）
次に、動作を説明する。
図６〜図８は、本実施の形態で実行される車両位置決め制御における処理の流れを示すフローチャートであり、図６は制御全体の流れを示し、図７は補正軌道を生成する処理の流れを示し、図８は誤差量Ｌｄを求める処理の流れを示す。
図６の処理が開始されると、先ずはそのステップＳ６０１において、目標距離Ｌ及び目標到達時間ｔｆがドライバにより指定され、ステップＳ６０２に移行して、それら目標距離Ｌ及び目標到達時間ｔｆに基づき、上記（１）式を用いて、目標軌道ｘ１〜ｘ５を算出する。目標軌道ｘ１〜ｘ５が算出されたら、誤差補正を行うタイミングとして、上記表１に示したようなタイミングｔ１〜ｔ５を求める。即ち、躍度ｘ４が極値又はゼロ値を取るタイミングを所定タイミングとして設定する。

そして、ステップＳ６０３に移行し、例えばドライバがブレーキペダルから足を離したことを契機として、モデル追従制御部４００は車両１００に対して位置決め制御を開始する。すると、車両１００は、目標軌道を追従して走行することになる。
そして、ステップＳ６０４に移行し、ドライバが運転に介入しているか否か（アクセルペダルやブレーキペダルを操作したか否か）を判断し、ここでドライバの介入が確認された場合は、ステップＳ６０５に移行し、今回の車両位置決め制御を一時停止する。

そして、ステップＳ６０６に移行し、車両位置決め制御を再開するか否かを判断し、ここで再開するという判断が行われたら、車両位置決め制御を再開するとともに、ステップＳ６０４に戻る。なお、ステップＳ６０６における判断は、例えば、ドライバに車両位置決め制御を再開するか否かの判断を促し、そのときのドライバの入力に基づいて再開させるか否かを判断することができる。或いは、ドライバの介入が極短い時間だけ行われたことが確認できた場合には制御を再開すると判断し、ドライバの介入が所定時間以上継続した場合には再開しないと判断する、ということも考えられる。そして、ステップＳ６０６の判断が「ＮＯ」の場合には、これで今回の処理は終了する。

一方、ステップＳ６０４の判断が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ６０７に移行し、誤差補正を行うタイミング（補正点）に到達したか否かを判定する。上記の例であれば、図５及び表１に示すタイミングｔ１〜ｔ５のいずれかに達した時点であるか否かを判定することになる。
ステップＳ６０７の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ６０８に移行し、今度は、目標位置に到達したか否かを判定する。このステップＳ６０８の判定が「ＮＯ」の場合には、ステップＳ６０４に戻って上記の処理を繰り返し実行し、ステップＳ６０８の判定が「ＹＥＳ」の場合には、今回の車両位置決め制御が完了したと判断して、電気モータ１のトルクをゼロにするとともにブレーキを作動させて車両１００を確実に停止させ、今回の処理を終了する。

そして、ステップＳ６０７の判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ６０９に移行し、その時点での誤差量Ｌｄが閾値以上であるか否かを判定する。誤差量Ｌｄの演算については後述する。
そして、このステップＳ６０９の判定が「ＮＯ」の場合、つまり誤差量Ｌｄが小さい場合には、ステップＳ６０４に戻って上述した処理を繰り返し実行する。

しかし、ステップＳ６０９の判定が「ＹＥＳ」の場合には、誤差補正を行う必要があると判断し、ステップＳ６１０に移行する。ステップＳ６１０では補正軌道を生成する。そして、ステップＳ６１１でその補正軌道と目標軌道とを統合して規範軌道を生成し、ステップＳ６０４に戻って上述した処理を再び実行する。
ステップＳ６１０における処理は、具体的には、図７に示すようになっている。
即ち、誤差補正軌道の精製処理が開始されると、先ずそのステップＳ７０１において、その時点での誤差積分値（誤差量Ｌｄ）を取得するとともに、目標到達時間ｔｆと経過時間ｔｃとの差分から残り時間ｔｒを算出する。

ついで、ステップＳ７０２に移行し、ステップＳ７０１で取得した誤差量Ｌｄが、今回の補正のタイミングによって決まる補正の限界値（例えば、表１の下段の値）を越えているか否かを判断する。
ステップＳ７０３の判断が「ＮＯ」の場合には、このまま補正軌道を生成しても乗り心地を悪化させる可能性は低いと判断し、ステップＳ７０３に移行して、上記（１）式を用いて補正軌道を生成する。

これに対し、ステップＳ７０２の判定が「ＹＥＳ」の場合には、ステップＳ７０４に移行し、指定された目標到達時間ｔｆに一定時間を加算するなどの演算を行うことで、その目標到達時間ｔｆを緩和する。
そして、ステップＳ７０５に移行し、緩和された目標到達時間ｔｆに基づいて誤差量Ｌｄが、今回の補正のタイミングによって決まる補正の限界値を越えているか否かを判断する。

ここで、図６のステップＳ６０１で指定された当初の目標到達時間ｔｆに対して、タイミングｔ１〜ｔ５における残り時間ｔｒ（＝α×ｔｆ）（ただし、α＝０．８８７３、０．７２３６、０．５、０．２７６４、０．１１）において、誤差量Ｌｄが表１に示した限界値以内の場合には、ステップＳ７０３で誤差量Ｌｄと残り時間ｔｒとを用いて補正軌道を生成すればよい。

しかし、誤差量Ｌｄが限界値から外れている場合には、ステップＳ７０４に移行し、目標到達時間ｔｆを緩和する。この緩和の考え方を、具体的に説明すると、図５及び表１に示したタイミングｔ３において、誤差量Ｌｄが限界値から外れている場合には、現在の残り時間ｔｒを倍の２ｔｒ（＝２×α×ｔｒ）とすることで、補正後の目標到達時間ｔｆを（１＋α）×ｔｆに緩和する。これにより、誤差補正できる限界を、全行程の＋２０％〜＋４０％にすることができ、その条件下であれば、乗り心地を悪化させることなく誤差補正を行える可能性が高くなる。従って、ステップＳ７０４に移行し、緩和した目標到達時間ｔｆに基づいた補正の限界値を、誤差量Ｌｄが外れているか否かを判断しても、外れていると判断される可能性は低くなっている。そこで、ステップＳ７０３に移行し、補正軌道が求められる。

図９は、タイミングｔ３において補正軌道を重畳した場合の様子を示しており、実線はステップＳ６０２において当初設定された目標軌道、破線はタイミングｔ３においてステップＳ７０３で求められる誤差軌道、一点鎖線はタイミングｔ３においてそれら目標軌道と誤差軌道とを統合した結果としての規範軌道をそれぞれ示している。なお、この線の使い分けは、図１０〜図１２においても同様である。
この例では、目標到達時間ｔｆが、当初設定された１［ｓ］から緩和後の１．５［ｓ］程度に緩和された様子を示している。そして、補正軌道を当初の目標軌道に重畳しても、再加速は行われず、ドライバは補正軌道の重畳により速度の変化を違和感として感じにくく、従って乗り心地が悪化する可能性は低くなっている。

なお、ステップＳ７０４で目標到達時間ｔｆを緩和したとしても、ステップＳ７０５の判定が「ＹＥＳ」となる可能性もある。その場合には、ステップＳ７０６に移行し、その時点での補正不足量を求め、ステップＳ７０７に移行し、補正限界軌道を算出し、そして、ステップＳ７０８に移行し、図９の時点（ａ）において強制的に一定速走行軌道を挿入した規範軌道を生成する。これにより、ステップＳ７０５の判定が「ＹＥＳ」となってしまった場合であっても、軌道の滑らかさを失うことなく目標位置を補正することが可能となる。

ステップＳ７０６〜７０８における一定速走行軌道挿入処理について具体例を示す。例えば補正量Ｌadj（誤差量Ｌｄ）が当初の目標距離Ｌに対して＋５０％の場合は、先に示した目標到達時間緩和時の補正限界（＋４０％）に対して、１０％の補正不足が生じることになる。
そこで、目標軌道の速度を表す上記（１）式１の第２式において、ｔ／ｔｆ＝０．５と置くと、図９の時点（ａ）における補正軌道の速度最大値Ｖｍａｘは、下記の（４）式で表される。

そこで、不足している０．１Ｌ分の距離を補正するために時点（ａ）にΔｔ（＝０．１／Ｖｍａｘ）［ｓ］だけ一定速Ｖｍａｘで走行する軌道を挿入すれば、目標到達時間緩和時の補正限界を超えた場合においても軌道の滑らかさを失うことなく目標位置を補正することが可能となる。この考え方は、他のタイミングに対しても同様に拡張可能であり、図１０は、タイミングｔ４に拡張した場合の様子を示している。
そして、図６のステップＳ６１１では、図７の処理で生成された補正軌道を用いて規範軌道が生成される。

一方、図８の処理においては、先ずそのステップＳ８０１において、誤差量Ｌｄを求める際の演算処理における積分値を初期化し、ステップＳ８０２に移行する。ステップＳ８０２では、前輪側の車輪速センサ７ＦＬ、７ＦＲから供給される車輪速検出信号ＶＦＬ、ＶＦＲである車輪速パルスカウントと、後輪側の車輪速センサ７ＲＬ、７ＲＲから供給される車輪速検出信号ＶＲＬ、ＶＲＲである車輪速パルスカウントとの差を検出し、ステップＳ８０３に移行し、その車輪速パルスカウントの差を累積して積分値を求める。

そして、ステップＳ８０４に移行し、ステップＳ８０３で求めた積分値が閾値に達しているか否かを判断し、その判断が「ＮＯ」の場合にはステップＳ８０２に戻って上記処理を繰り返し実行する。
しかし、ステップＳ８０４の判断が「ＹＥＳ」となった場合、つまり積分値が閾値に達した場合には、ステップＳ８０５に移行し、その誤差の積分値を、補正量Ｌｄとして出力する。その後、ステップＳ８０１に戻って上記の処理を再び実行する。
以上のような処理が実行されれば、補正軌道が重畳されるのは、乗り心地が悪化する可能性が低い所定タイミングのみとなる。よって、補正軌道が重畳されることで乗り心地が損なわれる可能性は低くなる。

図１１は、躍度ｘ４がゼロ値を取るタイミングｔ４において補正軌道を重畳した場合の様子を示している。この図１１に示す例では、乗り心地を損なうことなく補正できる限界を超えてない範囲で補正軌道を重畳しているため、加速度ｘ３における補正軌道を重畳した後の波形（一点鎖線）は、再加速となる正側の領域には至っていない。このため、全行程中で加速及び減速の出現回数は、当初の目標軌道と同じままであり、補正軌道を重畳しても滑らかさを失うことなく目標位置を修正することができる。

一方、図１２は、図１１と同様にタイミングｔ４において補正軌道を重畳しているが、そのときに重畳する補正量が限界値を超えている場合の様子を示している。この図１２に示す例では、加速度ｘ３における補正軌道を重畳した後の波形（一点鎖線）は、加速度０のラインを跨いで複数回上下動を繰り返した波形となっている。このため、時刻ｔ４において再加速となり、その後、再度の減速が行われてしまい、これのより滑らかさが失われ乗り心地が悪化してしまう。

（第１実施形態の効果）
（１）軌道統合部２３０は、車両乗り心地を損なわないように目標軌道ｘ１〜ｘ５に基づいて予め決められた所定タイミングｔ１〜ｔ５で、目標軌道と誤差補正軌道とを統合して規範軌道を生成するようにしたため、補正軌道が重畳されることで乗り心地が損なわれる可能性は低い。
（２）軌道統合部２３０は、目標軌道と誤差補正軌道とを統合する前は目標軌道を規範軌道とするから、誤差補正軌道を統合する前後で車両位置決め制御の内容を大きく変える必要がない。

（３）誤差補正軌道を重畳する所定タイミングｔ１〜ｔ５は、目標軌道において躍度が極値又はゼロ値を取るタイミングとしたため、より確実に補正軌道が重畳されることで乗り心地が損なわれる可能性を低くできる。
（４）軌道統合部２３０は、走行距離誤差が閾値を越えていない場合には当初設定された目標軌道ｘ１〜ｘ５を規範軌道とし、走行距離誤差が閾値を越えている場合には、所定タイミングｔ１〜ｔ５で目標軌道と誤差補正軌道とを統合して規範軌道を生成する。このため、誤差量が小さい状況では誤差補正軌道の重畳は行わず、誤差量が大きくなると誤差補正軌道の重畳が行われるから、閾値を適宜設定することで、誤差補正軌道の重畳は必要最小限で済むようになる。

（５）目標軌道生成部２１０は、車両１００の位置決め制御開始位置から目標位置までの行程における躍度ｘ４及び目標到達時間ｔｆと、車両１００の位置決め制御開始位置及び目標位置における躍度ｘ４とが最小化されるように目標軌道ｘ１〜ｘ５を生成するため、乗り心地がよい目標軌道を設定することができる。
（６）誤差検出部３００は、車輪速センサ７ＦＬ〜７ＲＲから供給される車輪速検出信号ＶＦＬ〜ＶＲＲに基づいて走行距離誤差を検出するため、システム構成も演算処理の内容も簡易で済む。
（７）誤差補正軌道生成部２２０は、残り時間ｔｒと走行距離誤差とに基づき誤差補正軌道を生成するため、目標軌道を演算する際と同様の処理で誤差補正軌道を生成することができるから、開発コストを抑えることにも寄与できる。

（変形例）
上記第１実施形態では、本発明に係る車両位置決め装置及び車両位置決め制御方法を、電気モータ１を駆動源とした車両１００に適用した場合について説明したが、本発明が適用し得る車両はこれに限定されるものではなく、内燃機関を駆動源とした車両や、内燃機関及び電気モータの両方を駆動源とした所謂ハイブリッド車両であっても、本願発明は適用可能である。
また、上記第１実施形態では、発明の理解を容易にするために車両１００が直進走行する場合を例に説明しているが、本発明に係る車両位置決め制御装置は、旋回走行する場合にも当然に適用可能である。

１電気モータ、２減速器、２Ａ車軸、３レゾルバ、４ＦＬ〜４ＲＲ車輪、５ＦＬ〜５ＲＲブレーキアクチュエータ、６ＦＬ〜６ＲＲブレーキディスク、７ＦＬ〜７ＲＲ車輪速センサ、８ステアリングホイール、８Ａステアリングコラム、９操舵角センサ、１０入力装置、１１アクセル・ブレーキペダル、１１Ａストロークセンサ、１１Ｂペダル反力アクチュエータ、１２前後加速度センサ、１３ローカルコントローラ、１４車両位置決め制御コントローラ、１００車両、２００規範軌道生成部、２１０目標軌道生成部、２２０誤差軌道生成部、２３０軌道統合部、３００誤差検出部、４００モデル追従制御部

Claims

車両の位置決め制御開始位置から目標位置までの距離である目標距離と前記車両が前記目標位置に到達するに要する時間である目標到達時間とに基づき、目標軌道を生成する目標軌道生成部と、
前記車両の実際の走行距離である実走行距離と走行路が平坦路であると仮定した場合に前記車両が走行しているはずの走行距離である平坦路走行距離との差である走行距離誤差を検出する走行距離誤差検出部と、
この走行距離誤差検出部が検出した前記走行距離誤差分を補正するための軌道である誤差補正軌道を生成する誤差補正軌道生成部と、
前記目標軌道及び前記誤差補正軌道に基づいて規範軌道を生成する軌道統合部と、
前記車両が前記規範軌道を追従して走行するように当該車両を制御するモデル追従制御部と、
を備え、
前記軌道統合部は、車両乗り心地を損なわないように前記目標軌道に基づいて予め決められた所定タイミングで、前記目標軌道と前記誤差補正軌道とを統合して前記規範軌道を生成することを特徴とする車両位置決め制御装置。
前記軌道統合部は、前記目標軌道と前記誤差補正軌道とを統合する前は、前記目標軌道を前記規範軌道とする請求項１記載の車両位置決め制御装置。
前記所定タイミングは、前記目標軌道において躍度が極値又はゼロ値を取るタイミングである請求項１又は２に記載の車両位置決め制御装置。
前記軌道統合部は、前記走行距離誤差が閾値を越えていない場合には、前記目標軌道を前記規範軌道とし、前記走行距離誤差が閾値を越えている場合には、前記所定タイミングで、前記目標軌道と前記誤差補正軌道とを統合して前記規範軌道を生成する請求項１乃至３のいずれか１項に記載の車両位置決め制御装置。
前記目標軌道生成部は、前記車両の位置決め制御開始位置から前記目標位置までの行程における躍度及び前記目標到達時間と、前記車両の位置決め制御開始位置及び前記目標位置における躍度とが最小化されるように前記目標軌道を生成する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の車両位置決め制御装置。
前記車両の各車輪の車輪速を検出する車輪速検出手段を備え、
前記走行距離誤差検出部は、前記車輪速検出手段の検出結果に基づいて前記走行距離誤差を検出する請求項１乃至５のいずれか１項に記載の車両位置決め制御装置。
前記誤差補正軌道生成部は、前記目標到達時間と、前記目標到達時間から現在位置に達するまでの時間を減じた時間である残り時間と、前記走行距離誤差と、に基づき、前記誤差補正軌道を生成する請求項１乃至６のいずれか１項に記載の車両位置決め制御装置。