JP2017532253A - 車両挙動に影響を及ぼす変数を予測する方法および対応する仮想センサ - Google Patents
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Abstract
Description
予測手順は、
各々の時間間隔における車両の移動中に測定される動的変数のセットを利用すること、および、
測定された動的変数のセットにおいて、変数に対して算出される少なくとも1つの最適な非線形回帰関数を適用して、変数の予測を取得するために予測することを備える。
最適な非線形回帰関数は、オフラインの最適な算出手順により取得される。
オフラインの最適な算出手順は、基準データの取得されたセットおよび車両の移動中に測定される動的変数のセットに基づいて、所望の精度レベルに対して、所望の精度レベル以下の予測エラーを動作条件の所与のセットにおいて提供する回帰関数を見つけることを含む。
基準データの取得されたセットは、動作条件の所与のセットにおいて、車両の測定された動的変数および車両の横および縦速度に対応する変数を含む変数の基準データのセットを取得することにより得られる。
、縦加速度axを移動中に測定する。上述されたように、これらは基本的にESCシステムにより測定される変数であり、本明細書に記載される方法は、リアルタイムで、好ましくは、ESC12により測定される変数にのみ基づいて動作する。そのような変数MQは、横滑り角の仮想センサモジュール11に提供され、この仮想センサモジュール11は、そのような変数に基づいて、リアルタイムで、車両10の横滑り角βの予測
を供給する。
のみを受信し、リアルタイムで、横滑り角βの予測
を供給する。
すなわち、ステアリング角α、横加速度ay、4つの車輪速度ws、ヨーレート
、縦加速度axを含む。しかしながら、基準データセットDdは、さらに、縦速度vxおよび横速度vyと関連する、さらに取得された基準データを含む。これらの縦速度vxおよび横速度vyデータは、好ましくは、車両シミュレータにより、仮想センサ11のオフライン策定に必要な測定装置を最小に維持するために提供され得る。しかしながら、基準データセットDdがテスト車両における測定から取得される事例において、これらのデータは、GPSセンサを加えた実験用の光または慣性センサにより、本質的に既知の手法で提供され得る。縦速度vxおよび横速度vyデータは、仮想センサ11により実施される予測手順DVSβの既定または策定においてのみ使用され、実時間予測には必要とされない。
すなわち、変数MQが測定される時間tを考慮すると、次の時間間隔t+1で予測される横滑り角
は、所与の整数である各々の時間間隔ny、nw、nΨ、nx、および、nαにおいて測定される、車両10のESCシステム12から取得される変数のベクトルである引数ベクトル
で評価される非線形回帰関数
の値により取得される。そのような時間間隔ny、nw、nΨ、nx、および、nαは、仮想センサDVSβのメモリを規定し、他とは異なるものとして設定され得る。
を見つけることにより取得される:基準データDdのセットに包含されるデータおよび測定精度の情報を利用すること、すなわち、各々の測定値は、その測定精度またはエラーを伴って考慮され、所望の精度レベルεに対して、
として有界の予測エラーを与える回帰関数
を見つけること、すなわち、横滑り角βとその予測
との間の差のモジュールは、任意の時間tに対する、対象の動作条件OCの範囲全体(動作条件OCは、とりわけ、道路−タイヤ摩擦、車の負荷、タイヤの状態を含み得る)に対して所望の精度レベルε以下であり、テスト車両またはシミュレータは、そのような動作条件OCを受けて、データセットDdをステップ210で取得する。
第1の実施形態において、DVSβとして示される仮想センサに至り、オフライン動作220は、以下の最適化問題の回帰関数
解決策を見つけることと関連する。
ここで、基準データセットDdに包含されるデータは、(3)の右端側を計算するために使用される。
の関数
は、各時間tに対するリプシッツ条件を順守する。リプシッツ条件の定数は、k番目の出力に対するパラメータγ、ρの生成物であり、ここで、0≦γ<∞、0≦ρ<∞であり、kは1からmへ変化し、ここで、m=max[ny,nw,nΨ,nx,nα]であり、すなわち、変数MQの測定の異なる間隔の中の最大間隔である。
および
であることを考えると、(3)の回帰関数
の解決策は、任意の時間間隔tに対して、および、基準データセットDdを取得するために使用される実験的な条件を構成する対象の動作条件OC(道路の乾湿または道路−タイヤ摩擦係数、車の負荷、タイヤの状態など)の範囲全体に対して、最大予測エラー
を最小にするフェージングメモリ関数の当該クラス
における関数
として見つけられる。
により記載される予測手順DVSβのエラーは、全ての時間tおよびデータセットDdに含まれる動作条件OCの範囲全体に対して、
として境界を示される。その後、
の場合、導き出された仮想センサDVSβは、ε−ロバスト設計問題に対する解決策である。
ここで、要求時間における
の値はESCモジュール12から取得され、
は、オフラインで(3)の解決策として計算される回帰関数である。
を、そのような測定変数MQに基づいて算出すること、車両10の移動中に各々の時間間隔ny,nw,nΨ,nx,nαにおいて測定される変数MQのセット、すなわち、ESCシステム12から取得される変数のベクトル
を利用すること、および、そのような測定変数のセットにおいて、そのような横滑り角βに対して算出された最適な非線形回帰関数
を適用して、そのような予測を取得するために予測することを備える横滑り角βの予測を予測手順DVSβにより算出するステップ230を行うことを含み、当該の最適な非線形回帰関数
は、以下を含む、オフラインの最適な算出手順により、すなわち、動作220により取得される:基準データDdの取得されたセットに基づいて、所望の精度レベルεに対して、当該の所望の予測レベルε以下の予測エラーを動作条件OCの所与のセットにおいて与える回帰関数fβを見つけることであって、取得された基準データDdのセットは、動作条件OCの当該所与のセットにおいて、車両10の当該の測定変数MQおよび車両10の横速度vyおよび縦速度vxに対応する変数を含む変数の基準データDdのセットを取得する動作210により取得される、見つけること。
車両の横滑り角の仮想センサに至り、DVSβvとして示される第2の実施形態は、それぞれDVSvxおよびDVSvyと示される、縦速度vxおよび横速度vyの2つの仮想センサの策定に基づく。
解決策は、任意のtに対する、および、基準データセットDdを取得するために使用される実験条件を構成する対象の動作条件OC(道路の乾湿、車の負荷、タイヤの状態など)の範囲全体に対する、最大予測エラー
を最小化する縦速度vx(t)の予測
を与える。
−仮想センサDVSvyは、以下の式で取得される。
からなる、(7)および(8)から取得される縦速度
の予測を加えたベクトルである。様々な実施形態において、ベクトルryを構成するサブセットに対する他の選択が可能である。
解決策は、任意のtに対する、および、基準データセットDdを取得するために使用される実験条件を構成する対象の動作条件OC(道路の乾湿、タイヤの状態など)の範囲全体に対する、最大予測エラー
を最小化する縦速度
の予測
を与える。
−この第2の実施形態にしたがって策定される仮想センサDVSβvに提供される横滑り角βの予測
は、以下のように規定される。
に対する横速度vyの最適な予測
の比率の逆正接として、規定される。
−量
は、以下のように計算される。
を提供する。その後、
の場合、導き出される予測手順DVSβvは、ε−ロバスト設計問題に対する解決策である。最適化問題(8)および(10)の
および
解決策は、先に引用されたNovara−Ruiz−Milaneseの論文に記載されているアルゴリズムを使用して取得され得る。
の予測
を計算する。
−目下の時間tにおける縦速度
の予測
は、以下のように計算される。
は、オフラインで(8)の解決策として計算される回帰関数である。
−目下の時間tにおける横速度
の予測
は、以下のように計算される。
の値は、オンラインでESCモジュール12から取得され、要求時間における
の値は、オンラインで(12)から計算される縦速度の最適な予測であり、
は、オフラインで(10)の解決策として計算される回帰関数である。
−仮想センサDVSβvにより提供される目下の時間tにおける横滑り角
の予測
は、以下のように計算される。
および
は、(12)および(13)を介して事前に計算された最適な予測である。
および
の知識であることに、留意されたい。
および縦速度
の予測を与える(12)および(13)の計算は、横滑り角
を予測する方程式(14)の算出の前に起こるので、本明細書に記載される第2の実施形態により、横速度および/または縦速度のみを予測する仮想センサDVSvxおよびDVSvyを、必ずしも横滑り角をさらに予測する必要なく策定できる。
方法の第3の実施形態は、DVSβμとして示される横滑り角の仮想センサの策定に至り、ステップ210で、基準データセットDdをL個の基準サブセットDd1,Dd2,..,DdLに分割するように動作することを想定する。動作条件OCの当該の所与のセットにおける対象の判定された動作条件により特定される当該サブセットの各々は、対象の動作条件の同じ値(または、値の範囲)に対して取得されるデータを包含する。本明細書に記載される実施形態において、分割は車両挙動に影響を及ぼす最も関連性の高い動作条件OCであると見なされ得る道路−タイヤ摩擦係数μ1,μ2,..,μLにしたがって行われると見なされる。説明の簡易化を目的として、L=2サブセットにおける分割が考慮されるが、方法は、以下に示されるように、より大きいLの値へ容易に拡張され得る。基準データセットDdにおいてt=1,..,Mに対するデータが摩擦係数μ≒μ1を伴って取得され、t=M+1,..,Nに対するデータがμ≒μ2を伴って取得されると仮定すると、2つの基準サブセットは以下である。
−横滑り角の第1の予測器は、以下の式で評価される。
は以下の最適化問題の解決策である。
に包含されるデータは、(16)の右端側を計算するために使用される。
−横滑り角の第2の予測器は、以下の式で評価される。
は、以下の最適化問題の解決策である。
に包含されるデータは、(17)の右端側を計算するために使用される。
−動作220により、以下の式のヨーレートの第1の予測器が評価される。
は、測定変数MQのサブセット、すなわち、4つの車輪速度ws、横加速度ay、および、ステアリング角αからなるベクトルであり、
は、以下の最適化問題の解決策である。
に包含されるデータは、(18)の右端側を計算するために使用される。
−ヨーレートの第2の予測器は、以下の式により評価される。
は、以下の最適化問題の解決策である。
に包含されるデータは、(19)の右端側を計算するために使用される。
解決策は、先に引用されたNovara−Ruiz−Milaneseの論文に記載されるアルゴリズムを使用して取得され得る。
−目下の時間tにおけるヨーレート
の2つの予測
および
は、以下のように計算される。
ここで、要求時間における
の値はESCモジュール12から取得され、
および
は、オフラインで(18)および(19)において計算される回帰関数であり、実際の動作条件が、それぞれμ=μ1またはμ=μ2であると見なす。
−以下の最適化問題の解決策
が計算される。
と、パラメータλの係数関数を有する第1のヨーレート予測
および第2のヨーレート予測
の線形的な組み合わせとの間の差の絶対値を考慮して、0から1の中に包含されるパラメータλの値を見つけ、そのような差を最小化する。この最適化問題は、オンラインで既知の線形検索方法を使用して効率的に解決され得る。
−目下の時間tにおける横滑り角
の2つの予測
および
は、以下のように計算される。
ここで、要求時間における
の値は、ESCモジュール122から取得され、
および
は、オフラインで(16)および(17)において計算される回帰関数であり、実際の動作条件は、それぞれμ=μ1またはμ=μ2であると見なす。
−最終的に、目下の時間tでの横滑り角
の予測
は、以下のように計算される。
の係数関数として有する横滑り角の第1および第2の予測の線形的な組み合わせとして、要するに、最適なパラメータ
、および、それを補完する負の値として計算される。
を使用して、タイヤ−道路摩擦係数μの値をリアルタイムで検出するために実際に利用される。
は、(18)を参照すると、同じ摩擦係数μ1の条件で測定されるデータから策定される
であり、(19)を参照すると、実際のものとは異なる摩擦係数μ2に対して策定される
である第2のヨーレート予測
より精度の高い予測を与える。したがって、最適化問題(22)の解決策は、
に至り、したがって、実際に車両10は摩擦係数μ1で動作していることを検出する。その後、方程式(25)から、横滑り予測
が提供される。方程式(16)および(25)から確認され得るように、横滑り角の予測
は、動作条件μ1に対する予測エラーを最小化する回帰関数
により記載される仮想センサにより取得される。したがって、この予測は、基準データの分割をμの値にしたがって利用し、リアルタイムでタイヤ−道路摩擦係数の値を検出せずに、データセットDdが構成するμの値の範囲に対する予測性能のバランスを取る必要がある第1の実施形態の仮想センサDVSβおよび第2の実施形態の仮想センサDVSβvにより達成可能な精度より良好な(または、最大限でも同等の)精度を達成する。
の予測
を提供する仮想センサの取得を可能とすることであり、以下のように計算される。
およびL個の
は、方程式(16)(17)および(18)(19)と類似のL個の方程式から計算され、各々が対応する基準サブセットDd1,Dd2,..,DdLに基づく。リアルタイムで車両において動作する仮想センサ11は、目下の時間tにおいて、方程式(20)(21)と類似するL個の方程式により取得されるヨーレート
のL個の予測
および、方程式(23)(24)と類似するL個の方程式により取得される、横滑り角
のL個の予測
を計算する。ヨーレートの予測は、方程式(22)のベクトルのバージョンにおいて使用され、ヨーレート
と、そのような予測
の線形的な組み合わせとの間の差を最小化する合計を有する正の係数のベクトル
の値を判定し、係数として当該ベクトル
のコンポーネントを有する。最終的に、横滑り角は、方程式(25)のベクトルのバージョンを使用して、すなわち、横滑り予測の線形的な組み合わせ
を使用して取得され、係数として当該ベクトル
のコンポーネントを有する。
に基づいて検出するために使用され得ることが明白であり、以下のために使用され得ることが明白である。
基準データセットDdを複数のL個の基準サブセットDd1,Dd2,..,DdLに、動作条件OCの所与のセットにおける対象の動作条件の値にしたがって分割すること、
当該の基準サブセット(Dd1,Dd2,..,DdL)に対応して、その値がリアルタイムで車両10において測定され対象の当該条件OCに依存する、車両挙動に影響を及ぼす変数の複数の予測を、最適な非線形回帰関数を取得する当該動作220により取得すること、
測定変数と、係数の当該ベクトルにより判定される係数を有する車両挙動に影響を及ぼす変数の該当予測の線形的な組み合わせとの間の差を最小化する最適化問題の係数解決策のベクトルΛ*を取得すること。
Claims (16)
- 車両挙動(10)に影響を及ぼす少なくとも1つの変数(β;vx,vy,Ψ,μ)の予測のための方法であって、
前記車両(10)の動的変数(MQ)を移動中に測定することと、
リアルタイムで前記変数(β;vx,vy,Ψ)の予測(
;
;
)を、前記測定された動的変数(MQ)に基づいて算出することと、
を含み、
前記少なくとも1つの変数(β;vx,vy,Ψ,μ)の前記予測を、予測手順(DVSβ;DVSβv;DVSβvμ)により算出すること(230)であって、
前記車両(10)の移動中に測定される動的変数(MQ)のセットを、各々の時間間隔(ny,nw,nΨ,nx,nα)において考慮すること、および、
前記測定される動的変数(MQ)のセットにおいて、前記変数(β;vx,vy,Ψ)に対して算出される少なくとも1つの最適な非線形回帰関数(
;
,
;
,
,
,
)を適用して、前記変数(β;vx,vy,Ψ,μ)の前記予測を取得するために予測することであって、
前記最適な非線形回帰関数(
;
,
;
,
,
,
)は、
基準データ(Dd)の取得されたセットおよび前記車両(10)の移動中に測定される前記動的変数(MQ)のセットに基づいて、所望の精度レベル(ε)に対して、動作条件(OC)の所与のセットにおける前記所望の精度レベル(ε)以下の予測エラーを与える回帰関数(
;
,
;
,
,
,
)を見つけること、
を含む、最適な算出手順(220)により取得され、
前記基準データ(Dd)の取得されたセットは、前記動作条件(OC)の所与のセットにおいて、前記車両(10)の前記測定された動的変数(MQ)および前記車両(10)の横速度(vy)および縦速度(vx)に対応する変数を含む変数の基準データ(Dd)のセットを取得すること(210)により取得される、
予測すること、
を備える、算出すること、
により特徴づけられる、方法。 - 前記基準データ(Dd)のセットを、テスト車両(10’)においてテストすることにより、および/または、前記車両(10)のシミュレータ(10’’)により、取得すること(210)により特徴づけられる、請求項1または請求項2に記載の方法。
- 最適な非線形回帰関数(
;
,
;
,
,
,
)を取得する前記動作(220)は、
所与のフェージングメモリを伴う関数のクラス(
)に属する関数(
)を考慮して、任意の時間間隔tに対する、および、動作条件(OC)の所与のセット全体に対する、前記変数(β;vx,vy,μ)に対する最大予測エラー(
)を最小にする前記クラス(
)における前記関数を見つけるステップと、
前記前のステップにおいて最適な非線形回帰(
;
,
;
,
,
,
)関数として見つかった前記関数を割り当てて、前記車両挙動に影響を及ぼす前記変数の前記予測(
;
;
)を取得する(220)ステップと、
を含むことを特徴とする、先行する請求項のいずれか1項に記載の方法。 - 車両挙動(10)に影響を及ぼす前記少なくとも1つの変数(β;vx,vy,Ψ,μ)は、前記横速度(vx)および前記縦速度(vy)を含み、
縦速度の予測(
)の予測は、前記縦速度(vx)に関連する前記測定された動的変数(MQ)のセットのサブセット(rx)に基づいて前記最適な算出により算出される最適な非線形回帰関数(
)として取得され、
前記サブセット(rx)は、ステアリング角(α)、4つの車輪速度(ws)、および、縦加速度(ax)と関連するデータを含み、
横速度の予測(
)は、横加速度(ay)およびヨーレート(
)を含む前記測定された動的変数(rβ)のセットの追加的なサブセット(ry)および先に取得された縦速度(
)の前記予測に基づいて前記最適な算出により算出される最適な非線形回帰関数(
)として取得されることを特徴とする、請求項1から請求項4のうちの任意の請求項に記載の方法。 - 前記基準データセット(Dd)を複数(L)の基準サブセット(Dd1,Dd2,..,DdL)に、前記動作条件(OC)の所与のセットにおける対象の動作条件((μ))の値(μ1,μ2)にしたがって、特に、前記道路タイヤ摩擦係数(μ)にしたがって分割することと、
前記基準サブセット(Dd1,Dd2,..,DdL)に対応して、さらに値がリアルタイムで前記車両(10)において測定され(
)、値が前記対象の条件(μ)に依存する、前記車両挙動に影響を及ぼす変数(
)の複数の予測(
,
)を、最適な非線形回帰関数(
,
,
,
)を取得する(220)前記動作により取得することと、
前記測定された変数(
)と、係数の前記ベクトル(
;
)により判定される前記係数を有する前記車両挙動に影響を及ぼす前記変数(
)の予測(
,
;
)の線形的な組み合わせとの間の差を最小にする最適化問題の係数解決策のベクトル(
;
)を取得することと、
を含むことを特徴とする、請求項1から請求項4または請求項5のうちの任意の請求項に記載の方法。 - 車両挙動(10)に影響を及ぼす少なくとも1つの変数(β;vx,vy,Ψ,μ)の予測のための仮想センサであって、処理モジュール(11)に実装され、前記車両(10)の移動中に測定される前記動的変数(MQ)のセットを利用して、前記測定された動的変数(MQ)のセットに少なくとも1つの最適な非線形回帰関数(
;
,
;
,
,
,
)を適用する前記車両(10)の移動力学を示す少なくとも1つの変数(β;vx,vy,Ψ,μ)の前記予測を算出して(230)前記予測を取得するよう構成され、前記最適な非線形回帰関数(
;
,
;
,
,
,
)は、請求項1から請求項10のうちの任意の請求項の方法にしたがって取得される、仮想センサ。 - 前記処理モジュール(11)は、電子制御ユニットまたは前記車両(10)の電子制御ボードに備えられる、請求項11に記載のセンサ。
- 前記センサは、前記車両(10)の移動中に測定される前記動的変数(MQ)のセットを、ESC(電子安定制御)システムを備える前記車両(10)の動的変数(MQ)を測定するよう構成されるモジュール(12)から受信することを含む、請求項11または請求項12に記載のセンサ。
- 請求項11、請求項12、請求項13のうちの任意の請求項による前記システム、または、請求項14による前記仮想センサを備える、特に自動車である、車両。
- 少なくとも1つのコンピュータのメモリ内にロードされることができ、製品が少なくとも1つのコンピュータ上で実行されると、請求項1から請求項10のうちの任意の請求項の前記方法の前記ステップを実行可能なソフトウェアコードの部分を備える、コンピュータプログラム製品。
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