JP2712498B2 - 車両の走行制御装置 - Google Patents

車両の走行制御装置

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JP2712498B2 JP1051555A JP5155589A JP2712498B2 JP 2712498 B2 JP2712498 B2 JP 2712498B2 JP 1051555 A JP1051555 A JP 1051555A JP 5155589 A JP5155589 A JP 5155589A JP 2712498 B2 JP2712498 B2 JP 2712498B2
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【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、車両の走行制御装置に関し、特に、ファジ
ィ推論を応用して車両の走行状態を最適に制御する装置
に関する。
(従来の技術) 近年、マイクロコンピュータ等のハード技術および各
種制御アルゴリズムの進展に伴って、例えば車両では、
エンジンの燃焼制御や自動変速機の変速比制御あるいは
サスペンション特性の制御等を、電子的に行う傾向が強
くなってきた。この種の自動制御においては、いわゆる
PID制御が代表であり、PID制御は、制御対象の状態量と
目標量との偏差をゼロにすべく、P(比例動作)、I
(積分動作)およびD(微分動作)制御を行うものであ
る。一般に、このようなPID制御はモデル化可能な制御
対象に向くものと言われている。したがって、運転者毎
にその目標値が異なりモデル化が困難な車両の走行制御
装置に適用することは、制御の精度や制御の自在性の面
で十分に満足のいくものではなかった。
一方、近年、話題を集めているいわゆるファジィ(Fu
zzy)推論を応用したファジィ制御は、人間の主観的な
あいまいさをファジィ集合によって定量化し、このファ
ジィ集合に基づいて制御対象の操作量を決定しようとす
るもので、あいまいな判断を求められる車両の走行制御
装置への適用は好ましいものである。ところで、ファジ
ィ集合は、熟練操作者(車両の場合は運転者)による過
去の経験を言語制御則で表したものであり、ファジィ制
御の制御精度を高めるためには、きわめて多くの言語制
御則を必要としていた。このため、演算処理時間が長く
なる欠点を有し、実用化するうえでの大きな障害となっ
ていた。
ファジィ制御と従来の制御とを併用したものとして、
例えば特開昭61-70605号公報(以下、単に公報という)
に記載された「デジタル制御方式」がある。
このものは、制御対象に与える過去の操作量と当該制
御対象の過去の状態量とに基づいて制御目的の「評価指
標」(将来達成されるであろう目標達成の予測指標)を
演算し、この評価指標に基づいて現在の操作量(ファジ
ィ推論の結果)を制御対象に与えるべきか否かを決定す
るもので、制御の目的に合致した正しいファジィ推論の
結果を使用して、適切な制御を行おうと意図したもので
ある。
(発明が解決しようとする課題) しかしながら、このような従来の「デジタル制御方
式」にあっては、単に、ファジィ推論による方法によっ
て、評価指標を設定しているため、相当量の言語制御則
を用意しなければならないという、ファジィ推論特有の
欠点を解決できず、処理速度やハードウェア規模の面で
現実的でないという問題点がある。
そこで、本発明は、ファジィ制御の車両の走行制御装
置への適用において、ファジィ推論の言語制御則の数を
少なくして、ハードウェア規模の削減と処理速度の向上
を図ることを目的としている。
(課題を解決するための手段) 本発明による車両の走行制御装置は上記目的達成のた
め、その基本概念図を第1図に示すように、車両の動特
性に関与する機構要素の各種パラメータを検出する検出
手段の出力信号に基づいて該機構要素の操作量の目標値
を演算する演算手段および該目標値となるように機構要
素を操作する操作手段を備えた車両の走行制御装置にお
いて、前記演算手段を、要求する制御の意図毎にグルー
プ分けされたファジィ集合の知識ベースおよびグループ
毎のファジィ推論手段と、該制御意図に優先順位を与え
る順位付与手段と、前記機構要素のモデルを使用して優
先順位の高い推論結果を評価し、また、該評価結果が不
合格であれば次順位の推論結果を評価する評価手段と、
機構要素の現況に対応するパラメータに基づいてモデル
諸元を変更する変更手段と、評価手段の評価結果が良好
なとき当該評価に用いた推論結果を操作量の目標値とし
て決定する決定手段と、を備えている。
(作用) 本発明では、前記評価手段により評価された評価結果
が良好なときは前記決定手段により該評価結果の評価に
用いた推論結果が操作量の目標値として決定され、該評
価結果が不合格であるときは前記評価手段により次順位
の推論結果が評価され、推論結果の評価が繰り返される
ので、ファジィ推論の推論結果が正しく評価され、推論
結果を得るためのファジィ推論の言語制御則の数が少な
くなり、ハードウェア規模の削減や処理速度の向上が図
られる。
(実施例) 以下、本発明を図面に基づいて説明する。
第2〜5図は本発明に係る車両の走行制御装置の一実
施例を示す図であり、自動変速機の変速比制御に適用し
た例である。
第2図において、1は検出手段としての車両パラメー
タ検出部で、車両パラメータ検出部1は制御対象機構要
素であるところのパワーユニット(自動変速機およびエ
ンジンを含む)の現況を表すパラメータ(例えば、ATF
油温、エンジン冷却水温およびギア比)をはじめとした
車両の各種パラメータを検出する。なお、各種パラメー
タとしては上記ATF油温、エンジン冷却水温およびギア
比の他に、エンジン回転数、車速、エンジン負荷(例え
ばスロットル開度)および車体に作用する加速度などが
考えられる。勿論これ以外のパラメータを加えてもよい
ことは言うまでもない。
2は演算手段としての制御部で、制御部2は、大別し
てファジィ推論部2aとモデル評価部2bとに分けられる。
ファジィ推論部2aは、3つの推論ユニットA〜Cと、
1つの推論ユニットDと、順位付回路3とを含み、各推
論ユニットA〜Dには、各々知識ベースIA〜IDが備えら
れている。ここで、3つの推論ユニットA〜Cの各知識
ベースIA〜ICは、各々要求する制御の意図、例えば、燃
費優先の省エネ走行(意図A)か、駆動力優先のスポー
ツ走行(意図B)か、あるいは乗心地優先のクルージン
グ走行(意図C)かなどの意図毎に、走行状態に応じた
最適な変速比を得るためのファジィ集合を予め設定する
もので、 i)知識ベースIAのファジィ集合は、例えば、 「if」車速の分散が小さければ「then」高ギア比を選
択する度合いを高めよ、「if」車速の平均が大きけれ
ば「then」高ギア比を選択する度合いを高めよ、といっ
た言語制御則で記述され、 ii)知識ベースIBのファジィ集合は、例えば、 「if」車速の変化が大きければ「then」低ギア比を選
択する度合いを高めよ、「if」加速度が大きければ
「then」低ギア比を選択する度合いを高めよ、「if」
車速の平均が小さければ「then」低ギア比を選択する度
合いを高めよ、といった言語制御則で記述され、 iii)知識ベースICのファジィ集合は、例えば、 「if」スロットル開度の分散値が小さければ「then」
変速しにくくする度合いを高めよ、「if」エンジン冷
却水温が低ければ「then」変速しにくくする度合いを高
めよ、「if」エンジン冷却水温高ければ「then」高ギ
ア比を選択する度合いを高めよ、「if」車速が大きく
かつスロットル開度の単位時間内の変化量が小さければ
「then」変速しにくくする度合いを高めよ、といった言
語制御則で記述される。
また、推論ユニットDの知識ベースIDは、上述した意
図A〜Cに対する優先度を決定するためのファジィ集合
を予め設定するもので、 iv)このファジィ集合は、例えば、「if」エンジン水
温が低ければ「then」意図Cを優先させる度合いを高め
よ、「if」車速の分散が小さければ「then」意図Aを
優先させる度合いを高めよ、といった言語制御則で記述
される。
順位付回路3は、推論ユニットA〜Cからの各推論結
果、すなわち、燃費を優先した場合の現在の車両走行状
態にふさわしい変速比(Ga)、駆動力を優先した場合の
変速比(Gb)および乗心地を優先した場合の変速比(G
c)、を受け、これらのGa〜Gcを、推論ユニットDから
の推論結果(優先度)に従って並べ替えてGa〜Gcのうち
の1つを出力するもので、次位選択信号が入力されるま
では最も優先度の高い変速比を出力する。
一方、モデル評価部2bは、予見評価ユニットEと、こ
の予見評価ユニットEに併設されたモデルMと、モデル
諸元変更回路4と、変速比保持回路5とを有している。
ここで、モデルMは、制御対象の機構要素(本実施例で
はA/Tおよびエンジンを含むパワーユニット)の物理的
モデルであり、例えば、第3図に示すような一次遅れ系
の伝達関数あるいは一次遅れ系に無駄時間要素を考慮し
た系を用いる。なお、上記モデルMは第3図に例示した
ように簡単なものでよいが、このモデルの設定に際して
は、処理時間等を考慮して最も好ましいものを選ぶべき
である。予見評価ユニットEは、ファジィ推論部2aから
の推論結果(変速比)をモデルMに適用してシュミレー
ションを実行する。そして、シュミレーションを行った
結果、例えば変速前と変速後の車体の前後方向加速度の
予測変化量が基準値を越えたときには、大きな変速ショ
ックの発生が予見(予測)されるとして、この評価に用
いたファジィ推論部2aからの推論結果を不適として次位
選択信号を出力する。また、大きな変速ショックの発生
が予見されない場合には、この評価に用いたファジィ推
論部2aからの推論結果を適として変速比保持回路5の内
容をこの推論結果(すなわち変速比)で更新する。変速
比保持回路5はその内容を所定の制御周期で操作手段と
しての変速比操作部(例えば、A/Tのバルブコントロー
ラ)6に出力する。
モデル諸元変更回路4は、上記モデルMの諸元を適宜
変更するもので、例えば第3図中の比例ゲインKや時定
数Tについて、これらの諸元K.Tを設定する際に考慮す
べき制御対象の重要なパラメータ(例えば、エンジン水
温やATF油温)の現況をモニターし、状況の変化に応じ
て上記諸元を変更するものである。これは、比例ゲイン
K(あるいは時定数T)と例えばエンジン水温との間に
は第4、5図に示すような相関関係が成立するといった
事実に基づいている。
このような構成において、3つの推論ユニットA〜C
でファジィ推論された燃費優先の変速比(Ga)、駆動力
優先の変速比(Gb)および乗心地優先の変速比(Gc)
は、推論ユニットDのファジィ推論結果に従って順位付
けられ、そのうちの高順位の変速比を用いて、諸元の変
更が可能なモデルMによる予見評価が行われる。そし
て、予見評価の結果が適の場合には、評価に使用した変
速比が制御の目標値として決定され、あるいは不適の場
合には、次順位の変速比を用いて予見評価が繰返され
る。
モデル評価部2bは、ファジィ推論部2aからの推論結果
をモデルMを用いて予見評価し、予見評価の結果が適の
場合には予見評価に使用された該推論結果を使用して制
御を行い、予見評価の結果が不適の場合には次順位の推
論結果が評価され、推論結果の予見評価が繰り返され
る。このため、ファジィ推論部2aからの推論結果を正し
く予見評価することができ、推論結果を得るためのファ
ジィ推論の言語制御則の数を少なくすることができ、ハ
ードウェア規模や処理速度の面で実用化に適したものを
得ることができる。
さらに、優先度に関する知識ベースIDを適当に変更す
れば、燃費、駆動力あるいは乗心地についてその優先度
を適当にチューニングすることができ、乗用車、スポー
ツ車あるいは商用車などの車種に応じた好ましい変速フ
ィーリングを容易に設定することができる。
なお、上記実施例では変速比制御を例としたが、これ
に限るものではなく、例えば、エンジンのトルクフィー
ル制御、すなわち運転者のアクセル操作量を電子的に増
減補足して最適なエンジントルクを発生させる制御や、
あるいは可変ショックアブソーバの減衰力等を最適に設
定する制御にも適用できることは勿論であり、しかも、
これらの制御の全てを総合的に行う場合にも本発明を適
用できる。
(効果) 本発明によれば、前記評価手段により評価された評価
結果が良好なときは前記決定手段により該評価結果の評
価に用いた推論結果が操作量の目標値として決定され、
該評価結果が不合格であるときは前記評価手段により次
順位の推論結果が評価され、推論結果の評価が繰り返さ
れるので、ファジィ推論の言語制御則の数を少なくする
ことができ、ハードウェア規模の削減や処理速度の向上
を図ることができて、実用化に適したものを得ることが
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理構成図、第2〜5図は本発明に係
る車両の走行制御装置の一実施例であり、第2図はその
車両の走行制御装置を変速比制御に適用した場合の構成
図、第3図はその物理モデルの一例を示す図、第4図は
その物理モデルの比例ゲインとエンジン水温との関係を
示すグラフ、第5図はその物理モデルの時定数とエンジ
ン水温との関係を示すグラフである。 1……車両パラメータ検出部(検出手段)、2……制御
部(演算手段)、4……モデル諸元変更回路(変更手
段)、6……変速比操作部(操作手段)、A〜C……推
論ユニット(ファジィ推論手段)、D……推論ユニット
(順位付与手段)、IA〜IC……知識ベース、E……予見
評価ユニット(評価手段、決定手段)、M……モデル。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】車両の動特性に関与する機構要素の各種パ
    ラメータを検出する検出手段の出力信号に基づいて該機
    構要素の操作量の目標値を演算する演算手段および該目
    標値となるように機構要素を操作する操作手段を備えた
    車両の走行制御装置において、 前記演算手段が、 要求する制御の意図毎にグループ分けされたファジィ集
    合の知識ベースおよびグループ毎のファジィ推論手段
    と、 該制御の意図に優先順位を与える順位付与手段と、 前記機構要素のモデルを使用して前記順位付与手段によ
    り与えられた優先順位の高い推論結果を評価し、また、
    該評価結果が不合格であれば次順位の推論結果を評価す
    る評価手段と、 機構要素の現況に対応するパラメータに基づいてモデル
    諸元を変更する変更手段と、 前記評価手段の評価結果が良好なとき当該評価に用いた
    推論結果を操作量の目標値として決定する決定手段と、 を備えたことを特徴とする車両の走行制御装置。
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