JP2867812B2 - 車両の自動運転装置 - Google Patents
車両の自動運転装置Info
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- Testing Of Engines (AREA)
- Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
Description
タ上の車両を自動運転する装置、特にアクセルアクチュ
エータの制御に関する。
価実験のため、エアシリンダを用いた小型・軽量・着脱
容易な自動運転装置が開発されている。この装置は、図
12に示すように、試験車両41のアクセルペダル4
2,ブレーキペダル43,クラッチペダル44およびシ
フトレバー45を指令ストロークに応じて駆動する複動
式の各エアシリンダ46からなるアクチュエータと、電
磁弁ユニット48,前記エアシリンダ46の数と同数だ
け設けられる電磁弁駆動回路49、8ビット1チップマ
イクロコンピュータ50からなるアクチュエータ制御部
と、汎用16ビットパーソナルコンピュータ55からな
る主制御部とから構成される。
ダ46の現在位置(ポテンショメータ47にて検出され
る)のほか外部指令の入力されるパーソナルコンピュー
タ55では、そのキーボードにより図13に示した「テ
ィーチング」、「自動走行」、「手動走行」、「終了」
の各操作を選択することができ、選択された動作をコン
ピュータ内のCPUが実行する。
のギアチェンジ位置と各ペダル位置の2つのティーチン
グがあり、前者では、試験者が手動で変速機のシフトレ
バー45を操作してギアチェンジを行うことにより各ギ
ア位置がティーチングデータとしてコンピュータ内のメ
モリに記憶される。後者では装置がプログラムにもとづ
いて自動的に各ペダル42〜44を踏み込むことによ
り、アクセルペダル42の遊び代、ブレーキペダル43
の効き始め位置、クラッチのつながり位置などを記憶す
る。
ナモメータからの実車速とメモリから要求される指令車
速をつき合わせ、実車速が指令車速と一致するように、
アクセルペダル42とブレーキペダル43のいずれを操
作すべきかを判別するとともに、各エアシリンダ46に
指令するタイミングと位置を決定する。エアシリンダ4
6の指令位置はその現在位置とともに、マイクロコンピ
ュータ50に出力され、マイクロコンピュータ50で
は、エアシリンダ46の現在位置が指令位置と一致する
ようにフィードバック制御を行う。
ードバック制御のためには、試験車両に最適な制御ゲイ
ン(指令車速と実車速の偏差をエアシリンダの操作量
(以下「ストローク」という)に変換する際の定数)を
設定する必要があり、車両が変わると、最適な制御ゲイ
ンの値が変わるので、試験車両ごとに制御ゲインを変更
しなければならない。このことは、シャシダイナモメー
タの負荷条件が変更されたときも同様である。つまり、
最適な制御ゲインは車両ごとおよびメモリに記憶させる
指令車速のデータに応じて異なるため、その調整が煩雑
でありかつ大変な時間がかかるのである。
は、自動走行に先立ち、ティーチングによりアクセルペ
ダル用エアシリンダ(アクセルアクチュエータ)に指令
するストロークとエンジン出力トルクとの関係やブレー
キペダル用エアシリンダ(ブレーキアクチュエータ)に
指令するストロークとブレーキ力の関係を求めて、これ
を数表(テーブル)として記憶しておき、自動走行に入
ると、加速時や定常時にアクセルアクチュエータストロ
ークとエンジン出力トルクのテーブル(簡単にストロー
ク−トルクのテーブルという)を参照してアクセルアク
チュエータに指令するストロークを決定し、またエンジ
ンブレーキでは減速しきれない減速時になると、ブレー
キアクチュエータストロークとブレーキ力のテーブル
(簡単にストローク−ブレーキ力のテーブルという)を
参照してブレーキアクチュエータに指令するストローク
を決定している。
オープンループ制御になるため、試験車両ごとに制御ゲ
インを合わせる作業が不要となり、モード走行の違いに
伴うシャシダイナモメータの条件(慣性相当重量等)の
変更についても、この条件をパーソナルコンピュータの
キーボードで打ち込めるようにしておくことで、各種の
モード走行に合わせてシャシダイナモメータの条件を打
ち込むだけで対応することができるのである。
では、動力性能のテーブル(ストローク−トルクのテー
ブルとストローク−ブレーキ力のテーブル)を作成する
のに30分程度もの時間を要することになっている。た
とえばストローク−トルクのテーブルを作成するため、
所定の車速またはエンジン回転数(たとえば低速、中
速、高速の三種)にある定常走行または定常状態からア
クセルアクチュエータに異なるストロークを順次与え、
その各ストロークごとに車速の変化速度を測定し、その
変化速度と車速からエンジン出力トルクを算出するので
は、テーブル精度をよくしようとストロークの間隔を細
かくするほど、テーブルの作成に多大の時間がかかって
しまうのである。
なしに、試験車両をモード走行させることもできない。
を、フィードバック制御によるモード走行中に作成する
ことにより、自動運転に要する時間の短縮をはかること
を目的とする。
両の各ペダル(アクセルペダル,ブレーキペダルおよび
クラッチペダル)とシフトレバーを指令ストロークに応
じて駆動するアクチュエータを用い、ティーチング後に
指令車速のデータに従う走行モードでシャシダイナモメ
ータ上の試験車両を運転するようにした車両の自動運転
装置において、実車速が指令車速データと一致するよう
に、前記アクチュエータへの指令ストロークを、実車速
と指令車速データの偏差に応じて制御することにより行
わせる走行であるフィードバック制御によるモード走行
を行わせる手段1と、このモード走行中に動力性能(エ
ンジン出力トルクとブレーキカの性能)を演算し、その
動力性能と前記アクチュエータのそのときの実際のスト
ロークとを対応させて記憶する手段2と、これら対応さ
せて記憶させたデータを用いて動力性能のテーブル(ス
トロークートルクのテーブルとストロークーブレーキ力
のテーブル)3を作成する手段4と、指令車速データと
エンジン回転数からこの動力性能のテーブル3を参照し
て、指令車速データで走行するに必要な動力性能を求
め、その動力性能が得られるように指令ストロークを決
定し、その指令ストロークを前記アクチュエータに与え
ることにより行わせる走行である動力性能参照によるモ
ード走行を行わせる手段5と、前記フィードバック制御
によるモード走行と前記動力性能参照によるモード走行
とを選択的に切替える手段6とを設けた。
ーチングの段階に作成されるのではなく、ティーチング
後のフィードバック制御によるモード走行中に作成さ
れ、モード走行の1サイクルの走行終了後にそのモード
走行に必要な動力性能のテーブルが完成すると、ティー
チングの段階で動力性能のテーブルを作成する必要がな
いため、テーブル作成に要する時間が短縮される。
行手段を設けているため、動力性能のテーブルがなくて
も試験車両が運転される。
あり、パーソナルコンピュータ55には、エンジン回転
数Ne(点火信号パルスの入力またはそのパルスの電圧
変換入力より得られる)とフィードバック信号としての
実車速(タコジェネレータの電圧入力またはパルスジェ
ネレータによるパルス入力から得られる)が入力される
ほか、パーソナルコンピュータ55のメモリには指令車
速のデータ(たとえば10モード走行に必要となる経過
時間と指令車速の関係を表すテーブル)があらかじめ記
憶されている。
〈1〉〜〈4〉の動作を実行する。図2にパーソナルコ
ンピュータ55が実行する内容を示すと、〈1〉はティ
ーチング4で、〈2〉〜〈4〉は自動走行5でそれぞれ
実行される。なお、図2において、ティーチング4、自
動走行5、手動走行6、終了7にぶら下がっているブロ
ックはその上の4〜6の各内容を取り出したものであ
る。
定の動作を行わせることにより、ギア位置、各ペダル用
のアクチュエータの遊びを補正するともに、 シャシダイナモメータ(図ではC/Dで示す)の動力
吸収馬力と車速の関係、 無負荷時のエンジン回転数とアクセルアクチュエータ
ストロークの関係、 エンジン摩擦馬力とエンジン回転数の関係 を表すデータをそれぞれサンプリングし、これらのデー
タから図3〜図5を内容とするテーブルを作成し記憶す
る(図2の4A)。これらは数分で終わる。これらの詳
細は従来と同じである。
る動力性能のテーブルを作成していない点が従来と相違
している。
ック制御(たとえばPID制御)によるモード走行」と
「動力性能参照によるモード走行」がある。ここで、
「フィードバック制御によるモード走行」とは、実車速
が指令車速データと一致するように、車両の各ペダルと
シフトレバーを駆動するアクチュエータへの指令ストロ
ークを、実車速と指令車速データの偏差に応じて制御す
ることにより行わせる走行のことをいう。これに対し
て、「動力性能参照によるモード走行」とは、指令車速
データとエンジン回転数から動力性能のテーブルを参照
して、指令車速データで走行するに必要な動力性能を求
め、その動力性能が得られるように指令ストロークを決
定し、この指令ストロークを車両の各ペダルとシフトレ
バーを駆動するアクチュエータに与えることにより行わ
せる走行をいう。なお、モード走行は、指令車速データ
に従う走行のことである。以下、〈2〉でPID制御に
よるモード走行を、また後述する〈4〉で動力性能参照
によるモード走行を具体的に説明する。 〈2〉PID制御によるモード走行 走行法を切替えてPID制御(比例積分微分制御)によ
るモード走行を選択する(図2の5A,5B,5C)。
なお、この走行モードは、後述する動力性能参照による
モード走行と同じモード走行である。
と、アクセルアクチュエータへの指令ストロークLs
は、指令車速Vsと実車速Viの偏差ΔV(=Vs−V
i)から、
代) KP;比例定数 KI;積分定数 Kd;微分定数 により求められ、これがアクチュエータ制御装置に指令
されると、アクチュエータ制御装置では、指令ストロー
クLsと実際のストロークLiとが一致するようにアク
セルアクチュエータが動かされる。
(指令ストロークLsが所定値Kaより所定量小さけれ
ばアクセルペダルを一杯まで戻しても減速できないと判
断する)、ブレーキアクチュエータへの指令ストローク
LBが偏差ΔVB(=Vi−Vs)から、
される。このときは、アクセルペダルを一杯まで戻した
状態で、ブレーキペダルが踏み込まれるわけである。
ば10msである。
成 PID制御によるモード走行中に、所定時間のインター
バルで動力性能を演算・記憶するとともに動力性能テー
ブルを作成する(図2の5D,5E)。図7に動力性能
演算・記憶5Dでの詳細を示す。図において、実車速V
i[m/s]の時間変化率すなわち加速度α[m/
s2]を求め、これらの値α,Viから必要馬力PS
[Ps]を公知の式 PS=PSC/D+K1(W′/g)αVi… ただし、PSC/D;ダイナモメータ動力吸収馬力[P
s] K1;定数 W′;慣性相当重量[kgf] g;重力の加速度[m/s2] により計算する(図7のステップ11,12,13)。
なお、式においてダイナモメータ動力吸収馬力PS
C/Dは、実車速Viから図3を内容とするテーブルを参
照して求めている。
転数Ne[rpm]を用いて T=(716,2/Ne)Ps… によりエンジン出力トルクT[kgf]に変換し、この
出力トルクTとアクセルアクチュエータのそのときの実
ストロークとを対応づけてメモリに記憶する(図7のス
テップ15,16,17)。
キによるブレーキ力FBRを FBR=PS・K2/Vi… ただし、PS;必要馬力 K2;定数 Vi;実車速[m/s] によって計算し、これをそのときのブレーキアクチュエ
ータの実ストロークと対応づけてメモリに記憶する(図
7のステップ14,18,19)。
ークと出力トルクTの関係、ブレーキアクチュエータス
トロークとブレーキ力の関係を表すデータがサンプリン
グされる。
トローク−トルクのテーブルについては、3種類のエン
ジン回転数(低回転数、中回転数および高回転数)に対
してテーブルを作成する(図8のステップ21,22,
23,24)。3種類のエンジン回転数に対して別々の
テーブルを作成するのは、エンジン回転数が相違すると
同一ストロークでもエンジン出力トルクが相違するため
である。たとえば、3種類のエンジン回転数を、アイド
ル回転数(600〜800rpm程度)を基準として、 低回転数…アイドル回転数+100rpm 中回転数…アイドル回転数+1000rpm 高回転数…アイドル回転数+2000rpm と定める。PID制御によるモード走行中にデータが得
られるたびに、図9においてそのデータをプロットして
いくと、モード走行の1サイクル終了のタイミングで
は、あらましの特性が定まる。後は、プロットされなか
ったところを直線近似の補間計算により埋めていってス
トローク−トルクのテーブルを完成する。
ータが極端に不足して、テーブルを完成できないことが
ある。このときは、テーブルを参照してのモード走行
(後述する)ができなくなるので、テーブルが完成しな
いときは、PID制御によるモード走行を継続して行う
ことになる。
ーブルを図10のように完成する。
終了後には、そのモード走行に必要な動力性能テーブル
の作成が完了し、この動力性能テーブルを参照してのモ
ード走行が可能になる。
作成5Eのところでは、アクセル操作を行うのかブレー
キ操作を行うのかの判定を、アクセルアクチュエータの
動作位置から自動的に行っている(図7のステップ1
4,図8のステップ21)。
性能を参照してのモード走行を実行する(図2の5A,
5F,5G)。
を図11に示した流れ図で簡単に説明すると、エンジン
回転数Ne、フィードバックデータとしての実車速のほ
か、メモリに入っている指令車速のデータを参照して、
モード走行に入ってからの経過時間に応じた指令車速V
sを読み込み、この指令車速Vsから加速度αを計算す
る(図11のステップ31,32)。
ータ動力吸収馬力から必要馬力PSを求め、またそのと
きのエンジン回転数Neに対する摩擦馬力Fを図5を内
容とする馬力−回転数のテーブルを参照して補間計算に
より求め、この摩擦馬力Fと必要馬力PSの和PS+F
を計算する(図11のステップ33,34,35)。
0かつPS≧0なら加速しなければならないか定常のま
までよいと判断し、必要馬力PSをエンジン出力トルク
Tに換算する(図11のステップ36,37,38)。
この換算トルクTとそのときの回転数Neから図9を内
容とするストローク−トルクのテーブルを参照して補間
計算により、換算トルクTを発生させるアクセルアクチ
ュエータストロークを求め、この指令ストロークをアク
セルアクチュエータに出力する(図11のステップ3
9,40)。
セルペダルをもどすだけで減速できると判断し、無負荷
時のエンジン回転数に対するストロークSNを、図4を
内容とする回転数−ストロークのテーブルを参照して補
間計算により求め、 SX=SN・(F−|PS|)/F… により直線近似の補間計算を行って、減速しなければな
らない場合の指令ストロークSXを求める(図11のス
テップ41,42)。
だけでは不足でブレーキペダルをも踏み込んで制動しな
けば減速できないと判断し、|PS+F|のブレーキ力
から図10を内容とするテーブルを参照して指令ストロ
ークを求め、これをブレーキアクチュエータに与えるこ
とにより減速させる(図11のステップ36,44)。
ーチングの段階に作成されるのではなく、ティーチング
の後のPID制御によるモード走行中に作成され、モー
ド走行の1サイクルの走行終了後には、そのモード走行
に必要な動力性能テーブルの作成が完了する。つまり、
モード走行を行いつつ動力性能のテーブルを作成してし
まうのであるから、ティーチングの段階で動力性能のテ
ーブルを作成しない分の時間が省略されることになり、
自動運転に要する時間が短縮されるのである。
るため、動力性能のテーブルがなくても試験車両を運転
することができる。
フィードバック制御(たとえばPI制御など)でもかま
わない。
トレバーを指令ストロークに応じて駆動するアクチュエ
ータを用い、ティーチング後に指令車速のデータに従う
走行モードでシャシダイナモメータ上の試験車両を運転
するようにした車両の自動運転装置において、フィード
バック制御によるモード走行を行わせている間に動力性
能を演算し、その動力性能と前記アクチュエータのその
ときの実際のストロークとを対応させて記憶させ、これ
ら対応させて記憶させたデータを用いて動力性能のテー
ブルを作成し、指令車速データとエンジン回転数からこ
の動力性能のテーブルを参照して、指令車速データで走
行するに必要な動力性能を求め、その動力性能が得られ
るように指令ストロークを決定し、その指令ストローク
を前記アクチュエータに与えることにより行わせる走行
である動力性能参照によるモード走行を行わせるととも
に、前記フィードバック制御によるモード走行と前記動
力性能参照によるモード走行とを選択的に切替えるよう
に構成したため、ティーチングの段階で動力性能テーブ
ルの作成時間が省略され、自動運転に要する時間を短く
できる。
す特性図である。
クチュエータストロークのテーブル内容を示す特性図で
ある。
容を示す特性図である。
流れ図である。
ある。
ンジン出力トルクのテーブル内容を示す特性図である。
ブレーキ力のテーブル内容を示す特性図である。
めの流れ図である。
Claims (1)
- 【請求項1】試験車両の各ペダルとシフトレバーを指令
ストロークに応じて駆動するアクチュエータを用い、テ
ィーチング後に指令車速のデータに従う走行モードでシ
ャシダイナモメータ上の試験車両を運転するようにした
車両の自動運転装置において、実車速が指令車速データと一致するように、前記アクチ
ュエータへの指令ストロークを、実車速と指令車速デー
タの偏差に応じて制御することにより行わせる走行であ
る フィードバック制御によるモード走行を行わせる手段
と、 このモード走行中に動力性能を演算し、その動力性能と
前記アクチュエータのそのときの実際のストロークとを
対応させて記憶する手段と、 これら対応させて記憶させたデータを用いて動力性能の
テーブルを作成する手段と、指令車速データとエンジン回転数からこの動力性能のテ
ーブルを参照して、指令車速データで走行するに必要な
動力性能を求め、その動力性能が得られるように指令ス
トロークを決定し、その指令ストロークを前記アクチュ
エータに与えることにより行わせる走行である動力性能
参照による モード走行を行わせる手段と、 前記フィードバック制御によるモード走行と前記動力性
能参照によるモード走行とを選択的に切替える手段とを
設けたことを特徴とする車両の自動運転装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4253071A JP2867812B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 車両の自動運転装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4253071A JP2867812B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 車両の自動運転装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06102147A JPH06102147A (ja) | 1994-04-15 |
JP2867812B2 true JP2867812B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=17246092
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4253071A Expired - Lifetime JP2867812B2 (ja) | 1992-09-22 | 1992-09-22 | 車両の自動運転装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2867812B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6536726B1 (ja) * | 2018-07-20 | 2019-07-03 | 株式会社明電舎 | アクセル遊び測定装置、アクセル遊び測定方法、プログラム、及び媒体 |
-
1992
- 1992-09-22 JP JP4253071A patent/JP2867812B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06102147A (ja) | 1994-04-15 |
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