JP3032683B2 - 自動車自動運転ロボットの制御方法 - Google Patents

自動車自動運転ロボットの制御方法

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JP3032683B2 JP6190032A JP19003294A JP3032683B2 JP 3032683 B2 JP3032683 B2 JP 3032683B2 JP 6190032 A JP6190032 A JP 6190032A JP 19003294 A JP19003294 A JP 19003294A JP 3032683 B2 JP3032683 B2 JP 3032683B2
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隆夫 小西
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  • Control Of Velocity Or Acceleration (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、シャシダイナモメー
タの回転ドラム上に駆動輪を載せて自動車を走行させ
て、自動車の動的な走行性能試験を室内で行う実車走行
シミュレート運転において、自動車を自動運転する自動
車自動運転ロボットの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車の動的な走行性能試験
のため、シャシダイナモメータによって実車走行シミュ
レート運転が行われており、近時、この実車走行シミュ
レート運転に、油圧や空気圧あるいはDCモータなどに
よって複数のアクチュエータを個々に駆動し、このアク
チュエータによってアクセルペダル、ブレーキペダル、
クラッチペダルなどの踏込み操作や、シフトレバーの切
換えを行えるようにした自動車自動運転ロボット(以
下、ロボットという)が用いられるようになってきてい
る。
【0003】ところで、上記実車走行シミュレート運転
においては、予め決められた走行パターンで自動車を走
行させる必要があり、例えばスロットルサーボ系(ブレ
ーキサーボ系)を制御するのに、従来においては、図3
に示すように、スロットル開度予測値発生器31におい
て自動車の各速度位置における加速度αとスロットル開
度θO との関係を予め求めておき、目標速度VNOM にお
ける速度変化率に応じて変速位置で必要となるスロット
ルサーボ系32の予測スロットル開度θO を計算し、そ
の計算結果をスロットルサーボ系32の操作目標値θ
NOM としてフィードフォワード入力するとともに、実際
の速度VACT をフィードバックして実際の速度VACT
目標速度との差をPI制御系33において求め、その出
力を操作目標値θNOM に加算することによりスロットル
サーボ系32を制御するようにしていた。
【0004】なお、前記図3において、34は微分器、
35はリミッタ、36はエンジン、37はパワートレイ
ン、38はシャシダイナモである。また、39,40,
41は突き合わせ点である。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の制御方法によれば、アクセル操作において、その操
作予測は、加速度に基づいて行われ、その補正は、スロ
ットル開度によって行われるため、スロットル開度の最
適ゲインを決めた場合、アクセルを踏まないところにお
いては制御信号が発振し、不安定になる。また、これに
対して、制御信号の発振を防止しようとすると、追従性
が悪くなることがあった。このため、従来においては、
スロットルの感度特性に応じて、つまり、自動車ごとに
PIゲインを調整する必要があった。
【0006】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、その目的は、どの自動車においても、一定の
PIゲインで安定して制御できる自動車自動運転ロボッ
トの制御方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明においては、次の2つの技術手段を採用し
ている。
【0008】一つの技術手段は、自動車の各速度位置に
おける加速度とスロットル開度との関係を予め求めてお
き、目標速度における速度変化率に応じて変速位置で必
要となるスロットルサーボ系のスロットル開度予測値を
計算するスロットル開度予測値発生器における計算結果
をスロットルサーボ系の操作目標値としてフィードフォ
ワード入力するようにした自動車自動運転ロボットの制
御方法において、実際の速度をフィードバックしてこの
実際の速度と目標速度との差をPI制御して得られる制
御出力と目標加速度との加算結果と、目標速度とを前記
スロットル開度予測値発生器に入力するようにした点に
特徴がある。
【0009】他の技術手段は、自動車の各速度位置にお
ける加速度とブレーキ踏力との関係を予め求めておき、
目標速度における速度変化率に応じて変速位置で必要と
なるブレーキサーボ系のブレーキ踏力予測値を計算する
ブレーキ踏力予測値発生器における計算結果をブレーキ
サーボ系の操作目標値としてフィードフォワード入力す
るようにした自動車自動運転ロボットの制御方法におい
て、実際の速度をフィードバックして実際の速度と目標
速度との差をPI制御して得られる制御出力と、目標加
速度とエンジンマップによって得られる加速度との差と
を前記ブレーキ踏力予測値発生器に入力するようにした
点に特徴がある。
【0010】
【作用】上記制御方法によれば、自動車のアクセル感度
やブレーキ特性を自動的に補正できるので、どの自動車
においても、一定のPIゲインで安定して制御できる。
【0011】
【実施例】図1は、この発明の第1実施例に係るスロッ
トル制御系の構成例を示すブロック図で、この図におい
て、1は目標速度VNOM とシャシダイナモメータ2にお
ける自動車の実際の速度(以下、実車速という)VACT
との差をPI制御(Proportional and Integral con
trol)するPI制御系で、掛算器3と積分器4とからな
る。5は目標速度VNOM を微分する微分器である。6は
PI制御系1の出力と微分器5の出力とが突き合わされ
る突き合わせて点である。7は色々な速度における目標
加速度に対するスロットル開度(予測スロットル開度)
θを得るためのスロットル開度予測値発生器で、目標速
度VNOM と突き合わせて点6からの信号が入力され、こ
れらの入力に基づいてある加速度におけるスロットル開
度予測値θを計算するものであり、加速度・スロットル
開度特性が格納されている。
【0012】前記加速度・スロットル開度特性は次のよ
うにして得られる。すなわち、ロボットがパラメータ学
習時において、定速度走行(dV/dt=0)、定加速
度走行(dV/dt=0.8m/s2 )、アクセル全閉
時減速度走行(dV/dt=−ΔV/ΔT)の3点にお
けるスロットル開度をデータとして採取し、これを記憶
するのである。そして、加速度・スロットル開度特性
は、マニュアルトランスミッション(M/T)方式にお
いては、1st、2ndなど各シフト位置ごとに採取さ
れ、また、オートマティックトランスミッション(A/
T)方式においては、速度区間を例えば3区間(例えば
0〜40Km/h、40〜80Km/h、80Km/h
以上)に分け、例えば3〜4段階の加速度(例えば0m
/s2 、0.8m/s2 、1.6m/s2 、3.2m/
2 )においてデータベースを作成するのである。
【0013】8は前記スロットル開度予測値θの範囲を
制限するリミッタで、詳細には図示してないが、下限リ
ミッタと上限リミッタとからなり、アクセルの効き始め
には下限リミッタが動作し、また、アクセル全開時には
上限リミッタが動作する。そして、上限リミッタが動作
すると積分器5の積分が禁止され、また、下限リミッタ
が動作するとブレーキ制御による速度制御(後述する)
に移行する。また、9はスロットルサーボ系、10はエ
ンジン、11はパワートレイン、12は目標速度VNOM
と実車速VACT と差(速度偏差)をとる突き合わせ点で
ある。
【0014】上記構成において速度制御する場合、ま
ず、図外の走行パターン発生器により目標速度VNOM
与えられると、この目標速度VNOM は微分器5に入力さ
れ、微分器5からそのときの加速度dVNOM /dtが出
力される。この加速度dVNOM/dtは、スロットル開
度予測値発生器7に入力される。一方、シャシダイナモ
メータ2における自動車の実車速VACT を突き合わせ点
12にフィードバックして、この実車速VACT と目標速
度VNOM との差がPI制御系1においてPI制御され、
その出力がスロットル開度を補正するためにスロットル
開度予測値発生器7に入力される。スロットル開度予測
値発生器7においては、前記両入力並びに内部に格納さ
れている加速度・スロットル開度特性に基づいてスロッ
トル開度予測値θが計算され、これがリミッタ8を介し
てスロットルサーボ系9に送られる。
【0015】上記制御方法によれば、自動車のアクセル
感度を自動的に補正できるので、どの自動車において
も、一定のPIゲインで安定して制御できる。
【0016】図2は、この発明の第2実施例に係るブレ
ーキ制御系の構成例を示すブロック図で、この図におい
て、13は掛算器14と積分器15とからなるPI制御
系で、突き合わせ点12の出力をVe とするとき、 BP =Ve ×P ……(1) BI (t)=BI (t−1)+Ve ×I ……(2) なる演算を行うように構成されている。
【0017】16はブレーキサーボ系、17はブレー
キ、18はブレーキマップ、19はエンジンマップ、2
0はリミッタ、21,22は突き合わせ点である。
【0018】前記ブレーキマップ18は、操作減速度α
B に基づいて操作ストロークBNOMを計算するものであ
り、加速度・操作ストローク特性が格納されている。こ
の加速度・操作ストローク特性は、次のようにして得ら
れる。すなわち、ロボットがパラメータ学習時におい
て、アクセル全閉減速度走行時,ニュートラルにおける
定減速度走行時,ブレーキ開始時の3点における操作ス
トロークをデータとして採取し、これを記憶するのであ
る。
【0019】前記エンジンマップ19は、スロットルを
全閉にしたときに得られる各ギア位置(例えば1st、
2ndなど)での加速度を出力するものである。また、
前記リミッタ20は、操作ストロークBNOM の範囲を制
限するもので、下限リミッタと上限リミッタとからな
り、ブレーキの効き始めには下限リミッタが動作し、ブ
レーキ全開時には上限リミッタが動作する。
【0020】上記構成においてブレーキ制御する場合、
まず、図外の走行パターン発生器により目標速度VNOM
が与えられと、この目標速度VNOM は微分器5に入力さ
れ、この微分器5からそのときの加速度αNOM が出力さ
れる。一方、前記目標速度VNOM がエンジンマップ19
に入力されることにより、あるギア位置におけるスロッ
トルを全閉にしたときの加速度α(θ0 )が出力され
る。これらの両加速度αNOM , α(θ0 )に基づいてブ
レーキの目標加速度が得られ、この目標加速度は、突き
合わせ点21に出力される。
【0021】一方、シャシダイナモメータ1における自
動車の実車速VACT をフィードバックして、この実車速
ACT と目標速度VNOM との差がPI制御系13に入力
されることにより、前記(1),(2)式で表される演
算が行われ、その出力が突き合わせ点21に出力され
る。突き合わせ点21においては、前記目標加速度とP
I制御系13の出力とが加算されて、操作減速度αB
得られる。この操作減速度αB がブレーキマップ18に
入力されることにより、このブレーキマップ18に格納
されている加速度・操作ストローク特性に基づいて操作
ストロークBNOMが計算され、これがリミッタ20を介
してブレーキサーボ系16に送られる。
【0022】上記構成によれば、減速時にエンジンブレ
ーキで追従できる領域か、ブレーキ制御が必要かを予測
して次の制御に移行できるため、速度追従性が改善され
る。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、この発明において
は、自動車のアクセル感度やブレーキ特性を自動的に補
正できるので、どの自動車においても、一定のPIゲイ
ンで安定して制御でき、従来の自動車自動運転ロボット
の制御方法に比べてより精度よく制御できるようになっ
た。
【図面の簡単な説明】
【図1】スロットル制御系を示すブロック図である。
【図2】ブレーキ制御系を示すブロック図である。
【図3】従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
7…スロットル開度予測値発生器、18…ブレーキ踏力
予測値発生器、19…エンジンマップ、VNOM …目標速
度、VACT …実際の速度。
フロントページの続き (72)発明者 野口 進治 京都府京都市南区吉祥院宮の東町2番地 株式会社堀場製作所内 (56)参考文献 特開 平4−249735(JP,A) 特開 平3−9238(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G01M 17/00 - 17/007 G01M 15/00 G05D 13/00 - 13/62

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 自動車の各速度位置における加速度とス
    ロットル開度との関係を予め求めておき、目標速度にお
    ける速度変化率に応じて変速位置で必要となるスロット
    ルサーボ系のスロットル開度予測値を計算するスロット
    ル開度予測値発生器における計算結果をスロットルサー
    ボ系の操作目標値としてフィードフォワード入力するよ
    うにした自動車自動運転ロボットの制御方法において、
    実際の速度をフィードバックしてこの実際の速度と目標
    速度との差をPI制御して得られる制御出力と目標加速
    度との加算結果と、目標速度とを前記スロットル開度予
    測値発生器に入力するようにしたことを特徴とする自動
    車自動運転ロボットの制御方法。
  2. 【請求項2】 自動車の各速度位置における加速度とブ
    レーキ踏力との関係を予め求めておき、目標速度におけ
    る速度変化率に応じて変速位置で必要となるブレーキサ
    ーボ系のブレーキ踏力予測値を計算するブレーキ踏力予
    測値発生器における計算結果をブレーキサーボ系の操作
    目標値としてフィードフォワード入力するようにした自
    動車自動運転ロボットの制御方法において、実際の速度
    をフィードバックして実際の速度と目標速度との差をP
    I制御して得られる制御出力と、目標加速度とエンジン
    マップによって得られる加速度との差とを前記ブレーキ
    踏力予測値発生器に入力するようにしたことを特徴とす
    る自動車自動運転ロボットの制御方法。
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EP4242772A1 (en) * 2022-03-04 2023-09-13 Apollo Intelligent Driving Technology (Beijing) Co., Ltd. Vehicle control method and apparatus, device, storage medium and autonomous vehicle

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EP4242772A1 (en) * 2022-03-04 2023-09-13 Apollo Intelligent Driving Technology (Beijing) Co., Ltd. Vehicle control method and apparatus, device, storage medium and autonomous vehicle

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