JP3518286B2 - 先行車追従制御装置 - Google Patents
先行車追従制御装置Info
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- G08G—TRAFFIC CONTROL SYSTEMS
- G08G1/00—Traffic control systems for road vehicles
- G08G1/16—Anti-collision systems
- G08G1/166—Anti-collision systems for active traffic, e.g. moving vehicles, pedestrians, bikes
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- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、先行車を認識して
一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置
に関する。
一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】車間距離が大きいときは車間距離制御系
の制御ゲインを小さくして緩やかに加減速し、逆に車間
距離が小さいときは制御ゲインを大きくしてすばやく加
減速するようにした先行車追従制御装置が知られている
（例えば、特開平８−２８２３３０号公報参照）。
の制御ゲインを小さくして緩やかに加減速し、逆に車間
距離が小さいときは制御ゲインを大きくしてすばやく加
減速するようにした先行車追従制御装置が知られている
（例えば、特開平８−２８２３３０号公報参照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
先行車追従制御装置では、１秒から２秒程度の一般的な
追従車間時間を設定すると、追従走行状態になったとき
に大きな制御ゲインが設定されるため、先行車の動きに
敏感に反応して乗り心地が悪くなるという問題がある。
先行車追従制御装置では、１秒から２秒程度の一般的な
追従車間時間を設定すると、追従走行状態になったとき
に大きな制御ゲインが設定されるため、先行車の動きに
敏感に反応して乗り心地が悪くなるという問題がある。
【０００４】本発明の目的は、追従走行状態になってか
らは緩やかな応答性にして乗り心地を改善することにあ
る。
らは緩やかな応答性にして乗り心地を改善することにあ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】（１） 請求項１の発明
は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段
と、目標車間距離に対して車間距離検出値をフィードバ
ックする制御系を有し、目標車速を出力する車間距離制
御手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、自車速
検出値を目標車速に一致させるように車両の制駆動力を
制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置に
適用される。そして、先行車に対して追従状態にあるか
否かを判別する判別手段を備え、車間距離制御手段によ
って、車間距離検出値、追従状態の判別結果および追従
状態になってからの経過時間に応じて制御系の制御ゲイ
ンを変更する。 （２） 請求項２の先行車追従制御装置は、判別手段に
よって、目標車間距離と車間距離検出値との車間距離偏
差が所定値以下の状態で所定時間が経過した場合に、追
従状態にあると判別するようにしたものである。 （３） 請求項３の先行車追従制御装置は、車間距離検
出値に基づいて先行車との相対速度を演算する相対速度
演算手段を備え、判別手段によって、車間距離偏差が所
定値以下で且つ相対速度演算値が所定値以下の状態で所
定時間が経過した場合に、追従状態にあると判別するよ
うにしたものである。 （４） 請求項４の先行車追従制御装置は、車間距離制
御手段によって、車間距離検出値が所定値以下の場合は
制御系の応答を速くする制御ゲインを設定し、先行車に
対して追従状態にあると判別されると制御系の応答を遅
くする制御ゲインに変更するようにしたものである。 （５） 請求項５の先行車追従制御装置は、判別手段に
よって、追従状態にあると判別した後に、車間距離偏差
が所定値を超えた状態で所定時間が経過した場合に、先
行車に対して追従状態にないと判別するようにしたもの
である。 （６） 請求項６の先行車追従制御装置は、車間距離制
御手段によって、車間距離偏差に第１の制御ゲインを乗
じるとともに、車間距離検出値に基づいて先行車との相
対速度を演算し、相対速度演算値に第２の制御ゲインを
乗じることによって、目標車速を演算するようにしたも
のである。
は、先行車との車間距離を検出する車間距離検出手段
と、目標車間距離に対して車間距離検出値をフィードバ
ックする制御系を有し、目標車速を出力する車間距離制
御手段と、自車速を検出する自車速検出手段と、自車速
検出値を目標車速に一致させるように車両の制駆動力を
制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御装置に
適用される。そして、先行車に対して追従状態にあるか
否かを判別する判別手段を備え、車間距離制御手段によ
って、車間距離検出値、追従状態の判別結果および追従
状態になってからの経過時間に応じて制御系の制御ゲイ
ンを変更する。 （２） 請求項２の先行車追従制御装置は、判別手段に
よって、目標車間距離と車間距離検出値との車間距離偏
差が所定値以下の状態で所定時間が経過した場合に、追
従状態にあると判別するようにしたものである。 （３） 請求項３の先行車追従制御装置は、車間距離検
出値に基づいて先行車との相対速度を演算する相対速度
演算手段を備え、判別手段によって、車間距離偏差が所
定値以下で且つ相対速度演算値が所定値以下の状態で所
定時間が経過した場合に、追従状態にあると判別するよ
うにしたものである。 （４） 請求項４の先行車追従制御装置は、車間距離制
御手段によって、車間距離検出値が所定値以下の場合は
制御系の応答を速くする制御ゲインを設定し、先行車に
対して追従状態にあると判別されると制御系の応答を遅
くする制御ゲインに変更するようにしたものである。 （５） 請求項５の先行車追従制御装置は、判別手段に
よって、追従状態にあると判別した後に、車間距離偏差
が所定値を超えた状態で所定時間が経過した場合に、先
行車に対して追従状態にないと判別するようにしたもの
である。 （６） 請求項６の先行車追従制御装置は、車間距離制
御手段によって、車間距離偏差に第１の制御ゲインを乗
じるとともに、車間距離検出値に基づいて先行車との相
対速度を演算し、相対速度演算値に第２の制御ゲインを
乗じることによって、目標車速を演算するようにしたも
のである。
【０００６】
【発明の効果】（１） 請求項１の発明によれば、先行
車に対して追従状態にあるか否かを判別し、車間距離検
出値、追従状態の判別結果および追従状態になってから
の経過時間に応じて車間距離フィードバック制御系の制
御ゲインを変更する。そして、車間距離フィードバック
制御系により目標車速を制御演算し、自車速を目標車速
に一致させるように車両の制駆動力を制御するようにし
たので、車間距離と先行車に対する追従状態とに応じた
最適な制御ゲインを設定することができ、あらゆる追従
状況に対して最適な車間距離制御の応答特性が得られ、
乗り心地を向上させることができる上に、車間距離制御
の応答特性が急変するようなことがなく、スムーズに追
従走行状態に移行させることができる。 （２） 請求項２の発明によれば、車間距離偏差が所定
値以下の状態で所定時間が経過した場合に、追従状態に
あると判別するようにしたので、追従制御の定常状態を
正確に判別することができる。 （３） 請求項３の発明によれば、車間距離偏差が所定
値以下で且つ相対速度が所定値以下の状態で所定時間が
経過した場合に、追従状態にあると判別するようにした
ので、追従制御の定常状態をさらに正確に判別すること
ができる。 （４） 請求項４の発明によれば、車間距離が所定値以
下の場合は車間距離制御系の応答を速くする制御ゲイン
を設定し、先行車に対して追従状態にあると判別される
と車間距離制御系の応答を遅くする制御ゲインに変更す
るようにしたので、先行車に対して追従走行状態になる
までは目標車間距離へ速く収束し、追従状態になってか
らは先行車の動きに敏感に反応するのが防止され、追従
走行における乗り心地を向上させることができる。 （５） 請求項５の発明によれば、追従状態にあると判
別した後に、車間距離偏差が所定値を超えた状態で所定
時間が経過した場合に、先行車に対して追従状態にない
と判別するようにしたので、先行車を見失ったり誤認に
より一時的に追従状態が中断される場合と、先行車の離
脱などにより追従状態が解消される場合とを明確に区別
でき、各状況に応じた最適な車間距離制御を行うことが
できる。 （６） 請求項６の発明によれば、車間距離偏差に第１
の制御ゲインを乗じるとともに、車間距離に基づいて先
行車との相対速度を演算し、相対速度に第２の制御ゲイ
ンを乗じることによって、目標車速を制御演算するよう
にしたので、先行車との相対速度を考慮して車間距離を
その目標値に一致させるための目標車速が演算され、車
間距離の制御性能を向上させることができる。
車に対して追従状態にあるか否かを判別し、車間距離検
出値、追従状態の判別結果および追従状態になってから
の経過時間に応じて車間距離フィードバック制御系の制
御ゲインを変更する。そして、車間距離フィードバック
制御系により目標車速を制御演算し、自車速を目標車速
に一致させるように車両の制駆動力を制御するようにし
たので、車間距離と先行車に対する追従状態とに応じた
最適な制御ゲインを設定することができ、あらゆる追従
状況に対して最適な車間距離制御の応答特性が得られ、
乗り心地を向上させることができる上に、車間距離制御
の応答特性が急変するようなことがなく、スムーズに追
従走行状態に移行させることができる。 （２） 請求項２の発明によれば、車間距離偏差が所定
値以下の状態で所定時間が経過した場合に、追従状態に
あると判別するようにしたので、追従制御の定常状態を
正確に判別することができる。 （３） 請求項３の発明によれば、車間距離偏差が所定
値以下で且つ相対速度が所定値以下の状態で所定時間が
経過した場合に、追従状態にあると判別するようにした
ので、追従制御の定常状態をさらに正確に判別すること
ができる。 （４） 請求項４の発明によれば、車間距離が所定値以
下の場合は車間距離制御系の応答を速くする制御ゲイン
を設定し、先行車に対して追従状態にあると判別される
と車間距離制御系の応答を遅くする制御ゲインに変更す
るようにしたので、先行車に対して追従走行状態になる
までは目標車間距離へ速く収束し、追従状態になってか
らは先行車の動きに敏感に反応するのが防止され、追従
走行における乗り心地を向上させることができる。 （５） 請求項５の発明によれば、追従状態にあると判
別した後に、車間距離偏差が所定値を超えた状態で所定
時間が経過した場合に、先行車に対して追従状態にない
と判別するようにしたので、先行車を見失ったり誤認に
より一時的に追従状態が中断される場合と、先行車の離
脱などにより追従状態が解消される場合とを明確に区別
でき、各状況に応じた最適な車間距離制御を行うことが
できる。 （６） 請求項６の発明によれば、車間距離偏差に第１
の制御ゲインを乗じるとともに、車間距離に基づいて先
行車との相対速度を演算し、相対速度に第２の制御ゲイ
ンを乗じることによって、目標車速を制御演算するよう
にしたので、先行車との相対速度を考慮して車間距離を
その目標値に一致させるための目標車速が演算され、車
間距離の制御性能を向上させることができる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１は一実施の形態の構成を示す
図である。車間距離センサーヘッド１は、レーザー光を
掃射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式の
センサーヘッドである。なお、電波や超音波を利用して
車間距離を計測してもよい。車速センサー２は変速機の
出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパ
ルス列を出力する。スロットルアクチュエーター３は、
スロットルバルブ開度信号に応じてスロットルバルブを
開閉し、エンジンへの吸入空気量を変えてエンジン出力
を調節する。自動変速機４は、車速とエンジントルクに
応じて変速比を変える。制動装置６は車両に制動力を発
生させる装置である。
図である。車間距離センサーヘッド１は、レーザー光を
掃射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式の
センサーヘッドである。なお、電波や超音波を利用して
車間距離を計測してもよい。車速センサー２は変速機の
出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパ
ルス列を出力する。スロットルアクチュエーター３は、
スロットルバルブ開度信号に応じてスロットルバルブを
開閉し、エンジンへの吸入空気量を変えてエンジン出力
を調節する。自動変速機４は、車速とエンジントルクに
応じて変速比を変える。制動装置６は車両に制動力を発
生させる装置である。
【０００８】追従制御コントローラー５はマイクロコン
ピューターとその周辺部品を備え、車間距離と車速の検
出値に基づいて目標車速を求め、スロットルアクチュエ
ーター３、自動変速機４および制動装置６を制御する。
追従制御コントローラー５は、マイクロコンピューター
のソフトウエア形態により図２に示す制御ブロック１
１、２１、５０、５１を構成する。
ピューターとその周辺部品を備え、車間距離と車速の検
出値に基づいて目標車速を求め、スロットルアクチュエ
ーター３、自動変速機４および制動装置６を制御する。
追従制御コントローラー５は、マイクロコンピューター
のソフトウエア形態により図２に示す制御ブロック１
１、２１、５０、５１を構成する。
【０００９】図２において、測距信号処理部１１は、車
間距離センサーヘッド１によりレーザー光を掃射してか
ら先行車の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行
車との車間距離ＬTを演算する。なお、前方に複数の先
行車がいる場合は追従すべき先行車を特定して車間距離
ＬTを演算する。この先行車の選択方法についてはすで
に公知であるから説明を省略する。車速信号処理部２１
は、車速センサー２からの車速パルスの周期を計測し、
自車両の速度ＶSを検出する。
間距離センサーヘッド１によりレーザー光を掃射してか
ら先行車の反射光を受光するまでの時間を計測し、先行
車との車間距離ＬTを演算する。なお、前方に複数の先
行車がいる場合は追従すべき先行車を特定して車間距離
ＬTを演算する。この先行車の選択方法についてはすで
に公知であるから説明を省略する。車速信号処理部２１
は、車速センサー２からの車速パルスの周期を計測し、
自車両の速度ＶSを検出する。
【００１０】先行車追従制御部５０は、相対速度演算部
５０１、車間距離制御部５０２および目標車間距離設定
部５０３を備え、車間距離ＬTと自車速ＶSとに基づいて
目標車間距離ＬT*と目標車速Ｖ*を演算する。相対速度
演算部５０１は、測距信号処理部１１により検出された
車間距離ＬTに基づいて先行車との相対速度ΔＶを演算
する。車間距離制御部５０２は、相対速度ΔＶを考慮し
て車間距離ＬTを目標車間距離ＬT*に一致させるための
目標車速Ｖ*を演算する。目標車間距離設定部５０３
は、先行車の車速ＶTまたは自車速ＶSに応じた目標車間
距離Ｌ*を設定する。
５０１、車間距離制御部５０２および目標車間距離設定
部５０３を備え、車間距離ＬTと自車速ＶSとに基づいて
目標車間距離ＬT*と目標車速Ｖ*を演算する。相対速度
演算部５０１は、測距信号処理部１１により検出された
車間距離ＬTに基づいて先行車との相対速度ΔＶを演算
する。車間距離制御部５０２は、相対速度ΔＶを考慮し
て車間距離ＬTを目標車間距離ＬT*に一致させるための
目標車速Ｖ*を演算する。目標車間距離設定部５０３
は、先行車の車速ＶTまたは自車速ＶSに応じた目標車間
距離Ｌ*を設定する。
【００１１】また、車速制御部５１は、自車速ＶSが目
標車速Ｖ*となるようにスロットルアクチュエーター３
のスロットルバルブ開度と、自動変速機４の変速比と、
制動装置６の制動力を制御する。
標車速Ｖ*となるようにスロットルアクチュエーター３
のスロットルバルブ開度と、自動変速機４の変速比と、
制動装置６の制動力を制御する。
【００１２】次に、車間距離制御系について説明する。
この実施の形態のシステムは、車間距離と相対速度の２
つの目標値を１つの入力（目標車速）で制御する１入力
２出力系であることから、状態フィードバック（レギュ
レーター）を用いて制御系を設計する。
この実施の形態のシステムは、車間距離と相対速度の２
つの目標値を１つの入力（目標車速）で制御する１入力
２出力系であることから、状態フィードバック（レギュ
レーター）を用いて制御系を設計する。
【００１３】システムの状態変数ｘ1、ｘ2を数式１、２
で定義する。
で定義する。
【数１】
【数２】
数式１において、ＶTは先行車の車速である。また、制
御入力、すなわち追従制御コントローラー５の出力をΔ
Ｖ*とし、数式３で定義する。
御入力、すなわち追従制御コントローラー５の出力をΔ
Ｖ*とし、数式３で定義する。
【数３】
【００１４】車間距離ＬTは数式４で与えられる。
【数４】
数式４において、Ｌoは車間距離ＬTの初期値である。車
速サーボ系は、例えば数式５のように目標車速Ｖ*に対
して実際の車速ＶSが一次遅れで近似的に表現できる。
速サーボ系は、例えば数式５のように目標車速Ｖ*に対
して実際の車速ＶSが一次遅れで近似的に表現できる。
【数５】
数式５において、τvは時定数である。
【００１５】先行車車速ＶT＝一定と仮定すると、数式
１、３、５により数式６が得られる。
１、３、５により数式６が得られる。
【数６】
さらに、目標車間距離ＬT*＝一定とすると、数式２、４
により数式７が得られる。
により数式７が得られる。
【数７】
したがって、システムの状態方程式は数式８のように記
述できる。
述できる。
【数８】
【００１６】制御入力ｕを数式９で与える。
【数９】
状態フィードバックが施された全体システムの状態方程
式は数式１０のように表される。
式は数式１０のように表される。
【数１０】
数式１０において、
【数１１】
と置くと、全体システムの特性方程式は数式１２のよう
に導かれる。
に導かれる。
【数１２】
【００１７】上述した車速サーボ系の伝達特性に基づ
き、車間距離ＬTをＬT*へ、相対速度ΔＶを０へ収束さ
せる特性が所望の特性となるようにゲインｆd、ｆvを設
定する。
き、車間距離ＬTをＬT*へ、相対速度ΔＶを０へ収束さ
せる特性が所望の特性となるようにゲインｆd、ｆvを設
定する。
【数１３】
【数１４】
【数１５】
【００１８】先行車追従制御部５０の車間距離制御部５
０２は、車間距離ＬTと相対速度ΔＶとに基づいて、車
間距離ＬTをその目標値ＬT*に保ちながら先行車に追従
走行するための目標車速Ｖ*を演算する。具体的には、
図３に示すように、目標車間距離ＬT*と実車間距離ＬT
との偏差ΔＬ（＝ＬT*−ＬT）に制御ゲインｆdを乗じた
ものと、相対速度ΔＶに制御ゲインｆvを乗じたものと
の和により、目標相対速度ΔＶ*を演算する。
０２は、車間距離ＬTと相対速度ΔＶとに基づいて、車
間距離ＬTをその目標値ＬT*に保ちながら先行車に追従
走行するための目標車速Ｖ*を演算する。具体的には、
図３に示すように、目標車間距離ＬT*と実車間距離ＬT
との偏差ΔＬ（＝ＬT*−ＬT）に制御ゲインｆdを乗じた
ものと、相対速度ΔＶに制御ゲインｆvを乗じたものと
の和により、目標相対速度ΔＶ*を演算する。
【数１６】
【００１９】ここで、制御ゲインｆd、ｆvは先行車に対
する追従制御性能を決定するパラメーターである。ま
た、ΔＶは先行車との相対速度（＝ＶT−ＶS）であり、
この実施の形態では車間距離検出値ＬTにバンドパスフ
ィルター処理を施して求める。バンドパスフィルターの
伝達関数を数式１７に示す。
する追従制御性能を決定するパラメーターである。ま
た、ΔＶは先行車との相対速度（＝ＶT−ＶS）であり、
この実施の形態では車間距離検出値ＬTにバンドパスフ
ィルター処理を施して求める。バンドパスフィルターの
伝達関数を数式１７に示す。
【数１７】
【００２０】さらに、数式１８により目標車速Ｖ*を求
める。
める。
【数１８】
車速制御部５１は、自車速ＶSがその目標値Ｖ*となるよ
うに車両の制駆動力を制御する。
うに車両の制駆動力を制御する。
【００２１】状態フィードバックが施された追従制御系
は、数式１２で表されるようにその収束特性が二次系で
近似される。そして、制御ゲインｆv、ｆdは、所望の応
答特性となるようにシステムの極を設定することによ
り、求めることができる。通常、追従状態に入るまで
は、車間距離ＬTが長いときは早めに制御を開始してゆ
っくりと目標車間距離ＬT*に収束する遅い極設定とし、
制御ゲインｆv、ｆdをスケジューリングする。一方、近
くに割り込まれた場合など、車間距離ＬTが短いときは
速く目標車間距離ＬT*に収束する極設定とし、制御ゲイ
ンｆv、ｆdをスケジューリングする。
は、数式１２で表されるようにその収束特性が二次系で
近似される。そして、制御ゲインｆv、ｆdは、所望の応
答特性となるようにシステムの極を設定することによ
り、求めることができる。通常、追従状態に入るまで
は、車間距離ＬTが長いときは早めに制御を開始してゆ
っくりと目標車間距離ＬT*に収束する遅い極設定とし、
制御ゲインｆv、ｆdをスケジューリングする。一方、近
くに割り込まれた場合など、車間距離ＬTが短いときは
速く目標車間距離ＬT*に収束する極設定とし、制御ゲイ
ンｆv、ｆdをスケジューリングする。
【００２２】例えば、車速サーボ系の時定数τv＝０．
５［sec］とし、（ａ）遅い収束特性の極を−０．１
（重根）、（ｂ）速い収束特性の極を−０．４（重根）
とした場合に、ゲインｆv、ｆdは数式１４、１５により
求められる。
５［sec］とし、（ａ）遅い収束特性の極を−０．１
（重根）、（ｂ）速い収束特性の極を−０．４（重根）
とした場合に、ゲインｆv、ｆdは数式１４、１５により
求められる。
【表１】
【００２３】上記（ａ）、（ｂ）の極を上限、下限とし
て、例えばωnを車間距離に対して図４（ａ）のように
設定する。図４（ａ）において、車間距離が４０ｍ以下
の短い場合にはωnを０．４（速い応答）に、車間距離
が８０ｍ以上の長い場合にはωnを０．２（遅い応答）
に設定し、車間距離が４０ｍから８０ｍの間はゲインｆ
v、ｆdを連続的に変化させるために補間によりωnを設
定する。このようにして得られたωnを用いて制御ゲイ
ンｆv、ｆdを演算すると図４（ｂ）に示すようになる。
このように制御ゲインｆv、ｆdをスケジューリングする
ことによって、遠方の先行車に接近するような場合には
ゆっくりと応答し、近距離に割り込まれた場合などには
すばやく応答させることができる。
て、例えばωnを車間距離に対して図４（ａ）のように
設定する。図４（ａ）において、車間距離が４０ｍ以下
の短い場合にはωnを０．４（速い応答）に、車間距離
が８０ｍ以上の長い場合にはωnを０．２（遅い応答）
に設定し、車間距離が４０ｍから８０ｍの間はゲインｆ
v、ｆdを連続的に変化させるために補間によりωnを設
定する。このようにして得られたωnを用いて制御ゲイ
ンｆv、ｆdを演算すると図４（ｂ）に示すようになる。
このように制御ゲインｆv、ｆdをスケジューリングする
ことによって、遠方の先行車に接近するような場合には
ゆっくりと応答し、近距離に割り込まれた場合などには
すばやく応答させることができる。
【００２４】しかし、追従制御における目標車間距離Ｌ
T*は、一般的に１．５〜２［sec］の車間時間により設
定されることが多く、この場合、車速１００ｋｍ／ｈで
４２ｍ〜５５ｍになる。したがって、追従制御中は常に
速い応答性を示すハイゲインに設定されることになり、
先行車の動きに対して敏感になる。そこで、この実施の
形態では、所定の車間距離で先行車に追従している状
態、すなわち追従制御の定常状態になった後は、ゆっく
りとした応答特性となるように制御ゲインｆv、ｆdを変
更し、乗り心地を向上させる。
T*は、一般的に１．５〜２［sec］の車間時間により設
定されることが多く、この場合、車速１００ｋｍ／ｈで
４２ｍ〜５５ｍになる。したがって、追従制御中は常に
速い応答性を示すハイゲインに設定されることになり、
先行車の動きに対して敏感になる。そこで、この実施の
形態では、所定の車間距離で先行車に追従している状
態、すなわち追従制御の定常状態になった後は、ゆっく
りとした応答特性となるように制御ゲインｆv、ｆdを変
更し、乗り心地を向上させる。
【００２５】図５は、追従制御中の制御ゲインの変更処
理を示すフローチャートである。このフローチャートに
より、この実施の形態の動作を説明する。ステップ１に
おいて、図６に示すサブルーチンを実行し、目標車間距
離ＬT*と実車間距離ＬTとの偏差ΔＬに基づいて、先行
車に追従制御中であり、且つ定常状態にあるかどうかを
判断する。
理を示すフローチャートである。このフローチャートに
より、この実施の形態の動作を説明する。ステップ１に
おいて、図６に示すサブルーチンを実行し、目標車間距
離ＬT*と実車間距離ＬTとの偏差ΔＬに基づいて、先行
車に追従制御中であり、且つ定常状態にあるかどうかを
判断する。
【００２６】図６のステップ１０において、追従制御中
で且つ定常状態にあることを示す追従フラグを確認し、
クリヤされている場合はステップ１１〜１５で追従制御
の定常状態になったかどうかを確認する。ステップ１１
で目標車間距離ＬT*と実車間距離ＬTとの偏差ΔＬを確
認し、車間距離偏差ΔＬがほぼ０の場合は追従状態にあ
ると判断し、ステップ１２へ進む。ステップ１２では、
タイマー１により追従状態に入ってからの経過時間を確
認する。追従状態に入ってからの経過時間が所定時間Ｔ
１以上であればステップ１３へ進み、追従制御の定常状
態にあると判断して追従フラグをセットする。
で且つ定常状態にあることを示す追従フラグを確認し、
クリヤされている場合はステップ１１〜１５で追従制御
の定常状態になったかどうかを確認する。ステップ１１
で目標車間距離ＬT*と実車間距離ＬTとの偏差ΔＬを確
認し、車間距離偏差ΔＬがほぼ０の場合は追従状態にあ
ると判断し、ステップ１２へ進む。ステップ１２では、
タイマー１により追従状態に入ってからの経過時間を確
認する。追従状態に入ってからの経過時間が所定時間Ｔ
１以上であればステップ１３へ進み、追従制御の定常状
態にあると判断して追従フラグをセットする。
【００２７】ステップ１１で車間距離偏差ΔＬがほぼ０
でないと判断された場合にはステップ１４へ進み、追従
状態に入ってからの経過時間を計時するタイマー１をク
リヤし、続くステップ１５で追従フラグをクリヤする。
一方、ステップ１２で追従状態になってからまだ所定時
間Ｔ１が経過していないと判断された場合にはステップ
１５へ進み、タイマー１による経時を続けるとともに、
追従フラグをクリヤする。
でないと判断された場合にはステップ１４へ進み、追従
状態に入ってからの経過時間を計時するタイマー１をク
リヤし、続くステップ１５で追従フラグをクリヤする。
一方、ステップ１２で追従状態になってからまだ所定時
間Ｔ１が経過していないと判断された場合にはステップ
１５へ進み、タイマー１による経時を続けるとともに、
追従フラグをクリヤする。
【００２８】ステップ１０で追従フラグがセットされて
いる場合は、ステップ１６〜２１で自車の車線変更や先
行車の離脱などによる追従制御の定常状態の解消を確認
し、定常状態でなくなった場合には速やかに制御ゲイン
ｆv、ｆdを通常のスケジューリングに戻す。ステップ１
６において、車間距離偏差ΔＬがほぼ０かどうかを判断
する。ほぼ０の場合は追従制御の定常状態が継続されて
いると判断し、ステップ１７へ進む。ステップ１７では
タイマー２をクリヤし、続くステップ１８で追従フラグ
をセットする。なお、タイマー２は、追従状態が中断さ
れてからの経過時間を計時するタイマーである。
いる場合は、ステップ１６〜２１で自車の車線変更や先
行車の離脱などによる追従制御の定常状態の解消を確認
し、定常状態でなくなった場合には速やかに制御ゲイン
ｆv、ｆdを通常のスケジューリングに戻す。ステップ１
６において、車間距離偏差ΔＬがほぼ０かどうかを判断
する。ほぼ０の場合は追従制御の定常状態が継続されて
いると判断し、ステップ１７へ進む。ステップ１７では
タイマー２をクリヤし、続くステップ１８で追従フラグ
をセットする。なお、タイマー２は、追従状態が中断さ
れてからの経過時間を計時するタイマーである。
【００２９】ステップ１６で車間距離偏差ΔＬがほぼ０
でないと判断された場合はステップ１９へ進み、タイマ
ー２による追従状態が中断されてからの経過時間を確認
する。つまり、先行車の離脱などによって追従状態が解
消されたものか、あるいは先行車を見失ったり誤認によ
る追従状態の一時的な中断かを判断する。追従状態が中
断されてから所定時間Ｔ２が経過した場合は、追従制御
の定常状態が解消されたと判断してステップ２１へ進
み、追従フラグおよびタイマー２をクリヤする。
でないと判断された場合はステップ１９へ進み、タイマ
ー２による追従状態が中断されてからの経過時間を確認
する。つまり、先行車の離脱などによって追従状態が解
消されたものか、あるいは先行車を見失ったり誤認によ
る追従状態の一時的な中断かを判断する。追従状態が中
断されてから所定時間Ｔ２が経過した場合は、追従制御
の定常状態が解消されたと判断してステップ２１へ進
み、追従フラグおよびタイマー２をクリヤする。
【００３０】ステップ１９で追従状態が中断されてから
所定時間Ｔが経過していないと判断された場合は、追従
制御の定常状態が解消されたかどうか明確でないので、
ステップ２０へ進んでタイマー２によるカウントを継続
し、続くステップ１８で追従フラグをセットする。
所定時間Ｔが経過していないと判断された場合は、追従
制御の定常状態が解消されたかどうか明確でないので、
ステップ２０へ進んでタイマー２によるカウントを継続
し、続くステップ１８で追従フラグをセットする。
【００３１】なお、この実施の形態では車間距離偏差Δ
Ｌ（＝ＬT*−ＬT）に基づいて追従制御の定常状態か否
かを判断したが、さらに先行車との相対速度ΔＶ（＝Ｖ
T−ＶS）を考慮して判断することにより判断精度を向上
させることができる。例えば、車間距離偏差ΔＬがほぼ
０で、且つ相対速度ΔＶがほぼ０になってから所定時間
が経過したら、追従制御の定常状態にあると判断する。
Ｌ（＝ＬT*−ＬT）に基づいて追従制御の定常状態か否
かを判断したが、さらに先行車との相対速度ΔＶ（＝Ｖ
T−ＶS）を考慮して判断することにより判断精度を向上
させることができる。例えば、車間距離偏差ΔＬがほぼ
０で、且つ相対速度ΔＶがほぼ０になってから所定時間
が経過したら、追従制御の定常状態にあると判断する。
【００３２】図５のステップ１で追従制御の定常状態に
あると判断されるとステップ３へ進み、例えば図７に示
すスケジューリングにより制御ゲインｆv、ｆdを変更す
る。
あると判断されるとステップ３へ進み、例えば図７に示
すスケジューリングにより制御ゲインｆv、ｆdを変更す
る。
【００３３】図７において、（ａ）が通常のゲインスケ
ジューリングの車間距離ＬTに対する角速度ωnを示し、
（ｂ）が変更後のゲインスケジューリングの経過時間に
対する角速度ωnを示す。例えば今、追従制御の定常状
態になったときの車間距離が４０ｍであったとすると、
通常のゲインスケジューリングではωn＝０．４［rad／
s］に設定される。その角速度ωnを起点にして、（ｂ）
に示すように追従制御の定常状態に入ってからの経過時
間の関数としてωnを変更し、最終的には（ａ）の最も
遅いωnにする。
ジューリングの車間距離ＬTに対する角速度ωnを示し、
（ｂ）が変更後のゲインスケジューリングの経過時間に
対する角速度ωnを示す。例えば今、追従制御の定常状
態になったときの車間距離が４０ｍであったとすると、
通常のゲインスケジューリングではωn＝０．４［rad／
s］に設定される。その角速度ωnを起点にして、（ｂ）
に示すように追従制御の定常状態に入ってからの経過時
間の関数としてωnを変更し、最終的には（ａ）の最も
遅いωnにする。
【００３４】なお、上記実施の形態では制御ゲインｆ
v、ｆdを経過時間の関数として変更したが、定常時のゲ
インを任意に設定して切り換えるようにしてもよい。
v、ｆdを経過時間の関数として変更したが、定常時のゲ
インを任意に設定して切り換えるようにしてもよい。
【００３５】制御ゲイン変更後のステップ４において、
車間距離ＬTの変化状態や相対速度ΔＶの変化状態など
に基づいて、割り込み車両の有無を確認する。追従制御
の定常状態では制御ゲインがローゲインになっており、
近距離の車両に対しての応答が遅くなっているので、割
り込み車両があった場合にはステップ２へ進み、図４に
示す通常のゲインスケジューリングに戻す。続くステッ
プ５で、設定された制御ゲインｆv、ｆdに基づいて車間
距離ＬTを目標値ＬT*に一致させるための目標車速Ｖ*を
演算し、車速制御を行う。
車間距離ＬTの変化状態や相対速度ΔＶの変化状態など
に基づいて、割り込み車両の有無を確認する。追従制御
の定常状態では制御ゲインがローゲインになっており、
近距離の車両に対しての応答が遅くなっているので、割
り込み車両があった場合にはステップ２へ進み、図４に
示す通常のゲインスケジューリングに戻す。続くステッ
プ５で、設定された制御ゲインｆv、ｆdに基づいて車間
距離ＬTを目標値ＬT*に一致させるための目標車速Ｖ*を
演算し、車速制御を行う。
【００３６】ステップ４で割り込み車両がないと判断さ
れた場合にはステップ５へ進み、設定された制御ゲイン
ｆv、ｆdに基づいて車間距離ＬTを目標値ＬT*に一致さ
せるための目標車速Ｖ*を演算し、車速制御を行う。ま
た、ステップ１で追従制御の定常状態でないと判断され
た場合にはステップ２へ進み、通常のゲインスケジュー
リングにより制御ゲインｆv、ｆdを設定し、続くステッ
プ５で設定された制御ゲインｆv、ｆdに基づいて車間距
離ＬTを目標値ＬT*に一致させるための目標車速Ｖ*を演
算し、車速制御を行う。
れた場合にはステップ５へ進み、設定された制御ゲイン
ｆv、ｆdに基づいて車間距離ＬTを目標値ＬT*に一致さ
せるための目標車速Ｖ*を演算し、車速制御を行う。ま
た、ステップ１で追従制御の定常状態でないと判断され
た場合にはステップ２へ進み、通常のゲインスケジュー
リングにより制御ゲインｆv、ｆdを設定し、続くステッ
プ５で設定された制御ゲインｆv、ｆdに基づいて車間距
離ＬTを目標値ＬT*に一致させるための目標車速Ｖ*を演
算し、車速制御を行う。
【００３７】図８、図９は、制御ゲインを変更した場合
の車間距離制御のシミュレーション結果を示す図であ
り、車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］、車間距離Ｌ［ｍ］、相対速度
ｄＶ［ｍ／ｓ］および加減速度Accel［ｍ／ｓｓ］を示
す。なお、実線が実際値、破線が目標値である。図８は
先行車の車速ＶTが０．１Ｈｚ、±０．５ｋｍ／ｈで変
動した場合のシミュレーション結果で、右がローゲイン
の場合を示し、左がハイゲインの場合を示す。また、図
９は先行車の車速ＶTが１Ｈｚ、±１ｋｍ／ｈで変動し
た場合のシミュレーション結果で、右がローゲインの場
合を示し、左がハイゲインの場合を示す。これらの図か
ら明らかなように、車間距離制御系の制御ゲインｆv、
ｆdにローゲインが設定された場合の方が先行車の速度
変動の影響を受けにくい。
の車間距離制御のシミュレーション結果を示す図であ
り、車速Ｖ［ｋｍ／ｈ］、車間距離Ｌ［ｍ］、相対速度
ｄＶ［ｍ／ｓ］および加減速度Accel［ｍ／ｓｓ］を示
す。なお、実線が実際値、破線が目標値である。図８は
先行車の車速ＶTが０．１Ｈｚ、±０．５ｋｍ／ｈで変
動した場合のシミュレーション結果で、右がローゲイン
の場合を示し、左がハイゲインの場合を示す。また、図
９は先行車の車速ＶTが１Ｈｚ、±１ｋｍ／ｈで変動し
た場合のシミュレーション結果で、右がローゲインの場
合を示し、左がハイゲインの場合を示す。これらの図か
ら明らかなように、車間距離制御系の制御ゲインｆv、
ｆdにローゲインが設定された場合の方が先行車の速度
変動の影響を受けにくい。
【００３８】このように、車間距離制御系の制御ゲイン
ｆv、ｆdを、車間距離が長い場合は遅い応答特性に、車
間距離が短い場合は速い応答特性になるように車間距離
に応じて設定するととともに、追従制御の定常状態に入
ってからはゆっくりとした応答特性となるように変更す
るようにしたので、追従状態では先行車の動きに対して
ゆっくりと応答し、先行車の不要な動きに敏感に影響さ
れることが防止され、乗り心地を向上させることができ
る。
ｆv、ｆdを、車間距離が長い場合は遅い応答特性に、車
間距離が短い場合は速い応答特性になるように車間距離
に応じて設定するととともに、追従制御の定常状態に入
ってからはゆっくりとした応答特性となるように変更す
るようにしたので、追従状態では先行車の動きに対して
ゆっくりと応答し、先行車の不要な動きに敏感に影響さ
れることが防止され、乗り心地を向上させることができ
る。
【００３９】以上の一実施の形態の構成において、車間
距離センサーヘッド１が車間距離検出手段を、車速セン
サー２が自車速検出手段を、追従制御コントローラー５
が車間距離制御手段、車速制御手段、判別手段および相
対速度演算手段をそれぞれ構成する。
距離センサーヘッド１が車間距離検出手段を、車速セン
サー２が自車速検出手段を、追従制御コントローラー５
が車間距離制御手段、車速制御手段、判別手段および相
対速度演算手段をそれぞれ構成する。
【図１】 一実施の形態の構成を示す図である。
【図２】 一実施の形態の追従制御コントローラーの構
成を示す図である。
成を示す図である。
【図３】 一実施の形態の車間距離制御系の制御ブロッ
ク図である。
ク図である。
【図４】 車間距離制御系の制御ゲインのスケジューリ
ング例を示す図である。
ング例を示す図である。
【図５】 一実施の形態の車間距離制御系の制御ゲイン
の変更処理を示すフローチャートである。
の変更処理を示すフローチャートである。
【図６】 追従制御中の定常状態の判断処理を示すフロ
ーチャートである。
ーチャートである。
【図７】 一実施の形態の車間距離制御系の制御ゲイン
の変更例を示す図である。
の変更例を示す図である。
【図８】 一実施の形態の車間距離制御のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
ョン結果を示す図である。
【図９】 一実施の形態の車間距離制御のシミュレーシ
ョン結果を示す図である。
ョン結果を示す図である。
１ 車間距離センサーヘッド
２ 車速センサー
３ スロットルアクチュエーター
４ 自動変速機
５ 車両制御コントローラー
６ 制動装置
１１ 測距信号処理部
２１ 車速信号処理部
５０ 先行車追従制御部
５１ 車速制御部
５０１ 相対速度演算部
５０２ 車間距離制御部
５０３ 目標車間距離設定部
フロントページの続き
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
B60K 31/00
B60K 41/00 - 41/28
F02D 29/00 - 29/02
F02D 41/04
G08G 1/18
Claims (6)
- 【請求項１】 先行車との車間距離を検出する車間距離
検出手段と、 目標車間距離に対して車間距離検出値をフィードバック
する制御系を有し、目標車速を出力する車間距離制御手
段と、 自車速を検出する自車速検出手段と、 自車速検出値を目標車速に一致させるように車両の制駆
動力を制御する車速制御手段とを備えた先行車追従制御
装置において、 先行車に対して追従状態にあるか否かを判別する判別手
段を備え、 前記車間距離制御手段は、車間距離検出値、追従状態の
判別結果および追従状態になってからの経過時間に応じ
て前記制御系の制御ゲインを変更することを特徴とする
先行車追従制御装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載の先行車追従制御装置に
おいて、 前記判別手段は、目標車間距離と車間距離検出値との車
間距離偏差が所定値以下の状態で所定時間が経過した場
合に、追従状態にあると判別することを特徴とする先行
車追従制御装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載の先行車追従制御装置に
おいて、 車間距離検出値に基づいて先行車との相対速度を演算す
る相対速度演算手段を備え、 前記判別手段は、車間距離偏差が所定値以下で且つ相対
速度演算値が所定値以下の状態で所定時間が経過した場
合に、追従状態にあると判別することを特長とする先行
車追従制御装置。 - 【請求項４】 請求項１〜３のいずれかの項に記載の先
行車追従制御装置において、 前記車間距離制御手段は、車間距離検出値が所定値以下
の場合は前記制御系の応答を速くする制御ゲインを設定
し、先行車に対して追従状態にあると判別されると前記
制御系の応答を遅くする制御ゲインに変更することを特
長とする先行車追従制御装置。 - 【請求項５】 請求項１〜４のいずれかの項に記載の先
行車追従制御装置において、前記判別手段は、追従状態にあると判別した後に、車間
距離偏差が所定値を超えた状態で所定時間が経過した場
合に、先行車に対して追従状態にないと判別する ことを
特長とする先行車追従制御装置。 - 【請求項６】 請求項１〜５のいずれかの項に記載の先
行車追従制御装置において、前記車間距離制御手段は、車間距離偏差に第１の制御ゲ
インを乗じるとともに、車間距離検出値に基づいて先行
車との相対速度を演算し、相対速度演算値に第２の制御
ゲインを乗じることによって、目標車速を演算する こと
を特徴とする先行車追従制御装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29079597A JP3518286B2 (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 先行車追従制御装置 |
| US09/176,219 US6256573B1 (en) | 1997-10-23 | 1998-10-21 | System and method for controlling inter-vehicle distance to preceding vehicle for automotive vehicle equipped with the system and method |
| DE19848824A DE19848824B4 (de) | 1997-10-23 | 1998-10-22 | System und Verfahren für das Steuern der Distanz eines Fahrzeuges zum vorausfahrenden Fahrzeug für ein Automobil das mit dem System und dem Verfahren ausgerüstet ist |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29079597A JP3518286B2 (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 先行車追従制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11123952A JPH11123952A (ja) | 1999-05-11 |
| JP3518286B2 true JP3518286B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=17760602
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29079597A Expired - Lifetime JP3518286B2 (ja) | 1997-10-23 | 1997-10-23 | 先行車追従制御装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6256573B1 (ja) |
| JP (1) | JP3518286B2 (ja) |
| DE (1) | DE19848824B4 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3661495B2 (ja) | 1998-08-26 | 2005-06-15 | 日産自動車株式会社 | 先行車追従制御装置 |
| US6233515B1 (en) * | 1998-12-07 | 2001-05-15 | Jaguar Car, Limited | Adaptive vehicle cruise control system and methodology |
| JP3690185B2 (ja) * | 1999-05-25 | 2005-08-31 | 日産自動車株式会社 | 先行車追従制御装置 |
| JP3661496B2 (ja) | 1999-06-15 | 2005-06-15 | 日産自動車株式会社 | 先行車追従制御装置 |
| EP1204540B1 (en) * | 2000-05-16 | 2008-09-10 | Nissan Motor Co., Ltd. | System and method for controlling vehicle velocity and inter-vehicle distance |
| US6784828B2 (en) | 2000-08-16 | 2004-08-31 | Raytheon Company | Near object detection system |
| US6577269B2 (en) | 2000-08-16 | 2003-06-10 | Raytheon Company | Radar detection method and apparatus |
| KR100852810B1 (ko) | 2000-08-16 | 2008-08-18 | 레이던 컴퍼니 | 차량 레이더 시스템들과 기술들 |
| AU2001286513A1 (en) | 2000-08-16 | 2002-02-25 | Raytheon Company | Switched beam antenna architecture |
| AU2001291299A1 (en) | 2000-09-08 | 2002-03-22 | Raytheon Company | Path prediction system and method |
| US6708100B2 (en) | 2001-03-14 | 2004-03-16 | Raytheon Company | Safe distance algorithm for adaptive cruise control |
| US6611227B1 (en) | 2002-08-08 | 2003-08-26 | Raytheon Company | Automotive side object detection sensor blockage detection system and related techniques |
| US7272482B2 (en) * | 2002-09-30 | 2007-09-18 | Nissan Motor Co., Ltd. | Preceding-vehicle following control system |
| JP2005067531A (ja) * | 2003-08-27 | 2005-03-17 | Denso Corp | 車両用空調装置 |
| JP4451315B2 (ja) * | 2005-01-06 | 2010-04-14 | 富士重工業株式会社 | 車両の運転支援装置 |
| FR2880591B1 (fr) * | 2005-01-11 | 2008-08-22 | Renault Sas | Systeme de controle longitudinal d'une voiture |
| US7973701B2 (en) * | 2008-03-31 | 2011-07-05 | Valeo Radar Systems, Inc. | Automotive radar sensor blockage detection system and related techniques |
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