JP4365366B2 - 非線形ダイナミクスを有する制御対象のためのモデル化装置、非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御装置、非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置及び非線形ダイナミクスを有する制御対象のためのモデル化プログラム。 - Google Patents
非線形ダイナミクスを有する制御対象のためのモデル化装置、非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御装置、非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置及び非線形ダイナミクスを有する制御対象のためのモデル化プログラム。 Download PDFInfo
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Description
図1にはモデル化機能を実行するためのモデル化コンピュータ40の構成が示されている。モデル化コンピュータ40は、CPU42と、模擬車両20から収集されるデータセットを取得する等の機能を有する入力部44と、モデル化の結果を車両制御コンピュータ70に出力する等の機能を有する出力部46と、プログラムやデータ等を記憶する記憶部48を含んで構成され、これらの要素は内部バスによって相互に接続される。なお、取得されたデータセットはファイル50として記憶部48に記憶される。また、入力部44は、他の入力データを入力するためのキーボード等を含むことができ、出力部46はディスプレイやプリンタを含むものとすることができる。
再び図1に戻ると、図1には、モデル化機能により得られたf(x)、g(x)と、Px、Puとを用いて車両10の姿勢制御を実行するための車両制御コンピュータ70の構成が示されている。車両制御コンピュータ70は、CPU72と、モデル化コンピュータ40から出力されるf(x)、g(x)と、Px、Puとを取得する等の機能を有する入力部74と、ディスプレイやプリンタ等の出力部76と、プログラムやデータ等を記憶する記憶部78と、車両10の状態検出センサ18との間のインタフェース回路であるセンサI/F82と、ステアリング機構16との間のインタフェース回路であるステアリングI/F84とを含んで構成され、これらの要素は内部バスによって相互に接続される。なお、取得されたf(x)、g(x)、Px、Puは、ファイル80として、記憶部78に記憶される。また、入力部44は、他の入力データを入力するためのキーボード等を含むことができる。
Claims (11)
- 非線形ダイナミクスを有する制御対象について、
制御対象の観察可能な非線形状態変数をxとし、
制御対象に対する線形の入力変数をuとし、
dx/dtを算出対象とするときに、制御対象の状態方程式を
制御対象について、dx/dt、x、uを一組としたデータセットを複数収集し、その一部を複数のトレーニングセットとし、残りを複数のチェッキングセットとするデータセット収集手段と、
各ui
複数のトレーニングセットのデータに基き、複数の部分多項式のそれぞれの多項式係数を算出する多項式係数算出手段と、
算出された多項式係数を有する複数の部分多項式のそれぞれについてdx/dtの代表性を評価する手段であって、チェッキングセットの1のデータセットのx、uを部分多項式に適用して求められる値とそれに対応するdx/dtとの値との間の誤差を求め、これを複数のチェッキングセット全体について統計的に行うことで代表性を評価する評価手段と、
各部分多項式のそれぞれについて算出された代表性評価を比較し、制御対象の状態方程式として最も代表性の高い部分多項式を決定し、これを
を含むことを特徴とする非線形ダイナミクスを有する制御対象のためのモデル化装置。 - 制御対象の観察可能な非線形状態変数をxとし、制御対象に対する線形の入力変数をuとし、dx/dtを算出対象とする非線形ダイナミクスを有する制御対象を、任意に設定される目標制御状態に制御する制御装置であって、
請求項1に記載の非線形ダイナミクスを有する制御対象のためのモデル化装置によって求められる
記憶部から読み出されたf(x)とg(x)の関数形を用いて
制御対象から任意の時間kにおけるx(k)を取得する観察手段と、
記憶部からPuを読み出してその要素である各uのそれぞれについて、
を含み、
x(k+1)がPxの要素であり、uがPuの要素であるときに、そのuを制御対象に対する入力変数u(k)として用いることを特徴とする非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御装置。 - 請求項2に記載の非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御装置において、さらに、
算出されたx(k+1)を目標制御状態に対して評価し、最も評価の高いx(k+1)に対応するuをu(k)として制御対象に出力する評価手段を含むことを特徴とする非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御装置。 - 請求項3に記載の非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御装置において、
評価手段は、算出されたx(k+1)を目標制御状態に対し、二次計画法に基いて評価することを特徴とする非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御装置。 - 車両の長手方向に沿った速度成分である縦方向速度x1を検出する手段と、
車両の幅方向に沿った速度成分である横方向速度x2を検出する手段と、
車両の長手方向を基準として車両の進行方向の角度uを変更するステアリング手段と、
を有する車両に対し、任意に設定された目標制御状態になるように車両の進行方向姿勢を制御する車両のための制御装置であって、
x1、x2を車両の観察可能な非線形状態変数とし、角度uを車両に対する線形の入力変数とし、dx1/dt、dx1/dtを算出対象として、請求項1に記載の非線形ダイナミクスを有する制御対象のモデル化装置によって求められる
記憶部から読み出されたf1(x1,x2)、g1(x1,x2)、f2(x1,x2)、g2(x1,x2)の各関数形を用いてdx1/dt=f1(x1,x2)+g1(x1,x2)u及びdx2/dt=f2(x1,x2)+g2(x1,x2)uの関係式に基いて車両のモデルを生成するモデル生成手段と、
車両から任意の時間kにおけるx1(k)、x2(k)を取得する観察手段と、
記憶部からPuを読み出してその要素である各uのそれぞれについて、dx1/dt=f1(x1,x2)+g1(x1,x2)u及びdx2/dt=f2(x1,x2)+g2(x1,x2)uの関係式に基いて、任意の時間kの後の時間(k+1)におけるx1(k+1)、x2(k+1)を算出し、算出されたx1(k+1)、x2(k+1)が記憶部から読み出されたPx1、Px2の要素であるか否かを判断する判断手段と、
x1(k+1)がPx1の要素であり、x2(k+1)がPx2の要素であり、uがPuの要素であるときに、そのuを制御対象である車両に対する入力変数u(k)として用いることを特徴とする非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置。 - 請求項5に記載の非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置において、さらに、
算出されたx1(k+1)、x2(k+1)を目標制御状態に対して評価し、最も評価の高いx1(k+1)、x2(k+1)に対応するuをu(k)として制御対象である車両に出力する評価手段を含むことを特徴とする非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置。 - 請求項6に記載の非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置において、
目標制御状態は、駐車操作における目標縦方向速度x1dと目標横方向速度x2dであることを特徴とする非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置。 - 請求項6に記載の非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置において、
モデル生成手段は、車両のモデルを、連続的値を有する状態変数及び入力変数と、離散的値を有する状態変数及び遷移変数とで表現されるハイブリッドモデルとして生成することを特徴とする非線形ダイナミクスを有する車両のための制御装置。 - 非線形ダイナミクスを有する制御対象について、
制御対象の観察可能な非線形状態変数をxとし、
制御対象に対する線形の入力変数をuとし、
dx/dtを算出対象とするときに、制御対象の状態方程式を
制御対象について、dx/dt、x、uを一組としたデータセットを複数収集し、その一部を複数のトレーニングセットとし、残りを複数のチェッキングセットとするデータセット収集処理手順と、
uについてはたかだか1次形式とし、xについては高次形式を含み得るものとして、x、uについての複数の部分多項式を生成する部分多項式生成処理手順と、
複数のトレーニングセットのデータに基き、複数の部分多項式のそれぞれの多項式係数を算出する多項式係数算出処理手順と、
算出された多項式係数を有する複数の部分多項式のそれぞれについてdx/dtの代表性を評価する手段であって、チェッキングセットの1のデータセットのx、uを部分多項式に適用して求められる値とそれに対応するdx/dtとの値との間の誤差を求め、これを複数のチェッキングセット全体について統計的に行うことで代表性を評価する評価処理手順と、
各部分多項式のそれぞれについて算出された代表性評価を比較し、制御対象の状態方程式として最も代表性の高い部分多項式を決定し、これを
を実行することを特徴とする非線形ダイナミクスを有する制御対象のためのモデル化プログラム。 - 制御対象の観察可能な非線形状態変数をxとし、制御対象に対する線形の入力変数をuとし、dx/dtを算出対象とする非線形ダイナミクスを有する制御対象を、任意に設定される目標制御状態に制御する制御装置上で実行される制御プログラムであって、
請求項1に記載の非線形ダイナミクスを有する制御対象のためのモデル化装置によって求められる
記憶部から読み出されたf(x)とg(x)の関数形を用いて
制御対象から任意の時間kにおけるx(k)を取得する観察処理手順と、
記憶部からPuを読み出してその要素である各uのそれぞれについて、
を実行し、
x(k+1)がPxの要素であり、uがPuの要素であるときに、そのuを制御対象に対する入力変数u(k)として用いることを特徴とする非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御プログラム。 - 請求項10に記載の非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御プログラムにおいて、さらに、
算出されたx(k+1)を目標制御状態に対して評価し、最も評価の高いx(k+1)に対応するuをu(k)として制御対象に出力する評価処理手順を含むことを特徴とする非線形ダイナミクスを有する制御対象のための制御プログラム。
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