JP5158514B2 - vehicle - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To stably follow a preceding vehicle while traveling side-by-side with it. <P>SOLUTION: A following vehicle 3 follows the preceding vehicle 2 while traveling side-by-side with it by carrying out longitudinal direction control and lateral direction control. In the longitudinal direction control, feedback control and feedforward control are performed. In the feedforward control, a value found by correcting a target vehicle speed sent from the preceding vehicle 2 with an increase/decrease of a speed of the following vehicle 3 traveling the inner/outer circumference of the preceding vehicle 2 is used when the preceding vehicle 2 turns. In the lateral directional control, an azimuth &phiv; and a relative angle &theta; are converged to each other. In this process, by using a target distance &Delta;m from a representative point 7 of the own vehicle to a target point 5 for the preceding vehicle 2, the following vehicle 3 determines which of the azimuth &phiv; and the relative angle &theta; is controlled preferentially. When the target distance &Delta;m is small, that is, when the following vehicle 3 and the preceding vehicle 2 are close to each other, a gain for controlling the azimuth &phiv; is reduced. <P>COPYRIGHT: (C)2010,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、車両に係り、例えば、他車両や自車両からの指令に基づいて、他の車両に並走追従して走行する追従走行に関する。   The present invention relates to a vehicle, and for example, relates to a follow-up running that runs in parallel with another vehicle based on a command from another vehicle or the host vehicle.

車両が走行する場合、先行する車両(以下、先行車両という)に追従しながらオートクルーズする車両について提案されている。
例えば、次の特許文献1では、単独走行可能な1人乗りの車両において、先行車両がホスト車両として走行し、一方、他の車両が追従車両としてホスト車両の横に並んで並走追従走行する場合について提案されている。
特開2006−338117
When a vehicle travels, a vehicle that auto-cruises following a preceding vehicle (hereinafter referred to as a preceding vehicle) has been proposed.
For example, in the following Patent Document 1, in a single-seat vehicle capable of traveling independently, the preceding vehicle travels as a host vehicle, while the other vehicle travels side by side as the following vehicle alongside the host vehicle. The case has been proposed.
JP 2006-338117 A

以下、従来の追従制御について説明する。
図10(a)は、追従車両3が先行車両2の進行方向に向かって左側を並走する場合を説明するための図である。
追従車両3は、先行車両2の代表点6から横方向距離aの位置に目標点5を設定する。
そして、追従車両3は、自車両の代表点7と目標点5との前後方向(進行方向、縦方向)の前後偏差Δdと、左右方向(横方向)の左右偏差Δwを計算し、これらの偏差が0に収束するように、自車両の車速と旋回をフィードバック制御する。
Hereinafter, conventional tracking control will be described.
FIG. 10A is a diagram for explaining a case where the following vehicle 3 runs side by side on the left side in the traveling direction of the preceding vehicle 2.
The following vehicle 3 sets a target point 5 at a position a lateral distance a from the representative point 6 of the preceding vehicle 2.
Then, the following vehicle 3 calculates the front-rear deviation Δd in the front-rear direction (traveling direction, vertical direction) and the left-right deviation Δw in the left-right direction (lateral direction) between the representative point 7 of the own vehicle and the target point 5. The vehicle speed and turning of the host vehicle are feedback controlled so that the deviation converges to zero.

図10(b)は、Δdを収束するフィードバック制御のブロック図である。
追従車両3は、Δdに比例係数kp1を掛けたものと、Δdを時間微分(「s」は微分を表す)して、これに比例係数kd1を掛けたものを加えることにより、車速指令値uFBを生成し、これを用いて車速をフィードバック制御(この例はPD制御)する。
車速指令値uFBは、目標車速や加速度指令や、アクセル開度などによる目標加速度といった車速に関する指令であって、追従車両3の前後方向の移動に関する前後方向指令値である。
FIG. 10B is a block diagram of feedback control for converging Δd.
The following vehicle 3 has a vehicle speed command value uFB obtained by multiplying Δd by a proportional coefficient kp1, and time-differentiating Δd (“s” indicates differentiation) and multiplying this by a proportional coefficient kd1. And the vehicle speed is feedback-controlled using this (PD control in this example).
The vehicle speed command value uFB is a command related to the vehicle speed, such as a target vehicle speed, an acceleration command, or a target acceleration based on an accelerator opening, and is a front-rear direction command value related to the movement of the following vehicle 3 in the front-rear direction.

図10(c)は、Δwを収束するフィードバック制御のブロック図である。
追従車両3は、Δwに比例係数kp2を掛けたものと、Δwを時間微分して、これに比例係数kd2を掛けたものを加えることにより、旋回方向指令値uLRを生成し、これにより、追従車両3の旋回をフィードバック制御する。
左右方向指令値uLRは、旋回角度指令、ハンドル舵角、など、旋回に関する指令であって、追従車両3の左右方向(横方向)の移動に関する左右方向指令値である。
FIG. 10C is a block diagram of feedback control for converging Δw.
The following vehicle 3 generates a turning direction command value uLR by adding Δw multiplied by the proportional coefficient kp2 and time-differentiating Δw and multiplying this by the proportional coefficient kd2, thereby generating the following The turning of the vehicle 3 is feedback controlled.
The left-right direction command value uLR is a command related to turning, such as a turning angle command, a steering wheel steering angle, and the like, and is a left-right direction command value related to movement of the following vehicle 3 in the left-right direction (lateral direction).

しかし、フィードバック制御は、偏差が生じてから初めて制御が行われるため、車両が近接して併走し、高速走行しながら旋回する場合など、特定の場合には応答が遅くて追従制御が十分に行えないという問題があった。   However, since feedback control is performed only after a deviation has occurred, the response is slow in certain cases, such as when the vehicle is running close together and turning while traveling at high speed, and tracking control can be performed sufficiently. There was no problem.

そこで本発明は、先行車両に対して安定した並走追従走行できる車両を提供することを目的とする。   Then, an object of this invention is to provide the vehicle which can carry out the stable parallel run following with respect to a preceding vehicle.

(1)前記目的を達成するために、請求項1に記載の発明では、先行車両に対して並走追従走行を行う車両であって、前記先行車両に追従するための目標点を取得する目標点取得手段と、前記取得した目標点からの偏差に対してフィードバック制御を行うフィードバック手段と、前記先行車両の車速を制御するための車速制御情報を取得する車速制御情報取得手段と、前記取得した車速制御情報で規定される制御量を、前記先行車両に並走しながら旋回する際に必要な車速の増減量を用いて補正する補正手段と、前記補正手段による補正後の制御量を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード手段と、を具備したことを特徴とする車両を提供する。
(2)請求項2に記載の発明では、前記先行車両との距離を取得する距離取得手段と、前記先行車両が行う旋回の角速度を取得する角速度取得手段と、前記先行車両が旋回する際に、自車両が内周または外周の何れを走行するかを判断する判断手段と、を具備し、前記補正手段は、前記取得した距離と角速度を用いて補正量を取得し、前記判断手段が外周を走行すると判断した場合には、前記制御量を前記補正量だけ増加し、前記判断手段が内周を走行すると判断した場合には、前記制御量を前記補正量だけ減少させることを特徴とする請求項1に記載の車両を提供する。
(3)請求項3に記載の発明では、前記車速制御情報は、前記先行車両の加速度情報であり、前記補正手段は、前記取得した距離と角速度の積を微分して補正量を取得し、当該微分による補正量の急変を緩和する緩和手段を具備したことを特徴とする請求項2に記載の車両を提供する。
(4)請求項4に記載の発明では、自車両から前記取得した目標点への方位角を取得する方位角取得手段と、自車両と前記先行車両の進行方向の成す相対角を取得する相対角取得手段と、前記取得した方位角と相対角を用いて制御対象角を取得する制御対象角取得手段と、を具備し、前記フィードバック手段は、前記取得した制御対象角が収束するようにフィードバック制御することを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3のうちの何れか1の請求項に記載の車両を提供する。
(5)請求項5に記載の発明では、自車両から前記取得した目標点までの目標点距離を取得する目標点距離取得手段を具備し、前記制御対象角取得手段は、前記取得した目標点距離が大きいほど、前記取得した方位角の前記制御対象角への寄与度を大きくすることを特徴とする請求項4に記載の車両を提供する。
(6)請求項6に記載の発明では、前記方位角の前記制御対象角への寄与度には上限が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の車両を提供する。
(7)請求項7に記載の発明では、前記先行車両から旋回を制御するための旋回制御情報を取得する旋回制御情報取得手段と、前記取得した旋回制御情報を用いて前記制御対象角に対してフィードフォワード制御を行う旋回フィードフォワード手段と、を具備したことを特徴とする請求項4、請求項5、又は請求項6に記載の車両を提供する。
(1) In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the vehicle performs parallel running following the preceding vehicle, and acquires a target point for following the preceding vehicle. Point acquisition means, feedback means for performing feedback control on the deviation from the acquired target point, vehicle speed control information acquisition means for acquiring vehicle speed control information for controlling the vehicle speed of the preceding vehicle, and the acquired Using the correction means for correcting the control amount defined by the vehicle speed control information by using the increase / decrease amount of the vehicle speed required when turning while running parallel to the preceding vehicle, and using the control amount corrected by the correction means Provided is a vehicle characterized by comprising feedforward means for performing feedforward control.
(2) In the invention described in claim 2, when the preceding vehicle turns, distance acquisition means for acquiring a distance from the preceding vehicle, angular velocity acquisition means for acquiring an angular velocity of a turn performed by the preceding vehicle, and Determining means for determining whether the host vehicle travels on an inner periphery or an outer periphery, wherein the correction means acquires a correction amount using the acquired distance and angular velocity, and the determination means includes an outer periphery. When it is determined that the vehicle travels, the control amount is increased by the correction amount, and when the determination unit determines to travel on the inner circumference, the control amount is decreased by the correction amount. A vehicle according to claim 1 is provided.
(3) In the invention according to claim 3, the vehicle speed control information is acceleration information of the preceding vehicle, and the correction means obtains a correction amount by differentiating a product of the obtained distance and angular velocity, The vehicle according to claim 2, further comprising a mitigating means for mitigating a sudden change in the correction amount due to the differentiation.
(4) In the invention according to claim 4, azimuth angle obtaining means for obtaining an azimuth angle from the own vehicle to the obtained target point, and a relative angle for obtaining a relative angle formed by the traveling direction of the own vehicle and the preceding vehicle. Angle acquisition means and control target angle acquisition means for acquiring a control target angle using the acquired azimuth angle and relative angle, and the feedback means feeds back so that the acquired control target angle converges. The vehicle according to any one of claims 1, 2, and 3 is controlled.
(5) In invention of Claim 5, it comprises the target point distance acquisition means which acquires the target point distance from the own vehicle to the acquired target point, and the control object angle acquisition means includes the acquired target point. 5. The vehicle according to claim 4, wherein the greater the distance, the greater the degree of contribution of the acquired azimuth angle to the control target angle.
(6) The invention according to claim 6 provides the vehicle according to claim 5, wherein an upper limit is provided for the degree of contribution of the azimuth angle to the angle to be controlled.
(7) In the invention described in claim 7, turning control information acquisition means for acquiring turning control information for controlling turning from the preceding vehicle, and the control target angle using the acquired turning control information. The vehicle according to claim 4, claim 5, or claim 6, further comprising turning feedforward means for performing feedforward control.

本発明によれば、先行車両の車速を制御するための車速制御情報を取得し、取得した車速制御情報で規定される制御量を、旋回する際に必要な車速の増減量を用いて補正し、補正後の制御量用いてフィードフォワード制御を行うので、先行車両に対して安定した並走追従走行が可能となる。   According to the present invention, the vehicle speed control information for controlling the vehicle speed of the preceding vehicle is acquired, and the control amount defined by the acquired vehicle speed control information is corrected using the increase / decrease amount of the vehicle speed necessary for turning. Since feedforward control is performed using the corrected control amount, stable parallel running following with respect to the preceding vehicle becomes possible.

(1)実施の形態の概要
追従車両3(図2)は、前後方向の制御と左右方向の制御を行うことにより、先行車両2に対して並走追従走行を行う。
前後方向の制御は、先行車両2の横に設定した目標点からの偏差を0に収束させるフィードバック制御と、フィードバック制御の応答の遅れを補うフィードフォワード制御を行う。フィードフォワード制御では、先行車両2から送信されてくる目標車速(あるいは、目標加速度)を、先行車両2が旋回する際に、追従車両3が先行車両2の内外周を走行することによる速度の増減で補正した値を用いる。
また、左右方向の制御では、方位角φと相対角θ(図4)を収束させる。この際に、追従車両3は、自車両の代表点7から先行車両2に対する目標点5までの目標点距離Δmを用いて、φとθの何れを優先的に制御するかを判断する。
更に、目標点距離Δmが小さい場合、即ち、追従車両3と先行車両2が近接している場合には、φを急激に変化させて追従車両3と先行車両2が接触するのを避けるため、φを制御する際のゲインを小さくする。
(1) Outline of Embodiment The following vehicle 3 (FIG. 2) performs parallel running following traveling with respect to the preceding vehicle 2 by performing control in the front-rear direction and control in the left-right direction.
In the front-rear direction control, feedback control for converging the deviation from the target point set on the side of the preceding vehicle 2 to zero and feedforward control for compensating for a delay in the response of the feedback control are performed. In the feedforward control, the target vehicle speed (or target acceleration) transmitted from the preceding vehicle 2 is increased or decreased when the following vehicle 3 travels on the inner and outer circumferences of the preceding vehicle 2 when the preceding vehicle 2 turns. Use the value corrected in.
In the left-right control, the azimuth angle φ and the relative angle θ (FIG. 4) are converged. At this time, the following vehicle 3 determines which of φ and θ is preferentially controlled using the target point distance Δm from the representative point 7 of the own vehicle to the target point 5 with respect to the preceding vehicle 2.
Furthermore, when the target point distance Δm is small, that is, when the follower vehicle 3 and the preceding vehicle 2 are close to each other, in order to avoid the contact between the follower vehicle 3 and the preceding vehicle 2 by rapidly changing φ, Reduce the gain when controlling φ.

(2)実施の形態の詳細
本実施形態の車両は、通常の4輪車両に対しても適用が可能であるが、小型の車両で横方向の旋回自由度が高い車両に適用した場合に特に有効である。
そのため本実施形態では、特に小半径で旋回することが可能な倒立振り子車両(1軸2輪車両等)に適用した場合を例に説明することとする。なお、先行車両も倒立振り子車両を対象として説明するが、それ以外の4輪車両等であってもよい。
(2) Details of Embodiment The vehicle of the present embodiment can be applied to a normal four-wheel vehicle, but particularly when applied to a small vehicle having a high degree of lateral turning freedom. It is valid.
Therefore, in this embodiment, a case where the present invention is applied to an inverted pendulum vehicle (such as a single-shaft two-wheel vehicle) that can turn with a small radius will be described as an example. Although the preceding vehicle will be described as an inverted pendulum vehicle, other four-wheel vehicles may be used.

倒立振り子車両は、搭乗部の姿勢を感知し、その姿勢に応じて、駆動輪の駆動方向で前後方向のバランスを保持するように姿勢制御を行いながら走行するものである。その姿勢制御の方法としては、例えば、米国特許第6,302,230号明細書、特開昭63−35082号公報、特開2004−129435公報、特開2004−276727公報で開示された各種制御方法が使用可能である。   The inverted pendulum vehicle travels while sensing the posture of the riding section and performing posture control so as to maintain the balance in the front-rear direction in the driving direction of the drive wheels in accordance with the posture. As the attitude control method, for example, various controls disclosed in US Pat. No. 6,302,230, JP-A 63-35082, JP-A 2004-129435, and JP-A 2004-276727 are disclosed. The method can be used.

図1は、本実施形態の車両(追従車両3)の追従制御に関連する構成を表したものである。
図1に示されるように、追従車両3は、ECU(エレクトロニック・コントロール・ユニット)10と、レーザレーダ20、車速センサ30、ヨーレートセンサ40、無線通信装置50、駆動モータ60a、60bを備えている。
なお、図示しないが、駆動モータ60a、60bなどに駆動用の電力を供給し、また、ECU10に制御用の低電圧の電源を供給する、バッテリも備えている。
FIG. 1 shows a configuration related to the follow-up control of the vehicle (follow-up vehicle 3) of the present embodiment.
As shown in FIG. 1, the following vehicle 3 includes an ECU (Electronic Control Unit) 10, a laser radar 20, a vehicle speed sensor 30, a yaw rate sensor 40, a wireless communication device 50, and drive motors 60a and 60b. .
Although not shown, a battery is also provided that supplies drive power to the drive motors 60a and 60b and the like, and supplies a low-voltage power supply for control to the ECU 10.

ECU10は、図示しない各種プログラムやデータが格納されたROM、作業領域として使用されるRAM、外部記憶装置、インターフェース部等を備えたコンピュータシステムで構成されている。
倒立振り子車両に適用されている本実施形態においては、その姿勢を保持する姿勢制御プログラム、操縦装置からの各種指示信号に基づいて走行を制御する走行制御プログラム、本実施形態における先行車両2に対する追従走行を行うための追従走行プログラム等の各種プログラムがROMに格納されており、ECU10は、これら各種プログラムを実行することで対応する処理を行う。
The ECU 10 includes a computer system including a ROM that stores various programs and data (not shown), a RAM that is used as a work area, an external storage device, an interface unit, and the like.
In the present embodiment applied to an inverted pendulum vehicle, a posture control program for maintaining the posture, a travel control program for controlling travel based on various instruction signals from the control device, and following the preceding vehicle 2 in the present embodiment. Various programs such as a follow-up traveling program for traveling are stored in the ROM, and the ECU 10 performs corresponding processing by executing these various programs.

また、ECU10は、先行車両相対位置検出部11、追従制御部12、車両制御部13を備えている。
先行車両相対位置検出部11は、レーザレーダ20で測定された位置と距離に基づいて、先行車両2の相対位置および向き(進行方向)を検出し、追従制御部12に供給する。
なお、先行車両2から通信で車速およびヨーレートの情報を受信してもよい。
また、本実施形態では不要であるが、先行車両2から位置座標データを受信してデッドレコニングを行う場合には、自車両(追従車両3)の絶対位置を検出するためにGPS等の現在位置検出装置を備えるようにしてもよい。
The ECU 10 also includes a preceding vehicle relative position detection unit 11, a follow-up control unit 12, and a vehicle control unit 13.
The preceding vehicle relative position detection unit 11 detects the relative position and direction (traveling direction) of the preceding vehicle 2 based on the position and distance measured by the laser radar 20, and supplies them to the follow-up control unit 12.
Note that the vehicle speed and yaw rate information may be received from the preceding vehicle 2 by communication.
Further, although not required in the present embodiment, when receiving position coordinate data from the preceding vehicle 2 and performing dead reckoning, a current position such as GPS is used to detect the absolute position of the host vehicle (following vehicle 3). You may make it provide a detection apparatus.

追従制御部12は、本実施形態における追従走行として、並走追従走行を行う場合の制御指令値(前後方向指令値、左右方向指令値)を車両制御部13に供給する。
追従制御部12は、車速センサ30から車速、ヨーレートセンサ40からヨーレートを取得する。また、無線通信装置50で受信した先行車両2の目標指令値を取得する。無線通信装置50は、先行車両2や他の車両(追従車両を含む)との間で車車間通信によりデータの送受信を行うようになっている。
追従制御部12は、フィードバック制御とフィードフォワード制御による、前後方向の前後制御部と左右方向の左右制御部を備えている。
追従制御部12は、先行車両相対位置検出部11、車速センサ30、ヨーレートセンサ40、無線通信装置50からの各入力に基づいて、前後制御部による前後制御指令値(目標速度、又は目標加速度)と、左右制御部による左右制御指令値(目標回転角速度ω)を車両制御部13に供給する。
The follow-up control unit 12 supplies the vehicle control unit 13 with control command values (front-rear direction command value, left-right direction command value) when performing parallel running follow-up as follow-up running in the present embodiment.
The follow-up control unit 12 acquires the vehicle speed from the vehicle speed sensor 30 and the yaw rate from the yaw rate sensor 40. Further, the target command value of the preceding vehicle 2 received by the wireless communication device 50 is acquired. The wireless communication device 50 transmits / receives data to / from the preceding vehicle 2 and other vehicles (including following vehicles) by inter-vehicle communication.
The follow-up control unit 12 includes a front-rear direction front-rear control unit and a left-right direction left-right control unit based on feedback control and feedforward control.
The follow-up control unit 12 is a front-rear control command value (target speed or target acceleration) by the front-rear control unit based on each input from the preceding vehicle relative position detection unit 11, the vehicle speed sensor 30, the yaw rate sensor 40, and the wireless communication device 50. And a left / right control command value (target rotational angular velocity ω) by the left / right control unit is supplied to the vehicle control unit 13.

車両制御部13は駆動モータ60a、60bを制御する。
即ち、車両制御部13は、追従制御部12から供給される目標速度(又は目標加速度)となるように、駆動モータ60a、60bを制御する。具体的には、車両制御部13は、駆動モータ60用の速度(又は加速度)−電流マップを備えており、このトルク−電流マップに従って、追従制御部12から供給される目標速度(又は目標加速度)に対応する電流を駆動モータ60に対して出力するように電流制御を行う。
The vehicle control unit 13 controls the drive motors 60a and 60b.
That is, the vehicle control unit 13 controls the drive motors 60a and 60b so that the target speed (or target acceleration) supplied from the follow-up control unit 12 is achieved. Specifically, the vehicle control unit 13 includes a speed (or acceleration) -current map for the drive motor 60, and a target speed (or target acceleration) supplied from the follow-up control unit 12 according to the torque-current map. The current control is performed so that the current corresponding to () is output to the drive motor 60.

また、車両制御部13は、追従制御部12から供給される目標回転角速度ω(左右制御指令値)で追従車両3が旋回するように、両駆動モータ60a、60bに対して異なる電流を出力することで、両駆動モータの60a、60bの差動により旋回を行うようにしてもよい。   In addition, the vehicle control unit 13 outputs different currents to the drive motors 60a and 60b so that the tracking vehicle 3 turns at the target rotational angular velocity ω (left and right control command value) supplied from the tracking control unit 12. Thus, the turning may be performed by the differential between the drive motors 60a and 60b.

なお、本実施形態では倒立振り子車両を対象に説明しているが、それ以外の車両、例えば、4輪車両等にも適用が可能であり、その場合には、車両は操舵モータを備える。そして、車両制御部13は、追従制御部12から供給される目標回転角速度ωに対応する操舵角となるように操舵モータを制御する。   In this embodiment, the inverted pendulum vehicle is described as an object. However, the present invention can also be applied to other vehicles such as a four-wheel vehicle, and in this case, the vehicle includes a steering motor. And the vehicle control part 13 controls a steering motor so that it may become a steering angle corresponding to the target rotational angular velocity (omega) supplied from the tracking control part 12. FIG.

次に、追従車両3が先行車両2と並走追従走行する場合に追従車両3が行う制御について説明する。
追従車両3が並走追従走行するに際して行う制御には、追従車両3が自車両の前後方向(車速方向、縦方向)に対して行う制御と、自車両の左右方向(車速に垂直な方向、横方向)に対して行う制御がある。
そして、前後方向に対して行う制御は、更に、目標速度で制御を行う場合と目標加速度で制御を行う場合があり、どちらを採用するかは、追従車両3の設計による。
そこで、本実施の形態では、追従車両3が先行車両2に並走追従走行する制御について、目標速度を用いて前後方向に行う場合、目標加速度を用いて前後方向に行う場合、左右方向に行う場合、の3つについて説明する。
Next, the control performed by the following vehicle 3 when the following vehicle 3 travels in parallel with the preceding vehicle 2 will be described.
The control performed when the following vehicle 3 travels in parallel running follows the control performed by the following vehicle 3 in the front-rear direction (vehicle speed direction, vertical direction) of the host vehicle, and the left-right direction of the host vehicle (direction perpendicular to the vehicle speed, There is control to be performed in the horizontal direction.
Further, the control performed in the front-rear direction may be further controlled at the target speed or at the target acceleration, and which one is adopted depends on the design of the following vehicle 3.
Therefore, in the present embodiment, the control in which the following vehicle 3 travels in parallel with the preceding vehicle 2 is performed in the front-rear direction using the target speed, or in the left-right direction when performed in the front-rear direction using the target acceleration. Three cases will be described.

なお、先行車両2と追従車両3の関係は、図10の従来例と同様とし、追従車両3は、先行車両2の代表点6から左右方向(追従車両3が並列追従する側)のaの位置に目標点5を設定し、追従車両3の代表点7と目標点5との間には、左右方向の左右偏差Δw、前後方向の前後偏差Δdが発生するとする。
これらΔw、Δdは、追従車両3がレーザレーダ20(図1)で先行車両2の位置を測定したり、あるいは、先行車両2から無線通信により先行車両2の現在位置を送信してもらうなどして得ることができる。
The relationship between the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 is the same as that of the conventional example of FIG. 10, and the following vehicle 3 is located in the left-right direction (the side where the following vehicle 3 follows in parallel) from the representative point 6 of the preceding vehicle 2. It is assumed that a target point 5 is set at the position, and a left-right deviation Δw in the left-right direction and a front-rear deviation Δd in the front-rear direction occur between the representative point 7 of the following vehicle 3 and the target point 5.
These Δw and Δd indicate that the following vehicle 3 measures the position of the preceding vehicle 2 with the laser radar 20 (FIG. 1), or that the preceding vehicle 2 transmits the current position of the preceding vehicle 2 by wireless communication. Can be obtained.

[目標速度を用いて前後方向に行う制御]
図2を用いて本制御の基本概念について説明する。
追従車両3は、先行車両2の左側を並走追従走行しており、先行車両2が、代表点6から距離rの位置にある旋回中心Cを中心として、旋回角速度(目標角加速度)ωで右旋回を行う場合について考える。
追従車両3は、先行車両2の代表点6を基準に定まる目標点5(図では代表点7と重なっている)と自車両の代表点7が一致するようにフィードバック制御すると共に、応答を高めるため、先行車両2から目標速度を送信してもらい、自車両も目標速度となるようにフィードフォワード制御も行っている。
このように、追従車両3は、先行車両2に追従するための目標点5を取得する目標点取得手段を備えている。
[Control performed in the longitudinal direction using the target speed]
The basic concept of this control will be described with reference to FIG.
The following vehicle 3 travels in parallel following the left side of the preceding vehicle 2, and the preceding vehicle 2 has a turning angular velocity (target angular acceleration) ω around the turning center C at a distance r from the representative point 6. Consider the case of turning right.
The following vehicle 3 performs feedback control so that the target point 5 (overlapping with the representative point 7 in the figure) determined based on the representative point 6 of the preceding vehicle 2 coincides with the representative point 7 of the own vehicle, and enhances the response. For this reason, the target speed is transmitted from the preceding vehicle 2, and the feedforward control is also performed so that the host vehicle becomes the target speed.
Thus, the following vehicle 3 includes target point acquisition means for acquiring the target point 5 for following the preceding vehicle 2.

ところで、先行車両2が直進している場合には、先行車両2と追従車両3の車速が等しいため、当該フィードフォワード制御にて足りるが、先行車両2が旋回する場合、追従車両3が先行車両2の外周を走向する場合には、追従車両3の車速は先行車両2よりも早くする必要があり、内周を走向する場合には、追従車両3の車速は先行車両2よりも遅くする必要がある。
そのため、先行車両2は、旋回に伴う車速の増減を計算して、これを先行車両2から送られてきた目標速度に加減して、これをフィードフォワード制御に用いる。
By the way, when the preceding vehicle 2 is traveling straight, the vehicle speeds of the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 are the same, and thus the feedforward control is sufficient. However, when the preceding vehicle 2 turns, the following vehicle 3 becomes the preceding vehicle. 2, the vehicle speed of the following vehicle 3 needs to be faster than the preceding vehicle 2, and the vehicle speed of the following vehicle 3 needs to be slower than the preceding vehicle 2 when traveling along the inner periphery. There is.
Therefore, the preceding vehicle 2 calculates the increase / decrease in the vehicle speed accompanying the turn, adjusts this to the target speed sent from the preceding vehicle 2, and uses this for feedforward control.

図2の場合、先行車両2の車速(前後方向の速度)v1は、rωとなる。
代表点6、7間の距離を実車間距離aRとすると、追従車両3が、先行車両2の外周を並走追従走行する場合、追従車両3の車速(前後方向の速度)v2は、(r+aR)ωとなる。
このため、追従車両3は、先行車両2よりも(r+aR)ω−rω=aRωだけ、早く走行する必要があり、追従車両3は、先行車両2から送信されてきた目標速度にaRωを加算した値を自車両の目標速度とする。
In the case of FIG. 2, the vehicle speed (front-rear direction speed) v1 of the preceding vehicle 2 is rω.
Assuming that the distance between the representative points 6 and 7 is the actual inter-vehicle distance aR, when the following vehicle 3 travels along the outer periphery of the preceding vehicle 2, the vehicle speed (velocity in the front-rear direction) v2 of the following vehicle 3 is (r + aR). ) Ω.
For this reason, the following vehicle 3 needs to travel faster than the preceding vehicle 2 by (r + aR) ω−rω = aRω, and the following vehicle 3 adds aRω to the target speed transmitted from the preceding vehicle 2. The value is the target speed of the host vehicle.

一方、追従車両3が先行車両2の内周側を並走する場合には、先行車両2から送信されてきた目標速度からaRωを減算した値を自車両の目標速度とする。
このようにして、追従車両3は、先行車両2に対して並走追従走向する場合、先行車両2の旋回によって生じる目標速度の過不足を補正し、当該補正後の値にてフィードフォワード制御することができる。
On the other hand, when the following vehicle 3 runs in parallel on the inner peripheral side of the preceding vehicle 2, a value obtained by subtracting aRω from the target speed transmitted from the preceding vehicle 2 is set as the target speed of the host vehicle.
In this way, when the following vehicle 3 makes parallel running following the preceding vehicle 2, the excess or deficiency of the target speed caused by the turn of the preceding vehicle 2 is corrected, and feedforward control is performed with the corrected value. be able to.

図3(a)は、上記の制御を行う前後方向制御処理部70の機能ブロック図である。
前後方向制御処理部70は、フィードバック制御を行うフィードバック処理部72とフィードフォワード制御を行うフィードフォワード処理部71から構成されている。
なお、これら機能部は、例えば、ECU10のCPU(Central Processing Unit)が制御処理用のプログラムを実行することにより構成される。
FIG. 3A is a functional block diagram of the front-rear direction control processing unit 70 that performs the above-described control.
The front-rear direction control processing unit 70 includes a feedback processing unit 72 that performs feedback control and a feedforward processing unit 71 that performs feedforward control.
Note that these functional units are configured, for example, when a CPU (Central Processing Unit) of the ECU 10 executes a program for control processing.

フィードバック処理部72は、前後偏差Δdが0に収束するようにフィードバック制御する処理部であり、前後偏差Δdが入力されると、これに比例係数kp1を乗ずると共に、前後偏差Δdを時間微分して(図中の「s」)これに比例係数kd1を乗じ、これらを加算して出力する。
これにより、追従車両3は、Δdが大きくなるほど(ゲインはkp1)、また、Δdの変化量が大きいほど(ゲインはkd1)、車速を上昇させて、Δdを0に収束させる。
The feedback processing unit 72 is a processing unit that performs feedback control so that the front-rear deviation Δd converges to 0. When the front-rear deviation Δd is input, the feedback processing unit 72 multiplies the front-rear deviation Δd by the proportional coefficient kp1 and time-differentiates the front-rear deviation Δd. ("S" in the figure) This is multiplied by a proportional coefficient kd1, and these are added and output.
As a result, the follower vehicle 3 increases the vehicle speed and converges Δd to 0 as Δd increases (gain is kp1) and as Δd increases (gain is kd1).

フィードバック処理部72が行う処理は、従来技術で行うフィードバック処理と同様に前後方向の距離を一定に保つ技術であり、一般にアダプティブオートクルーズ装置で行なわれているものと同様の制御である。
このように、フィードバック処理部72は、目標点5からの偏差に対してフィードバック制御を行うフィードバック手段として機能している。
The process performed by the feedback processing unit 72 is a technique for keeping the distance in the front-rear direction constant, as in the feedback process performed by the conventional technique, and is generally the same control as that performed by the adaptive auto-cruise device.
As described above, the feedback processing unit 72 functions as a feedback unit that performs feedback control on the deviation from the target point 5.

前後方向制御処理部70は、従来のフィードバック処理部72に加えて、フィードフォワード処理部71を備えている。これは、次のような背景による。
フィードバック制御は、制御対象の遅れやむだ時間など、信号入力から動作発現までの遅延が小さい場合は、制御対象を厳密に制御することが可能であるが、自動車のように遅延が大きいものの場合、動作のオーバーシュートやハンチングなどが生じる場合がある。
このため、フィードバック制御は、車両の追従走行で車間距離を厳密に維持するのには適しておらず、例えば、高速道路を高速走行しながら数十mの車間距離で使用するなど、厳密な車間距離の維持を行わない場合に用いられている。
そこで、追従車両3は、追従制御の応答性をあげるために前後方向制御処理部70にフィードフォワード処理部71を設けた。
The front-rear direction control processing unit 70 includes a feedforward processing unit 71 in addition to the conventional feedback processing unit 72. This is due to the following background.
Feedback control can be controlled strictly when the delay from the signal input to the onset of action, such as the delay or dead time of the controlled object, can be strictly controlled, but in the case of a large delay like an automobile, Operation overshoot or hunting may occur.
For this reason, the feedback control is not suitable for strictly maintaining the inter-vehicle distance in the following traveling of the vehicle. For example, the inter-vehicle distance is several tens of meters while traveling at high speed on the expressway. Used when distance is not maintained.
Therefore, the follow-up vehicle 3 is provided with a feedforward processing unit 71 in the front-rear direction control processing unit 70 in order to increase the responsiveness of the follow-up control.

フィードフォワード処理部71には、まず、先行車両2から無線送信されてくる前後方向指令値uLFB(目標速度で制御するため、ここでは、先行車両2の目標速度)が入力される。
ここで、前後方向指令値uLFBは、先行車両2の車速を制御するための車速制御情報として機能しており、このため、追従車両3は、車速制御情報取得手段を備えている。
First, the front-rear direction command value uLFB (in this case, the target speed of the preceding vehicle 2 for control at the target speed) wirelessly transmitted from the preceding vehicle 2 is input to the feedforward processing unit 71.
Here, the front-rear direction command value uLFB functions as vehicle speed control information for controlling the vehicle speed of the preceding vehicle 2. For this reason, the following vehicle 3 includes vehicle speed control information acquisition means.

更に、フィードフォワード処理部71には、実車間距離aRと左右方向指令値uLLRが入力される。そして実車間距離aRと左右方向指令値uLLRは、車速増減関数fvtにより演算され、その演算値が前後方向指令値uLFBと加算される。
実車間距離aRは、代表点6、7の距離であり、レーザレーダ20による測定や先行車両2との通信によって得ることができる。このように、追従車両3は、先行車両2との距離を取得する距離取得手段を備えている。
Further, the actual inter-vehicle distance aR and the left-right direction command value uLLR are input to the feedforward processing unit 71. The actual inter-vehicle distance aR and the left-right direction command value uLLR are calculated by the vehicle speed increase / decrease function fvt, and the calculated values are added to the front-rear direction command value uLFB.
The actual inter-vehicle distance aR is the distance between the representative points 6 and 7 and can be obtained by measurement with the laser radar 20 or communication with the preceding vehicle 2. Thus, the following vehicle 3 includes a distance acquisition unit that acquires a distance from the preceding vehicle 2.

また、左右方向指令値uLLRは、先行車両2から受信したものであり、先行車両2の旋回に関する情報、例えば、ステアリング量など、少なくとも先行車両2の目標角速度ωを特定することができる情報である。
左右方向指令値uLLRからは、先行車両2の目標角速度ωが得られるようになっており、このため、追従車両3は、先行車両が行う旋回の角速度を取得する角速度取得手段を備えている。
車速増減関数fvtは、追従車両3が先行車両2の外周を走向する場合には、fvt=aRωであり、内周を走向する場合には、fvt=−aRωである。
Further, the left-right direction command value uLLR is received from the preceding vehicle 2, and is information that can specify at least the target angular velocity ω of the preceding vehicle 2, such as information related to turning of the preceding vehicle 2, for example, the steering amount. .
The target angular velocity ω of the preceding vehicle 2 can be obtained from the left-right direction command value uLLR. For this reason, the following vehicle 3 includes angular velocity acquisition means for acquiring the angular velocity of the turn performed by the preceding vehicle.
The vehicle speed increase / decrease function fvt is fvt = aRω when the follower vehicle 3 runs on the outer periphery of the preceding vehicle 2, and fvt = −aRω when the follower vehicle 3 runs on the inner periphery.

このように、フィードフォワード処理部71は、追従車両3が先行車両2の外周を走向する場合には、先行車両2の目標速度(前後方向指令値uLFB)にaRωを加算して先行車両2の目標速度を補正し、内周を走向する場合には、先行車両2の目標速度からaRωを減算して先行車両2の目標速度を補正し、追従車両3が先行車両2と共に旋回できる車速を出力する。   As described above, when the follower vehicle 3 runs around the outer periphery of the preceding vehicle 2, the feedforward processing unit 71 adds aRω to the target speed (front-rear direction command value uLFB) of the preceding vehicle 2 to When the target speed is corrected and the vehicle travels on the inner circumference, the target speed of the preceding vehicle 2 is corrected by subtracting aRω from the target speed of the preceding vehicle 2, and a vehicle speed at which the following vehicle 3 can turn with the preceding vehicle 2 is output. To do.

このように、フィードフォワード処理部71は、車速制御情報(前後方向指令値uLFB)で規定される制御量を、先行車両2に並走しながら旋回する際に必要な車速の増減量(aRω)を用いて補正する補正手段と、当該補正手段による補正後の制御量(車速情報)を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード手段を備えている。
更に、追従車両3は、先行車両2が旋回する際に、自車両が内周または外周の何れを走行するかを判断する判断手段を備えており、補正手段は、距離(実車間距離aR)と角速度(目標角速度ω)を用いて補正量を取得し、判断手段が外周を走行すると判断した場合には、制御量を補正量だけ増加し、判断手段が内周を走行すると判断した場合には、制御量を補正量だけ減少させている。
In this way, the feedforward processing unit 71 increases or decreases the vehicle speed (aRω) necessary for turning the control amount specified by the vehicle speed control information (front-rear direction command value uLFB) while running in parallel with the preceding vehicle 2. And a feedforward means for performing feedforward control using a control amount (vehicle speed information) corrected by the correction means.
Further, the following vehicle 3 includes a determination unit that determines whether the host vehicle travels on the inner periphery or the outer periphery when the preceding vehicle 2 turns, and the correction unit is configured to determine the distance (actual inter-vehicle distance aR). And the angular velocity (target angular velocity ω) is acquired, and when the determination means determines that the vehicle travels on the outer periphery, the control amount is increased by the correction amount, and when the determination device determines that the vehicle travels on the inner periphery. Reduces the control amount by the correction amount.

このように、フィードバック処理部72による処理とフィードフォワード処理部71による処理を行った後、前後方向制御処理部70は、フィードバック処理部72とフィードフォワード処理部71の出力を加算して前後方向指令値uFBとし、追従車両3は、前後方向指令値uFBに基づいて車速を増減させる。
このように、追従車両3は、偏差dを0に収束させるフィードバック制御と、補正された先行車両2の目標速度で走行するフィードフォワード制御を並行して行い、フィードバック制御による追従性を実現すると共に、フィードバック制御の応答性の不足をフィードフォワード制御で補完することができる。
As described above, after the processing by the feedback processing unit 72 and the processing by the feedforward processing unit 71 are performed, the front-rear direction control processing unit 70 adds the outputs of the feedback processing unit 72 and the feedforward processing unit 71 and performs the front-rear direction command. The following vehicle 3 increases or decreases the vehicle speed based on the front-rear direction command value uFB.
In this way, the follower vehicle 3 performs feedback control for converging the deviation d to 0 and feedforward control that travels at the corrected target speed of the preceding vehicle 2 in parallel to realize followability by feedback control. Insufficient responsiveness of feedback control can be supplemented by feedforward control.

仮に、車速増減関数fvtによる補正がなく、フィードフォワード制御を前後方向指令値uLFBだけで行った場合には次のようになる。
先行車両2が旋回し、追従車両3が先行車両2の外周を走行しているとする。
この場合、先行車両2が追従車両3に送信する前後方向指令値uLFBによる目標車速では、追従車両3の車速が足りないため、追従車両3は、目標点5から遅れをとる。
If there is no correction by the vehicle speed increase / decrease function fvt and the feedforward control is performed only by the front / rear direction command value uLFB, the following is obtained.
It is assumed that the preceding vehicle 2 is turning and the following vehicle 3 is traveling on the outer periphery of the preceding vehicle 2.
In this case, the following vehicle 3 lags behind the target point 5 because the vehicle speed of the following vehicle 3 is insufficient at the target vehicle speed based on the longitudinal direction command value uLFB transmitted from the preceding vehicle 2 to the following vehicle 3.

すると、追従車両3は、フィードフォワード制御の応答の減退を補完するためにフィードバック制御を主として行うことになり、フィードフォワード制御による効果が得られない。
特に、例えば旋回開始時や旋回終了時など、先行車両2と追従車両3の速度が大きく異なる場合には、このような傾向が顕著となる。
Then, the following vehicle 3 mainly performs feedback control in order to complement the decrease in response of the feedforward control, and the effect of the feedforward control cannot be obtained.
In particular, when the speed of the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 are greatly different, for example, at the start of turning or at the end of turning, such a tendency becomes remarkable.

このように、車速増減関数fvtによる補正がないと、旋回時にはほとんどフィードバック制御を行うことになり、フィードバック制御の応答性の低さから、車間距離の厳密な調整は困難となる。
そこで、フィードフォワード処理部71において、車速増減関数fvtを用いて左右方向指令値uLLRを補正すると、旋回時でもフィードフォワード制御を有効に作用させることができる。
Thus, if there is no correction by the vehicle speed increase / decrease function fvt, feedback control is almost performed during turning, and it is difficult to strictly adjust the inter-vehicle distance due to the low response of feedback control.
Therefore, when the feedforward processing unit 71 corrects the left-right direction command value uLLR using the vehicle speed increase / decrease function fvt, the feedforward control can be effectively applied even during a turn.

以上のように、追従車両3は、先行車両2に横追従し、更に、車両の制御が目標速度で行なわれる場合、前後方向制御処理部70は、先行車両2の旋回半径、旋回速度に応じて、追加(先行車両2が内側)、あるいは減少(先行車両2が外側)させる速度を算出し、先行車両2から通信で得た先行車制御量(速度目標値)とともに、フィードフォワード制御を行なう。
更に、追従車両3は、フィードバック処理部72によって縦方向偏差に対してのフィードバック制御も同時に行ない、制御量として統合することができる。
As described above, the following vehicle 3 follows the preceding vehicle 2 sideways, and when the vehicle is controlled at the target speed, the front-rear direction control processing unit 70 responds to the turning radius and the turning speed of the preceding vehicle 2. Thus, the speed to be added (preceding vehicle 2 is inside) or decreased (preceding vehicle 2 is outside) is calculated, and the feedforward control is performed together with the preceding vehicle control amount (speed target value) obtained from the preceding vehicle 2 through communication. .
Further, the follow-up vehicle 3 can simultaneously perform feedback control for the vertical deviation by the feedback processing unit 72 and can be integrated as a control amount.

[目標加速度を用いて前後方向に行う制御]
図3(b)は、前後方向制御処理部73の機能ブロック図であり、前後方向の制御を目標加速度を用いて行う。
前後方向制御処理部73は、前後方向制御処理部70のフィードフォワード処理部71をフィードフォワード処理部74で置き換えたものであり、フィードバック処理部72の構成は前後方向制御処理部70と同様である。
[Control performed in the longitudinal direction using the target acceleration]
FIG. 3B is a functional block diagram of the front-rear direction control processing unit 73, which performs front-rear direction control using the target acceleration.
The front-rear direction control processing unit 73 is obtained by replacing the feedforward processing unit 71 of the front-rear direction control processing unit 70 with a feedforward processing unit 74, and the configuration of the feedback processing unit 72 is the same as that of the front-rear direction control processing unit 70. .

前後方向制御処理部73は、目標加速度による制御を行うため、フィードフォワード処理部74に入力される前後方向指令値uLFBは、例えば、先行車両2のアクセル開度情報、ブレーキ情報など、先行車両2の目標加速度を表す情報となる。
このように、この例では、目標加速度が車速制御情報として機能している。
Since the front-rear direction control processing unit 73 performs control based on the target acceleration, the front-rear direction command value uLFB input to the feedforward processing unit 74 is, for example, the preceding vehicle 2 such as accelerator opening information and brake information of the preceding vehicle 2. It becomes the information showing the target acceleration.
Thus, in this example, the target acceleration functions as vehicle speed control information.

フィードフォワード処理部74に入力される実車間距離aR、左右方向指令値uLLR、及び車速増減関数fvtは、フィードフォワード処理部71と同様である。
そして、フィードフォワード処理部74は、車速増減関数fvtの出力を時間で微分(図中の「s」)する。
The actual inter-vehicle distance aR, the left-right direction command value uLLR, and the vehicle speed increase / decrease function fvt input to the feedforward processing unit 74 are the same as those of the feedforward processing unit 71.
The feedforward processing unit 74 differentiates the output of the vehicle speed increase / decrease function fvt with respect to time (“s” in the figure).

車速増減関数fvtからは、刻々と車速の増減が出力されるが、これを時間で微分することにより、車速増減の変化率、即ち、加速度が得られる。
ところで、車速増減関数fvtの出力を微分すると、例えば、左右方向指令値uLLRが急激に変化する場合などには、微分値がインパルス状になることがある。
このように、微分操作により信号がインパルス状になると、追従車両3はこれに応答して追従することができないため、図中の「1/(1+Ts)」により一次遅れの操作を行い、信号の急激な変化を緩和し(なまし)、これを前後方向指令値uLFBに加算する。
From the vehicle speed increase / decrease function fvt, the vehicle speed increase / decrease is output every moment, and by differentiating this with time, the rate of change of the vehicle speed increase / decrease, that is, the acceleration is obtained.
By the way, when the output of the vehicle speed increase / decrease function fvt is differentiated, for example, when the left-right direction command value uLLR changes abruptly, the differentiated value may become an impulse shape.
As described above, when the signal becomes an impulse shape by the differential operation, the following vehicle 3 cannot follow in response to this, so the first-order lag operation is performed by “1 / (1 + Ts)” in the figure, and the signal The rapid change is alleviated (smoothed), and this is added to the front-rear direction command value uLFB.

ここで、時定数Tは追従車両3の応答性などを考慮して決められた適当な定数である。
このようにして、前後方向制御処理部73は、加速度により前後方向指令値uFBを生成することができ、追従車両3は、前後方向指令値uFBを目標加速度として車速を制御する。
このように、この例では、先行車両2から送られてくる車速制御情報は、先行車両2の加速度情報(目標加速度)であり、補正手段は、距離(aR)と角速度(左右方向指令値uLLRから得られる)の積を微分して補正量を取得し、追従車両3は、当該微分による補正量の急変を緩和する緩和手段(一次遅れの項)を備えている。
Here, the time constant T is an appropriate constant determined in consideration of the response of the following vehicle 3 and the like.
Thus, the front-rear direction control processing unit 73 can generate the front-rear direction command value uFB by acceleration, and the following vehicle 3 controls the vehicle speed using the front-rear direction command value uFB as the target acceleration.
Thus, in this example, the vehicle speed control information sent from the preceding vehicle 2 is the acceleration information (target acceleration) of the preceding vehicle 2, and the correction means uses the distance (aR) and the angular velocity (left-right direction command value uLLR). The tracking vehicle 3 is provided with mitigation means (first-order lag term) for mitigating sudden changes in the correction amount due to the differentiation.

ところで、このように目標加速度を用いたシステムを構成する背景について説明しておく。
実際の制御を考えた場合、制御対象は目標加速度を用いるものが実現しやすい。例えば、自動車のアクセルは加速度を調整するものであり、電気自動車であれば、モータも出力トルクを制御するよう構成されている場合が多い。
このため、制御出力も加速度指令値であることが望ましいが、fvtで算出されるものが目標速度であるため、これを加速度に変換する必要がある。そこで、前後方向制御処理部73は、この値を微分することとした。
By the way, the background of configuring the system using the target acceleration in this way will be described.
When actual control is considered, it is easy to realize a control target using a target acceleration. For example, an accelerator of a car adjusts acceleration, and in the case of an electric car, a motor is often configured to control output torque.
For this reason, it is desirable that the control output is also an acceleration command value. However, since the target speed is calculated by fvt, it is necessary to convert this into acceleration. Thus, the front-rear direction control processing unit 73 differentiates this value.

しかし、微分のみでは、演算結果がインパルス的に立ち上がることが多く、制御対象の応答性では追従できない場合があるため、前後方向制御処理部73は、この微分値に一次遅れを施すことにより、制御対象の応答性に適合させている。
この一次遅れの時定数Tは、車両の応答性を考慮して決められる。例えば、制御対象(車両)の前後方向の物理モデルが一次遅れとして近似できる場合は、この時定数Tv以上の値で設定する(T>Tv)。また、むだ時間Tfも含む場合は、これも加算して、それ以上の値に設定する(T>Tv+Tf)。物理モデルが二次以上の高次の遅れで表現される場合は、一次遅れに近似して前記基準を適用する。
However, since the calculation result often rises in an impulse manner only with differentiation, and there is a case where the response of the control target cannot follow, the front-rear direction control processing unit 73 controls the differential value by applying a first-order delay. It is adapted to the responsiveness of the subject.
The time constant T of the first-order delay is determined in consideration of vehicle responsiveness. For example, when the physical model in the front-rear direction of the control target (vehicle) can be approximated as a first-order lag, a value equal to or greater than the time constant Tv is set (T> Tv). If the dead time Tf is also included, this is also added and set to a value greater than that (T> Tv + Tf). When the physical model is expressed by a second-order or higher-order delay, the criterion is applied by approximating the first-order delay.

以上のように、前後方向制御処理部73では、先行車両2に横追従し、更に、車両の制御が目標加速度で行なわれる場合、追従車両3は、先行車両2の旋回半径、旋回速度に応じて、追加(先行車両2が内側)、あるいは減少(先行車両2が外側)させる速度を算出し、これを微分して、先行車両2から通信等で得た先行車制御量(加速度目標値)とともに、フィードフォワード制御を行なう。
そして、微分操作によりインパルス状になった指令値に対して、自車両の応答性を考慮した一次遅れ操作を指令値に施すことにより、自車両が応答可能な指令値を作用させる。
更に、追従車両3は、フィードバック処理部72によって縦方向偏差に対してのフィードバック制御も同時に行ない、制御量として統合する。
As described above, the front-rear direction control processing unit 73 follows the preceding vehicle 2 laterally, and further, when the vehicle is controlled at the target acceleration, the following vehicle 3 responds to the turning radius and the turning speed of the preceding vehicle 2. Then, the speed at which addition (preceding vehicle 2 is inside) or reduction (preceding vehicle 2 is outside) is calculated and differentiated to obtain the preceding vehicle control amount (acceleration target value) obtained from the preceding vehicle 2 by communication or the like. At the same time, feedforward control is performed.
Then, a command value that can be responded to by the host vehicle is applied to the command value by applying a first-order lag operation in consideration of the response of the host vehicle to the command value that has become an impulse shape by the differential operation.
Further, the follow-up vehicle 3 simultaneously performs feedback control on the vertical deviation by the feedback processing unit 72 and integrates it as a control amount.

[左右方向に行う制御]
図4は、左右方向に行う制御の基本概念を説明するための図である。
追従車両3の代表点7が目標点5から、前後偏差Δd、左右偏差Δwだけ変位しており、追従車両3と目標点5の成す角度を方位角φ、先行車両2と追従車両3の進行方向の成す角度(先行車両2と追従車両3の向きの差)を相対角θとする。
[Control performed in the horizontal direction]
FIG. 4 is a diagram for explaining a basic concept of control performed in the left-right direction.
The representative point 7 of the following vehicle 3 is displaced from the target point 5 by the front-rear deviation Δd and the left-right deviation Δw. The angle formed by the following vehicle 3 and the target point 5 is the azimuth angle φ, and the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 are traveling. The angle formed by the direction (the difference between the directions of the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3) is defined as a relative angle θ.

車両のような非ホロノミック系では、相対角θの収束と、目標点5への収束を同時に実現することは困難であり、解は存在しない。
そこで、本実施の形態では、どちらか、より緊急度の高い、放置すると衝突の可能性があるパラメータを先に収束させるような構成をとる。
そのため、追従車両3では、方位角φと相対角θを用いて最終旋回角(収束させる制御対象角に相当)を設定し、これを収束させることにより、上記収束が成されるようにした。
In a nonholonomic system such as a vehicle, it is difficult to simultaneously realize the convergence of the relative angle θ and the convergence to the target point 5, and there is no solution.
Therefore, in the present embodiment, a configuration is adopted in which one of the more urgent parameters that may cause a collision if left unattended is converged first.
For this reason, the following vehicle 3 sets the final turning angle (corresponding to the control target angle to be converged) using the azimuth angle φ and the relative angle θ, and converges the final turning angle so that the convergence is achieved.

より具体的には、方位角φと相対角θを関数で演算することにより最終旋回角を計算するが、この計算において、代表点7と目標点5の目標点距離Δmをパラメータとして、方位角φの寄与度を重みづけする。
これにより、先行車両2と追従車両3が近接している場合に(目標点距離Δmが小さい場合に)、方位角φを急激に変化させると、先行車両2と追従車両3が接触する可能性があるため、方位角φを少しずつ変化させ(ゲインを小さくし)、目標点距離Δmが大きいときは、接触の可能性がないため、方位角φを大きく変化させる(ゲインを大きくする)。
また、目標点距離Δmが大きいほど、ゲインを大きくしていくと、出力(方位角φの変化)が大きくなりすぎる場合があるため、図5に示したように、目標点距離Δmが所定値k以上の場合には一定値となるように出力に上限を設けた。
このように、方位角φの最終旋回角(制御対象角)への寄与度には上限が設けられている。
More specifically, the final turning angle is calculated by calculating the azimuth angle φ and the relative angle θ as a function. In this calculation, the azimuth angle using the target point distance Δm between the representative point 7 and the target point 5 as a parameter. Weight the contribution of φ.
Thereby, when the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 are close to each other (when the target point distance Δm is small), if the azimuth angle φ is changed suddenly, the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 may come into contact with each other. Therefore, the azimuth angle φ is changed little by little (gain is reduced), and when the target point distance Δm is large, there is no possibility of contact, so the azimuth angle φ is greatly changed (gain is increased).
Further, as the target point distance Δm increases, the output (change in azimuth angle φ) may become too large when the gain is increased. Therefore, as shown in FIG. 5, the target point distance Δm is a predetermined value. In the case of k or more, an upper limit is set on the output so that the output is constant.
Thus, an upper limit is set for the degree of contribution of the azimuth angle φ to the final turning angle (control target angle).

図6は、左右方向の制御を行う左右方向制御処理部75の機能ブロック図である。
左右方向制御処理部75には、目標点距離Δm、方位角φ、相対角θが入力されてフィードバック制御に用いられ、左右方向指令値uLLRがフィードフォワード制御に用いられる。
このように、追従車両3は、自車両から目標点5への方位角φを取得する方位角取得手段と、自車両と先行車両2の進行方向の成す相対角θを取得する相対角取得手段と、自車両から目標点5までの目標点距離Δmを取得する目標点距離取得手段を備えている。
FIG. 6 is a functional block diagram of the left-right direction control processing unit 75 that performs left-right control.
A target point distance Δm, an azimuth angle φ, and a relative angle θ are input to the left / right direction control processing unit 75 and used for feedback control, and the left / right direction command value uLLR is used for feedforward control.
Thus, the following vehicle 3 has an azimuth angle obtaining unit that obtains an azimuth angle φ from the own vehicle to the target point 5 and a relative angle obtaining unit that obtains a relative angle θ formed by the traveling direction of the own vehicle and the preceding vehicle 2. And target point distance acquisition means for acquiring a target point distance Δm from the host vehicle to the target point 5.

左右方向制御処理部75は、目標点距離Δmに比例定数kL1を乗じ、更に、これに方位角φを乗じて第1目標旋回角度ψを算出する。
そして、左右方向制御処理部75は、第1目標旋回角度ψと相対角θに関数fstを作用させ、その結果出力される最終旋回角度に定数kA1を乗じ、フィードバック制御用の信号を生成する。
The left-right direction control processing unit 75 multiplies the target point distance Δm by a proportional constant kL1 and further multiplies this by an azimuth angle φ to calculate a first target turning angle ψ.
Then, the left-right direction control processing unit 75 causes the function fst to act on the first target turning angle ψ and the relative angle θ, and multiplies the final turning angle output as a result by a constant kA1 to generate a signal for feedback control.

ここで、関数fstは、方位角φと第1目標旋回角度ψの符号を調べ、符号が異なる場合には、φとψの和を最終旋回角度として出力し、符号が同じ場合には、絶対値が大きい方を最終旋回角度として出力する。
即ち、関数fstは、sgn(θ)≠sgn(ψ)の場合には、θ+ψを出力し、sgn(θ)=sgn(ψ)かつ|θ|≧|ψ|の場合には、θを出力し、sgn(θ)=sgn(ψ)かつ|θ|<|ψ|の場合にはψを出力する。
ここで出力された最終旋回角は、方位角φと相対角θを用いて得られた制御対象角として機能し、追従車両3は、制御対象角を取得する制御対象角取得手段を備え、また、最終旋回角を収束するようにフィードバック制御するフィードバック手段を備えている。
Here, the function fst checks the signs of the azimuth angle φ and the first target turning angle ψ, and if the signs are different, outputs the sum of φ and ψ as the final turning angle. The one with the larger value is output as the final turning angle.
That is, the function fst outputs θ + ψ if sgn (θ) ≠ sgn (ψ), and outputs θ if sgn (θ) = sgn (ψ) and | θ | ≧ | ψ |. If sgn (θ) = sgn (ψ) and | θ | <| ψ |, ψ is output.
The final turning angle output here functions as a control target angle obtained by using the azimuth angle φ and the relative angle θ, and the following vehicle 3 includes control target angle acquisition means for acquiring the control target angle. And feedback means for performing feedback control so as to converge the final turning angle.

更に、左右方向制御処理部75は、当該フィードバック制御用の信号に左右方向指令値uLLRを加算してフィードフォワード制御も行い、フィードバック制御とフィードフォワード制御の両方が行われた左右方向指令値uLRを出力する。
左右方向指令値uLRは、旋回角速度指令やハンドル舵角指令などとして使用され、追従車両3は、左右方向指令値uLRに従って、旋回を制御する。
このように、追従車両3は、先行車両2から旋回を制御するための旋回制御情報(左右方向指令値uLLR)を取得する旋回制御情報取得手段と、この旋回制御情報を用いて制御対象角に対してフィードフォワード制御を行う旋回フィードフォワード手段を備えている。
Further, the left-right direction control processing unit 75 performs feed-forward control by adding the left-right direction command value uLLR to the feedback control signal, and obtains the left-right direction command value uLR subjected to both feedback control and feed-forward control. Output.
The left-right direction command value uLR is used as a turning angular velocity command, a steering wheel steering angle command, and the like, and the following vehicle 3 controls turning according to the left-right direction command value uLR.
Thus, the follower vehicle 3 uses the turn control information acquisition means for acquiring the turn control information (left-right direction command value uLLR) for controlling the turn from the preceding vehicle 2, and uses the turn control information as a control target angle. A turning feedforward means for performing feedforward control is provided.

左右方向制御処理部75は、以上のように信号を処理するが、その意味するところは次の通りである。
まず、左右方向制御処理部75は、目標点距離ΔmをkL1倍して方位角φを乗じることにより第1目標旋回角度ψを算出しているが、この第1目標旋回角度ψは、相対角θに対する方位角φの相対的な優先度を比較するため、方位角φを目標点距離Δmで重みづけした量である。
The left-right direction control processing unit 75 processes the signal as described above, and the meaning thereof is as follows.
First, the left-right direction control processing unit 75 calculates the first target turning angle ψ by multiplying the target point distance Δm by kL1 and multiplying by the azimuth angle φ. The first target turning angle ψ is a relative angle. In order to compare the relative priority of the azimuth angle φ with respect to θ, the azimuth angle φ is an amount weighted by the target point distance Δm.

このように、第1目標旋回角度ψは、方位角φに目標点距離Δmを乗じているため、方位角φの優先度は、目標点距離Δmに依存することになり、その依存の程度を表す因子(緊急度を決定する因子)がkL1である。
即ち、目標点距離Δmが小さいほど(先行車両2と追従車両3が近いほど)、第1目標旋回角度ψが小さくなり、方位角φの優先度が低くなり、一方、目標点距離Δmが大きいほど第1目標旋回角度ψが大きくなり、方位角φの優先度が高くなり、kL1は、相対角θに対する方位角φの優先度を相対的に決定している。
このように、目標点距離Δmが大きいほど、方位角φの優先度が高まり、最終旋回角(制御対象角)への寄与度が大きくなる。
Thus, since the first target turning angle ψ multiplies the azimuth angle φ by the target point distance Δm, the priority of the azimuth angle φ depends on the target point distance Δm. The factor to be expressed (factor determining the degree of urgency) is kL1.
That is, the smaller the target point distance Δm (the closer the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3), the smaller the first target turning angle ψ and the lower the priority of the azimuth angle φ, while the larger the target point distance Δm. As the first target turning angle ψ increases, the priority of the azimuth angle φ increases, and kL1 relatively determines the priority of the azimuth angle φ with respect to the relative angle θ.
Thus, the greater the target point distance Δm, the higher the priority of the azimuth angle φ and the greater the contribution to the final turning angle (control target angle).

kL1の値は、例えば、次のようにして規定することができる。
追従車両3の制御時に許容できる目標点5からのずれ量をあらかじめ設定し、この値がΔpであったとき1を出力するように設定する。例えば、0.3mを許容できるずれ量Δ
pであった場合、0.3kL1=1よりkL1=3.3となる。
The value of kL1 can be defined as follows, for example.
An amount of deviation from the target point 5 that can be allowed when the following vehicle 3 is controlled is set in advance, and is set to output 1 when this value is Δp. For example, a deviation amount Δ that can tolerate 0.3 m
In the case of p, kL1 = 3.3 from 0.3 kL1 = 1.

また、上ではkL1を乗算項として表現しているが、関数として表現してもよい。
関数とする場合は、例えば上記3.3を基本とし、Δpが大きい場合に出力を制限する
、図5のような関数となる。これは、Δpが極端に大きくなる可能性がある場合に、挙動
が不安定になるのを防ぐことができる。
挙動が不安定にならないようなkは、実験的に決定することができる。
In the above description, kL1 is expressed as a multiplication term, but may be expressed as a function.
In the case of a function, for example, the function is as shown in FIG. 5, which is based on the above 3.3 and restricts the output when Δp is large. This can prevent the behavior from becoming unstable when Δp may become extremely large.
K that does not cause the behavior to become unstable can be determined experimentally.

関数fstは、方位角φと相対角θの優先度を評価し、これを用いて最終旋回角度を出力する。
ここで、関数fstは、方位角φの比較に第1目標旋回角度ψを用い、目標点距離Δmが加味された方位角φ(即ちψ)と相対角θを比較する。
これにより、目標点5から遠く離れているような場合には、方位角φの影響度が大きくなり(第1目標旋回角度ψが大きく出力される)優先的に目標点5への収束を行う。
The function fst evaluates the priority of the azimuth angle φ and the relative angle θ, and uses this to output the final turning angle.
Here, the function fst uses the first target turning angle ψ for the comparison of the azimuth angle φ, and compares the azimuth angle φ (that is, ψ) with the target point distance Δm and the relative angle θ.
As a result, when it is far from the target point 5, the influence of the azimuth angle φ is increased (the first target turning angle ψ is output large), and the convergence to the target point 5 is preferentially performed. .

また、ほぼ目標点5を満たしているような場合は、方位角φの影響度が小さくなり(第1目標旋回角度ψが小さく出力される)、優先的に相対角θを0にする。
関数fstは、相対的に調整された第1目標旋回角度ψと、相対角θとを、その符号と値の大小で比較し、判断を最終的に行って出力を決定する。
When the target point 5 is substantially satisfied, the influence degree of the azimuth angle φ becomes small (the first target turning angle ψ is outputted small), and the relative angle θ is preferentially set to zero.
The function fst compares the relatively adjusted first target turning angle ψ and the relative angle θ with the sign and the value, and finally makes a determination to determine the output.

kA1は、制御系のフィードバック比例定数であり、採択された角度(関数fstが出力した最終目標角度)を実現するためのフィードバックゲインである。更に、kA1に微分定数や積分定数を追加してもよい。   kA1 is a feedback proportional constant of the control system, and is a feedback gain for realizing the adopted angle (final target angle output by the function fst). Further, a differential constant or an integral constant may be added to kA1.

ところで、従来の左右方向の制御としては、例えばレーンキープ装置として用いられるものがある。
これは、例えば白線を認識して、車線内にとどまるように制御する装置であるが、これも高速道路のように、曲率が小さい(旋回半径が大きい)道路で主に使用される装置であり、急激な旋回などには対応していない。
By the way, as conventional control in the left-right direction, for example, there is one used as a lane keeping device.
This is a device that recognizes a white line and controls it so that it stays in the lane, but this is also a device that is mainly used on a road with a small curvature (a large turning radius) such as an expressway. It does not support sudden turns.

また、左右方向の制御について制御の応答性を向上させるために、先行車両2からの操舵角等の旋回情報を取得してこれを用いてフィードフォワード制御を行うことも可能である。
しかし、フィードフォワード制御は、先行車両2と追従車両3の向きがほとんど変わらない場合は効果的に機能するが、向きの違いが大きくなるにつれ、追従制御の効果が薄れるばかりか、先行車両2と追従車両3が接触する可能性もある。
Further, in order to improve control responsiveness in the control in the left-right direction, it is also possible to acquire turning information such as a steering angle from the preceding vehicle 2 and perform feedforward control using this.
However, the feedforward control functions effectively when the directions of the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 are hardly changed. However, as the difference in direction increases, not only the effect of the following control decreases, There is also a possibility that the following vehicle 3 comes into contact.

従来の技術では、数メートルの車間距離を維持し、縦または横に並んで走行する車両への利用を考えた場合、応答性や車間距離の制御精度に問題があり、このままでは車両が接触する可能性がある。また制御定数を厳密に選択したとしても、特定の速度や、旋回半径など、限られた場合にしか使用できない装置となってしまい、実用的ではない。   In the conventional technology, there is a problem in the responsiveness and the control accuracy of the inter-vehicle distance when maintaining the inter-vehicle distance of several meters and considering the use for a vehicle that runs side by side in the vertical or horizontal direction. there is a possibility. Even if the control constant is selected strictly, it becomes an apparatus that can be used only in a limited case such as a specific speed or turning radius, and is not practical.

そこで、左右方向制御処理部75は、方位角φと相対角θの優先度を判定して、これら2つの角度によるきめの細かい制御を行うと共に、先行車両2と追従車両3が近接している場合には方位角φを制御する際のゲインを低くするなどして、先行車両2と追従車両3が接触する可能性を低減している。   Therefore, the left-right direction control processing unit 75 determines the priority of the azimuth angle φ and the relative angle θ, performs fine control by these two angles, and the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 are close to each other. In such a case, the possibility that the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 come into contact with each other is reduced by, for example, reducing the gain when controlling the azimuth angle φ.

このように、左右方向制御処理部75は、追従車両3から目標点5への方位角φと、先行車両2と追従車両3の向きの差である相対角θとを用いて、最終旋回角度を目標相対角として算出し、これに対してフィードバック制御を行う。
そして、左右方向制御処理部75は、方位角φに対し、目標点5までの目標点距離Δmに応じたゲインkL1を乗じることで、目標点5の近傍での過度な反応を低減する。
更に、左右方向制御処理部75は、先行車両2から通信などで得た左右方向指令値uLLR(先行車制御量、より具体的には旋回角速度目標値、あるいは旋回半径目標値など)をもとに、フィードフォワード制御も同時に行い、制御量として統合する。
In this way, the left-right direction control processing unit 75 uses the azimuth angle φ from the follower vehicle 3 to the target point 5 and the relative angle θ that is the difference between the directions of the preceding vehicle 2 and the follower vehicle 3 to determine the final turning angle. Is calculated as a target relative angle, and feedback control is performed on this.
The left-right direction control processing unit 75 multiplies the azimuth angle φ by a gain kL1 corresponding to the target point distance Δm to the target point 5 to reduce an excessive reaction near the target point 5.
Further, the left / right direction control processing unit 75 is based on a left / right direction command value uLLR (preceding vehicle control amount, more specifically, a turning angular velocity target value or a turning radius target value) obtained from the preceding vehicle 2 through communication or the like. In addition, feed-forward control is performed at the same time and integrated as a controlled variable.

図7は、ECU10が行う並列追従走行時の追従制御手順を説明するためのフローチャートである。
以下の処理は、ECU10のCPUが所定のプログラムに従って行うものである。
まず、追従車両3は、先行車両2の現在位置から目標点5の位置を算出する(ステップ5)。
次に、追従車両3は、前後方向指令値uFBを計算し(ステップ10)、更に、左右方向指令値uLRを計算する(ステップ15)。
そして、追従車両3は、前後方向指令値uFBを用いて前後方向の制御を行い、左右方向指令値uLRを用いて左右方向の制御を行う(ステップ17)。
以下、ECU10は、ステップ5〜17を繰り返す。
FIG. 7 is a flowchart for explaining a follow-up control procedure during parallel follow-up running performed by the ECU 10.
The following processing is performed by the CPU of the ECU 10 according to a predetermined program.
First, the following vehicle 3 calculates the position of the target point 5 from the current position of the preceding vehicle 2 (step 5).
Next, the following vehicle 3 calculates the front / rear direction command value uFB (step 10), and further calculates the left / right direction command value uLR (step 15).
Then, the following vehicle 3 performs front-rear direction control using the front-rear direction command value uFB, and performs left-right direction control using the left-right direction command value uLR (step 17).
Thereafter, the ECU 10 repeats steps 5-17.

図8は、前後方向制御処理部70が行う前後方向指令値計算処理の手順を説明するためのフローチャートである。
まず、追従車両3は、先行車両2との実車間距離aRを検出する(ステップ20)。
次に、追従車両3は、通信などにより先行車両2から左右方向指令値uLLRを受信する(ステップ25)。
FIG. 8 is a flowchart for explaining the procedure of the longitudinal direction command value calculation process performed by the longitudinal direction control processing unit 70.
First, the following vehicle 3 detects an actual inter-vehicle distance aR with the preceding vehicle 2 (step 20).
Next, the following vehicle 3 receives the left-right direction command value uLLR from the preceding vehicle 2 by communication or the like (step 25).

次に、追従車両3は、先行車両2との位置関係を把握する(ステップ30)。即ち、追従車両3は、レーザレーダ20を用いるなどして先行車両2を認識し、先行車両2の左右どちら側を並列走行しているか把握する。
追従車両3は、自車両の位置と、左右方向指令値uLLRから得られる旋回方向から、自車両が外周側になるのか、あるいは内周側になるのかを判断することができる。
Next, the following vehicle 3 grasps the positional relationship with the preceding vehicle 2 (step 30). That is, the following vehicle 3 recognizes the preceding vehicle 2 by using the laser radar 20 or the like, and grasps which side of the preceding vehicle 2 is running in parallel.
The following vehicle 3 can determine whether the own vehicle is on the outer peripheral side or the inner peripheral side from the position of the own vehicle and the turning direction obtained from the left-right direction command value uLLR.

次に、追従車両3は、左右方向指令値uLLRから目標角速度ωを算出し(ステップ35)、実車間距離aRと目標角速度ωを車速増減関数fvtに入力して先行車両2に対する速度の増減分を算出する(ステップ40)。
更に、追従車両3は、先行車両2から受信した前後方向指令値uLFBを取得する(ステップ45)。
Next, the following vehicle 3 calculates the target angular velocity ω from the left-right direction command value uLLR (step 35), and inputs the actual inter-vehicle distance aR and the target angular velocity ω to the vehicle speed increase / decrease function fvt to increase or decrease the speed relative to the preceding vehicle 2. Is calculated (step 40).
Further, the following vehicle 3 acquires the front-rear direction command value uLFB received from the preceding vehicle 2 (step 45).

そして、追従車両3は、前後偏差Δdを計算し(ステップ50)、車速増減関数fvtの出力、前後方向指令値uLFB、及び前後偏差Δdによるフィードバック制御信号を加えて前後方向指令値uFBを算出する(ステップ55)。
以上、前後方向制御処理部70が行う処理について説明したが、前後方向制御処理部73が行う処理も同様である。
Then, the following vehicle 3 calculates the front-rear deviation Δd (step 50), and adds the feedback control signal based on the output of the vehicle speed increase / decrease function fvt, the front-rear direction command value uLFB, and the front-rear deviation Δd to calculate the front-rear direction command value uFB. (Step 55).
The processing performed by the front-rear direction control processing unit 70 has been described above, but the processing performed by the front-rear direction control processing unit 73 is the same.

図9は、左右方向指令値計算処理の手順を説明するためのフローチャートである。
まず、追従車両3は、目標点距離Δmを算出し(ステップ60)、更に、方位角φを算出する(ステップ65)。
次に、追従車両3は、目標点距離ΔmにゲインとしてkL1を掛け(ステップ70)、更に、これに方位角φを掛けて第1目標旋回角度ψを算出する(ステップ75)。
FIG. 9 is a flowchart for explaining the procedure of the horizontal direction command value calculation process.
First, the following vehicle 3 calculates the target point distance Δm (step 60), and further calculates the azimuth angle φ (step 65).
Next, the following vehicle 3 multiplies the target point distance Δm by kL1 as a gain (step 70), and further multiplies this by the azimuth angle φ to calculate the first target turning angle ψ (step 75).

次に、追従車両3は、先行車両2との相対角θを算出し(ステップ80)、関数fstによる判定を行う(ステップ85)。
追従車両3は、第1目標旋回角度ψと相対角θの符号が異なる場合(ステップ85;Y)、追従車両3は、θ+ψを最終旋回角度とする(ステップ95)。
一方、第1目標旋回角度ψと相対角θの符号が同じ場合(ステップ85;N)、追従車両3は、相対角θの絶対値と第1目標旋回角度ψの絶対値を比較する(ステップ90)。
Next, the following vehicle 3 calculates a relative angle θ with respect to the preceding vehicle 2 (step 80), and performs determination using the function fst (step 85).
If the sign of the first target turning angle ψ and the relative angle θ is different for the following vehicle 3 (step 85; Y), the following vehicle 3 sets θ + ψ as the final turning angle (step 95).
On the other hand, when the signs of the first target turning angle ψ and the relative angle θ are the same (step 85; N), the following vehicle 3 compares the absolute value of the relative angle θ and the absolute value of the first target turning angle ψ (step). 90).

比較の結果、相対角θの絶対値が第1目標旋回角度ψよりも小さかった場合(ステップ90;Y)、追従車両3は、第1目標旋回角度ψを最終旋回角度とし(ステップ100)、相対角θの絶対値が第1目標旋回角度ψ以上であった場合(ステップ90;N)、追従車両3は、相対角θを最終旋回角度とする(ステップ105)。   As a result of the comparison, when the absolute value of the relative angle θ is smaller than the first target turning angle ψ (step 90; Y), the following vehicle 3 sets the first target turning angle ψ as the final turning angle (step 100). When the absolute value of the relative angle θ is equal to or greater than the first target turning angle ψ (step 90; N), the follower vehicle 3 sets the relative angle θ as the final turning angle (step 105).

このようにして最終旋回角度を決定した後、追従車両3は、左右方向指令値uLLRを取得し(ステップ110)、最終旋回角度にkA1を乗じた値と左右方向指令値uLLRを加算して左右方向指令値uLRを出力する(ステップ115)。   After determining the final turning angle in this way, the follower vehicle 3 acquires the left-right direction command value uLLR (step 110), adds the value obtained by multiplying the final turning angle by kA1 and the left-right direction command value uLLR, The direction command value uLR is output (step 115).

以上に説明した本実施の形態により、次のような効果を得ることができる。
(1)追従車両3は、先行車両2に対して並走追従走行するにあたり、前後方向の制御に関しては、フィードバック制御に加えて、先行車両2からの前後方向指令値uLFBによるフィードフォワード制御を行うことができる。
そして、このフィードフォワード制御において、先行車両2が旋回する場合に必要な追従車両3の車速の増減を計算し、これを用いて前後方向指令値uLFBを補正することができる。
(2)補正した情報によりフィードフォワード制御するため、旋回中も、目標点5からのずれが小さく、フィードフォワード制御を効果的に持続することができる。
(3)目標加速度を用いてフィードフォワード制御する場合、先行車両2が旋回する場合に必要な追従車両3の車速の増減の微分に一次遅れの項を作用させることにより、フィードフォワード信号のインパルスを抑制することができる。
(4)追従車両3は、先行車両2に対して並走追従走行するにあたり、前後方向の制御に関しては、方位角φと相対角θを用いて最終旋回角を決定することができる。
(5)方位角φを収束させるためのゲインを目標点距離Δmによって変化させることができ、先行車両2と追従車両3が接近している場合に、方位角φが急激に変化して両車両が接触するのを防ぐことができる。
(6)先行車両2と追従車両3が所定の距離以上離れている場合には、方位角φを収束させるためのゲインが一定となり、方位角φの急激な変化を抑制している。
(7)非ホロノミック性をもつ車両において、前後方向、あるいは左右方向に短い車間距離で追従を行い、群走行を実現するシステムにおいて、前後方向制御と、左右方向制御の安定性を同時に保つことができる。
According to the embodiment described above, the following effects can be obtained.
(1) When the following vehicle 3 travels in parallel with the preceding vehicle 2, for the control in the front-rear direction, in addition to the feedback control, feed-forward control based on the front-rear direction command value uLFB from the preceding vehicle 2 is performed. be able to.
In this feedforward control, the increase / decrease of the vehicle speed of the following vehicle 3 required when the preceding vehicle 2 turns can be calculated and used to correct the front-rear direction command value uLFB.
(2) Since feedforward control is performed based on the corrected information, the deviation from the target point 5 is small even during turning, and feedforward control can be effectively maintained.
(3) When feedforward control is performed using the target acceleration, the impulse of the feedforward signal is generated by applying a first-order lag term to the derivative of increase / decrease in vehicle speed of the following vehicle 3 required when the preceding vehicle 2 turns. Can be suppressed.
(4) The following vehicle 3 can determine the final turning angle by using the azimuth angle φ and the relative angle θ for the control in the front-rear direction when the vehicle follows the parallel running following the preceding vehicle 2.
(5) The gain for converging the azimuth angle φ can be changed by the target point distance Δm, and when the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 are approaching, the azimuth angle φ changes suddenly and both vehicles Can be prevented from touching.
(6) When the preceding vehicle 2 and the following vehicle 3 are separated from each other by a predetermined distance or more, the gain for converging the azimuth angle φ is constant, and a sudden change in the azimuth angle φ is suppressed.
(7) In a non-holonomic vehicle, a system that performs group traveling by following the vehicle in the front-rear direction or the left-right direction, and maintaining stability of the front-rear direction control and the left-right direction control simultaneously. it can.

また、本実施の形態は、次の構成を提供することができる。
先行車両に対して並走追従走行を行う車両であって、前記先行車両に追従するための目標点を取得する目標点取得手段と、自車両から前記取得した目標点への方位角を取得する方位角取得手段と、自車両と前記先行車両の進行方向の成す相対角を取得する相対角取得手段と、前記取得した方位角と相対角を用いて制御対象角を取得する制御対象角取得手段と、前記取得した制御対象角が収束するようにフィードバック制御するフィードバック手段と、を具備したことを特徴とする車両(第1の構成)。
自車両から前記取得した目標点までの目標点距離を取得する目標点距離取得手段を具備し、前記制御対象角取得手段は、前記取得した目標点距離が大きいほど、前記取得した方位角の前記制御対象角への寄与度を大きくすることを特徴とする第1の構成の車両(第2の構成)。
前記方位角の前記制御対象角への寄与度には上限が設けられていることを特徴とする第2の構成の車両(第3の構成)。
前記先行車両から旋回を制御するための旋回制御情報を取得する旋回制御情報取得手段と、前記取得した旋回制御情報を用いて前記制御対象角に対してフィードフォワード制御を行う旋回フィードフォワード手段と、を具備したことを特徴とする第1の構成、第2の構成、又は第3の構成の車両(第4の構成)。
In addition, the present embodiment can provide the following configuration.
A vehicle that performs parallel running following with respect to a preceding vehicle, and acquires a target point acquisition means for acquiring a target point for following the preceding vehicle, and acquires an azimuth angle from the own vehicle to the acquired target point. Azimuth angle acquisition means, relative angle acquisition means for acquiring a relative angle formed by the traveling direction of the host vehicle and the preceding vehicle, and control target angle acquisition means for acquiring a control target angle using the acquired azimuth angle and relative angle And a feedback means for performing feedback control so that the acquired control target angle converges (first configuration).
A target point distance acquisition unit that acquires a target point distance from the host vehicle to the acquired target point is provided, and the control target angle acquisition unit increases the acquired azimuth angle as the acquired target point distance increases. A vehicle having a first configuration (second configuration) characterized in that the degree of contribution to a control target angle is increased.
A vehicle having a second configuration (third configuration), wherein an upper limit is provided for the degree of contribution of the azimuth angle to the control target angle.
Turning control information acquisition means for acquiring turning control information for controlling turning from the preceding vehicle; turning feedforward means for performing feedforward control on the control target angle using the acquired turning control information; A vehicle having a first configuration, a second configuration, or a third configuration (fourth configuration).

追従車両の構成を示した図である。It is the figure which showed the structure of the following vehicle. 追従車両が行う前後方向の制御の基本概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic concept of the control of the front-back direction which a tracking vehicle performs. 前後方向制御処理部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a front-back direction control processing unit. 追従車両が行う左右方向の制御の基本概念を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the basic concept of the control of the left-right direction which a tracking vehicle performs. 方位角φの寄与度の上限を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the upper limit of the contribution degree of azimuth angle (phi). 左右方向制御処理部の機能ブロック図である。It is a functional block diagram of a left-right direction control processing unit. 並列追従走行時の追従制御手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the tracking control procedure at the time of parallel tracking driving | running | working. 前後方向指令値計算処理の手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the procedure of a front-back direction command value calculation process. 左右方向指令値計算処理の手順を説明するためのフローチャートである。It is a flowchart for demonstrating the procedure of the left-right direction command value calculation process. 従来例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating a prior art example.

符号の説明Explanation of symbols

2 先行車両
3 追従車両
5 目標点
6 代表点
7 代表点
10 ECU
11 先行車両相対位置検出部
12 追従制御部
13 車両制御部
20 レーザレーダ
30 車速センサ
40 ヨーレートセンサ
50 無線通信装置
60a、60b 駆動モータ
70 前後方向制御処理部
71 フィードフォワード処理部
72 フィードバック処理部
73 前後方向制御処理部
74 フィードフォワード処理部
75 左右方向制御処理部
2 preceding vehicle 3 following vehicle 5 target point 6 representative point 7 representative point 10 ECU
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Leading vehicle relative position detection part 12 Following control part 13 Vehicle control part 20 Laser radar 30 Vehicle speed sensor 40 Yaw rate sensor 50 Wireless communication apparatus 60a, 60b Drive motor 70 Front-rear direction control processing part 71 Feed forward processing part 72 Feedback processing part 73 Front and rear Direction control processing unit 74 Feed forward processing unit 75 Left / right direction control processing unit

Claims (7)

先行車両に対して並走追従走行を行う車両であって、
前記先行車両に追従するための目標点を取得する目標点取得手段と、
前記取得した目標点からの偏差に対してフィードバック制御を行うフィードバック手段と、
前記先行車両の車速を制御するための車速制御情報を取得する車速制御情報取得手段と、
前記取得した車速制御情報で規定される制御量を、前記先行車両に並走しながら旋回する際に必要な車速の増減量を用いて補正する補正手段と、
前記補正手段による補正後の制御量を用いてフィードフォワード制御を行うフィードフォワード手段と、
を具備したことを特徴とする車両。
A vehicle that performs parallel running following the preceding vehicle,
Target point acquisition means for acquiring a target point for following the preceding vehicle;
Feedback means for performing feedback control on the deviation from the acquired target point;
Vehicle speed control information acquisition means for acquiring vehicle speed control information for controlling the vehicle speed of the preceding vehicle;
Correction means for correcting the control amount defined by the acquired vehicle speed control information using an increase / decrease amount of the vehicle speed required when turning while parallel to the preceding vehicle,
Feedforward means for performing feedforward control using the control amount after correction by the correction means;
A vehicle characterized by comprising:
前記先行車両との距離を取得する距離取得手段と、
前記先行車両が行う旋回の角速度を取得する角速度取得手段と、
前記先行車両が旋回する際に、自車両が内周または外周の何れを走行するかを判断する判断手段と、
を具備し、
前記補正手段は、前記取得した距離と角速度を用いて補正量を取得し、前記判断手段が外周を走行すると判断した場合には、前記制御量を前記補正量だけ増加し、前記判断手段が内周を走行すると判断した場合には、前記制御量を前記補正量だけ減少させることを特徴とする請求項1に記載の車両。
Distance acquisition means for acquiring a distance from the preceding vehicle;
Angular velocity acquisition means for acquiring the angular velocity of the turn performed by the preceding vehicle;
Determining means for determining whether the host vehicle travels on an inner periphery or an outer periphery when the preceding vehicle turns;
Comprising
The correction means acquires a correction amount using the acquired distance and angular velocity, and when the determination means determines to travel on the outer periphery, the control amount is increased by the correction amount, and the determination means The vehicle according to claim 1, wherein when it is determined that the vehicle travels around the circumference, the control amount is decreased by the correction amount.
前記車速制御情報は、前記先行車両の加速度情報であり、
前記補正手段は、前記取得した距離と角速度の積を微分して補正量を取得し、
当該微分による補正量の急変を緩和する緩和手段を具備したことを特徴とする請求項2に記載の車両。
The vehicle speed control information is acceleration information of the preceding vehicle,
The correction means obtains a correction amount by differentiating the product of the acquired distance and angular velocity,
The vehicle according to claim 2, further comprising a mitigating means for mitigating a sudden change in the correction amount due to the differentiation.
自車両から前記取得した目標点への方位角を取得する方位角取得手段と、
自車両と前記先行車両の進行方向の成す相対角を取得する相対角取得手段と、
前記取得した方位角と相対角を用いて制御対象角を取得する制御対象角取得手段と、
を具備し、
前記フィードバック手段は、前記取得した制御対象角が収束するようにフィードバック制御することを特徴とする請求項1、請求項2、又は請求項3のうちの何れか1の請求項に記載の車両。
Azimuth angle obtaining means for obtaining an azimuth angle from the host vehicle to the acquired target point;
A relative angle acquisition means for acquiring a relative angle formed by the traveling direction of the host vehicle and the preceding vehicle;
Control target angle acquisition means for acquiring a control target angle using the acquired azimuth angle and relative angle;
Comprising
The vehicle according to any one of claims 1, 2, and 3, wherein the feedback unit performs feedback control so that the acquired control target angle converges.
自車両から前記取得した目標点までの目標点距離を取得する目標点距離取得手段を具備し、
前記制御対象角取得手段は、前記取得した目標点距離が大きいほど、前記取得した方位角の前記制御対象角への寄与度を大きくすることを特徴とする請求項4に記載の車両。
Comprising target point distance acquisition means for acquiring a target point distance from the host vehicle to the acquired target point;
The vehicle according to claim 4, wherein the control target angle acquisition unit increases the degree of contribution of the acquired azimuth angle to the control target angle as the acquired target point distance increases.
前記方位角の前記制御対象角への寄与度には上限が設けられていることを特徴とする請求項5に記載の車両。   The vehicle according to claim 5, wherein an upper limit is provided for a degree of contribution of the azimuth angle to the control target angle. 前記先行車両から旋回を制御するための旋回制御情報を取得する旋回制御情報取得手段と、
前記取得した旋回制御情報を用いて前記制御対象角に対してフィードフォワード制御を行う旋回フィードフォワード手段と、
を具備したことを特徴とする請求項4、請求項5、又は請求項6に記載の車両。
Turning control information acquisition means for acquiring turning control information for controlling turning from the preceding vehicle;
Turning feedforward means for performing feedforward control on the angle to be controlled using the obtained turning control information;
The vehicle according to claim 4, claim 5, or claim 6.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6011522B2 (en) * 2013-12-25 2016-10-19 トヨタ自動車株式会社 Driving assistance device
JP6710710B2 (en) * 2018-01-19 2020-06-17 本田技研工業株式会社 Vehicle control device, vehicle control method, and program
JP7296064B2 (en) * 2018-01-22 2023-06-22 陽一郎 本田 Platoon follow-up control method
JP7290998B2 (en) 2019-05-30 2023-06-14 日野自動車株式会社 Platooning device, platooning method and platooning program
CN113296518A (en) * 2021-05-25 2021-08-24 山东交通学院 Unmanned driving system and method for formation of in-place heat regeneration unit

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0674982U (en) * 1993-03-29 1994-10-21 日本電気ホームエレクトロニクス株式会社 Objective distance measuring device
JP3330313B2 (en) * 1997-12-12 2002-09-30 本田技研工業株式会社 Vehicle control device provided with object detection means
JP3336961B2 (en) * 1998-06-29 2002-10-21 三菱自動車工業株式会社 Vehicle travel control device
DE10218010A1 (en) * 2002-04-23 2003-11-06 Bosch Gmbh Robert Method and device for lateral guidance support in motor vehicles
JP2006142963A (en) * 2004-11-18 2006-06-08 Nissan Motor Co Ltd Driving force control device for vehicle
JP4507976B2 (en) * 2005-05-11 2010-07-21 トヨタ自動車株式会社 Vehicle travel control device
JP2009018621A (en) * 2007-07-10 2009-01-29 Toyota Motor Corp Running control device and transport system using this
JP5342208B2 (en) * 2008-10-22 2013-11-13 富士重工業株式会社 Steering support device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7389152B2 (en) 2022-01-21 2023-11-29 本田技研工業株式会社 Camshaft manufacturing equipment

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