JP6719433B2 - 移動体の制御システムおよび移動体の制御方法 - Google Patents
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Description
このように、産業機器の制御システムにおいて、所定の機能を他の機能で代替させることができるようにしたものを、システムの多重化又は冗長化と言う。
図1は、実施の形態にかかる制御システム1の構成を示すブロック図である。
図2は、制御情報管理装置10の構成を示すブロック図である。
図5は、制御条件情報81の一例を説明するデータテーブルである。
制御条件情報81は、複数のデータテーブル(実施の形態では、4つのデータテーブル)から構成されている。
実施の形態では、実装「Fm1」を実行した場合、CPUの消費量は「100」であることを表している。また、実装「Fm2」、「Fs1」、「Fs2」を実行した場合、それぞれのCPUの消費量は「50」、「80」、「30」であることを表している。
実施の形態では、実装「Fm1」を実行した場合、メモリの消費量は「100」であることを表している。例えば、制御システム1の有する全体のメモリ容量が300である場合、メモリ容量200が残ることになる。また、実装「Fm2」、「Fs1」、「Fs2」を実行した場合、それぞれのメモリの消費量は「0」、「150」、「0」であることを表している。
実施の形態では、制御情報管理装置10が、実装「Fm1」を実行するか否かの判定条件として、「#1:現時点から50msまでの差分の平均値が〇〇以下」、「#2:現時点から100msまでの差分の平均値が△△以下」、「#3:障害発生から500msまでに#1と#2の条件が成立しない」という判定条件が設定されている。
実施の形態では、「正系の制御を副系(縮退)の制御に切り替える」、「車両などの移動体を緊急停止する」、「副系(縮退)の制御を正系の制御に切り替える」などの態様がある。
図6は、装置情報82の一例を説明するデータテーブルである。
次に、判断装置20を説明する。
図3は、判断装置20の構成を示すブロック図である。
図4は、判断装置20Bの構成を示すブロック図である。
判断装置20Aは、観測情報83が入力される観測情報入力部21Aと、制御情報算出部22Aと、制御情報出力部23Aと、を有している。
図7は、観測情報83の一例を説明するデータテーブルである。
図8は、制御情報80の一例を説明する第1のデータテーブル80Aである。
図9は、制御情報80の一例を説明する第2のデータテーブル80Bである。
図10は、制御情報80の一例を説明する第3のデータテーブル80Cである。
図4に示すように、判断装置20Bは、観測情報入力部21Bと、制御情報算出部22Bと、制御情報出力部23Bと、監視部24と、切替情報入力部25と、切替情報データベース26と、を有している。
図11は、切替情報84の一例を説明するデータテーブルである。
実施の形態では、切替情報84の動作内容842は「停止」とした場合を例示して説明したが、動作内容842は、機能の起動や停止だけではなく、動作中の機能に対するパラメータの一部変更や、所定の判断装置20の機能を実現する実装を、他の機能を実現する実装に変更する内容としてもよい。
図1に戻って、被制御装置30は、車両を構成する1つ以上の構成装置であり、この被制御装置30により車両が制御される。
例えば、被制御装置30は、車両の制御に用いられるステアリング、アクセル、ブレーキなどの装置(アクチュエータ)である。
次に、判断装置20Bにおける切替処理を説明する。
図12は、判断装置20Bにおける切替処理のフローチャートの一例である。
実施の形態では、判断装置20Aは、正系(保持)の機能を有する装置であり、判断装置20Bは副系(縮退)の機能を有する装置である。そのため、副系(縮退)の機能を実施する判断装置20Bに、監視部24が設けられており、この監視部24が、正系(保持)の機能を有する判断装置20Aの稼働状態を所定の周期ごとに監視している。
次に、制御情報管理装置10における制御情報80の受信処理を説明する。
図13は、制御情報管理装置10における制御情報80の受信処理のフローチャートの一例である。
この処理は、制御情報管理装置10の制御情報入力部11が、判断装置20から送信された制御情報80を受信した場合に実行される。
なお、CPU173は、動作している機能が正系か副系かの判定を、制御情報80に含まれる判断装置20の情報に基づいて判定してもよく、正系と副系とで通信のネットワーク回線を分け、どちらのネットワーク回線から受信したかに基づいて判定してもよい。
なお、制御条件情報適用処理(ステップS1106)については、後述する。
なお、CPU173は、動作している機能が正系か副系かの判定を、制御情報80に含まれる判断装置20の情報に基づいて判定してもよく、正系と副系とで通信のネットワーク回線を分け、どちらのネットワーク回線から受信したかに基づいて判定してもよい。
なお、制御条件情報適用処理(ステップS1112)については、後述する。
次に、前述した制御情報管理装置10における制御条件情報適用処理(ステップS1106、S1112)を説明する。
図14は、制御情報管理装置10における制御条件情報適用処理のフローチャートの一例である。
異常処理制御とは、例えば、制御システム1の異常状態を示すエラー出力を行い、車両を安全な場所で強制的に停止した後、終了する処理などである。
次に、実施の形態にかかる制御システム1の機能管理を行う際の管理画面50を説明する。
図15は、制御システム1の機能管理を行う際の管理画面50の一例を説明する図である。
例えば、制御システム1の機能管理(機能設定)は、車両の工場出荷前に、当該工場内で行われる。
(1)車両(移動体)の動作に用いられる被制御装置30と、被制御装置30の制御に用いられる判断装置20(複数の制御装置)と、判断装置20とは異なる制御情報管理装置10(運動制御装置)と、を有し、判断装置20は、被制御装置30の制御内容を規定する制御情報80を生成し、制御情報管理装置10は、制御情報80に基づいて、判断装置20の稼働状態を判定する制御情報比較部12と、制御情報比較部12による判定結果に基づいて、判断装置20の制御を変更する制御切替部13と、を有し、制御情報比較部12は、制御情報80と、判断装置20による被制御装置30の制御条件を規定する複数の制御条件情報81(データテーブル)と、に基づいて、複数の制御条件情報81のうち何れの制御条件情報81を適用するかを決定する構成とした。
実施の形態の制御システム1を車両に適用すると、車両を制御する判断装置20の切り替えが適切に行われ、運転者の安心と安全を確保することができる。
例えば、図1において、制御情報管理装置10の制御情報比較部12と、制御切替部13とが、判断装置20に設けられていると共に、制御情報比較部12の処理で用いられる制御条件情報81が判断装置20に予め設けられていてもよい。この場合、装置情報82は、制御情報管理装置10に入力されるのではなく、判断装置20内に格納しておくことができる(図1の一点鎖線参照)。
次に、第2の実施の形態にかかる制御情報管理装置10Aの制御の流れを説明する。
図16は、第2の実施の形態にかかる制御情報管理装置10Aの制御の流れを説明するフローチャートである。
(5)複数の判断装置20は、被制御装置30を所定の態様で制御する第1機能(例えば、図5の制御条件情報81の最上段から2段目のデータテーブルの実装813)を有する判断装置20Aと、被制御装置30を、判断装置20Aの第1機能(実装813)よりも高い優先度(図5の制御条件情報81の優先度814)で制御する第2機能(例えば、図5の制御条件情報81の最上段のデータテーブルの実装813)を有する判断装置20Bと、を有し、制御情報比較部12は、実装813に基づく判断装置20Aによる被制御装置30の制御の実行中に、実装813に基づく判断装置20Bによる被制御装置30の制御が実行予定であって、判断装置20Bによる被制御装置30の制御に必要な必要計算機資源が、制御システム1の計算機資源を超える場合、判断装置20Aの第1機能(図5の最上段から2段目のデータテーブルの実装813)を縮退機能に移行することで、判断装置20Bによる被制御装置30の制御で必要な計算機資源が、制御システム1の計算機資源以下になる場合、判断装置20Aの第1機能を縮退機能に移行させる構成とした。
次に、第3の実施の形態にかかる制御システム1Aを説明する。
図17は、第3の実施の形態にかかる制御システム1Aの構成のブロック図である。
制御システム1Aは、クラウドコンピューティング(以下、クラウドと言う)を一部利用して構成されている点が、制御システム1の全ての構成要素が車両に設けられていた前述した実施の形態と異なる。
判断装置20または制御情報管理装置10のうち、何れか一方は移動体(車両)とは異なる装置(サーバ)に設けられており、判断装置20と制御情報管理装置10は、クラウドコンピューティングのネットワーク回線90で接続されている構成とした。
また、車両を出荷した後でも、クラウド上の判断装置20Aの仕様(機能やパラメータ)を変更することが可能である。
10:制御情報管理装置
11:制御情報入力部
12:制御情報比較部
13:制御切替部
14:制御情報出力部
15:制御情報データベース
16:補助制御情報データベース
171:ネットワークインタフェース
172:メモリ
173:CPU
174:記憶装置
175:ユーザインタフェース
20、20A,20B:判断装置
21A、21B:観測情報入力部
22A、22B:制御情報算出部
23A、23B:制御情報出力部
24:監視部
25:切替情報入力部
26:切替情報データベース
271:ネットワークインタフェース
272:メモリ
273:CPU
274:記憶装置
30:被制御装置
80:制御情報
81:制御条件情報
82:装置情報
83:観測情報
84:切替情報
90:ネットワーク回線
Claims (11)
- 移動体の動作に用いられる被制御装置と、
前記被制御装置の制御に用いられる複数の制御装置と、
前記複数の制御装置とは異なる運動制御装置と、を有し、
前記複数の制御装置は、
前記被制御装置の制御内容を規定する制御情報を生成し、
前記運動制御装置は、
前記制御情報に基づいて、前記複数の制御装置の状態を判定する制御情報比較部と、
前記制御情報比較部による判定結果に基づいて、前記複数の制御装置の制御内容を切り替える制御切替部と、を有し、
前記制御情報比較部は、前記制御情報と、前記複数の制御装置による前記被制御装置の制御条件を規定する複数の制御条件情報と、に基づいて、前記複数の制御条件情報のうち何れの制御条件情報を適用するかを決定する移動体の制御システム。 - 前記制御システムの計算機資源を算出する計算機資源算出部を有し、
前記制御条件情報は、前記制御装置による前記被制御装置の制御に必要な必要計算機資源を有しており、
前記制御情報比較部は、前記制御情報と、前記必要計算機資源と、前記計算機資源とに基づいて、前記複数の制御条件情報のうち何れの制御条件情報を適用するかを決定する請求項1に記載の移動体の制御システム。 - 前記複数の制御装置は、
前記被制御装置を所定の態様で制御する第1機能を有する第1の制御装置と、
前記被制御装置を、前記第1の制御装置の前記第1機能よりも高い優先度で制御する第2機能を有する第2の制御装置と、を有し、
前記制御情報比較部は、
前記第1機能に基づく前記第1の制御装置による前記被制御装置の制御の実行中に、前記第2機能に基づく前記第2の制御装置による前記被制御装置の制御が実行予定であって、前記第2の制御装置による前記被制御装置の制御に必要な必要計算機資源が、前記制御システムの前記計算機資源を超える場合、
前記第1の制御装置の前記第1機能を縮退機能に移行させることで、前記第2の制御装置による前記被制御装置の制御で必要な計算機資源が、前記制御システムの前記計算機資源以下になる場合、
前記第1の制御装置の前記第1機能を縮退機能に移行させる請求項2に記載の移動体の制御システム。 - 前記制御情報比較部は、
前記複数の制御条件情報の何れも適用できないと判定した場合、前記制御システムが異常状態であると判断し、前記被制御装置を異常処理制御により制御する請求項3に記載の移動体の制御システム。 - 移動体の動作に用いられる被制御装置と、
前記被制御装置の制御に用いられる複数の制御装置と、を有し、
前記複数の制御装置は、
前記被制御装置の制御内容を規定する制御情報を生成し、
前記制御情報に基づいて、前記複数の制御装置の状態を判定する制御情報比較部と、
前記制御情報比較部による判定結果に基づいて、前記複数の制御装置の制御内容を切り替える制御切替部と、を有し、
前記制御情報比較部は、前記制御情報と、前記制御装置による前記被制御装置の制御条件を規定する複数の制御条件情報と、に基づいて、前記複数の制御条件情報のうち何れの制御条件情報を適用するかを決定する移動体の制御システム。 - 前記制御装置および前記運動制御装置は、車両に設けられており、
前記被制御装置は、車両の動作に用いられるステアリング、アクセル又はブレーキを制御するアクチュエータである請求項1に記載の移動体の制御システム。 - 前記制御装置または前記運動制御装置のうち、何れか一方は前記移動体とは異なる装置に設けられており、前記制御装置と前記運動制御装置は、クラウドコンピューティングのコンピュータネットワークで接続されている請求項1に記載の移動体の制御システム。
- 移動体の動作に用いられる被制御装置と、前記被制御装置の制御に用いられる複数の制御装置と、を有する制御システムにおける移動体の制御方法であって、
前記被制御装置の制御内容を規定する制御情報を生成するステップと、
前記制御情報と、前記複数の制御装置による前記被制御装置の制御条件を規定する複数の制御条件情報と、に基づいて、前記複数の制御条件情報のうち何れの制御条件情報を適用するかを決定するステップと、を有する移動体の制御方法。 - 前記制御システムの計算機資源を算出するステップと、
前記制御装置による前記被制御装置の制御に必要な必要計算機資源を取得するステップと、を有しており、
前記複数の制御条件情報のうち何れの制御条件情報を適用するかを決定するステップは、前記制御情報と、前記必要計算機資源と、前記計算機資源とに基づいて、前記複数の制御条件情報のうち何れの制御条件情報を適用するかを決定する請求項8に記載の移動体の制御方法。 - 前記複数の制御装置は、
前記被制御装置を所定の態様で制御する第1機能を有する第1の制御装置と、
前記被制御装置を、前記第1の制御装置の前記第1機能よりも高い優先度で制御する第2機能を有する第2の制御装置と、を有し、
前記第2機能に基づく前記第2の制御装置による前記被制御装置の制御に必要な必要計算機資源が、前記制御システムの前記計算機資源を超えるか否かを判定するステップと、
実行中の前記第1の制御装置の前記第1機能を縮退機能に移行させることで、前記第2機能に基づく前記第2の制御装置による前記被制御装置の制御で必要な計算機資源が、前記制御システムの前記計算機資源以下になるか否かを判定するステップと、を有し、
前記第1の制御装置の前記第1機能を縮退機能に移行させることで、前記第2機能に基づく前記第2の制御装置による前記被制御装置の制御で必要な計算機資源が、前記制御システムの前記計算機資源以下になると判定した場合、前記第1の制御装置の前記第1機能を縮退機能に移行するステップを有する請求項9に記載の移動体の制御方法。 - 前記複数の制御条件情報の何れも適用できないと判定した場合、前記制御システムが異常状態であると判断し、前記被制御装置を異常処理制御により制御するステップを有する請求項8に記載の移動体の制御方法。
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