JP6919543B2 - 車速指令生成装置及び車速指令生成方法 - Google Patents

Description

本発明は、車速指令生成装置及び車速指令生成方法に関する。詳しくは、ドライブロボットの車速制御装置への入力として用いられる車速指令を生成する車速指令生成装置及び車速指令生成方法に関する。

耐久試験、排気浄化性能評価試験及び燃費計測試験などの車両試験は、例えばシャシダイナモメータのローラ上に実車両を実際に走行させることによって行われる。この際、実車両の運転は自動運転装置（所謂、ドライブロボット）が行う場合が多い。ドライブロボットは、実現すべき車両の速度に相当する車速指令が入力されると、この車速指令を実現するようにアクチュエータを駆動し、車両のアクセルペダル、ブレーキペダル及びシフトレバーなどを操作する。予め定められた車速指令に従った車両の運転は、モード運転と呼称される。

車両試験において、車両の耐久性能、排気浄化性能及び燃費等は、人に替わってドライブロボットが行うモード運転の結果として評価される。従って、このような試験に用いられるドライブロボットには、車速指令に忠実であることに加えてより人に近い車両の操作が可能であることが要求される。特許文献１には、このような人に近い車両の操作の実現を目的としたドライブロボットの制御方法が示されている。

ところでモード運転において実車両において実現すべき目標車速の波形の形状は、基準車速指令として、試験内容に応じた規格等において厳密に定められている。しかしながら実際の試験において、実際の車両で実現される車速に対しては、様々な誤差を考慮して、ある程度のずれが許容されている。以下では、基準車速指令からずれが許容されている範囲を、トレランスともいう。

特許文献１の発明では、ドライブロボットへ入力する車速指令として、基準車速指令ではなく、この基準車速指令になまし処理を施すことによって得られるものを用いることにより、より人に近い車両の操作をドライブロボットで実現しようとしている。すなわち、基準車速指令はトレランスの境界から最も離れているため、この基準車速指令をそのままドライブロボットに入力すれば、実現される車速がトレランスから逸脱する可能性を低くできる。しかしながら、ドライブロボットには急な加減速を要求することになるため、実現される車速変化は、人の操作では実現されない不自然なものとなる場合がある。これに対し特許文献１の発明では、基準車速指令になまし処理を施すことにより、トレランスの範囲内で滑らかに変化するように生成した車速指令をドライブロボットに入力することにより、ドライブロボットで人に近い車両の操作を実現しようとしている。

特開平９−１１３４１８号公報

ところで特許文献１のなまし処理では、車速に対する許容上限値の極小点、許容下限値の極大点、並びに基準車速指令値の始点及び終点の位置を特定し、これら極小点、極大点、始点、及び終点を通過する滑らかな修正曲線を算出し、さらにこの修正曲線と基準車速指令との加重平均を算出することにより、ドライブロボットに入力する滑らかな車速指令を生成している。

このため、特許文献１の発明では、試験開始する前に修正曲線を算出したり、加重平均の重み係数の値を調整したりする必要があるため、試験を開始するまでに長い時間がかかるおそれがある。

また特許文献１の発明では、修正曲線は、許容上限値の極小点や許容下限値の極大点を通過するため、実現される車速が僅かな制御誤差でトレランスから逸脱してしまうおそれがある。また実際には、車両が暖機される前の状態から試験を開始する場合もあるが（所謂、コールドスタート）、このような場合、モード運転中に車両の暖機が進行し、その加減速特性が変化する場合もある。特許文献１の発明では、このような試験車両のモード運転中における特性の変化も考慮して、事前に修正曲線を算出したり重み係数を調整したりする必要があり、試験を開始するまでにかかる時間がさらに長くなるおそれがある。

本発明は、ドライブロボットによって人に近い滑らかな操作を実現できる車速指令を事前の演算や調整を経ることなく生成できる車速指令生成装置及び車速指令生成方法を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る車速指令生成装置（例えば、後述の車速指令生成装置１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）は、実現すべき車両の速度に相当する車速指令（例えば、後述の目標車速指令信号）が入力されると当該車速指令に応じて車両を操作するドライブロボットの車速制御装置（例えば、後述の車速制御装置２）に用いられる車速指令を生成するものであって、前記車両で実現される車速に対する許容車速上限値及び許容車速下限値を取得するとともに、当該許容車速上限値及び当該許容車速下限値の平均値に基づいて車速指令を生成することを特徴とする。

（２）この場合、車速指令生成装置は、前記許容車速上限値及び前記許容車速下限値の単純平均値を算出する単純平均処理部（例えば、後述の単純平均処理部１１）と、前記許容車速上限値及び前記許容車速下限値に対し一定の時間クライテリア及び一定の車速クライテリアが確保されるように、前記許容車速上限値と前記許容車速下限値との間に定められた車速基準値（例えば、後述の基準車速指令値）を取得するとともに、所定の重み係数（例えば、後述の重み係数Ｋ）を用いて前記単純平均値及び前記車速基準値の加重平均値を算出する加重平均処理部（例えば、後述の加重平均処理部１３）と、をさらに備え、前記加重平均値を用いて車速指令を生成することが好ましい。

（３）この場合、車速指令生成装置は、前記許容車速上限値及び前記許容車速下限値の単純平均値を算出する単純平均処理部（例えば、後述の単純平均処理部１１）と、前記単純平均値と当該単純平均値に擬似微分処理を施して得られる値との合算値を算出する遅れ補償部（例えば、後述の遅れ補償部１５）と、をさらに備え、前記合算値を用いて車速指令を生成することが好ましい。

（４）この場合、車速指令生成装置は、前記加重平均値と当該加重平均値に擬似微分処理を施した値との合算値を算出する遅れ補償部（例えば、後述の遅れ補償部１８）をさらに備え、前記合算値を用いて車速指令を生成することが好ましい。

（５）この場合、車速指令生成装置は、前記許容車速上限値及び前記許容車速下限値の単純平均値を算出する単純平均処理部（例えば、後述の単純平均処理部１１）と、前記単純平均値に含まれる短周期変動成分を除去したものを車速指令として出力するフィルタ処理部（例えば、後述のフィルタ処理部１２）と、をさらに備えることが好ましい。

（６）この場合、前記加重平均処理部は、前記単純平均値及び前記車速基準値に含まれる短周期変動成分を除去するフィルタ処理部（例えば、後述のフィルタ処理部１４ａ，１４ｂ）を備え、前記重み係数を用いて前記フィルタ処理部を経た前記単純平均値及び前記車速基準値の加重平均値を算出することが好ましい。

（７）この場合、前記遅れ補償部は、前記単純平均値に含まれる短周期変動成分を除去するフィルタ処理部（例えば、後述のフィルタ処理部１６）を備え、前記フィルタ処理部を経た前記単純平均値と前記フィルタ処理部を経た前記単純平均値に擬似微分処理を施して得られる値との合算値を算出することが好ましい。

（８）本発明に係る車速指令生成方法は、実現すべき車両の速度に相当する車速指令が入力されると当該車速指令に応じて車両を操作するドライブロボットの車速制御装置に用いられる車速指令を生成する方法であって、前記車両で実現される車速に対する許容車速上限値及び許容車速下限値を取得する工程と、前記許容車速上限値及び当該許容車速下限値の平均値を算出する工程と、前記平均値に基づいて車速指令を生成する工程と、を備えることを特徴とする。

（１）本発明の車速指令生成装置は、車両で実現される車速に対する許容車速上限値及び許容車速下限値を取得するとともに、これら許容車速上限値及び許容車速下限値の平均値に基づいて、ドライブロボットの車速制御装置に用いられる車速指令を生成する。ここで、本発明の車速指令生成装置によって算出される平均値と、許容車速上限値と許容車速下限値との間に定められる車速基準値と、の相違について説明する。後に図２及び図３を参照して説明するように、許容車速上限値及び許容車速下限値は車速基準値に対し一定の車速クライテリア（すなわち、速度軸に沿ったクライテリア）だけでなく一定の時間クライテリア（すなわち、時間軸に沿ったクライテリア）も確保するように定められる。このため、加速度に変化がない定常時では、速度軸に沿った車速基準値から許容車速上限値までの距離と車速基準値から許容車速下限値までの距離とは等しくなるため、車速基準値と平均値とはほぼ等しい。これに対し加速度に変化が生じる過渡時では、速度軸に沿った車速基準値から許容車速上限値までの距離と車速基準値から許容車速下限値までの距離に差が生じる。より具体的には、加速度が正側で変化する場合には、許容車速上限値は車速基準値及び許容車速下限値よりも先に変化し始め、加速度が負側で変化する場合には、許容車速下限値は車速基準値及び許容車速上限値よりも先に変化し始める。このため本発明の車速指令生成装置によって算出される平均値は、加速度に変化が生じる過渡時において車速基準値よりも早く変化するので、車速基準値と比較して急な加減速が抑制される。よって本発明によれば、ドライブロボットによって人に近い滑らかな操作を実現できる車速指令を、事前の演算や調整を経ずに、簡易なリアルタイムの演算で生成できる。また本発明では、許容車速上限値と許容車速下限値の平均値を用いて車速指令を生成することから、車速指令が許容車速上限値や許容車速下限値に過剰に接近することもないため、多少の制御誤差が生じたとしても実現される車速がトレランスから逸脱することを抑制できる。

（２）上述のように本発明では、平均値を用いることから車速指令が許容車速上限値や許容車速下限値に過剰に接近することもない。しかしながら上述のようにモード運転中に車両の特性が変化してしまい、実車速が想定よりも大きくオーバシュートしたりアンダーシュートしたりしてしまい、結果として実車速がトレランスから逸脱してしまうおそれもある。そこで本発明では、所定の重み係数を用いて許容車速上限値及び許容車速下限値の単純平均値と車速基準値との加重平均値を算出し、この加重平均値を用いて車速指令を生成する。これにより、車速指令が車速基準値に近づくように調整できるので、実車速のトレランスからの逸脱を抑制できる。

（３）本発明では、許容車速上限値と許容車速下限値の単純平均値と、この単純平均値に擬似微分処理を施して得られる値との合算値を算出し、この合算値を用いて車速指令を生成する。これにより、車両やドライブロボットに存在する遅れや、フィルタを設けた場合に生じる位相遅れを補償して車速指令を生成できるので、上記のような遅れに起因して実車速がトレランスから逸脱するのを抑制できる。

（４）本発明では、加重平均値と、この加重平均値に擬似微分処理を施した値との合算値を算出し、この合算値を用いて車速指令を生成する。これにより、上記（３）の発明と同等の効果を奏する。

（５）本発明では、単純平均値に含まれる短周期変動成分をフィルタ処理部で除去したものを車速指令として用いる。これにより、元のデータに含まれる様々なノイズを除去し、滑らかな車速指令を生成できるので、ドライブロボットによる車両の操作をより人の操作に近づけることができる。

（６）本発明では、単純平均値及び車速基準値に含まれる短周期変動成分をフィルタ処理部で除去した後、このフィルタ処理部を経た単純平均値及び車速基準値の加重平均値を算出する。これにより、上記（５）の発明と同等の効果を奏する。

（７）本発明では、単純平均値に含まれる短周期変動成分をフィルタ処理部で除去した後、このフィルタ処理部を経た単純平均値と、この単純平均値に擬似微分処理を施して得られる値との合算値を算出し、この合算値を用いて車速指令を生成する。これにより、上記（３）及び（６）の発明と同等の効果を奏する。

（８）本発明の車速指令生成方法では、許容車速上限値及び許容車速下限値を取得し、これら取得した許容車速上限値及び許容車速下限値の平均値を算出し、さらにこの平均値に基づいて車速指令を生成する。これにより、上記（１）の発明と同等の効果を奏する。

本発明の一実施形態に係る車速指令生成装置及び車速指令生成方法が適用された車両試験システムの全体構成を示す図である。 基準車速指令値と許容車速上限値と許容車速下限値との関係を示す図である。 基準車速指令値と、この基準車速指令値に対し設定される許容車速上限値及び許容車速下限値の一例を示す図である。 実施例１の車速指令生成装置の制御回路の構成を示す図である。 実施例２の車速指令生成装置の制御回路の構成を示す図である。 実施例２の車速指令生成装置によって算出される目標車速指令値と実施例１の車速指令生成装置によって算出される目標車速指令値とを比較した図である 実施例３の車速指令生成装置の制御回路の構成を示す図である。 実施例３の車速指令生成装置によって算出される目標車速指令値と実施例１の車速指令生成装置によって算出される目標車速指令値とを比較した図である。 実施例４の車速指令生成装置の制御回路の構成を示す図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係る車速指令生成装置１及び車速指令生成方法が適用された車両試験システムＳの制御系の構成を示す図である。

車両試験システムＳは、車速指令生成装置１と、車速制御装置２と、制御対象３とを備える。制御対象３は、例えば、実路面を模した走行抵抗を発生するシャシダイナモメータと、このシャシダイナモメータに搭載された試験対象としての車両とを含む。車両の運転席には、アクセルペダル、ブレーキペダル、シフトレバー、及びイグニッションスイッチ等の車両を走行させるために必要な装置を指令に応じて操作するドライブロボットが搭載されている。車速指令生成装置１は、各時刻において実現すべき車両の速度に相当する目標車速指令値を算出するとともに、この目標車速指令値に応じた車速指令信号を生成し、車速制御装置２に入力する。車速制御装置２は、入力された目標車速指令信号を実現するように（換言すれば、実際の車両の車速が目標車速指令値をトレースするように）ドライブロボットを制御する。

なお図１には、ドライブロボットを構成する複数のアクチュエータのうちアクセルアクチュエータへの入力であるアクセル開度指令の決定に係る部分のみを示す。ドライブロボットには、車両のアクセルペダルを操作するアクセルアクチュエータの他、ブレーキペダルやシフトレバー等を操作するアクチュエータも含まれるが、これらへの入力を決定する構成については図示及び詳細な説明を省略する。以下、車速指令生成装置１及び車速制御装置２の構成について順に説明する。

車速指令生成装置１は、試験内容に応じた規格等によって予め定められた基準車速指令値と、この基準車速指令値に対して予め設定された許容車速範囲（以下、「トレランス」という）の上限値（以下、「許容車速上限値」という）及び下限値（以下、「許容車速下限値」という）と、に関するデータとを読み込み、これらを用いて目標車速指令信号を生成する。ここで、「車速指令」とは、目標車速の波形、すなわち複数の時刻と各時刻において実現すべき車両の速度の値とが関連付けられたデータの集合である。

図２は、基準車速指令値と許容車速上限値と許容車速下限値との関係を示す図である。図２において、実線は基準車速指令値の一例を示し、２本の破線はそれぞれ許容車速上限値及び許容車速下限値の一例を示す。

上述のように基準車速指令値は規格等によって定められたものが用いられる。しかしながら実際の試験において、実車両で実現される車速に対しては、様々な誤差を考慮して、ある程度のずれが許容されている。図２における破線枠は、ある時刻における基準車速指令値に対し許容されるずれの範囲であるトレランスを示す。このトレランスは、基準車速指令値と同様、規格等によって定められている。

図２において破線枠で示すように、トレランスは、ある時刻の基準車速指令値に対し、所定幅の速度クライテリア（すなわち、図２における、速度軸に沿ったクライテリア）だけでなく、所定幅の時間クライテリア（すなわち、図２における、時間軸に沿ったクライテリア）も確保するように定められている。日本で定められた一規格によれば、速度クライテリアは±２［ｋｍ／ｈ］であり、時間クライテリアは±１［ｓ］である。このように基準車速指令値に対するトレランスは、速度クライテリアと時間クライテリアとの両方が確保されるように定められていることから、各時刻における許容車速上限値及び許容車速下限値は、それぞれ図２において破線で示すようにトレランスの包絡線となる。

図１に戻り、車速指令生成装置１は、基準車速指令値と許容車速上限値と許容車速下限値とを読み込み、これらを用いることによって目標車速指令値を算出し、この目標車速指令値に応じた目標車速指令信号を車速制御装置２に入力する。なお車速指令生成装置１では、図示しない記憶媒体からデジタルデータとして記憶されている基準車速指令値、許容車速上限値、及び許容車速下限値を読み込んでもよいし、図示しない信号生成装置からアナログ信号として出力される基準車速指令値、許容車速上限値、及び許容車速下限値を読み込んでもよい。

より具体的には、車速指令生成装置１では、下記式（１）に示すように、ある時刻における許容車速上限値とこれと同時刻の許容車速下限値との単純平均値である許容車速平均値を算出し、この許容車速平均値に基づいて目標車速指令値を算出する。なお、車速指令生成装置１の具体的な制御回路の構成については、後に実施例１〜４において説明する。
許容車速平均値＝（許容車速上限値＋許容車速下限値）×０．５ （１）

ここで許容車速平均値に基づいて目標車速指令値を算出することに対する効果について、図３を参照しながら説明する。図３は、基準車速指令値と、この基準車速指令値に対し設定される許容車速上限値及び許容車速下限値の一例を示す図である。図３において、細線は基準車速指令値を示し、細破線及び細一点鎖線はそれぞれ許容車速上限値及び許容車速下限値を示す。また図３において、太破線は、図３に示す許容車速上限値及び許容車速下限値を用いて上記式（１）によって算出される許容車速平均値を示す。また図３には、基準車速指令値は、時刻ｔ１において一定の正の加速度の下で０から上昇し始め、その後時刻ｔ２からｔ３までの間で一定値となった後、時刻ｔ２において一定の負の加速度の下で低下し始め、時刻ｔ３において０になった例を示す。従って基準車速指令値を目標車速指令値とした場合、車両は、時刻ｔ０〜ｔ１までの間において停止し、時刻ｔ１〜ｔ２までの間において加速し、時刻ｔ２〜ｔ３までの間において等速で走行し、時刻ｔ３〜ｔ４までの間において減速し、時刻ｔ４以降において停止する。

上述のように、許容車速上限値及び許容車速下限値は、基準車速指令値に対し一定の車速クライテリアだけでなく一定の時間クライテリアも確保されるように定められる。このため、加速度に変化がない定常時では、速度軸に沿った車速基準値から許容車速上限値までの距離と、速度軸に沿った基準車速指令値から許容車速下限値までの距離とは等しくなるため、図３に示すように許容車速平均値と基準差車速指令値とはほぼ等しい。

これに対し加速度に変化が生じる過渡時、すなわち図３の例における時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の近傍では、上記のように時間クライテリアが設定されていることに起因して、速度軸に沿った基準車速指令値から許容車速上限値までの距離と基準車速指令値から許容車速下限値までの距離に差が生じる。より具体的には、例えば時刻ｔ１、ｔ２に示すように、加速度が正側で変化する場合には、許容車速上限値は、基準車速指令値及び許容車速下限値よりも先に変化し始める。また例えば時刻ｔ３、ｔ４に示すように、加速度が負側で変化する場合には、許容車速下限値は基準車速指令値及び許容車速上限値よりも先に変化し始める。このため、上記式（１）によって算出される許容車速平均値は、加速度に変化が生じる過渡時において基準車速指令値よりも早く変化し始める。従って図３に示すように、許容車速平均値の傾きは、特に加速度に変化が生じる時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、ｔ４の近傍において基準車速指令値の傾きよりも緩やかになる。よってこのような許容車速平均値に基づいて算出される目標車速指令値によれば、基準車速指令値を目標車速指令値とした場合よりも急な加減速が抑制される。よって車速指令生成装置１によれば、ドライブロボットによって人に近い滑らかな操作を実現できる目標車速指令値を、事前の演算や調整を経ずに、簡易なリアルタイムの演算で生成できる。また車速指令生成装置では、許容車速上限値と許容車速下限値の単純平均値である許容車速平均値を用いて目標車速指令値を算出することから、指令値の傾きを緩やかにし過ぎるあまり、目標車速指令値が許容車速上限値や許容車速下限値に過剰に接近することもないため、多少の制御誤差が生じたとしても、実現される車速がトレランスから逸脱することを抑制できる。

次に、図１に戻り、車速制御装置２の構成について説明する。車速制御装置２は、例えば、図１に示すように駆動力特性マップを用いたフィードフォワード制御とＰＩ制御とを組み合わせた制御方法によって、目標車速指令の追従制御を行う。以下、この車速制御装置２の具体的な構成について説明する。

駆動力特性マップ演算部２１は、所定の入力（目標車速指令及び目標駆動力）と車両のアクセルペダルの開度とが関連付けられた駆動力特性マップ（図示省略）を有する。この駆動力特性マップは、試験対象である車両について事前に実験を行うことによって作製されたものが用いられる。駆動力特性マップ演算部２１は、上述のようにして生成された目標車速指令と、図示しない処理によって決定された目標駆動力とが入力されると、上述の駆動力特性マップを検索し、これら入力に応じたアクセル開度を決定する。

車速フィードバック演算部２２は、車両感度演算部２３と、比例演算部２４と、積分演算部２５と、加算部２６と、を備える。車両感度演算部２３は、上記演算部２１が有するものと同じ駆動力特性マップを用いて、車両の感度（駆動力変化／アクセル開度変化）の逆数を算出する。比例演算部２４は、車両感度に応じて可変される比例ゲインを車速偏差（目標車速指令−実車速）に乗算する。積分演算部２５は、比例演算部２４の出力を積分する。加算部２６は、比例演算部２４の出力と積分演算部２５の出力とを加算する。

以上のような駆動力特性マップ演算部２１の出力と車速フィードバック演算部２２の出力は、加算部２７によって加算され、アクセルペダルの開度に対するアクセル開度指令として制御対象３に入力される。制御対象３である車両及びシャシダイナモメータシステムは、車両駆動系３１と、加算部３２と、車両慣性系３３と、に分けられる。車両駆動系３１は、アクセル開度指令が入力されると、これに応じた駆動力を発生する。車両慣性系３３には、車両駆動系３１が発生する駆動力からシャシダイナモメータシステムで発生する走行抵抗を減じて得られる車両の加速力が入力される。車両慣性系３３は、車両の加速力が入力されるとこれに応じた車速を発生する。

以上、車速制御装置２の具体的な構成について説明したが、本発明はこれに限るものではない。車速制御装置２には、目標車速指令に対する追従機能を備えたものであればどのようなものでもよい。

次に、実施例１の車速指令生成装置１Ａについて説明する。
図４は、実施例１の車速指令生成装置１Ａの制御回路の構成を示す図である。車速指令生成装置１Ａは、許容車速上限値と許容車速下限値とを合算した後、値０．５を乗算することによって単純平均値である許容車速平均値を算出する単純平均処理部１１と、許容車速平均値に含まれる短周期変動成分を除去し、短周期変動成分を除去した値を目標車速指令値として出力するフィルタ処理部１２と、を備える。フィルタ処理部１２では、単純平均処理部１１によって算出される許容車速平均値に既知のローパスフィルタ処理や移動平均処理を施すことにより、許容車速平均値に含まれる短周期変動成分を除去する。なお本発明において短周期変動成分とは、より具体的には基準車速指令値の変動周期よりも短いノイズ成分をいう。

本実施例の車速指令生成装置１Ａによれば、以下の効果を奏する。
（１）車速指令生成装置１Ａでは、許容車速上限値と許容車速下限値との単純平均値である許容車速平均値を算出し、この許容車速平均値を目標車速指令値としてドライブロボットの車速制御装置２に入力する。このような許容車速平均値を目標車速指令値としてもちいることにより、図３を参照して説明したように、加速度に変化が生じる過渡時において、目標車速指令値を基準車速指令値よりも早く変化させることができるので、基準車速指令値をそのまま目標車速指令値として用いた場合と比較して急な加減速を抑制できる。よって車速指令生成装置１Ａによれば、ドライブロボットによって人に近い滑らかな操作を実現できる目標車速指令信号を、事前の演算や調整を経ずに、簡易なリアルタイムの演算で生成できる。また車速指令生成装置１Ａでは、許容車速上限値と許容車速下限値の許容車速平均値を目標車速指令値とすることから、目標車速指令値が許容車速上限値や許容車速下限値に過剰に接近することもないため、多少の制御誤差が生じたとしても実現される車速がトレランスから逸脱することを抑制できる。

（２）車速指令生成装置１Ａでは、許容車速平均値に含まれるノイズ成分をフィルタ処理部１２で除去したものを目標車速指令値として用いる。これにより、元の許容車速上限値や許容車速下限値のデータに含まれる様々なノイズを除去し、滑らかな目標車速指令信号を生成できるので、ドライブロボットによる車両の操作をより人の操作に近づけることができる。

次に、実施例２の車速指令生成装置１Ｂについて説明する。
図５は、実施例２の車速指令生成装置１Ｂの制御回路の構成を示す図である。実施例２の車速指令生成装置１Ｂは、許容車速上限値及び許容車速下限値に加え、基準車速指令値を用いる点において実施例１の車速指令生成装置１Ａと異なる。

車速指令生成装置１Ｂは、単純平均処理部１１と、加重平均処理部１３と、を備える。単純平均処理部１１は、実施例１と同様に、許容車速上限値と許容車速下限値とを合算した後、値０．５を乗算することによって許容車速平均値を算出する。加重平均処理部１３は、許容車速平均値及び基準車速に含まれるノイズ成分を除去する２つのフィルタ処理部１４ａ，１４ｂを備える。加重平均処理部１３は、所定の重み係数Ｋを用いてフィルタ処理部１４ａを経てノイズ成分が除去された許容車速平均値と、フィルタ処理部１４ｂを経てノイズ成分が除去された基準車速指令値との加重平均値を算出し、この加重平均値を目標車速指令値として出力する。より具体的には、加重平均処理部１３では、値０〜値１の間で設定さられた重み係数Ｋを用いて、下記式（２）に示す演算を行うことによって、ノイズ成分が除去された許容車速平均値とノイズ成分が除去された基準車速指令値との加重平均値を算出する。下記式（２）に示すように、重み係数Ｋの値を１に近づけると、目標車速指令値は基準車速指令値に近くなり、重み係数Ｋの値を０に近づけると、目標車速指令値は許容車速平均値に近づく。
加重平均値＝許容車速平均値−（許容車速平均値−基準車速指令値）×Ｋ （２）

本実施例の車速指令生成装置１Ｂによれば、上記（１）及び（２）の効果に加え、以下の効果を奏する。
（３）図６は、実施例２の車速指令生成装置１Ｂによって算出される目標車速指令値と実施例１の車速指令生成装置１Ａによって算出される目標車速指令値とを比較した図である。図６において、細二点鎖線は、実施例１の車速指令生成装置１Ａによって算出される目標車速指令値を示し、太破線は、実施例２の車速指令生成装置１Ｂによって算出される目標車速指令値を示す。他の線は、図３と同じである。なお図６に示す例では、重み係数Ｋの値を０．５とした場合を示す。

図６に示すように、加速度に変化が表れる過渡時（時刻ｔ１、ｔ２、ｔ３、及びｔ４参照）では、実施例１に係る目標車速指令値は、許容車速上限値又は許容車速下限値の近くを推移する。より具体的には、時刻ｔ１、ｔ４では、実施例１に係る目標車速指令値は許容車速上限値の近くを推移し、時刻ｔ２、ｔ３では、実施例１に係る目標車速指令値は許容車速下限値の近くを推移する。これに対し実施例２に係る目標車速指令値には、上述のように許容車速平均値と基準車速指令値との加重平均値が用いられる。このため、実施例２に係る目標車速指令値は、基準車速指令値よりも傾きを緩やかにしつつ、実施例１に係る目標車速指令値よりも許容車速上限値や許容車速下限値から離れた位置を推移する。従って本実施例の車速指令生成装置１Ｂによれば、実施例１の車速指令生成装置１Ａよりも、実車速のトレランスからの逸脱を抑制できる。

次に、実施例３の車速指令生成装置１Ｃについて説明する。
図７は、実施例３の車速指令生成装置１Ｃの制御回路の構成を示す図である。

車速指令生成装置１Ｃは、単純平均処理部１１と、遅れ補償部１５と、を備える。単純平均処理部１１は、実施例１と同様に、許容車速上限値と許容車速下限値とを合算した後、値０．５を乗算することによって許容車速平均値を算出する。遅れ補償部１５は、フィルタ処理部１６と、遅れモデル演算部１７と、を備える。

フィルタ処理部１６は、許容車速平均値に含まれるノイズ成分を除去する。遅れモデル演算部１７は、フィルタ処理部１６を経た許容車速平均値と、この許容車速平均値に下記式（３）に示す擬似微分特性モデルＣ_ｒｅｆ（ｓ）を適用して得られる値との合算値を算出し、この合算値を目標車速指令値として出力する。下記式（３）において、Ｋ_１は、任意のゲイン定数であり、Ｔ_１は任意の時定数であり、ｓはラプラス演算子である。

本実施例の車速指令生成装置１Ｃによれば、上記（１）及び（２）の効果に加え、以下の効果を奏する。
（４）図８は、実施例３の車速指令生成装置１Ｃによって算出される目標車速指令値と実施例１の車速指令生成装置１Ａによって算出される目標車速指令値とを比較した図である。図８において、細二点鎖線は、実施例１の車速指令生成装置１Ａによって算出される目標車速指令値を示し、太破線は、実施例３の車速指令生成装置１Ｃによって算出される目標車速指令値を示す。他の線は、図３と同じである。

車速指令生成装置１Ｃでは、許容車速上限値と許容車速下限値との許容車速平均値と、この許容車速平均値に擬似微分特性モデルＣ_ｒｅｆ（ｓ）を適用する擬似微分処理を施して得られる値との合算値を算出し、この合算値を目標車速指令値として出力する。これにより、図８に示すように、実施例３に係る目標車速指令値は、実施例１に係る目標車速指令値よりも僅かに先出しされるようになる。これにより、実車両やドライブロボットに少なからず存在する遅れや、また図７に示すようにノイズ成分を除去するフィルタ処理部１６を設けた場合に生じる位相遅れを補償して目標車速指令信号を生成できるので、このような遅れに起因して実車速がトレランスから逸脱するのを抑制できる。

次に、実施例４の車速指令生成装置１Ｄについて説明する。
図９は、実施例４の車速指令生成装置１Ｄの制御回路の構成を示す図である。

車速指令生成装置１Ｄは、単純平均処理部１１と、加重平均処理部１３と、遅れ補償部１８と、を備える。単純平均処理部１１は、実施例１と同様に、許容車速上限値と許容車速下限値とを合算した後、値０．５を乗算することによって許容車速平均値を算出する。加重平均処理部１３は、実施例２と同様に、上記式（２）に示す演算を行うことによって、ノイズ成分が除去された許容車速平均値とノイズ成分が除去された基準車速指令値との加重平均値を算出する。遅れ補償部１８は、加重平均処理部１３によって算出された加重平均値と、この加重平均値に上記式（３）に示す擬似微分特性モデルＣ_ｒｅｆ（ｓ）を適用して得られる値との合算値を算出し、この合算値を目標車速指令値として出力する。本実施例の車速指令生成装置１Ｄによれば、上記（１）〜（４）の効果と同等の効果を奏する。

Ｓ…車両試験システム
１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…車速指令生成装置
１１…単純平均処理部
１２，１４ａ，１４ｂ，１６…フィルタ処理部
１３…加重平均処理部
１５，１８…遅れ補償部
２…車速制御装置

Claims (8)

1. 実現すべき車両の速度に相当する車速指令が入力されると当該車速指令に応じて車両を操作するドライブロボットの車速制御装置について、当該車速制御装置に用いられる車速指令を生成する車速指令生成装置であって、
   前記車両で実現される車速に対する許容車速上限値及び許容車速下限値を取得するとともに、当該許容車速上限値及び当該許容車速下限値の平均値に基づいて車速指令を生成することを特徴とする車速指令生成装置。
2. 前記許容車速上限値及び前記許容車速下限値の単純平均値を算出する単純平均処理部と、
   前記許容車速上限値及び前記許容車速下限値に対し一定の時間クライテリア及び一定の車速クライテリアが確保されるように、前記許容車速上限値と前記許容車速下限値との間に定められた車速基準値を取得するとともに、所定の重み係数を用いて前記単純平均値及び前記車速基準値の加重平均値を算出する加重平均処理部と、をさらに備え、前記加重平均値を用いて車速指令を生成することを特徴とする請求項１に記載の車速指令生成装置。
3. 前記許容車速上限値及び前記許容車速下限値の単純平均値を算出する単純平均処理部と、
   前記単純平均値と当該単純平均値に擬似微分処理を施して得られる値との合算値を算出する遅れ補償部と、をさらに備え、前記合算値を用いて車速指令を生成することを特徴とする請求項１に記載の車速指令生成装置。
4. 前記加重平均値と当該加重平均値に擬似微分処理を施した値との合算値を算出する遅れ補償部をさらに備え、前記合算値を用いて車速指令を生成することを特徴とする請求項２に記載の車速指令生成装置。
5. 前記許容車速上限値及び前記許容車速下限値の単純平均値を算出する単純平均処理部と、
   前記単純平均値に含まれる短周期変動成分を除去したものを車速指令として出力するフィルタ処理部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の車速指令生成装置。
6. 前記加重平均処理部は、前記単純平均値及び前記車速基準値に含まれる短周期変動成分を除去するフィルタ処理部を備え、前記重み係数を用いて前記フィルタ処理部を経た前記単純平均値及び前記車速基準値の加重平均値を算出することを特徴とする請求項２又は４に記載の車速指令生成装置。
7. 前記遅れ補償部は、前記単純平均値に含まれる短周期変動成分を除去するフィルタ処理部を備え、前記フィルタ処理部を経た前記単純平均値と前記フィルタ処理部を経た前記単純平均値に擬似微分処理を施して得られる値との合算値を算出することを特徴とする請求項３に記載の車速指令生成装置。
8. 実現すべき車両の速度に相当する車速指令が入力されると当該車速指令に応じて車両を操作するドライブロボットの車速制御装置について、当該車速制御装置に用いられる車速指令を生成する車速指令生成方法であって、
   前記車両で実現される車速に対する許容車速上限値及び許容車速下限値を取得する工程と、
   前記許容車速上限値及び当該許容車速下限値の平均値を算出する工程と、
   前記平均値に基づいて車速指令を生成する工程と、を備えることを特徴とする車速指令生成方法。

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