JPH02205904A - Automatic driving controller for vehicle - Google Patents

Automatic driving controller for vehicle

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Publication number
JPH02205904A
JPH02205904A JP1025179A JP2517989A JPH02205904A JP H02205904 A JPH02205904 A JP H02205904A JP 1025179 A JP1025179 A JP 1025179A JP 2517989 A JP2517989 A JP 2517989A JP H02205904 A JPH02205904 A JP H02205904A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
vehicle
correction
steering angle
extent
manipulated variable
Prior art date
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Pending
Application number
JP1025179A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masashi Nakamura
誠志 中村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Priority to JP1025179A priority Critical patent/JPH02205904A/en
Publication of JPH02205904A publication Critical patent/JPH02205904A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PURPOSE:To accurately perform the automatic driving by performing the control to correct the forecast error in a position of a prescribed extent forward and correcting the manipulated variable of a programmed actuator in accordance with the vehicle speed, the steering angle, and the extent of turn of the vehicle body. CONSTITUTION:A forecast error operating means 16 successively operates the forecast error for running from the present position to a position of a prescribed extent forward in accordance with sensor information, and this forecast error is used as the feedback value of the manipulated variable. Meanwhile, an extent of correction of the steering angle or the like is operated in a correction operating means 17 in accordance with the vehicle speed, the steering angle, and the extent of turn of the vehicle body out of sensor data, and the manipulated variable of the program is corrected by this extent of correction. The feedback value of the forecast error is given to the corrected manipulated variable to output the final actuator manipulated variable. The extent of correction corrects the deviation from a course due to running on a steady circle. Thus, the vehicle is stably run with a high precision though circumstances such as a friction coefficient mu of the road surface are changed.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は車両用自動操縦制御装置、特に予め定められて
いる誘導路を自動的に走行させるための自動操縦制御装
置の制御内容に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to an automatic pilot control system for a vehicle, and particularly to control contents of an automatic pilot control system for automatically driving a vehicle along a predetermined taxiway. be.

[従来の技術] 予め定められた走路(コース)を自動的に走行する自動
操縦車が周知であり、工場内の無人搬送車や耐久走行試
験などで用いられている。この自動操縦車は、例えば所
定のコースに誘導ケーブルを設け、この誘導ケーブルの
位置を磁界センサにて検出しながら、ハンドル、アクセ
ル、ブレーキ等をアクチュエータにて操縦し、誘導ケー
ブルに沿った自動走行を実現しており、これにより車両
をコースに忠実に走行させることが可能となる。
[Prior Art] Automated vehicles that automatically travel along a predetermined course are well known, and are used in unmanned guided vehicles in factories, endurance tests, and the like. This self-piloted vehicle, for example, installs a guidance cable on a predetermined course, detects the position of this guidance cable with a magnetic field sensor, and operates the steering wheel, accelerator, brakes, etc. using actuators, and automatically travels along the guidance cable. This makes it possible to drive the vehicle faithfully to the course.

なお、従来においては、特開昭63−3315号公報に
示されるように、実際のコースを有人操縦で走らせてコ
ース情報を採取することにより、前もって走行コースの
設定に必要な情報を与えるものがある。これによれば、
比較的複雑な地形であっても所定のコースを外れること
なく円滑に走行させることができる。また、予め定めら
れた経路に追従して移動体を制御するものとして、特開
昭55−34793号公報に示されるものがある。
In the past, as shown in Japanese Unexamined Patent Publication No. 63-3315, information necessary for setting a running course has been provided in advance by running the actual course with manned control and collecting course information. be. According to this,
To enable smooth running without deviating from a predetermined course even on relatively complex terrain. Furthermore, there is a method disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 55-34793 that controls a moving object by following a predetermined route.

[発明が解決しようとする課題] しかし、従来の車両の自動操縦では、機械的に作成され
たプログラムにより車両の操縦を行うので、人間が実際
に操縦するようなきめの細かい運転はできず、物だけで
なく人間を運搬する場合には乗り心地が悪いという問題
がある。
[Problems to be Solved by the Invention] However, in conventional vehicle autopilot systems, the vehicle is operated using a mechanically created program, so it is not possible to perform fine-grained driving like a human actually operating the vehicle. When transporting not only goods but also people, there is a problem of poor riding comfort.

一般に、自動操縦車ではコースを忠実に走行することが
最も重要であり、比較的フィードバックゲインを高くし
た高速の制御を用いるため、人間が操縦したものとは大
きく異なり、制御の安定性が悪くなっている。なお、前
記特開昭63−3315号の場合でも、教示されるのは
コースのみで操縦量までは教示されない。
In general, the most important thing for autopiloted vehicles is to follow the course faithfully, and because they use high-speed control with a relatively high feedback gain, they are very different from those operated by humans, and the stability of the control is poor. ing. Note that even in the case of the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 63-3315, only the course is taught and the amount of maneuver is not taught.

また、耐久走行試験に用いる場合にも人間の実際の操縦
とは多少相違することになり、必ずしも信頼性の高い試
験結果が得られているとは限らない。
Furthermore, when used in endurance running tests, the results are somewhat different from actual human operation, and highly reliable test results are not necessarily obtained.

更に、車両の種類が異なる場合には車両の運動性が変化
し、同一の制御では対応できない場合が生じる。しかし
、従来においては、車両の種類の区別をすることなく、
所定のプログラムにより操縦制御を行っているので、車
種によってはコースアウトを引き起こすという問題があ
る。また、人間を運搬する場合にも、車両の種類により
異なる制御が必要となり、−律の制御では不十分である
Furthermore, when the types of vehicles are different, the maneuverability of the vehicle changes, and the same control may not be able to handle the change. However, in the past, without distinguishing between vehicle types,
Since steering control is performed using a predetermined program, there is a problem in that some vehicles may go off the course. Furthermore, when transporting people, different controls are required depending on the type of vehicle, and standard control is insufficient.

そこで、本出願人は車両の現在位置から所定距離先で発
生する予測誤差を演算し、この予測誤差に運動ゲイン(
フィードバックゲイン)を掛けて誤差修正量を求め、こ
の修正量をアクチュエータの操作量にフィードバックし
てステアリング等を操作し、追従性と安定性のよい自動
操縦を行うことを提案している。
Therefore, the applicant calculates the prediction error that occurs at a predetermined distance from the current position of the vehicle, and adds the motion gain (
It is proposed that the amount of error correction be obtained by multiplying the amount of error (feedback gain), and this correction amount be fed back to the amount of operation of the actuator to operate the steering, etc., to perform automatic steering with good followability and stability.

しかしながら、カーブ(定常円旋回)を走行している場
合に、悪路等により路面の摩擦係数μが変化したり、目
標速度で走行できない場合には、前後輪コーナリングフ
ォースが変わって車両ステアリング特性が変化し、その
結果、一定の操舵角に対する車両の旋回半径が変化して
コースずれが生じるという問題がある。
However, when driving around a curve (steady circular turn), if the friction coefficient μ of the road surface changes due to rough roads, etc., or if the vehicle cannot travel at the target speed, the cornering force of the front and rear wheels changes and the vehicle steering characteristics change. As a result, the turning radius of the vehicle for a constant steering angle changes, causing a problem of course deviation.

また、本出願人はドライバによりコース及びアクチュエ
ータ操作量を教示して実際に人間が運転した状態に近い
車両操縦を実現することも提案しているが、この場合に
も、ドライバ教示によりプログラム制御値を初期設定し
た時の走行条件と実走行時の走行条件とが環境の変化な
どで異なってくれば、定常円旋回においてコースずれが
生じることになる。
The applicant has also proposed that the driver teaches the course and the amount of actuator operation to achieve vehicle operation similar to that actually driven by a human, but in this case as well, the driver teaches the program control value. If the driving conditions at the time of initial setting and the driving conditions during actual driving differ due to changes in the environment, course deviation will occur during steady circular turning.

本発明は前記従来の問題点を解決することを課題として
なされたものであり、その目的は、定常円旋回において
環境条件の変化があった場合でも精度がよくかつ安定性
のある自動操縦が可能となる車両用自動操縦制御装置を
提供することにある。
The present invention was made to solve the above-mentioned conventional problems, and its purpose is to enable highly accurate and stable automatic steering even when environmental conditions change during steady circular turns. The object of the present invention is to provide a vehicle automatic steering control device.

[課題を解決するための手段] 前記目的を達成するために、本発明は、誘導路に対する
現在の車両の位置及び走行状態を計測しこの位置及び走
行状態に基づいて自動操縦のための各アクチュエータを
操作制御する車両用自動操縦装置において、前記誘導路
及びこの誘導路を運転するときの各アクチュエータの操
作量を記憶する記憶手段と、この記憶手段の内容に従っ
て車両が現在位置から所定距離先まで走行する場合の予
測誤差を演算する予測誤差演算手段と、車速、操舵角及
び車体旋回量に基づいて前記記憶手段に記憶されている
操作量を補正する補正演算手段と、この補正演算手段か
ら出力される補正操作量を前記予測誤差で修正してアク
チュエータ操作量を演算するアクチュエータ操作量演算
手段と、を備えたことを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present invention measures the current position and running state of the vehicle with respect to the taxiway, and adjusts each actuator for automatic steering based on this position and running state. In a vehicle autopilot system that operates and controls the taxiway, there is a storage means for storing the taxiway and the amount of operation of each actuator when driving on the taxiway, and the vehicle moves a predetermined distance from the current position according to the contents of the storage means. a prediction error calculation means for calculating a prediction error when traveling; a correction calculation means for correcting the operation amount stored in the storage means based on the vehicle speed, steering angle, and amount of vehicle body turning; and an output from the correction calculation means. The actuator operation amount calculating means corrects the corrected operation amount by the prediction error to calculate the actuator operation amount.

前記補正演算手段で演算要素となる車体旋回量としては
、ヨーレートと旋回半径等がある。
The vehicle body turning amount, which is a calculation element in the correction calculation means, includes a yaw rate, a turning radius, and the like.

[作用] 以上の構成によれば、記憶手段に記憶されている誘導路
を同様に記憶されている操作量に従ってアクチュエータ
により自動操縦することになるが、この際に各種のセン
サから車両の位置及び走行状態が検出される。そして、
このセンサ情報から予測誤差演算手段では車両が現在位
置から所定距離先まで走行した場合の予tP1誤差が逐
次演算され、この予測誤差は操作量のフィードバック値
とされる。
[Operation] According to the above configuration, the taxiway stored in the storage means is automatically operated by the actuator according to the operation amount stored in the same manner, but at this time, the position and position of the vehicle are detected from various sensors. The driving condition is detected. and,
Based on this sensor information, the prediction error calculation means successively calculates a preliminary tP1 error when the vehicle travels a predetermined distance from the current position, and this prediction error is used as a feedback value of the manipulated variable.

一方、補正演算手段により前記センサデータのうち、車
速、操舵角及び車体旋回量から、操舵角などの補正量が
演算され、この補正量によりプログラム操作量が補正さ
れる。そして、この補正された操作量に前記予測誤差の
フィードバック値を与えることにより最終的なアクチュ
エータ操作量が出力される。前記補正量は定常円旋回を
走行する際に生じるコースずれを修正するものであり、
これにより、路面の摩擦係数μ等の環境の変化があって
も精度がよくかつ安定性のよい走行が可能となる。
On the other hand, the correction calculation means calculates a correction amount for the steering angle, etc. from the vehicle speed, steering angle, and vehicle body turning amount among the sensor data, and the program operation amount is corrected by this correction amount. Then, by giving the feedback value of the prediction error to this corrected operation amount, the final actuator operation amount is output. The correction amount is for correcting course deviation that occurs when traveling in a steady circular turn,
This makes it possible to drive with good accuracy and stability even when there are changes in the environment such as the coefficient of friction μ of the road surface.

[実施例] 以下、図面に基づいて本発明の好適な実施例を説明する
[Embodiments] Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described based on the drawings.

第1図には、第1実施例に係る車両用自動操縦制御装置
の演算処理ブロック回路が示され、第2図には自動操縦
車両の具体的な構成が示されている。
FIG. 1 shows an arithmetic processing block circuit of a vehicle autopilot control device according to a first embodiment, and FIG. 2 shows a specific configuration of the autopilot vehicle.

第1実施例は、誘導路を教示した目標コースとし、この
目標コースを自動操縦する場合において車速、操舵角及
びヨーレート(車体旋回量の一つ)により操作量を補正
するものであり、まず第2図により自動操縦車の構成を
具体的に説明すると、車両の横偏位を検出するために前
部磁界センサ110a1前部横偏位検出回路111aと
後部磁界センサ110b、後部偏位検出回路111bが
設けられ、誘導路に設けられた誘導ケーブル20から出
力される磁界を検出して横偏位を求めると共に、ヨー角
を求めている。
In the first embodiment, the target course is a taught taxiway, and when the target course is automatically steered, the operation amount is corrected based on the vehicle speed, steering angle, and yaw rate (one of the vehicle body turning amounts). To specifically explain the configuration of the autopilot vehicle with reference to FIG. 2, in order to detect the lateral deviation of the vehicle, a front magnetic field sensor 110a, a front lateral deviation detection circuit 111a, a rear magnetic field sensor 110b, and a rear deviation detection circuit 111b are used. is provided, and detects the magnetic field output from the induction cable 20 provided in the guideway to determine the lateral deviation and the yaw angle.

すなわち、第4図に示されるように、前部の横偏位をY
r1後部の横偏位Y「とすると、車両28の中心位置0
における横偏位Yは、 Y −(Yf +Yr ) /2     − (1)
となり、また車両の長さをaとすると、車両のヨー角θ
は、 θ−(Yf −Yr ) /a      −(2)と
なる。
That is, as shown in Fig. 4, the lateral deviation of the front part is
If the lateral deviation Y of the rear part of r1 is ``, then the center position of the vehicle 28 is 0.
The lateral deviation Y at is Y − (Yf + Yr) /2 − (1)
And if the length of the vehicle is a, then the yaw angle θ of the vehicle is
is θ-(Yf-Yr)/a-(2).

そして、図示されていないがヨーレートセンサにて前記
ヨー角からヨーレート(ヨー角速度)γを次式にて求め
ることができる。
Although not shown, the yaw rate (yaw angular velocity) γ can be determined from the yaw angle using a yaw rate sensor using the following equation.

γ−dθ/dt −(θ伺−θ)/Δt (θ−1は前回検出のヨー角) ・・・(3)また、車
速を求めるためにマグネットピックアップ114が設け
られ、マグネット回転板113の回転数を検出すること
により車速を検出する。
γ−dθ/dt −(θ−θ)/Δt (θ−1 is the previously detected yaw angle) (3) In addition, a magnetic pickup 114 is provided to determine the vehicle speed, and the magnet rotation plate 113 is Vehicle speed is detected by detecting the rotational speed.

そして、誘導路における車両の位置を検出するためにア
ンテナ115及び基準位置検出回路116を設けており
、誘導路の所定点毎に設けられている位置ビーコンから
出力される電波をアンテナ115にて受信し基準位置検
出回路116に供給することより、コース上の基準位置
を検出することができる。
An antenna 115 and a reference position detection circuit 116 are provided to detect the position of the vehicle on the taxiway, and the antenna 115 receives radio waves output from position beacons provided at each predetermined point on the taxiway. By supplying the signal to the reference position detection circuit 116, the reference position on the course can be detected.

また、前述した各種センサから検出信号等を入力して各
種の演算処理をするために演算地理回路(ECU)24
と、車両を操縦する各種アクチュエータの操作量をフィ
ードバックして所定の処理を行うフィードバック処理回
路26が設けられ、これらの処理回路はマイコンのハー
ド上では第3図のような構成となる。
In addition, an arithmetic geographical circuit (ECU) 24 is used to input detection signals etc. from the various sensors mentioned above and perform various arithmetic processing.
A feedback processing circuit 26 is provided which performs predetermined processing by feeding back the operating amounts of various actuators that operate the vehicle, and these processing circuits have a configuration as shown in FIG. 3 on the hardware of the microcomputer.

そして、自動操縦のために車両28に設けられた各種ア
クチュエータとしては、図示されている駆動モータ29
とステアリング30の他にも、アクセル、ブレーキなど
が設けられ、これらの操作量は各種アクチュエータに設
けられているセンサ、例えば操舵量センサ32等にて検
出されてフィードバックされる。
Various actuators provided in the vehicle 28 for automatic steering include the illustrated drive motor 29.
In addition to the steering wheel 30, an accelerator, a brake, etc. are provided, and the amounts of these operations are detected by sensors provided in various actuators, such as the steering amount sensor 32, and fed back.

なお、実施例は誘導路を人間が教示した目標コースを自
動操縦しているので、教示運転モードと自動運転モード
とを切り換えるマニアルスイッチ34と、このモード状
態を識別するための表示ランプ36を設けている。
In this embodiment, the taxiway is automatically steered along a target course taught by a human, so a manual switch 34 for switching between the taught driving mode and the automatic driving mode and an indicator lamp 36 for identifying this mode state are provided. ing.

第1図において、目標コースマツプ14aと操作量マツ
プ14bは記憶手段として設けられるが、第1実施例は
教示した目標コースを自動操縦する場合であるから、目
標コースマツプ14gには教示運転の際に位置ビーコン
22等から検出した位glXの情報とこの位置Xにおけ
る教示運転時の横偏位Y0とヨー角θ。が平均化部24
1にて平均化されて記憶されている。この場合の横偏位
Y。
In FIG. 1, a target course map 14a and a manipulated variable map 14b are provided as storage means, but since the first embodiment is for automatically piloting a taught target course, the target course map 14g includes a position Information on the position glX detected from the beacon 22, etc., and the lateral deviation Y0 and yaw angle θ during teaching operation at this position X. is the averaging section 24
1 and stored. Lateral deviation Y in this case.

とヨー角θ0は、目標コースではなく誘導路を基準とし
て測った値であり、実施例では誘導ケーブル20から測
定した値である。このように、予め定められている誘導
路に対して目標となるコースを教示すれば、誘導路に対
して実際の走行コースを自由に定めることができる利点
がある。
The yaw angle θ0 is a value measured with reference to the guideway rather than the target course, and in the embodiment, it is a value measured from the guide cable 20. In this way, if a target course is taught for a predetermined taxiway, there is an advantage that the actual travel course can be freely determined for the taxiway.

そして、操作量マツプ14bには、教示運転において運
転者が各種アクチュエータを操作した時の操作量が平均
化部242にて平均化されて記憶されている。例えば、
誘導路の各位置において車両を駆動する操舵角、アクセ
ル量、ブレーキ量が記憶されており、この記憶手段14
bのプログラムに従って自動操縦制御が行われる。
In the operation amount map 14b, the operation amounts when the driver operates various actuators during the teaching driving are averaged by the averaging section 242 and stored. for example,
The steering angle, accelerator amount, and brake amount for driving the vehicle at each position on the taxiway are stored, and this storage means 14
Autopilot control is performed according to the program b.

また、予測誤差演算手段16として加減算器161.1
62、誤差算出部163及びゲイン乗算器164が設け
られ、アクチュエータ操作量演算手段として加算器18
が設けられる。
Additionally, an adder/subtractor 161.1 is used as the prediction error calculation means 16.
62, an error calculation section 163 and a gain multiplier 164 are provided, and an adder 18 is provided as an actuator operation amount calculation means.
is provided.

例えば、第5図に示す状態で車両が走行している場合に
は次のような演算が行われる。
For example, when the vehicle is running in the state shown in FIG. 5, the following calculations are performed.

第5図では、目標コース800を自動走行しているが、
車両28が目標コースからΔ、i!m(tW偏位)離れ
た図の現在位置を走行し、この時の車両のヨー角はΔθ
である。このヨー角は目標コースの接線801(801
″)に対する車両の向きである。この状態において、通
常のフィードバック制御ではΔj!mを修正するための
操舵角を与えることになるが、本発明ではLm先の予測
誤差量を求める。なお、この距MLは、10〜20mの
距離が好適である。
In Figure 5, the target course 800 is automatically traveled.
The vehicle 28 is away from the target course by Δ,i! The vehicle travels at the current position shown in the diagram m (tW deviation) away, and the yaw angle of the vehicle at this time is Δθ
It is. This yaw angle is the tangent line 801 (801
In this state, normal feedback control would give a steering angle to correct Δj!m, but in the present invention, the predicted error amount Lm ahead is calculated. The distance ML is preferably 10 to 20 m.

すなわち、現在の車両のヨー角がΔθであるから、Lm
先ではL・Δθ(Δθは小さくsinΔθ坤Δθとする
)の誤差が新たに生じることになり、最終的なLm先の
予測誤差ε0は、ε。−Δl−LΦΔθ     ・・
・(4)となり、これは誤差算出部163で行われる。
That is, since the current yaw angle of the vehicle is Δθ, Lm
In the future, a new error of L·Δθ (Δθ is small and sinΔθ is assumed to be Δθ) will occur, and the final prediction error ε0 for Lm ahead will be ε. −Δl−LΦΔθ ・・
- (4), which is performed by the error calculation unit 163.

この場合の演算の情報である横偏位とヨー角は誘導ケー
ブル(誘導路)を基準とした値にするため、目標コース
マツプ141の出力から現在の検出値を加減算器161
.162で加減算することになる。すなわち、前記(4
)式のΔノは、Δ1−Y、−Y、Δθは、Δθ−θ。−
θとなる。そして、前記誤差算出部163で得られた予
測誤差ε。はゲイン乗算器164により運動ゲインKp
が乗算され、最終的な誤差修正量ΔUは、ΔumKpε
。          ・・・(5)となり、これはア
クチュエータ操作量演算手段である加算器18に出力さ
れる。
In order to use the lateral deviation and yaw angle, which are information for calculation in this case, as values based on the guide cable (guideway), the current detected values are added to the output of the target course map 141 using the adder/subtractor 161.
.. 162 will be added and subtracted. That is, the above (4
) in the equation is Δ1-Y, -Y, and Δθ is Δθ-θ. −
becomes θ. Then, the prediction error ε obtained by the error calculation unit 163. is the motion gain Kp by the gain multiplier 164
is multiplied, and the final error correction amount ΔU is ΔumKpε
. ...(5), which is output to the adder 18 which is actuator operation amount calculation means.

本発明において特徴的なことは、前記操作量マツプに記
憶されているアクチュエータ操作量を環境条件の変化に
従って補正するようにしたことであり、このために、実
施例ではスタビリテイファクタ演算部171及び抽圧操
舵角演算部172から成る補正演算手段17を設けてい
る。
A characteristic feature of the present invention is that the actuator operation amount stored in the operation amount map is corrected according to changes in environmental conditions. A correction calculation means 17 consisting of an extraction steering angle calculation section 172 is provided.

すなわち、本発明は車速、操舵角及び車体旋回量から操
作量の補正を行っており、この補正は例えばスタビリテ
イファクタ(車両の旋回性能を表す特性)を考慮するこ
とにより行うことができる。
That is, in the present invention, the operation amount is corrected based on the vehicle speed, the steering angle, and the amount of vehicle body turning, and this correction can be performed by taking into account, for example, the stability factor (characteristic representing the turning performance of the vehicle).

定常円旋回を行っている車両のスタビリテイファクタA
とヨーレートr1スタビリテイファクタAと旋回半径ρ
の関係は、次式で表すことができる。
Stability factor A of a vehicle making a steady circular turn
and yaw rate r1 stability factor A and turning radius ρ
The relationship can be expressed by the following equation.

7− [1/ (1+AV2)]  (V/J++ )
61)−(1+AV2)  (、l!o /δ)   
  −(7)但し、v;車速、i、;ホイルベース、δ
:操舵角である。
7- [1/ (1+AV2)] (V/J++)
61)-(1+AV2) (,l!o/δ)
−(7) However, v: vehicle speed, i,; wheel base, δ
: Steering angle.

第1実施例では、ヨーレートγに着目して前記(6)式
を用い、次式によりスタビリテイファクタAを求める。
In the first embodiment, focusing on the yaw rate γ and using the above equation (6), the stability factor A is determined by the following equation.

A−((Vδ/j!o 7)   1)/V2− (8
)第1図では、スタビリテイファクタ演算部171でス
タビリテイファクタを求めることになり、ドライバ教示
時に求めたスタビリテイファクタAは平均化部242を
介して操作量マツプ14bに記憶される。なお、前記式
においてヨーレートγはヨーレート算出部243にて算
出される。
A-((Vδ/j!o 7) 1)/V2- (8
) In FIG. 1, the stability factor is calculated in the stability factor calculation unit 171, and the stability factor A calculated at the time of driver teaching is stored in the manipulated variable map 14b via the averaging unit 242. Note that in the above equation, the yaw rate γ is calculated by the yaw rate calculating section 243.

一方、実走行時においては、演算されたスタビリティフ
ァクタA”は補正操舵角演算部172に供給され、ここ
で操舵角(操作量)の補正値δ1.、が演算される すなわち、前記(7)式を変形すると、δ−t −(1
+A” V” )(J!n /ρ)++ (9)となり
、この(9)式にて操舵角の補正量を求めることができ
る。
On the other hand, during actual driving, the calculated stability factor A'' is supplied to the correction steering angle calculation section 172, where the correction value δ1. of the steering angle (operation amount) is calculated. ) is transformed into δ−t −(1
+A"V")(J!n/ρ)++ (9), and the amount of correction of the steering angle can be found using equation (9).

なお、前記(9)式の旋回半径ρは旋回半径算出部24
4により演算され、スタビリテイファクタ演算部171
から出力されるスタビリテイファクタA1操舵角δ及び
速度Vから前記(7)式により演算される。
Note that the turning radius ρ in the above equation (9) is determined by the turning radius calculating section 24.
4, the stability factor calculation unit 171
It is calculated from the stability factor A1 steering angle δ and speed V output from the above equation (7).

このようにして演算された操舵角の補正量δ1.、は、
ステアリング30の操舵角として加算器18に出力され
、前記予測誤差演算手段16から出力される誤差量ΔU
と加算されることになり、アクチュエータ操作量演算手
段である加算器18からは、最終的な操舵角u (t)
、 u (t)−δyet+ΔU     ・・・(10)
が出力され、サンプルホールド回路19を介してアクチ
ュエータ側に出力される。
The steering angle correction amount δ1 calculated in this way. ,teeth,
The error amount ΔU is output as the steering angle of the steering wheel 30 to the adder 18 and output from the prediction error calculation means 16.
The adder 18, which is the actuator operation amount calculation means, calculates the final steering angle u (t)
, u (t)−δyet+ΔU (10)
is outputted, and is outputted to the actuator side via the sample hold circuit 19.

第5図について説明すると、図示されるε、は現在の操
舵角で走行した場合に目標コース800からずれる量で
あり、このε、は教示操舵角で現在の位置から操舵すれ
ば解消することになるが、路面の摩擦係数μや車速など
の環境条件が変化すれば操作量マツプ14bに記憶され
ている操舵角ではコースずれが生じることになる。しか
し、本発明では、この操舵角を環境条件の変化に伴う補
正を施すことになるので、距離Lm先の前記ε。
To explain Fig. 5, ε shown in the figure is the amount of deviation from the target course 800 when traveling at the current steering angle, and this ε can be resolved by steering from the current position at the taught steering angle. However, if environmental conditions such as the friction coefficient μ of the road surface and the vehicle speed change, the steering angle stored in the operation amount map 14b will deviate from the course. However, in the present invention, since this steering angle is corrected in accordance with changes in environmental conditions, the above-mentioned ε at a distance Lm ahead.

量を解消する運転を正確に行うことができる。従って、
予測誤差を修正することにより、目標コース800上を
正確に自動走行することが可能となる。
It is possible to accurately perform operation to eliminate the amount. Therefore,
By correcting the prediction error, it becomes possible to accurately automatically travel on the target course 800.

なお、第1図の予測誤差演算手段16、補正演算手段1
7及びアクチュエータ操作量演算手段は、第2図の演算
処理回路24及びフィードバック処理回路26により構
成することができる。
Note that the prediction error calculation means 16 and the correction calculation means 1 in FIG.
7 and the actuator operation amount calculation means can be constituted by the calculation processing circuit 24 and the feedback processing circuit 26 shown in FIG.

前記第1図においては、操作量として操舵角のみを説明
したが、操作量マツプ14bに記憶されている車速とな
るように、アクセルアクチュエータ及びブレーキアクチ
ュエータを制御することになり、前記補正演算手段17
は操舵角だけでなく、車速も同様にして補正することが
好適であり、これにより良好な自動操縦ができる。
In FIG. 1, only the steering angle was explained as the manipulated variable, but the accelerator actuator and the brake actuator are controlled so that the vehicle speed is the one stored in the manipulated variable map 14b.
It is preferable to correct not only the steering angle but also the vehicle speed in the same way, thereby achieving good automatic steering.

実施例は以上の構成からなり、以下にその作用を説明す
る。
The embodiment has the above configuration, and its operation will be explained below.

第7図には、制御内容の全体の作用が示されており、ま
ずステップ61にて車両のホイルベースエ等の必要なデ
ータを人力して初期設定を行い、ステップ62へ移行す
る。
FIG. 7 shows the overall operation of the control contents. First, in step 61, necessary data such as the vehicle's wheel base etc. are input manually to perform initial settings, and the process proceeds to step 62.

このステップ62では、車両走行中の車両の位置及び走
行状態を検出しており、車両位置X、車速V、操舵角δ
、ヨーレートγ、スロットル開度θlb、横偏位Yを検
出し、ステップ63へ移行する。
In this step 62, the position and running state of the vehicle are detected while the vehicle is running, including the vehicle position X, vehicle speed V, and steering angle δ.
, yaw rate γ, throttle opening θlb, and lateral deviation Y are detected, and the process proceeds to step 63.

このステップ63では、マニアルスイッチ34(第2図
)によりドライバ教示状態であるか否かの判定を行い、
“No”の場合はステップ68へ、“YES”の場合は
ステップ64へ移行する。このステップ64では、ドラ
イバの運転時に検出された前記ステップ62で得られた
検出値を読み取り、ステップ65に移行してヨーレート
に着目したスタビリテイファクタAを前記(8)式によ
り演算する。
In this step 63, it is determined whether or not the driver is in the teaching state using the manual switch 34 (FIG. 2).
If “No”, the process moves to step 68; if “YES”, the process moves to step 64. In this step 64, the detection value obtained in the step 62 detected during driving by the driver is read, and the process proceeds to step 65, where a stability factor A focusing on the yaw rate is calculated using the above equation (8).

次のステップ66に移行すると、求められたスタビリテ
イファクタAを用いて旋回半径算出部244により前記
(7)式に示される旋回半径ρを演算し、ステップ67
へ移行する。
When proceeding to the next step 66, the turning radius calculating section 244 calculates the turning radius ρ shown in the above equation (7) using the obtained stability factor A, and step 67
Move to.

このステップ67では、前記演算結果を記憶するが、教
示データを記憶する場合には、数回の平均値をとって目
標値として記憶しており、最終的には各位置Xnにおい
て目標となる旋回半径ρ1、スロットル開度θ、1、車
速Vnを操作量マツプ14bに記憶させる。
In this step 67, the calculation result is stored, but when storing the teaching data, the average value of several times is taken and stored as the target value, and finally the target turning at each position The radius ρ1, throttle opening θ, 1, and vehicle speed Vn are stored in the manipulated variable map 14b.

一方、ドライバ教示した後、実際に自動走行する場合に
は、ステップ68にて走行時に検出された走行状態の検
出値を読み取り、ステップ69へ移行して車両位置Xn
を位置ビーコン22に基づいて検出し、次のステップ7
0へ移行する。
On the other hand, in the case of actual automatic driving after the driver instruction, the detection value of the driving state detected during driving is read in step 68, and the process proceeds to step 69, where the vehicle position
is detected based on the position beacon 22, and the next step 7
Transition to 0.

このステップ70では、操作量マツプ14b内に記憶さ
れている各地点での目標となる旋回半径ρ1、スロット
ル開度θ1.を読み出し、次のステップ71ではステッ
プ65と同様に現在のスタビリテイフyり9A” −(
(V” 15” /JRr” )−1)/V”を演算す
る。
In this step 70, target turning radius ρ1, throttle opening θ1, etc. at each point stored in the manipulated variable map 14b are determined. is read out, and in the next step 71, the current stability value 9A''-(
(V"15"/JRr")-1)/V" is calculated.

次に、ステップ72において、前記スタビリテイファク
タAを用いて操舵角を補正すると共に、スロットル開度
を補正する。すなわち、補正操舵角δtagは、(1+
A” Vl′2)  (j!o / 9) l::、に
り演算され、スロットル開度θ1kralは、θ+ht
mt −(1+ V n  V n ’ )θ1.で演
算され、これらの値はステップ73にてアクチュエータ
操作量演算手段に出力される。
Next, in step 72, the stability factor A is used to correct the steering angle and the throttle opening. That is, the corrected steering angle δtag is (1+
A"Vl'2) (j!o / 9) l::, is calculated, and the throttle opening θ1kral is θ+ht
mt-(1+VnVn')θ1. These values are output to the actuator operation amount calculation means in step 73.

第8図には、本発明の第2実施例が示されており、この
第2実施例は車速、操舵角及び旋回半径にて操作量を補
正することを特徴とする。すなわち、補正演算手段17
′はスタビリテイファクタ及び補正係数演算部173と
補正係数乗算部174から構成され、第2実施例は、旋
回半径に着目して前記(7)式を用い、次式によりスタ
ビリテイファクタAを求める。
FIG. 8 shows a second embodiment of the present invention, and this second embodiment is characterized in that the manipulated variable is corrected based on vehicle speed, steering angle, and turning radius. That is, the correction calculation means 17
' is composed of a stability factor and correction coefficient calculation unit 173 and a correction coefficient multiplication unit 174, and in the second embodiment, focusing on the turning radius and using the above equation (7), the stability factor A is determined by the following equation. .

A= (Cp δ/jo )  1)/V”  = (
11)そして、トライバによる教示時の旋回半径ρと実
走行時の旋回半径ρ5が等しくなるように操舵角を演算
しており、この場合には、 p = (1+AV” )  (j!)l/δ)= (
1+A” V”)(JH/δ1..)−ρ6     
         ・・・(12)の関係が成り立つの
で、 1+A”VI′2 δ2..−      δ   ・・・(13)1+A
v2 により補正操舵角を求めるようにする。
A= (Cp δ/jo) 1)/V" = (
11) Then, the steering angle is calculated so that the turning radius ρ when taught by the driver is equal to the turning radius ρ5 during actual driving, and in this case, p = (1+AV”) (j!)l/ δ)=(
1+A"V")(JH/δ1..)-ρ6
...Since the relationship (12) holds true, 1+A"VI'2 δ2..- δ ...(13) 1+A
The corrected steering angle is determined by v2.

なお、第2実施例の場合、旋回半径ρを演算することな
く、コース誤差ΔρからスタビリテイファクタAを求め
るようにしており、実走行時の旋回半径ρ8は操作量マ
ツプ14bに記憶されている旋回半径ρ+Δρで求める
ことができ、AI−((ρ+ΔρI′)(ρ”#I()
−11となる。
In the case of the second embodiment, the stability factor A is obtained from the course error Δρ without calculating the turning radius ρ, and the turning radius ρ8 during actual driving is stored in the manipulated variable map 14b. It can be determined by the turning radius ρ + Δρ, and AI−((ρ+ΔρI′)(ρ”#I()
-11.

そして、前記(13)式(’) (1+AII ytz
) /(1+AV2 )を補正係数にとして演算し、補
正係数乗算部174は前記補正係数Kを操舵角δに乗算
し、補正操舵角δ1.、を出力する。
Then, the formula (13) (') (1+AII ytz
)/(1+AV2) as a correction coefficient, and the correction coefficient multiplier 174 multiplies the steering angle δ by the correction coefficient K to obtain a corrected steering angle δ1. , outputs.

第9図には、第2実施例の作用が示されており、まずス
テップ81にて初期設定を行った後、ステップ82へ移
行し、車両位置X、車速V、操舵角δ、3−レートγ、
スロットル開度θ17.コース誤差Δρを検出する。
FIG. 9 shows the operation of the second embodiment. First, initial settings are made in step 81, and then the process proceeds to step 82, where vehicle position X, vehicle speed V, steering angle δ, 3-rate γ,
Throttle opening degree θ17. Detect the course error Δρ.

ステップ83では、ドライバ教示であるか否かの判定を
行い、“NOoの場合はステップ89へ、“YES”の
場合はステップ84へ移行する。このステップ84では
、ドライバの運転時に検出された各データを読み取り、
ステップ85に移行してコース旋回半径ρ7を操作量マ
ツプにより読み出し、ステップ87によりその時の旋回
半径ρを、ρ7+Δρ、により求める。
In step 83, it is determined whether or not it is driver instruction. If "NOo", the process moves to step 89; if "YES", the process moves to step 84. read the data,
In step 85, the course turning radius ρ7 is read out from the manipulated variable map, and in step 87, the turning radius ρ at that time is determined by ρ7+Δρ.

そして、ステップ87にてスタビリテイファクタAを前
記(8)式により演算してステップ88に移行し、この
ステップ88にて、前記演算結果を記憶する。この場合
の教示データは、数回の平均値をとって目標値として記
憶され、最終的には各位置Xnにおける旋回半径ρ7、
スロットル開度θ12、車速Vnが操作量マツプ14b
に記憶される。
Then, in step 87, the stability factor A is calculated using the above equation (8), and the process moves to step 88, where the calculation result is stored. The teaching data in this case is the average value of several times and stored as a target value, and finally the turning radius ρ7 at each position Xn,
Throttle opening degree θ12 and vehicle speed Vn are the operation amount map 14b
is memorized.

一方、ドライバ教示した後、実際に自動走行する場合に
は、ステップ89にて走行時に検出された走行状態の検
出値を所定の車両位置毎に読み取り、ステップ90では
コース旋回半径ρ。を読み出す。
On the other hand, when actually driving automatically after the driver instruction, the detected value of the driving state detected during driving is read at each predetermined vehicle position in step 89, and the course turning radius ρ is determined in step 90. Read out.

次のステップ91では、実走行時の現在の旋回半径ρ8
を求め、ステップ92に移行して現在のスタビリテイフ
ァクタA*−(ρ8 (ρ”/jり−1)/Vn”を演
算し、ステップ93では、目標となるスロットル開度θ
1.を読み出す。
In the next step 91, the current turning radius ρ8 during actual driving is
is calculated, and the process proceeds to step 92 to calculate the current stability factor A*-(ρ8 (ρ"/jri-1)/Vn". In step 93, the target throttle opening θ is calculated.
1. Read out.

そして、ステップ94にて、前記スタビリテイファクタ
A”を用いて操舵角を補正すると共に、スロットル開度
を補正する。すなわち、補正操舵角δ1.lは、((1
+A” Vn”)/ (,1+AVn2)) δにより
演算され、スロットル開度θ1゜1.、は、θlbr*
1− (1+Vn−Vn’ )θ1゜で演算され、これ
らの値はステップ95にてアクチュエータ操作量演算手
段に出力される。
Then, in step 94, the steering angle is corrected using the stability factor A'', and the throttle opening is corrected. That is, the corrected steering angle δ1.l is ((1
+A"Vn")/(,1+AVn2)) δ, throttle opening θ1°1. , is θlbr*
1-(1+Vn-Vn') θ1°, and these values are outputted to the actuator operation amount calculation means in step 95.

このようにして、前記実施例では、アクチュエータ操作
量を実走行時の検出値により補正するようにしたので、
悪路等での定常円旋回において路面の摩擦係数μや実際
の車速等が変化しても、その変化分を修正してコースず
れを防止することができる。また、所定距離先の予測誤
差を考慮してアクチュエータの操作量を決定するので、
車両を目標コース上を正確に走行させることができ、コ
ースアウトを起こすこともなくなる。
In this way, in the embodiment described above, the actuator operation amount is corrected based on the detected value during actual driving.
Even if the coefficient of friction μ of the road surface or the actual vehicle speed changes during a steady circular turn on a rough road, the change can be corrected to prevent course deviation. In addition, since the actuator operation amount is determined by taking into account the prediction error at a predetermined distance,
The vehicle can be driven accurately on the target course and will not run off course.

更に、各種アクチュエータの操作量も教示制御しかつ予
測誤差修正制御を行うことにより、人間が実際に操縦し
た場合と同様の乗り心地を得ることができ、物だけでな
く人間を運搬する場合にも自動操縦が良好に適用可能と
なる。
Furthermore, by teaching and controlling the amount of operation of various actuators and performing prediction error correction control, it is possible to obtain the same riding comfort as when actually operated by a human, making it suitable for transporting not only objects but also people. Autopilot can be successfully applied.

[発明の効果] 以上説明したように、本発明によれば、所定距離先の予
測誤差を修正する制御を行うと共に、プログラムされて
いるアクチュエータの操作量を車速、操舵角及び車体旋
回量により補正するよつにしたので、定常円旋回におい
て悪路等の環境条件により実際の車速や路面の摩擦係数
μ等が変化してもコースずれを起こすことがなく、正確
な自動操縦を実現することが可能となるという利点があ
る。
[Effects of the Invention] As explained above, according to the present invention, control is performed to correct a prediction error for a predetermined distance ahead, and the programmed operation amount of the actuator is corrected based on the vehicle speed, steering angle, and vehicle body turning amount. As a result, even if the actual vehicle speed or the coefficient of friction μ of the road surface changes due to environmental conditions such as rough roads during steady circular turns, course deviation will not occur and accurate autopiloting can be achieved. This has the advantage of being possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明に係る第1実施例の概略構成を示すブロ
ック図、 第2図は実際の自動操縦車両に本発明を適用した場合の
構成を示す図、 第3図は第2図の処理回路をマイコンで行わせた場合の
構成を示す説明図、 第4図は誘導路に対する横偏位の求め方を示す説明図、 第5図は実施例により行う予測誤差演算を説明する図 第6図は第1実施例の動作を示すフローチャート図、 第7図は第2実施例の概略構成を示すブロック図、 第8図は第2実施例の動作を示すフローチャートである
。 14a  ・・・ 14b  ・・・ 16 ・・・ 17 ・・・ 18 ・・・ 20  ・・・ 22  ・・・ 24  ・・・ 26  ・・・ 28  ・・・ 30  ・・・ 32  ・・・ 36  ・・・ 163  ・・・ 171  ・・・ 目標コースマツプ 操作量マツプ 予測誤差演算手段 補正演算手段 アクチュエータ操作量演算手段とし ての加算器 誘導ケーブル 位置ビーコン 演算処理回路(ECU) フィードバック処理回路 車両 ステアリング 操舵量センサ 表示ランプ 誤差量算出部 スタビリテイファクタ演算部 172 ・・・ 補正操舵角演算部 173 ・・・ スタビリテイファクタ及び補正係数演
算部 174 ・・・ 補正係数演算部
FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a diagram showing a configuration when the present invention is applied to an actual autopilot vehicle, and FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of a first embodiment of the present invention. An explanatory diagram showing the configuration when the processing circuit is performed by a microcomputer, Fig. 4 is an explanatory diagram showing how to obtain the lateral deviation with respect to the guideway, and Fig. 5 is an explanatory diagram showing the prediction error calculation performed according to the embodiment. 6 is a flowchart showing the operation of the first embodiment, FIG. 7 is a block diagram showing the schematic configuration of the second embodiment, and FIG. 8 is a flowchart showing the operation of the second embodiment. 14a ... 14b ... 16 ... 17 ... 18 ... 20 ... 22 ... 24 ... 26 ... 28 ... 30 ... 32 ... 36 ・... 163 ... 171 ... Target course map Operation amount map Prediction error calculation means Correction calculation means Adder as actuator operation amount calculation means Guidance cable position Beacon calculation processing circuit (ECU) Feedback processing circuit Vehicle steering steering amount sensor display Lamp error amount calculation section Stability factor calculation section 172 ... Correction steering angle calculation section 173 ... Stability factor and correction coefficient calculation section 174 ... Correction coefficient calculation section

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)誘導路に対する現在の車両の位置及び走行状態を
計測しこの位置及び走行状態に基づいて自動操縦のため
の各アクチュエータを操作制御する車両用自動操縦装置
において、前記誘導路及びこの誘導路を運転するときの
各アクチュエータの操作量を記憶する記憶手段と、この
記憶手段の内容に従って車両が現在位置から所定距離先
まで走行する場合の予測誤差を演算する予測誤差演算手
段と、車速、操舵角及び車体旋回量に基づいて前記記憶
手段に記憶されている操作量を補正する補正演算手段と
、この補正演算手段から出力される補正操作量を前記予
測誤差で修正してアクチュエータ操作量を演算するアク
チュエータ操作量演算手段と、を備えたことを特徴とす
る車両用自動操縦制御装置。
(1) In a vehicle autopilot system that measures the current position and running condition of a vehicle with respect to a taxiway, and operates and controls each actuator for autopilot based on this position and running condition, the taxiway and the taxiway a storage means for storing the amount of operation of each actuator when driving the vehicle; a prediction error calculation means for calculating a prediction error when the vehicle travels a predetermined distance from the current position according to the contents of the storage means; a correction calculating means for correcting the operation amount stored in the storage means based on the angle and the amount of vehicle body turning; and correcting the correction operation amount output from the correction calculation means using the prediction error to calculate the actuator operation amount. An automatic steering control device for a vehicle, comprising: actuator operation amount calculation means.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0415799A (en) * 1990-05-01 1992-01-21 Fujitsu Ten Ltd Vehicle controller

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0415799A (en) * 1990-05-01 1992-01-21 Fujitsu Ten Ltd Vehicle controller

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