JPH0573141A

JPH0573141A - 車両用自動操縦制御装置

Info

Publication number: JPH0573141A
Application number: JP3232015A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Hashimoto; 佳幸橋本
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1991-09-11
Filing date: 1991-09-11
Publication date: 1993-03-26

Abstract

(57)【要約】【目的】車両用自動操縦制御装置において、積分制御
の時間遅れが生じてもその遅れを補償し、確実に目標コ
ース上に車両を誘導する。【構成】教示運転の際に車両位置、横偏位、ヨー角、
ヨーレート、横加速度が記憶され、ステアリング操舵量
が平均化されて記憶される。演算処理回路ＥＣＵ２４は
この教示内容に従い操舵制御するが、その際車両のヨー
レート、ヨー角に基づき前方注視距離Ｌ先の予測位置誤
差及び予測方位誤差を算出し、この予測位置・方位誤差
を解消するように教示内容を補正する。補正時のフィー
ドバックゲインは車速により可変とし、またファジイ推
論によりフィードバックゲインの修正量を算出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【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に従い車両を自動的
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。

【０００２】

【従来の技術】予め定められた走路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
行試験等で用いられている。このような自動操縦車は、
例えば走路に誘導ケーブルを敷設し、この誘導ケーブル
の位置を車両に設けられた磁界センサによって検出しな
がらハンドルやアクセル、ブレーキなどをアクチュエー
タにて操作し誘導ケーブルに沿った自動走行を実現する
ものであり、これにより車両をコースに忠実に走行させ
ることができる。

【０００３】また、従来においては、特開昭６３−３３
１５号公報に示されているように、実際のコースを有人
操縦で走らせてコース情報を採取し、前もって走行コー
スの設定に必要な情報を車両に与えるものがある。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。

【０００４】ところが、このような従来の車両自動操縦
においては、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
細い運転はできず、乗心地が悪いという問題があった。

【０００５】また、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な課題であり、従ってフィー
ドバックゲインを高くした高速の制御が行われるため人
間が操縦したものとは大きく異なり、制御の安定性が悪
化してしまう問題があった。そこで、本願出願人は先に
特願平３−１３５９５号にて以下のような車両用自動操
縦制御装置を提案した。すなわち、まず誘導路を運転者
が実際に走って誘導路が目標コースとして教示され、こ
の目標コースを自動運転する際の各種アクチュエータの
操作量とともに教示データ記憶手段に格納する。

【０００６】次にこの教示データ記憶手段に記憶された
教示内容に従って車両が走行制御されるが、この際に現
在位置から所定距離先までこの教示内容及び現在の車両
の走行状態（ヨーレートや横加速度、車速）に応じて走
行した場合の予測誤差を逐次演算し、この予測誤差に応
じて教示内容を修正しアクチュエータの操作量を演算す
る。

【０００７】ここで、教示運転時と実際の自動操縦走行
時で路面の摩擦係数の変化などにより走行条件が異なっ
た場合、この教示内容通りの制御では目標コース上を走
行することができなくなるが、この教示内容の不正確さ
は車両の現在のヨーレートや横加速度などの走行状態値
により評価することができる。

【０００８】そこで、車両の走行状態値により予測誤差
を算出し、この予測誤差に応じて教示内容を修正するこ
とにより走行条件が異なった場合でも教示内容を自動補
正し目標コース上を走行する。

【０００９】具体的には、教示内容のステアリング操舵
角をδ₀、車両のヨーレートなどにより生じる予測誤差
をε、比例制御ゲインをＫp 、積分制御ゲインをＫ_Iと
すると、

【００１０】

【数１】

【００１１】によりステアリングを決定するものであ
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】このように、目標コー
スとの誤差の積分値をフィードバックすることにより、
車速や路面変化に対して目標コースへの追従性を確保す
るのに有効であるが、例えば車速が上がると結果として
操舵制御の入力となるコース誤差の時間変化が速くな
り、これを積分して操舵制御を行う場合には積分時間の
遅れにより操舵の切り出し、及び切り戻しのタイミング
が遅れることになる。そして、このタイミング遅れは車
速が大きいほど大きくなるため、目標コース通りに走行
することが困難となる問題があった。

【００１３】本発明は上記従来技術の有する課題に鑑み
なされたものであり、その目的は操舵遅れを有効に防止
して確実に目標コース上を走行することが可能な車両用
自動操縦制御装置を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の車両用自動操縦制御装置は、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制御装置におい
て、予め定められた誘導路を運転者が運転して教示した
目標コース及びこの目標コースを運転する時の各アクチ
ュエータの操作量を記憶する教示データ記憶手段と、こ
の教示データ記憶手段の教示内容及び車両の走行状態に
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
の予測位置誤差を演算する予測位置誤差演算手段と、前
記教示データ記憶手段の教示内容及び車両の走行状態に
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
の車両の予測方位誤差を演算する予測方位誤差演算手段
と、前記予測位置誤差及び予測方位誤差に応じて前記教
示内容を補正しアクチュエータの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ることを特徴とす
る。

【００１５】また、上記目的を達成するために、請求項
２記載の車両用自動操縦制御装置は請求項１記載の車両
用自動操縦制御装置において、前記アクチュエータ操作
量演算手段は前記予測位置誤差及び予測方位誤差に応じ
て前記教示内容を補正するためのゲインを車速に応じて
算出するゲイン演算手段を含むことを特徴とする。さら
に、上記目的を達成するために、請求項３記載の車両用
自動操縦制御装置は請求項２記載の車両用自動操縦制御
装置において、前記アクチュエータ操作量演算手段は前
記ゲイン演算手段にて算出されたゲインで前記教示内容
を補正した場合に生じる操舵量の変動及び目標コースか
らの位置誤差に応じて前記ゲインを修正するゲイン調整
手段を含むことを特徴とする。

【００１６】

【作用】このように、本発明の車両用自動操縦制御装置
は教示運転時と自動操縦制御時との走行走行条件の変化
が反映された物理量である車両の走行状態値（ヨーレー
トや横加速度）により予測位置誤差を算出し、この予測
位置誤差に応じて前式により操舵量が決定されるが、前
述したように積分時間の遅れにより目標コースからのコ
ースずれが生じる可能性がある。

【００１７】そこで、本発明ではこの積分時間の遅れに
よる操舵制御の遅れを補償すべく、予測位置誤差に加え
て予測方位誤差、すなわちこれから生じるであろう方位
角（ヨー角）の誤差を算出し、この予測方位誤差を解消
するようにアクチュエータ操作量演算手段により教示内
容を補正して積分時間の遅れによる操舵の遅れを解消す
るものである。

【００１８】なお、このように予測位置誤差及び予測方
位誤差に基づき教示内容を補正する際、そのゲインを一
定値とすると教示車速から車速が偏位した場合に対応で
きないため、ゲイン算出手段により車速に応じてゲイン
を可変に設定し、より適切な操舵量を算出することがで
きる。

【００１９】さらに、このゲイン算出手段で車速に応じ
て算出されたゲインを操舵出力誤差、すなわち操舵量変
動とコースずれを解消するようにゲインを調整すること
により最適な追従走行を行うことができる。

【００２０】

【実施例】以下、図面を用いながら本発明に係る車両用
自動操縦制御装置の好適な実施例を説明する。

【００２１】第１実施例図２には本実施例の構成が示されており、車両の横偏位
を検出するための前部磁界センサ１１０ａ、前部横偏位
検出回路１１１ａ、後部磁界センサ１１０ｂ、後部横偏
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車両の横
偏位を求めるとともに、ヨー角も求めている。すなわ
ち、前部の横偏位をＹｆ、後部の横偏位をＹｒとする
と、車両２８の横偏位ＹはＹ＝（Ｙｆ＋Ｙｒ）／２となり、また車両２８の全長をａとすると車両のヨー角
θは θ＝（Ｙｆ−Ｙｒ）／ａとなる。

【００２２】また、車速を求めるためのマグネットピッ
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。

【００２３】そして、誘導路における車両の位置を検出
するためのアンテナ１１５及び基準位置検出回路１１６
が設けられ、誘導路の所定地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に供給することにより、コー
ス上の基準位置が検出される。

【００２４】さらに、車両のヨーレートを検出するヨー
レートセンサ１１７、車両の横加速度を検出する横加速
度センサ１１８が設けられる。

【００２５】また、前述した各種センサから検出信号を
入力して演算処理を行う演算処理回路ＥＣＵ２４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、車両のステアリング３０を制御する構成で
ある。

【００２６】なお、本実施例においては教示運転モード
と自動運転モードとを切り換えるマニュアルスイッチ３
４とこのモード状態を識別するための表示ランプ３６を
車両の運転席近傍に設けている。

【００２７】図１には教示内容から最終的なアクチュエ
ータ操作量を求めるまでの演算処理ブロック回路が示さ
れており、目標コースマップ１４１と操舵量マップ１４
２は演算処理回路２４内の教示データ記憶手段に設定さ
れている。この目標コースマップ１４１には、教示運転
の際に位置ビーコン２２などから検出した位置Ｘ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
θ₀、さらにはヨーレートω₀、横加速度ｄ₂Ｙ₀／ｄ
ｔ₂が平均化部２４１にて平均化され記憶されている。
そして、操舵量マップ１４２には教示運転において運転
者がステアリングを操作した量が操舵量として平均化部
２４２にて平均化され記憶されている。また、演算処理
回路ＥＣＵ２４内の予測位置誤差・予測方位誤差演算手
段１６として加減算器１６１、１６２、誤差算出部１６
３、ゲイン乗算器１６４、１６５、１６６、積分器１６
７、１６８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１８１が設けられている。

【００２８】本実施例の自動操縦制御装置はこのような
構成からなり、以下図３に示す状態で車両が走行してい
る場合を例にとりその動作を詳細に説明する。

【００２９】図３においては、目標コース８００上を自
動走行する場合を示しており、車両２８が現在この目標
コース８００からΔｌｍ（横偏位）離れた地点を走行
し、このときの車両のヨー角はθ、ヨーレートはωとす
る。このヨー角θは目標コース８００の接線８０１に対
する車両の向きである。このとき、Δｔ秒後の実際の車
両の予測位置をＱ地点とすると、予測位置誤差ＰＱは

【００３０】

【数２】

【００３１】となる。但し、ε₁＝Δｌ−Ｌ・θ、ε₂
＝Ｌ₂（ω₀−ω）／２Ｖであり、また、α＝ωｔ、β
＝ω₀ｔ、Δｔ＝Ｌ／Ｖ、Δｌ＝Ｙ₀−Ｙであり、Ｖは
車速である。

【００３２】このように、現在位置から教示運転時に教
示された操舵角δ₀にて車両がＬだけ走行した場合に生
じるであろう予測誤差ＰＱが算出されるが、ε₁は車両
のヨー角θにて生じる誤差であり、一方残りのε₂は走
行状態の変化などによる不適正な操舵角により生じるヨ
ーレートの相違に基づくものである。従って、この予測
位置誤差ＰＱを解消して目標コース８００上の本来の地
点Ｐに車両を到達させるにはＰＱ＝０となるようなフィ
ードバック制御を行えばよい。

【００３３】ところが、前述したように特に車速が大き
い場合にはフィードバック制御における積分時間（制御
時間毎に積算される誤差∫εｄｔ）の遅れが顕著となっ
て操舵の切り出し及び切り戻しのタイミングが遅れ、カ
ーブ出入口などで正確なコース追従を行うことが困難と
なる。そこで、本実施例においては、さらにＰ点での目
標車両ヨー角とＱ点での車両ヨー角の誤差をフィードバ
ックしてこの操舵の遅れを解消しようとするものであ
る。

【００３４】図３において、教示運転時に車両がＰ点に
きた時の車両のヨー角αはヨーレートを用いて

【００３５】

【数３】

【００３６】となる。一方、自動運転時に車両がＱ点に
きた時の車両のヨー角βはヨーレートを用いて

【００３７】

【数４】

【００３８】となる。

【００３９】従って、Ｌだけ前方のヨー角の誤差Δφは
現在のヨー角（Ｒ点とＳ点）に差がないとすると、 Δφ＝α−β である。そこで、このヨー角の誤差も解消するようにス
テアリングのアクチュエータ操舵量δを決定する。すな
わち、

【００４０】

【数５】

【００４１】により教示内容δ₀を補正してアクチュエ
ータを操作する。但し、Ｋ_P、Ｋ_I、Ｋφは各々比例、
積分制御ゲインである。

【００４２】このように、車両の現在位置に基づき操舵
量マップ操舵量マップ１４２から教示内容δ₀を読み出
し、この教示操舵角δ₀にてＬだけ走行した場合に生じ
るであろう予測誤差及びヨー角の誤差を誤差算出部１６
３にて算出し、ゲイン乗算器１６４，１６５，１６６及
び１６７，１６８にてこの誤差を解消するための制御量
が決定され、加算器１８１にて教示内容δ₀に付加して
補正することにより教示運転時の走行条件と自動操縦運
転時の走行条件とが異なる場合においてもその走行条件
の違いが反映したヨーレートを用いて予測誤差を算出し
て車両の現在位置に起因する誤差を解消する（上式右辺
第１、第２、第３項）とともに、積分時間の遅れによる
制御遅れもヨー角誤差をフィードバックすることにより
補償する（上式右辺第４項）ので、正確に目標コース上
を走行することができる。

【００４３】なお、前述したように本実施例においては
ヨーレートを用いた制御方法を示したが、横加速度を用
いた制御を行うことも可能である。このときには、 ω＝Ｖ・ｄ²Ｙ／ｄｔ² ω₀＝Ｖ₀・ｄ²Ｙ₀／ｄｔ² なる関係を用いて横加速度ｄ²Ｙ／ｄｔ²を用いた制御
を行えばよい。

【００４４】第２実施例図５には本第２実施例の教示内容から最終的なアクチュ
エータ操作量を求めるまでの演算処理ブロック回路が示
されており、また、図６及び図７には本第２実施例の制
御フローチャートが示されている。前述した第１実施例
では、教示内容δ₀を

【００４５】

【数６】

【００４６】により修正して操舵量を決定したが、本第
２実施例において特徴的なことは制御ゲインＫ_I、Ｋφ
を推論手段１６９により車速に応じて変化させ、車両の
走行状態に応じて最適な値に設定することにある。すな
わち、操舵量を

【００４７】

【数７】

【００４８】により決定することにある。なお、制御ゲ
インＫ_I、Ｋφを積分演算の中にいれたのは車速による
これら制御ゲインの変動の影響が直接操舵量に影響を及
ぼし、制御が不安定になるのを防ぐためである。

【００４９】以下、これら制御ゲインの決定方法を詳細
に説明する。図６において、まずＳ１０１で制御パラメ
ータの初期化を行い、次のＳ１０２で車両位置、ヨー
角、車速、ヨーレート及び走行距離を算出する。算出方
法は前述の第１実施例と同様である。そして、Ｓ１０３
にて予測位置誤差ε及びヨー角誤差Δφを第１実施例と
同様な方法で算出する。一方、操舵量マップ１４２から
現在の走行位置に応じた教示内容δ₀を読み出す。次
に、車速に応じた制御ゲインを決定するが、この決定方
法は大別して２段階の決定プロセスから構成されてい
る。まず、Ｓ１０４での第１の決定プロセスにおいて
は、予め車速に対して対応する制御ゲインＫ_I、Ｋφを
決めてマップを作成し、このマップを用いて現在車速に
最も適当なＫ_I、Ｋφを補間により決定するものであ
る。

【００５０】図８には本第２実施例における車速に対す
るＫ_I、Ｋφのマップがメンバーシップ関数のグラフと
して示されている。横軸は車速であり、Ｖ_tが教示車速
である。また、縦軸は度合いを示しており、車速に応じ
てＫ_I、Ｋφがとり得る値を示している。例えば、車速
がＶ₁である場合には状態Ｓ₁（Ｋ_I1、Ｋφ₂）で表さ
れる制御ゲインＫ_I1、Ｋφ₂をとり、車速が教示車速Ｖ
_tである場合には状態Ｓ_t（Ｋ_It、Ｋφ_t）で表される
制御ゲインＫ_It、Ｋφ_tをとり、さらに車速がＶ₂であ
る場合には状態Ｓ₂（Ｋ_I2、Ｋφ₂）で表されるＫ_I2、
Ｋφ₂をとることになる。そして、車速がこれらの間に
ある場合には、各状態の度合いの和によって決定される
ので、現在車速がＶである場合には、図８より現在車速
に対応する状態ＳはＳ＝（１−α）Ｓ₁＋αＳ_t となる。従って、現在車速Ｖにおける制御ゲインＫ_I、
ＫφはＫ_I＝（１−α）Ｋ_I1＋αＫ_It Ｋφ＝（１−α）Ｋφ₁＋αＫφ_t となる。

【００５１】このように、Ｓ１０４における第１のプロ
セスではマップを用いて車速に応じた制御ゲインＫ_I、
Ｋφを決定する。そして、次にＳ１０５に移行して後述
する修正量ｋ_I、ｋφを算出し（当初はＳ１０１にて両
値とも０に初期化されている）、制御ゲインをＳ１０６
によりＫ_I＝Ｋ_I＋ｋ_I ＝（１−α）Ｋ_I1＋αＫ_It Ｋφ＝Ｋφ＋ｋφ ＝（１−α）Ｋφ₁＋αＫφ_t に設定し、Ｓ１０７にて操舵量を

【００５２】

【数８】

【００５３】により算出する。

【００５４】このように操舵量を車速に応じた制御ゲイ
ンで算出すると、その時の車速に応じた適当な制御を行
うことが可能となり、制御ゲインを一定とした場合に比
べてより正確な制御を行うことができる。ところが、走
行条件によっては路面との摩擦係数の変化等、車速以外
の変動要因が生じる場合があり、この場合には制御ゲイ
ンを車速で可変としたのみでは対応することは困難であ
る。そこで、本第２実施例ではさらにこの制御ゲインで
車両を制御した場合の出力値の評価を行い、設定した制
御ゲインが不適切な場合には調整するプロセスを採用し
ている。このプロセスでは、積分制御の変動及び目標コ
ースからの誤差に基づき推論によって制御ゲインの修正
量を算出する。以下、その原理を説明する。

【００５５】今、積分操舵δ_Iを

【００５６】

【数９】

【００５７】とする。これは、操舵量算出式の第３項及
び第４項の積分項である。そして、この積分操舵δ_Iは
図９に示すように振動的に変化して複数の極値Ｐ₁〜Ｐ
₄を有する特性を示す。なお、図９において横軸は走行
距離を示し、縦軸は積分操舵δ_Iを示している。この積
分操舵δ_Iが極値Ｐ₁〜Ｐ₄をとったときの積分操舵δ
_I1〜δ_I4をメモリに記憶し、このうち極値Ｐ₄が観測さ
れた時点で積分操舵の変動を以下の式で算出する。

【００５８】

【数１０】

【００５９】ここで、Ｌ₁、Ｌ₂、Ｌ₃は図９に示され
ている量である。

【００６０】一方、コース誤差に関しては図１０に示す
ように許容誤差を越える誤差の絶対値を積分した値をコ
ース誤差δＬとし、

【００６１】

【数１１】

【００６２】とする。そして、これら積分操舵の変動及
びコース誤差、さらには車速Ｖからファジイ推論により
Ｋ_I、Ｋφの修正量Δｋ_I、Δｋφを算出する。ファジ
イ制御則としては図１１に示されるようなルールを採用
する。図１１において、１段目はルールＲ₀を示し、こ
れは「もし車速が小さくかつ積分操舵の変動が大きくか
つコース誤差が大きいならば、Δｋ_Iを小さく、Δｋφ
を０にする」ルールを意味している。また、同様に、図
１１の３段目はルールＲ₂を示し、これは「もし車速が
小さくかつ積分操舵の変動が小さくかつコース誤差が大
きいならば、Δｋ_Iを大きく、Δｋφを０にする」ルー
ルを意味している。

【００６３】一方、図１２にはこれらファジイ制御則の
評価に用いられるメンバーシップ関数が示されており、
図１２（Ａ）は車速、図１２（Ｂ）は積分操舵の変動、
図１２（Ｃ）はコース誤差、図１２（Ｄ）、（Ｅ）はそ
れぞれ修正量Δｋ_I、Δｋφのメンバーシップ関数を表
している。ここで、車速のメンバーシップ関数は教示車
速Ｖｔに対して相対的に大きいか小さいかで評価してい
る。また、修正量のスケーリングはＳ１０４にて求めた
制御ゲインの１／１０に設定している。

【００６４】そして、修正量を算出する際には現在の車
速、算出された積分操舵の変動量及びコース誤差量を各
メンバーシップ関数で評価し、各ルールの後件部の満足
の度合いを計算する。そして、すべてのルールの満足度
の度合いの重心を算出することにより修正量Δｋ_I、Δ
ｋφが求まる。

【００６５】以上が制御ゲイン調整の第２のプロセスで
あるが、この第２のプロセスは以下の場合に行うことに
なる。

【００６６】（１）積分操舵の変動で４個めの極値Ｐ₄
が観測された場合なお、この場合には極値Ｐ₄をＰ₁と読みかえ、以後は
Ｐ₄が観測される毎に修正を行う。但し、Ｐ₁が観測さ
れてからＰ₄が観測されるまでにある距離ｘ₀以上走行
した場合にはｘ₀走行した時点でそれまでの極値Ｐ₁〜
Ｐ₃をクリアして積分操舵の変動を０とし、コース誤差
を

【００６７】

【数１２】

【００６８】としてファジイ推論を行う。

【００６９】（２）初めて極値Ｐ₁が観測されるまでに
距離ｘ₀走行した場合なお、この場合にはｘ₀走行した時点で積分操舵の変動
を０とし、コース誤差を

【００７０】

【数１３】

【００７１】としてファジイ推論を行う。

【００７２】（３）初めて極値Ｐ₁が観測された場合なお、この場合には極値Ｐ₁が観測された時点で積分操
舵の変動を０とし、コース誤差を

【００７３】

【数１４】

【００７４】としてファジイ推論を行う。

【００７５】図１３には第２のプロセスの制御タイミン
グが示されている。図１３の横軸は走行距離を表し、縦
軸は積分操舵を表している。まず、走行初期において、
極値をとることなく距離ｘ₀だけ走行した場合には、そ
の時点で積分操舵の変動を０としてリセットを行う（上
記（２）に相当）。そして、ｘ₀走行するまでの間に極
値Ｐ₀をとった場合にはその時点で積分操舵の変動を０
としてリセットを行う（上記（３）に相当）。以下同様
にしてリセットを行いつつファジイ制御を行って修正量
Δｋ_I、Δｋφを算出する。

【００７６】このようにして第２のプロセスで推論を行
いΔｋ_I、Δｋφを算出した後、前述のＳ１０６にて算
出した制御ゲインＫ_I、Ｋφの修正量ｋ_I、ｋφを算出
する。すなわち、ｋ_I＝ｋ_I＋Δｋ_I ｋφ＝ｋ_I＋Δｋφ である。

【００７７】ところで、このように決定したｋ_I、ｋφ
はその決定プロセスから明らかなようにある車速の時に
ファジイ推論した結果求まる値である。従って、車速が
ファジイ推論した時点の値から変化した場合には推論結
果はもはや最適ではなくなり、むしろ妨げとなる可能性
がある。従って、推論した時点から車速変化があった場
合には前回の推論で得られた推論結果は最適ではないと
してリセットする必要が生じてくる。このため、本第２
実施例では以下のような処理を行っている。

【００７８】すなわち、まず図１４に示すように横軸を
車速Ｖにとり縦軸をゲインｋ_Iとする平面（Ｖ，ｋ_I）
を考える。この平面（Ｖ，ｋ_I）上に（Ｖ₁，０）、
（Ｖｔ，０）、（Ｖ₂，０）の３点をプロットし、この
３点を通るような折れ線ｋ_I＝ｆ（Ｖ）を考え、初期状
態とする（図１４（Ａ））。次に、前述のファジイ推論
にて得られた修正量ｋIa及び車速Ｖa を以下の条件を満
たすように平面（Ｖ，ｋ_I）上にプロットする。

【００７９】（１）Ｖ_a≦Ｖ₁＋ΔまたはＶｔ−Δ≦Ｖ
a ≦Ｖｔ＋ΔまたはＶ₂−Δ≦Ｖ_aの時（Ｖ₁，０）または（Ｖｔ，０）または（Ｖ₂，０）を
（Ｖ₁またはＶt またはＶ₂，ｋ_I）に変更する（図１
４（Ｂ））。

【００８０】（２）Ｖ₁＋Δ＜Ｖa ＜Ｖt −Δの時前回推論の結果があれば、クリアし改めて（Ｖa ，ｋI
a）をプロットする（図１４（Ｂ）〜（Ｄ））。

【００８１】（３）Ｖt ＋Δ＜Ｖa ＜Ｖ₂−Δの時（２）の同様に前回推論結果をクリアする。

【００８２】次に、プロットした点すべて（３〜５点）
を通る折れ線ｋ_I＝ｆ（Ｖ）を描き、この折れ線をマッ
プとしてメモリに格納し補間により修正量ｋ_Iを算出す
ると、車速が変化した場合でもその車速に最も合致する
修正量ｋ_I、ｋφを算出することが可能となる。そし
て、この修正量ｋ_I、ｋφを用いて算出されたゲインＫ
_I、Ｋφを修正すれば最適のゲインで操舵制御を行うこ
とができる。すなわち、Ｓ１０６で述べたようにＫ_I＝Ｋ_I＋ｋ_I Ｋφ＝Ｋφ＋Δｋφ である。

【００８３】以上述べた各処理プロセスを本第２実施例
の動作を示す図６、図７のフローチャートを用いて順を
追って説明する。Ｓ１０７にて操舵量δが算出される
が、次のＳ１０８にて積分操舵δ_Iの変動Δδ_Iを算出
する。そして、現在の積分制御が極値Ｐ₁〜Ｐ₄のいず
れかであるか否かが判定される。極値でない場合にはＳ
１１０に移行し、極値Ｐ₁をとる走行距離ｘ₁からの距
離がｘ₀以上か否かが判定される。ｘ₀以下の場合には
Ｓ１２５に移行し、現在のδ_Iを採用してＳ１０２に再
び移行する。

【００８４】一方、Ｓ１１０にてＹＥＳ、すなわちｘ₀
以上と判定された場合にはＳ１１１に移行し、図１３に
示されるようにｘ₀にて積分操舵量を０としてリセット
し、さらにＳ１１２でフラグＩＦＬＧを１にセットして
Ｓ１２１に移行する。このＳ１２１ではフラグＩＦＬＧ
が１か否かが判定され、１にセットされている場合には
Ｓ１２２に移行して前述したファジイ推論が行われる。
すなわち、車速、積分操舵及びコース誤差から図１２の
メンバーシップ関数を用いて図１１のファジイ制御則の
満足の度合いを評価し、Δｋ_I、Δｋφを推論する。そ
して、ｋ_I＝ｋ_I＋Δｋ_I ｋφ＝ｋ_I＋Δｋφ によりｋ_I、ｋφを算出し、Ｓ１２３で図１４に示すよ
うな修正量のマップを作成しメモリに格納する。さら
に、Ｓ１２４にてフラグＩＦＬＧを０にセットする等の
初期化を行い、前述のＳ１２５に移行してＳ１０２以降
の処理を繰り返す。この場合、Ｓ１０５では前述したよ
うにファジイ推論した時点から車速が変化した場合にこ
の推論結果がリセットされ、新たなｋ_I、ｋφが算出さ
れてＳ１０６にて制御ゲインが決定される。

【００８５】また、Ｓ１０９にて極値であると判定され
た場合には、Ｓ１１３に移行して積分操舵の変動が所定
値Ｃ₀以上であるか否かが判定される。このステップは
積分操舵の微小変動（Ｃ₀以下）を無視するためであ
る。Ｓ１１３にてＹＥＳと判定された場合にはＳ１１４
に移行し、この極値が初めての極値か否かが判定され
る。初めての極値Ｐ₁の場合にはＳ１１５にてフラグＩ
ＦＬＧを１にセットしてＳ１１６に移行し、一方、初め
ての極値でない場合にはそのままＳ１１６に移行する。
このＳ１１６ではこれら積分操舵のピーク値δ_I1〜δ_I4
をメモリに格納し、さらに次のＳ１１７では４個目の極
値Ｐ₄か否かが判定される。現在の極値がＰ₁〜Ｐ₃の
場合にはこのステップでＮＯと判定されて前述のＳ１２
１に移行し、ファジイ推論が行われる。

【００８６】また、Ｓ１１７にてＹＥＳ、すなわち４個
目の極値Ｐ₄である場合にはＳ１１８に移行して積分操
舵の変動Δδ_Iを算出する。そして、次のＳ１１９でＰ
₄をＰ₁に置き換えてＳ１２０に移行する。Ｓ１２０以
降は前述したようにファジイ推論が行われ、Ｓ１０６に
て制御ゲインが決定される。

【００８７】このように、本第２実施例では車速の関数
として最適なフィードバック制御ゲインを得るためにま
ず第１のプロセスで車速に対する制御ゲインのマップか
ら補間により算出し、さらに第２のプロセスでこの制御
ゲインにおける積分操舵の変動及びコース誤差を算出
し、ファジイ推論により最適な制御ゲインとするための
修正量を算出して制御ゲインを調整するものであり、常
に最適な制御ゲインでフィードバック制御し車両を目標
コース上に誘導できる。

【００８８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る車両
用自動操縦制御装置によれば積分時間の遅れによるコー
スずれを解消し、かつ車速の変化にも最適な制御を行っ
て目標コース上の追従走行が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の操舵量制御を行う構成を示
すブロック図である。

【図２】同実施例の概略構成を示すブロック図である。

【図３】同実施例における予測位置誤差及び予測方位誤
差算出説明図である。

【図４】同実施例における予測位置誤差及び予測方位誤
差算出説明図である。

【図５】本発明の他の実施例の操舵量制御を行う構成を
示すブロック図である。

【図６】同実施例の動作フローチャート図である。

【図７】同実施例の動作フローチャート図である。

【図８】同実施例の制御ゲイン算出のメンバーシップ関
数を示すグラフ図である。

【図９】同実施例の積分操舵の変動を示すグラフ図であ
る。

【図１０】同実施例のコース誤差を示すグラフ図であ
る。

【図１１】同実施例の制御ゲイン修正量算出のファジイ
制御則を示す説明図である。

【図１２】同実施例の制御ゲイン修正量算出のメンバー
シップ関数を示すグラフ図である。

【図１３】同実施例の制御タイミングを示す説明図であ
る。

【図１４】同実施例の制御ゲイン修正量決定の説明図で
ある。

【符号の説明】

１６予測位置誤差・予測方位誤差演算手段２０誘導ケーブル２２位置ビーコン２４演算処理回路ＥＣＵ２６フィードバック処理回路２８車両１４１目標コースマップ１４２操舵量マップ１６９制御ゲイン推論手段

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項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
操縦制御装置において、予め定められた誘導路を運転者が運転して教示した目標
コース及びこの目標コースを運転する時の各アクチュエ
ータの操作量を記憶する教示データ記憶手段と、この教示データ記憶手段の教示内容及び車両の走行状態
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
合の予測位置誤差を演算する予測位置誤差演算手段と、前記教示データ記憶手段の教示内容及び車両の走行状態
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
合の車両の予測方位誤差を演算する予測方位誤差演算手
段と、前記予測位置誤差及び予測方位誤差に応じて前記教示内
容を補正しアクチュエータの操作量を演算するアクチュ
エータ操作量演算手段と、を備えることを特徴とする車両用自動操縦制御装置。
【請求項２】請求項１記載の車両用自動操縦制御装置
において、前記アクチュエータ操作量演算手段は前記予測位置誤差
及び予測方位誤差に応じて前記教示内容を補正するため
のゲインを車速に応じて算出するゲイン演算手段を含む
ことを特徴とする車両用自動操縦制御装置。
【請求項３】請求項２記載の車両用自動操縦制御装置
において、前記アクチュエータ操作量演算手段は前記ゲイン演算手
段にて算出されたゲインで前記教示内容を補正した場合
に生じる操舵量の変動及び目標コースからの位置誤差に
応じて算出されたゲインを修正するゲイン調整手段を含
むことを特徴とする車両用自動操縦制御装置。