JPH07107653B2

JPH07107653B2 - 減速度制御方法

Info

Publication number: JPH07107653B2
Application number: JP58175754A
Authority: JP
Inventors: 正人吉野; 皓司高田
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1983-09-21
Filing date: 1983-09-21
Publication date: 1995-11-15
Anticipated expiration: 2010-11-15
Also published as: GB2147434A; GB8423815D0; DE3434793A1; GB2147434B; US4760529A; DE3434793C2; JPS6068409A

Description

【発明の詳細な説明】（イ）産業上の利用分野この発明は移動物体をスムーズに停止に至らせるための
減速度制御方法に関するものである。この発明は、自動
減速停止装置を有するすべての機械装置類に適用するこ
とができるが、特にスムーズな停止を要求されるもの、
例えば人を搭載した機械装置類であつて、例えば3m/sec
²以上等の減速度を出せる自動車等の乗物に好適であ
る。

なお、この明細書において、減速度とは、速度ｖの時間
ｔによる微分値α＝dv/dtの記号を逆にした値、すなわ
ち−α＝−dv/dtを意味するものとする。

（ロ）従来技術従来、この種の減速方法の大半は、人手に頼つており、
運転者の熟練により徐々に減速度を落として停止に至る
ものが多い。また、途中まで自動運転を行ない、最終段
階は手動に頼るものもある。また、全自動で停止に至る
ものは、概して減速度が低いため、ある速度に至つたな
らば更に小さな一定減速度に保持しておけば、ほとんど
不愉快なシヨツクなしに停止することができた。

（ハ）発明によつて解決しようとする問題点上記のように、従来知られている全自動によるスムーズ
停止は、一定減速度に維持して停止するものであるか
ら、必然的に停止距離が長くなる問題がある。また、も
との減速度がかなり大きな値をとつていると、上記のよ
うな一定の低減速度に一度に落とした際にシヨツクが発
生することになる。

そこで、この発明は、比較的高い減速度からスムーズに
停止に至らせ、しかもそのための停止距離の損失が最小
であるような減速度制御方法を提供することを目的とす
るものである。

（ニ）問題点を解決する手段（１）減速度曲線この出願の発明者らは、自動車の減速度の時間的変化を
種々測定した結果、減速度の時間的変化が、第１図のＬ
₁のような余弦曲線に近い形態をとる場合が最も乗員に
与えるシヨツクが小さいことを見出した。また、熟練し
たドライバーは、ほぼこの曲線に近い制御を無意識に行
つていることもわかつた。

なお、第１図のＬ₂は、一定減速度のまま停止に至るケ
ースであるが、この場合は完全停止と共に減速度が０に
なるため、減速度が約0.05g（但し、ｇは重力の加速
度）を越える場合、乗員に大きなシヨツクを与え、その
不快感は甚だ大きい。

また、第１図のＬ₃は、減速度の微分値が一定であるよ
うな変化であり、減速度自体は連続なのであるが、それ
でも減速度曲線の角張つた部分、すなわち減速度の微分
値が不連続な部分x,yにおいてシヨツクを感じる。これ
は、人間が減速度の変化を憶え、同じ変化率を予測して
自然に身構えることによりその予測が裏切られると、身
体がついて行かずシヨツクを感じるためである。

しかるにＬ₁の場合は減速度曲線の角張つた部分がなく
（すなわち、減速度の微分値が連続である）、シヨツク
を感じることがない。

（２）スムーズ停止制御の実現手段上記のことから、移動体の制動装置を減速度曲線Ｌ₁の
ように制御すれば、スムーズに停止することができる。
（以下、このような制御を、スムーズ停止制御と称す
る。）スムーズ停止制御を実現するために、この発明は移動物
体を制動・停止させるための制動力を外部指令により増
減し得る制動装置と、上記物体の速度及び減速度を測定
する手段と、所定の制御方式によつて制御すべき減速度
を算出し、上記の測定によつて得た減速度が制御すべき
減速度と一致するよう上記制動装置に対して制動力を増
減させる指令を発する演算装置により、制動終期の制御
切替点以降においてそれまでの制御方式を減速度の時間
的変化が停止に至るまで実質的に連続であるように制御
するスムーズ停止制御に切替えるようにしたものであ
る。

（３）切替点の判定法スムーズ停止制御に移行するための切替点を判定する方
法として、最も単純なものは、所定速度まで減速されて
来たら切替える一定速度方式である。

しかし、減速度の大きい時は比較的高速から、また減速
度の小さい時は比較的低速からスムーズ停止制御に移行
するようにすると、スムーズ停止制御による停止距離の
損失が小さくなるので望ましく、例えば、第２図の曲線
Ｌ₄ように切替点速度を定めることができる。

第２図の曲線Ｌ₄は、ただし、ｖ₀は切替点速度 α₀は切替点減速度Ｃ₁,C₂,kは常数（Ｃ₂は０でもよい。）のような適当な式で定義してもよいし、或いは、必ずし
も数式にのらない曲線を定めて、テーブルとして演算装
置に記憶させてもよい。

（４）スムーズ停止制御移行後の制御スムーズ停止制御に移行した後、どのような値を時々刻
々の目標減速度として指示するかについてはいくつかの
方式が考えられる。

その基本となるのは、第３図のごとき曲線Ｌ₅であり、
これは適当な数式、例えば（ただし、αは減速度、α₀は切替点減速度ｔは時間、ｔ_eは制御終了までの時間）のごとき余弦関数として与えることもできるし、また必
ずしも数式にのらない曲線を定めてテーブルとして記憶
させることもできる。

テーブルとして与える場合は、横軸はｔではなく、t/t_e
として無次元化して表示することが望ましい。同様に縦
軸はαではなく、α／α₀として無次元化することが望
ましい。

しかし、この方式では誤差が累積して、本来停止するは
ずのｔ_e以前においてｖが０になつたり、或いはｔ_eにお
いて若干の値が残つていたりするおそれがあるので、第
３図の曲線Ｌ₅を積分して第４図のごとき速度曲線Ｌ₆を
作り、第３図と第４図の曲線Ｌ₅,L₆から横軸を速度比v/
v₀，縦軸を減速度比α／α₀として第５図の曲線Ｌ₇を作
り、この曲線Ｌ₇をα／α₀＝（v/v₀）として記憶させ
ておくとよい。

この曲線の記憶は、適当な形の数式によつてもよく、或
いは予め第３図の曲線Ｌ₅から数値計算によつて求めた
有限個のα／α₀とv/v₀の数値の組からなるテーブルと
して記憶させてもよい。要は、時々刻々のｖを測定して
その時のｖに見合うα＝α₀（v/v₀）を制御目標値と
して出力すればよい。

（５）スムーズ停止制御移行以前の制御方式との関係スムーズ停止制御に切替わる前の制御方式が、一定速度
方式であれば、これだけでスムーズにスムーズ停止制御
に移行することができるが、切替前の制御方式が運転者
の操作量又は操作力に見合つた所定の関数として減速度
を制御する方式の場合は、ｖ₀時のαがである可能性があり、このまゝ移行すると減速度曲線に
角ができ、シヨツクを感じてしまう。

このようなケースが想定される場合は実ｄα/dtがスム
ーズ停止制御目標のｄα/dtと合致するまで、両ｄα/dt
を所定時間間隔で監視しておき、両者が或る範囲内で合
致した時からスムーズ停止制御に入ることが望ましい。

この判断基準を得るには、下記の操作をするとよい。

すなわち、第３図の曲線Ｌ₅を微分して第６図の曲線Ｌ₈
を作る。この場合、縦軸はｄα/dtではなく、これにｖ₀
／▲α² ₀▼を乗じて無次元化し、として表示する。

次に、第３図，第４図及び第６図の各曲線Ｌ₅,L₆及びＬ
₈を合成してを第７図の曲線Ｌ₉ごとく作る。これは容易にわかるよ
うに、に等しい。

すなわち、第３図の曲線Ｌ₅ごときスムーズ停止制御に
乗つている時は、時々刻々のv,α，を測定してを計算すると、第７図の曲線Ｌ₉に乗つているのであ
る。

実用上はすでに述べた如く、横軸をt/t_eでなく、v/v₀に
した方が制御が容易かつ正確であるから、第４図と第７
図の曲線Ｌ₆とＬ₉を組み合わせて第８図の曲線Ｌ₁₀を作
成する。第８図のｇなる関数は適当な数式としてもよ
く、また対応する有限個の値の組からなるテーブルとし
て記憶させてもよい。

（６）判定のプロセス判定のプロセスとしては、時々刻々の（すなわち、所定
の時間間隔ごとの）v,αを測定し、第２図の曲線Ｌ₄と
対比してその時のαに見合うｖ₀よりｖが大きければ監
視を続行し、ｖ≦ｖ₀になればその時のｖ₀を記憶する。
このｖ₀を用い、時々刻々のとを対比する。

より大きければ監視を続行し、になればスムーズ制御に入る。

以後の制御方式は、二つの方法が考えられる。その一つ
は、前述のように第５図の曲線Ｌ₇を用いる方法であ
る。この場合α₀は誤差を避けるために、スムーズ停止
移行時点のα,vとｖ₀を用いて第５図の曲線Ｌ₇上からα
₀を逆算し、以後このα₀とｖ₀を使つて第５図の曲線Ｌ₇
上の制御α＝α₀（v/v₀）を続けて行く方法である。

もう一つの方法は、第８図の曲線Ｌ₁₀を用いて（ただし、Δｔは時間ｔからの所定の微小時間間隔）としてΔｔ後のαの制御目標値を与える方法である。こ
の方法は、,g二つの関数の代りにｇのみを記憶すれば
よいから便利である。

上記ｇの関数形式は、ｖ＝ｖ₀でとする、ｇ（１）＝0,またｖ＝０においてであるから、となる。また、とするならとなる。

これらの点よりもしｇを数式で表わそうとする場合は、
例えばの如き形が考えられる。

（６）スムーズ停止制御からの脱出条件次に、何らかの必要でスムーズ停止制御から脱出する条
件について考える。

これには、停止意思が無くなつた時と、シヨツクを感じ
ても構わないから最短距離で緊急停止することを要求し
た時が考えられる。

スムーズ停止制御に入る前の制御形態が一定のプログラ
ム的なもの（簡単には一定減速度制御）であれば、上記
のごとき事態は直接制御系に指示されるからそれを受け
て制御様式を切替えればよく、特に問題とすることはな
い。

しかし、スムーズ停止制御以前の制御が運転物の操作量
又は操作力に見合つた所定の関数型として減速度を制御
するような場合は、スムーズ停止制御に入つた後も運転
者の与える減速度期待値を監視し続けて、そこから停止
意思の無くなつたことや、緊急停止意思を判断する必要
がある。

まず、運転者の要求する減速度の絶対値が、スムーズ停
止制御で算出された制御目標の減速度の絶対値より小さ
い場合は、停止意思がないか、又は停止意思を保留して
いるものとみなして、スムーズ停止制御ではなく、運転
者の要求する減速度に従うものとする。

一方、運転者の要求する減速度の絶対値が、スムーズ停
止制御に入つた時の減速度の絶対値となつたときのαの値α^*の絶対値、すなわち、｜α^*｜
＝−α^*）より大きくなつた時は、緊急停止意思と認め
てスムーズ停止制御をやめて運転者の要求する減速度に
従うことにする。

しかし、これでは突然減速度が急増し、落差のおおきす
ぎることがあるので、第５図の曲線Ｌ₇上に適当な領域
を設定した第９図を作り、スムーズ停止制御に入つた時
点以降、ｖが０に至る間でスムーズ停止制御線から適当な間隔をおいて設定された図示斜線の如きαの
領域に、運転者の操作量又は操作力に見合う減速度が入
つて来れば、スムーズ停止制御から離れて運転者の要求
する減速度に従うようにすることができる。第９図の斜
線領域は適当な数式でもよく、またテーブル記憶方式で
定めてもよい。

（ホ）実施例第10図は、実施例のブロツク図である。図において、１
は移動物体、２は制動装置の制御部、３は手動操作部、
４は制動部であり、また５は速度検出器、６は演算装置
である。

上記移動物体１の減速度は、速度検出器５によつて検出
された速度を演算装置６において微分することにより求
めてもよいが、適宜な減速度検出器を設け、直接検出す
るようにしてもよい。また、減速度の変化は、演算装置６において演算される。

上記実施例フローチヤートを第11図に示す。

【図面の簡単な説明】

第１図は時間と減速度の関係を示すグラフ、第２図から
第９図はこの発明の方法を実現するためのグラフ、第10
図は実施例のブロツク図、第11図はフローチヤートであ
る。１……移動体、２……制御部３……手動操作部、４……制動部５……速度検出器、６……演算装置

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】移動物体を制動・停止させるための制動力
を外部指令により増減し得る制動装置と、上記物体の速
度及び減速度を測定する手段と、所定の制御方式によっ
て制御すべき減速度を算出し上記測定された減速度が制
御すべき減速度と一致するように上記制動装置に対して
制動力を増減させる指令を発する演算装置とを備えた減
速度制御装置により、制動終期の制御切替点以降におい
てそれまでの制御方式を減速度の時間的変化が停止に至
るまで実質的に連続であるように制御するスムーズ停止
制御に切替えることとし、上記の制御切替点が、減速度
の絶対値が大きい時は比較的大きい一定速度であり、減
速度の絶対値が小さい時はより小さい一定速度であるこ
とを特徴とする減速度制御方法。
【請求項２】上記のスムーズ停止制御期間中に目標とす
べき減速度が時間に対して余弦曲線又はこれに近似した
曲線として与えられることを特徴とする特許請求の範囲
第１項に記載の減速度制御方法。
【請求項３】上記のスムーズ停止制御期間中に目標とす
べき減速度αが減速比v/v₀の関数ｆ（v/v₀）としてα＝
α₀ｆ（v/v₀）（ただしα₀は切替点減速度、Ｖ₀は切替
点速度）で与えられることを特徴とする特許請求の範囲
第１項又は第２項のいずれかに記載の減速度制御方法。
【請求項４】上記の関数ｆが、対応する（v/v₀）とｆ
（v/v₀）の有限個の数値の組として与えられていること
を特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の減速度制御
方法。
【請求項５】上記の制御切替点がによって与えられる曲線により判定されることを特徴と
する特許請求の範囲第１項から第４項のいずれかに記載
の減速度制御方法。
【請求項６】上記の関数ｇが、対応する（v/v₀）とｇ
（v/v₀）の有限個の数値の組として与えられていること
を特徴とする特許請求の範囲第５項に記載の減速度制御
方法。
【請求項７】上記の関数ｇがとして与えられていることを特徴とする特許請求の範囲
第５項に記載の減速度制御方法。
【請求項８】上記のスムーズ停止制御期間中に目標とす
べき減速度がで与えられることを特徴とする特許請求の範囲第１項、
第５項、第６項又は第７項に記載の減速度制御方法。
【請求項９】上記のスムーズ停止制御に移行するまでの
制御方式が運転者の操作量又は操作力と所定の関数関係
にあるような減速度を現出するごとき制御方式であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項から第８項のいず
れかに記載の減速度制御方法。
【請求項１０】上記のスムーズ停止制御移行後におい
て、運転者の操作量又は操作力により規定される減速度
の絶対値が、スムーズ停止制御によって規定される減速
度の絶対値より小であればスムーズ停止制御を停止し、
運転者の操作量又は操作力により規定される減速度制御
方式に戻ることを特徴とする特許請求の範囲第９項に記
載の減速度制御方法。
【請求項１１】上記のスムーズ停止制御移行後におい
て、運転者の操作量又は操作力により規定される減速度
の絶対値が、スムーズ停止制御に移行した時点の減速度
の絶対より大であればスムーズ停止制御を停止し、運転
者の操作量又は操作力により規定される減速度制御方式
に戻ることを特徴とする特許請求の範囲第９項又は第10
項に記載の減速度制御方法。
【請求項１２】上記スムーズ停止制御移行後において、
運転者の操作量又は操作力により規定される減速度の絶
対値が、スムーズ停止制御に移行した時点の減速度の絶
対値と、スムーズ停止制御で規定される減速度の絶対値
の間で適宜定めた一定の境界減速度の絶対値より大であ
ればスムーズ停止制御を停止し、運転者の操作量又は操
作力により規定される減速制御方式に戻ることを特徴と
する特許請求の範囲第９項又は第10項に記載の減速度制
御方法。