WO2017174361A1 - Verfahren und vorrichtung zum einstellen eines reglers eines fahrzeugs sowie regelungssystem für ein fahrzeug - Google Patents
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Definitions
- Vehicle can not be felt as adapted to his / her needs.
- the information about a current position of the vehicle may include, for example, the coordinates of the vehicle and may be transmitted via a corresponding navigation service (eg Global Positioning System, GPS; GLOBAL Navigation Satellite System, GLONASS; Galileo or Beidou).
- the calculation of the setpoint value for the variable controller parameter is furthermore based on the road data and the information about the instantaneous position of the vehicle. From the road data and the current position of the vehicle, for example, a road to be traveled soon as well as a state of the same (eg bad
- control strategy can be adapted to the road course to be traveled.
- the processor unit is further configured to change the calculated setpoint value for the variable controller parameter to a value from the permitted value range, which has a minimum distance from the calculated setpoint value for the variable controller parameter.
- the setpoint value for the variable controller parameter is thus set to the permitted value that comes closest to the actually calculated setpoint value. In this way, the stability and robustness of the controller can be ensured, but also a
- control strategy of the controller can be adapted to the user.
- a user-adjusted control by the controller The control can therefore be perceived by the user as being adapted to his / her needs.
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Abstract
Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs sowie Regelungssystem für ein Fahrzeug Bereitgestellt wird ein Verfahren (100) zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs, wobei der Regler zumindest einen variablen Reglerparameter umfasst. Dabei beinhaltet das Verfahren ein Empfangen (102) von Fahrzeugzustandsinformationen und von Informationen über einen aktuellen Wert des variablen Reglerparameters. Weiterhin beinhaltet das Verfahren ein Berechnen (104) eines Sollwertes für den variablen Reglerparameter unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks und auf Basis der Fahrzeugzustandsinformationen und der Informationen über den aktuellen Wert des variablen Reglerparameters. Das Verfahren beinhaltet ferner ein Ausgeben (106) des Sollwertes für den variablen Reglerparameter.
Description
Beschreibung
Verfahren und Vorrichtung zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs sowie
Regelungssystem für ein Fahrzeug
Die vorliegende Erfindung betrifft die adaptive Anpassung von Reglern im Fahrzeug.
Insbesondere betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren sowie eine Vorrichtung zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Regelungssystem für ein Fahrzeug.
Regler werden im Fahrzeug vielseitig eingesetzt. Bei einem Fahrzeug kann es sich sowohl um ein Personen- als auch um ein Nutzfahrzeug handeln. Regler werden in Fahrzeugen eingesetzt z.B. für die Steuerung des Motors oder auch in Fahrerassistenzsystemen verwendet. Der verwendete Regler muss dabei sowohl stabil als auch robust sein. Künstliche neuronale Netze erfüllen die vorgenannten Kriterien der Stabilität und Robustheit nicht, weshalb sie trotz ihrer generellen Eignung und ihrer ausgeprägten Adaptivität nicht als Regler im Kraftfahrzeug eingesetzt werden. Gewöhnliche (klassische) Regler sind nur sehr eingeschränkt adaptiv, weshalb die Regelung durch einen gewöhnlichen Regler z.B. von einem Benutzer des
Fahrzeugs nicht als an ihre / seine Bedürfnisse angepasst empfunden werden kann.
In der Druckschrift EP 2 629 243 A1 ist ein Verfahren zum Erkennen und Verfolgen von
Fahrspurmarkierungen gezeigt. Zur Klassifizierung von Kandidaten für Fahrspurmarkierungen wird ein künstliches neuronales Netz verwendet. Jedoch sind in der Druckschrift EP 2 629 243 A1 keine anpassungsfähigen Regler für Fahrzeuge gezeigt.
Die Druckschrift DE 10 2013 205 950 A1 zeigt ein Verfahren zur Detektion von Straßenrändern. Zur Klassifizierung von Kandidaten für Straßenränder wird ein künstliches neuronales Netz verwendet. Jedoch sind auch in der Druckschrift DE 10 2013 205 950 A1 keine
anpassungsfähigen Regler für Fahrzeuge gezeigt.
In der Druckschrift US 8,744,689 B2 ist eine Vorrichtung zur Steuerung eines Fahrzeugs gezeigt. Abhängig von einer lateralen Beschleunigung des Fahrzeugs wird bei einem
Lenkeinschlag das Fahrzeug abgebremst oder beschleunigt. Auch können einem Fahrer des Fahrzeugs Informationen hinsichtlich idealer Brems-, Lenk- oder Beschleunigungsphasen vermittelt werden. Für den Fahrer ist somit ein„überwachtes Lernen", das als Lernmethode für neuronale Netzwerke bekannt ist, möglich. Auch in der Druckschrift US 8,744,689 B2 sind keine anpassungsfähigen Regler für Fahrzeuge gezeigt.
Es besteht somit ein Erfordernis, eine Möglichkeit bereitzustellen, um eine Regelstrategie eines Reglers eines Fahrzeugs bedarfsgerecht anzupassen.
Die vorliegende Erfindung ermöglicht dies durch ein Verfahren zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs. Ein Regler ist eine Vorrichtung bzw. eine Routine, die selbsttätig eine oder mehrere (physikalische) Größen so beeinflusst, dass ein vorgegebener Wert auch bei
Störeinflüssen möglichst gut eingehalten wird. Ein Regler vergleicht innerhalb eines
Regelkreises laufend eine Führungsgröße (Sollwert) mit einer Regelgröße (Istwert) und ermitteln aus dem Unterschied der beiden Größen - der Regelabweichung (Regeldifferenz) - eine Stellgröße, welche eine Regelstrecke so beeinflusst, dass die Regelabweichung im eingeschwungenen Zustand zu einem Minimum wird. Bei dem Regler kann es sich z.B. um einen Proportional-Regler (P-Regler), einen Proportional-Integral-Regler (Pl-Regler), einen Proportional-Integral-Derivativ-Regler (PID-Regler), einen Proportional-Derivativ-Regler (PD- Regler) oder einen Integral-Regler (I-Regler) handeln. Gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst der Regler dafür zumindest einen variablen Reglerparameter, d.h. mindestens ein Parameter der Reglergleichung ist veränderlich bzw. einstellbar.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst ein Empfangen von Fahrzeugzustandsinformationen und von Informationen über einen aktuellen Wert des variablen Reglerparameters. Bei den Fahrzeugzustandsinformationen handelt es sich um Daten, die einen Zustand des Fahrzeugs charakterisieren. Dabei kann es sich z.B. um im Fahrzeug gemessene (physikalische)
Parameter, wie etwa Beschleunigung, Neigung, Moment, Spannung, Strom, Fahrzeugposition etc. oder auch davon abgeleitete Größen handeln. Die Fahrzeugzustandsinformationen können ferner auch eine Abweichung eines Ist-Wertes von einem Sollwert der von dem Regler geregelten Größe umfassen. Abhängig vom einzustellenden Regler können die
Fahrzeugzustandsinformationen Informationen über eine oder mehrere Größen umfassen. Der aktuelle Wert des variablen Reglerparameters gibt den momentan vom Regler verwendeten Wert für den variablen Reglerparameter an.
Ferner umfasst das erfindungsgemäße Verfahren ein Berechnen eines Sollwertes für den variablen Reglerparameter auf Basis der Fahrzeugzustandsinformationen und der
Informationen über den aktuellen Wert des variablen Reglerparameters. Die Berechnung erfolgt dabei unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks. Ein künstliches neuronales Netzwerk ist ein Netz aus künstlichen Neuronen (z.B. McCulloch-Pitts-Neuronen), das nach seiner Konstruktion trainiert werden kann, um es bedarfsgerecht anzupassen. Das künstliche neuronale Netzwerk kann dabei eine Vielzahl unterschiedlicher Topologien aufweisen.
Beispielsweise kann das künstliche neuronale Netzwerk ein ein- bzw. mehrschichtiges feedforward-Netzwerk oder eine rekurrentes Netzwerk sein.
Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst weiterhin ein Ausgeben des Sollwertes für den variablen Reglerparameter an den Regler. Dem Regler können somit die benötigten
Informationen bereitgestellt werden, um den variablen Reglerparameter entsprechend einzustellen.
Die Anpassungsfähigkeit künstlicher neuronaler Netzwerke kann genutzt werden, um den variablen Reglerparameter, d.h. die Regelstrategie des Reglers, bedarfsgerecht anzupassen. Beispielsweise können durch das künstliche neuronale Netzwerk aus den
Fahrzeugzustandsinformationen Charakteristika bzw. Eigenheiten eines Benutzers (Fahrers) extrahiert und für die Berechnung des Sollwertes für den variablen Reglerparameter berücksichtigt werden. Entsprechend kann die Regelstrategie an den Benutzer angepasst werden. Die Regelung kann von dem Benutzer daher als an ihre / seine Bedürfnisse angepasst empfunden werden. Ganz allgemein kann die Regelstrategie an die von den
Fahrzeugzustandsinformationen umfassten Größen angepasst werden (z.B. Straßenzustand, Straßenverlauf).
In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren daher weiterhin ein Empfangen des Sollwertes für den variablen Reglerparameter durch den Regler sowie ein Einstellen des variablen Reglerparameters auf den Sollwert für den variablen
Reglerparameter durch den Regler. Es erfolgt somit eine bedarfsgerechte Anpassung des Reglers bzw. der Regelstrategie an z.B. die Bedürfnisse des Benutzers des Fahrzeugs. Die Regelung kann daher z.B. besser an die Bedürfnisse des Benutzers angepasst erfolgen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein erlaubter
Wertebereich für den variablen Reglerparameter vorbestimmt. Durch die Vorgabe des erlaubten Wertebereichs können Stabilität und Robustheit sichergestellt werden. Beispielsweise kann der
Wertebereich auf solche Werte beschränkt sein, für die Stabilität und Robustheit des Reglers nachgewiesen wurden. Das Berechnen des Sollwertes für den variablen Reglerparameter umfasst daher ferner ein Prüfen, ob der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter von dem Wertebereich umfasst ist. Es erfolgt somit eine interne Verifikation während der Berechnung des Sollwerts, ob sich der berechnete Sollwert im erlaubten Wertebereich befindet. Falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, umfasst das Verfahren daher ferner ein Ändern des berechneten Sollwertes für den variablen Reglerparameter auf einen Wert aus dem erlaubten Wertebereich, der einen geringsten Abstand von dem berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter aufweist. Der Sollwert für den variablen Reglerparameter wird somit auf denjenigen erlaubten Wert eingestellt, der dem eigentlich berechneten Sollwert am nächsten kommt. Auf diese Weise können Stabilität und Robustheit des Reglers sichergestellt werden, aber auch eine
bestmögliche Anpassung der Regelstrategie an die konkreten Umstände (z.B.
Benutzerwünsche).
In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist wiederum ein erlaubter Wertebereich für den variablen Reglerparameter vorbestimmt. Das Verfahren umfasst dabei ein Prüfen durch den Regler, ob der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter von dem Wertebereich umfasst ist. Falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, umfasst das Verfahren ein Einstellen des variablen Reglerparameters durch den Regler auf einen Wert aus dem erlaubten Wertebereich, der einen geringsten Abstand von dem berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter aufweist. Die Verifikation, ob sich der berechnete Sollwert im erlaubten Wertebereich befindet, erfolgt somit durch den Regler selbst. Auf diese Weise können wiederum Stabilität und Robustheit des Reglers sichergestellt werden, aber auch eine bestmögliche Anpassung der Regelstrategie an die konkreten Umstände (z.B. Benutzerwünsche).
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfassen die
Fahrzeugzustandsinformationen eine Abweichung eines Ist-Wertes von einem Sollwert der von dem Regler geregelten Größe und / oder einen Lenkradwinkel (d.h. Winkel des Lenkrads relativ zu einer Nullstellung bei Geradeausfahrt des Fahrzeugs) und / oder ein Lenkradmoment (d.h. Drehmoment an der Lenksäule) und / oder eine Stellung eines Fahrzeugpedals (z.B. Gas- oder Bremspedal) und / oder eine Geschwindigkeit des Fahrzeugs und / oder eine Position des Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur. Die vorgenannten Charakteristika können einen Wunsch eines Benutzers bzw. eine Eigenheit des Benutzers anzeigen, an die die Regelstrategie angepasst werden kann, um eine an den Benutzer angepasst Regelung zu ermöglichen.
Beispielsweise kann die Position des Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur anzeigen, ob der Benutzer das Fahrzeug für gewöhnlich eher links, eher mittig oder eher rechts innerhalb der Fahrspur bewegt. Entsprechend kann z.B. ein Reglerparameter eines Reglers eines
Fahrerassistenzsystems auf die gewöhnliche, d.h. bevorzugte, Position innerhalb der Fahrspur eingestellt werden, so dass das Fahrerassistenzsystem eine verbesserte Unterstützung für den Benutzer ermöglichen kann.
In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner ein Empfangen von Informationen über einen Benutzer des Fahrzeugs. Bei den Informationen über den Benutzer des Fahrzeugs handelt es sich um spezifische Charakteristika eines Benutzers. Die Informationen über den Benutzer des Fahrzeugs umfassen beispielsweise Informationen die einen Fahrstil bzw. eine Fahrcharakteristik eines Benutzers kennzeichnen. In dem erfindungsgemäßen Verfahren basiert das Berechnen des Sollwertes für den variablen
Reglerparameter daher ferner auch auf den Informationen über den Benutzer des Fahrzeugs. Entsprechend kann die Regelstrategie noch besser an die Eigenheiten des Benutzers des Fahrzeugs angepasst werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfassen die Informationen über den Benutzer des Fahrzeugs eine Fahrzeugeinstellung des Benutzers und / oder ein Lenkcharakteristik des Benutzers und / oder eine Pedalcharakteristik des Benutzers. Bei der Fahrzeugeinstellung kann es z.B. um eine Einstellung eines Spiegels, eines Sitzes oder des Lenkrads des Fahrzeugs handeln. Die Lenkcharakteristik kann z.B. angeben, ob ein Benutzer eher sanft oder eher ruppig lenkt. Somit kann die Lenkcharakteristik ein vom Benutzer des Fahrzeugs bevorzugtes Lenkverhalten anzeigen. Die Pedalcharakteristik kann z.B. angeben, ob ein Benutzer das Gaspedal oder das Bremspedal eher sanft oder eher energisch tritt. Mithin kann die Pedalcharakteristik Auskunft über ein bevorzugtes Beschleunigungs- bzw.
Bremsverhalten des Benutzers geben. Die Berücksichtigung eines oder mehrerer der vorgenannten Parameter für die Bestimmung des Sollwerts des Reglers kann die
Regelstrategie somit besser an die Wünsche bzw. Gewohnheiten des Benutzers anpassen.
In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst das Verfahren ferner ein Empfangen von Straßendaten und Informationen über eine momentane Position des
Fahrzeugs. Bei den Straßendaten kann es sich z.B. um Daten handeln, die einen
Straßenverlauf oder auch einen Zustand einer Straße anzeigen. Die Informationen über eine momentane Position des Fahrzeugs können z.B. die Koordinaten des Fahrzeugs umfassen und können über einen entsprechenden Navigationsdienst (z.B. Global Positioning System, GPS;
GLObal Navigation Satellite System, GLONASS; Galileo oder Beidou) empfangen werden. Das Berechnen des Sollwertes für den variablen Reglerparameter basiert dabei ferner auf den Straßendaten und den Informationen über die momentane Position des Fahrzeugs. Aus den Straßendaten und der momentanen Position des Fahrzeugs kann z.B. ein demnächst zu durchfahrender Straßenverlauf sowie eine Zustand desselben (z.B. schlechte
Straßenverhältnisse) bestimmt werden. Entsprechend kann die Regelstrategie an den zu durchfahrenden Straßenverlauf angepasst werden. So kann z.B. die Regelung eines
Fahrerassistenzsystems an den Straßenverlauf angepasst werden (z.B. Verwendung anderer Werte des Reglerparameters für einen kurvige als für einen eher geradlinigen Straßenverlauf). Auch kann z.B. die Regelung für ein Anti-Blockier-System (ABS) des Fahrzeugs an den Zustand der Straße angepasst werden, um ein verbessertes Bremsverhalten des Fahrzeugs zu ermöglichen.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfassen die Straßendaten einen Radius einer Kurve und / oder eine Länge einer Kurve. Die vorgenannten Charakteristika können insbesondere zur Anpassung von Fahrerassistenzsystemen an den realen
Straßenverlauf genutzt werden.
In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist der Regler daher ein Regler eines Fahrerassistenzsystems. Bei dem Fahrerassistenzsystem handelt es sich um eine (elektronische) Zusatzeinrichtung im Fahrzeug zur Unterstützung des Benutzers in bestimmten Fahrsituationen. Das Fahrerassistenzsystem kann z.B. teilautonom oder autonom in Antrieb, Steuerung oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeuges eingreifen oder durch geeignete Mensch-Maschine-Schnittstellen den Fahrer kurz vor oder während kritischer Situationen warnen. Bei dem Fahrerassistenzsystem kann es sich z.B. um ein ABS, einen (elektronischen) Bremsassistenten, eine Einparkhilfe, eine elektronische Stabilitätskontrolle (ESP), eine automatische Distanzregelung, einen Spurhalteassistenten (Lane Keeping Assist) oder einen Spurwechselassistenten handeln. Aufgrund der Lernfähigkeit des künstlichen neuronalen Netzes können einer oder mehrere variable Reglerparameter des Reglers des
Fahrerassistenzsystems an die Bedürfnisse und Wünsche des Benutzers des Fahrzeugs angepasst werden. Entsprechend kann die Unterstützung des Fahrerassistenzsystems vom Benutzer des Fahrzeugs als weniger starr und somit als an seine Bedürfnisse angepasst empfunden werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist der Regler ein Regler eines autonomen Fahrsystems des Fahrzeugs. Bei dem autonomen Fahrsystem handelt es sich
um eine (elektronische) Zusatzeinrichtung im Fahrzeug, die das Fahrzeug ohne Einfluss eines menschlichen Fahrers steuern kann. Das autonome Fahrsystem kann dazu z.B. mit Hilfe verschiedener Sensoren die Umgebung des Fahrzeugs wahrnehmen und aus den gewonnenen Informationen die eigene Position und die anderer Verkehrsteilnehmer bestimmen. Um das Fahrziel anzusteuern, kann das Fahrerassistenzsystem beispielsweise autonom in Antrieb, Steuerung oder Signalisierungseinrichtungen des Fahrzeuges eingreifen. Aufgrund der Lernfähigkeit des künstlichen neuronalen Netzes können einer oder mehrere variable
Reglerparameter des Reglers des autonomen Fahrsystems des Fahrzeugs an konkrete Fahrsituationen angepasst werden. Mit anderen Worten: Das künstliche neuronale Netz kann trainiert werden, um Reglerparameter des Reglers des autonomen Fahrsystems an bestimmte Fahrsituationen anzupassen. Entsprechend kann ein verbessertes Regelungsergebnis, d.h. ein verbessertes autonomes Bewegen des Fahrzeugs im öffentlichen Verkehr, ermöglicht werden.
Es versteht sich von selbst, dass Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung auch ein Programm mit einem Programmcode zum Durchführen eines der hierin beschriebenen
Verfahren umfasst, wenn der Programmcode auf einem Computer, einem Prozessor oder einer programmierbaren Hardwarekomponente abläuft bzw. dort ausgeführt wird (z.B. einem
Steuergerät eines Fahrzeugs).
Die Erfindung umfasst in einem weiteren Aspekt eine Vorrichtung zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs, wobei der Regler zumindest einen variablen Reglerparameter umfasst. Die Vorrichtung umfasst dabei eine erste Schnittstelle, die eingerichtet ist,
Fahrzeugzustandsinformationen und Informationen über einen aktuellen Wert des variablen Reglerparameters zu empfangen. Ferner umfasst die Vorrichtung eine Prozessoreinheit, die eingerichtet ist, unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks einen Sollwert für den variablen Reglerparameter auf Basis der Fahrzeugzustandsinformationen und der
Informationen über den aktuellen Wert des variablen Reglerparameters zu berechnen.
Weiterhin umfasst die Vorrichtung eine zweite Schnittstelle, die eingerichtet ist, den Sollwert für den variablen Reglerparameter auszugeben. Bei der ersten Schnittstelle als auch der zweiten Schnittstelle kann es sich sowohl um eine Hardwareschnittstelle als auch um eine
Softwareschnittstelle handeln.
Durch die erfindungsgemäße Vorrichtung können dem Regler somit die benötigten
Informationen bereitgestellt werden, um den variablen Reglerparameter entsprechend einzustellen. Die Anpassungsfähigkeit künstlicher neuronaler Netzwerke kann eine
bedarfsgerechte Anpassung des variablen Reglerparameters, d.h. der Regelstrategie des
Reglers, ermöglichen. Beispielsweise können durch das künstliche neuronale Netzwerk aus den Fahrzeugzustandsinformationen Charakteristika bzw. Eigenheiten eines Benutzers
(Fahrers) extrahiert und für die Berechnung des Sollwertes für den variablen Reglerparameter berücksichtigt werden. Entsprechend kann die Regelstrategie an den Benutzer angepasst werden. Die Regelung kann von dem Benutzer daher als an ihre / seine Bedürfnisse angepasst empfunden werden. Ganz allgemein kann die Regelstrategie an die von den
Fahrzeugzustandsinformationen umfassten Größen angepasst werden.
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein erlaubter
Wertebereich für den variablen Reglerparameter vorbestimmt. Die Prozessoreinheit ist daher ferner eingerichtet, zu prüfen, ob der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter von dem Wertebereich umfasst ist. Mithin ist die Prozessoreinheit somit eingerichtet, zu prüfen, ob der berechnete Sollwert ein zulässiger Wert für den Reglerparameter ist. Durch die Vorgabe des erlaubten Wertebereichs können Stabilität und Robustheit des Reglers sichergestellt werden. Falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem
Wertebereich umfasst ist, ist die Prozessoreinheit ferner eingerichtet, den berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter auf einen Wert aus dem erlaubten Wertebereich zu ändern, der einen geringsten Abstand von dem berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter aufweist. Der Sollwert für den variablen Reglerparameter wird somit auf denjenigen erlaubten Wert eingestellt, der dem eigentlich berechneten Sollwert am nächsten kommt. Auf diese Weise können Stabilität und Robustheit des Reglers sichergestellt werden, aber auch eine
bestmögliche Anpassung der Regelstrategie an die konkreten Umstände (z.B.
Benutzerwünsche).
In einem weiteren Aspekt umfasst die Erfindung ein Regelungssystem für ein Fahrzeug, das neben einer oben beschriebenen Vorrichtung zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs einen Regler mit zumindest einem variablen Reglerparameter aufweist. Der Regler ist dabei mit der Vorrichtung gekoppelt und umfasst eine dritte Schnittstelle, die ausgebildet ist, den Sollwert für den variablen Reglerparameter zu empfangen. Weiterhin umfasst der Regler eine
Prozessoreinheit, die eingerichtet ist, den variablen Reglerparameter auf den Sollwert für den variablen Reglerparameter einzustellen.
Aufgrund der Anpassungsfähigkeit künstlicher neuronaler Netzwerke kann eine
bedarfsgerechte Anpassung des variablen Reglerparameters, d.h. der Regelstrategie des Reglers, ermöglicht werden. Beispielsweise können durch das künstliche neuronale Netzwerk aus den Fahrzeugzustandsinformationen Charakteristika bzw. Eigenheiten eines Benutzers
(Fahrers) extrahiert und für die Berechnung des Sollwertes für den variablen Reglerparameter berücksichtigt werden. Entsprechend kann die Regelstrategie des Reglers an den Benutzer angepasst werden. Somit kann z.B. eine benutzerangepasste Regelung durch den Regler erfolgen. Die Regelung kann von dem Benutzer daher als an ihre / seine Bedürfnisse angepasst empfunden werden. Ganz allgemein kann die Regelstrategie an die von den
Fahrzeugzustandsinformationen umfassten Größen angepasst werden.
In einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung ist ein erlaubter Wertebereich für den variablen Reglerparameter vorbestimmt. Die Prozessoreinheit des Reglers ist daher ferner eingerichtet zu prüfen, ob der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter von dem Wertebereich umfasst ist. Der Regler kann somit prüfen, ob sich der berechnete Sollwert innerhalb des die Stabilität und Robustheit der Regelung sicherstellenden, erlaubten
Wertebereichs befindet. Falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, ist Prozessoreinheit des Reglers eingerichtet, den variablen Reglerparameter auf einen Wert aus dem erlaubten Wertebereich einzustellen, der einen geringsten Abstand von dem berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter aufweist. Der variable Reglerparameter wird somit auf denjenigen erlaubten Wert eingestellt, der dem eigentlich berechneten Sollwert am nächsten kommt. Auf diese Weise können Stabilität und Robustheit des Reglers sichergestellt werden, aber auch eine bestmögliche Anpassung der Regelstrategie an die konkreten Umstände (z.B. Benutzerwünsche).
Gemäß einigen Ausführungsbeispielen der vorliegenden Erfindung umfasst der Regler eine vierte Schnittstelle, die eingerichtet ist, Informationen, dass der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, an die Vorrichtung zu senden, falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem
Wertebereich umfasst ist. Der Regler kann somit eine Rückmeldung an die Vorrichtung geben. Mit Hilfe der Informationen, dass der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, kann die Vorrichtung z.B. prüfen, ob die Berechnung des Sollwerts fehlerhaft war, oder eine Anpassung des künstlichen neuronalen Netzwerks vornehmen (d.h. das künstliche neuronale Netzwerk kann mit den rückgeführten Informationen des Reglers trainiert werden).
Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung werden nachfolgend, Bezug nehmend auf die beigefügten Figuren, näher erläutert. Es zeigen:
Fig. 1 ein Flussdiagram eines Ausführungsbeispiels eines Verfahrens zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs; und
Fig. 2 schematisch ein Ausführungsbeispiel eines Regelungssystems für ein Fahrzeug.
In der Fig. 1 ist ein Verfahren 100 zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs gezeigt. Der Regler umfasst dabei zumindest einen variablen Reglerparameter. Das Verfahren 100 umfasst ein Empfangen 102 von Fahrzeugzustandsinformationen und von Informationen über einen aktuellen Wert des variablen Reglerparameters. Wie oben ausgeführt, charakterisieren die Fahrzeugzustandsinformationen einen Zustand des Fahrzeugs. Weiterhin umfasst das
Verfahren ein Berechnen 104 eines Sollwertes für den variablen Reglerparameter auf Basis der Fahrzeugzustandsinformationen und der Informationen über den aktuellen Wert des variablen Reglerparameters. Die Berechnung des Sollwertes für den variablen Reglerparameter erfolgt dabei unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks. Ferner umfasst das
Verfahren ein Ausgeben 106 des Sollwertes für den variablen Reglerparameter.
Aufgrund der Anpassungsfähigkeit bzw. Trainierbarkeit künstlicher neuronaler Netzwerke kann eine bedarfsgerechte Anpassung des variablen Reglerparameters, d.h. der Regelstrategie des Reglers, ermöglicht werden. Beispielsweise können durch das künstliche neuronale Netzwerk aus den Fahrzeugzustandsinformationen Charakteristika bzw. Eigenheiten eines Benutzers extrahiert und für die Berechnung des Sollwertes für den variablen Reglerparameter
berücksichtigt werden. Entsprechend kann die Regelstrategie des Reglers an den Benutzer angepasst werden. Somit kann z.B. eine benutzerangepasste Regelung durch den Regler erfolgen. Die Regelung kann von dem Benutzer daher als an ihre / seine Bedürfnisse angepasst empfunden werden.
Weitere Details und Aspekte des Verfahrens sind vorangehend in Zusammenhang mit einem oder mehreren Ausführungsbeispielen beschrieben. Das Verfahren kann eines oder mehrere optionale Merkmale gemäß einem oder mehreren der hier beschriebenen Ausführungsbeispiele umfassen.
Die Fig. 2 zeigt ein Regelungssystem 200 für ein Fahrzeug. Das Regelungssystem 200 ist in dem Beispiel der Fig. 2 als Regelungssystem eines Spurhalteassistenzsystems gezeigt. Das Regelungssystem 200 weist einen Regler 220 und eine erfindungsgemäße Vorrichtung 210 zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs auf. Der Regler 220 weist einen oder mehrere variable Reglerparameter auf. In dem in der Fig. 2 gezeigten Beispiel umfasst der Regler 220
mehrere variable, d.h. einstellbare, Reglerparameter. Die Reglerparameter für einen Regler eines Spurhalteassistenzsystems können z.B. eine Vorrausschaulänge, eine Eingriffsstärke, ein Eingriffszeitpunkt, ein maximales Lenkradmoment oder ein Grad des Kurvenschneidens sein. Weiterhin umfasst das Regelungssystem 200 eine Kamera 230, mit der die Position des Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur bestimmt werden kann. Die Positionsinformationen gehen als Eingangsgröße in den Regler 220 ein, ebenso wie ein Lenkradwinkel 201 sowie ein
Lenkradmoment 202 des Fahrzeugs. Abhängig von den in den Regler 220 eingehenden Eingangsgrößen bestimmt dieser ein zusätzliches (additives) Moment, das zusätzlich zu dem durch den Benutzer vermittelten Lenkradmoment in die elektrische Hilfskraftlenkung 250 des Fahrzeugs als Eingangsgröße eingeht, um einen entsprechenden Lenkwinkel des Fahrzeugs einzustellen.
Die Vorrichtung 210 umfasst eine erste Schnittstelle zum Empfangen von
Fahrzeugzustandsinformationen und Informationen über einen aktuellen Wert des variablen Reglerparameters. Die aktuellen Werte der variablen Reglerparameter empfängt die
Vorrichtung 210 von dem Regler 220. Der Regler 220 gibt einen Satz von Ausgabewerten 221 aus. Der Satz von Ausgabewerten 221 kann neben den aktuellen Wert des variablen
Reglerparameter weitere Ausgabewerte 221 -1 , 221-3, 221-n des Reglers 220 an die Vorrichtung 210 ausgeben. Zum Beispiel können die weiteren Ausgabewerte eine Korrektur der durch das Spurhalteassistenzsystem ausgegebenen Spur durch den Benutzer des Fahrzeugs oder eine überlenkende Eingabe des Benutzers am Lenkrad angeben. Neben dem Satz an Ausgabewerten 221 empfängt die Vorrichtung 210 über die erste Schnittstelle noch den Lenkradwinkel 201 sowie das Lenkradmoment 202. Auch empfängt die die Vorrichtung 210 über die erste Schnittstelle Straßendaten und Informationen über eine momentane Position des Fahrzeugs 240. Neben den in Fig. 2 angedeuteten Informationen kann die Vorrichtung 210 optional weitere Informationen empfangen - z.B. Informationen über einen Benutzer des Fahrzeugs (etwa spezifische Fahrzeugeinstellungen, Lenkcharakteristik, Pedalcharakteristik).
Die Vorrichtung 210 kann daraus eine Abweichung der momentanen Regelung durch den Regler 220 von einem eigentlichen Regelungswunsch des Benutzers bestimmen. Wenn der Regler 220 des Spurhalteassistenzsystems beispielsweise das Fahrzeug in einer Kurve in der Mitte der Fahrspur halten möchte, der Benutzer jedoch die Kurve innerhalb seiner Fahrspur schneiden möchte, erkennt die Vorrichtung 210 z.B. Abweichungen der tatsächlichen Fahrspur von der durch das Spurhalteassistenzsystem vorgeschlagenen Fahrspur oder auch ein
Lenkradmoment, mit dem dieser„gegen" das Spurhalteassistenzsystem lenkt (und somit über
das Lenkradmoment hinausgeht, das der Benutzer bei einer Fahrt ohne
Spurhalteassistenzsystem aufbringen müsste).
Basierend auf den empfangenen Fahrzeugzustandsinformationen und den Informationen über den aktuellen Wert des variablen Reglerparameters berechnet eine Prozessoreinrichtung der Vorrichtung 210 unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks einen (geänderten) Sollwert für zumindest einen der variablen Reglerparameter des Reglers 220. Die Sollwerte für die Reglerparameter werden als Satz an Sollwerten für Reglerparameter 21 1 über eine zweite Schnittstelle an den Regler 220 ausgegeben. Abhängig von der Anzahl an variablen
Reglerparametern des Reglers 220 wird ein Sollwert 21 1-1 für einen ersten Reglerparameter des Reglers 220 und optional weitere Sollwerte 21 1 -2, 21 1 -3, 21 1 -n für weitere
Reglerparameter des Reglers 220 über die zweite Schnittstelle an diesen ausgegeben.
Anknüpfend an das obigen Beispiel der Kurvenfahrt, können Sollwerte für die Reglerparameter des Reglers 220 berechnet werden, so dass der Regler 220 des Spurhalteassistenzsystem das Fahrzeug in kommenden Kurven eher auf der kurveninneren Seite der Fahrspur führen wird. Ähnlich kann z.B. eine Positionierung des Fahrzeugs durch den Regler 220 des
Spurhalteassistenzsystems bei Geradeausfahrt eingestellt werden. Das heißt, es kann eingestellt werden, ob das Fahrzeug eher links, mittig oder eher rechts in der Fahrspur geführt werden soll.
Der Regler 220 empfängt die berechneten Sollwerte für die Reglerparameter über eine dritte Schnittstelle und eine Prozessoreinheit des Reglers 220 stellt die variablen Reglerparameter auf den jeweiligen Sollwert ein. Die Regelung durch das Spurhalteassistenzsystem kann somit an die Bedürfnisse des Benutzers des Fahrzeugs angepasst werden.
Wie bereits oben angedeutet, können sowohl die Vorrichtung 210 als auch der Regler 220 ausgebildet sein, zu prüfen, ob die von der Vorrichtung 210 berechneten Sollwerte für die Reglerparameter von jeweiligen erlaubten Wertebereichen umfasst sind. Auf diese Weise kann sichergestellt werden, dass der Regler 220 nur mit Parametersätzen arbeitet, die Robustheit und Stabilität des Reglers 220 gewährleisten.
Bezugszeichenliste
100 Verfahren zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs
102 Empfangen von Fahrzeugzustandsinformationen und von Informationen über einen aktuellen Wert des variablen Reglerparameters
104 Berechnen eines Sollwertes für den variablen Reglerparameter
106 Ausgeben des Sollwertes für den variablen Reglerparameter
200 Regelungssystem für ein Fahrzeug
201 Lenkradwinkel
202 Lenkradmoment
210 Vorrichtung zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs
21 1 Satz an Sollwerten für Reglerparameter
21 1 -1 Sollwert für ersten Reglerparameter
21 1 -2 Sollwert für zweiten Reglerparameter
21 1 -3 Sollwert für dritten Reglerparameter
21 1 -n Sollwert für n-ten Reglerparameter
220 Regler
221 Satz an Ausgabewerten des Reglers
221 -1 erster Ausgabewert des Reglers
221 -2 zweiter Ausgabewert des Reglers
221 -3 dritter Ausgabewert des Reglers
221 -4 n-ter Ausgabewert des Reglers
222 zusätzliches Moment für elektrische Hilfskraftlenkung
230 Kamera
240 Straßendaten und Informationen über eine momentane Position des Fahrzeugs
250 elektrische Hilfskraftlenkung
Claims
Patentansprüche
Verfahren (100) zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs, wobei der Regler zumindest einen variablen Reglerparameter umfasst, und wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
• Empfangen (102) von Fahrzeugzustandsinformationen und von Informationen über einen aktuellen Wert des variablen Reglerparameters;
• Berechnen (104), unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks, eines Sollwertes für den variablen Reglerparameter auf Basis der
Fahrzeugzustandsinformationen und der Informationen über den aktuellen Wert des variablen Reglerparameters; und
• Ausgeben (106) des Sollwertes für den variablen Reglerparameter.
Verfahren nach Anspruch 1 , wobei ein erlaubter Wertebereich für den variablen
Reglerparameter vorbestimmt ist, und wobei das Berechnen (104) des Sollwertes für den variablen Reglerparameter ferner umfasst:
• Prüfen, ob der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter von dem Wertebereich umfasst ist; und
• falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, Ändern des berechneten Sollwertes für den variablen Reglerparameter auf einen Wert aus dem erlaubten Wertebereich, der einen geringsten Abstand von dem berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter aufweist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Verfahren ferner umfasst:
• Empfangen des Sollwertes für den variablen Reglerparameter durch den Regler; und
• Einstellen des variablen Reglerparameters auf den Sollwert für den variablen Reglerparameter durch den Regler.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei ein erlaubter Wertebereich für den variablen
Reglerparameter vorbestimmt ist, und wobei das Verfahren ferner umfasst:
• Prüfen durch den Regler, ob der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter von dem Wertebereich umfasst ist; und
• falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, Einstellen des variablen Reglerparameters durch den Regler auf einen Wert aus dem erlaubten Wertebereich, der einen geringsten Abstand von dem berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter aufweist.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei die
Fahrzeugzustandsinformationen eine Abweichung eines Ist-Wertes von einem Sollwert der von dem Regler geregelten Größe und / oder einen Lenkradwinkel und / oder ein Lenkradmoment und / oder eine Stellung eines Fahrzeugpedals und / oder eine
Geschwindigkeit des Fahrzeugs und / oder eine Position des Fahrzeugs innerhalb einer Fahrspur umfassen.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner ein Empfangen von Informationen über einen Benutzer des Fahrzeugs umfasst, und wobei das Berechnen (104) des Sollwertes für den variablen Reglerparameter ferner auf den Informationen über den Benutzer des Fahrzeugs basiert.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei die Informationen über den Benutzer des Fahrzeugs eine Fahrzeugeinstellung des Benutzers und / oder ein Lenkcharakteristik des Benutzers und / oder eine Pedalcharakteristik des Benutzers umfassen.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei das Verfahren ferner ein Empfangen von Straßendaten und Informationen über eine momentane Position des Fahrzeugs umfasst, und wobei das Berechnen (104) des Sollwertes für den variablen
Reglerparameter ferner auf den Straßendaten und den Informationen über die momentane Position des Fahrzeugs basiert.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Straßendaten einen Radius einer Kurve und / oder eine Länge einer Kurve umfassen.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der Regler ein Regler eines Fahrerassistenzsystems ist.
1 1. Vorrichtung (210) zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs, wobei der Regler
zumindest einen variablen Reglerparameter umfasst, und wobei die Vorrichtung
Folgendes umfasst:
• eine erste Schnittstelle, die eingerichtet ist, Fahrzeugzustandsinformationen und Informationen über einen aktuellen Wert des variablen Reglerparameters zu empfangen;
• eine Prozessoreinheit, die eingerichtet ist, unter Verwendung eines künstlichen neuronalen Netzwerks einen Sollwert für den variablen Reglerparameter auf Basis der Fahrzeugzustandsinformationen und der Informationen über den aktuellen Wert des variablen Reglerparameters zu berechnen; und
• eine zweite Schnittstelle, die eingerichtet ist, den Sollwert für den variablen
Reglerparameter auszugeben.
12. Vorrichtung nach Anspruch 1 1 , wobei ein erlaubter Wertebereich für den variablen
Reglerparameter vorbestimmt ist, und wobei die Prozessoreinheit ferner eingerichtet ist:
• zu prüfen, ob der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter von dem Wertebereich umfasst ist; und
• falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, den berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter auf einen Wert aus dem erlaubten Wertebereich zu ändern, der einen geringsten Abstand von dem berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter aufweist.
13. Regelungssystem (200) für ein Fahrzeug, umfassend:
• eine Vorrichtung (210) zum Einstellen eines Reglers eines Fahrzeugs gemäß Anspruch 1 1 oder Anspruch 12; und
• einen Regler (220) mit zumindest einem variablen Reglerparameter, der mit der Vorrichtung gekoppelt ist, wobei der Regler Folgendes umfasst:
• eine dritte Schnittstelle, die ausgebildet ist, den Sollwert für den variablen
Reglerparameter zu empfangen; und
• eine Prozessoreinheit, die eingerichtet ist, den variablen Reglerparameter auf den Sollwert für den variablen Reglerparameter einzustellen.
14. Regelungssystem nach Anspruch 13, wobei ein erlaubter Wertebereich für den variablen Reglerparameter vorbestimmt ist, und wobei die Prozessoreinheit des Reglers (220) ferner eingerichtet ist:
• zu prüfen, ob der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter von dem Wertebereich umfasst ist; und
• falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, den variablen Reglerparameter auf einen Wert aus dem erlaubten Wertebereich einzustellen, der einen geringsten Abstand von dem berechneten Sollwert für den variablen Reglerparameter aufweist.
15. Regelungssystem nach Anspruch 14, wobei der Regler (220) eine vierte Schnittstelle umfasst, und wobei die vierte Schnittstelle eingerichtet ist, Informationen, dass der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist, an die Vorrichtung (210) zu senden, falls der berechnete Sollwert für den variablen Reglerparameter nicht von dem Wertebereich umfasst ist.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 17713226 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 17713226 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |