JPH10272963A - Leading vehicle follow-up control device - Google Patents
Leading vehicle follow-up control deviceInfo
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- JPH10272963A JPH10272963A JP9079947A JP7994797A JPH10272963A JP H10272963 A JPH10272963 A JP H10272963A JP 9079947 A JP9079947 A JP 9079947A JP 7994797 A JP7994797 A JP 7994797A JP H10272963 A JPH10272963 A JP H10272963A
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-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B60—VEHICLES IN GENERAL
- B60W—CONJOINT CONTROL OF VEHICLE SUB-UNITS OF DIFFERENT TYPE OR DIFFERENT FUNCTION; CONTROL SYSTEMS SPECIALLY ADAPTED FOR HYBRID VEHICLES; ROAD VEHICLE DRIVE CONTROL SYSTEMS FOR PURPOSES NOT RELATED TO THE CONTROL OF A PARTICULAR SUB-UNIT
- B60W50/00—Details of control systems for road vehicle drive control not related to the control of a particular sub-unit, e.g. process diagnostic or vehicle driver interfaces
- B60W2050/0001—Details of the control system
- B60W2050/0019—Control system elements or transfer functions
- B60W2050/0022—Gains, weighting coefficients or weighting functions
Landscapes
- Control Of Driving Devices And Active Controlling Of Vehicle (AREA)
- Controls For Constant Speed Travelling (AREA)
- Control Of Vehicle Engines Or Engines For Specific Uses (AREA)
- Traffic Control Systems (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な構成で相対速度が過大または過小にな
らないように目標車間距離に収束させる。
【解決手段】 車間距離検出値と目標車間距離との偏差
に第1のゲインを乗じた値と、相対速度検出値に第2の
ゲインを乗じた値との線形結合を含む形で目標車速を演
算し、自車速検出値が目標車速となるように駆動装置、
変速装置および制動装置を制御する。これにより、先行
車との相対速度を考慮した目標車速を算出でき、追従過
程における相対速度が過大または過小になるようなこと
がなく、車間距離をその目標値に収束させることができ
る。また、簡単な制御系の構成で実現でき、チューニン
グ工数を削減できる上に、チューニング結果が調整者の
個人差により影響を受けない。
(57) [Problem] To converge to a target inter-vehicle distance with a simple configuration so that relative speed does not become excessively large or small. SOLUTION: The target vehicle speed is calculated in a form including a linear combination of a value obtained by multiplying a deviation between a detected value of an inter-vehicle distance and a target inter-vehicle distance by a first gain and a value obtained by multiplying a detected value of a relative speed by a second gain. Calculating and driving device such that the detected value of own vehicle speed becomes the target vehicle speed,
Control the transmission and braking device. As a result, the target vehicle speed can be calculated in consideration of the relative speed with respect to the preceding vehicle, and the inter-vehicle distance can be made to converge to the target value without the relative speed in the following process becoming excessively large or small. In addition, it can be realized with a simple control system configuration, the number of tuning steps can be reduced, and the tuning result is not affected by individual differences among coordinators.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、先行車を認識して
一定の車間距離を保ちつつ追従する先行車追従制御装置
に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a preceding vehicle follow-up control device that recognizes a preceding vehicle and follows the preceding vehicle while maintaining a constant inter-vehicle distance.
【0002】[0002]
【従来の技術】車速Vと、車間距離検出値と目標車間距
離との偏差ΔRと、車速Vの関数であるゲインGvと、
車間距離偏差ΔRの関数であるゲインGrと、相対速度
ΔVの関数であるゲインGdとに基づいて、車間距離が
目標車間距離を保つような目標車速を算出し、その目標
車速となるように車速を制御する先行車追従制御装置が
知られている(例えば、特開平6−227280号公報
参照)。2. Description of the Related Art A vehicle speed V, a deviation ΔR between a detected inter-vehicle distance and a target inter-vehicle distance, a gain Gv which is a function of the vehicle speed V,
Based on a gain Gr that is a function of the inter-vehicle distance deviation ΔR and a gain Gd that is a function of the relative speed ΔV, a target vehicle speed is calculated so that the inter-vehicle distance keeps the target inter-vehicle distance. Is known (for example, see Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-227280).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
先行車追従制御装置では、基本的に車間距離を目標車間
距離に収束させる制御系としているために、目標車間距
離に達したら必然的に相対速度も0になるが、それまで
の過程では相対速度が大きくなり過ぎたり、小さくなり
過ぎたりするおそれがある。However, since the conventional preceding vehicle follow-up control device is basically a control system for converging the inter-vehicle distance to the target inter-vehicle distance, the relative speed is inevitably reached when the target inter-vehicle distance is reached. However, the relative speed may become too large or too small in the process up to that point.
【0004】また、従来の先行車追従制御装置では複数
のゲインを用いて目標車速を演算しているので、次のよ
うな問題がある。 (1) それぞれのゲインを経験的に設定しているた
め、チューニング工数がかかり、調整員の好みや能力の
個人差により異なる。 (2) 各ゲインが演算式やテーブルなどの形態で記憶
されているため、メモリの記憶容量が増大するととも
に、マイクロコンピュータの演算処理の負担が増加す
る。 (3) 相対速度ΔVに関するゲインGdと車間距離偏
差ΔRが積の形式で組み込まれた非線形な制御系である
ため、すべての追従走行条件に対して良好な収束性が得
られる保証がない。[0004] Further, in the conventional preceding vehicle follow-up control device, the target vehicle speed is calculated using a plurality of gains, so that there is the following problem. (1) Since each gain is set empirically, tuning man-hours are required, and it differs depending on the preference of the coordinator and individual differences in ability. (2) Since each gain is stored in the form of an arithmetic expression, a table, or the like, the storage capacity of the memory is increased and the load of the arithmetic processing of the microcomputer is increased. (3) Since this is a non-linear control system in which the gain Gd relating to the relative speed ΔV and the inter-vehicle distance deviation ΔR are incorporated in the form of a product, there is no guarantee that good convergence is obtained for all following traveling conditions.
【0005】本発明の目的は、簡単な構成で相対速度が
過大または過小にならないように目標車間距離に収束さ
せるようにした先行車追従制御装置を提供することにあ
る。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a preceding vehicle follow-up control device which has a simple configuration and converges to a target inter-vehicle distance so that the relative speed does not become too large or too small.
【0006】[0006]
(1) 請求項1の発明は、自車速を検出する自車速検
出手段と、車間距離を検出する車間距離検出手段と、車
間距離検出値を目標車間距離とするための目標車速を演
算する車速演算手段と、自車速検出値が目標車速となる
ように駆動装置、変速装置および制動装置を制御する車
速制御手段とを備えた先行車追従制御装置に適用され
る。そして、先行車と自車の相対速度を検出する相対速
度検出手段を備え、車速演算手段は、車間距離検出値と
目標車間距離との偏差に第1のゲインを乗じた値と、相
対速度検出値に第2のゲインを乗じた値との線形結合を
含む形で目標車速を演算する。 (2) 請求項2の先行車追従制御装置は、車速演算手
段によって、自車速検出値に相対速度を加算して先行車
車速を演算するとともに、車間距離検出値と目標車間距
離との偏差に第1のゲインを乗じた値と相対速度検出値
に第2のゲインを乗じた値とを加算して目標相対速度を
演算し、先行車車速から目標相対速度を減じて目標車速
を演算するようにしたものである。 (3) 請求項3の先行車追従制御装置は、車速制御手
段の車速制御系を線形伝達関数で近似し、その伝達特性
に基づいて車間距離検出値が目標車間距離へ、相対速度
検出値が0へそれぞれ収束する収束特性が任意の特性と
なるように第1のゲインと第2のゲインを設定するよう
にしたものである。 (4) 請求項4の先行車追従制御装置は、相対速度検
出手段によって、車間距離検出値にバンドパスフィルタ
ーまたはハイパスフィルターを施すことにより相対速度
を検出するようにしたものである。 (5) 請求項5の先行車追従制御装置は、先行車車速
に応じて目標車間距離を設定するようにしたものであ
る。 (6) 請求項6の先行車追従制御装置は、自車速に応
じて目標車間距離を設定するようにしたものである。(1) The invention according to claim 1 is a vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, an inter-vehicle distance detecting means for detecting an inter-vehicle distance, and a vehicle speed for calculating a target vehicle speed for making the inter-vehicle distance detection value a target inter-vehicle distance. The present invention is applied to a preceding-vehicle follow-up control device including a calculation unit and a vehicle speed control unit that controls a driving device, a transmission, and a braking device so that a detected value of the vehicle speed becomes a target vehicle speed. And a relative speed detecting means for detecting a relative speed between the preceding vehicle and the own vehicle, wherein the vehicle speed calculating means multiplies a value obtained by multiplying a deviation between the detected value of the following distance and the target following distance by a first gain; The target vehicle speed is calculated in a form including a linear combination with the value obtained by multiplying the value by the second gain. (2) The preceding vehicle following control device according to claim 2 calculates the preceding vehicle speed by adding the relative speed to the own vehicle speed detection value by the vehicle speed calculating means, and calculates the deviation between the inter-vehicle distance detection value and the target inter-vehicle distance. The target relative speed is calculated by adding the value obtained by multiplying the first gain and the value obtained by multiplying the detected relative speed value by the second gain, and the target vehicle speed is calculated by subtracting the target relative speed from the preceding vehicle speed. It was made. (3) The preceding vehicle following control device according to claim 3 approximates the vehicle speed control system of the vehicle speed control means with a linear transfer function, and based on the transfer characteristics, the detected inter-vehicle distance becomes the target inter-vehicle distance, and the relative speed detected value becomes The first gain and the second gain are set so that the convergence characteristics that converge to 0 become arbitrary characteristics. (4) The preceding vehicle following control device according to claim 4 is such that the relative speed detecting means detects the relative speed by applying a band-pass filter or a high-pass filter to the inter-vehicle distance detection value. (5) The preceding vehicle following control device according to claim 5 sets the target inter-vehicle distance according to the preceding vehicle speed. (6) The preceding vehicle following control device according to claim 6 sets the target inter-vehicle distance in accordance with the own vehicle speed.
【0007】[0007]
(1) 請求項1の発明によれば、車間距離検出値と目
標車間距離との偏差に第1のゲインを乗じた値と、相対
速度検出値に第2のゲインを乗じた値との線形結合を含
む形で目標車速を演算し、自車速検出値が目標車速とな
るように駆動装置、変速装置および制動装置を制御する
ようにしたので、先行車との相対速度を考慮した目標車
速を算出でき、追従過程における相対速度が過大または
過小になるようなことがなく、車間距離をその目標値に
収束させることができる。また、簡単な制御系の構成で
実現でき、チューニング工数を削減できる上に、チュー
ニング結果が調整者の個人差により影響を受けない。 (2) 請求項2の発明によれば、自車速検出値に相対
速度を加算して先行車車速を演算するとともに、車間距
離検出値と目標車間距離との偏差に第1のゲインを乗じ
た値と相対速度検出値に第2のゲインを乗じた値とを加
算して目標相対速度を演算し、先行車車速から目標相対
速度を減じて目標車速を演算するようにしたので、請求
項1と同様な効果が得られる。 (3) 請求項3の発明によれば、車速制御系を線形伝
達関数で近似し、その伝達特性に基づいて車間距離検出
値が目標車間距離へ、相対速度検出値が0へそれぞれ収
束する収束特性が任意の特性となるように第1のゲイン
と第2のゲインを設定するようにしたので、設計者の意
図する収束特性を容易に得ることができる。 (4) 請求項4の発明によれば、車間距離検出値にバ
ンドパスフィルターまたはハイパスフィルターを施すこ
とにより相対速度を検出するようにしたので、従来の、
単位時間当たりの車間距離検出値の変化量により簡易的
な微分演算を行なって相対速度を演算する方法に比べ
て、ノイズの影響が少なく、追従制御中の車両挙動に影
響を与えるようなことがない。 (5) 請求項5の発明によれば、先行車車速に応じて
目標車間距離を設定するようにしたので、最適な目標車
間距離を設定することができる。 (6) 請求項6の発明によれば、自車速に応じて目標
車間距離を設定するようにしたので、自車速と相対速度
とに基づいて先行車車速を演算して目標車間距離を設定
する方法に比べて、相対速度に重畳されるノイズの影響
を受けにくく、最適な目標車間距離を設定することがで
きる。(1) According to the first aspect of the present invention, the linear difference between the value obtained by multiplying the deviation between the detected inter-vehicle distance and the target inter-vehicle distance by the first gain and the value obtained by multiplying the detected relative speed by the second gain. The target vehicle speed is calculated in a form including the coupling, and the driving device, the transmission, and the braking device are controlled so that the detected vehicle speed becomes the target vehicle speed. It can be calculated, and the inter-vehicle distance can be made to converge to the target value without the relative speed in the following process becoming excessively large or small. In addition, it can be realized with a simple control system configuration, the number of tuning steps can be reduced, and the tuning result is not affected by individual differences among coordinators. (2) According to the second aspect of the present invention, the preceding vehicle speed is calculated by adding the relative speed to the own vehicle speed detection value, and the deviation between the inter-vehicle distance detection value and the target inter-vehicle distance is multiplied by the first gain. The target relative speed is calculated by adding the value and the value obtained by multiplying the detected relative speed value by the second gain, and the target vehicle speed is calculated by subtracting the target relative speed from the preceding vehicle speed. The same effect can be obtained. (3) According to the third aspect of the invention, the vehicle speed control system is approximated by a linear transfer function, and the detected inter-vehicle distance is converged to the target inter-vehicle distance and the detected relative speed is converged to 0 based on the transfer characteristics. Since the first gain and the second gain are set so that the characteristics become arbitrary characteristics, the convergence characteristics intended by the designer can be easily obtained. (4) According to the invention of claim 4, the relative speed is detected by applying a band-pass filter or a high-pass filter to the inter-vehicle distance detection value.
Compared to the method of calculating the relative speed by performing a simple differential calculation based on the amount of change in the inter-vehicle distance detection value per unit time, the influence of noise is less and the vehicle behavior during tracking control may be affected. Absent. (5) According to the fifth aspect of the present invention, the target inter-vehicle distance is set according to the preceding vehicle speed, so that the optimal target inter-vehicle distance can be set. (6) According to the invention of claim 6, since the target inter-vehicle distance is set according to the own vehicle speed, the preceding inter-vehicle speed is calculated based on the own vehicle speed and the relative speed to set the target inter-vehicle distance. Compared with the method, it is less likely to be affected by noise superimposed on the relative speed, and an optimal target inter-vehicle distance can be set.
【0008】[0008]
【発明の実施の形態】図1は一実施の形態の構成を示す
図である。車間距離センサーヘッド1は、レーザー光を
掃射して先行車からの反射光を受光するレーダー方式の
センサーヘッドである。なお、電波や超音波を利用して
車間距離を計測してもよい。車速センサー2は変速機の
出力軸に取り付けられ、その回転速度に応じた周期のパ
ルス列を出力する。スロットルアクチュエータ3は、ス
ロットル開度信号に応じてスロットルバルブを開閉し、
エンジンの吸入空気量を変えてエンジン出力を調節す
る。自動変速機4は、車速とスロットル開度に応じて変
速比を変える。制動装置6は車両に制動力を発生させる
装置である。FIG. 1 is a diagram showing the configuration of an embodiment. The inter-vehicle distance sensor head 1 is a radar-type sensor head that sweeps laser light and receives reflected light from a preceding vehicle. The inter-vehicle distance may be measured using radio waves or ultrasonic waves. The vehicle speed sensor 2 is attached to the output shaft of the transmission, and outputs a pulse train having a cycle according to the rotation speed. The throttle actuator 3 opens and closes a throttle valve according to a throttle opening signal,
Adjust the engine output by changing the intake air volume of the engine. The automatic transmission 4 changes the gear ratio according to the vehicle speed and the throttle opening. The braking device 6 is a device that generates a braking force on the vehicle.
【0009】追従制御コントローラー5はマイクロコン
ピュータとその周辺部品を備え、車間距離と車速の検出
値に基づいて目標車速を求め、スロットルアクチュエー
タ3、自動変速機4および制動装置6を制御する。The follow-up controller 5 includes a microcomputer and peripheral components, determines a target vehicle speed based on the detected distance between the vehicles and the detected vehicle speed, and controls the throttle actuator 3, the automatic transmission 4, and the braking device 6.
【0010】追従制御コントローラー5は、マイクロコ
ンピュータのソフトウエア形態により図2に示す制御ブ
ロック11、21、50、51を構成する。測距信号処
理部11は、車間距離センサーヘッド1によりレーザー
光を掃射してから先行車の反射光を受光するまでの時間
を計測し、先行車との車間距離を演算する。なお、前方
に複数の先行車がいる場合は追従すべき先行車を特定し
て車間距離を演算する。車速信号処理部21は、車速セ
ンサー2からの車速パルスの周期を計測し、自車両の速
度を検出する。The follow-up controller 5 constitutes control blocks 11, 21, 50 and 51 shown in FIG. 2 in the form of software of a microcomputer. The ranging signal processing unit 11 measures the time from when the laser beam is scanned by the inter-vehicle distance sensor head 1 to when the reflected light of the preceding vehicle is received, and calculates the inter-vehicle distance with the preceding vehicle. When there are a plurality of preceding vehicles ahead, the preceding vehicle to be followed is specified and the inter-vehicle distance is calculated. The vehicle speed signal processing unit 21 measures the period of the vehicle speed pulse from the vehicle speed sensor 2 and detects the speed of the host vehicle.
【0011】先行車追従制御部50は、相対速度演算部
501、車間距離制御部502および目標車間距離設定
部503を備え、車間距離Lと自車速Vとに基づいて目
標車間距離L*と目標車速V*を演算する。相対速度演算
部501は、測距信号処理部11により検出された車間
距離Lに基づいて先行車との相対速度ΔVを演算する。
車間距離制御部502は、相対速度ΔVを考慮して車間
距離Lを目標車間距離L*に一致させるための目標車速
V*を演算する。目標車間距離設定部503は、先行車
の車速Vtまたは自車速Vに応じた目標車間距離L*を設
定する。The preceding vehicle following control unit 50 includes a relative speed calculation unit 501, an inter-vehicle distance control unit 502, and a target inter-vehicle distance setting unit 503. Based on the inter-vehicle distance L and the own vehicle speed V, the target inter-vehicle distance L * Calculate the vehicle speed V * . The relative speed calculation unit 501 calculates a relative speed ΔV with respect to the preceding vehicle based on the inter-vehicle distance L detected by the distance measurement signal processing unit 11.
The inter-vehicle distance control unit 502 calculates a target vehicle speed V * for matching the inter-vehicle distance L with the target inter-vehicle distance L * in consideration of the relative speed ΔV. The target inter-vehicle distance setting unit 503 sets a target inter-vehicle distance L * according to the vehicle speed Vt of the preceding vehicle or the own vehicle speed V.
【0012】また、車速制御部51は、自車速Vが目標
車速V*となるようにスロットルアクチュエータ3のス
ロットル開度と、自動変速機4の変速比と、制動装置6
の制動力を制御する。The vehicle speed control unit 51 also controls the throttle opening of the throttle actuator 3, the gear ratio of the automatic transmission 4, and the braking device 6 so that the vehicle speed V becomes the target vehicle speed V *.
To control the braking force.
【0013】図3は車速制御部51の詳細な構成を示す
図である。車速サーボ部531は、自車速Vを目標車速
V*に一致させるための目標スロットル開度Tvo*を演算
してスロットルサーボ部532を制御するとともに、変
速指令を演算して自動変速機4を制御する。また、所要
制動力を演算して制動装置6を制御する。スロットルサ
ーボ部532は、目標スロットル開度Tvo*に基づいて
スロットルアクチュエータ3を駆動制御する。FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of the vehicle speed control unit 51. The vehicle speed servo unit 531 controls the throttle servo unit 532 by calculating a target throttle opening degree Tvo * for matching the vehicle speed V with the target vehicle speed V * , and controls the automatic transmission 4 by calculating a shift command. I do. Further, the braking device 6 is controlled by calculating a required braking force. The throttle servo unit 532 drives and controls the throttle actuator 3 based on the target throttle opening Tvo * .
【0014】図4は車速サーボ部531とスロットルサ
ーボ部532の詳細な構成を示す図である。スロットル
サーボ部532は、目標スロットル開度Tvo*に基づい
てスロットルアクチュエータ3を駆動制御する。この実
施の形態では、実際のスロットル開度Tvoを目標スロッ
トル開度Tvo*に一致させるためにPI制御手法を用い
る。ここで、スロットルサーボ系の目標性能はその上位
である車速サーボ系の目標性能に応じて決定する。例え
ば、車速サーボ系において、±6%の道路勾配変化に対
し車速Vのオーバーシュートとアンダーシュートを±1
km/h以下に抑制する必要がある場合には、スロット
ルサーボ系を1Hzまで追従可能な性能とする必要があ
る。FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of the vehicle speed servo section 531 and the throttle servo section 532. The throttle servo unit 532 drives and controls the throttle actuator 3 based on the target throttle opening Tvo * . In this embodiment, a PI control method is used to match the actual throttle opening Tvo with the target throttle opening Tvo * . Here, the target performance of the throttle servo system is determined according to the target performance of the vehicle speed servo system which is a higher rank. For example, in the vehicle speed servo system, the overshoot and the undershoot of the vehicle speed V are ± 1 with respect to the road gradient change of ± 6%.
If it is necessary to control the throttle servo system to be equal to or less than km / h, the throttle servo system must be capable of following up to 1 Hz.
【0015】車速サーボ部531は、道路勾配変動など
の外乱に強いサーボ系とするために、この実施の形態で
は”ロバストモデルマッチング制御手法”で設計する。The vehicle speed servo unit 531 is designed by a "robust model matching control method" in this embodiment in order to make the servo system resistant to disturbances such as road gradient fluctuations.
【0016】図5は車速サーボ部531の詳細な構成を
示す図である。車速サーボ部531のロバストモデルマ
ッチング制御系は、ロバスト補償器とモデルマッチング
補償器を備えている。ロバスト補償器はいわゆる外乱補
償器であり、制御対象のモデル化誤差や走行抵抗などの
外乱を推定し補正することによって、実特性を線形モデ
ルGV(s)に一致させる制御系を構成することができ
る。H(s)はロバスト補償器の外乱除去性能を決める
ロバストフィルターで、例えば定常ゲイン1、自定数T
cのローパスフィルターなどで構成する。このとき、カ
ットオフ周波数を高くすると外乱除去性能は向上する
が、逆にロバスト補償器を含む閉ループ系が不安定にな
るというトレードオフの問題があり、システム全体の性
能を考慮してカットオフ周波数を決定する。FIG. 5 is a diagram showing a detailed configuration of the vehicle speed servo unit 531. The robust model matching control system of the vehicle speed servo unit 531 includes a robust compensator and a model matching compensator. The robust compensator is a so-called disturbance compensator, and it is possible to configure a control system that matches actual characteristics to the linear model GV (s) by estimating and correcting disturbances such as modeling errors and running resistance of a controlled object. it can. H (s) is a robust filter that determines the disturbance rejection performance of the robust compensator.
It consists of a low-pass filter of c. At this time, if the cut-off frequency is increased, the disturbance rejection performance is improved. To determine.
【0017】モデルマッチング補償器は、車速サーボ系
の応答特性を規範モデルに一致させるための補償器で、
フィードフォワード部の規範モデルR2(s)で入出力
応答特性を決定し、、フィードバック部の規範モデルR
1(s)で外乱除去性能と安定性を決定する。このよう
にロバストモデルマッチング制御手法で車速サーボ系を
設計することにより、モデル化誤差、パラメーター変
動、外乱などに対して規範モデルの特性で追従する応答
性と、内部変数が発散せずに速やかに収束する安定性を
確保することができる。The model matching compensator is a compensator for matching the response characteristics of the vehicle speed servo system to the reference model.
Input / output response characteristics are determined by the reference model R2 (s) of the feedforward section, and the reference model R2 of the feedback section is determined.
1 (s) determines the disturbance elimination performance and stability. By designing the vehicle speed servo system with the robust model matching control method in this way, the responsiveness of following the model error, parameter fluctuations, disturbances, etc. with the characteristics of the reference model and the internal variables quickly without diverging The convergence stability can be secured.
【0018】次に、先行車との相対速度ΔVの演算方法
を説明する。相対速度ΔVは、図6に示すように、車間
距離センサーヘッド1と測距信号処理部11で検出され
る車間距離Lに基づいて演算する。従来の先行車追従制
御装置では、次式に示すように、単位時間当たりの車間
距離Lの変化量により簡易的な微分演算を行なって相対
速度ΔVを演算している。Next, a method of calculating the relative speed ΔV with respect to the preceding vehicle will be described. The relative speed ΔV is calculated based on the following distance L detected by the following distance sensor head 1 and the distance measurement signal processing unit 11, as shown in FIG. In the conventional preceding vehicle follow-up control device, as shown in the following equation, the relative speed ΔV is calculated by performing a simple differential calculation based on the amount of change in the inter-vehicle distance L per unit time.
【数1】 ΔV={L(t)−L(t−Δt)}/ΔtΔV = {L (t) −L (t−Δt)} / Δt
【0019】しかし、この演算方法はノイズに弱く、追
従制御中にふらつきが生じるなど、車両挙動に影響を与
えやすい。そこで、この実施の形態では車間距離Lを入
力としバンドパスフィルターまたはハイパスフィルター
を通すことによって相対速度ΔVを近似的に得る方法を
用いる。例えばバンドパスフィルターは次式に示す伝達
関数で表わされる。However, this calculation method is susceptible to noise and tends to affect the vehicle behavior, such as wobble during tracking control. Therefore, in this embodiment, a method is used in which the inter-vehicle distance L is input and the relative speed ΔV is approximately obtained by passing through the band-pass filter or the high-pass filter. For example, a bandpass filter is represented by a transfer function shown in the following equation.
【数2】 F(s)=ωc2s/(s2+2ζωcs+ωc2), ここで、ωc=2πfc、sはラプラス演算子である。数
式2から明らかなように、バンドパスフィルターの伝達
関数の分子にはラプラス演算子sの微分項があり、図7
に示すように実質的に車間距離Lを微分して相対速度Δ
Vを演算することになる。同様に、車間距離Lにハイパ
スフィルターを施すことによっても相対速度ΔVを近似
的に得ることができる。なお、数式2のカットオフ周波
数fcは、車間距離Lに含まれるノイズ成分の大きさ
と、短周期の車体前後のG変動の許容値とにより決定す
る。F (s) = ωc 2 s / (s 2 + 2ζωcs + ωc 2 ), where ωc = 2πfc and s is a Laplace operator. As is clear from Equation 2, the numerator of the transfer function of the band-pass filter has a differential term of the Laplace operator s.
And the relative speed Δ
V will be calculated. Similarly, by applying a high-pass filter to the inter-vehicle distance L, the relative speed ΔV can be approximately obtained. Note that the cutoff frequency fc in Expression 2 is determined by the magnitude of the noise component included in the inter-vehicle distance L and the allowable value of the short-period G fluctuation before and after the vehicle body.
【0020】次に、目標車間距離を維持して先行車に追
従するための制御則について説明する。基本的な制御系
の構成は、図2に示すように、先行車追従制御部50と
車速制御部51を別個に備えたものである。先行車追従
制御部50の出力は目標車速V*であり、車間距離Lを
直接、制御しない構成としている。Next, a control law for maintaining the target inter-vehicle distance and following the preceding vehicle will be described. As shown in FIG. 2, the basic configuration of the control system includes a preceding vehicle following control unit 50 and a vehicle speed control unit 51 separately. The output of the preceding vehicle following control unit 50 is the target vehicle speed V * , and the inter-vehicle distance L is not directly controlled.
【0021】先行車追従制御部50の車間距離制御部5
02は、車間距離L、目標車間距離L*および相対速度
ΔVに基づいて、車間距離Lをその目標値L*に保ちな
がら追従走行するための目標車速V*を演算する。具体
的には、図8に示すように、目標車間距離L*と実車間
距離Lとの偏差(L*−L)にゲインfd(第1のゲイ
ン)を乗じた値と、相対速度ΔVにゲインfv(第2の
ゲイン)を乗じた値との線形結合を含む構成によって目
標相対速度ΔV*を求め、さらに先行車速度Vtから目標
相対速度ΔV*を減じて目標車速V*を算出する。The following distance control unit 5 of the preceding vehicle following control unit 50
02 calculates a target vehicle speed V * for following the vehicle while keeping the inter-vehicle distance L at its target value L * based on the inter-vehicle distance L, the target inter-vehicle distance L *, and the relative speed ΔV. Specifically, as shown in FIG. 8, a value obtained by multiplying a deviation (L * −L) between the target inter-vehicle distance L * and the actual inter-vehicle distance L by a gain fd (first gain), and a relative speed ΔV The target relative speed ΔV * is obtained by a configuration including a linear combination with a value multiplied by a gain fv (second gain), and the target vehicle speed V * is calculated by further subtracting the target relative speed ΔV * from the preceding vehicle speed Vt.
【数3】ΔV*=fd(L*−L)+fv・ΔVΔV * = fd (L * −L) + fv · ΔV
【数4】V*=Vt−ΔV* ## EQU4 ## V * = Vt-.DELTA.V *
【0022】制御ゲインfdとfvは追従制御性能を決定
するパラメーターである。このシステムは2つの目標値
(車間距離と相対速度)を1つの入力(目標車速)で制
御する1入力2出力系であることから、状態フィードバ
ック(レギュレーター)制御法を用いて制御系を設計す
る。以下、制御系設計の手順を説明する。The control gains fd and fv are parameters that determine the following control performance. Since this system is a one-input, two-output system that controls two target values (inter-vehicle distance and relative speed) with one input (target vehicle speed), the control system is designed using a state feedback (regulator) control method. . Hereinafter, the procedure of control system design will be described.
【0023】システムの状態変数x1,x2を次式で定
義する。The state variables x1 and x2 of the system are defined by the following equations.
【数5】x1=Vt−VX1 = Vt-V
【数6】x2=L*−L また、制御入力(コントローラーの出力)をV*とし次
式で定義する。X2 = L * -L The control input (output of the controller) is defined as V * and is defined by the following equation.
【数7】V*=Vt−ΔV* 車間距離Lは次式で与えられる。[Equation 7] V * = Vt-ΔV * vehicle-to-vehicle distance L is given by the following equation.
【数8】L=∫(Vt−V)dt+L0, ここで、L0は車間距離Lの初期値である。L = ∫ (Vt−V) dt + L0, where L0 is an initial value of the inter-vehicle distance L.
【0024】車速サーボ系は、例えば次式に示すよう
に、目標車速V*に対して実車速Vが一次遅れとなる線
形伝達関数で近似的に表現できる。The vehicle speed servo system can be approximately expressed by a linear transfer function in which the actual vehicle speed V has a first-order delay with respect to the target vehicle speed V * , as shown in the following equation.
【数9】V=V*/(1+τv・s)V = V * / (1 + τv · s)
【数10】dV/dt=(V*−V)/τv 先行車車速Vtを一定と仮定すると、数式5、数式7、
数式10により、## EQU10 ## Assuming that the preceding vehicle speed Vt is constant, dV / dt = (V * -V) /. Tau.
According to Equation 10,
【数11】 dx1/dt=(−1/τv)x1+(1/τv)ΔV* さらに、目標車間距離L*を一定と仮定すると、数式
6、数式8により、Dx1 / dt = (− 1 / τv) x1 + (1 / τv) ΔV * Further, assuming that the target inter-vehicle distance L * is constant, Equations 6 and 8 give:
【数12】 dx2/dt=−(Vt−V)=−x1 したがって、システムの状態方程式は次のように記述で
きる。Dx2 / dt =-(Vt-V) =-x1 Therefore, the state equation of the system can be described as follows.
【数13】 (Equation 13)
【0025】制御入力uを次式で与える。The control input u is given by the following equation.
【数14】u=FX, F=〔fv fd〕 状態フィードバックが施された全体システムの状態方程
式は次式となる。U = FX, F = [fv fd] The state equation of the entire system to which the state feedback is applied is as follows.
【数15】 ここで、A’=A+BFとすると、(Equation 15) Here, if A '= A + BF,
【数16】 したがって、全体システムの特性方程式は次のように導
かれる。(Equation 16) Therefore, the characteristic equation of the whole system is derived as follows.
【数17】 [Equation 17]
【0026】上述したように、車速サーボ系は近似的に
線形伝達関数で表現でき、この伝達特性に基づき車間距
離Lが目標値L*へ、相対速度ΔVが0へそれぞれ収束
する収束特性が設計者の意図する特性となるようにゲイ
ンfdとfvを設定する。例えば、車速サーボ系の時定数
がτv=0.5〔sec〕、極配置法により先行車追従
制御系の極(目標値)が0.14±0.14j(ωn=
0.2,ζ=0.7)となるゲインは次のようになる。As described above, the vehicle speed servo system can be approximately expressed by a linear transfer function. Based on the transfer characteristics, the convergence characteristics are set such that the inter-vehicle distance L converges to the target value L * and the relative speed ΔV converges to 0. The gains fd and fv are set so as to obtain the characteristics intended by the user. For example, the time constant of the vehicle speed servo system is τv = 0.5 [sec], and the pole (target value) of the preceding vehicle following control system is 0.14 ± 0.14j (ωn =
(0.2, ζ = 0.7) is as follows.
【数18】s2+2ζωns+ωn2=s2+0.28s+
0.04=0 数式17および数式18により、S 2 + 2ζωns + ωn 2 = s 2 +0.28 s +
0.04 = 0 According to Expression 17 and Expression 18,
【数19】(1−fv)/τv=2−2fv=0.28(1−fv) /τv=2-2fv=0.28
【数20】fd/τv=2fd=0.04 したがって、ゲインfd、fvは、Fd / τv = 2fd = 0.04 Therefore, the gains fd and fv are
【数21】fv=0.86, fd=0.02[Mathematical formula-see original document] fv = 0.86, fd = 0.02
【0027】この実施の形態では、図9に示すように、
相対速度ΔVが先行車と自車の車速差であることから、
自車速Vと車間距離データから得られた相対速度ΔVと
を用いて先行車車速Vtを算出する。In this embodiment, as shown in FIG.
Since the relative speed ΔV is the speed difference between the preceding vehicle and the own vehicle,
The preceding vehicle speed Vt is calculated using the own vehicle speed V and the relative speed ΔV obtained from the inter-vehicle distance data.
【数22】Vt=V+ΔV したがって、この場合の目標車速V*は数式3、数式4
および数式22から次のようになる。Vt = V + ΔV Therefore, the target vehicle speed V * in this case is given by Equations (3) and (4).
And from equation 22:
【数23】 V*=V−fd(L*−L)+(1−fv)ΔV また、急激な加速、減速を防止するために、目標車速V
*の単位時間当たりの変化量を制限する。V * = V−fd (L * −L) + (1−fv) ΔV Further, in order to prevent rapid acceleration and deceleration, the target vehicle speed V
* Limit the amount of change per unit time.
【0028】一方、目標車間距離L*は、接近警報など
に用いられる車間時間という概念を用いて設定してもよ
いが、ここでは制御の収束性にまったく影響を及ぼさな
いという観点から先行車の車速の関数とする。数式22
で定義した先行車の車速を用いて、On the other hand, the target inter-vehicle distance L * may be set by using the concept of inter-vehicle time used for approach warning or the like, but here, from the viewpoint of not affecting the convergence of control at all, the target inter-vehicle distance L * is not affected. This is a function of vehicle speed. Formula 22
Using the vehicle speed of the preceding vehicle defined in
【数24】L*=a・Vt+Lof, ここで、aは係数、Lofはオフセットである。L * = a.Vt + Lof, where a is a coefficient and Lof is an offset.
【0029】自車速Vと相対速度ΔVとに基づいて先行
車の車速Vtを演算すると、相対速度ΔVに重畳される
ノイズの影響を受けるので、図10に示すように目標車
間距離L*を自車速Vの関数とする。例えば、次式によ
り目標車間距離L*を設定する。[0029] When computing the vehicle speed Vt of the preceding vehicle based on the vehicle speed V and the relative speed [Delta] V, so influenced by the noise superimposed on the relative speed [Delta] V, the target inter-vehicle distance L * as shown in FIG. 10 own This is a function of the vehicle speed V. For example, the target inter-vehicle distance L * is set by the following equation.
【数25】L*=a・V+Lof## EQU25 ## L * = a.V + Lof
【0030】図11〜図15は一実施の形態のシミュレ
ーション結果を示す。各図において、車速データVの実
線が自車速Vを、破線が目標車速V*を示し、車間距離
データLの実線が車間距離Lを、破線が目標車間距離L
*を示す。また、相対速度データΔVの実線が実際の相
対速度を、破線がバンドパスフィルターによる相対速度
演算値を示す。データAccelは車体加速度を示す。FIGS. 11 to 15 show simulation results of the embodiment. In each figure, the solid line of the vehicle speed data V indicates the own vehicle speed V, the broken line indicates the target vehicle speed V * , the solid line of the following distance data L indicates the following distance L, and the broken line indicates the target following distance L.
Indicates * . The solid line of the relative speed data ΔV indicates the actual relative speed, and the broken line indicates the value calculated by the band-pass filter. Data Accel indicates the vehicle acceleration.
【0031】シミュレーションの条件は、(1) 車速
100km/h、車間距離40mで追従走行中に、20
m前方に車速80km/hの車両に割り込みされた場
合、(2) 同様に車速100km/hの車両に割り込
みされた場合、(3) 時速100km/hで走行中
に、前方に60km/hで走行する車両を捕捉した場合
の3シーンで、目標車間距離L*を先行車車速Vtの関数
とした場合(数式24)と自車速Vの関数とした場合
(数式25)について行なった。また、システムの極を
−0.17±0.10j、フィードバックゲインfv=
0.87、fd=0.02とした。The conditions of the simulation are as follows: (1) The vehicle speed is 100 km / h, the following distance is 40 m,
m when the vehicle is interrupted by a vehicle with a vehicle speed of 80 km / h, (2) similarly, when the vehicle is interrupted by a vehicle with a vehicle speed of 100 km / h, (3) at a speed of 60 km / h while traveling at a speed of 100 km / h. In three scenes in which a running vehicle is captured, a case where the target inter-vehicle distance L * is a function of the preceding vehicle speed Vt (Equation 24) and a case where it is a function of the own vehicle speed V (Equation 25) were performed. Further, the pole of the system is -0.17 ± 0.10j, and the feedback gain fv =
0.87 and fd = 0.02.
【0032】図11、図12は目標車間距離L*を先行
車車速Vtの関数とした場合で、図11はシミュレーシ
ョン条件(1)、図12はシミュレーション条件(2)
の場合を示す。また、図13〜図15は目標車間距離L
*を自車速Vの関数とした場合で、図13はシミュレー
ション条件(1)、図14はシミュレーション条件
(2)、図15はシミュレーション条件(3)の場合を
示す。11 and 12 show the case where the target inter-vehicle distance L * is a function of the preceding vehicle speed Vt. FIG. 11 shows the simulation condition (1), and FIG. 12 shows the simulation condition (2).
The case of is shown. 13 to 15 show the target inter-vehicle distance L.
* With the case as a function of its own vehicle speed V, the 13 simulation condition (1), FIG. 14 is the simulation condition (2), FIG. 15 shows the case of a simulation conditions (3).
【0033】シミュレーション条件(1)の場合、すな
わち車速100km/h、車間距離40mで追従走行中
に、20m前方に車速80km/hの車両に割り込みさ
れた場合には、図11と図13に示すように、割り込み
時の相対速度ΔVの変化はほぼ元の先行車と割り込み車
両との車速差20km/hの分だけであり、相対速度Δ
Vの変化を十分に抑制しながら先行車車速Vtまたは自
車速Vに応じた目標車間距離L*(ほぼ32m)に近づ
いている。また、シミュレーション条件(2)の場合、
すなわち車速100km/h、車間距離40mで追従走
行中に、20m前方に車速100km/hの車両に割り
込みされた場合には、図12と図14に示すように、相
対速度ΔVの変化を抑制しながら目標車間距離L*(4
0m)に近づいている。In the case of the simulation condition (1), that is, when the vehicle is interrupted by a vehicle having a vehicle speed of 80 km / h 20 m ahead while following the vehicle at a vehicle speed of 100 km / h and an inter-vehicle distance of 40 m, FIGS. As described above, the change in the relative speed ΔV at the time of the interruption is almost only by the vehicle speed difference of 20 km / h between the original preceding vehicle and the interruption vehicle.
The vehicle is approaching the target inter-vehicle distance L * (approximately 32 m) corresponding to the preceding vehicle speed Vt or the own vehicle speed V while sufficiently suppressing the change in V. In the case of the simulation condition (2),
That is, if the vehicle is interrupted by a vehicle having a vehicle speed of 100 km / h 20 m ahead while following the vehicle at a vehicle speed of 100 km / h and an inter-vehicle distance of 40 m, the change in the relative speed ΔV is suppressed as shown in FIGS. The target inter-vehicle distance L * (4
0m).
【0034】以上の一実施形態の構成において、車速セ
ンサー2と車速信号処理部21が自車速検出手段を、車
間距離センサーヘッド1と測距信号処理部11が車間距
離検出手段を、先行車追従制御部50が車速演算手段
を、車速制御部51が車速制御手段を、相対速度演算部
501が相対速度検出手段をそれぞれ構成する。In the configuration of the above-described embodiment, the vehicle speed sensor 2 and the vehicle speed signal processing section 21 correspond to the own vehicle speed detecting means, the inter-vehicle distance sensor head 1 and the ranging signal processing section 11 correspond to the inter-vehicle distance detecting means, The control unit 50 forms a vehicle speed calculation unit, the vehicle speed control unit 51 forms a vehicle speed control unit, and the relative speed calculation unit 501 forms a relative speed detection unit.
【図1】 一実施の形態の構成を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an embodiment.
【図2】 追従制御コントローラーの制御ブロック図で
ある。FIG. 2 is a control block diagram of a tracking control controller.
【図3】 車速制御部の詳細な構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a detailed configuration of a vehicle speed control unit.
【図4】 車速サーボ部とスロットルサーボ部の詳細な
構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a detailed configuration of a vehicle speed servo unit and a throttle servo unit.
【図5】 車速サーボ部の詳細な構成を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a detailed configuration of a vehicle speed servo unit.
【図6】 相対速度の演算方法を示す図である。FIG. 6 is a diagram illustrating a method of calculating a relative speed.
【図7】 相対速度の演算方法を示す図である。FIG. 7 is a diagram illustrating a method of calculating a relative speed.
【図8】 目標車速の演算方法を示す図である。FIG. 8 is a diagram illustrating a method of calculating a target vehicle speed.
【図9】 目標車速の演算方法を示す図である。FIG. 9 is a diagram illustrating a method of calculating a target vehicle speed.
【図10】 目標車間距離の演算方法を示す図である。FIG. 10 is a diagram illustrating a method of calculating a target inter-vehicle distance.
【図11】 一実施の形態のシミュレーション結果を示
す図である。FIG. 11 is a diagram showing a simulation result of one embodiment.
【図12】 一実施の形態のシミュレーション結果を示
す図である。FIG. 12 is a diagram showing a simulation result of one embodiment.
【図13】 一実施の形態のシミュレーション結果を示
す図である。FIG. 13 is a diagram showing a simulation result of one embodiment.
【図14】 一実施の形態のシミュレーション結果を示
す図である。FIG. 14 is a diagram showing a simulation result of one embodiment.
【図15】 一実施の形態のシミュレーション結果を示
す図である。FIG. 15 is a diagram showing a simulation result of one embodiment.
1 車間距離センサーヘッド 2 車速センサー 3 スロットルアクチュエータ 4 自動変速機 5 追従制御コントローラー 6 制動装置 11 距離信号処理部 21 車速信号処理部 50 先行車追従制御部 51 車速制御部 501 相対速度演算部 502 車間距離制御部 503 目標車間距離設定部 531 車速サーボ部 532 スロットルサーボ部 Reference Signs List 1 inter-vehicle distance sensor head 2 vehicle speed sensor 3 throttle actuator 4 automatic transmission 5 following control controller 6 braking device 11 distance signal processing unit 21 vehicle speed signal processing unit 50 preceding vehicle following control unit 51 vehicle speed control unit 501 relative speed calculation unit 502 inter-vehicle distance Control unit 503 Target inter-vehicle distance setting unit 531 Vehicle speed servo unit 532 Throttle servo unit
Claims (6)
演算する車速演算手段と、 自車速検出値が目標車速となるように駆動装置、変速装
置および制動装置を制御する車速制御手段とを備えた先
行車追従制御装置において、 先行車と自車の相対速度を検出する相対速度検出手段を
備え、 前記車速演算手段は、車間距離検出値と目標車間距離と
の偏差に第1のゲインを乗じた値と、相対速度検出値に
第2のゲインを乗じた値との線形結合を含む形で目標車
速を演算することを特徴とする先行車追従制御装置。A vehicle speed detecting means for detecting a vehicle speed, an inter-vehicle distance detecting means for detecting an inter-vehicle distance, a vehicle speed calculating means for calculating a target vehicle speed for setting a detected inter-vehicle distance as a target inter-vehicle distance; A vehicle speed control means for controlling a drive device, a transmission, and a braking device such that a vehicle speed detection value becomes a target vehicle speed; a relative speed detection means for detecting a relative speed between the preceding vehicle and the own vehicle; Wherein the vehicle speed calculation means includes a linear combination of a value obtained by multiplying a deviation between the detected inter-vehicle distance and the target inter-vehicle distance by a first gain, and a value obtained by multiplying a detected relative speed value by a second gain. A preceding vehicle following control device, which calculates a target vehicle speed in a form.
おいて、 前記車速演算手段は、自車速検出値に相対速度を加算し
て先行車車速を演算するとともに、車間距離検出値と目
標車間距離との偏差に第1のゲインを乗じた値と相対速
度検出値に第2のゲインを乗じた値とを加算して目標相
対速度を演算し、先行車車速から目標相対速度を減じて
目標車速を演算することを特徴とする先行車追従制御装
置。2. The preceding vehicle following control device according to claim 1, wherein the vehicle speed calculating means calculates a preceding vehicle speed by adding a relative speed to the own vehicle speed detection value, and calculates a preceding vehicle speed and a target inter-vehicle distance. The target relative speed is calculated by adding the value obtained by multiplying the deviation from the distance by the first gain and the value obtained by multiplying the relative speed detection value by the second gain, and subtracting the target relative speed from the preceding vehicle speed to obtain the target relative speed. A preceding vehicle following control device, which calculates a vehicle speed.
追従制御装置において、 前記車速制御手段の車速制御系を線形伝達関数で近似
し、その伝達特性に基づいて車間距離検出値が目標車間
距離へ、相対速度検出値が0へそれぞれ収束する収束特
性が任意の特性となるように第1のゲインと第2のゲイ
ンを設定することを特徴とする先行車追従制御装置。3. The preceding vehicle following control device according to claim 1, wherein the vehicle speed control system of the vehicle speed control means is approximated by a linear transfer function, and the inter-vehicle distance detection value is set to a target value based on the transfer characteristic. A preceding vehicle follow-up control device, wherein the first gain and the second gain are set such that convergence characteristics in which a relative speed detection value converges to 0 with respect to an inter-vehicle distance become arbitrary characteristics.
行車追従制御装置において、 前記相対速度検出手段は、車間距離検出値にバンドパス
フィルターまたはハイパスフィルターを施すことにより
相対速度を検出することを特徴とする先行車追従制御装
置。4. The preceding vehicle following control device according to claim 1, wherein the relative speed detecting means determines a relative speed by applying a band-pass filter or a high-pass filter to the inter-vehicle distance detection value. A preceding vehicle following control device characterized by detecting.
行車追従制御装置において、 先行車車速に応じて目標車間距離を設定することを特徴
とする先行車追従制御装置。5. The preceding vehicle following control device according to claim 1, wherein the target following distance is set according to the preceding vehicle speed.
行車追従制御装置において、 自車速に応じて目標車間距離を設定することを特徴とす
る先行車追従制御装置。6. The preceding vehicle following control device according to claim 1, wherein the target following distance is set according to the own vehicle speed.
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