JP6599817B2 - 演算装置、演算方法およびプログラム - Google Patents
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Description
[自動運転制御装置の概要]
図1は、第1の実施の形態の初期値決定装置10を備えた自動運転制御装置1の構成を示す図である。自動運転制御装置1は、自車両および運転環境の状況に基づいて、自車両がとるべき運転行動を決定し、車両機器20に対して制御入力値を出力して、車両の運転制御を行う。車両機器20に対する制御入力値には様々な値があるが、ここでは加速度と舵角を例とする。
初期値決定装置10は、自車両の車両状態を、予測ホライズンの中の所定時刻において目標とする車両状態に遷移させる制御入力値を初期値として求める。初期値決定装置10は、車両状態変数取得部11と、座標系変換部12と、目標状態設定部13と、制御入力値計算部14とを有している。
[Yb(t2),θb(t2)]T = A[uα(t0), uδ(t0), uα(t1), uδ(t1)]T + B・・・(2)
式(2)が得られると、制御入力値は、以下の式(3)によって求められる。
[uα(t0), uδ(t0), uα(t1), uδ(t1)]T = A-1([Yb(t2),θb(t2)]T -B)
・・・(3)
図8は、第2の実施の形態の初期値決定装置10aを備えた自動運転制御装置2の構成を示す図である。第2の実施の形態の初期値決定装置10a及び自動運転制御装置2の基本的な構成は、第1の実施の形態と同じである。第2の実施の形態の初期値決定装置10aは、目標状態設定部13aが複数の目標状態を設定する。
図3に示されるような自動車の2輪モデルに基づいて後輪軸中央をベースに車両運動を考えると,グローバル座標X,Y、車両進行方向θ、速度V、角速度ω、舵角δには、以下の微分方程式が成り立つ。ここで,uαとuδは車両進行方向への加速度[m/s2]と前輪舵角変化率[rad/s]である。
10,10a 初期値決定装置
11 車両状態変数取得部
12 座標系変換部
13,13a 目標状態設定部
14 制御入力値計算部
15 最適解計算部
16 出力部
17 コスト関数記憶部
18 最良解選択部
20 車両機器
31 自車両状態検出装置
32 現在位置検出装置
33 環境情報検出装置
34 地図情報データベース
Claims (13)
- 自車両の車両状態と自車両に対する制御入力値と他車両を含む運転環境の状況変化とをモデル化したコスト関数に適用する初期値を決定する演算装置であって、前記運転環境の状況変化を用いないで、自車両の位置と進行方向とに基づいて、自車両の車両状態を所定時間経過後に目標の車両状態に遷移させる、加速度および舵角変化率の制御入力値を初期値として求める制御入力値計算部を備える演算装置。
- 自車両の現在の車両状態が継続したと仮定したときの所定時間経過後の車両状態に基づいて、前記目標の車両状態を設定する目標状態設定部を備え、
前記制御入力値計算部は、前記自車両の現在の車両状態を前記目標の車両状態に遷移させる制御入力値を求める請求項1に記載の演算装置。 - 前記制御入力値計算部は、前記制御入力値の計算過程において、前記現在の車両状態から前記目標の車両状態への変化を前記制御入力値の一次関数で近似する請求項1または2に記載の演算装置。
- 前記コスト関数は、離散時間モデルである請求項1乃至3のいずれかに記載の演算装置。
- 前記制御入力値計算部は、現在の車両状態を0ステップとし、1〜nステップ先の車両状態を考慮するとき、k番目のステップ(1≦k≦n)における目標の車両状態に遷移させる制御入力値を計算する請求項4に記載の演算装置。
- 前記制御入力値計算部は、前記コスト関数で用いられる前記車両の状態変数がn個ある場合に、n個未満の状態変数を用いて制御入力値を求める請求項1乃至5のいずれかに記載の演算装置。
- 車両の状態変数を、現在の車両位置を原点、車両の進行方向をX軸とするローカル座標系に変換する座標系変換部を備え、
前記制御入力値計算部は、所定時間経過後における前記目標の車両状態を、車両のY座標位置及び進行方向で特定して、制御入力値を計算する請求項1乃至6のいずれかに記載の演算装置。 - 前記制御入力値計算部は、前記目標の車両状態に遷移させる制御入力値が得られない場合には、目標の車両状態を表わす状態変数の数を減らす請求項1乃至7のいずれかに記載の演算装置。
- 前記制御入力値計算部は、前記目標の車両状態に遷移させる制御入力値が得られない場合には、目標とする車両状態を他のステップの車両状態に変更する請求項5に記載の演算装置。
- 自車両の現在の車両状態に基づいて複数の前記目標の車両状態を設定する目標状態設定部を備え、
前記制御入力値計算部は、前記自車両の現在の車両状態を前記複数の目標の車両状態のそれぞれに遷移させる複数の制御入力値を求める請求項1に記載の演算装置。 - 前記複数の制御入力値のそれぞれを初期値として前記コスト関数の最適解を求める最適解計算部と、
前記複数の制御入力値に対応して求められた複数の最適解のうち、前記コスト関数を最小にする最適解を最良解として選択する最良解選択部と、
を備える請求項10に記載の演算装置。 - 演算装置が、自車両の車両状態と自車両に対する制御入力値と他車両を含む運転環境の状況変化とをモデル化したコスト関数に適用する初期値を決定する方法であって、前記運転環境の状況変化を用いないで、自車両の位置と進行方向とに基づいて、自車両の車両状態を所定時間経過後に目標の車両状態に遷移させる、加速度および舵角変化率の制御入力値を初期値として求める演算方法。
- 自車両の車両状態と自車両に対する制御入力値と他車両を含む運転環境の状況変化とをモデル化したコスト関数に適用する初期値を決定するために、コンピュータに、前記運転環境の状況変化を用いないで、自車両の位置と進行方向とに基づいて、自車両の車両状態を所定時間経過後に目標の車両状態に遷移させる、加速度および舵角変化率の制御入力値を初期値として求めるステップを実行させるプログラム。
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JP2016100605A JP6599817B2 (ja) | 2016-05-19 | 2016-05-19 | 演算装置、演算方法およびプログラム |
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JP7195369B2 (ja) * | 2021-04-26 | 2022-12-23 | 三菱電機株式会社 | 車両のモデル予測制御装置 |
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