JP7088886B2 - 自律型システム内の組み込みリアルタイム制約付き最適制御問題に対する平滑化及び正則化されたfischer-burmeister解決法 - Google Patents
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Description
本出願は、出願番号第15/705,934号(2017年9月15日に出願)及び出願番号第15/866,767号(2018年1月10日に出願)に関連する。なお、これらの文献の全体の内容は参照により本明細書に組み込まれている。
min(z)zTHz+fTz(Az≦bという条件で)
ここで、H∈Snはヘッセ行列であり、
本開示は以下の態様を含む。
(態様1)
自律車両を制御するシステムであって、
制御装置を含み、前記制御装置は、
各サンプリング時間において、
センサ値と、前記センサ値及び動的モデルに基づいて計算された推定値とを入力して、前記センサ値及び前記推定値を前記制御装置のメモリに記録することと、
前記センサ値及び前記推定値を、制約付き最適制御問題に付随する最適性の条件に組み込むことと、
前記最適性の条件を、Fischer-Burmeister関数を用いて非平滑システムにマッピングすることと、
前記非平滑システムを平滑化し、前記平滑化されたシステムにニュートン法反復を適用して解に収束することと、
前記自律車両のアクチュエータを制御するコマンドを出すことと、を行うように構成されている、前記システム。
(態様2)
平滑化された前記ニュートン法には正則化及び直線探索が含まれる態様1に記載のシステム。
(態様3)
前記制約付き最適制御問題に付随する前記最適性の条件には、最適化すべきコスト関数と適用すべきハード制約とが含まれる態様1に記載のシステム。
(態様4)
タイヤ角度センサ及び車両速度センサをさらに含み、
前記センサ値には、前記タイヤ角度センサから取得されたタイヤ角度と前記車両速度センサから取得された車両速度とのうちの1つ以上が含まれる態様1に記載のシステム。
(態様5)
前記ハード制約は前記アクチュエータに対する制約であり、最大ステアリングと最大車両加速度とのうちの1つ以上が含まれる態様3に記載のシステム。
(態様6)
障害物センサをさらに含み、
前記センサ値には障害物の情報が含まれ、
前記ハード制約は、前記障害物の情報に基づいて決定された障害物共謀包絡線である態様3に記載のシステム。
(態様7)
前記コスト関数にはソフト制約の形態のペナルティが含まれる態様3に記載のシステム。
(態様8)
前記ソフト制約には、加加速快適さ、加速快適さ、横加速度、牽引制約、及びロールのうちの1つ以上が含まれる態様7に記載のシステム。
(態様9)
制御装置を有する自律車両を制御する方法であって、
各サンプリング時間において、前記制御装置は、
センサ値と、前記センサ値及び動的モデルに基づいて計算された推定値とを入力して、前記センサ値及び前記推定値を前記制御装置のメモリに記録することと、
前記センサ値及び前記推定値を、制約付き最適制御問題に付随する最適性の条件に組み込むことと、
前記最適性の条件を、Fischer-Burmeister関数を用いて非平滑システムにマッピングすることと、
前記非平滑システムを近似する一連の平滑化されたシステムにニュートン法反復を行って、解に収束することと、
前記自律車両のアクチュエータを制御するコマンドを出すことと、を行う、前記方法。
(態様10)
平滑化された前記ニュートン法には正則化及び直線探索が含まれる態様9に記載の方法。
(態様11)
前記制約付き最適制御問題に付随する前記最適性の条件には、最適化すべきコスト関数と適用すべきハード制約とが含まれる態様9に記載の方法。
(態様12)
前記センサ値を入力することには、タイヤ角度センサからタイヤ角度を取得することと、車両速度センサから車両速度を取得することとが含まれる態様9に記載の方法。
(態様13)
前記ハード制約は前記アクチュエータに対する制約であり、最大ステアリングと最大加速度とのうちの1つ以上が含まれる態様11に記載の方法。
(態様14)
前記センサ値を入力することには、障害物センサから障害物の情報を取得することが含まれ、前記方法にはさらに、
前記ハード制約として前記障害物の情報に基づいて障害物共謀包絡線を決定することが含まれる態様11に記載の方法。
(態様15)
前記コスト関数に付随する前記最適性の条件には、ソフト制約の形態のペナルティが含まれる態様11に記載の方法。
(態様16)
前記ソフト制約には、加加速快適さ、加速快適さ、横加速度、牽引制約、及びロールのうちの1つ以上が含まれる態様15に記載の方法。
(態様17)
自律車両を制御する制御装置であって、
各サンプリング時間において、
センサ値と、前記センサ値及び動的モデルに基づいて計算された推定値とを入力して、前記センサ値及び前記推定値を前記制御装置のメモリに記録することと、
前記センサ値及び前記推定値を、制約付き最適制御問題に付随する最適性の条件に組み込むことと、
前記最適性の条件をFischer-Burmeister関数を用いて非平滑システムにマッピングすることと、
前記非平滑システムを平滑化し、前記平滑化されたシステムにニュートン法反復を適用して解に収束することと、
前記自律車両内のアクチュエータの動作を制御するコマンドを出すことと、を行うように構成されている、前記制御装置。
(態様18)
平滑化された前記ニュートン法には正則化及び直線探索が含まれる態様17に記載の制御装置。
(態様19)
前記制約付き最適制御問題には、最適化すべきコスト関数と適用すべきハード制約とが含まれる態様17に記載の制御装置。
(態様20)
前記ハード制約は前記アクチュエータに対する制約であり、最大ステアリングと最大加速度とのうちの1つ以上が含まれる態様19に記載の制御装置。
Claims (17)
- 自律車両を制御するシステムであって、
制御装置を含み、前記制御装置は、
各サンプリング時間において、
制約付き制御問題を解いて目標経路からの前記自律車両の距離を最小化することと、
センサ値と、前記センサ値及び動的モデルに基づいて計算された推定値とを入力して、前記センサ値及び前記推定値を前記制御装置のメモリに記録することと、
前記センサ値及び前記推定値を、前記制約付き制御問題に付随する、前記目標経路からの前記自律車両の距離を最小化するための条件に組み込むことと、
前記目標経路からの前記自律車両の距離を最小化するための条件を、Fischer-Burmeister関数を用いて半平滑システムにマッピングすることと、
前記半平滑システムを平滑化し、前記平滑化されたシステムにニュートン法反復を適用して解に収束させることと、
前記解に基づいて前記自律車両のアクチュエータを制御する、ステアリングコマンドを含むコマンドを出すことと、を行うように構成されている、前記システム。 - 前記制約付き制御問題に付随する最小化するための条件には、コスト関数と適用すべきハード制約とが含まれる請求項1に記載のシステム。
- タイヤ角度センサ及び車両速度センサをさらに含み、
前記センサ値には、前記タイヤ角度センサから取得されたタイヤ角度と前記車両速度センサから取得された車両速度とのうちの1つ以上が含まれる請求項1に記載のシステム。 - 前記ハード制約は前記アクチュエータに対する制約であり、ステアリング調整の最大範囲と最大車両加速度とのうちの1つ以上を含む請求項2に記載のシステム。
- 障害物センサをさらに含み、
前記センサ値には障害物の情報が含まれ、
前記ハード制約は、前記障害物の情報に基づいて決定された運動抑制包絡線を決定するのに用いられる請求項2に記載のシステム。 - 前記コスト関数にはソフト制約が含まれる請求項2に記載のシステム。
- 前記ソフト制約は、前記自律車両の快適性関連作動における制約である請求項6に記載のシステム。
- 制御装置を有する自律車両を制御する方法であって、
各サンプリング時間において、前記制御装置は、
制約付き制御問題を解いて目標経路からの前記自律車両の距離を最小化することと、
センサ値と、前記センサ値及び動的モデルに基づいて計算された推定値とを入力して、前記センサ値及び前記推定値を前記制御装置のメモリに記録することと、
前記センサ値及び前記推定値を、前記制約付き制御問題に付随する、前記目標経路からの前記自律車両の距離を最小化するための条件に組み込むことと、
前記目標経路からの前記自律車両の距離を最小化するための条件を、Fischer-Burmeister関数を用いて半平滑システムにマッピングすることと、
前記半平滑システムを平滑化し且つ該平滑化されたシステムにニュートン法反復を行って、解に収束させることと、
前記解に基づいて前記自律車両のアクチュエータを制御する、ステアリングコマンドを含むコマンドを出すことと、を行う、前記方法。 - 前記制約付き制御問題に付随する最小化するための条件には、コスト関数と適用すべきハード制約とが含まれる請求項8に記載の方法。
- 前記センサ値を入力することには、タイヤ角度センサからタイヤ角度を取得することと、車両速度センサから車両速度を取得することとが含まれる請求項8に記載の方法。
- 前記ハード制約は前記アクチュエータに対する制約であり、ステアリング調整の最大範囲と最大加速度とのうちの1つ以上を含む請求項9に記載の方法。
- 前記センサ値を入力することには、障害物センサから障害物の情報を取得することが含まれ、前記方法にはさらに、
前記ハード制約として前記障害物の情報に基づいて運動抑制包絡線を決定することを含む請求項9に記載の方法。 - 前記コスト関数に付随する最小化するための条件には、ソフト制約が含まれる請求項9に記載の方法。
- 前記ソフト制約は、前記自律車両の快適性関連作動における制約である請求項13に記載の方法。
- 自律車両を制御する制御装置であって、
各サンプリング時間において、
制約付き制御問題を解いて目標経路からの前記自律車両の距離を最小化することと、
センサ値と、前記センサ値及び動的モデルに基づいて計算された推定値とを入力して、前記センサ値及び前記推定値を前記制御装置のメモリに記録することと、
前記センサ値及び前記推定値を、前記制約付き制御問題に付随する、前記目標経路からの前記自律車両の距離を最小化するための条件に組み込むことと、
前記目標経路からの前記自律車両の距離を最小化するための条件をFischer-Burmeister関数を用いて半平滑システムにマッピングすることと、
前記半平滑システムを平滑化し、前記平滑化されたシステムにニュートン法反復を適用して解に収束させることと、
前記解に基づいて前記自律車両内のアクチュエータの動作を制御する、ステアリングコマンドを含むコマンドを出すことと、を行うように構成されている、前記制御装置。 - 前記制約付き制御問題には、コスト関数と適用すべきハード制約とが含まれる請求項15に記載の制御装置。
- 前記ハード制約は前記アクチュエータに対する制約であり、ステアリング調整の最大範囲と最大加速度とのうちの1つ以上が含まれる請求項16に記載の制御装置。
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