JPH0446826A - オートクルーズファジィコントローラ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、自動車等の定速走行（オートクルス）制御
を行なうための、ファジィ推論を利用したオートクルー
ズファジィコントローラに関する。

（従来の技術） 従来のファジィオートクルーズシステムとしては、第７
図に示すようなものがある。この図において、２１はア
クチュエータ２２に対して操作量の指令信号を出力する
オートクルーズファジィコントローラで、アクチュエー
タ２２がこの操作量で駆動されることにより、車両２３
の車速を制御するようにしている。この車速は、車速セ
ンサ２４を介してオートクルーズファジィコントローラ
２１にフィードバック人力されている。

一方、オートクルーズファジィコントローラ２１は制御
目標である目標速度を人力しており、この目標速度と上
記現在車速を前件部の変数として定速走行つまりオート
クルーズ制御のためのファシイ推論を行なっている。具
体的には、速度偏差とその微分値もしくは差分値に関す
る推論規則群を参照し゛ながらファジィ推論を行なって
いる。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このような従来のファジィオートクルー
ズシステムにあっては、車両の現在速度に関する情報の
みを入力して速度制御を行なうシステムであるため、現
在速度が増大したとき目標速度に対する速度差が大きく
なってオーバーシュートが生じやすいという問題点があ
る。

この発明は、このような従来の問題点に着目してなされ
たもので、制御目標として目標速度と目標加速度の両方
を用いて推論することにより、上記問題点を解決し、オ
ーバーシュートを防止することができ、かつ目標速度に
より迅速に収束させることができるオートクルーズファ
ジィコントローラの提供を目的としている。

（課題を解決するための手段） この発明は、上記のような目的を達成するため、目標速
度と現在車速との速度偏差を計算する速度偏差計算部と
、 この速度偏差の差分値を計算する速度偏差差分値計算部
と、 速度偏差に基づいて目標加速度を生成する目標加速度生
成部と、 目標加速度と現在加速度との速度偏差を計算する加速度
偏差計算部と、 この加速偏差の差分値を計算する加速度偏差差分値計算
部と、 上記速度偏差とその差分値および上記加速度偏差とその
差分値を前件部の変数として車両用アクチュエータの操
作量をファジィ推論するファジィ推論部と、 を備えることを特徴とする。

（作用） したがって、この発明による自動車等のオートクルーズ
制御においては、制御目標として目標速度と目標加速度
の２つのファクターを導入してオトクルース制御を実行
し、この場合上記目標加速度は速度偏差の値に応じて目
標加速度生成部により生成される。そのため、従来より
も目標速度からのオーバーシュート量が減少し、かつ現
在車速が目標速度により素早く収束するようになる。

（実施例） 以下に、この発明の一実施例を図面に基づいて説明する
。

第１図はこの実施例によるファジィコントロラを示す内
部ブロック図、第２図はこの実施例によるファジィオー
トクルーズシステムの基本構成を示すブロック図である
。

まず、本システムの基本構成について述べると、第２図
において、１は目標速度および目標加速度を制御目標と
するオートクルーズファジィコントローラで、そのメモ
リ部には、速度偏差、速度偏差差分値、加速度偏差およ
び加速度偏差差分値の４つの情報に関して記述された推
論規則群が格納されている。このオートクルーズファジ
ィコントローラ１は、推論結果である操作量をアクチュ
エタ２に対して出力している。このアクチュエタ２とオ
ートクルーズファジィコントローラ１との間には、本例
では第３図に示すように、オートクルーズファジィコン
トローラ１の推論結果トしてのスロットル開度の変化量
を操作量にゲイン補正するゲイン補正器ＩＡが配設され
ている。

３はアクチュエータ２の操作により運転制御される車両
エンジンである。車両の速度は、このエンジンの回転数
に応じた値に設定されるが、車速は車速センサ４により
検出されてオートクルーズファジィコントローラ１に対
して情報信号として入力されるように構成されている。

次に、本コントローラの具体的構成を第１図に基づいて
説明する。

５は目標速度と現在車速を入力して両者の速度偏差を計
算する速度偏差計算部で、速度偏差計算部５の出力側に
は、速度偏差差分値計算部６および目標加速度生成部７
が接続されている。速度偏差差分値計算部６は、速度偏
差計算部５からの速度偏差を入力してその差分値を算出
している。また、目標加速度生成部７は、速度偏差計算
部５からの速度偏差を入力して目標加速度を生成してい
る。

８は目標加速度と現在車速を入力して両者の加速度偏差
を計算する加速度偏差計算部で、加速度偏差計算部８の
出力側には、加速度偏差の差分値を計算する加速度偏差
差分値計算部９が接続されている。上記計算部５〜９は
、目標値設定部１３ａと偏差および差分値計算部１３ｂ
を内蔵したコマンド処理部１３内に設けられており、コ
マンド処理部１３の設定値は操作スイッチ１４を介して
行なうようになされている。

１０は上記４つの値を前件部の変数としてファジィ推論
エンジン１１に入力し、これら４つの値に関する推論規
則群を参照しながら、アクチュエータ２の操作量（スロ
ットル開度の変化量）を後件部として出力するファジィ
推論部である。その際に用いるメンバーシップ関数（第
４図参照）やオートクルーズ推論ルールなどは、第５図
にも示すように、推論規則群用メモリ１２に記録されて
いる。例えば、上記推論ルールの一例は以下のようにな
る。

ルール１：Ｉｆ　　速度偏差ｋ　　ｉｓ　　ＰＩｔｈｅ
ｎ　　Δｕ　　ｉｓ　　Ｐ ルール２：Ｉｆ　　速度偏差ｋ　　ｉｓ　　Ｎ１ｔｈｅ
ｎ　　Δｕ　　ｉｓ　　Ｎ ルール３：Ｉｆ　　加速度偏差ｋ　　ｉｓ　　Ｐ２ｔｈ
ｅｎ　　Δｕ　　ｉｓ　　Ｐ 但し、ΔＵは操作量の変化分、Ｐ、　ＮはそれぞれＰｏ
５ｉｔｉｖｅ（正）、Ｎｅｇａｔ　Ｌｖｅ（負）を表わ
す。

次に、実施例の作用を説明する。

まず、予め設定された目標速度と、車速センサ４からの
現在車速が速度偏差計算部５に入力されると、速度偏差
計算部５は目標速度と現在車速との速度偏差を計算する
。速度偏差計算部５で計算された速度偏差は、ファジィ
推論部１０．速度偏差差分値計算部６および目標加速度
生成部７に出力される。すると、速度偏差差分値計算部
６では、速度偏差に基づいて速度偏差差分値を計算し、
その値をファジィ推論部１０に出力する。

また、目標加速度生成部７では、速度偏差に基づいて目
標加速度を計算し、その値を加速度偏差計算部８に出力
する。この場合の目標加速度と速度偏差との関係を第６
図に示す。加速度偏差計算部８ては、目標加速度と現在
加速度に基づいて両者の加速度偏差を計算し、その値を
ファジィ推論部１０および加速度偏差差分値計算部９に
出力する。すると、加速度偏差差分値計算部９では、加
速度偏差に基づいて加速度偏差差分値をファジィ推論部
１０に出力する。

上記速度偏差、速度偏差差分値、加速度偏差。

加速度偏差差分値を人力するファジィ推論部１０では、
推論規則群用メモリ１２のデータを参照しながら、上記
４つの値およびその組合わせに基づいたファジィ推論を
行ない、その結果である操作量をアクチュエータ２に出
力する。この後、アクチュエータ２が操作量に従って駆
動されることにより、車両エンジン３の回転数が調整さ
れ、車両のオートクルース制御が行なわれる。

以上のように、この発明では、速度だけでなく加速度に
関する情報をも考慮して目標制御量を定めているので、
現在車速が目標速度により素早（収束するようになり、
目標速度に対する現在車速のオーバーシュート量が大幅
に減少することになる。

なお、第５図に示したように、ファジィコン、・ローラ
はコマンド処理部１３とファジィ推論部１０とに分かれ
ているが、ファジィ推論部１０のファジィエンジンにお
いて外乱推定は必ずしも行なわなくてもよい。

この実施例において、１ユ記操作スイッチ１４としては
、セット（Ｃｏａｓｔ）スイッチとリジューム（Ａｃｃ
ｅｌ）スイッチとの２種類があり、この２個の操作スイ
ッチ１４により６種類の機能をもつ。各機能については
表１にその一例を示す。

なお、ファジィ推論部１０に人力されるコマンド設定信
号とは、表１に示すコマンドを設定するための２種類の
操作スイッチ１４からの操作信号を表わすものである。

本システムを作成するに当たって、情報信号に関する入
出力のビット長を例示すると、下記のようになる。

コマンド情報Ｃｏｍ＝８ｂ　ｉ　ｔ　（１ｗｏ　ｒ　ｄ
）速度偏差　　　ｅｖ＝１６ｂｉｔ　（符号付き）速度
偏差の１階差分Δｅｖ −１６ｂｉｔ（符号付き） 加速度偏差　　ｅａ＝１６ｂｉｔ　（符号付き）加速度
偏差の１階差分Δｅａ ＝１６ｂｉｔ（符号付き） 現在車速　　　　Ｖ−’１６ｂｉｔ（符号付き）スロッ
トル開度の変化量Δθ ＝１６ｂｉｔ（符号付き） また、各コマンド状態での目標速度と目標加速度は、表
２のようになる。

次に、リジュームとクルーズについて述べると、基本的
にこの２つのコマンドは同じであると考えられ、目標車
速がスイッチを押された時点での車速と、記憶車速との
違いだけである。したがって、これらのコマンド状態で
の目標加速は、速度偏差がある範囲内にあれはＯＫｍ／
ｈ２、その範囲外の場合は±２．５Ｋｍ／ｈ２と設定す
る。また、コーストおよびアクセル時の目標速度は、ダ
ミで目標速度を設定する場合と、目標速度をなしとする
場合の２通りであって、メイン側にて設定する。そして
、タップ加（減）速時の目標加速度は、クルーズ状態で
の目標加速度と同じとする場合と、目標速度をなしとす
る場合の２通りであって、これもメイン側にて設定する
。

ここで、上述した偏差および、その差分値は以下のよう
に求める。

ｅ＝　ｒ−ｙ Δｅ＝ｅ　　−ｅ たたし、 ｅ：偏差（速度偏差、または加速度偏差）ｒ：目標値（
目標速度、または目標加速度）ｙ：現在値（現在車速、
または現在加速度）Δｅ、：ｉサンプル時の差分値 ｅ、：Ｌサンプル時の偏差 （速度偏差、または加速度偏差） また、加速度ａは以下の式で求める。

ａ＝Ｖｌ　　−ｖ、４ ただし、ｖｌ：ｉサンプル時の現在車速なお、偏差やそ
の１階差分値は、ある上下限値でリミッタをかけて制限
処理を行なうものとする。

この実施例によるファジィ推論部では、演算処理の高速
化、低機能ＣＰＵでもインクリメントを可能にするため
、内部データは整数型を用い、整数演算を行なうものと
する。このファジィ推論部のメンバーシップ関数の分解
能は、 Ｘ軸方向：０〜ＸｍａＸ （例えば、Ｘｍ　ａ　ｘ　＝４０９５）Ｙ軸方向：０〜
ＹｍａＸ （例えば、Ｙｍａｘ＝２０４７） とし、この値はターゲットＣＰＵに依存する。

偏差やその差分値を、このメンバーシップ関数の分解能
に合わせてスケール変換（整数変換）を行なう。この場
合、偏差やその差分値の上下限値がパラメータとなる。

推論法としては演算が簡単で、高速処理が可能、プログ
ラムサイズが小さい、などのメリットを得るため、間接
法を用いることが好ましい。メンバーシップ関数は、Ｘ
軸：０〜Ｘｍａｘ、Ｙ軸：０〜Ｙｍａｘの範囲で直線近
似し、その折れ点座標をパラメータとしてもつ。これに
ついては、表３を参照されたい。

ルールは条件および結論とも、メンバーシップ関数の変
数ｉｄとラベルｉｄを用いて表現する。

ルールの内部表現の例を表４に示す。

ファジィ推論の推論値を、スロットル開度の変化量へ変
換する場合、推論値のスケールは０〜Ｘｍａｘであり、
ファジィ推論部から出力されるスロットル開度の変化量
を、車両に対する操作量に変換して、対応する電気信号
として出力する。ただし、これはメイン側にて行ない、
ファジィ部では考慮しないこととする。

本ファジィオートクルーズシステムに係るソフトウェア
は、入力処理、ファジィ推論、出力処理を行なっており
、ルールやメンバーシップ関数および各種パラメータを
自由に変更できるようにされている。しかし、そのパラ
メータ設定のための特別なツールは作成せず、パラメー
タを直接変更できるようになされている。

以上述べた実施例によれば、速度偏差の値に応じて目標
加速度を生成し、この目標加速度と目標速度を制御目標
として用いたので、好フィーリング感のオートクルーズ
が実現し、定速走行時の速度偏差が±１．５Ｋｍ／ｈ以
内に抑えられ、定速時ＴＰＳ　（スロットルポジション
）変化は人体に感じられなかった。また、制御サイクル
時間（処理時間）は３００ｍ５　ｅ　ｃ以内であり、リ
ジュム時のオーバーシフトは＋１．０Ｋｍ／ｈに抑えら
れた。

（発明の効果） 以上述べたように、本発明によれは、制御目標として目
標速度に加えて目標加速度を取り入れるように構成した
ため、現在車速を目標速度に従来よりも迅速に収束させ
ることができ、現在車速の目標速度に対するオーバーシ
ュートの発生を極ノｊ防止することができるという効果
が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明によるファジィコントローラを示す内
部ブロック図、第２図はこの発明のコントローラを適用
したファジィオートクルーズシステムの制御ブロック図
、第３図はゲイン補正器を備えたファジィオートクルー
ズシステムの制御ブロック図、第４図は実施例に係るメ
ンバーシップ関数のグラフ、第５図はファジィ推論部と
コマンド処理部を示す詳細ブロック図、第６図は目標加
速度と速度偏差の関係を示すグラフ、第７図は従来のフ
ァジィオートクルーズシステムの構成を示すブロック図
である。 １・・・オートクルースファジイコントローラ２・・・
アクチュエータ ５・・・速度偏差計算部 ６・・・速度偏差差分値計算部 ７・・・目標加速度生成部 ８・・・加速度偏差計算部 ９・・・加速度偏差差分１直計算部 １０・・ファジィ推論部 １１・・・ファジィ推論エンジン １２・・・推論規則群用メモリ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １．目標速度と現在車速との速度偏差を計算する速度偏
   差計算部と、 この速度偏差の差分値を計算する速度偏差差分値計算部
   と、 速度偏差に基づいて目標加速度を生成する目標加速度生
   成部と、 目標加速度と現在加速度との速度偏差を計算する加速度
   偏差計算部と、 この加速偏差の差分値を計算する加速度偏差差分値計算
   部と、 上記速度偏差とその差分値および上記加速度偏差とその
   差分値を前件部の変数として車両用アクチュエータの操
   作量をファジィ推論するファジィ推論部と、 を備えることを特徴とするオートクルーズファジィコン
   トローラ。