JPH08136415A - 自動車自動運転ロボットの制御方法 - Google Patents
自動車自動運転ロボットの制御方法Info
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- JPH08136415A JPH08136415A JP6295820A JP29582094A JPH08136415A JP H08136415 A JPH08136415 A JP H08136415A JP 6295820 A JP6295820 A JP 6295820A JP 29582094 A JP29582094 A JP 29582094A JP H08136415 A JPH08136415 A JP H08136415A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 自動車の目標加速度が速度規定点の前後で不
連続にならないようにし、アクセル踏込み量を滑らかに
し、より人間ドライバーが行う運転に近い運転ができる
ようにした自動車自動運転ロボットの制御方法を提供す
ること。 【構成】 2つの速度規定点間を3次のベーススプライ
ン関数を用いて目標速度を作り、この目標速度を時間微
分して目標加速度を求め、前記目標速度と目標加速度を
用いてアクセル踏込み量を求めるようにした。
連続にならないようにし、アクセル踏込み量を滑らかに
し、より人間ドライバーが行う運転に近い運転ができる
ようにした自動車自動運転ロボットの制御方法を提供す
ること。 【構成】 2つの速度規定点間を3次のベーススプライ
ン関数を用いて目標速度を作り、この目標速度を時間微
分して目標加速度を求め、前記目標速度と目標加速度を
用いてアクセル踏込み量を求めるようにした。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、シャシダイナモメー
タの回転ドラム上に駆動輪を載せて自動車を走行させ
て、自動車の動的な走行性能試験を室内で行う実車走行
シミュレート運転において、自動車を自動運転する自動
車自動運転ロボットの制御方法に関する。
タの回転ドラム上に駆動輪を載せて自動車を走行させ
て、自動車の動的な走行性能試験を室内で行う実車走行
シミュレート運転において、自動車を自動運転する自動
車自動運転ロボットの制御方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、自動車の動的な走行性能試験
のため、シャシダイナモメータによって実車走行シミュ
レート運転が行われており、近時、この実車走行シミュ
レート運転に、油圧や空気圧あるいはDCモータなどに
よって複数のアクチュエータを個々に駆動し、これらの
アクチュエータによってアクセルペダル、ブレーキペダ
ル、クラッチペダルなどの踏込み操作や、シフトレバー
の切換えを行えるようにした自動車自動運転ロボット
(以下、自動運転ロボットという)が用いられるように
なってきている。
のため、シャシダイナモメータによって実車走行シミュ
レート運転が行われており、近時、この実車走行シミュ
レート運転に、油圧や空気圧あるいはDCモータなどに
よって複数のアクチュエータを個々に駆動し、これらの
アクチュエータによってアクセルペダル、ブレーキペダ
ル、クラッチペダルなどの踏込み操作や、シフトレバー
の切換えを行えるようにした自動車自動運転ロボット
(以下、自動運転ロボットという)が用いられるように
なってきている。
【0003】そして、上記実車走行シミュレート運転に
おいては、予め決められた運転プログラム(走行パター
ン)で自動車を走行させる必要があるが、そのアクセル
ペダルの踏込み量(以下、アクセル踏込み量という)F
A は、自動車の目標速度に比例する項と目標加速度(目
標速度の時間微分値)に比例する項との和となる。すな
わち、目標速度をVNOM とすると、目標加速度はdV
NOM /dtと表され、前記FA は、 FA =K1 VNOM +K2 dVNOM /dt と表され、K1 VNOM とK2 dVNOM /dtとを比較す
ると、加速度項、K2 dVNOM /dtの方が大きい。
おいては、予め決められた運転プログラム(走行パター
ン)で自動車を走行させる必要があるが、そのアクセル
ペダルの踏込み量(以下、アクセル踏込み量という)F
A は、自動車の目標速度に比例する項と目標加速度(目
標速度の時間微分値)に比例する項との和となる。すな
わち、目標速度をVNOM とすると、目標加速度はdV
NOM /dtと表され、前記FA は、 FA =K1 VNOM +K2 dVNOM /dt と表され、K1 VNOM とK2 dVNOM /dtとを比較す
ると、加速度項、K2 dVNOM /dtの方が大きい。
【0004】ところで、従来においては、前記目標速度
VNOM や目標加速度dVNOM /dtを設定するのに、図
7に示すように、1秒ごとの速度が規定された運転プロ
グラムで速度規定点間を直線で補間して目標速度VNOM
(曲線1で示される)を作り、この目標速度VNOM を時
間微分して目標加速度dVNOM /dt(曲線2で示され
る)としていた。
VNOM や目標加速度dVNOM /dtを設定するのに、図
7に示すように、1秒ごとの速度が規定された運転プロ
グラムで速度規定点間を直線で補間して目標速度VNOM
(曲線1で示される)を作り、この目標速度VNOM を時
間微分して目標加速度dVNOM /dt(曲線2で示され
る)としていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】上述のように目標速度
VNOM を設定し、これに基づいて目標加速度dVNOM /
dtを得るようにした場合、図7に示すように、1秒ご
との速度規定点の前後で目標加速度dVNOM /dtが階
段状に変化して不連続となり、その結果、アクセル踏込
み量が階段状に変化し、排気ガス中のCOやHCなどの
濃度が大きくなったり、燃費が悪くなるなどして、排気
ガスの認証試験において不利であった。なお、図7
(A)は、運転プログラムの一部(時間163.0秒〜
220.0秒)を示すもので、同図(B)は、特に時間
175.0秒〜190.0秒を拡大して示したもので、
以下に述べる図2、図4、図6についても同様である。
VNOM を設定し、これに基づいて目標加速度dVNOM /
dtを得るようにした場合、図7に示すように、1秒ご
との速度規定点の前後で目標加速度dVNOM /dtが階
段状に変化して不連続となり、その結果、アクセル踏込
み量が階段状に変化し、排気ガス中のCOやHCなどの
濃度が大きくなったり、燃費が悪くなるなどして、排気
ガスの認証試験において不利であった。なお、図7
(A)は、運転プログラムの一部(時間163.0秒〜
220.0秒)を示すもので、同図(B)は、特に時間
175.0秒〜190.0秒を拡大して示したもので、
以下に述べる図2、図4、図6についても同様である。
【0006】この発明は、上述の事柄に留意してなされ
たもので、自動車の目標加速度が速度規定点の前後で不
連続にならないようにし、アクセル踏込み量を滑らかに
し、より人間ドライバーが行う運転に近い運転ができる
ようにした自動車自動運転ロボットの制御方法を提供す
ることを目的としている。
たもので、自動車の目標加速度が速度規定点の前後で不
連続にならないようにし、アクセル踏込み量を滑らかに
し、より人間ドライバーが行う運転に近い運転ができる
ようにした自動車自動運転ロボットの制御方法を提供す
ることを目的としている。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の自動車自動運転ロボットの制御方法は、
2つの速度規定点間を3次のベーススプライン関数を用
いて目標速度を作り、この目標速度を時間微分して目標
加速度を求め、前記目標速度と目標加速度を用いてアク
セル踏込み量を求めるようにしたことを特徴としてい
る。
め、この発明の自動車自動運転ロボットの制御方法は、
2つの速度規定点間を3次のベーススプライン関数を用
いて目標速度を作り、この目標速度を時間微分して目標
加速度を求め、前記目標速度と目標加速度を用いてアク
セル踏込み量を求めるようにしたことを特徴としてい
る。
【0008】
【作用】上記制御方法によれば、加速度が階段状に変化
するといったことがなくなり、アクセル踏込み量の変化
が滑らかになり、より人間ドライバーに近い運転を行え
る。
するといったことがなくなり、アクセル踏込み量の変化
が滑らかになり、より人間ドライバーに近い運転を行え
る。
【0009】
I.まず、2点を通り、2点での微分係数が一致する3
次式での近似 図3に示すように、4つの速度規定点P1 (t1 ,
y1 ),P2 (t2 ,y2),P3 (t3 ,y3 ),P
4 (t4 ,y4 )があり、中央の2つの速度規定点
P2 ,P3 (t2 ≦t≦t3 )間を補間する3次式を決
める。その場合、下記の条件を満たす時間の3次関数
で、2つの速度規定点P2 ,P3 間の目標速度VNOM を
表すことを試みた。 ・2つの速度規定点P2 ,P3 を通ること ・左の速度規定点P2 における微分係数が、その点P2
とさらに左の速度規定点P1 との間を通る3次関数の微
分係数と一致していること ・右の速度規定点P3 における微分係数が、その点P3
とさらに右の速度規定点P4 との間を通る3次関数の微
分係数と一致していること そして、速度規定点P2 ,P3 における微分係数の値に
は、その点を挟む速度規定点間の平均の傾きを与えた。
次式での近似 図3に示すように、4つの速度規定点P1 (t1 ,
y1 ),P2 (t2 ,y2),P3 (t3 ,y3 ),P
4 (t4 ,y4 )があり、中央の2つの速度規定点
P2 ,P3 (t2 ≦t≦t3 )間を補間する3次式を決
める。その場合、下記の条件を満たす時間の3次関数
で、2つの速度規定点P2 ,P3 間の目標速度VNOM を
表すことを試みた。 ・2つの速度規定点P2 ,P3 を通ること ・左の速度規定点P2 における微分係数が、その点P2
とさらに左の速度規定点P1 との間を通る3次関数の微
分係数と一致していること ・右の速度規定点P3 における微分係数が、その点P3
とさらに右の速度規定点P4 との間を通る3次関数の微
分係数と一致していること そして、速度規定点P2 ,P3 における微分係数の値に
は、その点を挟む速度規定点間の平均の傾きを与えた。
【0010】今、補間関数を、 y(t)=at3 +bt2 +ct+d ……(1) とする。
【0011】2つの速度規定点P2 (t2 ,y2 ),P
3 (t3 ,y3 )を通ることにより、 y(t2 )=at2 3 +bt2 2 +ct2 +d=y2 ……(2) y(t3 )=at3 3 +bt3 2 +ct3 +d=y3 ……(3) と表される。
3 (t3 ,y3 )を通ることにより、 y(t2 )=at2 3 +bt2 2 +ct2 +d=y2 ……(2) y(t3 )=at3 3 +bt3 2 +ct3 +d=y3 ……(3) と表される。
【0012】そして、速度規定点P2 ,P3 における傾
きをy2 ’,y3 ’すると、 y2 ’=(y3 −y1 )/(t3 −t1 ) ……(4) y3 ’=(y4 −y2 )/(t4 −t2 ) ……(5) が得られる。
きをy2 ’,y3 ’すると、 y2 ’=(y3 −y1 )/(t3 −t1 ) ……(4) y3 ’=(y4 −y2 )/(t4 −t2 ) ……(5) が得られる。
【0013】2つの速度規定点P2 ,P3 における傾き
を決めたことにより、 y’(t2 )=3at2 2 +2bt2 +c=y2 ' ……(6) y’(t3 )=3at3 2 +2bt3 +c=y3 ' ……(7) となる。
を決めたことにより、 y’(t2 )=3at2 2 +2bt2 +c=y2 ' ……(6) y’(t3 )=3at3 2 +2bt3 +c=y3 ' ……(7) となる。
【0014】上記4つの式(2),(3),(6),
(7)より、4つの未知数a,b,c,dを求める。こ
こで、t=t−t2 、T=t3 −t2 と置き換えると、
上記式(2),(3),(6),(7)は、 y(0)=d=y2 ……(2)’ y(T)=aT3 +bT2 +cT+d=y3 ……(3)’ y’(0)=c=y2 ’ ……(6)’ y’(T)=3aT2 +2bT+c=y3 ’ ……(7)’ と表される。
(7)より、4つの未知数a,b,c,dを求める。こ
こで、t=t−t2 、T=t3 −t2 と置き換えると、
上記式(2),(3),(6),(7)は、 y(0)=d=y2 ……(2)’ y(T)=aT3 +bT2 +cT+d=y3 ……(3)’ y’(0)=c=y2 ’ ……(6)’ y’(T)=3aT2 +2bT+c=y3 ’ ……(7)’ と表される。
【0015】上記式(2)’,(6)’より、cとdは
決められた。また、式(3)’,(7)’より、 aT3 +bT2 =y3 −cT−d ……(8) 3aT2 +2bT=y3 ’−c ……(9) が得られる。
決められた。また、式(3)’,(7)’より、 aT3 +bT2 =y3 −cT−d ……(8) 3aT2 +2bT=y3 ’−c ……(9) が得られる。
【0016】(9)×T−(8)×2を行うと、 aT3 =y3 ’T−cT−2y3 +2cT+2d =y3 ’T−2y3 +cT+2d ……(10) が得られ、(8)を変形すると、 bT2 =y3 −cT−d−aT3 ……(11) 返られる。
【0017】以上によって、4つの未知数a,b,c,
dが求められたことになるので、これらを用いて、t2
≦t≦t3 での任意のtに対して、 y(t)=a(t−t2 )3 +b(t−t2 )2 +c(t−t2 )+d ……(12) で補間する。
dが求められたことになるので、これらを用いて、t2
≦t≦t3 での任意のtに対して、 y(t)=a(t−t2 )3 +b(t−t2 )2 +c(t−t2 )+d ……(12) で補間する。
【0018】前記式(12)で示される3次関数によっ
て、目標速度VNOM と目標加速度dVNOM /dtを求め
ると、図4に示すような運転プログラムを表す曲線1,
2が得られる。
て、目標速度VNOM と目標加速度dVNOM /dtを求め
ると、図4に示すような運転プログラムを表す曲線1,
2が得られる。
【0019】上記Iの方法によれば、速度規定点の前後
で目標速度VNOM は連続であるが、次のような2つの問
題点がある。すなわち、 一つは、目標加速度dVNOM /dtの変化率が連続で
はないことである。 他の一つは、目標加速度dVNOM /dt2において、
余分なツノができることである。このツノの最も顕著な
例は、図4(A)において符号3で示すように、目標速
度VNOM がゼロから増加し始める点の前に現れている。
目標速度VNOMがゼロから増加し始める点の目標加速度
dVNOM /dtは、前記条件より、正の値である。とい
うことは、その直前の目標速度VNOM は負の値となり、
目標加速度dVNOM /dtは一旦負になってから増加す
ることになり、現実の動作と合わない。
で目標速度VNOM は連続であるが、次のような2つの問
題点がある。すなわち、 一つは、目標加速度dVNOM /dtの変化率が連続で
はないことである。 他の一つは、目標加速度dVNOM /dt2において、
余分なツノができることである。このツノの最も顕著な
例は、図4(A)において符号3で示すように、目標速
度VNOM がゼロから増加し始める点の前に現れている。
目標速度VNOMがゼロから増加し始める点の目標加速度
dVNOM /dtは、前記条件より、正の値である。とい
うことは、その直前の目標速度VNOM は負の値となり、
目標加速度dVNOM /dtは一旦負になってから増加す
ることになり、現実の動作と合わない。
【0020】II 次に、上記Iで説明した3次関数の一
つ目の欠点、すなわち、「目標加速度dVNOM /dtの
変化率が連続ではない」といった欠点を解決するため、
下記の条件を満たす時間の5次関数で、2つの速度規定
点間の目標速度VNOM を表すことを試みた。すなわち、
図5に示すように、6つの速度規定点P1 (t1 ,
y1 ),P2 (t2 ,y2 ),P3 (t3 ,y3 ),P
4 (t4 ,y4 ),P5 (t5 ,y5 ),P6 (t6 ,
y6 )があり、中央の2つの速度規定点P3 ,P4 (t
3 ≦t≦t4 )間を補間する5次式を決める。条件は下
記の通りである。 ・2つの速度規定点P3 ,P4 を通ること ・左の速度規定点P3 における微分係数が、その点P3
とさらに左の速度規定点P2 との間を通る5次関数の微
分係数と一致していること ・左の速度規定点P3 における2階の微分係数が、その
点P3 とさらに左の速度規定点P2 との間を通る5次関
数の2階の微分係数と一致していること ・右の速度規定点P4 における微分係数が、その点P4
とさらに右の速度規定点P5 との間を通る5次関数の微
分係数と一致していること ・右の速度規定点P4 における2階の微分係数が、その
点P4 とさらに右の速度規定点P5 との間を通る5次関
数の2階の微分係数と一致していること そして、速度規定点P3 ,P4 における微分係数の値に
は、その点を挟む速度規定点間の平均の傾きを与えた。
また、速度規定点P3 ,P4 における2階の微分係数の
値は、その点を挟む速度規定点における微分係数を同様
に求めて、その平均を傾きとした。
つ目の欠点、すなわち、「目標加速度dVNOM /dtの
変化率が連続ではない」といった欠点を解決するため、
下記の条件を満たす時間の5次関数で、2つの速度規定
点間の目標速度VNOM を表すことを試みた。すなわち、
図5に示すように、6つの速度規定点P1 (t1 ,
y1 ),P2 (t2 ,y2 ),P3 (t3 ,y3 ),P
4 (t4 ,y4 ),P5 (t5 ,y5 ),P6 (t6 ,
y6 )があり、中央の2つの速度規定点P3 ,P4 (t
3 ≦t≦t4 )間を補間する5次式を決める。条件は下
記の通りである。 ・2つの速度規定点P3 ,P4 を通ること ・左の速度規定点P3 における微分係数が、その点P3
とさらに左の速度規定点P2 との間を通る5次関数の微
分係数と一致していること ・左の速度規定点P3 における2階の微分係数が、その
点P3 とさらに左の速度規定点P2 との間を通る5次関
数の2階の微分係数と一致していること ・右の速度規定点P4 における微分係数が、その点P4
とさらに右の速度規定点P5 との間を通る5次関数の微
分係数と一致していること ・右の速度規定点P4 における2階の微分係数が、その
点P4 とさらに右の速度規定点P5 との間を通る5次関
数の2階の微分係数と一致していること そして、速度規定点P3 ,P4 における微分係数の値に
は、その点を挟む速度規定点間の平均の傾きを与えた。
また、速度規定点P3 ,P4 における2階の微分係数の
値は、その点を挟む速度規定点における微分係数を同様
に求めて、その平均を傾きとした。
【0021】今、補間関数を、 y(t)=at5 +bt4 +ct3 +dt2 +et+f ……(21) とする。
【0022】2つの速度規定点P3 (t3 ,y3 ),P
4 (t4 ,y4 )を通ることにより、 y(t3 )=at3 5 +bt3 4 +ct3 3 +dt3 2 +et3 +f=y3 ……(22) y(t4 )=at4 5 +bt4 4 +ct4 3 +dt4 2 +et4 +f=y4 ……(23) と表される。
4 (t4 ,y4 )を通ることにより、 y(t3 )=at3 5 +bt3 4 +ct3 3 +dt3 2 +et3 +f=y3 ……(22) y(t4 )=at4 5 +bt4 4 +ct4 3 +dt4 2 +et4 +f=y4 ……(23) と表される。
【0023】そして、速度規定点P3 ,P4 での傾きを
それぞれy3 ’,y4 ’とすると、 y3 ’=(y4 −y2 )/(t4 −t2 ) ……(24) y4 ’=(y5 −y3 )/(t5 −t3 ) ……(25) が得られる。
それぞれy3 ’,y4 ’とすると、 y3 ’=(y4 −y2 )/(t4 −t2 ) ……(24) y4 ’=(y5 −y3 )/(t5 −t3 ) ……(25) が得られる。
【0024】2つの速度規定点P3 ,P4 における傾き
を決めたことにより、 y’(t3 )=5at3 4 +4bt3 3 +3ct3 2 +2dt3 +e=y3 ’ ……(26) y’(t3 )=5at4 4 +4bt4 3 +3ct4 2 +2dt4 +e=y4 ’ ……(27) となる。
を決めたことにより、 y’(t3 )=5at3 4 +4bt3 3 +3ct3 2 +2dt3 +e=y3 ’ ……(26) y’(t3 )=5at4 4 +4bt4 3 +3ct4 2 +2dt4 +e=y4 ’ ……(27) となる。
【0025】2つの速度規定点P3 ,P4 における傾き
の傾きをそれぞれy3 ”,y4 " とすると、 y3 ”=(y4 ' −y2 ' )/(t4 −t2 ) ……(28) y4 ”=(y5 ' −y3 ' )/(t5 −t3 ) ……(29) となる。ここで、y2 ' ,y5 ' は、式(24)と同様
に求めた点P2 (t2 ,y2 ),P5 (t5 ,y5 )で
の傾きである。
の傾きをそれぞれy3 ”,y4 " とすると、 y3 ”=(y4 ' −y2 ' )/(t4 −t2 ) ……(28) y4 ”=(y5 ' −y3 ' )/(t5 −t3 ) ……(29) となる。ここで、y2 ' ,y5 ' は、式(24)と同様
に求めた点P2 (t2 ,y2 ),P5 (t5 ,y5 )で
の傾きである。
【0026】2つの速度規定点P3 ,P4 における傾き
の傾きを決めたことにより、 y”(t3 )=20at3 3 +12bt3 2 +6ct3 +2d=y3 ” ……(30) y”(t4 )=20at4 3 +12bt4 2 +6ct4 +2d=y4 " ……(31) となる。
の傾きを決めたことにより、 y”(t3 )=20at3 3 +12bt3 2 +6ct3 +2d=y3 ” ……(30) y”(t4 )=20at4 3 +12bt4 2 +6ct4 +2d=y4 " ……(31) となる。
【0027】上記6つの式(22),(23),(2
6),(27),(30),(31)より、6つの未知
数a,b,c,d,e,fを求める。ここで、t=t−
t3 、T=t4 −t3 と置き換えると、上記式(2
2),(23),(26),(27),(30),(3
1)は、 y(0)=f=y3 ……(22)’ y(T)=aT5 +bT4 +cT3 +dT2 +eT+f=y4 ……(23)' y’(0)=e=y3 ’ ……(26)’ y’(T)=5aT4 +4bT3 +3cT2 +2dT+e=y4 ’ ……(27)’ y”(0)=2d=y3 ” ……(30)’ y”(T)=20aT3 +12bT2 +6cT+2d=y4 " ……(31)’ となる。
6),(27),(30),(31)より、6つの未知
数a,b,c,d,e,fを求める。ここで、t=t−
t3 、T=t4 −t3 と置き換えると、上記式(2
2),(23),(26),(27),(30),(3
1)は、 y(0)=f=y3 ……(22)’ y(T)=aT5 +bT4 +cT3 +dT2 +eT+f=y4 ……(23)' y’(0)=e=y3 ’ ……(26)’ y’(T)=5aT4 +4bT3 +3cT2 +2dT+e=y4 ’ ……(27)’ y”(0)=2d=y3 ” ……(30)’ y”(T)=20aT3 +12bT2 +6cT+2d=y4 " ……(31)’ となる。
【0028】上記式(22)’,(26)’,(3
0)’より、dとeとfは決められた。また、式(2
3)’,(27)’,(31)’より、 aT5 +bT4 +cT3 =y4 −dT2 −eT−f ……(32) 5aT4 +4bT3 +3cT2 =y4 ’−2dT−e ……(33) 20aT3 +12bT4 2 +6cT4 =y4 " −2d ……(34) が得られる。
0)’より、dとeとfは決められた。また、式(2
3)’,(27)’,(31)’より、 aT5 +bT4 +cT3 =y4 −dT2 −eT−f ……(32) 5aT4 +4bT3 +3cT2 =y4 ’−2dT−e ……(33) 20aT3 +12bT4 2 +6cT4 =y4 " −2d ……(34) が得られる。
【0029】ここで、(34)×T2 −(33)×2T
を行うと、 10aT5 +4bT4 =y4 " T2 −2y4 ’T+2dT2 +2eT ……(35) が得られ、(33)×T−(32)×3を行うと、 2aT5 +4bT4 =y4 ’T−3y4 +dT3 +2eT+3f……(36) が得られ、そして、(35)−(36)×4を行うと、 2aT5 =y4 " T2 −6y4 ’T+12y4 −2dT2 −6eT−12f ……(37) が得られ、また、式(36)を変形して、 bT4 =y4 ’T−3y4 +dT3 +2eT+3f−2aT5 ……(38) が得られ、さらに、式(32)を変形して、 cT3 =y4 −dT2 −eT−f−aT5 −bT4 ……(39) がえられる。
を行うと、 10aT5 +4bT4 =y4 " T2 −2y4 ’T+2dT2 +2eT ……(35) が得られ、(33)×T−(32)×3を行うと、 2aT5 +4bT4 =y4 ’T−3y4 +dT3 +2eT+3f……(36) が得られ、そして、(35)−(36)×4を行うと、 2aT5 =y4 " T2 −6y4 ’T+12y4 −2dT2 −6eT−12f ……(37) が得られ、また、式(36)を変形して、 bT4 =y4 ’T−3y4 +dT3 +2eT+3f−2aT5 ……(38) が得られ、さらに、式(32)を変形して、 cT3 =y4 −dT2 −eT−f−aT5 −bT4 ……(39) がえられる。
【0030】以上によって、6つの未知数a,b,c,
d,e,fが求められたことになるので、これらを用い
て、t3 ≦t≦t4 での任意のtに対して、 y(t)=a(t−t3 )5 +b(t−t3 )4 +c(t−t3 )3 +d(t −t3 )2 +e(t−t3 )+f ……(40) で補間する。
d,e,fが求められたことになるので、これらを用い
て、t3 ≦t≦t4 での任意のtに対して、 y(t)=a(t−t3 )5 +b(t−t3 )4 +c(t−t3 )3 +d(t −t3 )2 +e(t−t3 )+f ……(40) で補間する。
【0031】前記式(40)で示される5次関数によっ
て、目標速度VNOM と目標加速度dVNOM /dtを求め
ると、図6に示すような運転プログラムを表す曲線1,
2が得られる。図6から理解されるように、上記IIの方
法によれば、速度規定点の前後で、目標加速度dVNOM
/dtおよびその変化率は連続になっており、前記Iの
方法における一つ目の欠点は解決された。
て、目標速度VNOM と目標加速度dVNOM /dtを求め
ると、図6に示すような運転プログラムを表す曲線1,
2が得られる。図6から理解されるように、上記IIの方
法によれば、速度規定点の前後で、目標加速度dVNOM
/dtおよびその変化率は連続になっており、前記Iの
方法における一つ目の欠点は解決された。
【0032】しかしながら、上記IIの方法によれば、前
記Iの方法で問題となっていたツノは、図6(A)にお
いて符号4で示すように、Iの方法によるよりもより一
層先鋭になっている。これは、補間に用いる関数の次数
が上がったため、曲線が波打ち、細かい加速度の増減が
増えたものと考えられる。
記Iの方法で問題となっていたツノは、図6(A)にお
いて符号4で示すように、Iの方法によるよりもより一
層先鋭になっている。これは、補間に用いる関数の次数
が上がったため、曲線が波打ち、細かい加速度の増減が
増えたものと考えられる。
【0033】III そこで、最後に、2点での1階、2
階の微分係数が一致する3次式での近似(3次のベース
スプライン関数で、2つの速度規定点間の目標速度V
NOM を表すこと)すなわち、図1に示すように、4つの
速度規定点P1 (t1 ,y1 ),P2 (t2 ,y2 ),
P3 (t3 ,y3 ),P4 (t4 ,y4 )があり、下記
の条件を満たす時間の3次関数を求めることである。 ・左の速度規定点P2 における微分係数が、その点P2
とさらに左の速度規定点P1 との間を通る3次関数の微
分係数と一致していること ・左の速度規定点P2 における2階の微分係数が、その
点P2 とさらに左の速度規定点P1 との間を通る3次関
数の2階の微分係数と一致していること ・右の速度規定点P3 における微分係数が、その点P3
とさらに右の速度規定点P4 との間を通る3次関数の微
分係数と一致していること ・右の速度規定点P3 における2階の微分係数が、その
点P3 とさらに右の速度規定点P4 との間を通る3次関
数の2階の微分係数と一致していること そして、速度規定点P2 ,P3 における微分係数の値に
は、その点とその左右の点の3点を通る2次関数のその
点における微分係数の値を与えた。また、速度規定点P
2 ,P3 における2階の微分係数の値には、同じ2次関
数のその点における2階の微分係数の値を与えた。
階の微分係数が一致する3次式での近似(3次のベース
スプライン関数で、2つの速度規定点間の目標速度V
NOM を表すこと)すなわち、図1に示すように、4つの
速度規定点P1 (t1 ,y1 ),P2 (t2 ,y2 ),
P3 (t3 ,y3 ),P4 (t4 ,y4 )があり、下記
の条件を満たす時間の3次関数を求めることである。 ・左の速度規定点P2 における微分係数が、その点P2
とさらに左の速度規定点P1 との間を通る3次関数の微
分係数と一致していること ・左の速度規定点P2 における2階の微分係数が、その
点P2 とさらに左の速度規定点P1 との間を通る3次関
数の2階の微分係数と一致していること ・右の速度規定点P3 における微分係数が、その点P3
とさらに右の速度規定点P4 との間を通る3次関数の微
分係数と一致していること ・右の速度規定点P3 における2階の微分係数が、その
点P3 とさらに右の速度規定点P4 との間を通る3次関
数の2階の微分係数と一致していること そして、速度規定点P2 ,P3 における微分係数の値に
は、その点とその左右の点の3点を通る2次関数のその
点における微分係数の値を与えた。また、速度規定点P
2 ,P3 における2階の微分係数の値には、同じ2次関
数のその点における2階の微分係数の値を与えた。
【0034】今、補間関数を、 y(t)=at3 +bt2 +ct+d ……(41) とする。
【0035】また、速度規定点P2 (t2 ,y2 )での
傾きをy2 ’、傾きの傾きをy2 ”とする。y2 ’とy
2 ”は、3点P1 (t1 ,y1 ),P2 (t2 ,
y2 ),P3 (t3 ,y3 )を通る2次関数のt=t2
における1階、2階の微分係数とする。
傾きをy2 ’、傾きの傾きをy2 ”とする。y2 ’とy
2 ”は、3点P1 (t1 ,y1 ),P2 (t2 ,
y2 ),P3 (t3 ,y3 )を通る2次関数のt=t2
における1階、2階の微分係数とする。
【0036】そして、3点P1 ,P2 ,P3 を通る2次
関数を、 Y(t)=At2 +Bt+C ……(42) とする。
関数を、 Y(t)=At2 +Bt+C ……(42) とする。
【0037】前記2次関数が3点P1 ,P2 ,P3 を通
ることにより、 Y(t1 )=At1 2 +Bt1 +C=y1 ……(43) Y(t1 )=At2 2 +Bt2 +C=y2 ……(44) Y(t1 )=At3 2 +Bt3 +C=y3 ……(45) となる。
ることにより、 Y(t1 )=At1 2 +Bt1 +C=y1 ……(43) Y(t1 )=At2 2 +Bt2 +C=y2 ……(44) Y(t1 )=At3 2 +Bt3 +C=y3 ……(45) となる。
【0038】ここで、t=t−t2 、t1 ’=t1 −t
2 、t3 ’=t3 −t2 とすると、 Y(t1 ’)=At1 ’2 +Bt1 ’+C=y1 ……(46) Y(0)=C=y2 ……(47) Y(t3 ’)=At3 ’2 +Bt3 ’+C=y3 ……(48) となる。
2 、t3 ’=t3 −t2 とすると、 Y(t1 ’)=At1 ’2 +Bt1 ’+C=y1 ……(46) Y(0)=C=y2 ……(47) Y(t3 ’)=At3 ’2 +Bt3 ’+C=y3 ……(48) となる。
【0039】式(46),(48)より、 At1 ’2 +Bt1 ’=y1 −y2 ……(49) At3 ’2 +Bt3 ’=y3 −y2 ……(50) が得られ、これらの式(49),(50)から、 A={(y1 −y2 )t3 ’−(y3 −y2 )t1 ’}/ (t1 ’2 t3 ’−t1 ’t3 ’2 ) ……(51) B={t1 ’2 (y3 −y2 )−t3 ’2 (y1 −y2 )}/ (t1 ’2 t3 ’−t1 ’t3 ’2 ) ……(52) が得られる。
【0040】前記式(47),(51),(52)よ
り、未知の係数A,B,Cが求められ、3点P1 ,
P2 ,P3 を通る2次関数が求められた。そして、
y2 ’,y2 ”はこの2次関数のt=t2 における1
階、2階の微分係数であるから、 y2 ’=Y’(0)=2A×0+B=B y2 ”=Y”(0)=2A となる。
り、未知の係数A,B,Cが求められ、3点P1 ,
P2 ,P3 を通る2次関数が求められた。そして、
y2 ’,y2 ”はこの2次関数のt=t2 における1
階、2階の微分係数であるから、 y2 ’=Y’(0)=2A×0+B=B y2 ”=Y”(0)=2A となる。
【0041】これと同様にして、3点P2 (t2 ,
y2 ),P3 (t3 ,y3 ),P4 (t4 ,y4 )を通
る2次関数を求め、そのt=t3 における1階、2階の
微分係数として、y3 ’,y3 ”を決める。
y2 ),P3 (t3 ,y3 ),P4 (t4 ,y4 )を通
る2次関数を求め、そのt=t3 における1階、2階の
微分係数として、y3 ’,y3 ”を決める。
【0042】前記式(41)より、 y’(t)=3at2 +2bt+c ……(53) y”(t)=6at+2b ……(54) が得られる。
【0043】補間の条件より、 y’(t2 )=3at2 2 +2bt2 +c=y2 ’ ……(55) y’(t3 )=3at3 2 +2bt3 +c=y3 ’ ……(56) y”(t2 )=6at2 +2b =y2 ” ……(57) y”(t3 )=6at3 +2b =y3 ” ……(58) となる。
【0044】ここで、t=t−t2 、T=t3 −t2 と
置き換えると、前記式(55),(56),(57),
(58)は、 y’(0)=c=y2 ’ ……(55)’ y’(T)=3aT2 +2bT+c=y3 ’ ……(56)’ y”(0)=2b =y2 ” ……(57)’ y”(T)=6aT+2b =y3 ” ……(58)’ と表される。
置き換えると、前記式(55),(56),(57),
(58)は、 y’(0)=c=y2 ’ ……(55)’ y’(T)=3aT2 +2bT+c=y3 ’ ……(56)’ y”(0)=2b =y2 ” ……(57)’ y”(T)=6aT+2b =y3 ” ……(58)’ と表される。
【0045】前記式(55)’,(57)’より、未知
の係数bとcは決められた。また、式(58)より、 6aT=y3 ”−2b ……(59) となる。
の係数bとcは決められた。また、式(58)より、 6aT=y3 ”−2b ……(59) となる。
【0046】ここで、式(55)’,(57)’より求
められたbとcを式(56)’に代入して未知数aを求
めても、t1 ,t2 ,t3 ,t4 が等間隔ならば同じ結
果となる。以上で 未知数a,b,cが求められたこと
になる。
められたbとcを式(56)’に代入して未知数aを求
めても、t1 ,t2 ,t3 ,t4 が等間隔ならば同じ結
果となる。以上で 未知数a,b,cが求められたこと
になる。
【0047】ところで、未知数dは不定であるが、t=
t2 におけるyの値、すなわち、y(t2 )を、t1 ≦
t≦t2 での補間関数のt=t2 における値とするとい
う条件を付け加えると求めることができる。
t2 におけるyの値、すなわち、y(t2 )を、t1 ≦
t≦t2 での補間関数のt=t2 における値とするとい
う条件を付け加えると求めることができる。
【0048】このようにして求めたa,b,c,dを用
いて、t2 ≦t≦t3 での任意のtに対して、 y(t)=a(t−t2 )3 +b(t−t2 )2 +c(t−t2 )+d ……(60) で補間する。
いて、t2 ≦t≦t3 での任意のtに対して、 y(t)=a(t−t2 )3 +b(t−t2 )2 +c(t−t2 )+d ……(60) で補間する。
【0049】上述したように、このIII の方法によって
3次式を決定するが、条件は全て微分係数についてのも
のであるため、定数項は決まらない。したがって、目標
速度VNOM は決まらない。定数項以外の係数を求め、目
標加速度dVNOM /dtを求めると、図2に示すような
運転プログラムを表す曲線1,2が得られる。なお、こ
の図において、目標速度VNOM を表す曲線1は便宜的に
左の速度規定点P2 を通るように描いてある。
3次式を決定するが、条件は全て微分係数についてのも
のであるため、定数項は決まらない。したがって、目標
速度VNOM は決まらない。定数項以外の係数を求め、目
標加速度dVNOM /dtを求めると、図2に示すような
運転プログラムを表す曲線1,2が得られる。なお、こ
の図において、目標速度VNOM を表す曲線1は便宜的に
左の速度規定点P2 を通るように描いてある。
【0050】このIII の方法によれば、前記I,IIの方
法による欠点は全て解決されている。すなわち、速度規
定点の前後で目標加速度dVNOM /dtおよびその変化
率が連続であり、目標加速度dVNOM /dtを表す曲線
2に余分なツノはない。
法による欠点は全て解決されている。すなわち、速度規
定点の前後で目標加速度dVNOM /dtおよびその変化
率が連続であり、目標加速度dVNOM /dtを表す曲線
2に余分なツノはない。
【0051】しかし、速度規定点の前後で速度は連続で
はなく、したがって、目標速度VNO M は決まらず、例え
ば、左の速度規定点P2 を通るようにすると、右の速度
規定点P3 で不連続となってしまう。そこで、目標速度
VNOM は、従来どおり、速度規定点間を、例えば、直線
で補間するなど適宜の方法によって作り、目標加速度d
VNOM /dtだけ、ベーススプライン関数を用いて作る
のが好ましい。
はなく、したがって、目標速度VNO M は決まらず、例え
ば、左の速度規定点P2 を通るようにすると、右の速度
規定点P3 で不連続となってしまう。そこで、目標速度
VNOM は、従来どおり、速度規定点間を、例えば、直線
で補間するなど適宜の方法によって作り、目標加速度d
VNOM /dtだけ、ベーススプライン関数を用いて作る
のが好ましい。
【0052】
【発明の効果】以上説明したように、この発明の自動車
自動運転ロボットの制御方法は、2つの速度規定点間を
3次のベーススプライン関数を用いて目標速度を作り、
この目標速度を時間微分して目標加速度を求め、前記目
標速度と目標加速度を用いてアクセル踏込み量を求める
ようにしているので、加速度が階段状に変化するといっ
たことがなくなり、アクセル踏込み量の変化が滑らかに
なり、より人間ドライバーに近い運転を行える。したが
って、排気ガスの認証試験においても有利な結果が得ら
れる。
自動運転ロボットの制御方法は、2つの速度規定点間を
3次のベーススプライン関数を用いて目標速度を作り、
この目標速度を時間微分して目標加速度を求め、前記目
標速度と目標加速度を用いてアクセル踏込み量を求める
ようにしているので、加速度が階段状に変化するといっ
たことがなくなり、アクセル踏込み量の変化が滑らかに
なり、より人間ドライバーに近い運転を行える。したが
って、排気ガスの認証試験においても有利な結果が得ら
れる。
【図1】この発明の自動車自動運転ロボットの制御方法
を説明するための図である。
を説明するための図である。
【図2】前記方法によって得られた目標速度と目標加速
度を表す走行パターンの一例を示す図である。
度を表す走行パターンの一例を示す図である。
【図3】この発明に至る過程において試行された方法を
説明するための図である。
説明するための図である。
【図4】前記試行方法によって得られた目標速度と目標
加速度を表す走行パターンの一例を示す図である。
加速度を表す走行パターンの一例を示す図である。
【図5】この発明に至る過程において試行された他の方
法を説明するための図である。
法を説明するための図である。
【図6】前記他の試行方法によって得られた目標速度と
目標加速度を表す走行パターンの一例を示す図である。
目標加速度を表す走行パターンの一例を示す図である。
【図7】従来技術を説明するための図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 2つの速度規定点間を3次のベーススプ
ライン関数を用いて目標速度を作り、この目標速度を時
間微分して目標加速度を求め、前記目標速度と目標加速
度を用いてアクセル踏込み量を求めるようにしたことを
特徴とする自動車自動運転ロボットの制御方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06295820A JP3081763B2 (ja) | 1994-11-05 | 1994-11-05 | 自動車自動運転ロボットの制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP06295820A JP3081763B2 (ja) | 1994-11-05 | 1994-11-05 | 自動車自動運転ロボットの制御方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08136415A true JPH08136415A (ja) | 1996-05-31 |
JP3081763B2 JP3081763B2 (ja) | 2000-08-28 |
Family
ID=17825599
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP06295820A Expired - Fee Related JP3081763B2 (ja) | 1994-11-05 | 1994-11-05 | 自動車自動運転ロボットの制御方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3081763B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015129644A (ja) * | 2014-01-06 | 2015-07-16 | 株式会社小野測器 | 速度指令パターン算出装置およびスロットル制御装置 |
JP2016008925A (ja) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | 株式会社明電舎 | 車速指令生成装置及び車速指令生成方法 |
JP2016020859A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | 株式会社小野測器 | 速度指令パターン表示装置および速度指令システム |
CN111007829A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-04-14 | 杭州云动智能汽车技术有限公司 | 整车硬件在环测试方法、装置及*** |
-
1994
- 1994-11-05 JP JP06295820A patent/JP3081763B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015129644A (ja) * | 2014-01-06 | 2015-07-16 | 株式会社小野測器 | 速度指令パターン算出装置およびスロットル制御装置 |
JP2016008925A (ja) * | 2014-06-25 | 2016-01-18 | 株式会社明電舎 | 車速指令生成装置及び車速指令生成方法 |
JP2016020859A (ja) * | 2014-07-15 | 2016-02-04 | 株式会社小野測器 | 速度指令パターン表示装置および速度指令システム |
CN111007829A (zh) * | 2019-11-04 | 2020-04-14 | 杭州云动智能汽车技术有限公司 | 整车硬件在环测试方法、装置及*** |
CN111007829B (zh) * | 2019-11-04 | 2021-08-31 | 杭州云动智能汽车技术有限公司 | 整车硬件在环测试方法、装置及*** |
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---|---|
JP3081763B2 (ja) | 2000-08-28 |
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