JPS607444B2 - 自動運転装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は自動運転装置、特に位置一時間パターンと位
置−速度パターンの追従制御が可能な移動体の自動運転
装置に関する。

一般に、移動体の運転は駆動力または制動力を作動して
なされるが、制動力は駆動力と逆の力であるので、以下
の説明では駆動力には制動力も含めるのとして説明する
。

従釆の自動運転装置は移動体の通過する所定地点毎に速
度をいくつかのゾーンに分け、各ゾーンに加減速度を設
定し、移動体の速度が属するゾーン加減速度に相当する
駆動力を加える方式であり、従って走行時間の制御がで
きないという欠点があった。

この発明はこのような点に鑑みてなされたものであって
、遅延時間が小さく、停止位置精度の高い制御ができる
自動運転装置を提供するものである。

以下、この発明の一実施例を第１図乃至第４図に基づい
て詳しく設明する。

なお、この実施例では、一例として地点○から地点Ｓｏ
までを加速走行、定速走行、減速走行する移動体につい
て説明する。第１図は移動体に関する位置一時間パター
ンＴｏを表わし、第２図は移動体に関する位置−速度パ
ターンｖｏを表わしており、、移動体がこれらのパター
ンのごとく走行するには、第３図に示す位直一駆動力パ
ターンｆｏを作動すればよい。

しかし、実際にはこのようなパターンと同一の走行をす
るのは困難であり、オンラインフィードバック制御によ
りパターン追従する方法が必要であり、次にその場合の
最適フィードバックゲインの計算法を説明する。所定地
点Ｓにおいて、パターン速度をｖｏ（ｓ）、パターン駆
動力をｆ。

（ｓ）、遅延時間を△ｔ（ｓ）、速度偏差を△ｖ（ｓ）
、駆動力偏差を△ｆ（ｓ）、路線勾配を０（ｓ）とし、
移動体の質量をｍ、重力加速度をｇで表わせば、移動体
の運動方程式は式ｍで近似できる。但し、ここでａ，ｏ
は移動体特性定数である。

また、評基関数Ｊを式■で表わす。Ｊ工Ｊ旨。

｛ｐ（Ｓ）△蟹（Ｓ）＋ｇ（Ｓ）△Ｖ２（ｓ）＋ｒ（ｓ
）△Ｆ（ｓ）｝ｄＳ…”■但し、ｐ（ｓ）ｙ ｇ（ｓ）
，ｒ（ｓ）は重み係数である。

所定地点Ｓにおける駆動力偏差△ｆ（ｓ）はフィードバ
ックゲインＫ，（ｓ），Ｋ２（ｓ）と遅延時間△ｔ（ｓ
）および速度偏差△ｖ（ｓ）によって式脚で表される。
△ｆ（ｓ）＝−Ｋ，（ｓ）△ｔ（ｓ）−Ｋ２（ｓ）△ｖ
（ｓ）…．．。

｛３｝上記より式■の評価関数Ｊを最小にする最適フィ
ードバックゲインＫ，（ｓ），Ｋ２（ｓ）は線形最適レ
ギュレータ問題としてリッカ４（Ｒｉｃｃａｔｉ）方程
式を解くことにより得られる。

第４図はこの発明に係る自動運転装置をブロック構成で
示すものであって、第４図においてト移動体に関する位
置一時間パターン、位置−速度パターンおよび位置−駆
動力パターン、ならびに所定地点毎の最適フィードバッ
クゲインを発生するパターン・ゲイン発生器１の出力側
は遅延時間演算装置２を介して第１の乗算器５に接続さ
れると共に、速度偏差演算装置４を介して第２の乗算器
６に接続され、これら第１および第２の乗算器５，６の
出力側は駆動力偏差演算装置７に接続される。

この駆動力偏差演算装置７の出力側は駆動力演算装置８
を介して駆動装置９に接続され、駆動装置９の出力側は
速度偏差演算装置４に接続されると共に、積分器１０を
介して、パターン・ゲイン発生器１とタイマ３にそれぞ
れ接続される。タイマ３の出力側は遅延時間演算装置２
に接続され「 また乗算器５，６および駆動力演算装置
８はフィードバックゲインＫ，，Ｋ２およびパターン駆
動力ｆ。をそれぞれ受けるようにパターン。ゲイン発生
器１の出力側に接続される。次にこの自動運転装置の動
作を説明する。

いま「移動体が所定地点Ｓを通過すれば、所定地点Ｓに
おける通過時刻はタイマ３により検知され、この検知さ
れた時間は遅延時間演算装置２に供給され、ここでパタ
ーン・ゲイン発生器１から供給されるパタ−ン時間Ｔｏ
（ｓ）と比較されて遅延時間△ｔ（ｓ）が演算される。

また駆動装置９からの移動体速度Ｖ（ｓ）とパターン発
生器１からのパターン速度ｖ。（ｓ）が速度偏差演算装
置４に供給され、ここで速度偏差△ｖ（ｓ）が演算され
る。次に前記遅延時間△ｔ（ｓ）とパターン。ゲイン発
生器１から供給されるフィードバックゲインＫ，（ｓ）
との積および前記速度偏差△ｖ（ｓ）とパターン・ゲイ
ン発生器１から供給されるフィードバックゲインＫ２（
ｓ）との積がそれぞれ第１の乗算器５、第２の乗算器６
で演算され、これらの乗算器５，６の出力は駆動力偏差
演算装置７で加算され、駆動力偏差△ｆ（ｓ）が得られ
る。この駆動力偏差△ｆ（ｓ）は駆動力演算装置８に供
給され、こ）でパターン・ゲイン発生器１からのパター
ン駆動力ｆｏ（ｓ）と加算され、駆動力ｆ（ｓ）が得ら
れる。この駆動力ｆ（ｓ）は移動体の駆動装置９に供給
され、これを作動せしめる。駆動力ｆ（ｓ）は式｛２｝
を最小にすべ〈決定されたもので、パターン追従制御区
間全域にわたる最適駆動力を意味する。移動体の駆動装
置９が駆動力ｆ（ｓ）で作動すれば移動体の速度ｖは変
化し、この移動体の速度ｖは速度偏差演算装置４に供給
されると共に積分器１川こ供給され、この積分器１０に
よって移動体の走行距離が演算され、次の所定地点が検
知される。なお、前述の実施例では、所定地点検知方式
を車上式としたが、地上に地上子を設置して移動体が地
上子からの信号を受け取る地上式としてもよい。

さらに、駆動力に上限と下限の制限値を設け、制限値を
越えた場合は上限値または下限値を駆動力として指令す
る装置に適用することもできる。以上の説明から明らか
なようにこの発明によれば、移動体に関する位置一時間
パターンおよび位置−速度パターンとこれらと等価な位
置−駆動力パターン、ならびにパターン追従制御区間全
域にわたるパターンとの偏差を最小にするため、あらか
じめ計算された所定地点毎の最適フィードバックゲイン
をパターン・ゲイン発生器に内蔵せしめ、移動体が所定
地点を通過した時得られる遅延時間と速度偏差にそれぞ
れフィードバックゲインを乗じた後加算し、これにさら
にパターン駆動力を加算して駆動力とし、所定地点毎に
最適な駆動力で移動体の駆動装置を作動するように構成
することによって、遅延時間が小さく、停止位置精度の
高い制御ができる高性能の自動運転装置を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は移動体に関する位置一時間パターンの関係を示
す特性図、第２図は移動体に関する位置一速度パターン
の関係を示す特性図、第３図は移動体に関する位置−駆
動力の関係を示す特性図、第４図はこの発明の一実施例
を示すブロック図である。 図中、１はパターン・ゲイン発生器、２は遅延時間演算
装置、３はタイマー、４は速度偏差演算装置、５は第１
の乗算器、６は第２の乗算器、７は駆動力偏差演算装置
、８は駆動力演算装置、９は駆動装置、１川ま積分器で
ある。 港ｌ図 第２図 精３図 溝４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 移動体に関する位置−時間パターン、位置−速度パ
   ターンおよび位置−駆動力パターンを発生すると共に所
   定地点毎の第１および第２のフイードバツクゲインを発
   生するパターン・ゲイン発生器と、移動体が所定地点を
   通過する時、前記位置−時間パターンに応答して移動体
   の遅延時間を演算し、この遅延時間に前記第１のフイー
   ドバツクゲインを乗ずる第１の乗算演算手段と、移動体
   が所定地点を通過する時前記位置−速度パターンに応答
   して移動体の速度偏差を演算し、この速度偏差に前記第
   ２のフイードバツクゲインを乗ずる第１の乗算演算手段
   と、これらの第１および第２の乗算演算手段の出力を加
   算して駆動力偏差をを算出し、この駆動力偏差と前記位
   置−駆動力パターンから駆動力を発生する駆動力演算手
   段とを備えたことを特徴とする自動運転装置。 ２ 第１の乗算演算手段は遅延時間演算装置と第１の乗
   算器から成る特許請求の範囲第１項記載の自動運転装置
   。 ３ 第２の乗算演算手段は速度偏差演算装置と第２の乗
   算器から成る特許請求の範囲第１項記載の自動運転装置
   。 ４ 駆動力演算装置は駆動力偏差演算装置と駆動力演算
   装置から成る特許請求の範囲第１項記載の自動運転装置
   。 ５ 所定地点は移動体の速度を距離に演算する積分器に
   よって検出される特許請求の範囲第１項記載の自動運転
   装置。