JP7167882B2 - Automatic steering control device, automatic steering control method, automatic steering program, and vehicle - Google Patents
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Description
本開示は、車両の操舵を自動で行うことができる自動操舵制御装置、自動操舵制御方法、自動操舵プログラム、および車両に関する。 The present disclosure relates to an automatic steering control device, an automatic steering control method, an automatic steering program, and a vehicle capable of automatically steering a vehicle.
車両を自動走行させる技術が開発されている。自動走行技術において、車両を道路または車線から外れないように自動走行させるためには、道路または車線に合わせて操舵角を設定する必要がある。 Technologies for automatically driving vehicles have been developed. In automatic driving technology, it is necessary to set the steering angle according to the road or lane in order to automatically drive the vehicle without deviating from the road or lane.
自動走行制御において、フィードフォワード制御と、フィードバック制御とを併用することが一般に行われている。フィードフォワード制御では、道路曲率や横断勾配(道路の路線直角方向の勾配)等に基づいて、あらかじめ車両が進行方向からずれないように操舵角を設定することができる。フィードバック制御では、車両が目標軌道から現在ずれている量を計測し、このずれを解消するように操舵角を設定する制御である。 In automatic travel control, it is common practice to use both feedforward control and feedback control. In feedforward control, the steering angle can be set in advance so that the vehicle does not deviate from the traveling direction based on the road curvature, cross gradient (the gradient of the road in the direction perpendicular to the road), and the like. Feedback control measures the current deviation of the vehicle from the target trajectory and sets the steering angle so as to eliminate this deviation.
例えば特許文献1には、目標コースの車線曲率等の車線形状、目標コースと自車進行路の車幅方向のズレ量、目標コースに対する自車進行路のヨー角偏差等を検出し、これらの値を基に、フィードフォワード制御、およびフィードバック制御を行って、設定した目標コースに沿って走行するレーンキープ制御、および車線からの逸脱を防止する逸脱防止制御を行う技術が開示されている。
For example, in
フィードフォワード制御を用いて操舵角を決定する方法の一つとして、車両の重心が目標軌道を走行した場合のすべり角を想定した運動モデルを用いる方法がある。一方、フィードバック制御を用いて操舵角を決定する方法の一つとして、車両の方位角に応じたフィードバック制御により操舵角を決定することがある。車両の方位角が、例えば車両の前端部に設けたカメラが撮影した画像に基づいて検出される場合、特に車長が長いトラック等の商用車では、車両の前端部のカメラ位置を頂点とする方位角と、車両の重心位置を頂点とするすべり角と、の間には大きなずれ(偏差)が生じうる。 One method of determining the steering angle using feedforward control is to use a motion model that assumes the slip angle when the center of gravity of the vehicle travels along the target trajectory. On the other hand, one method of determining the steering angle using feedback control is to determine the steering angle by feedback control according to the azimuth angle of the vehicle. For example, when the azimuth angle of a vehicle is detected based on an image taken by a camera provided at the front end of the vehicle, the position of the camera at the front end of the vehicle is taken as the apex, especially for commercial vehicles such as trucks with a long vehicle length. A large deviation (deviation) may occur between the azimuth angle and the slip angle with the position of the center of gravity of the vehicle as the vertex.
このように方位角とすべり角との間に大きなずれがある場合、フィードフォワード制御によって算出される操舵角と、フィードバック制御によって算出される操舵角とが整合せず、車両を好適に操舵制御することが困難となる。 When there is such a large deviation between the azimuth angle and the slip angle, the steering angle calculated by the feedforward control and the steering angle calculated by the feedback control do not match, and the vehicle is properly steered. becomes difficult.
このような事情に鑑みて、本開示は、方位角とすべり角との間に大きなずれがある場合でも、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して好適な操舵角を決定することができる自動操舵制御装置、自動操舵制御方法、自動操舵プログラム、および車両を提供することを目的とする。 In view of such circumstances, the present disclosure provides an automatic steering wheel that can determine a suitable steering angle using both feedforward control and feedback control even when there is a large deviation between the azimuth angle and the slip angle. An object of the present invention is to provide a steering control device, an automatic steering control method, an automatic steering program, and a vehicle.
本開示の一態様に係る自動操舵制御装置は、車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御装置であって、前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出するフィードバック制御部と、前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の前記車両のすべり角を想定した運動モデルを用いて、前記車両が走行する道路の形状による前記操舵角への影響を補正する第1操舵角成分、および、前記方位角計測値と前記すべり角との偏差による前記操舵角への影響を補正する第2操舵角成分を含むフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御部と、前記フィードバック制御量および前記フィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う操舵制御部と、を備える。 An automatic steering control device according to an aspect of the present disclosure is an automatic steering control device that automatically controls the steering angle of the vehicle so that the vehicle follows a target trajectory, and is a measured value of the azimuth angle of the vehicle. A feedback control amount, which is a steering angle for correcting a deviation between the measured azimuth angle and the target azimuth value, is calculated based on the measured azimuth angle value and the target azimuth value for traveling on the target trajectory. Influence of the shape of the road on which the vehicle travels on the steering angle using a feedback control unit and a motion model that assumes the slip angle of the vehicle when the vehicle travels so that the center of gravity of the vehicle passes through the target trajectory. and a second steering angle component for correcting the influence of the deviation between the azimuth angle measurement value and the slip angle on the steering angle. and a steering control unit that performs steering control based on the feedback control amount and the feedforward control amount.
本開示の自動操舵制御方法は、車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御方法であって、前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出し、前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の前記車両のすべり角を想定した運動モデルを用いて、前記車両が走行する道路の形状による前記操舵角への影響を補正する第1操舵角成分、および、前記方位角計測値と前記すべり角との偏差による前記操舵角への影響を補正する第2操舵角成分を含むフィードフォワード制御量を算出し、前記フィードバック制御量および前記フィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う。 An automatic steering control method of the present disclosure is an automatic steering control method for automatically controlling the steering angle of the vehicle so that the vehicle follows a target trajectory, wherein the measured azimuth angle of the vehicle is an azimuth angle measurement value and a target azimuth angle for traveling on the target trajectory, a feedback control amount that is a steering angle for correcting the deviation between the measured azimuth angle value and the target azimuth value is calculated, A first steering angle component that corrects the influence of the shape of the road on which the vehicle travels on the steering angle using a motion model that assumes the slip angle of the vehicle when the center of gravity of the vehicle travels along the target trajectory. and a feedforward control amount including a second steering angle component that corrects the influence of the difference between the azimuth measurement value and the slip angle on the steering angle, and calculates the feedback control amount and the feedforward control amount. Steering control is performed based on
本発明の自動操舵プログラムは、車両が目標軌道を追従するように前記車両の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御プログラムであって、前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出する手順と、前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の前記車両のすべり角を想定した運動モデルを用いて、前記車両が走行する道路の形状による前記操舵角への影響を補正する第1操舵角成分、および、前記方位角計測値と前記すべり角との偏差による前記操舵角への影響を補正する第2操舵角成分を含むフィードフォワード制御量を算出する手順と、前記フィードバック制御量および前記フィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う手順と、を前記車両のプロセッサに実行させる。 An automatic steering program according to the present invention is an automatic steering control program for automatically controlling the steering angle of the vehicle so that the vehicle follows a target trajectory, comprising: a measured azimuth angle of the vehicle; a step of calculating a feedback control amount, which is a steering angle for correcting a deviation between the azimuth angle measurement value and the azimuth angle target value, based on the azimuth angle target value for traveling on the target trajectory; A first steering angle that corrects the influence of the shape of the road on which the vehicle travels on the steering angle using a motion model that assumes the slip angle of the vehicle when the center of gravity of the vehicle travels along the target trajectory and a second steering angle component that corrects the influence of the deviation between the azimuth angle measurement value and the slip angle on the steering angle; and a procedure for performing steering control based on the forward control amount.
本開示の車両は、上記の自動操舵制御装置を有する。 A vehicle of the present disclosure has the automatic steering control device described above.
方位角とすべり角との間に大きなずれがある場合でも、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用して好適な操舵角を決定することができる。 Even if there is a large deviation between the azimuth angle and the slip angle, a combination of feedforward control and feedback control can be used to determine a suitable steering angle.
以下、本開示の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下に説明する実施形態は一例であり、本開示はこの実施形態により限定されるものではない。 Hereinafter, embodiments of the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In addition, the embodiment described below is an example, and the present disclosure is not limited to this embodiment.
図1は、本開示の実施の形態の自動操舵制御装置200が搭載される車両100について説明するための図である。本開示の実施の形態において、図1に示すように、車両100はトラック等の商用車であり、乗用車等と比較して長い車長を有する。
FIG. 1 is a diagram for explaining a
車両100は、キャブ101と、荷台102と、前輪103と、後輪104と、を有する。キャブ101には、後述するカメラ105が設けられている。カメラ105は、車両100のほぼ前端部であって、車両100の前方を見渡すことができる位置に設けられている。より詳細には、カメラ105は、キャブ101内の運転席における、フロントガラスとダッシュボードとの間、または、フロントガラスとルームミラーとの間等に設けられている。
The
前輪103は、所定の舵角を向くように構成されている。前輪103の舵角(実舵角)は、後述する自動操舵制御装置200により、車両100が走行する道路や車線の形状に合わせて自動的に制御されるようになっている。これにより、車両100は、自動的に、道路や車線に対する自動追従走行を行うことができる。
The
図2は、自動操舵制御装置200の機能ブロック図である。図2に示すように、自動操舵制御装置200は、横位置情報生成部201と、方位角計測値情報生成部202と、道路形状情報生成部203と、車速センサ204と、操舵量算出部205と、操舵制御部208と、を有する。操舵量算出部205は、フィードバック制御部206と、フィードフォワード制御部207と、を有する。
FIG. 2 is a functional block diagram of the automatic
横位置情報生成部201は、カメラ105が撮影した、車両100の前方の画像(以下、前方画像と記載する)に基づいて、車両100の横位置に関する横位置情報を生成する。車両100の前方の画像とは、カメラ105から見た、車両の前方に存在する道路や車線等が映る画像である。横位置情報とは、道路および車両100の横方向(幅方向)における、車両100の中心の位置を示す情報である。
The lateral position
方位角計測値情報生成部202は、前方画像に基づいて、カメラ105から見た車両100の方位角の計測値を示す方位角計測値情報を生成する。なお、方位角とは、車両100を上から見た場合に、車両100の向きと、目標軌道の接線方向とのなす角であり、カメラ105の位置を頂点とした角度である。方位角の計測値とは、前方画像に基づいて計測された値を意味する。方位角の計測値は、車両100を上から見た場合の車両100の前端部に位置するカメラ105から見た方位角の実測値である。
Azimuth measurement value
道路形状情報生成部203は、前方画像に基づいて、道路形状に関する種々の道路形状情報を生成する。本実施の形態では、道路形状情報には、曲率情報、曲率変化量情報、または横断勾配情報の少なくとも1つが含まれる。曲率情報は、車両100の前方の目標軌道の曲率に関する情報である。曲率変化量情報は、目標軌道における曲率の変化量に関する情報である。横断勾配情報は、道路の横方向の勾配である横断勾配に関する情報である。道路形状情報生成部203が、前方画像から、曲率情報、曲率変化量情報、または横断勾配情報を生成する方法については、本開示では特に限定しない。
The road shape
車速センサ204は、車両100の走行速度(以下、車速と記載する)を検出するセンサであり、車速に関する車速情報を生成する。
操舵量算出部205は、道路形状情報および車速情報に基づいて、車両100を目標軌道に沿って自動追従走行させるための操舵量を算出する。操舵量算出部205は、プロセッサとプログラムを格納した記憶部とを有し、プロセッサが記憶部からプログラムを展開して実行することで、以下に説明する、操舵量算出部205の動作が実行される。
A steering
操舵量算出部205のフィードバック制御部206は、ある時点T1における車両100の横位置および方位角計測値の、横位置目標値および方位角目標値からの偏差を解消する(補正する)ための操舵角をフィードバック制御により算出する。本開示において、フィードバック制御部206により算出される操舵角を、フィードバック制御量と記載する。フィードバック制御部206が用いるフィードバック制御の例としては、P制御(比例制御)、PD制御(比例微分制御)、PID制御(比例積分微分制御)等が挙げられる。
The
図3は、操舵量算出部205の処理の流れの一例について説明するためのブロック図である。図3に示す例では、フィードバック制御として、PD制御が用いられている。
FIG. 3 is a block diagram for explaining an example of the processing flow of the steering
図3に示すように、横位置情報、方位角計測値情報、およびそれぞれの目標値が入力されると、フィードバック制御部206は、前方注視モデルおよびPD制御により横位置および方位角計測値のそれぞれの目標値からの偏差を解消するためのフィードバック制御量を算出する。横位置および方位角の目標値は、例えば前方画像に基づいて適宜設定される。
As shown in FIG. 3, when the lateral position information, the measured azimuth angle information, and their target values are input, the
前方注視モデルとは、ドライバーが距離Lだけ前方を注視していると仮定した場合の、距離Lだけ前方における偏差を解消するような操舵角を算出するためのモデルである。 The forward gaze model is a model for calculating a steering angle that eliminates the deviation at a distance L ahead, assuming that the driver gazes forward at a distance L. FIG.
PD制御に用いられる比例ゲインKpおよび微分ゲイン(微分時間)Kdは、あらかじめシミュレーション等により一定の値に設定されていてもよいし、例えば車速等に応じて適宜変化する変数に設定されてもよい。 The proportional gain Kp and the differential gain (differential time) Kd used for PD control may be set to constant values in advance by simulation or the like, or may be set to variables that appropriately change according to the vehicle speed or the like. good too.
一方、操舵量算出部205のフィードフォワード制御部207は、車両100の重心が目標軌道を通るように走行した場合の車両100のすべり角(スリップ角)を想定した運動モデルを用いて、車両100が走行する道路の形状による操舵角への影響を補正する第1操舵角成分を算出する。車両100のすべり角とは、車両100の重心位置を頂点とした、現在車両が向いている方向と目標軌道の接線方向とのなす角である。
On the other hand, the
また、フィードフォワード制御部207は、方位角計測値とすべり角との偏差による操舵角への影響を補正する第2操舵角成分を算出する。方位角計測値とすべり角との偏差による操舵角への影響とは、詳細は後述するが、方位角計測値とすべり角との偏差に起因して生じる、フィードバック制御部206が算出したフィードバック制御量の、正しいフィードバック制御量からの偏差である。以下の説明において、フィードバック制御部206が算出したフィードバック制御量の、正しいフィードバック制御量からの偏差を、フィードバック偏差と記載する。そして、フィードフォワード制御部207は、第1操舵角成分および第2操舵角成分に基づいて、フィードフォワード制御量を算出する。
The
図3に示すように、フィードフォワード制御部207には、曲率情報、曲率の目標値、曲率変化情報、横断勾配情報、車速情報、および、フィードバック制御部206のPD制御に用いられる比例ゲイン(Kp)が入力される。フィードフォワード制御部207は、曲率情報、曲率の目標値、曲率変化情報、横断勾配情報、車速情報、および比例ゲインKpを、一般的な車両の運動モデルである二輪モデルに適用することで、道路形状の影響を補正する第1操舵角成分と、フィードバック偏差を補正する第2操舵角成分と、を算出する。
As shown in FIG. 3 , the
図4は、二輪モデルについて説明するための図である。図4において、TyreFy_fは前輪に掛かる外力(タイヤ横力)、TyreFy_rは後輪に掛かる外力(タイヤ横力)、角度βは車両の重心位置におけるすべり角、lfは前輪軸と重心位置との距離、lrは後輪軸と重心位置との距離、δは前輪の操舵角、Vは車速である。また、Grav.Fy_fは道路の横断勾配によって前輪に掛かる横力、Grav.Fy_rは道路の横断勾配によって後輪に掛かる横力である。 FIG. 4 is a diagram for explaining a two-wheel model. In FIG. 4, TyreF y_f is the external force acting on the front wheels (tire lateral force), TyreF y_r is the external force acting on the rear wheels (tire lateral force), angle β is the slip angle at the position of the center of gravity of the vehicle, and lf is the front wheel axle and the position of the center of gravity. , lr is the distance between the rear wheel axle and the center of gravity, δ is the steering angle of the front wheels, and V is the vehicle speed. Also, Grav. F y_f is the lateral force acting on the front wheels due to the cross slope of the road, Grav. F y_r is the lateral force exerted on the rear wheels by the cross slope of the road.
このような二輪モデルから、以下の式(1)および(2)を立式することができる。
式(1)および(2)において、mは車両重量、γはヨー角速度、δFFはフィードフォワード制御量、Kfは前輪軸のコーナリングパワー、Krは後輪軸のコーナリングパワー、Lは前方注視距離である。また、lcはカメラと重心位置との距離、ρは曲率、Iは慣性モーメント、lはホイールベース、nはステアリングギアレシオである。式(1)および(2)における項(-KpL/n(β+lcρ))は、フィードバック偏差を補正するための項である。 In equations (1) and (2), m is the vehicle weight, γ is the yaw angular velocity, δFF is the feedforward control amount, Kf is the front wheel axle cornering power, Kr is the rear wheel axle cornering power, and L is the forward gaze. Distance. Also, lc is the distance between the camera and the center of gravity, ρ is the curvature, I is the moment of inertia, l is the wheel base, and n is the steering gear ratio. The term (-K p L/n(β+l c ρ)) in equations (1) and (2) is a term for correcting feedback deviation.
横断勾配により前輪および後輪に掛かる横力Grav.Fy_fおよびGrav.Fy_rは、以下の式(3)および(4)で表される。
式(1)から式(4)を用いてすべり角βを消し、以下の式(5)および(6)を導入すると、フィードフォワード制御量δFFは、式(7)で表すことができる。
図5は、式(7)の各項の有する性質を説明するための図である。図7に示すように、式(7)の第1項から第3項までは道路形状(曲率、横断勾配、曲率変化)の影響を補正するための第1操舵角成分である。式(7)の第4項は、フィードバック偏差を補正するための第2操舵角成分である。 FIG. 5 is a diagram for explaining the properties of each term of Expression (7). As shown in FIG. 7, the first to third terms of equation (7) are the first steering angle components for correcting the influence of the road shape (curvature, cross slope, curvature change). The fourth term of equation (7) is the second steering angle component for correcting the feedback deviation.
[対比例]
以下では、上記説明したフィードフォワード制御量との比較のために、フィードバック偏差の補正を行わない場合(対比例)におけるフィードフォワード制御量の算出方法について説明する。
[Contrast]
In the following, for comparison with the feedforward control amount described above, a method of calculating the feedforward control amount when correction of the feedback deviation is not performed (comparison) will be described.
以下の式(8)および(9)は、道路形状に関する各種情報を二輪モデルに適用して立式した式である。なお、式(8)および(9)と上記式(1)および(2)との相違点は、算出すべき実操舵角がδで示されている点、および、フィードバック偏差に関する項(-KpL/n(β+lcρ))が無い点である。
式(8)および式(9)からすべり角βを消し、上記式(3)から(6)を導入すると、対比例のフィードフォワード制御量δは、以下の式(10)で表される。
式(7)と式(10)とを対比すると、式(10)は、フィードバック偏差を補正する第4項が無い点で式(7)と相違する。 Comparing equation (7) with equation (10), equation (10) differs from equation (7) in that there is no fourth term for correcting the feedback deviation.
(フィードバック偏差を補正するための項(KpL/n(β+lcρ))について)
フィードバック偏差に関する項(-KpL/n(β+lcρ))について説明する。図6は、車両100の前端部のカメラ105の位置を頂点とした方位角と、車両100の重心位置を頂点としたすべり角との関係について説明するための図である。
(Regarding the term for correcting the feedback deviation (K p L/n(β+l c ρ)))
A term related to the feedback deviation (-K p L/n(β+l c ρ)) will be described. FIG. 6 is a diagram for explaining the relationship between the azimuth angle with the position of the
図6に示すように、目標軌道が円を描く場合、以下の式(11)の関係が成り立つ。
目標軌道が直線、またはなだらかな曲線である場合、α≪1かつβ≪1であるため、式(11)からα=lcρと近似することができる。従って、方位角φ=α+β=β+lcρと表すことができる。 If the target trajectory is a straight line or a smooth curve, α<<1 and β<<1, and therefore α=l c ρ can be approximated from Equation (11). Therefore, the azimuth angle φ=α+β=β+l c ρ can be expressed.
車両100が、例えばトラック等の商用車である場合、乗用車と比較して一般に車長が長い。lcは図1に示すように、車両100の前端部に設けられたカメラ105と車両100の重心位置との距離であるため、車長が長いほどlcは大きくなる。換言すれば、車両100の車長が長いほど、方位角とすべり角との差異は大きくなる。
If the
上述したように、フィードバック制御部206によるフィードバック制御量の算出は、車両100の横位置および方位角を用いて行われている。これはすなわち、フィードバック制御量に従って車両100が操舵制御された場合、車両100の重心位置ではなく、方位角の検出位置であるカメラ105の位置(車両100の前端部)が目標軌道を通過するように制御されることを意味する。
As described above, feedback control amount calculation by
このように、方位角とすべり角との偏差に起因して、フィードバック制御部206が算出したフィードバック制御量は、正しいフィードバック制御量からずれた値となる。正しいフィードバック制御量とは、車両の重心位置が目標軌道上を通るような制御量(操舵量)である。式(1)から式(7)に示す、フィードフォワード制御部207におけるフィードフォワード制御量の算出方法を用いることにより、このような方位角とすべり角との偏差に起因した、フィードバック偏差を補正することができる。
Thus, the feedback control amount calculated by the
図3の説明に戻る。操舵量算出部205は、フィードバック制御部206で算出された、ある時点T1におけるフィードバック制御量と、時点T1におけるフィードフォワード制御部207で算出されたフィードフォワード制御量とに基づいて、時点T1における操舵量を決定する。
Returning to the description of FIG. The steering
図2の説明に戻る。操舵制御部208は、上記説明したように算出した操舵量に基づいて、前輪103の自動操舵制御を行う。このような自動操舵制御装置200による処理が微少時間で繰り返されることにより、車両100は、目標軌道に対して自動追従走行を行うことができる。
Returning to the description of FIG. The
<作用、効果>
本開示の実施の形態に係る自動操舵制御装置200は、車両100が目標軌道を追従するように車両100の操舵角の自動制御を行う自動操舵制御装置200であって、車両100の方位角の計測値である方位角計測値と、目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、方位角計測値と方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出するフィードバック制御部206と、車両100の重心が目標軌道を通るように走行した場合の車両のすべり角を想定した運動モデルを用いて、車両が走行する道路の形状による操舵角への影響を補正する第1操舵角成分、および、方位角計測値とすべり角との偏差による操舵角への影響を補正する第2操舵角成分を含むフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御部207と、フィードバック制御量およびフィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う操舵制御部208と、を備える。
<Action, effect>
The automatic
このような構成により、フィードバック制御部206が算出したフィードバック制御量と、方位角とすべり角との偏差に起因して生じる、フィードバック制御量の正しい値からの偏差を補正するフィードフォワード制御量と、に基づく自動操舵制御を行うことができる。このため、車両の重心が目標軌道上を通るような、好適な自動操舵制御を行うことができるようになる。
With such a configuration, the feedback control amount calculated by the
(変形例)
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は、上述の実施形態に限定されるものではなく、本開示の趣旨を逸脱しない範囲で、適宜変形して実施することが可能である。
(Modification)
Although the embodiments of the present disclosure have been described above, the present disclosure is not limited to the above-described embodiments, and can be modified and implemented as appropriate without departing from the scope of the present disclosure.
上記説明した実施の形態では、車両100を運転者が操縦することについては想定していなかったが、本開示の自動操舵制御装置による自動操舵走行と、ドライバーの操縦による走行とを、任意に切り替えることができるようにしてもよい。
In the above-described embodiment, it is not assumed that the
上記説明した実施の形態では、車両100の重心位置が固定であり、フィードフォワード制御部207は、前輪軸または後輪軸から重心までの距離、およびカメラ105から重心までの距離が一定値であるとして操舵量を算出していた。しかしながら、本開示はこれに限定されず、例えば車両100に荷物の積み下ろしがあった場合には、車両の重心位置をその都度算出し直すようにしてもよい。重心位置は、例えばセンサ等によって検知した前輪荷重と後輪荷重とを用いて算出すればよい。また、走行中に重心位置がずれたことが検出された場合、操舵量算出部205によって算出される操舵量は適切な値ではなくなり、かつ走行が危険な状態であるため、自動操舵制御装置200は、自動操舵制御を停止し、運転者に操縦させるようにしてもよい。
In the embodiment described above, the position of the center of gravity of
本開示は、車線や道路に対して自動追従制御を行う自動追従制御装置に適用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present disclosure can be applied to an automatic follow-up control device that performs automatic follow-up control for lanes and roads.
100 車両
101 キャブ
102 荷台
103 前輪
104 後輪
105 カメラ
200 自動操舵制御装置
201 横位置情報生成部
202 方位角計測値情報生成部
203 道路形状情報生成部
204 車速センサ
205 操舵量算出部
206 フィードバック制御部
207 フィードフォワード制御部
208 操舵制御部
100
Claims (9)
前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出するフィードバック制御部と、
前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の前記車両のすべり角を想定した運動モデルを用いて、前記車両が走行する道路の形状による前記操舵角への影響を補正する第1操舵角成分、および、前記方位角計測値と前記すべり角との偏差による前記操舵角への影響を補正する第2操舵角成分を含むフィードフォワード制御量を算出するフィードフォワード制御部と、
前記フィードバック制御量および前記フィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う操舵制御部と、
を備える、自動操舵制御装置。 An automatic steering control device that automatically controls the steering angle of the vehicle so that the vehicle follows a target trajectory,
A deviation between the measured azimuth angle value and the target azimuth angle value is corrected based on the measured azimuth angle value, which is the measured azimuth angle value of the vehicle, and the target azimuth angle value for traveling on the target trajectory. a feedback control unit that calculates a feedback control amount that is a steering angle;
A first method for correcting the influence of the shape of the road on which the vehicle travels on the steering angle by using a motion model that assumes a slip angle of the vehicle when the vehicle travels so that the center of gravity of the vehicle passes through the target trajectory. a feedforward control unit that calculates a feedforward control amount including a steering angle component and a second steering angle component that corrects the influence of the difference between the azimuth angle measurement value and the slip angle on the steering angle;
a steering control unit that performs steering control based on the feedback control amount and the feedforward control amount;
An automatic steering control device comprising:
請求項1に記載の自動操舵制御装置。 The influence on the steering angle is a deviation of the feedback control amount from a correct feedback control amount caused by a deviation between the azimuth angle measurement value and the slip angle.
An automatic steering control system according to claim 1.
請求項1または2に記載の自動操舵制御装置。 The feedforward control unit calculates the second steering angle component based on the distance between the vertex position of the azimuth angle and the position of the center of gravity.
An automatic steering control device according to claim 1 or 2.
前記フィードフォワード制御部は、前記第2操舵角成分を、前記方位角計測値の頂点位置と前記重心の位置との距離、および、前記比例制御の比例ゲインに基づいて算出する、
請求項1から3のいずれか一項に記載の自動操舵制御装置。 The feedback control unit corrects a deviation between the azimuth angle measurement value and the azimuth angle target value using proportional control,
The feedforward control unit calculates the second steering angle component based on the distance between the vertex position of the azimuth angle measurement value and the position of the center of gravity and the proportional gain of the proportional control.
An automatic steering control device according to any one of claims 1 to 3.
前記フィードフォワード制御部は、前記第2操舵角成分を、前記方位角計測値の頂点位置と前記重心位置との距離、前記比例制御の比例ゲイン、および、前記前方注視モデルにおける前方注視距離に基づいて算出する、
請求項4に記載の自動操舵制御装置。 The feedback control unit calculates the feedback control amount using a forward gaze model,
The feedforward control unit calculates the second steering angle component based on the distance between the vertex position of the azimuth angle measurement value and the center of gravity position, the proportional gain of the proportional control, and the forward gaze distance in the forward gaze model. to calculate
An automatic steering control system according to claim 4.
請求項1から5のいずれか一項に記載の自動操舵制御装置。 The feedforward control unit calculates the first steering angle component for correcting the influence of at least one of the curvature of the road, the amount of change in the curvature, and the cross slope of the road on the steering angle. ,
An automatic steering control device according to any one of claims 1 to 5.
前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出し、
前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の前記車両のすべり角を想定した運動モデルを用いて、前記車両が走行する道路の形状による前記操舵角への影響を補正する第1操舵角成分、および、前記方位角計測値と前記すべり角との偏差による前記操舵角への影響を補正する第2操舵角成分を含むフィードフォワード制御量を算出し、
前記フィードバック制御量および前記フィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う、
自動操舵制御方法。 An automatic steering control method for automatically controlling the steering angle of the vehicle so that the vehicle follows a target trajectory,
A deviation between the measured azimuth angle value and the target azimuth angle value is corrected based on the measured azimuth angle value, which is the measured azimuth angle value of the vehicle, and the target azimuth angle value for traveling on the target trajectory. Calculate the feedback control amount, which is the steering angle,
A first method for correcting the influence of the shape of the road on which the vehicle travels on the steering angle by using a motion model that assumes a slip angle of the vehicle when the vehicle travels so that the center of gravity of the vehicle passes through the target trajectory. calculating a feedforward control amount including a steering angle component and a second steering angle component for correcting the influence of the difference between the azimuth angle measurement value and the slip angle on the steering angle;
performing steering control based on the feedback control amount and the feedforward control amount;
Autopilot control method.
前記車両の方位角の計測値である方位角計測値と、前記目標軌道を走行するための方位角目標値とに基づいて、前記方位角計測値と前記方位角目標値との偏差を補正する操舵角であるフィードバック制御量を算出する手順と、
前記車両の重心が前記目標軌道を通るように走行した場合の前記車両のすべり角を想定した運動モデルを用いて、前記車両が走行する道路の形状による前記操舵角への影響を補正する第1操舵角成分、および、前記方位角計測値と前記すべり角との偏差による前記操舵角への影響を補正する第2操舵角成分を含むフィードフォワード制御量を算出する手順と、
前記フィードバック制御量および前記フィードフォワード制御量に基づいて操舵制御を行う手順と、
を前記車両のプロセッサに実行させる、自動操舵制御プログラム。 An automatic steering control program for automatically controlling the steering angle of the vehicle so that the vehicle follows a target trajectory,
A deviation between the measured azimuth angle value and the target azimuth angle value is corrected based on the measured azimuth angle value, which is the measured azimuth angle value of the vehicle, and the target azimuth angle value for traveling on the target trajectory. a procedure for calculating a feedback control amount that is a steering angle;
A first method for correcting the influence of the shape of the road on which the vehicle travels on the steering angle by using a motion model that assumes a slip angle of the vehicle when the vehicle travels so that the center of gravity of the vehicle passes through the target trajectory. a step of calculating a feedforward control amount including a steering angle component and a second steering angle component for correcting the influence of the difference between the azimuth angle measurement value and the slip angle on the steering angle;
a procedure for performing steering control based on the feedback control amount and the feedforward control amount;
is executed by a processor of the vehicle.
車両。 Having an automatic steering control device according to any one of claims 1 to 6,
vehicle.
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