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JP2018084899A - Autonomous travel vehicle, controller, computer program, control method of autonomous travel vehicle - Google Patents

Autonomous travel vehicle, controller, computer program, control method of autonomous travel vehicle Download PDF

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JP2018084899A
JP2018084899A JP2016226682A JP2016226682A JP2018084899A JP 2018084899 A JP2018084899 A JP 2018084899A JP 2016226682 A JP2016226682 A JP 2016226682A JP 2016226682 A JP2016226682 A JP 2016226682A JP 2018084899 A JP2018084899 A JP 2018084899A
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Abstract

【課題】回頭角の計測誤差によって生じる自律走行の精度低下を抑制する。【解決手段】自律走行車両100は、コントローラ10と、自律走行車両100の回頭角θを計測するセンサ21と、を備える。コントローラ10は、自律走行車両100の回頭角θと仮想的な参照車両200の回頭角θrとの差である回頭角偏差e3に対する非線形化処理を実行する。コントローラ10は、非線形化処理された回頭角偏差i(e3)に基づいて、参照車両200に追従するように、自律走行車両100の走行を制御する制御処理を実行する。非線形化処理は、回頭角偏差e3の絶対値が所定値εよりも小さい場合には、回頭角偏差e3の絶対値を小さくする処理である。【選択図】図1PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress a decrease in accuracy of autonomous traveling caused by a measurement error of a turning angle. An autonomous traveling vehicle 100 includes a controller 10 and a sensor 21 for measuring a turning angle θ of the autonomous traveling vehicle 100. The controller 10 executes the non-linear processing for the turning angle deviation e3, which is the difference between the turning angle θ of the autonomous traveling vehicle 100 and the turning angle θr of the virtual reference vehicle 200. The controller 10 executes a control process for controlling the running of the autonomous traveling vehicle 100 so as to follow the reference vehicle 200 based on the non-linearized turning angle deviation i (e3). The non-linearization process is a process of reducing the absolute value of the turning angle deviation e3 when the absolute value of the turning angle deviation e3 is smaller than the predetermined value ε. [Selection diagram] Fig. 1

Description

本発明は、自律走行車両等に関する。   The present invention relates to an autonomous vehicle or the like.

車両の自律走行には、車両の状態を計測することが求められる(例えば、特許文献1参照)。   For the autonomous running of the vehicle, it is required to measure the state of the vehicle (see, for example, Patent Document 1).

特開2015−36840号公報Japanese Patent Laid-Open No. 2015-36840

車両の自律走行には、例えば、経路追従(Path Following)制御が用いられることがある。経路追従制御は、仮想的な参照車両の軌道に、実車両を追従させる制御である。経路追従制御では、実車両と参照車両との相対誤差が用いられる。相対誤差には、例えば、横偏差と回頭角偏差とが含まれる。   For example, path following control may be used for autonomous traveling of the vehicle. The route following control is a control for causing the actual vehicle to follow the path of the virtual reference vehicle. In the route following control, a relative error between the actual vehicle and the reference vehicle is used. The relative error includes, for example, a lateral deviation and a turning angle deviation.

回頭角偏差を求めるため、実車両の回頭角が計測される。車両の回頭角は、例えば、車両の方位角として計測される。方位角の計測には、例えば、磁気方位を計測する磁気センサが用いられる。   In order to obtain the turning angle deviation, the turning angle of the actual vehicle is measured. The turning angle of the vehicle is measured as, for example, an azimuth angle of the vehicle. For example, a magnetic sensor that measures the magnetic azimuth is used to measure the azimuth.

回頭角の計測においては、計測誤差が生じることがある。旋回角の計測誤差は、自律走行の精度を低下させる。例えば、高価な磁気センサでも微小ながら計測誤差が生じ、安価なセンサであればより計測誤差が大きくなる。   A measurement error may occur in the measurement of the turning angle. The measurement error of the turning angle reduces the accuracy of autonomous driving. For example, even an expensive magnetic sensor has a minute measurement error, and an inexpensive sensor has a larger measurement error.

回頭角の計測誤差によって生じる自律走行の精度低下を抑制することが望まれる。   It is desired to suppress a decrease in accuracy of autonomous running caused by a measurement error of the turning angle.

本発明の一の態様は、自律走行車両である。実施形態において、自律走行車両は、コントローラと、前記自律走行車両の回頭角を計測するセンサと、を備える。前記コントローラは、前記自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理と、非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御する制御処理と、を実行するよう構成されている。前記非線形化処理は、前記回頭角偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、前記回頭角偏差の絶対値を小さくする処理である。   One aspect of the present invention is an autonomous vehicle. In the embodiment, the autonomous vehicle includes a controller and a sensor that measures a turning angle of the autonomous vehicle. The controller includes a non-linearization process for a turn angle deviation which is a difference between a turn angle of the autonomous vehicle and a virtual reference vehicle, and the reference vehicle based on the turn angle deviation subjected to the non-linear process. And a control process for controlling the travel of the autonomously traveling vehicle so as to follow the vehicle. The non-linearization process is a process of reducing the absolute value of the turning angle deviation when the absolute value of the turning angle deviation is smaller than a predetermined value.

本発明の他の態様は、コントローラである。本発明の他の態様は、コンピュータプログラムである。本発明の他の態様は、自律走行車両の制御方法である。   Another aspect of the present invention is a controller. Another aspect of the present invention is a computer program. Another aspect of the present invention is a method for controlling an autonomous vehicle.

車両のブロック図である。It is a block diagram of a vehicle. 経路追従制御の説明図である。It is explanatory drawing of path | route following control. 非線形化関数を示すグラフである。It is a graph which shows a nonlinear function. コントローラによる処理のフローチャートである。It is a flowchart of the process by a controller. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result. シミュレーション結果を示す図である。It is a figure which shows a simulation result.

[1.実施形態の概要] [1. Outline of Embodiment]

[第1項]
実施形態に係る自律走行車両は、コントローラと、前記自律走行車両の回頭角を計測するセンサと、を備える。前記コントローラは、前記自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理を実行する。前記コントローラは、非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御する制御処理と、を実行する。前記非線形化処理は、前記回頭角偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、前記回頭角偏差の絶対値を小さくする処理である。回頭角偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、前記回頭角偏差の絶対値を小さくすることで、回頭角の計測誤差が生じたとしても、自律走行の精度低下を抑制することができる。
[Section 1]
The autonomous traveling vehicle according to the embodiment includes a controller and a sensor that measures a turning angle of the autonomous traveling vehicle. The controller executes a non-linearization process for a turning angle deviation that is a difference between a turning angle of the autonomously traveling vehicle and a turning angle of a virtual reference vehicle. The controller executes a control process for controlling the travel of the autonomous vehicle so as to follow the reference vehicle based on the turning angle deviation subjected to the non-linear process. The non-linearization process is a process of reducing the absolute value of the turning angle deviation when the absolute value of the turning angle deviation is smaller than a predetermined value. When the absolute value of the turning angle deviation is smaller than a predetermined value, the absolute value of the turning angle deviation can be reduced to suppress a decrease in the accuracy of autonomous traveling even if a measurement error of the turning angle occurs. it can.

[第2項]
前記制御処理は、逆最適制御によって走行を制御する処理であるのが好ましい。逆最適制御は、不整地を車両が走行する場合に生じる外乱に対してロバスト性を有する。
[Section 2]
It is preferable that the control process is a process for controlling traveling by reverse optimal control. Inverse optimal control has robustness against disturbance generated when the vehicle travels on rough terrain.

[第3項]
前記コントローラは、非線形化処理された前記回頭角偏差の変換処理を更に実行するよう構成され、前記変換処理は、非線形化処理された前記回頭角偏差と、前記自律走行車両の位置と前記参照車両の位置との左右方向における差である横偏差の関数の値と、を加算して、変換された回頭角偏差を求め、前記制御処理は、変換された前記回頭角偏差に基づいて実行されるのが好ましい。この場合、変換された回頭角偏差は、横偏差及び回頭角偏差の関数となる。
[Section 3]
The controller is configured to further execute a conversion process of the turning angle deviation subjected to the non-linear process, and the conversion process includes the turning angle deviation subjected to the non-linear process, the position of the autonomous vehicle, and the reference vehicle. A lateral deviation function value which is a difference in the horizontal direction with respect to the position is added to obtain a converted turning angle deviation, and the control process is executed based on the converted turning angle deviation. Is preferred. In this case, the converted turning angle deviation is a function of the lateral deviation and the turning angle deviation.

[第4項]
前記関数は、h(z)=Az/(1+Bz)であるのが好ましい。ここで、h(z)は、zh(z)>0,∀z≠0,かつh(0)=0を満たす関数であり、A,Bは、正の値をとる設定パラメータであり、z=evであり、eは、横偏差であり、vは、前記自律走行車両の速度である。この場合、コントローラの調整が容易となる。
[Section 4]
The function is preferably h (z) = Az / (1 + Bz 2 ). Here, h (z) is a function satisfying zh (z)> 0, ∀z ≠ 0 and h (0) = 0, A and B are setting parameters that take positive values, and z = E 2 v, e 2 is the lateral deviation, and v is the speed of the autonomous vehicle. In this case, the controller can be easily adjusted.

[第5項]
実施形態に係るコントローラは、前記自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理と、非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御する制御処理と、を実行するよう構成されている。前記非線形化処理は、前記回頭角偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、前記回頭角偏差の絶対値を小さくする処理である。
[Section 5]
The controller according to the embodiment, based on the non-linearization processing for the turning angle deviation that is the difference between the turning angle of the autonomous vehicle and the turning angle of the virtual reference vehicle, And a control process for controlling the travel of the autonomous vehicle so as to follow the reference vehicle. The non-linearization process is a process of reducing the absolute value of the turning angle deviation when the absolute value of the turning angle deviation is smaller than a predetermined value.

[第6項]
実施形態に係るコンピュータプログラムは、コンピュータに、自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理と、非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御する制御処理と、を実行させる。
[Section 6]
The computer program according to the embodiment, the computer program, the non-linearization processing for the turning angle deviation that is the difference between the turning angle of the autonomous vehicle and the turning angle of the virtual reference vehicle, the non-linearization processing to the turning angle deviation And a control process for controlling the traveling of the autonomous vehicle so as to follow the reference vehicle.

[第7項]
実施形態に係る自律走行車両の制御方法は、前記自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理をすること、非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御することを含む。前記非線形化処理は、前記回頭角偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、前記回頭角偏差の絶対値を小さくする処理である。
[Section 7]
The method for controlling an autonomous traveling vehicle according to the embodiment includes a non-linearization process with respect to a turning angle deviation that is a difference between a turning angle of the autonomous traveling vehicle and a turning angle of a virtual reference vehicle. Controlling the traveling of the autonomous vehicle so as to follow the reference vehicle based on the turning angle deviation. The non-linearization process is a process of reducing the absolute value of the turning angle deviation when the absolute value of the turning angle deviation is smaller than a predetermined value.

[2.実施形態の詳細] [2. Details of Embodiment]

[2.1 車両] [2.1 Vehicle]

図1は、車両100を示している。車両100は、コントローラ10によって自律走行する。車両100は、走行する装置であり、例えば、ロボットトラクタである。ロボットトラクタは、自律走行するトラクタである。車両100は、ロボットトラクタに限られず、他の種類の車両であってもよい。   FIG. 1 shows a vehicle 100. The vehicle 100 travels autonomously by the controller 10. The vehicle 100 is a traveling device, for example, a robot tractor. The robot tractor is an autonomously traveling tractor. The vehicle 100 is not limited to a robot tractor, and may be another type of vehicle.

車両100は、コントローラ10を備える。コントローラ10は、プロセッサ11及びメモリ12を有するコンピュータを備える。メモリ12にはプロセッサ11によって実行されるコンピュータプログラムが格納されている。プロセッサ11がコンピュータプログラムを実行することで、コンピュータがコントローラ10として機能する。   The vehicle 100 includes a controller 10. The controller 10 includes a computer having a processor 11 and a memory 12. The memory 12 stores a computer program executed by the processor 11. The computer functions as the controller 10 by the processor 11 executing the computer program.

車両100は、車両の状態を計測するセンサ21,22を備える。センサ21は、車両100の回頭角θを計測する。回頭角θは、方位角として検出される。センサ21は、例えば、磁気方位を計測する磁気センサである。計測された回頭角θは、コントローラ10に与えられる。センサ22は、車両100の位置を計測する。車両100の位置は、位置座標(x,y)として検出される。センサ22は、例えば、全地球衛星測位システム(GNSS)受信機である。計測された位置(x,y)は、コントローラ10に与えられる。   The vehicle 100 includes sensors 21 and 22 that measure the state of the vehicle. The sensor 21 measures the turning angle θ of the vehicle 100. The turning angle θ is detected as an azimuth angle. The sensor 21 is, for example, a magnetic sensor that measures a magnetic direction. The measured turning angle θ is given to the controller 10. The sensor 22 measures the position of the vehicle 100. The position of the vehicle 100 is detected as position coordinates (x, y). The sensor 22 is, for example, a global satellite positioning system (GNSS) receiver. The measured position (x, y) is given to the controller 10.

コントローラ10は、制御対象である車両100への制御入力として、車両100の舵角φを出力する。ただし、以下の説明では、コントローラ10は、制御入力として速度v及び旋回角速度ωを扱う。本実施形態の車両100は、舵角φが変化することにより旋回するため、コントローラ10は、速度v及び角速度ωを舵角φに変換して出力する。この変換については後述する。   The controller 10 outputs the steering angle φ of the vehicle 100 as a control input to the vehicle 100 that is a control target. However, in the following description, the controller 10 handles the speed v and the turning angular speed ω as control inputs. Since the vehicle 100 of the present embodiment turns when the steering angle φ changes, the controller 10 converts the speed v and the angular speed ω into the steering angle φ and outputs the result. This conversion will be described later.

コントローラ10は、舵角φに応じて、車両の舵角を調整するアクチュエータ30を制御する。アクチュエータ30は、コントローラ10からの指令に応じて、操舵輪を動かし、車両100の回頭角を変化させる。コントローラ10は、車両100への制御入力として車両100の速度vを出力してもよい。   The controller 10 controls the actuator 30 that adjusts the steering angle of the vehicle according to the steering angle φ. Actuator 30 moves the steered wheel in accordance with a command from controller 10 to change the turning angle of vehicle 100. The controller 10 may output the speed v of the vehicle 100 as a control input to the vehicle 100.

[2.2 経路追従制御]
コントローラ10は、経路追従(Path Following)制御によって車両100を自律走行させる。図2に示すように、経路追従制御では、仮想的な参照車両200が用いられる。経路追従制御においては、実車両である車両100は、参照車両200に参照入力を与えたときに参照車両200が描く参照軌道に追従する。図2に示すように、経路追従制御では、車両100は、参照車両200の真横に位置して、参照車両200に追従する。参照軌道は、車両100が自律走行する場合の望ましい軌道である。
[2.2 Path following control]
The controller 10 causes the vehicle 100 to autonomously travel by path following control. As shown in FIG. 2, a virtual reference vehicle 200 is used in the route following control. In the route following control, the vehicle 100 that is a real vehicle follows the reference track drawn by the reference vehicle 200 when a reference input is given to the reference vehicle 200. As shown in FIG. 2, in the route following control, the vehicle 100 is positioned directly beside the reference vehicle 200 and follows the reference vehicle 200. The reference trajectory is a desirable trajectory when the vehicle 100 travels autonomously.

車両100の状態をq=[x,y,θ]、参照車両の状態をq=[x,y,θとすると、それらの運動学モデルは、以下のように表される。
When the state of the vehicle 100 is q = [x, y, θ] T and the state of the reference vehicle is q r = [x r , y r , θ r ] T , these kinematic models are expressed as follows: Is done.

ここで、x,yは、xy座標系における車両100の位置を示し、θは、車両100の回頭角である。x,yは、xy座標系における参照車両200の位置を示し、θは、参照車両200の回頭角である。v,ωは、車両100の速度と角速度であり、v,ωは、参照車両200の速度と角速度である。 Here, x and y indicate the position of the vehicle 100 in the xy coordinate system, and θ is the turning angle of the vehicle 100. x r and y r indicate the position of the reference vehicle 200 in the xy coordinate system, and θ r is the turning angle of the reference vehicle 200. v and ω are the speed and angular velocity of the vehicle 100, and v r and ω r are the speed and angular velocity of the reference vehicle 200.

車両100と参照車両200の相対誤差は、以下のように定義される。
The relative error between the vehicle 100 and the reference vehicle 200 is defined as follows.

誤差eは、車両100と参照車両200との前後方向位置の差である。以下では、誤差eを、前後偏差という。誤差eは、車両100と参照車両200との左右方向位置の差である。以下では、誤差eを、横偏差という。誤差eは、車両100の回頭角θと参照車両200の回頭角θとの差である。以下では、誤差eを、回頭角偏差という。 The error e 1 is a difference in the position in the front-rear direction between the vehicle 100 and the reference vehicle 200. Hereinafter, the error e 1 is referred to as a front-back deviation. The error e 2 is a difference in the left-right direction position between the vehicle 100 and the reference vehicle 200. Hereinafter, the error e 2, that the lateral deviation. The error e 3 is the difference between the turning angle θ of the vehicle 100 and the turning angle θ r of the reference vehicle 200. In the following, the error e 3, that the turning angle deviation.

ある初期条件のもと、制御入力としての速度v及び旋回角速度ωを次のように選ぶと、偏差e,e,eは0へ収束する。
Under certain initial conditions, the deviations e 1 , e 2 and e 3 converge to 0 when the speed v and the turning angular speed ω as control inputs are selected as follows.

ただし、K,K,Kは設定パラメータであり、正の定数である。 However, K 1, K 2, K 3 is a configuration parameter is a positive constant.

式(3)で示される相対誤差を時間微分することにより、次の式(6)が得られる。
The following equation (6) is obtained by differentiating the relative error expressed by the equation (3) with respect to time.

追従制御を行う場合には、車両100と参照車両200との前後方向の位置の差は考えなくてもよいため、制御入力の進行方向成分vには任意の速度を与え、e=0,eの時間微分=0とすると、式(6)から、参照車両200の速度vが以下のように決定される。
When performing the follow-up control, there is no need to consider the difference in position between the vehicle 100 and the reference vehicle 200 in the front-rear direction, so an arbitrary speed is given to the traveling direction component v of the control input, and e 1 = 0, Assuming that the time derivative of e 1 = 0, the speed v r of the reference vehicle 200 is determined from the equation (6) as follows.

ここで、旋回の曲率をρとすると、参照車両200の速度v,角速度ωは、車両100の速度vに応じ、以下のようになる。
Here, if the curvature of turn is ρ, the speed v r and the angular speed ω r of the reference vehicle 200 are as follows according to the speed v of the vehicle 100.

よって、e,eを0に収束させる入力は、式(5)によって決定されるωのみとなり、このとき、式(6)は、以下のように書き換えられる。
Therefore, the only input for converging e 2 and e 3 to 0 is ω determined by the equation (5). At this time, the equation (6) is rewritten as follows.

[2.3 コントローラによる制御則] [2.3 Control law by controller]

[2.3.1 逆最適制御]
車両100が、舗装された道路ではなく、農地のような不整地を走行する場合、地面の凹凸やすべりによる外乱を受ける。車両100がトラクタである場合、トラクタが牽引する作業機による振動や抵抗による外乱も受ける。車両100の経年劣化などによって、モデルの変化及び不確かさによるモデル化誤差も大きくなる。本実施形態では、外乱及びモデル化誤差に対応したロバストな制御則として、逆最適制御法を採用する。コントローラ10は、逆最適制御によって、車両100の走行を制御する。
[2.3.1 Inverse optimal control]
When the vehicle 100 travels on rough terrain such as farmland instead of a paved road, it receives disturbance due to unevenness and slippage of the ground. In the case where the vehicle 100 is a tractor, it is also subjected to disturbance due to vibrations and resistance caused by a working machine pulled by the tractor. Due to aging of the vehicle 100 and the like, modeling errors due to model changes and uncertainties also increase. In the present embodiment, the inverse optimal control method is adopted as a robust control law corresponding to disturbances and modeling errors. The controller 10 controls the travel of the vehicle 100 by reverse optimal control.

最適制御問題は、システム
に対して、以下の条件を満足する制御入力u(x)を設計することである。
The optimal control problem is the system
In contrast, the control input u (x) satisfying the following condition is designed.

1.u(x)は系を目標状態に漸近収束させる。
2.u(x)は以下の評価関数Jを最小化する。
1. u (x) asymptotically converges the system to the target state.
2. u (x) minimizes the following evaluation function J:

しかし、この最適制御問題を解くには、Hamilton-Jacobi-Bellman方程式を解く必要がある。そこで、本実施形態では、より容易である以下の逆最適化のアプローチをとる。
1.まずフィードバック則を設計する。
2.その後、式(13)のような評価関数に対して最適であることが示される。
However, to solve this optimal control problem, it is necessary to solve the Hamilton-Jacobi-Bellman equation. Therefore, in this embodiment, the following deoptimization approach that is easier is taken.
1. First, design the feedback law.
2. Thereafter, it is shown that the evaluation function is optimal for the evaluation function as shown in Equation (13).

[2.3.2 Sontagの形式による制御]
次式で示されるアフィンシステムを考える。
[2.3.2 Control by Sontag format]
Consider the affine system given by

ここで、fは、n次元のベクトル、gはn×m行列である。このとき、以下の条件を満たす関数をControl Lyapunov Function(CLF)と定義する。   Here, f is an n-dimensional vector and g is an n × m matrix. At this time, a function satisfying the following conditions is defined as a Control Lyapunov Function (CLF).

(定義:Control Lyapunov Function)すべてのx≠0に対して、次の関係を満足する、なめらかで正定かつ放射状に非有界な関数V(x)は、式(14)のシステムに対するControl Lyapunov Function(CLF)と呼ばれる。
このとき、次の定理が成立することが明らかとなっている。
(Definition: Control Lyapunov Function) For all x ≠ 0, the smooth, positive definite and radially unbounded function V (x) is the Control Lyapunov Function for the system of Equation (14). (CLF).
At this time, it is clear that the following theorem holds.

(定理:CLFからの逆最適制御)
a(x),b(x),p(x)が以下の式で定義されるとき、
Sontagの形式による次の入力
は、システムを漸近安定化し、かつ次の評価関数を最小化する。
(Theorem: Inverse optimal control from CLF)
When a (x), b (x), and p (x) are defined by the following equations,
Next input in Sontag format
Asymptotically stabilizes the system and minimizes the next evaluation function.

この最適性によって、求められたコントローラは、sectormargin(1/2,∞)とよばれる安定上の利点を持つ。   Due to this optimality, the sought controller has a stability advantage called sectormargin (1/2, ∞).

[2.3.3 逆最適経路追従制御]
本実施形態のコントローラ10は、経路追従制御を逆最適制御によって行う。以下では、経路追従制御のための逆最適コントローラ10を説明する。
[2.3.3 Inverse optimal path following control]
The controller 10 of the present embodiment performs path following control by inverse optimal control. Below, the inverse optimal controller 10 for path | route following control is demonstrated.

まず、以下の関数を定義する。ただし、A,Bは設定パラメータであり、正の値である。
ここで、h(z)は、zh(z)>0,∀z≠0,かつh(0)=0の条件を満たす関数である。h(z)は、かかる条件を満たす関数であればよく、式(21)の形式に限定されない。
First, the following function is defined. However, A and B are setting parameters and are positive values.
Here, h (z) is a function that satisfies the conditions of zh (z)> 0, ∀z ≠ 0, and h (0) = 0. h (z) may be a function that satisfies such a condition, and is not limited to the form of Expression (21).

以下の式(23)によって、コントローラ10は、回頭角偏差eを変換する変換処理を行う。実施形態において、変換処理は、回頭角偏差eに、式(21)に示す関数hの値を加算して、変換された回頭角偏差e~ を求める処理である。ここでは、式(21)において、z=evであり、hは、横偏差eの関数となっている。
By the following equation (23), the controller 10 performs a conversion process for converting the turning angle deviation e 3. In embodiments, the conversion process, the turning angle deviation e 3, by adding the value of the function h shown in equation (21), a process of obtaining the converted turning angle deviation e ~ 3. Here, in Equation (21), z = e 2 v, and h is a function of the lateral deviation e 2 .

CLFからの逆最適制御では、式(15)を満たす必要があるが、回頭角偏差eは、単独では、式(15)の関係を満たさない。しかし、zh(z)>0となる関数h(z)を、回頭角偏差eに加算すると、式(15)を満たすことができる。式(23)に示すように、変換された回頭角偏差e~ は、横偏差eと回頭角偏差eの関数として表される。 In reverse optimum control from the CLF, it is necessary to satisfy the equation (15), turning angle deviation e 3 is alone, does not satisfy the relationship of equation (15). However, when a function h (z) that satisfies zh (z)> 0 is added to the turning angle deviation e 3 , Expression (15) can be satisfied. As shown in Expression (23), the converted turning angle deviation e ~ 3 is expressed as a function of the lateral deviation e 2 and the turning angle deviation e 3 .

式(21)によれば、evの絶対値が大きい場合には、evが、式(23)に示す回頭角偏差e~ に反映される度合は小さくなる。一方、evの絶対値が小さい場合には、evは、その大きさに応じた値がe~ に反映される。 According to the equation (21), when the absolute value of e 2 v is large, the degree to which e 2 v is reflected in the turning angle deviations e 3 to 3 shown in the equation (23) is small. On the other hand, when the absolute value of e 2 v is small, e 2 v is the value corresponding to the magnitude is reflected in e ~ 3.

式(10)及び式(23)より、次式が得られる。
From the equations (10) and (23), the following equation is obtained.

式(24)に基づくと、以下で示されるVは、Control Lyapunov Function(CLF)となる。
ここで、Ki2,Ki3は正定数である。Ki2はeに対するゲインであり、Ki3はe~ に対するゲインである。
Based on Expression (24), V i shown below is a Control Lyapunov Function (CLF).
Here, K i2 and K i3 are positive constants. K i2 is the gain with respect to e 2, K i3 is the gain for e ~ 3.

仮に、式(25)において、e~ がeである場合には、e,eに対するゲインKi2,Ki3を別々に設定することで、e,eに対するゲインを個別に調整でき問題はない。しかし、VがControl Lyapunov Function(CLF)であるためには、式(25)において、e~ が採用されている必要がある。e~ は、eとeの関数であるため、ゲインKi2,Ki3を別々に設定しただけでは、e,eに対するゲインを個別に調整するのは必ずしも容易ではない。 If, in equation (25), when e ~ 3 is e 3 are, e 2, the gain K for e 3 i2, K i3 to be to set separately, gain individually for e 2, e 3 It can be adjusted and there is no problem. However, since V i is Control Lyapunov Function (CLF), in formula (25), it is necessary to have e ~ 3 is employed. e ~ 3 is a function of e 2 and e 3, only the gain K i2, K i3 set separately, not always easy to adjust the gain for e 2, e 3 individually.

例えば、経路追従制御では、回頭角偏差eが生じたために横偏差eが大きくなった場合に、その回頭角偏差eを小さくしようとすると、横偏差eを小さくすることができない。一方、横偏差eを小さくしようとすると、却って回頭角偏差eが大きくなる。経路追従制御では、横偏差eと回頭角偏差eとにはトレードオフがある。したがって、eとeの関数であるe~ を、単一のゲインKi3で適切に調整するのは必ずしも容易ではない。 For example, the path following control, when the turning angle deviation e 3 lateral deviation e 2 is greater to occur, when you try to reduce the turning angle deviation e 3, can not be reduced lateral deviation e 2. On the other hand, if the lateral deviation e 2 is to be reduced, the turning angle deviation e 3 is increased. In the path following control, there is a trade-off between the lateral deviation e 2 and the turning angle deviation e 3 . Accordingly, the e ~ 3 which is a function of e 2 and e 3, it is not always easy to properly adjust a single gain K i3.

これに対して、本実施形態では、式(21)の関数hが有する設定パラメータA,Bを調整することで、変換された回頭角偏差e~ に、横偏差eをどの程度反映させるかを調整でき、コントローラ10を適切に調整するのが容易となる。ここで、式(21)では、設定パラメータAは、関数hの値の大きさを決定し、設定パラメータBは、e~ にevの大きさに応じた値が反映されるevの範囲を決定する。 On the other hand, in the present embodiment, by adjusting the setting parameters A and B included in the function h of Expression (21), how much the lateral deviation e 2 is reflected in the converted turning angle deviations e 3 to 3 . It becomes easy to adjust the controller 10 appropriately. Here, in equation (21), setting parameter A determines the magnitude of the value of the function h, setting parameter B is, e 2 of a value corresponding to the magnitude of e 2 v in e ~ 3 are reflected Determine the range of v.

さて、式(25)で示されるVが、Control Lyapunov Function(CLF)であるとき、
である。
Now, when V i represented by the formula (25) is a Control Lyapunov Function (CLF),
It is.

式(26)(27)を、式(19)の制御入力を出力するコントローラ10に適用することで、横偏差e及び回頭角偏差eを0に収束させる角速度ωが決定される。ただし、速度vが有界であるには、e≠π/2かつeωが有界でなければならない。 By applying the equations (26) and (27) to the controller 10 that outputs the control input of the equation (19), the angular velocity ω that converges the lateral deviation e 2 and the turning angle deviation e 3 to 0 is determined. However, in order for the velocity v r to be bounded, e 3 ≠ π / 2 and e 2 ω must be bounded.

[2.3.4 入力の変換]
式(19)の制御入力は、車両100の速度vと旋回角速度ωであるが、実際の車両100は、操舵輪である前輪の舵角φが変化することにより旋回する。舵角φと、速度v及び旋回確度ωとの関係は、以下のとおりである。ここで、Lは、車両100の前後輪の距離である。
[2.3.4 Input conversion]
The control input of the equation (19) is the speed v and the turning angular speed ω of the vehicle 100, but the actual vehicle 100 turns by changing the steering angle φ of the front wheels that are the steering wheels. The relationship between the steering angle φ, the speed v, and the turning accuracy ω is as follows. Here, L is the distance between the front and rear wheels of the vehicle 100.

コントローラ10は、決定された角速度ωを式(28)で舵角φに変換し、舵角φに応じてアクチュエータ30を制御する。   The controller 10 converts the determined angular velocity ω into the steering angle φ by the equation (28), and controls the actuator 30 according to the steering angle φ.

[2.3.5 回頭角偏差eの非線形化]
回頭角偏差eは、計測される方位角(回頭角)θの計測誤差の影響を受けて、実際の回頭角偏差よりも大きくなることがある。実際よりも大きい回頭角偏差eに基づいて制御すると、横偏差eを収束させ難くなる。この場合、制御入力を求める場合の回頭角偏差eに対するゲインを小さくすれば、その分、方位角θの計測誤差の影響も小さくできる。しかし、単に、回頭角偏差eに対するゲインを小さくすると、回頭角偏差eが本当に大きい場合に、横偏差eを収束させるのがやはり困難になる。
[Nonlinear of 2.3.5 once turning angle deviation e 3]
Turning angle deviation e 3 is influenced by the measurement error of the azimuth angle to be measured (turning angle) theta, it may be larger than the actual turning angle deviation. If the control is performed based on the turning angle deviation e 3 which is larger than the actual one, it is difficult to converge the lateral deviation e 2 . In this case, by reducing the gain for the turning angle deviation e 3 when obtaining the control input, that amount can be reduced the influence of the measurement error of the azimuth angle theta. However, simply, reducing the gain for turning angle deviation e 3, when the turning angle deviation e 3 really big, for converging the lateral deviation e 2 is also difficult.

本実施形態では、計測誤差の影響を低減するため、コントローラ10は、回頭角偏差eの非線形化処理を行う。回頭角偏差eの非線形化処理のための関数i(e)は、例えば、以下のように定義される。以下では、関数i(e)の値を、非線形化回頭角偏差という。
ここで、aは、関数i(e)の原点での傾き、εは非線形化を行う範囲を表し、例えば、以下の条件を満たすように決定される。
In the present embodiment, in order to reduce the influence of the measurement error, the controller 10 performs a non-linear process for the turning angle deviation e 3 . The function i (e 3 ) for the non-linearization process of the turning angle deviation e 3 is defined as follows, for example. Hereinafter, the value of the function i (e 3 ) is referred to as non-linearized turning angle deviation.
Here, a represents the inclination of the function i (e 3 ) at the origin, and ε represents the range in which non-linearization is performed, and is determined so as to satisfy the following condition, for example.

関数i(e)による非線形化処理は、回頭角偏差eの絶対値が所定値εよりも小さい場合には、回頭角偏差の絶対値を小さくする処理である。図3における実線は、関数i(e)の例を示す。ここでは,a=0.1,ε=0.020に決定した。なお、図3における点線は、傾き1の直線である。 The non-linearization process using the function i (e 3 ) is a process for reducing the absolute value of the turning angle deviation when the absolute value of the turning angle deviation e 3 is smaller than the predetermined value ε. The solid line in FIG. 3 shows an example of the function i (e 3 ). Here, a = 0.1 and ε = 0.020 were determined. In addition, the dotted line in FIG.

非線形化処理においては、回頭角偏差eの絶対値が所定値εよりも小さい範囲、すなわち−ε≦e≦εの範囲においては、関数iは非線形関数となっており、図3に示すように、非線形化回頭角偏差i(e)の絶対値が、回頭角偏差eの絶対値よりも小さくなる非線形化が行われる。回頭角偏差eの絶対値が小さい範囲では、計測誤差の影響が相対的に大きくなるため、非線形化処理により、回頭角偏差eの絶対値を小さくして回頭角偏差eを重視しないようにして、計測誤差の影響を小さくする。これにより、横偏差eを収束させるのが容易となる。 In the non-linearization process, the function i is a non-linear function in the range where the absolute value of the turning angle deviation e 3 is smaller than the predetermined value ε, that is, in the range of −ε ≦ e 3 ≦ ε, as shown in FIG. In this way, nonlinearization is performed in which the absolute value of the nonlinear turning angle deviation i (e 3 ) is smaller than the absolute value of the turning angle deviation e 3 . The range has a small absolute value of the turning angle deviation e 3, the influence of the measurement error is relatively large, the non-linear process, not emphasizing turning angle deviation e 3 by reducing the absolute value of the turning angle deviation e 3 In this way, the influence of measurement errors is reduced. This makes it easy to converge the horizontal deviation e 2.

一方、回頭角偏差eの絶対値が所定値εよりも大きい範囲、すなわち、−ε>e,e<εの範囲では、関数iは線形関数であり、i(e)=eとなる。つまり、回頭角偏差eの絶対値が所定値εよりも大きい場合には、非線形化回頭角偏差i(e)は、非線形化処理前の回頭角偏差eの値を維持する。回頭角偏差eの絶対値が大きい範囲では、計測誤差の影響が相対的に小さくなるため、回頭角偏差eの絶対値を小さくすることなく制御入力の決定に用いることで、回頭角偏差eが本当に大きい場合に、横偏差eを収束させるのが容易となる。 On the other hand, in the range where the absolute value of the turning angle deviation e 3 is larger than the predetermined value ε, that is, in the range of −ε> e 3 , e 3 <ε, the function i is a linear function, and i (e 3 ) = e 3 That is, when the absolute value of the turning angle deviation e 3 is larger than the predetermined value ε, the non-linearized turning angle deviation i (e 3 ) maintains the value of the turning angle deviation e 3 before the non-linearization process. Times the absolute value is larger range of turning angle deviation e 3, since the influence of the measurement error is relatively small, by using the determination of the control input without reducing the absolute value of the turning angle deviation e 3, turning angle deviation When e 3 is really large, it is easy to converge the lateral deviation e 2 .

傾きaは、計測誤差の大きさに応じて適宜設定される。計測誤差が小さい場合には、傾きaを上記の範囲で大きくすることで、−ε≦e≦εの範囲の関数i(e)が、回頭角偏差eの絶対値を小さくする度合が小さくなる。逆に、計測誤差が大きい場合には、傾きaを上記の範囲で小さくすることで、−ε≦e≦εの範囲の関数i(e)が、回頭角偏差eの絶対値を小さくする度合が大きくなる。 The inclination a is appropriately set according to the magnitude of the measurement error. When the measurement error is small, the degree to which the function i (e 3 ) in the range of −ε ≦ e 3 ≦ ε reduces the absolute value of the turning angle deviation e 3 by increasing the slope a in the above range. Becomes smaller. On the other hand, when the measurement error is large, the function i (e 3 ) in the range of −ε ≦ e 3 ≦ ε can reduce the absolute value of the turning angle deviation e 3 by reducing the slope a in the above range. The degree of reduction increases.

コントローラ10は、傾きaとして予め設定された値を用いても良いし、計測誤差の大きさに応じて傾きaを動的に変更してもよい。計測誤差の大きさは、例えば、コントローラ10が、カルマンフィルタを用いて推定できる。   The controller 10 may use a preset value as the inclination a, or may dynamically change the inclination a according to the magnitude of the measurement error. For example, the magnitude of the measurement error can be estimated by the controller 10 using a Kalman filter.

非線形化範囲εも、計測誤差の大きさに応じて適宜設定される。計測誤差が小さい場合には、非線形化範囲εを上記の範囲で小さくして、非線形化処理の範囲を絞ることができる。逆に、計測誤差の大きさが大きい場合には、非線形化範囲εを上記の範囲で大きくして、非線形化処理の範囲を広げることができる。   The non-linearization range ε is also appropriately set according to the magnitude of the measurement error. When the measurement error is small, the non-linearization range ε can be reduced within the above range to narrow the range of non-linearization processing. Conversely, when the magnitude of the measurement error is large, the non-linearization range ε can be increased within the above range to widen the range of the non-linearization processing.

コントローラ10は、非線形化範囲εとして予め設定された値を用いても良いし、計測誤差の大きさに応じて非線形化範囲εを動的に変更してもよい。前述のように、計測誤差の大きさは、例えば、コントローラ10が、カルマンフィルタを用いて推定できる。   The controller 10 may use a preset value as the non-linearization range ε, or may dynamically change the non-linearization range ε according to the magnitude of the measurement error. As described above, the magnitude of the measurement error can be estimated by the controller 10 using the Kalman filter, for example.

実施形態において、−ε≦e≦εの範囲におけるi(e)は、−ε>e,e<εの範囲におけるi(e)=eに対してなめらかに連続する関数として設定されている。−ε≦e≦εの範囲における関数i(e)と、−ε>e,e<εの範囲における関数i(e)と、がなめらかに連続するものであることで、制御が安定化する。 In the embodiment, i (e 3 ) in the range of −ε ≦ e 3 ≦ ε is a smooth continuous function for i (e 3 ) = e 3 in the range of −ε> e 3 and e 3 <ε. Is set as A function i (e 3) in the range of -ε ≦ e 3 ≦ ε, and -ε> e 3, e 3 <function in the range of ε i (e 3), it is what smoothly continuous, Control is stabilized.

式(29)を用いると、式(23)は以下のように書き換えられる。
Using equation (29), equation (23) can be rewritten as follows:

これにより、式(24)と同様に次式が得られる。
Thereby, the following equation is obtained in the same manner as equation (24).

式(33)に基づくと、先の式(25)で示されるVは、Control Lyapunov Function(CLF)となる。このとき、
である。
Based on Expression (33), V i shown in Expression (25) is a Control Lyapunov Function (CLF). At this time,
It is.

式(34)(35)を、式(19)の制御入力を出力するコントローラ10に適用することで、横偏差e及び回頭角偏差eを0に収束させる角速度ωが決定される。ただし、速度vが有界であるには、e≠π/2かつeωが有界でなければならない。 By applying the equations (34) and (35) to the controller 10 that outputs the control input of the equation (19), the angular velocity ω that converges the lateral deviation e 2 and the turning angle deviation e 3 to 0 is determined. However, in order for the velocity v r to be bounded, e 3 ≠ π / 2 and e 2 ω must be bounded.

[2.4 コントローラによる処理手順]
図4は、経路追従制御を逆最適制御によって行うコントローラ10による処理手順を示している。ステップS1において、コントローラ10は、横偏差eと回頭角偏差eを算出する。横偏差eは、センサ22によって計測された位置(x,y)と、参照車両200の位置(x,y)と、参照車両200の回頭角θと、から算出される(式(3)参照)。回頭角偏差eは、センサ21によって計測された回頭角θと、参照車両200の回頭角θrと、から、回頭角偏差eも算出する(式(3)参照)。
[2.4 Processing procedure by controller]
FIG. 4 shows a processing procedure by the controller 10 that performs the path following control by inverse optimal control. In step S1, the controller 10 calculates the lateral deviation e 2 and turning angle deviation e 3. The lateral deviation e 2 is calculated from the position (x, y) measured by the sensor 22, the position (x r , y r ) of the reference vehicle 200, and the turning angle θ r of the reference vehicle 200 (formula (See (3)). Turning angle deviation e 3 includes a turning angle θ measured by the sensor 21, and the turning angle θr of the reference vehicle 200 from, also calculates turning angle deviation e 3 (see equation (3)).

ステップS2において、コントローラ10は、回頭角偏差eに対して、非線形化処理を行って、非線形化回頭角偏差i(e)を求める。非線形化処理のための関数iは、コントローラ10のメモリ12に、非線形化処理用のデータ121として記憶されている。プロセッサ11は、非線形化処理用のデータ121を読み出して非線形化処理を行う。回頭角偏差eに対して非線形化処理が行われるため、前述のように、センサ21によって計測された回頭角θに計測誤差が含まれていても、その影響が低減される。 In step S2, the controller 10, to the turning angle deviation e 3, it performs non-linear processing, obtaining the non-linearized turning angle deviation i (e 3). The function i for nonlinear processing is stored as data 121 for nonlinear processing in the memory 12 of the controller 10. The processor 11 reads the data 121 for non-linearization processing and performs non-linearization processing. Since the non-linear processing is performed on the turning angle deviation e 3, as described above, can contain measurement errors have been turning angle θ measured by the sensor 21, the effect is reduced.

ステップS3において、コントローラ10は、非線形化回頭角偏差i(e)に対して、式(32)に従った変換処理を行う。変換処理では、非線形化回頭角偏差i(e)と、横偏差eの関数h(ev)の値と、を加算して、変換された非線形化回頭角偏差e~ が求められる。変換処理のための設定パラメータA,B(式(21)参照)は、コントローラ10のメモリ12にパラメータ値122及びパラメータ値123として設定されている。プロセッサ11は、パラメータ値122,123を設定パラメータA,Bとして読み出して、変換処理を行う。設定パラメータA,Bがあるため、変換された非線形化回頭角偏差e~ が適切になる。設定パラメータA,Bは、ユーザ入力により調整されてもよいし、コントローラ10自らが、車両100の走行環境等に応じて調整してもよい。 In step S3, the controller 10 performs a conversion process according to the equation (32) on the non-linearized turning angle deviation i (e 3 ). In the conversion process, the nonlinearized turning angle deviation e (e 3 ) and the value of the function h (e 2 v) of the lateral deviation e 2 are added to obtain the converted nonlinearized turning angle deviation e ~ 3. It is done. Setting parameters A and B for conversion processing (see equation (21)) are set as a parameter value 122 and a parameter value 123 in the memory 12 of the controller 10. The processor 11 reads out the parameter values 122 and 123 as setting parameters A and B, and performs conversion processing. Since there are setting parameters A and B, the converted non-linearized turning angle deviation e ~ 3 is appropriate. The setting parameters A and B may be adjusted by user input, or the controller 10 itself may adjust according to the traveling environment of the vehicle 100 and the like.

ステップS4において、コントローラ10は、横偏差e及び変換された非線形化回頭角偏差e~ に基づき、逆最適制御によりe及びe~ を収束させる角速度ωを決定する。コントローラ10は、角速度ωから、式(28)に基づいて、舵角φを求め、アクチュエータ30を制御する。 In step S4, the controller 10, based on the lateral deviation e 2 and transformed non-linearized turning angle deviation e ~ 3, to determine the angular velocity for converging e 2 and e ~ 3 omega by reverse optimal control. The controller 10 obtains the steering angle φ from the angular velocity ω based on the equation (28), and controls the actuator 30.

[2.5 シミュレーション結果] [2.5 Simulation results]

[2.5.1 非線形化処理]
図5A,5B,6A,6Bは、回頭角θの計測誤差がある場合において、回頭角偏差eに対する非線形化処理の有無による車両100の状態の違いをシミュレーションした結果を示す。図5Aは、非線形化処理を行った場合の横偏差e及び回頭角偏差eを示し、図5Bは、非線形化処理を行わない場合の横偏差e及び回頭角偏差eを示す。図6Aは、非線形化処理を行った場合の舵角φを示し、図6Bは、非線形化処理を行わない場合の舵角φを示す。
[2.5.1 Nonlinearization processing]
Figure 5A, 5B, 6A, 6B, in a case where there is a measurement error of turning angle theta, shows the simulation result of differences in the status of the vehicle 100 due to existence of the non-linear processing for turning angle deviation e 3. FIG. 5A shows the lateral deviation e 2 and the turning angle deviation e 3 when the non-linearization process is performed, and FIG. 5B shows the lateral deviation e 2 and the turning angle deviation e 3 when the non-linearization process is not performed. 6A shows the steering angle φ when the non-linearization process is performed, and FIG. 6B shows the steering angle φ when the non-linearization process is not performed.

図5Bに示すように、非線形化処理を行わない場合の横偏差eは、0.1m程度であったのに対して、図5Aに示すように、非線形化処理を行った場合の横偏差eは、0.04〜0.05m程度に低減される。シミュレーションにより、回頭角θの計測誤差があっても、非線形化処理を行うことで、横偏差eを抑制できることが確認された。 As shown in FIG. 5B, the lateral deviation e 2 when the non-linearization process is not performed is about 0.1 m, whereas the lateral deviation when the non-linearization process is performed as shown in FIG. 5A. e 2 is reduced to about 0.04~0.05M. It was confirmed by simulation that the lateral deviation e 2 can be suppressed by performing the non-linearization processing even if there is a measurement error of the turning angle θ.

[2.5.2 設定パラメータA,B]
図7A,7B、8A,8B,9A,9Bは、式(21)のパラメータA,Bを調整した場合の横偏差e,回頭角偏差e,舵角φを示す。図7A,7Bは、A=1,B=1に設定した場合であり、この場合、横偏差eは、0.04m程度である。図8A,8Bは、A=1,B=30に設定した場合であり、この場合、横偏差eは、0.025m程度である。図9A,9Bは、A=1,B=15に設定した場合であり、この場合、横偏差eは、0.023m程度である。このように、パラメータA、B、特に、パラメータBを適切に調整することにより、横偏差eを容易に小さくすることができる。
[2.5.2 Setting parameters A and B]
7A, 7B, 8A, 8B, 9A, and 9B show the lateral deviation e 2 , the turning angle deviation e 3 , and the steering angle φ when the parameters A and B in Expression (21) are adjusted. 7A and 7B show the case where A = 1 and B = 1, and in this case, the lateral deviation e 2 is about 0.04 m. 8A and 8B show the case where A = 1 and B = 30, and in this case, the lateral deviation e 2 is about 0.025 m. FIGS. 9A and 9B show the case where A = 1 and B = 15. In this case, the lateral deviation e 2 is about 0.023 m. Thus, the lateral deviation e 2 can be easily reduced by appropriately adjusting the parameters A and B, particularly the parameter B.

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、様々な変形が可能である。   In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation is possible.

10 コントローラ
11 プロセッサ
12 メモリ
21 センサ
22 センサ
30 アクチュエータ
100 車両
200 参照車両
10 controller 11 processor 12 memory 21 sensor 22 sensor 30 actuator 100 vehicle 200 reference vehicle

Claims (7)

自律走行車両であって、
コントローラと、
前記自律走行車両の回頭角を計測するセンサと、
を備え、
前記コントローラは、
前記自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理と、
非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御する制御処理と、
を実行するよう構成され、
前記非線形化処理は、前記回頭角偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、前記回頭角偏差の絶対値を小さくする処理である
自律走行車両。
An autonomous vehicle,
A controller,
A sensor for measuring the turning angle of the autonomous vehicle;
With
The controller is
Non-linearization processing for the turning angle deviation which is the difference between the turning angle of the autonomous vehicle and the turning angle of the virtual reference vehicle;
Control processing for controlling the traveling of the autonomous traveling vehicle so as to follow the reference vehicle based on the turning angle deviation subjected to the non-linearization processing;
Is configured to run
The non-linearization process is a process of reducing the absolute value of the turning angle deviation when the absolute value of the turning angle deviation is smaller than a predetermined value.
前記制御処理は、逆最適制御によって走行を制御する処理である
請求項1記載の自律走行車両。
The autonomous traveling vehicle according to claim 1, wherein the control process is a process of controlling traveling by reverse optimal control.
前記コントローラは、非線形化処理された前記回頭角偏差の変換処理を更に実行するよう構成され、
前記変換処理は、非線形化処理された前記回頭角偏差と、前記自律走行車両の位置と前記参照車両の位置との左右方向における差である横偏差の関数の値と、を加算して、変換された回頭角偏差を求め、
前記制御処理は、変換された前記回頭角偏差に基づいて実行される
請求項2又は3記載の自律走行車両。
The controller is configured to further execute a conversion process of the turning angle deviation subjected to the non-linearization process,
The conversion process is performed by adding the turning angle deviation subjected to the non-linearization process and a value of a function of a lateral deviation that is a difference in a horizontal direction between the position of the autonomous vehicle and the position of the reference vehicle. To determine the turning angle deviation
The autonomous traveling vehicle according to claim 2, wherein the control process is executed based on the converted turning angle deviation.
前記関数は、h(z)=Az/(1+Bz)であり、
h(z)は、zh(z)>0,∀z≠0,かつh(0)=0を満たす関数であり、
A,Bは、正の値をとる設定パラメータであり、
z=evであり、
は、横偏差であり、
vは、前記自律走行車両の速度である
請求項3記載の自律走行車両。
The function is h (z) = Az / (1 + Bz 2 ),
h (z) is a function that satisfies zh (z)> 0, ∀z ≠ 0, and h (0) = 0.
A and B are setting parameters that take positive values.
z = e 2 v,
e 2 is the lateral deviation,
The autonomous traveling vehicle according to claim 3, wherein v is a speed of the autonomous traveling vehicle.
コントローラであって
前記自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理と、
非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御する制御処理と、
を実行するよう構成され、
前記非線形化処理は、前記回頭角偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、前記回頭角偏差の絶対値を小さくする処理である
コントローラ。
A non-linearization process for a turning angle deviation that is a difference between a turning angle of the autonomous vehicle and a turning angle of a virtual reference vehicle;
Control processing for controlling the traveling of the autonomous traveling vehicle so as to follow the reference vehicle based on the turning angle deviation subjected to the non-linearization processing;
Is configured to run
The non-linearization process is a process of reducing the absolute value of the turning angle deviation when the absolute value of the turning angle deviation is smaller than a predetermined value.
コンピュータに、
自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理と、
非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御する制御処理と、
を実行させるコンピュータプログラム。
On the computer,
Non-linearization processing for the turning angle deviation which is the difference between the turning angle of the autonomous vehicle and the turning angle of the virtual reference vehicle,
Control processing for controlling the traveling of the autonomous traveling vehicle so as to follow the reference vehicle based on the turning angle deviation subjected to the non-linearization processing;
A computer program that executes
自律走行車両の制御方法であって、
前記自律走行車両の回頭角と仮想的な参照車両の回頭角との差である回頭角偏差に対する非線形化処理をすること、
非線形化処理された前記回頭角偏差に基づいて、前記参照車両に追従するように、前記自律走行車両の走行を制御すること
を含み、
前記非線形化処理は、前記回頭角偏差の絶対値が所定値よりも小さい場合には、前記回頭角偏差の絶対値を小さくする処理である
制御方法。
A method for controlling an autonomous vehicle,
A non-linearization process for a turning angle deviation which is a difference between a turning angle of the autonomous vehicle and a turning angle of a virtual reference vehicle;
Controlling the traveling of the autonomously traveling vehicle so as to follow the reference vehicle based on the turning angle deviation subjected to the non-linearization process,
The non-linearization process is a process of reducing the absolute value of the turning angle deviation when the absolute value of the turning angle deviation is smaller than a predetermined value.
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