JP2018052270A - Steering control device for vehicle - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、目標コースを設定し、該目標コースに沿って追従走行するように制御する車両の操舵制御装置に関する。 The present invention relates to a steering control device for a vehicle that sets a target course and performs control so as to follow the target course.
近年、車両においては、自動運転やドライバの運転支援の技術として、設定した目標コースに沿って走行するように操舵制御する様々な技術が提案され、実用化されている。例えば、特開2015−20604号公報(以下、特許文献1)では、設定した目標コースに沿って自車両を追従させるレーンキープ制御において、目標舵角と実際の舵角との偏差を算出し、該偏差に比例した比例値を算出し、該偏差を積分した積分値を算出し、該偏差を微分した微分値を算出し、これら比例値と積分値と微分値を加算して電動パワーステアリングモータに対する追従指令を算出する電動パワーステアリングモータ制御装置の技術が開示されている。 2. Description of the Related Art In recent years, various techniques for steering control so as to travel along a set target course have been proposed and put into practical use in vehicles as techniques for automatic driving and driver assistance. For example, in Japanese Patent Laying-Open No. 2015-20604 (hereinafter referred to as Patent Document 1), in lane keeping control in which the host vehicle follows a set target course, a deviation between the target rudder angle and the actual rudder angle is calculated. An electric power steering motor that calculates a proportional value proportional to the deviation, calculates an integral value obtained by integrating the deviation, calculates a differential value obtained by differentiating the deviation, and adds the proportional value, the integral value, and the differential value A technique of an electric power steering motor control device that calculates a follow-up command for the above is disclosed.
ところで、上述の特許文献1に開示される電動パワーステアリングモータ制御装置のように、目標値(目標舵角)と実際値(実舵角)との偏差を無くすために、追従指令に偏差の積分項を設けることは一般的に行われる。しかしながら、車両停止時は、タイヤの転舵に対する摩擦等の抵抗が大きいため、目標舵角と実舵角の偏差がゼロに収束しない、もしくは長時間を要するので偏差の積分項が大きくなり、追従指令が過剰に大きくなるという課題がある。また同時に、自車両を目標コースに追従させるために目標コースと自車との位置偏差を積分し、これを目標舵角に加えることが一般的であるが、車両停止時は、車両位置が変化しないため、位置偏差はゼロとならず、積分が増加し続けることによって目標舵角が過剰に大きくなるという課題がある。そしてこのような追従指令、および目標舵角のまま車両が発進すると、操舵制御により転舵が急激に行われ、意図しない操舵がなされてしまう虞がある。
By the way, in order to eliminate the deviation between the target value (target rudder angle) and the actual value (actual rudder angle) as in the electric power steering motor control device disclosed in
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、車両の運転状態を適切に判断し、車両の実舵角を目標舵角に精度良く、安定して近づけて目標コースに沿って適切に走行することが可能な車両の操舵制御装置を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and appropriately determines the driving state of the vehicle, accurately and stably approaches the target rudder angle of the vehicle to the target rudder angle, and travels appropriately along the target course. An object of the present invention is to provide a steering control device for a vehicle that can be used.
本発明の車両の操舵制御装置の一態様は、自車両の前方環境情報と走行情報に基づいて目標コースを設定し、自車両が前記目標コースに沿って走行するのに必要な目標舵角を少なくとも積分処理を行う第1の積分項を含む演算により算出する目標舵角算出手段と、自車両の実際の舵角が前記目標舵角になるように少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する舵角制御手段とを備えた車両の操舵制御装置であって、自車両の停止状態を検出した際、前記目標舵角算出手段は、前記目標舵角の算出に用いる前記第1の積分項の加算を停止し保持すると共に、前記舵角制御手段は、前記舵角制御に用いる前記第2の積分項の加算を停止し保持する。また、本発明の車両の操舵制御装置の他の一態様は、自車両の前方環境情報と走行情報に基づいて目標コースを設定し、自車両が前記目標コースに沿って走行するのに必要な目標舵角を少なくとも積分処理を行う第1の積分項を含む演算により算出する目標舵角算出手段と、自車両の実際の舵角が前記目標舵角になるように少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する舵角制御手段とを備えた車両の操舵制御装置であって、自車両の停止状態からの発進を検出した際、前記目標舵角算出手段は、前記目標舵角を、そのときの自車両の実際の舵角に設定すると共に、前記舵角制御手段は、前記舵角制御に用いる前記第2の積分項をリセットする。更に、本発明の車両の操舵制御装置の他の異なる一態様は、自車両の前方環境情報と走行情報に基づいて目標コースを設定し、自車両が前記目標コースに沿って走行するのに必要な目標舵角を少なくとも積分処理を行う第1の積分項を含む演算により算出する目標舵角算出手段と、自車両の実際の舵角が前記目標舵角になるように少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する舵角制御手段とを備えた車両の操舵制御装置であって、自車両の停止状態を検出した際、前記目標舵角算出手段は、前記目標舵角の算出に用いる前記第1の積分項の加算を停止し保持すると共に、前記舵角制御手段は、前記舵角制御に用いる前記第2の積分項の加算を停止し保持する一方、自車両の停止状態からの発進を検出した際、前記目標舵角算出手段は、前記目標舵角を、そのときの自車両の実際の舵角に設定すると共に、前記舵角制御手段は、前記舵角制御に用いる前記第2の積分項をリセットする。 One aspect of the steering control device for a vehicle according to the present invention sets a target course based on forward environment information and travel information of the host vehicle, and sets a target steering angle required for the host vehicle to travel along the target course. A target rudder angle calculating means for calculating by calculation including at least a first integral term for performing integration processing; and a second integral term for performing at least integration processing so that the actual rudder angle of the host vehicle becomes the target rudder angle. A steering control device for a vehicle comprising a steering angle control means for controlling the steering angle by a calculation including the target steering angle calculation means used to calculate the target steering angle when a stop state of the host vehicle is detected. The addition of the first integral term is stopped and held, and the steering angle control means stops and holds the addition of the second integral term used for the steering angle control. Another aspect of the vehicle steering control device according to the present invention is required to set a target course based on the front environment information and travel information of the host vehicle and to travel along the target course. A target rudder angle calculating means for calculating a target rudder angle by a calculation including at least a first integral term for performing an integration process; and a second for performing at least an integration process so that the actual rudder angle of the host vehicle becomes the target rudder angle. A steering angle control means for controlling the steering angle by a calculation including an integral term of the vehicle, and when the vehicle starts from a stop state, the target steering angle calculation means The target rudder angle is set to the actual rudder angle of the host vehicle at that time, and the rudder angle control means resets the second integral term used for the rudder angle control. Furthermore, another different aspect of the steering control device for a vehicle according to the present invention is required for setting a target course based on the front environment information and the traveling information of the host vehicle, and for the host vehicle to travel along the target course. A target rudder angle calculating means for calculating a correct target rudder angle by a calculation including at least a first integral term for performing an integration process; A steering angle control means for controlling the steering angle by a calculation including an integral term of 2 when the stop state of the host vehicle is detected. While the addition of the first integral term used for calculating the angle is stopped and held, the steering angle control means stops and holds the addition of the second integral term used for the steering angle control. When a start from a stop state is detected, Steering angle calculating means, the target steering angle, and sets the actual steering angle of the vehicle at that time, the steering angle control unit resets the second integral term used for the steering angle control.
本発明による車両の操舵制御装置によれば、車両の運転状態を適切に判断し、車両の実舵角を目標舵角に精度良く、安定して近づけて目標コースに沿って適切に走行することが可能となる。 According to the vehicle steering control device of the present invention, it is possible to appropriately determine the driving state of the vehicle, and to appropriately travel along the target course by bringing the actual steering angle of the vehicle close to the target steering angle accurately and stably. Is possible.
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1において、符号1は操舵角をドライバ入力と独立して設定自在な電動パワーステアリング装置を示し、この電動パワーステアリング装置1は、ステアリング軸2が、図示しない車体フレームにステアリングコラム3を介して回動自在に支持されており、その一端が運転席側へ延出され、他端がエンジンルーム側へ延出されている。ステアリング軸2の運転席側端部には、ステアリングホイール4が固設され、また、エンジンルーム側へ延出する端部には、ピニオン軸5が連設されている。
In FIG. 1,
エンジンルームには、車幅方向へ延出するステアリングギヤボックス6が配設されており、このステアリングギヤボックス6にラック軸7が往復移動自在に挿通支持されている。このラック軸7に形成されたラック(図示せず)に、ピニオン軸5に形成されたピニオンが噛合されて、ラックアンドピニオン式のステアリングギヤ機構が形成されている。
A
また、ラック軸7の左右両端はステアリングギヤボックス6の端部から各々突出されており、その端部に、タイロッド8を介してフロントナックル9が連設されている。このフロントナックル9は、操舵輪としての左右輪10L,10Rを回動自在に支持すると共に、車体フレームに転舵自在に支持されている。従って、ステアリングホイール4を操作し、ステアリング軸2、ピニオン軸5を回転させると、このピニオン軸5の回転によりラック軸7が左右方向へ移動し、その移動によりフロントナックル9がキングピン軸(図示せず)を中心に回動して、左右輪10L,10Rが左右方向へ転舵される。
The left and right ends of the
また、ピニオン軸5にアシスト伝達機構11を介して、電動パワーステアリングモータ(電動モータ)12が連設されており、この電動モータ12にてステアリングホイール4に加える操舵トルクのアシスト、及び、設定された目標舵角δtとなるような操舵トルク(指示トルク)の付加が行われる。電動モータ12は、後述する操舵制御部20から制御量(制御トルク)Tpがモータ駆動部21に出力されてモータ駆動部21により駆動される。
Further, an electric power steering motor (electric motor) 12 is connected to the pinion shaft 5 via an
操舵制御部20には、車両の前方環境を認識して前方環境情報を取得する前方環境認識装置31、車速Vを検出する車速センサ32、操舵角(実舵角)δrを検出する操舵角センサ33等が接続されている。
The
前方環境認識装置31は、例えば、車室内の天井前方に一定の間隔をもって取り付けられ、車外の対象を異なる視点からステレオ撮像する1組のカメラと、このカメラからの画像データを処理する画像処理装置とから構成されている。
The front
前方環境認識装置31のステレオ画像処理装置における、カメラからの画像データの処理は、例えば以下のように行われる。まず、カメラで撮像した自車両の進行方向の1組のステレオ画像対に対し、対応する位置のずれ量から距離情報を求め、距離画像を生成する。
The processing of image data from the camera in the stereo image processing device of the forward
白線等の車線区画線のデータの認識では、車線区画線は道路面と比較して高輝度であるという知得に基づき、道路の幅方向の輝度変化を評価して、画像平面における左右の車線区画線の位置を画像平面上で特定する。この車線区画線の実空間上の位置(x,y,z)は、画像平面上の位置(i,j)とこの位置に関して算出された視差とに基づいて、すなわち、距離情報に基づいて、周知の座標変換式より算出される。自車両の位置を基準に設定された実空間の座標系は、本実施の形態では、例えば、図6に示すように、カメラの中央真下の道路面を原点として、車幅方向をx軸、車高方向をy軸、車長方向(距離方向)をz軸とする。このとき、x−z平面(y=0)は、道路が平坦な場合、道路面と一致する。道路モデルは、道路上の自車両の走行レーンを距離方向に複数区間に分割し、各区間における左右の車線区画線を所定に近似して連結することによって表現される。尚、本実施の形態では、走行路の形状を1組のカメラからの画像を基に認識する例で説明したが、他に、単眼カメラ、カラーカメラからの画像情報を基に求めるものであっても良い。 In recognition of lane markings such as white lines, the left and right lanes on the image plane are evaluated based on the knowledge that the lane markings are brighter than the road surface. The position of the lane marking is specified on the image plane. The position (x, y, z) of the lane marking in the real space is based on the position (i, j) on the image plane and the parallax calculated with respect to this position, that is, based on the distance information. It is calculated from a known coordinate conversion formula. In the present embodiment, the coordinate system of the real space set based on the position of the host vehicle is, for example, as shown in FIG. 6, with the road surface directly below the center of the camera as the origin, the vehicle width direction as the x axis, The vehicle height direction is the y-axis, and the vehicle length direction (distance direction) is the z-axis. At this time, the xz plane (y = 0) coincides with the road surface when the road is flat. The road model is expressed by dividing the traveling lane of the host vehicle on the road into a plurality of sections in the distance direction and connecting the left and right lane markings in each section to a predetermined approximation. In the present embodiment, the example of recognizing the shape of the travel path based on images from a set of cameras has been described. However, the shape is obtained based on image information from a monocular camera and a color camera. May be.
そして、操舵制御部20は、上述の各入力信号に基づき、自車両の前方環境情報と走行情報に基づいて目標コースを設定し、自車両が目標コースに沿って走行するのに必要な目標舵角δtを少なくとも積分処理を行う第1の積分項を含む演算により算出して、実舵角δrが目標舵角δtになるように少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する。この際、自車両の停止状態を検出した際は、目標舵角δtの算出に用いる第1の積分項の加算を停止し保持すると共に、舵角制御に用いる第2の積分項の加算を停止し保持する一方、自車両の停止状態からの発進を検出した際には、目標舵角δtを、そのときの自車両の実舵角δrに設定すると共に、舵角制御に用いる第2の積分項をリセットする。
Then, the
このため、操舵制御部20は、図2に示すように、車両状態判定部20aと目標舵角制御部20bとから構成され、更に、この目標舵角制御部20bは、目標舵角算出部20mと舵角制御部20nとから主要に構成されている。
Therefore, as shown in FIG. 2, the
車両状態判定部20aは、車速センサ32から車速Vが入力される。そして、車速V、及び、この車速Vから算出される前後加速度の値等から、車両の運転状態が停止状態か、停止からの発進状態か、その他の状態かを判定する。
The vehicle
具体的には、図3のフローチャートに示すように、まず、ステップ(以下、「S」と略称)101で、車速Vが0の場合には、車両は停止状態と判定し、S102に進み、車両状態判定フラグFLを1(FL=1)に設定する。 Specifically, as shown in the flowchart of FIG. 3, first, in step (hereinafter abbreviated as “S”) 101, when the vehicle speed V is 0, the vehicle is determined to be stopped, and the process proceeds to S <b> 102. The vehicle state determination flag FL is set to 1 (FL = 1).
また、S101の判定の結果、車両は停止状態ではないと判定されるとS103に進み、例えば、車速Vが予め設定しておいた閾値以下で、かつ、前後加速度が予め設定しておいた閾値以上であり、車両は停止からの発進状態か否か判定する。尚、このS103の車両の発進判定には、他に、アクセル開度が閾値以上であることや、ブレーキスイッチがOFFとなっていること等を判定の条件として加えても良い。 If it is determined as a result of the determination in S101 that the vehicle is not in a stopped state, the process proceeds to S103. For example, the vehicle speed V is equal to or lower than a preset threshold and the longitudinal acceleration is set in advance. Thus, it is determined whether or not the vehicle is in a starting state from a stop. In addition, in the vehicle start determination in S103, it may be added as a determination condition that the accelerator opening is equal to or greater than a threshold value, the brake switch is OFF, or the like.
S103の判定の結果、車両は停止からの発進状態と判定されるとS104に進み、車両状態判定フラグFLを2(FL=2)に設定する。 As a result of the determination in S103, if it is determined that the vehicle is in the start state from the stop, the process proceeds to S104, and the vehicle state determination flag FL is set to 2 (FL = 2).
また、S103の判定の結果、車両は停止からの発進状態ではないと判定されると、S105に進み、車両状態判定フラグFLを0(FL=0)に設定する。 On the other hand, if it is determined in S103 that the vehicle is not in the starting state from the stop, the process proceeds to S105, and the vehicle state determination flag FL is set to 0 (FL = 0).
こうして、S102、S104、或いは、S105で車両状態判定フラグFLを設定した後は、S106に進み、車両状態判定フラグFLを、目標舵角制御部20bの目標舵角算出部20mと舵角制御部20nに出力してルーチンを抜ける。
Thus, after the vehicle state determination flag FL is set in S102, S104, or S105, the process proceeds to S106, and the vehicle state determination flag FL is set to the target rudder
目標舵角制御部20bの目標舵角算出部20mは、前方環境認識装置31から車両の前方環境情報が入力され、車速センサ32から車速が入力され、操舵角センサ33から実舵角δrが入力され、車両状態判定部20aから車両状態を示す車両状態判定フラグFLが入力される。
The target rudder
目標舵角算出部20mは、自車両の前方環境情報と走行情報に基づいて目標コース(本実施の形態では車線中央)を設定し、自車両が目標コースに沿って走行するのに必要な目標舵角δtを少なくとも積分処理を行う第1の積分項を含む演算により算出する。
The target rudder
具体的には、目標舵角算出部20mは、車両状態が停止状態でもなく発進状態でもない場合(FL=0の場合)には、目標舵角δtを、例えば、以下(1)式により算出する。本実施形態では、この(1)式により算出される目標舵角δtを第1の目標舵角とする。
Specifically, the target rudder
δt=(Gθff・κ)+(Gθfb・Δx)
+(Gθ1i・∫(Δx)dt)
+(Gθfby・(θtl+θtr)/2)
+(Gθ1d・d((θtl+θtr)/2)/dt)
…(1)
ここで、上述の(1)式における「(Gθff・κ)」の演算項において、κは、例えば、以下の(2)式で示すような、前方環境情報を基に算出するカーブ曲率を示す。
δt = (Gθff · κ) + (Gθfb · Δx)
+ (Gθ1i · ∫ (Δx) dt)
+ (Gθfby · (θtl + θtr) / 2)
+ (Gθ1d · d ((θtl + θtr) / 2) / dt)
... (1)
Here, in the calculation term “(Gθff · κ)” in the above equation (1), κ indicates a curve curvature calculated based on the forward environment information, as shown by the following equation (2), for example. .
κ=(κl+κr)/2 …(2)
この(2)式において、κlは左車線区画線による曲率成分であり、κrは右車線区画線による曲率成分である。これら、左右の車線区画線の曲率成分κl,κrは、具体的には、図5に示すような、左右の車線区画線のそれぞれを構成する点に関して、二次の最小自乗法によって計算された二次項の係数を用いることによって定められる。例えば、x=A・z2+B・z+Cの二次式で車線区画線を近似した場合、2・Aの値が曲率成分として用いられる。尚、これら車線区画線の曲率成分κl、κrは、それぞれの車線区画線の曲率そのものでも良い。また、「(Gθff・κ)」の演算項におけるGθffは、予め実験・演算等により設定しておいたフィードフォワードゲインを示す。
κ = (κl + κr) / 2 (2)
In equation (2), κl is a curvature component due to the left lane marking, and κr is a curvature component due to the right lane marking. Specifically, the curvature components κl and κr of the left and right lane markings are calculated by the second-order least square method with respect to the points constituting the left and right lane markings as shown in FIG. It is determined by using the coefficient of the quadratic term. For example, when a lane marking is approximated by a quadratic expression of x = A · z 2 + B · z + C, a value of 2 · A is used as a curvature component. The curvature components κl and κr of these lane markings may be the curvatures of the respective lane markings themselves. Further, Gθff in the calculation term of “(Gθff · κ)” indicates a feed forward gain set in advance by experiment / calculation or the like.
また、上述の(1)式における「(Gθfb・Δx)」の演算項において、Gθfbは、予め実験・演算等により設定しておいたフィードバックゲインであり、Δxは、図6に示すように、以下の(3)式により算出される。 Further, in the calculation term of “(Gθfb · Δx)” in the above equation (1), Gθfb is a feedback gain set in advance by experiment / calculation or the like, and Δx is as shown in FIG. It is calculated by the following equation (3).
Δx=(xl+xr)/2−xv …(3)
この(3)式において、xvは車両の前方注視点(位置)(0,zv)のz座標における推定車両軌跡のx座標であり、前方注視点(0,zv)の前方注視距離(z座標)であるzvは、本実施の形態では、zv=tc・Vで算出される。ここで、tcは予め設定しておいた予見時間であり、例えば、1.2secに設定されている。
Δx = (xl + xr) / 2−xv (3)
In this equation (3), xv is the x coordinate of the estimated vehicle trajectory in the z coordinate of the forward gaze point (position) (0, zv) of the vehicle, and the forward gaze distance (z coordinate) of the front gaze point (0, zv). Zv is calculated by zv = tc · V in the present embodiment. Here, tc is a preset preview time, and is set to 1.2 sec, for example.
従って、xvは、車両の走行状態に基づいて車両の諸元や車両固有のスタビリティファクタAs等を用いる場合には、例えば、以下の(4)式で算出することができる。
xv=(1/2)・(1/(1+As・V2))・(δr/Lw)
・(tc・V)2 …(4)
ここで、Lwはホイールベースである。また、(3)式における、xlは前方注視点(0,zv)のz座標における左車線区画線のx座標であり、xrは前方注視点(0,zv)のz座標における右車線区画線のx座標である。
Therefore, xv can be calculated by, for example, the following equation (4) when using vehicle specifications, vehicle-specific stability factor As, or the like based on the running state of the vehicle.
xv = (1/2) · (1 / (1 + As · V 2 )) · (δr / Lw)
・ (Tc ・ V) 2 (4)
Here, Lw is a wheel base. In the equation (3), xl is the x coordinate of the left lane line in the z coordinate of the forward gazing point (0, zv), and xr is the right lane line in the z coordinate of the forward gazing point (0, zv). X coordinate.
尚、上述のxvは、車速Vやヨーレートγを用いて、以下の(5)式で算出することもでき、或いは、画像情報を基に、以下の(6)式で算出することもできる。
xv=(1/2)・(γ/V)・(V・tc)2 …(5)
xv=(1/2)・κ・(V・tc)2 …(6)
尚、tcをゼロに設定した場合、Δxはxiと同値になる。この場合はΔxを、例えば画像情報で得られる車線区画線の各点に対して、二次の最小二乗法によって計算された、定数項(すなわち、車線区画線を、x=A・z2+B・z+Cの式で近似した際のCの値)から算出しても良い。
The above xv can be calculated by the following equation (5) using the vehicle speed V and the yaw rate γ, or can be calculated by the following equation (6) based on the image information.
xv = (1/2) · (γ / V) · (V · tc) 2 (5)
xv = (1/2) · κ · (V · tc) 2 (6)
When tc is set to zero, Δx is the same value as xi. In this case, Δx is a constant term (that is, the lane line is calculated as x = A · z 2 + B, for example, calculated by a second-order least square method for each point of the lane line obtained from the image information. -You may calculate from the value of C at the time of approximating with the formula of z + C.
更に、上述の(1)式における「(Gθ1i・∫(Δx)dt)」の演算項において、Gθ1iは、予め実験、計算等により設定しておいたゲインであり、「∫(Δx)dt」は、自車両の推定される車両軌跡と前記目標コースの車幅方向における位置のズレ量(すなわち、Δx)の積分項(第1の積分項)で、例えば、走行路のカントや横風等の外乱に起因する目標舵角の設定誤差を補償するための演算項となっている。 Further, in the calculation term “(Gθ1i · ∫ (Δx) dt)” in the above equation (1), Gθ1i is a gain set in advance by experiment, calculation, etc., and “∫ (Δx) dt”. Is an integral term (first integral term) of the amount of deviation (ie, Δx) between the estimated vehicle trajectory of the host vehicle and the position of the target course in the vehicle width direction (ie, the first integral term). This is a calculation term for compensating for a setting error of the target rudder angle caused by disturbance.
また、上述の(1)式における「(Gθfby・(θtl+θtr)/2)」の演算項は、車両のヨー角を目標コースに沿ったヨー角にフィードバック制御する演算項であり、Gθfbyは、予め実験・演算等により設定しておいたゲインで、θtlは前方環境認識装置31からの画像情報による左車線区画線に対する自車両の傾き、θtrは前方環境認識装置31からの画像情報による右車線区画線に対する自車両の傾きである(図7参照)。尚、これら、θtl、θtrは、例えば、画像情報で得られる車線区画線の各点に対して、二次の最小二乗法によって計算された、一次項の係数(すなわち、車線区画線を、x=A・z2+B・z+Cの式で近似した際のBの値)から算出しても良い。
In addition, the calculation term “(Gθfby · (θtl + θtr) / 2)” in the above equation (1) is a calculation term that feedback-controls the yaw angle of the vehicle to the yaw angle along the target course. The gain set by experiment / calculation, etc., θtl is the inclination of the vehicle with respect to the left lane lane according to the image information from the forward
更に、上述の(1)式における「(Gθ1d・d((θtl+θtr)/2)/dt)」の演算項は、Gθ1dは予め実験・演算等により設定しておいたゲインで、車両のヨー角を目標コースに沿ったヨー角にフィードバック制御するにあたり、車両のヨー角を目標コースの方向に収束させる制御性を向上させるための微分演算項である。 Further, the calculation term of “(Gθ1d · d ((θtl + θtr) / 2) / dt)” in the above-described equation (1) is that Gθ1d is a gain set in advance through experiments and calculations, and the yaw angle of the vehicle Is a differential operation term for improving the controllability for converging the yaw angle of the vehicle in the direction of the target course in feedback control to the yaw angle along the target course.
また、目標舵角算出部20mは、車両状態が停止状態の場合(FL=1の場合)には、目標舵角δtを、例えば、前述の(1)式における第1の積分項、すなわち、「(Gθ1i・∫(Δx)dt)」の第1の積分項の加算を停止し保持して目標舵角δtを算出する。本実施形態では、この第1の積分項の加算を停止し保持して算出される目標舵角δtを第2の目標舵角とする。
Further, the target rudder
更に、目標舵角算出部20mは、車両状態が停止からの発進状態の場合(FL=2の場合)には、目標舵角δtを、そのときの自車両の実舵角δrに設定する(δt=δr)。本実施形態では、車両状態が停止からの発進状態の場合に設定される目標舵角δtを第3の目標舵角とする。
Further, the target rudder
こうして、目標舵角算出部20mで設定される目標舵角δtは、舵角制御部20nに出力される。このように、目標舵角算出部20mは、目標舵角算出手段として設けられている。
Thus, the target rudder angle δt set by the target rudder
舵角制御部20nは、操舵角センサ33から実舵角δrが入力され、車両状態判定部20aから車両状態を示す車両状態判定フラグFLが入力され、目標舵角算出部20mから目標舵角δtが入力される。そして、実舵角δrが目標舵角δtになるように(目標舵角δtと実舵角δrとの偏差が0になるように)、少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する(本実施の形態では、所謂、公知のPID制御を採用する)。
The steering
具体的には、舵角制御部20nは、車両状態が停止状態でもなく発進状態でもない場合(FL=0の場合)には、例えば、以下の(7)式により、制御量(制御トルク)Tpを算出してモータ駆動部21に出力する。本実施形態では、この(7)式により制御量(制御トルク)Tpを算出・出力する舵角制御を第1の舵角制御とする。
Specifically, the steering
Tp=G2p・(δt−δr)+G2i・∫(δt−δr)dt
+G2d・d(δt−δr)/dt …(7)
ここで、G2p、G2i、G2dは、予め実験、計算等により設定しておいた、比例ゲイン、積分ゲイン、微分ゲインを示す。
Tp = G2p · (δt−δr) + G2i · ∫ (δt−δr) dt
+ G2d · d (δt−δr) / dt (7)
Here, G2p, G2i, and G2d indicate a proportional gain, an integral gain, and a differential gain that are set in advance by experiments, calculations, and the like.
この(7)式における「G2i・∫(δt−δr)dt」の演算項が、第2の積分項である。 The arithmetic term “G2i · ∫ (δt−δr) dt” in the equation (7) is the second integral term.
また、舵角制御部20nは、車両状態が停止状態の場合(FL=1の場合)には、制御量(制御トルク)Tpを、例えば、前述の(7)式における第2の積分項、すなわち、「G2i・∫(δt−δr)dt」の第2の積分項の加算を停止し保持して算出する。本実施形態では、この第2の積分項の加算を停止し保持して算出する舵角制御を第2の舵角制御とする。
In addition, when the vehicle state is the stop state (when FL = 1), the steering
更に、舵角制御部20nは、車両状態が停止からの発進状態の場合(FL=2の場合)には、制御量(制御トルク)Tpを、前述の(7)式における第2の積分項、すなわち、「G2i・∫(δt−δr)dt」をリセット(=0)して算出する。本実施形態では、この第2の積分項の加算をリセットして算出する舵角制御を第3の舵角制御とする。
Furthermore, when the vehicle state is a start state from a stop (in the case of FL = 2), the rudder
こうして、舵角制御部20nで算出された制御量(制御トルク)Tpは、モータ駆動部21に出力される。このように、舵角制御部20nは、舵角制御手段として設けられている。
Thus, the control amount (control torque) Tp calculated by the rudder
次に、目標舵角制御部20bで実行される目標舵角制御を図4のフローチャートで説明する。
Next, the target rudder angle control executed by the target rudder
まず、S201で、車両状態判定部20aから判定した車両状態を示す車両状態判定フラグFLの結果を読み込む。
First, in S201, the result of the vehicle state determination flag FL indicating the vehicle state determined from the vehicle
次いで、S202に進み、車両状態判定フラグFLが0(FL=0)で、車両状態が停止状態でもなく、かつ、発進状態でもないか判定する。 Next, the process proceeds to S202, in which it is determined whether the vehicle state determination flag FL is 0 (FL = 0) and the vehicle state is neither a stop state nor a start state.
この判定の結果、FL=0の場合は、S203に進み、目標舵角算出部20mは、前述の(1)式による第1の目標舵角を目標舵角δtとして算出する。
As a result of the determination, if FL = 0, the process proceeds to S203, and the target rudder
次いで、S204に進み、舵角制御部20nは、前述の(7)式による第1の舵角制御を実行して制御量(制御トルク)Tpを算出する。
Next, in S204, the steering
また、前述のS202で、FL=0ではないと判定された場合は、S205に進み、FL=1で車両状態が停止状態か否か判定する。 If it is determined in S202 that FL = 0 is not satisfied, the process proceeds to S205, and it is determined whether FL = 1 and the vehicle state is a stop state.
この判定の結果、FL=1の場合は、S206に進み、目標舵角算出部20mは、前述の(1)式における第1の積分項、すなわち、「(Gθ1i・∫(Δx)dt)」の第1の積分項の加算を停止し保持して算出した第2の目標舵角を目標舵角δtとする。
As a result of the determination, if FL = 1, the process proceeds to S206, and the target rudder
次いで、S207に進み、舵角制御部20nは、前述の(7)式における第2の積分項、すなわち、「G2i・∫(δt−δr)dt」の第2の積分項の加算を停止し保持して第2の舵角制御を実行して制御量(制御トルク)Tpを算出する。
Next, in S207, the steering
更に、前述のS205で、FL=1ではないと判定された場合は、FL=2、すなわち、車両状態が停止からの発進状態の場合であるのでS208に進み、目標舵角算出部20mは、そのときの自車両の実舵角δrを目標舵角δtとして算出する(第3の目標舵角を目標舵角δtとする)。
Further, if it is determined in the above-described S205 that FL = 1 is not satisfied, FL = 2, that is, the vehicle state is a start state from a stop, so the process proceeds to S208, and the target rudder
次いで、S209に進み、舵角制御部20nは、前述の(7)式における第2の積分項、すなわち、「G2i・∫(δt−δr)dt」をリセットする第3の舵角制御を実行して制御量(制御トルク)Tpを算出する。
Next, in S209, the steering
そして、S204、S207、S209の何れかで制御量(制御トルク)Tpを算出した後は、S210に進み、該制御量(制御トルク)Tpをモータ駆動部21に出力してルーチンを抜ける。
After calculating the control amount (control torque) Tp in any one of S204, S207, and S209, the process proceeds to S210, and the control amount (control torque) Tp is output to the
このように本実施の形態によれば、自車両の前方環境情報と走行情報に基づいて目標コースを設定し、自車両が目標コースに沿って走行するのに必要な目標舵角δtを少なくとも積分処理を行う第1の積分項を含む演算により算出して、実舵角δrが目標舵角δtになるように少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する。この際、自車両の停止状態を検出した際は、目標舵角δtの算出に用いる第1の積分項の加算を停止し保持すると共に、舵角制御に用いる第2の積分項の加算を停止し保持する一方、自車両の停止状態からの発進を検出した際には、目標舵角δtを、そのときの自車両の実舵角δrに設定すると共に、舵角制御に用いる第2の積分項をリセットする。このため、積分処理が走行状況(停止状態、停止からの発進状態に)によって、適切に処理されるので、制御に用いる積分処理の誤差や誤動作によりステアリングホイールが不自然に動作することが防止でき、車両の実舵角を目標舵角に精度良く、自然な制御で安定して近づけて目標コースに沿って適切に走行することが可能となる。 As described above, according to the present embodiment, the target course is set based on the forward environment information and the travel information of the host vehicle, and at least the target steering angle δt necessary for the host vehicle to travel along the target course is integrated. The steering angle is calculated by a calculation including a first integral term for performing the processing, and the steering angle is controlled by a calculation including at least a second integral term for performing the integral processing so that the actual steering angle δr becomes the target steering angle δt. At this time, when the stop state of the host vehicle is detected, the addition of the first integral term used for calculating the target steering angle δt is stopped and held, and the addition of the second integral term used for the steering angle control is stopped. On the other hand, when starting from the stop state of the host vehicle is detected, the target rudder angle δt is set to the actual rudder angle δr of the host vehicle at that time, and the second integration used for the rudder angle control Reset the term. For this reason, since the integration process is appropriately processed depending on the driving situation (stop state, start state from stop), it is possible to prevent the steering wheel from operating unnaturally due to an error or malfunction of the integration process used for control. Thus, the vehicle can appropriately travel along the target course by bringing the actual steering angle of the vehicle close to the target steering angle with high accuracy and with natural control stably.
尚、本発明の実施の形態では、カメラからの画像データに基づき車線に沿って走行する目標コースを設定し、この目標コースに追従制御する場合を例に説明したが、ナビゲーションシステム、地図情報、自車位置情報に基づき車線に沿って走行する目標コースを設定し、この目標コースに追従制御する場合であっても本発明が適用できることは言うまでもない。また、カメラからの画像情報、レーザレーダ、ミリ波レーダ、ソナー等で先行車を認識し、認識した先行車に追従する進路を目標コースとして設定し、この目標コースに追従制御する場合であっても本発明は適用できる。更に、カメラ、ナビゲーションシステム、地図情報、自車位置情報により自車両の走行車線を認識し、認識した走行車線からの逸脱を防止する進路を目標コースとして設定し、この目標コースに追従制御する場合であっても本発明は適用できる。 In the embodiment of the present invention, a case has been described in which a target course that travels along a lane based on image data from a camera is set and follow-up control is performed as an example. However, a navigation system, map information, Needless to say, the present invention can be applied to a case where a target course that travels along a lane is set based on the vehicle position information and the follow-up control is performed on the target course. In addition, when a preceding vehicle is recognized by image information from a camera, laser radar, millimeter wave radar, sonar, etc., a course that follows the recognized preceding vehicle is set as a target course, and tracking control is performed on this target course. The present invention is also applicable. In addition, when the travel lane of the host vehicle is recognized based on the camera, navigation system, map information, and host vehicle position information, a course that prevents a deviation from the recognized travel lane is set as a target course, and tracking control is performed on the target course. Even so, the present invention is applicable.
1 電動パワーステアリング装置
2 ステアリング軸
4 ステアリングホイール
5 ピニオン軸
10L、10R 車輪
12 電動モータ
20 操舵制御部
20a 車両状態判定部
20b 目標舵角制御部
20m 目標舵角算出部(目標舵角算出手段)
20n 舵角制御部(舵角制御手段)
21 モータ駆動部
31 前方環境認識装置
32 車速センサ
33 操舵角センサ
DESCRIPTION OF
20n rudder angle control unit (steering angle control means)
21
Claims (5)
自車両の実際の舵角が前記目標舵角になるように少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する舵角制御手段とを備えた車両の操舵制御装置であって、
自車両の停止状態を検出した際、前記目標舵角算出手段は、前記目標舵角の算出に用いる前記第1の積分項の加算を停止し保持すると共に、前記舵角制御手段は、前記舵角制御に用いる前記第2の積分項の加算を停止し保持することを特徴とする車両の操舵制御装置。 A calculation including a first integration term that sets a target course based on the front environment information and travel information of the host vehicle, and at least integrates a target rudder angle required for the host vehicle to travel along the target course. Target rudder angle calculating means for calculating by
A steering control device for a vehicle, comprising steering angle control means for controlling the steering angle by a calculation including at least a second integral term for performing integration processing so that an actual steering angle of the host vehicle becomes the target steering angle. ,
When the stop state of the host vehicle is detected, the target rudder angle calculating means stops and holds the addition of the first integral term used for calculating the target rudder angle, and the rudder angle control means A vehicle steering control device characterized in that the addition of the second integral term used for angle control is stopped and held.
自車両の実際の舵角が前記目標舵角になるように少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する舵角制御手段とを備えた車両の操舵制御装置であって、
自車両の停止状態からの発進を検出した際、前記目標舵角算出手段は、前記目標舵角を、そのときの自車両の実際の舵角に設定すると共に、前記舵角制御手段は、前記舵角制御に用いる前記第2の積分項をリセットすることを特徴とする車両の操舵制御装置。 A calculation including a first integration term that sets a target course based on the front environment information and travel information of the host vehicle, and at least integrates a target rudder angle required for the host vehicle to travel along the target course. Target rudder angle calculating means for calculating by
A steering control device for a vehicle, comprising steering angle control means for controlling the steering angle by a calculation including at least a second integral term for performing integration processing so that an actual steering angle of the host vehicle becomes the target steering angle. ,
When detecting the start from the stop state of the host vehicle, the target rudder angle calculation means sets the target rudder angle to the actual rudder angle of the host vehicle at that time, and the rudder angle control means A vehicle steering control device, wherein the second integral term used for steering angle control is reset.
自車両の実際の舵角が前記目標舵角になるように少なくとも積分処理を行う第2の積分項を含む演算により舵角制御する舵角制御手段とを備えた車両の操舵制御装置であって、
自車両の停止状態を検出した際、前記目標舵角算出手段は、前記目標舵角の算出に用いる前記第1の積分項の加算を停止し保持すると共に、前記舵角制御手段は、前記舵角制御に用いる前記第2の積分項の加算を停止し保持する一方、
自車両の停止状態からの発進を検出した際、前記目標舵角算出手段は、前記目標舵角を、そのときの自車両の実際の舵角に設定すると共に、前記舵角制御手段は、前記舵角制御に用いる前記第2の積分項をリセットすることを特徴とする車両の操舵制御装置。 A calculation including a first integration term that sets a target course based on the front environment information and travel information of the host vehicle, and at least integrates a target rudder angle required for the host vehicle to travel along the target course. A target rudder angle calculating means for calculating by
A steering control device for a vehicle, comprising steering angle control means for controlling the steering angle by a calculation including at least a second integral term for performing integration processing so that an actual steering angle of the host vehicle becomes the target steering angle. ,
When the stop state of the host vehicle is detected, the target rudder angle calculating means stops and holds the addition of the first integral term used for calculating the target rudder angle, and the rudder angle control means While stopping and holding the addition of the second integral term used for angle control,
When detecting the start from the stop state of the host vehicle, the target rudder angle calculation means sets the target rudder angle to the actual rudder angle of the host vehicle at that time, and the rudder angle control means A vehicle steering control device, wherein the second integral term used for steering angle control is reset.
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