JP7537487B2 - Neutral steering angle determination device, neutral steering angle determination method and program - Google Patents
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Description
本発明は、車両の車輪の向きが車両の進行方向と平行になる中立舵角を決定する中立舵角決定装置、中立舵角決定方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a neutral steering angle determination device, a neutral steering angle determination method, and a program for determining a neutral steering angle at which the direction of the vehicle's wheels is parallel to the vehicle's traveling direction.
車両の車輪の向きが車両の進行方向と平行になる中立舵角を決定する技術が知られている。特許文献1には、車両が直進状態であり、かつ操舵ハンドルが操舵されていないときの操舵ハンドルの角度を検出するセンサの検出値を統計処理して中立舵角を学習する技術が開示されている。
Technology is known that determines the neutral steering angle at which the direction of the vehicle's wheels is parallel to the vehicle's traveling direction.
しかし、実際の道路には曲路や横断勾配があるため、車両が直進状態であり、かつ操舵ハンドルが操舵されていないという運転状態が維持されないことがあり、統計処理に必要な数の検出値が得られず、中立舵角の学習が完了しないことがあった。 However, because actual roads have curves and cross slopes, the vehicle may not maintain a driving state in which it is moving straight and the steering wheel is not being turned. As a result, the number of detection values required for statistical processing may not be obtained, and learning of the neutral steering angle may not be completed.
そこで、本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、車両の操舵状態によらず中立舵角を決定することを目的とする。 Therefore, the present invention was made in consideration of these points, and aims to determine the neutral steering angle regardless of the steering state of the vehicle.
本発明の第1の態様においては、車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得する第1取得部と、前記車両の車速を取得する第2取得部と、前記車両のヨーレートを取得する第3取得部と、前記車両の操舵角を取得する第4取得部と、前記横加速度と第1係数との積で表される第1項、前記車速に対する前記ヨーレートの割合と第2係数との積で表される第2項及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第3係数で表される第3項を含み、前記操舵角を表すモデル関数の関数値と、前記第3取得部が取得した前記操舵角とに基づいて前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を決定する第1決定部と、前記第1決定部により決定された前記第3係数に応じて前記中立舵角を決定する第2決定部と、を有する中立舵角決定装置を提供する。 In a first aspect of the present invention, a neutral steering angle determination device is provided that includes a first acquisition unit that acquires a lateral acceleration applied in a vehicle width direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle, a second acquisition unit that acquires the vehicle speed of the vehicle, a third acquisition unit that acquires the yaw rate of the vehicle, a fourth acquisition unit that acquires the steering angle of the vehicle, a first term represented by the product of the lateral acceleration and a first coefficient, a second term represented by the product of a ratio of the yaw rate to the vehicle speed and a second coefficient, and a third term represented by a third coefficient indicating an offset amount from a neutral steering angle at which the direction of the wheels of the vehicle is parallel to the traveling direction, and a first determination unit that determines the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient based on a function value of a model function representing the steering angle and the steering angle acquired by the third acquisition unit, and a second determination unit that determines the neutral steering angle according to the third coefficient determined by the first determination unit.
前記第1決定部は、前記モデル関数の関数値と前記第3取得部が取得した前記操舵角との差の二乗和を最小化する前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を決定してもよい。 The first determination unit may determine the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient that minimize the sum of squares of the difference between the function value of the model function and the steering angle acquired by the third acquisition unit.
前記第1決定部は、前記第2取得部が取得した前記車両の車速が閾値以上であれば、前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を決定してもよい。 The first determination unit may determine the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient if the vehicle speed of the vehicle acquired by the second acquisition unit is equal to or greater than a threshold value.
前記第1決定部は、前記第2取得部が取得した前記車両の車速が前記閾値未満であれば、前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を決定しなくてもよい。 The first determination unit may not determine the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient if the vehicle speed of the vehicle acquired by the second acquisition unit is less than the threshold value.
前記第1決定部は、前記車速が前記車両に前記横加速度が生じる閾値以上であり、かつ前記車速に対する前記ヨーレートの割合である前記車両の旋回曲率が、前記車両が走行中の道路を曲路であると判定する下限曲率以上前記車両が旋回可能な上限曲率以下であれば、前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を決定してもよい。 The first determination unit may determine the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient if the vehicle speed is equal to or greater than a threshold at which the lateral acceleration occurs in the vehicle, and the turning curvature of the vehicle, which is the ratio of the yaw rate to the vehicle speed, is equal to or greater than a lower limit curvature at which the road on which the vehicle is traveling is determined to be a curve and is equal to or less than an upper limit curvature at which the vehicle can turn.
前記第1決定部は、新たに取得された前記横加速度、前記車速、前記ヨーレート及び前記操舵角と、直前に取得された前記横加速度、前記車速、前記ヨーレート及び前記操舵角とに基づき、逐次最小二乗法を用いて各係数を決定してもよい。 The first determination unit may determine each coefficient using a recursive least squares method based on the newly acquired lateral acceleration, vehicle speed, yaw rate, and steering angle, and the most recently acquired lateral acceleration, vehicle speed, yaw rate, and steering angle.
前記第1決定部は、前記車両の向きと前記進行方向とが平行になっているときに取得された前記操舵角を、前記逐次最小二乗法における前記第3係数の初期値にして各係数を決定してもよい。 The first determination unit may determine each coefficient by using the steering angle obtained when the orientation of the vehicle and the traveling direction are parallel as an initial value of the third coefficient in the recursive least squares method.
前記第1決定部は、前記車両に物品が積載されていない状態で前記車両の向きと前記進行方向とが平行になるように前記車両が操舵されているときに取得された前記操舵角を前記初期値にして各係数を決定してもよい。 The first determination unit may determine each coefficient using the steering angle acquired when the vehicle is steered so that the orientation of the vehicle is parallel to the traveling direction when no goods are loaded on the vehicle as the initial value.
本発明の第2の態様においては、車両に搭載されたプロセッサが実行する、前記車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得するステップと、前記車両の車速を取得するステップと、前記車両のヨーレートを取得するステップと、前記車両の操舵角を取得するステップと、前記横加速度と第1係数との積で表される第1項、前記車速に対する前記ヨーレートの割合と第2係数との積で表される第2項及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第3係数のみで表される第3項とを含み、前記操舵角を表すモデル関数の関数値と、取得された前記操舵角とに基づいて前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を決定するステップと、決定した前記第3係数に応じて前記中立舵角を決定するステップと、を有する中立舵角決定方法を提供する。 In a second aspect of the present invention, a neutral steering angle determination method is provided, which includes a step of acquiring a lateral acceleration applied in a vehicle width direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle, a step of acquiring the vehicle speed of the vehicle, a step of acquiring the yaw rate of the vehicle, a step of acquiring a steering angle of the vehicle, and a first term expressed by the product of the lateral acceleration and a first coefficient, a second term expressed by the product of a ratio of the yaw rate to the vehicle speed and a second coefficient, and a third term expressed only by a third coefficient indicating an offset amount from a neutral steering angle at which the direction of the wheels of the vehicle is parallel to the traveling direction, and includes a step of determining the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient based on a function value of a model function representing the steering angle and the acquired steering angle, and a step of determining the neutral steering angle according to the determined third coefficient.
本発明の第3の態様においては、車両に搭載されたプロセッサを、前記車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得する第1取得部、前記車両の車速を取得する第2取得部、前記車両のヨーレートを取得する第3取得部、前記車両の操舵角を取得する第4取得部、前記横加速度と第1係数との積で表される第1項、前記車速に対する前記ヨーレートの割合と第2係数との積で表される第2項及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第3係数で表される第3項を含み、前記操舵角を表すモデル関数の関数値と、前記第3取得部が取得した前記操舵角とに基づいて前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を決定する第1決定部、及び前記第1決定部により決定された前記第3係数に応じて前記中立舵角を決定する第2決定部として機能させるプログラムを提供する。 In a third aspect of the present invention, a program is provided that causes a processor mounted on a vehicle to function as a first acquisition unit that acquires a lateral acceleration applied in a vehicle width direction perpendicular to the traveling direction of the vehicle, a second acquisition unit that acquires the vehicle speed of the vehicle, a third acquisition unit that acquires the yaw rate of the vehicle, a fourth acquisition unit that acquires the steering angle of the vehicle, a first term represented by the product of the lateral acceleration and a first coefficient, a second term represented by the product of a ratio of the yaw rate to the vehicle speed and a second coefficient, and a third term represented by a third coefficient indicating an offset amount from a neutral steering angle at which the direction of the wheels of the vehicle is parallel to the traveling direction, and a first determination unit that determines the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient based on a function value of a model function representing the steering angle and the steering angle acquired by the third acquisition unit, and a second determination unit that determines the neutral steering angle according to the third coefficient determined by the first determination unit.
本発明の第4の態様においては、加速度センサが検出した車両の車幅方向にかかる横加速度を取得する第1取得部と、車速センサが検出した前記車両の車速を取得する第2取得部と、ヨーレートセンサが検出した前記車両のヨーレートを取得する第3取得部と、操舵角センサが検出した前記車両の操舵角を取得する第4取得部と、前記横加速度、前記車両の車速、前記車両のヨーレート、及び前記車両の操舵角に基づいて、前記車両の車輪の向きが前記車両の進行方向と平行になる前記操舵角である中立舵角を決定する決定部と、を有する中立舵角決定装置を提供する。 In a fourth aspect of the present invention, a neutral steering angle determination device is provided that has a first acquisition unit that acquires a lateral acceleration applied in the vehicle width direction of the vehicle detected by an acceleration sensor, a second acquisition unit that acquires a vehicle speed of the vehicle detected by a vehicle speed sensor, a third acquisition unit that acquires a yaw rate of the vehicle detected by a yaw rate sensor, a fourth acquisition unit that acquires a steering angle of the vehicle detected by a steering angle sensor, and a determination unit that determines a neutral steering angle, which is the steering angle at which the direction of the wheels of the vehicle is parallel to the traveling direction of the vehicle, based on the lateral acceleration, the vehicle speed of the vehicle, the yaw rate of the vehicle, and the steering angle of the vehicle.
前記決定部は、前記横加速度に対応する第1項、前記車速に対する前記ヨーレートの割合に対応する第2項、及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量に対応する第3項を含み、前記操舵角を表すモデル関数の関数値と、前記第4取得部が取得した前記操舵角とに基づいて前記中立舵角を決定してもよい。 The determination unit may include a first term corresponding to the lateral acceleration, a second term corresponding to a ratio of the yaw rate to the vehicle speed, and a third term corresponding to an offset amount from a neutral steering angle at which the orientation of the vehicle's wheels is parallel to the traveling direction, and may determine the neutral steering angle based on a function value of a model function representing the steering angle and the steering angle acquired by the fourth acquisition unit.
前記決定部は、前記第4取得部が取得した前記操舵角に対する前記モデル関数の関数値の一致度が高くなるように、前記第3項の値を決定し、前記決定された第3項に応じて前記中立舵角を決定してもよい。 The determination unit may determine the value of the third term so that the degree of agreement between the function value of the model function and the steering angle acquired by the fourth acquisition unit is high, and may determine the neutral steering angle according to the determined third term.
前記決定部は、前記車速が閾値以上である場合に、前記中立舵角を決定し、前記車速が前記閾値未満である場合に、前記中立舵角を決定しなくてもよい。 The determination unit may determine the neutral steering angle when the vehicle speed is equal to or greater than a threshold value, and may not determine the neutral steering angle when the vehicle speed is less than the threshold value.
前記決定部は、前記車速が前記車両に前記横加速度が生じる閾値以上であり、かつ前記車両の旋回曲率が所定の範囲内にある場合に、前記中立舵角を決定してもよい。 The determination unit may determine the neutral steering angle when the vehicle speed is equal to or greater than a threshold at which the lateral acceleration occurs in the vehicle and the turning curvature of the vehicle is within a predetermined range.
本発明によれば、車両の操舵状態によらず中立舵角を決定できるという効果を奏する。 The present invention has the advantage that the neutral steering angle can be determined regardless of the steering state of the vehicle.
[実施の形態に係る中立舵角決定装置1の構成]
図1は、中立舵角決定装置1の構成を説明するための図である。中立舵角決定装置1は、自車両2に搭載されている。自車両2は、自動運転車両である。自車両2は、自車両2のユーザ又は管理者が設定した目標地点に向かうように、自車両2の速度及び操舵角を決定し、自車両2を走行させる。自車両2には、加速度センサ3、車速センサ4、ヨーレートセンサ5及び操舵角センサ6が搭載されている。
[Configuration of neutral steering
1 is a diagram for explaining the configuration of a neutral steering
加速度センサ3は、自車両2にかかる加速度を検出するセンサである。加速度センサ3は、進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を検出する。また、加速度センサ3は、自車両2の進行方向にかかる縦加速度を検出してもよい。加速度センサ3は、周波数変化式、圧電式、ピエゾ抵抗式又は静電容量式等の任意のセンサを用いることができる。
The
車速センサ4は、自車両2の車速を検出するセンサである。車速センサ4は、例えば単位時間当たりの車輪の回転数と車輪の周長とを乗算した値に応じた自車両2の車速を検出する。また、車速センサ4は、自車両2に搭載されているエンジンの回転数と、現在のギア段と、自車両2の車輪の周長とに基づいて自車両2の車速を検出してもよい。
The
ヨーレートセンサ5は、自車両2のヨーレートを検出するセンサである。ヨーレートセンサ5は、自車両2の走行中に進行方向まわりに回転運動が変化する速度であるヨーレートを検出する。
The
操舵角センサ6は、自車両2の操舵角を検出するセンサである。例えば、操舵角センサ6は、自車両2のステアリングホイールが基準位置であり、自車両2の車輪の向きと進行方向Xとが平行になるときに0を検出するように取り付けられる。ただし、操舵角センサ6の検出値は、操舵角センサ6を取り付ける位置や角度、製造時の誤差等により、ステアリングホイールが基準位置であっても0にならないことがある。また、自車両2が車軸懸架式であれば、自車両2の車輪の向きは、自車両2が搭載している物品の総重量に応じて変化するので、操舵角センサ6が検出した操舵角が0であっても自車両2の進行方向と平行にならない場合がある。図2及び図3を用いて車輪の向きが自車両2の進行方向と平行にならない場合について説明する。
The steering angle sensor 6 is a sensor that detects the steering angle of the
図2は、ステアリングホイール7が基準位置Kであるときの模式図である。図3は、ステアリングホイール7が基準位置Kであるときの車輪8の向きWを示す模式図である。図3に示すとおり、車輪8の向きWは、自車両2の進行方向Xと平行になっていない。車輪8の向きWと進行方向Xとのなす角を、車輪8の向きWの進行方向Xからのずれ量を表すオフセット量δoffsetと言う。
Fig. 2 is a schematic diagram when the
オフセット量δoffsetが不明な状態で自車両2を操舵すると、設定された目標地点に移動できなくなったり、過大又は過小な操舵角を設定してしまったりするおそれがある。そこで、中立舵角決定装置1は、自車両2の進行方向Xと自車両2の車輪8の向きWとが平行になるときのステアリングホイール7の角度(以下「中立舵角δ0」と言う。)を決定する。以下、中立舵角決定装置1の構成の詳細を説明する。
If the
中立舵角決定装置1は、記憶部11及び制御部12を有する。記憶部11は、ROM(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memory)及びハードディスク等を含む記憶媒体である。記憶部11は、制御部12が実行するプログラムを記憶する。
The neutral steering
制御部12は、例えばCPU(Central Processing Unit)等のプロセッサを含む計算リソースである。制御部12は、記憶部11に記憶されたプログラムを実行することにより、横加速度取得部121、車速取得部122、ヨーレート取得部123、操舵角取得部124、係数決定部125及び中立舵角決定部126としての機能を実現する。
The
横加速度取得部121は、加速度センサ3が検出した横加速度を取得する第1取得部である。車速取得部122は、車速センサ4が検出した車速を取得する第2取得部である。車速取得部122は、加速度センサ3が検出した縦加速度を時間積分することにより自車両2の車速を取得してもよい。ヨーレート取得部123は、ヨーレートセンサ5が検出したヨーレートを取得する第3取得部である。操舵角取得部124は、操舵角センサ6が検出した操舵角を取得する第4取得部である。
The lateral
係数決定部125と中立舵角決定部126とは、横加速度、車速、ヨーレート、及び操舵角に基づいて、中立舵角を決定する。以下、中立舵角の決定の詳細な工程を説明する。なお、説明を簡易的にするため、係数決定部125と中立舵角決定部126とを個別の決定部としているが、係数決定部125と中立舵角決定部126との処理を1つの決定部として実行することも可能である。
The
係数決定部125は、操舵角を表すモデル関数の係数を決定することによりオフセット量δoffsetを決定する第1決定部である。例えば、モデル関数は、横加速度、車速、及びヨーレートを用いて、操舵角を表す関数であり、係数としてオフセット量δoffsetを含むとする。係数決定部125は、取得された横加速度、車速及びヨーレートを用いてモデル関数で表される操舵角と、操舵角センサ6が検出した操舵角とに基づいて、モデル関数の係数の1つであるオフセット量δoffsetを決定する。具体的には、係数決定部125は、モデル関数で表される操舵角と、操舵角取得部124で取得された操舵角と、の違いが小さくなるように、モデル関数の係数の1つであるオフセット量δoffsetを決定する。言い換えると、係数決定部125は、横加速度、車速及びヨーレートを含む、操舵角を表すモデル関数の係数を決定することによりオフセット量δoffsetを決定する。以下、係数決定部125がモデル関数の係数を決定することによりオフセット量δoffsetを決定する方法を説明する。
The
まず、自車両2が一定の速度及び操舵角で走行する定常状態における操舵角δを示すモデルを説明する。定常状態の操舵角δは、二輪モデル(運動方程式)を用いると下記式(1)で表される。
式(1)で表される関数を最小二乗法によるパラメータ推定が可能な形に変形すると、式(1)は下記式(2)で表される。
式(2)の第1項の(1/Cf-1/Cr)を第1係数a1で表し、横加速度に相当する(ρV2+gθ)を第1変数u1で表し、第2項のlを第2係数a2で表し、旋回曲率ρを第2変数u2で表し、第3項のδoffsetを第3係数a3で表すと、式(1)で表される関数は、操舵角δを表すモデル関数として下記式(3)で表される。
y = a1u1 + a2u2 + a3…(3)
If the first term (1/ Cf - 1/ Cr ) in equation (2) is represented by the first coefficient a1 , the lateral acceleration equivalent ( ρV2 + gθ) is represented by the first variable u1 , the l in the second term is represented by the second coefficient a2 , the turning curvature ρ is represented by the second variable u2 , and the δ offset in the third term is represented by the third coefficient a3 , the function represented by equation (1) can be expressed as the following equation (3) as a model function representing the steering angle δ.
y = a 1 u 1 + a 2 u 2 + a 3 …(3)
上記のとおり、式(3)の第1項は第1係数a1と第1変数u1との積で表される。第2項は、第2変数u2と第2係数a2との積で表される。第3項は、オフセット量δoffsetを示す第3係数a3のみで表される。係数決定部125は、第1係数a1、第2係数a2及び第3係数a3をパラメータとするモデル関数の関数値yと、取得された操舵角δとの差の二乗和を最小化する第1係数a1、第2係数a2及び第3係数a3を決定する。
As described above, the first term of the formula (3) is expressed by the product of the first coefficient a1 and the first variable u1 . The second term is expressed by the product of the second variable u2 and the second coefficient a2 . The third term is expressed only by the third coefficient a3 indicating the offset amount δ offset . The
係数決定部125は、自車両2の走行中に各係数を決定する。具体的には、係数決定部125は、車速が自車両2に横加速度が生じる閾値以上であり、かつ旋回曲率ρが、所定の範囲内であれば各係数を決定する。閾値の具体的な値は、時速30キロメートルであるが、これに限定するものではない。所定の範囲は、自車両2が走行中の道路を曲路であると判定する下限曲率以上、自車両2が旋回可能な上限曲率以下の範囲である。下限曲率の具体的な値は、例えば1/2000メートルであり、上限曲率の具体的な値は例えば1/100メートルである。ただし、上限曲率及び下限曲率の具体的な値は、適宜設定すればよく、これに限定するものではない。これにより、係数決定部125は、自車両2に横加速度が生じる速度で自車両2が曲路を走行中に、横加速度及び旋回曲率を考慮したモデル関数の各係数を決定できる。
The
低速で走行中など横加速度が生じないときや直線を走行中に、横加速度及び旋回曲率を考慮したモデル関数の各係数を決定してしまうと、誤った各係数を決定してしまうおそれがある。そこで、係数決定部125は、車速が閾値未満であるか、旋回曲率ρが所定範囲外であれば、横加速度及び旋回曲率を考慮したモデル関数の各係数を決定しない。言い換えると、係数決定部125は、車速が閾値未満であるか、旋回曲率ρが所定範囲外であれば、横加速度及び旋回曲率を考慮しないモデルの各係数を決定する。
When lateral acceleration is not generated, such as when driving at low speed, or when driving in a straight line, if the coefficients of the model function that takes lateral acceleration and turning curvature into consideration are determined, there is a risk that the coefficients will be determined incorrectly. Therefore, if the vehicle speed is less than the threshold value or the turning curvature ρ is outside a predetermined range, the
係数決定部125は、新たに取得された横加速度、車速、ヨーレート及び操舵角δと、直前に取得された横加速度、車速、ヨーレート及び操舵角δとに基づき、逐次最小二乗法を用いて各係数を決定する。具体的には、係数決定部125は、下記式(4)及び(5)を用いて各係数を決定する。
係数決定部125は、車輪8の向きWと進行方向Xとが平行になっているときに取得された操舵角δを第3係数a3の初期値にして各係数を決定してもよい。具体的には、係数決定部125は、自車両2に物品が積載されていない状態で車輪8の向きWと進行方向Xとが平行になるようにステアリングホイール7が操舵されているときに取得された操舵角δを第3係数a3の初期値にして各係数を決定する。より具体的には、係数決定部125は、自車両2の出荷時、整備時又は点検時において、車輪8の向きWと進行方向Xとが平行になるようにして自車両2が停車しているときに取得された操舵角δを第3係数a3の初期値にして各係数を決定する。第3係数a3の初期値は、実験等により決定され、記憶部11に記憶されている。
The
このようにすることで、係数決定部125は、実際のオフセット量δoffsetに近い値を初期値にして各係数を決定できるので、そうでない場合よりも係数が収束するまでの時間を短くすることができる。また、係数決定部125は、記憶部11に記憶されたホイールベースlの値を第2係数a2の初期値にして各係数を決定してもよい。
In this way, the
なお、オフセット量δoffsetは、上述したモデル関数で表される操舵角と、操舵角取得部124で取得された操舵角との差の二乗和が最小になる場合の係数をオフセット量δoffsetとして決定する方法と異なる方法で決定してもよい。例えば、係数決定部125は、上述したモデル関数で表される操舵角と、操舵角取得部124で取得された操舵角との差が、閾値以下になる場合の係数をオフセット量δoffsetとして決定する。また、係数決定部125は、上述したモデル関数で表される操舵角と、操舵角取得部124で取得された操舵角との比が、所定範囲内になる場合の係数をオフセット量δoffsetとして決定してもよい。所定範囲は1を含む範囲であり、例えば1から所定値を引いた値以上、1に所定値を加えた値以下の範囲である。係数決定部125は、モデル関数で表される操舵角が操舵角取得部124で取得された操舵角に対してより一致度が高くなる係数をオフセット量δoffsetとして決定してもよい。
The offset amount δ offset may be determined by a method different from the method of determining the coefficient when the sum of squares of the difference between the steering angle represented by the above-mentioned model function and the steering angle acquired by the steering
中立舵角決定部126は、第3係数a3に応じて中立舵角δ0を決定する第2決定部である。例えば、中立舵角決定部126は、係数決定部125が決定した第3係数a3を中立舵角δ0にする。図4は、ステアリングホイール7が、基準位置Kからオフセット量δoffsetだけずれたオフセット位置Mであるときの図である。図5は、ステアリングホイール7がオフセット位置Mであるときの車輪8の向きWの模式図である。図5に示すとおり、ステアリングホイール7がオフセット位置Mであるときに、車輪8の向きWと進行方向Xとが平行になる。
The neutral steering
図6は、決定された中立舵角δ0の時間変化をプロットした図である。図6の横軸は時刻tを示し、縦軸は決定された中立舵角δ0を示す。時刻T0は自車両2が走行を開始した時刻である。自車両2は、時刻T0から時刻T2までの間、曲路の道路を走行した。自車両2は、時刻T2以降、直線の道路を走行した。なお、自車両2が走行する道路には、所定の角度の横断勾配が付けられている。
FIG. 6 is a diagram plotting the time change of the determined neutral steering angle δ 0. The horizontal axis of FIG. 6 indicates time t, and the vertical axis indicates the determined neutral steering angle δ 0. Time T0 is the time when the
実線9は、実施の形態に係る中立舵角決定装置1の中立舵角決定部126が決定した中立舵角δ0の時間変化を示すグラフである。中立舵角決定部126は、時刻T0から中立舵角δ0を決定する処理を開始した。中立舵角決定部126は、自車両2が曲路を走行している間であっても逐次最小二乗法を用いて中立舵角δ0を順次決定した。中立舵角決定部126が決定した中立舵角δ0は、時刻T1において第1中立舵角δ1に収束した。
A solid line 9 is a graph showing a time change of the neutral steering angle δ 0 determined by the neutral steering
破線10は、比較例に係る装置が決定した中立舵角δ0の時間変化を示すグラフである。比較例に係る装置は、中立舵角決定装置1と異なり、比較例に係る装置を搭載した比較車両が直進中にステアリングホイールが操舵されていない状態でないと中立舵角を決定できない。そのため、比較例に係る装置は、比較車両が直進し始める時刻T2よりも前の時点では、中立舵角δ0を決定する処理を実行できない。比較例に係る装置は、時刻T2を過ぎて、統計処理できる数の操舵角δを取得した時刻T3になった後に中立舵角δ0を決定した。比較例に装置が決定した中立舵角δ0は、道路の横断勾配の影響を受けて、第1中立舵角δ1よりも絶対値が大きい第2中立舵角δ2に収束した。このように、実施の形態に係る中立舵角決定装置1の係数決定部125は、比較例に係る装置が中立舵角δ0を決定する時期よりも早い時期に、より適切な中立舵角δ0を決定できる。
The dashed
(変形例)
係数決定部125と中立舵角決定部126との処理を1つの決定部が実行してもよい。この場合、1つの決定部は、加速度センサが検出した3が検出した横加速度、車速センサ4が検出した車速、ヨーレートセンサ5が検出したヨーレート、及び操舵角センサ6が検出した操舵角に基づいて中立舵角を決定する。具体的には、1つの決定部は、まず、係数決定部125が実行する処理を実行して、モデル関数の第3係数a3を決定する。次に、1つの決定部は、第3係数a3に応じて中立舵角δ0を決定する。
(Modification)
The processing of the
[中立舵角決定装置1が実行する処理]
図7は、中立舵角δ0を決定する処理の一例を示すフローチャートである。図7のフローチャートに係る処理は、自車両2が走行中に所定間隔で実行される。所定間隔は、例えば制御部12の処理周期であり、具体的な値は100ミリ秒である。なお、ヨーレート、車速、横加速度及び操舵角δは検出されているものとする。
[Processing Executed by Neutral Steering Angle Determination Device 1]
Fig. 7 is a flowchart showing an example of a process for determining the neutral steering angle δ 0. The process according to the flowchart in Fig. 7 is executed at a predetermined interval while the
係数決定部125は、取得されたヨーレートが所定範囲内であるか否かを判定する(ステップS1)。具体的には、係数決定部125は、ヨーレートが下限曲率以上であり、かつ上限曲率以下であるか否かを判定する。係数決定部125は、ヨーレートが下限曲率未満であるか、上限曲率よりも大きければ(ステップS1でNo)、ヨーレートが下限曲率以上であり、かつ上限曲率以下になるまでステップS1を繰り返す。
The
係数決定部125は、ヨーレートが所定範囲内であれば(ステップS1でYes)、車速が閾値以上か否かを判定する(ステップS2)。係数決定部125は、車速が閾値未満であれば(ステップS2でNo)、車速が閾値以上になるまでステップS1及びS2を繰り返す。なお、係数決定部125は、ステップS2をステップS1の前に実行してもよく、ステップS1及びS2を並列に実行してもよい。
If the yaw rate is within a predetermined range (Yes in step S1), the
係数決定部125は、ヨーレートが所定範囲内であり、かつ車速が閾値以上であれば(ステップS2でYes)、式(3)で表されるモデル関数の各係数を決定する(ステップS3)。具体的には、係数決定部125は、第1係数a1、第2係数a2、及び第3係数a3をパラメータとするモデル関数の関数値yと取得された操舵角δとの差の二乗和を最小化する第1係数a1、第2係数a2、及び第3係数a3を決定する。
If the yaw rate is within a predetermined range and the vehicle speed is equal to or greater than the threshold (Yes in step S2), the
中立舵角決定部126は、係数決定部125が決定した第3係数a3に応じて中立舵角δ0を決定する。具体的には、中立舵角決定部126は、第3係数a3を操舵角センサの零点からのオフセット量δoffsetとして、零点からオフセット量δoffsetだけずらした中立舵角δ0を決定する(ステップS4)。
The neutral steering
[中立舵角決定装置1の効果]
以上説明したとおり、中立舵角決定装置1は、横加速度をパラメータとして用いる操舵角を表すモデル関数と実際の操舵角との差を用いて中立舵角を決定する。中立舵角決定装置1は、第1係数a1と横加速度との積で表される第1項と、車速に対するヨーレートの割合(旋回曲率ρ)と第2係数a2との積で表される第2項と、自車両2の車輪8の向きが進行方向Xと平行になる中立舵角δ0からのオフセット量を示す第3係数のみで表される第3項とを含み操舵角δを表すモデル関数の関数値と、操舵角センサが検出した操舵角δとの差の二乗和を最小化する第1係数、第2係数及び第3係数を決定する。
[Effects of the neutral steering angle determination device 1]
As described above, the neutral steering
これにより、中立舵角決定装置1は、自車両2が曲路を走行していたり、横断勾配のある道路を走行していたりしていても中立舵角δ0を決定することができる。つまり、中立舵角決定装置1は、車両の操舵状態によらず中立舵角δ0を決定できる。その結果、中立舵角決定装置1は、直進中にステアリングホイール7が操作されていない状態でのみ中立舵角δ0を決定する装置よりも早く中立舵角δ0を決定したり、適切な中立舵角δ0を決定したりできるようになる。このような特段の効果は、自車両2が走行する走行路の状態、すなわち走行路が曲路であるか、もしくは横断勾配を有するか、によって変化する横加速度をパラメータとして用いることにより、実現されるものである。さらに、実施の形態に係る中立舵角決定装置1は、操舵角δを表すモデル関数の関数値と、操舵角センサが検出した操舵角δとの差の二乗和を最小化する第3係数に応じて中立舵角を決定することにより、よりその精度を高めることを可能とする。
As a result, the neutral steering
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されず、その要旨の範囲内で種々の変形及び変更が可能である。例えば、装置の全部又は一部は、任意の単位で機能的又は物理的に分散・統合して構成することができる。また、複数の実施の形態の任意の組み合わせによって生じる新たな実施の形態も、本発明の実施の形態に含まれる。組み合わせによって生じる新たな実施の形態の効果は、もとの実施の形態の効果を併せ持つ。 Although the present invention has been described above using embodiments, the technical scope of the present invention is not limited to the scope described in the above embodiments, and various modifications and changes are possible within the scope of the gist of the invention. For example, all or part of the device can be configured by distributing or integrating functionally or physically in any unit. In addition, new embodiments resulting from any combination of multiple embodiments are also included in the embodiments of the present invention. The effect of the new embodiment resulting from the combination also has the effect of the original embodiment.
1 中立舵角決定装置
11 記憶部
12 制御部
121 横加速度取得部
122 車速取得部
123 ヨーレート取得部
124 操舵角取得部
125 係数決定部
126 中立舵角決定部
2 自車両
3 加速度センサ
4 車速センサ
5 ヨーレートセンサ
6 操舵角センサ
7 ステアリングホイール
8 車輪
REFERENCE SIGNS
Claims (9)
前記車両の車速を取得する第2取得部と、
前記車両のヨーレートを取得する第3取得部と、
前記車両の操舵角を取得する第4取得部と、
前記車両のコーナリング係数に応じた第1係数及び前記横加速度の積で表される第1項と、前記車両のホイールベースを示す第2係数及び前記車速に対する前記ヨーレートの割合の積で表される第2項と、前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第3係数で表される第3項とを含み、前記操舵角を表し、前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数をパラメータとするモデル関数の関数値と、前記第4取得部が取得した前記操舵角との差の二乗和を最小化する前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を、最小二乗法によるパラメータ推定を行うことで決定する第1決定部と、
前記第1決定部により決定された前記第3係数に応じて前記中立舵角を決定する第2決定部と、
を有する中立舵角決定装置。 A first acquisition unit that acquires a lateral acceleration applied in a vehicle width direction perpendicular to a traveling direction of the vehicle;
A second acquisition unit that acquires a vehicle speed of the vehicle;
A third acquisition unit that acquires a yaw rate of the vehicle;
A fourth acquisition unit that acquires a steering angle of the vehicle;
a first determination unit which determines the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient by performing parameter estimation using a least squares method , the first coefficient, the second coefficient , and the third coefficient representing the steering angle and minimizing a sum of squares of a difference between a function value of a model function having the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient as parameters and the steering angle acquired by the fourth acquisition unit , the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient representing the steering angle and minimizing a sum of squares of a difference between a function value of a model function having the first coefficient, the second coefficient , and the third coefficient as parameters and the steering angle acquired by the fourth acquisition unit;
A second determination unit that determines the neutral steering angle in accordance with the third coefficient determined by the first determination unit;
A neutral steering angle determination device having the above structure.
請求項1に記載の中立舵角決定装置。 The first determination unit determines the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient when the vehicle speed of the vehicle acquired by the second acquisition unit is equal to or greater than a threshold value.
2. The neutral steering angle determining device according to claim 1.
請求項2に記載の中立舵角決定装置。 The first determination unit does not determine the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient when the vehicle speed of the vehicle acquired by the second acquisition unit is less than the threshold value.
3. The neutral steering angle determining device according to claim 2 .
請求項1に記載の中立舵角決定装置。 the first determination unit determines the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient when the vehicle speed is equal to or greater than a threshold at which the lateral acceleration occurs in the vehicle, and a turning curvature of the vehicle, which is a ratio of the yaw rate to the vehicle speed, is equal to or greater than a lower limit curvature at which a road on which the vehicle is traveling is determined to be a curve and is equal to or less than an upper limit curvature at which the vehicle can turn.
2. The neutral steering angle determining device according to claim 1.
請求項1から4のいずれか一項に記載の中立舵角決定装置。 The first determination unit determines each coefficient by using a recursive least squares method based on the newly acquired lateral acceleration, the vehicle speed, the yaw rate, and the steering angle, and the most recently acquired lateral acceleration, the vehicle speed, the yaw rate, and the steering angle.
5. The neutral steering angle determining device according to claim 1.
請求項5に記載の中立舵角決定装置。 the first determination unit determines each coefficient by using the steering angle acquired when the orientation of the vehicle and the traveling direction are parallel as an initial value of the third coefficient in the recursive least squares method.
6. The neutral steering angle determining device according to claim 5 .
請求項6に記載の中立舵角決定装置。 the first determination unit determines each coefficient by using, as the initial value, the steering angle acquired when the vehicle is steered so that the orientation of the vehicle is parallel to the traveling direction in a state where no article is loaded on the vehicle.
7. The neutral steering angle determining device according to claim 6 .
前記車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得するステップと、
前記車両の車速を取得するステップと、
前記車両のヨーレートを取得するステップと、
前記車両の操舵角を取得するステップと、
前記車両のコーナリング係数に応じた第1係数及び前記横加速度の積で表される第1項と、前記車両のホイールベースを示す第2係数及び前記車速に対する前記ヨーレートの割合の積で表される第2項と、前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第3係数で表される第3項とを含み、前記操舵角を表し、前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数をパラメータとするモデル関数の関数値と、取得された前記操舵角との差の二乗和を最小化する前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を、最小二乗法によるパラメータ推定を行うことで決定するステップと、
決定した前記第3係数に応じて前記中立舵角を決定するステップと、
を有する中立舵角決定方法。 Executed by a processor installed in the vehicle,
acquiring a lateral acceleration applied in a vehicle width direction perpendicular to a traveling direction of the vehicle;
acquiring a vehicle speed of the vehicle;
obtaining a yaw rate of the vehicle;
obtaining a steering angle of the vehicle;
a step of determining, by performing parameter estimation using a least squares method, the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient , which represent the steering angle and minimize a sum of squares of a difference between the acquired steering angle and a function value of a model function having the first coefficient, the second coefficient , and the third coefficient as parameters, and which includes a first term represented by the product of a first coefficient corresponding to a cornering coefficient of the vehicle and the lateral acceleration, a second term represented by the product of a second coefficient indicating a wheel base of the vehicle and a ratio of the yaw rate to the vehicle speed, and a third term represented by a third coefficient indicating an offset amount from a neutral steering angle at which the direction of the wheels of the vehicle is parallel to the traveling direction ;
determining the neutral steering angle in accordance with the determined third coefficient;
A method for determining a neutral steering angle comprising the steps of:
前記車両の進行方向に直交する車幅方向にかかる横加速度を取得する第1取得部、
前記車両の車速を取得する第2取得部、
前記車両のヨーレートを取得する第3取得部、
前記車両の操舵角を取得する第4取得部、
前記車両のコーナリング係数に応じた第1係数及び前記横加速度の積で表される第1項と、前記車両のホイールベースを示す第2係数及び前記車速に対する前記ヨーレートの割合の積で表される第2項及び前記車両の車輪の向きが前記進行方向と平行になる中立舵角からのオフセット量を示す第3係数で表される第3項とを含み、前記操舵角を表し、前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数をパラメータとするモデル関数の関数値と、前記第3取得部が取得した前記操舵角との差の二乗和を最小化する前記第1係数、前記第2係数及び前記第3係数を、最小二乗法によるパラメータ推定を行うことで決定する第1決定部、及び
前記第1決定部により決定された前記第3係数に応じて前記中立舵角を決定する第2決定部として機能させるプログラム。 The processor installed in the vehicle
A first acquisition unit that acquires a lateral acceleration applied in a vehicle width direction perpendicular to a traveling direction of the vehicle;
A second acquisition unit that acquires a vehicle speed of the vehicle;
A third acquisition unit that acquires a yaw rate of the vehicle;
A fourth acquisition unit that acquires a steering angle of the vehicle;
a first determination unit that determines the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient by performing parameter estimation using a least squares method, the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient representing the steering angle and minimizing the sum of squares of the difference between a function value of a model function having the first coefficient, the second coefficient, and the third coefficient as parameters and the steering angle acquired by the third acquisition unit; and a second determination unit that determines the neutral steering angle in accordance with the third coefficient determined by the first determination unit.
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