(57)【要約】【課題】可変速度走行における自動車の車線維持の制御精度を目指し，可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法を提案する。【解決手段】本発明は可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法を公表し，下記の詳細な手順の通り：S1，三自由度ダイナミクスモデル，及び事前照準偏差の表現式の建て；S2，車線フィッティング計算；S3，上層ISTE拡張制御器の設計：S3.1，制御インデックスISTE拡張集合の確立；S3.2，制御インデックスISTE領域分割；S3.3，計算制御インデックスISTE相関関数；S3.4，層拡張制御器決定方法の確立；S4，下層速度拡張制御器設計；S5，下層偏差追跡拡張制御器の設計：S5.1，下層偏差追跡の拡張特徴量の抽出と境界の分割；S5.2，下層拡張制御器相関関数の設計；S5.3，下層測定モード認識；S5.4，測定モードにお基づいて下層制御器の前輪角度の出力．本発明は追跡偏差精度，速度変化及び専門知識ベースに基づき，自動的に下層偏差追跡の拡張制御器の制御係数と制約境界レンジを調整することができる。【選択図】図１
2021517531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
1、可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法の特徴は下記の通り：
コンピュータが、
S1，三自由度ダイナミクスモデルを建て，及び事前照準偏差の表現式を生成し、；
S2，車線フィッティングを計算し、；
S3，上層ISTE拡張制御器を設計するに際し、：
S3.1，制御インデックスISTE拡張集合を確立し、；
S3.2，制御インデックスISTE領域分割を生成し、；
S3.3，計算制御インデックスISTE相関関数を生成し、；
S3.4，上層拡張制御器決定方法を確立し、；
S4，下層速度拡張制御器を設計し、；
S5，下層偏差追跡拡張制御器を設計するに際し、：
S5.1，下層偏差追跡の拡張特徴量の抽出と境界の分割を設定し、；
S5.2，下層拡張制御器相関関数を設計し、；
S5.3，下層測定モードを認識し、；
S5.4，前記下層測定モードに基づいて下層制御器の前輪角度を出力する、
ことを特徴とする維持制御方法。
【請求項２】
請求項１に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法についてその特徴は前記S1で三自由度ダイナミクスモデルを建てる。下記のように示す： 
【数１】
2021517531.tif 000159
式で，m：車両のマス；x：縦方向変位；φ：ヨー角；δf：前輪角度；
2021517531.tif 000160
：ヨー角速度；y：横変位；Iz：Z軸の慣性モーメント；Fx：車両縦方向のトータル合成力；Fy：車両縦方向のトータル合成力；Mz：車両のトータルヨーモーメント；Fcf，Fcr：車両前後タイヤ横方向の力はタイヤの横向き弾性係数と角度に決定される。Flf，Flr車両前後タイヤ縦方向の力はタイヤの横向き弾性係数とスリップ率に決定される。Fxf，Fxr：車両前後タイヤx方向の力；Fyf，Fyr：車両前後タイヤy方向の力； a：前軸より重心までの距離，b後軸より重心までの距離。
表記した事前照準偏差は方位偏差と事前照準ポイントで横方向の位置偏差で組み合わせる；表記した事前照準ポイントで横方向の位置偏差
2021517531.tif 000161
と方位偏差
2021517531.tif 000162
の表現式は下記のようになる：
【数２】
2021517531.tif 000163
【数３】
2021517531.tif 000164
式の中で，Lは事前照準距離で， ρは道路の曲率である。
【請求項３】
請求項１に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法についてその特徴は前記S2で二次多項式を用いて車線フィッティング計算を行い，路線曲率
2021517531.tif 000165
とカメラより路面両側の車線距離
2021517531.tif 000166
、
2021517531.tif 000167
によると，車両走行カーブでのフィッティング方程式：
【数４】
2021517531.tif 000168
この式で，
2021517531.tif 000169
：路線曲率，
2021517531.tif 000170
、
2021517531.tif 000171
：カメラより路面左右車線までの距離，
2021517531.tif 000172
：車線の方位角，
2021517531.tif 000173
は左側車線フィッティング関数，
2021517531.tif 000174
は右側車線フィッティング関数である。
【請求項４】
請求項１に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法についてその特徴は前記S3.1で，制御インデックスISTE拡張集合を確立する時，拡張制御インデックス計算方法は下記のように時間と偏差二乗の掛けを積分する：
【数５】
2021517531.tif 000175
式より，
2021517531.tif 000176
は横方向の位置偏差の制御インデックスで，
2021517531.tif 000177
は調整時間である；
【数６】
2021517531.tif 000178
式より，
2021517531.tif 000179
は方位偏差制御インデックスである；
上層ISTE拡張制御器の特徴量は制御インデックス
2021517531.tif 000180
、
2021517531.tif 000181
で決定され，制御効果を持つ拡張集合
2021517531.tif 000182
が確立される；
前記S3.2で，拡張制御インデックスISTEの従来境界の表現式は：
2021517531.tif 000183
，制御効果を持つ境界は
2021517531.tif 000184
と
2021517531.tif 000185
制御効果の拡張集合の従来レンジに制約され，その値は下記の数式表す：
【数７】
2021517531.tif 000186
【数８】
2021517531.tif 000187
この式で，
2021517531.tif 000188
は横方向位置偏差の従来の制約レンジで，
2021517531.tif 000189
は方位偏差の拡張制約レンジである；
制御効果を持つ拡張境界は：
【数９】
2021517531.tif 000190
制御効果を持つ境界は
2021517531.tif 000191
と
2021517531.tif 000192
制御効果の拡張集合のレンジに制約され，その値は下記の数式表す。
【数１０】
2021517531.tif 000193
【数１１】
2021517531.tif 000194
式の中で，
2021517531.tif 000195
：横方向の位置偏差の従来制約レンジ，
2021517531.tif 000196
：方位偏差の従来制約レンジ。
【請求項５】
請求項４に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法について，その特徴は前記S3.3で次元削減の方法に基づいて制御インデックス(ISTE)相関関数を導き，走行中の車両制御インデックス値が制御インデックス拡張集合中での位置を
2021517531.tif 000197
で算出する。最適な状況ポイントは偏差がないことで，原点O(0,0)とポイントPとがつながり，従来領域と拡張領域はポイント
2021517531.tif 000198
で交わるので，一次元の拡張距理を検討する。
したがって，Pポイントから従来領域
2021517531.tif 000199
と拡張領域
2021517531.tif 000200
の拡張距理は
2021517531.tif 000201
と
2021517531.tif 000202
であり，値は下記のように表す：
【数１２】
2021517531.tif 000203
【数１３】
2021517531.tif 000204
制御インデックスの相関関数
2021517531.tif 000205
は下記で表す：
【数１４】
2021517531.tif 000206
式より，
【数１５】
2021517531.tif 000207
【請求項６】
請求項５に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法について，その特徴は前記S3.4で上層拡張制御器決定には下記のような専門知識ベースを確立する：
a. 
2021517531.tif 000208
の場合，制御効果は制御の目標に達し，従来の制御係数を保つ；
b. 
2021517531.tif 000209
の場合，制御効果を向上する必要があり，下層コントローラ係数を変更すべきである；
c. 
2021517531.tif 000210
の場合，制御失敗；
d. 下層特徴状態は二次測定モード(臨界定常状態)で長期滞在の場合，コントローの量がほぼ変化しないことを示す。よって，測定モードの制御係数を適切に増加する必要があり，早いうちに特徴状態を定常状態へ変更させる；
e. 今回の制御効果と前回の制御効果とを比べると，今回の制御効果が悪い場合，測定モードの係数を前回の制御係数に戻し，そして制御係数を適切に減らす。
決定結果は：
2021517531.tif 000211
のとき，専門知識aを選択；
2021517531.tif 000212
のとき，専門知識b、d、eを選択；
2021517531.tif 000213
のとき，専門知識cを選択。
【請求項７】
請求項５に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法について，その特徴はS4で下記のように示す：
S4.1，車両縦方向速度
2021517531.tif 000214
，予想縦方向速度
2021517531.tif 000215
の偏差及び変化率を下層速度拡張制御器の特徴量とし，
2021517531.tif 000216
は速度拡張制御器の特徴集合であり，最適な状態は
2021517531.tif 000217
である。
速度特徴量の従来領域の境界は：
【数１６】
2021517531.tif 000218
式より，
2021517531.tif 000219
と
2021517531.tif 000220
はそれぞれ特徴集合
2021517531.tif 000221
従来領域の境界値である。
速度特徴量の拡張領域の境界は：
【数１７】
2021517531.tif 000222
S4.2，下層速度の拡張制御器の速度拡張相関関数
2021517531.tif 000223
は下記のように計算する：
従来領域の拡張距は：
【数１８】
2021517531.tif 000224
拡張領域の拡張距は：
【数１９】
2021517531.tif 000225
リアルタイムの特徴状態と最適な拡張距は：
【数２０】
2021517531.tif 000226
2021517531.tif 000227
のとき，
【数２１】
2021517531.tif 000228
ではないと，
【数２２】
2021517531.tif 000229
速度特徴量の相関関数は
【数２３】
2021517531.tif 000230
S4.3，速度拡張制御器の出力量の計算：
当
2021517531.tif 000231
，リアルタイムの速度特徴量
2021517531.tif 000232
は測定モード
2021517531.tif 000233
であり，完全に制御可能の状態である；
制御器の出力とするタイヤの縦方向の力
2021517531.tif 000234
：
【数２４】
2021517531.tif 000235
2021517531.tif 000236
は状態フィードバックゲイン係数である；
2021517531.tif 000237
のとき，リアルタイム速度特徴量
2021517531.tif 000238
は測定モード
2021517531.tif 000239
であり，制御過程は臨界安定状態である；
制御器の出力とするタイヤの縦方向の力
2021517531.tif 000240
：
【数２５】
2021517531.tif 000241
その中で，
2021517531.tif 000242
：追加の出力項ゲイン係数，
2021517531.tif 000243
：シンボリック関数，下記の関係を満足：
【数２６】
2021517531.tif 000244
2021517531.tif 000245
のとき，リアルタイム速度特徴量
2021517531.tif 000246
は測定モード
2021517531.tif 000247
であり，制御状態は最も不安定となり，タイヤ縦方向の力は前回の制御量を保ち，即ち，
2021517531.tif 000248
；
したがって，速度拡張制御器のタイヤ縦方向の出力は
【数２７】
2021517531.tif 000249
【請求項８】
請求項１に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法について，その特徴は前記S5.1で，特徴量を抽出する時，事前照準ポイントの横方向位置偏差
2021517531.tif 000250
と方位偏差
2021517531.tif 000251
を選んで，構成された二次元の特徴状態集合
2021517531.tif 000252
である；
それぞれの境界分割は：
【数２８】
2021517531.tif 000253
【数２９】
2021517531.tif 000254
前記S5.2で，下層拡張制御器相関関数の設計方法は下記のように示す：
車両走行中では，リアルタイムの特徴状態量は
2021517531.tif 000255
で表す。そして，リアルタイム状態量と最適な状態ポイントの拡張距は：
【数３０】
2021517531.tif 000256
従来拡張距は：
【数３１】
2021517531.tif 000257
拡張領域の拡張距は：
【数３２】
2021517531.tif 000258
もしリアルタイム特徴状態量
2021517531.tif 000259
は従来領域の
2021517531.tif 000260
に置かれ，相関関数は下記のようになる
【数３３】
2021517531.tif 000261
ではないと，
【数３４】
2021517531.tif 000262
したがって，相関関数は下記で示す：
【数３５】
2021517531.tif 000263
【請求項９】
請求項８に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法について，その特徴は前記S5.3で下層測定モードの認識をする時，相関関数
2021517531.tif 000264
に基づいてシステム特徴量
2021517531.tif 000265
のモード認識を行い，モード認識のルールは下記となる：
2021517531.tif 000266
の場合,リアルタイム特徴状態量
2021517531.tif 000267
は測定モード
2021517531.tif 000268
である；
2021517531.tif 000269
の場合,リアルタイム特徴状態量
2021517531.tif 000270
は拡張領域に置かれ，測定モード
2021517531.tif 000271
である；
上記2つのケース以外の場合，測定モード
2021517531.tif 000272
である．
【請求項１０】
請求項９に表記した可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法について，その特徴は前記S5.4で下層制御器の前輪角度を出力する時，下記の状況を含む：
測定モードは
2021517531.tif 000273
の場合，システムは安定状態となり，この時制御器の前輪角度の出力は：
【数３６】
2021517531.tif 000274
式の中で，
2021517531.tif 000275
は特徴量
2021517531.tif 000276
に基づいた測定モード
2021517531.tif 000277
の状態フィードバック係数，
2021517531.tif 000278
；
測定モードは
2021517531.tif 000279
の場合，システムは臨界不安定状態となり，調整範囲で制御器の追加出力項を増加することで，再度システムを安定状態へ調整することができる。制御器の前輪角度の出力値は：
【数３７】
2021517531.tif 000280
2021517531.tif 000281
は測定モード
2021517531.tif 000282
での追加出力項の制御係数である；
式の中で，
2021517531.tif 000283
；
2021517531.tif 000284
は制御器の追加出力項である。
測定モード
2021517531.tif 000285
の場合，車両から道路の中心線までの距離の偏差が大きく，システムを安定状態へ調整することができないため，安全な車両走行を確保するには制御器の前輪角度の出力値は：
【数３８】
2021517531.tif 000286
したがって，下層拡張制御器の特徴量
2021517531.tif 000287
前輪角度の出力値は：
【数３９】
2021517531.tif 000288
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，インテリジェント自動車制御の技術分野に属し，特に，インテリジェント自動車の可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法に関すること。
【背景技術】
【０００２】
安全で効率的にインテリジェントな交通開発の要件を満たすために，インテリジェント自動車は開発と研究の重要なターゲットと対象になっている。特に，電気インテリジェント自動車は環境汚染の減少，エネルギー効率の向上，交通渋滞の改善に大きな効果がある。その中で，インテリジェント自動車は路面での運転状況により，車線維持の課題が徐々にホットスポットの一つとなる。特に，カーブ維持と高速車線維持のパフォーマンスが注目されてくる。
【０００３】
車線維持制御は，一般的な車両プラットフォーム，アーキテクチャコンピューター，ビジョンセンサー，自動制御アクチュエーターおよび信号通信機器に基づいており，自律的な知覚，自律的な意思決定，自律的な実行による安全運転機能を保証する。一般的な車両は前輪駆動であり，前輪の角度を調整することにより，車両の横方向の制御精度と車両の安全性と安定性が確保される。車線維持はカメラなどの視覚センサーに基づいて車線検出により車線情報が抽出され，同時に，車両と車線の位置が取得され，次に実行される前輪角度が決定される。具体的な制御方法には，事前照準参考システムと非事前照準参照システムの二つがあり，事前照準参考システムは主に車両の前の位置での路線曲率を入力として受け取り，車両と予定の走行経路との間の横方向偏差または方位偏差を制御目標にし，フィードバック制御方法により，車両のダイナミクスパラメーターにロバストなフィードバック制御システムを設計する。例えば，レーダーやカメラなどの視覚センサーに基づく参照システムとなる。非事前照準参照システムは車両の近くの予定経路に基づき，車両運動学モデルを用い，車両の動きを表す物理量を計算する。例えば，車両のヨーレートなどのフィードバック制御システムが追跡するように設計されている。本発明は，事前照準制御方法に基づいて先行車両の走行点で予定の複数の車両状態を取得し，多状態フィードバックの車線の拡張に適応する維持制御方法の設計を完了する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
現在の主な研究内容から，インテリジェント自動車のビッグカーブと高速での車両軌道の制御精度と安定性は注目されている。本発明は，可変速度走行における自動車の車線維持の制御精度を目指し，可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法を提案する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は，拡張制御方法をインテリジェント車両の車線維持制御方法に適用して，車両は走行中に車線の範囲内で移動できるように確保する。車線維持の制御目的は，車両の移動中に車両の左車線と右車の間の距離が等しく，方位偏差が0になるようにする。本発明の上層拡張コントローラは，車線維持の偏差二乗積分指数（ISTE）に従って下層制御係数を適応的に調整する。下側の拡張コントローラはそれぞれ速度拡張コントローラと追跡偏差拡張コントローラ二つの部分で構成され，車両速度の変化に応じて領域の範囲を変更することによって変速中のインテリジェント自動車の車線維持の制御機能を実現する。
【発明の効果】
【０００６】
(1)新しく車線維持制御方法を変速中のインテリジェント自動車の車線維持の制御に適用する。
(2)追跡偏差精度，速度変化と専門データベースに基づき，下側の追跡偏差の拡張コントローラの制御係数と制約された領域範囲を適応的に変化する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】可変車両速度の下で車線の拡張に適応する維持制御方法のブロック図
【図２】三自由度車両ダイナミクスモデル
【図３】経路追跡事前照準モデル
【図４】ISTE拡張集合のパーテイション
【図５】下層速度拡張集合パーテイション
【図６】下層偏差追跡拡張集合領域パーテイション図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
添付の図面を参考しながら本発明をさらに説明する。
図1のように本発明の制御原理および方法は下記のステップで示す。
Step1: 三自由度ダイナミクスモデルの建て
【０００９】
本発明は，縦運動，横運動およびヨー運動を含む３自由度の車両ダイナミクスモデルを採用し，図2は車両の三自由度モノレールダイナミクスモデルの概略図である。ニュートンの第2法則の定理によれば，x軸，y軸，z軸に沿った平衡方程式が得られる。
【数１】
2021517531.tif 000003
式で，m：車両のマス；x：縦方向変位；φ：ヨー角；δf：前輪角度；
2021517531.tif 000004
：ヨー角速度；y：横変位；Iz：Z軸の慣性モーメント；Fx：車両縦方向のトータル合成力；Fy：車両縦方向のトータル合成力；Mz：車両のトータルヨーモーメント；Fcf，Fcr：車両前後タイヤ横方向の力はタイヤの横向き弾性係数と角度に決定される。Flf，Flr車両前後タイヤ縦方向の力はタイヤの横向き弾性係数とスリップ率に決定される。Fxf，Fxr：車両前後タイヤx方向の力；Fyf，Fyr：車両前後タイヤy方向の力； a：前軸より重心までの距離，b後軸より重心までの距離。
【００１０】
車両の経路追跡プロセスで，事前照準偏差は方位偏差と事前照準ポイントで横方向の位置偏差で組み合わせる。図３に示すように
2021517531.tif 000005
は事前照準ポイントで横方向の位置偏差，
2021517531.tif 000006
は方位偏差，
2021517531.tif 000007
は事前照準距離である。
【００１１】
図の幾何学の関係に従い：
【数２】
2021517531.tif 000008
【数３】
2021517531.tif 000009
Step2: 車線フィッティング計算
【００１２】
二次多項式を用いて車線のフィッティング計算を行い，路線曲率ρとカメラより路面両側の車線距離
2021517531.tif 000010
，
2021517531.tif 000011
によると，車両走行カーブでのフィッティング方程式：
【数４】
2021517531.tif 000012
【００１３】
この式で，ρ：路線曲率，
2021517531.tif 000013
，
2021517531.tif 000014
：カメラより路面左右車線までの距離，
2021517531.tif 000015
：車線の方位角，
2021517531.tif 000016
は左側車線フィッティング関数，
2021517531.tif 000017
は右側車線フィッティング関数である。
車両の方位角偏差レンジ-1radから1radまでを考慮した上，車線の曲率認識レンジは-0.12/mから0.12/mまでの間に設置する。
Step3:上層ISTE拡張制御器の設計
1)制御インデックス(ISTE)拡張集合
【００１４】
制御インデックス(ISTE)制御効果を評価し，車線維持の制御目標はインテリジェント自動車の車線以内での移動である。即ち，横方向い位置偏差
2021517531.tif 000018
と方位偏差
2021517531.tif 000019
が0になる。したがって，方位偏差と事前照準ポイントでの横方向い位置偏差を制御インデックスとする。拡張制御インデックスの計算方法は下記のように時間と偏差二乗の掛けを積分する。
【数５】
2021517531.tif 000020
式より，
2021517531.tif 000021
は横方向の位置偏差の制御インデックスで， 
2021517531.tif 000022
は調整時間である。
【数６】
2021517531.tif 000023
式より，
2021517531.tif 000024
は方位偏差制御インデックスである。
【００１５】
上層ISTE拡張制御器の特徴量は制御インデックス
2021517531.tif 000025
，
2021517531.tif 000026
で決定され，制御効果を持つ拡張集合
2021517531.tif 000027
が確立される。
【００１６】
2)制御インデックス(ISTE)領域分割
拡張制御インデックスISTEは時間と偏差二乗の掛けを積分すると，結果は
2021517531.tif 000028
範囲で変化することによって，制御効果を持つ領域は：
【数７】
2021517531.tif 000029
制御効果を持つ境界は
2021517531.tif 000030
と
2021517531.tif 000031
制御効果の拡張集合の従来レンジに制約され，その値は下記の数式に表す。
【数８】
2021517531.tif 000032
【数９】
2021517531.tif 000033
【００１７】
この式で，
2021517531.tif 000034
は横方向位置偏差の従来の制約レンジで，
2021517531.tif 000035
は方位偏差の拡張制約レンジである。この値は下層拡張制御器制約の値に対応し，速度に応じて適応的に変化する。
制御効果を持つ拡張境界は，
【数１０】
2021517531.tif 000036
制御効果を持つ境界は
2021517531.tif 000037
と
2021517531.tif 000038
制御効果の拡張集合のレンジに制約され，その値は下記の数式に表す。
【数１１】
2021517531.tif 000039
【数１２】
2021517531.tif 000040
【００１８】
式の中で，
2021517531.tif 000041
：横方向の位置偏差の従来制約レンジ，
2021517531.tif 000042
：方位偏差の従来制約レンジ，この値は下層拡張制御器制約の値に対応し，速度に応じて適応的に変化する。
【００１９】
3)計算制御インデックス(ISTE)相関関数
次元削減の方法に基づいて制御インデックス(ISTE)相関関数を導き，図4に示すのは制御インデックス(ISTE)の拡張集合領域であり，
2021517531.tif 000043
は走行中の車両制御インデックス値が制御インデックス拡張集合中での位置である。最適な状況ポイントは偏差がないことで，原点O(0,0)とポイントPとがつながり，従来領域と拡張領域はポイント
2021517531.tif 000044
で交わるので，一次元の拡張距離を検討する。
【００２０】
したがって，Pポイントから従来領域
2021517531.tif 000045
と拡張領域
2021517531.tif 000046
の拡張距離は
2021517531.tif 000047
と
2021517531.tif 000048
であり，値は下記のように表す。
【数１３】
2021517531.tif 000049
【数１４】
2021517531.tif 000050
そこで，制御インデックスの相関関数
2021517531.tif 000051
は下記で表す：
【数１５】
2021517531.tif 000052
式より，
【数１６】
2021517531.tif 000053
4)上層拡張制御器決定方法の確立
上層拡張制御器決定には下記のような専門知識ベースを用い：
a. 
2021517531.tif 000054
の場合，制御効果は制御の目標に達し，従来の制御係数を保つ；
b. 
2021517531.tif 000055
の場合，制御効果を向上する必要があり，下層コントローラ係数を変更すべきである；
c. 
2021517531.tif 000056
の場合，制御失敗；
【００２１】
d. 下層特徴状態は二次測定モード(臨界定常状態)で長期滞在の場合，コントローの量がほぼ変化しないことを示す。よって，測定モードの制御係数を適切に増加する必要があり，早いうちに特徴状態を定常状態へ変更させる；
【００２２】
e. 今回の制御効果と前回の制御効果とを比べると，今回の制御効果が悪い場合，測定モードの係数を前回の制御係数に戻し，そして制御係数を適切に減らす。
決定結果は：
2021517531.tif 000057
のとき，専門知識aを選択；
2021517531.tif 000058
のとき，専門知識b，d，eを選択；
2021517531.tif 000059
のとき，専門知識cを選択。
Step4： 下層速度拡張制御器設計
【００２３】
車両縦方向速度
2021517531.tif 000060
，予想縦方向速度
2021517531.tif 000061
の偏差及び変化率を下層速度拡張制御器の特徴量とし，
2021517531.tif 000062
は速度拡張制御器の特徴集合であり，最適な状態は
2021517531.tif 000063
である。
速度特徴量の従来領域の境界は：
【数１７】
2021517531.tif 000064
【００２４】
式より，
2021517531.tif 000065
と
2021517531.tif 000066
はそれぞれ特徴集合
2021517531.tif 000067
従来領域の境界値である。
速度特徴量の拡張領域の境界は：
【数１８】
2021517531.tif 000068
【００２５】
式の中に，
2021517531.tif 000069
と
2021517531.tif 000070
はそれぞれ特徴集合
2021517531.tif 000071
拡張領域の境界値である。
非領域は特徴集合
2021517531.tif 000072
中の従来領域と拡張領域の部分を取り除いた領域である。
速度拡張制御器の拡張集合領域分割は図5のように示す。
したがって，速度拡張相関関数
2021517531.tif 000073
は下記のように計算する。
従来領域の拡張距離は：
【数１９】
2021517531.tif 000074
拡張領域の拡張距離は：
【数２０】
2021517531.tif 000075
そのほか，リアルタイムの特徴状態と最適な拡張距離は：
【数２１】
2021517531.tif 000076
2021517531.tif 000077
のとき，
【数２２】
2021517531.tif 000078
ではないと，
【数２３】
2021517531.tif 000079
そこで，速度特徴量の相関関数は
【数２４】
2021517531.tif 000080
速度拡張制御器の出力量の計算：
【００２６】
2021517531.tif 000081
のとき，リアルタイムの速度特徴量
2021517531.tif 000082
は従来の領域に置かれ，測定モード
2021517531.tif 000083
で表す。この状態では，速度制御をしやすくなり，制御過程が安定しており，完全に制御可能である；
制御器の出力とするタイヤの縦方向の力
2021517531.tif 000084
：
【数２５】
2021517531.tif 000085
2021517531.tif 000086
は状態フィードバックゲイン係数である。
【００２７】
2021517531.tif 000087
のとき，リアルタイム速度特徴量
2021517531.tif 000088
は拡張領域に置かれ，測定モード
2021517531.tif 000089
で表す。この状態では，速度制御をし難しくなり，実際の車速と目標車速の偏差が大きくなることと伴い，制御量と制御量の変化速度を増加する必要があり，制御過程は臨界安定状態である。
制御器の出力とするタイヤの縦方向の力
2021517531.tif 000090
：
【数２６】
2021517531.tif 000091
その中で，
2021517531.tif 000092
：追加の出力項ゲイン係数，
2021517531.tif 000093
：シンボリック関数であり，下記の関係を満足する：
【数２７】
2021517531.tif 000094
【００２８】
2021517531.tif 000095
のとき，リアルタイム速度特徴量
2021517531.tif 000096
は非領域に置かれ，測定モード
2021517531.tif 000097
で表す。この状態では，制御状態は最も不安定となり，実際の車速と目標車速の偏差が非常に大きくなることによって，予想通りの車速に早めに達するために，タイヤ縦方向の力は最大値
2021517531.tif 000098
に達する必要がある。
したがって，速度拡張制御器のタイヤ縦方向の出力は
【数２８】
2021517531.tif 000099
Step5：下層偏差追跡拡張制御器の設計
1)下層偏差追跡の拡張特徴量の抽出と境界の分割
【００２９】
下層偏差追跡の拡張制御器は事前照準ポイントの横方向位置偏差
2021517531.tif 000100
と方位偏差
2021517531.tif 000101
で構成された二次元の特徴状態集合
2021517531.tif 000102
である。自動運転自動車の横方向の制御にとって，走行中の車両の軌跡と目標軌跡の横方向の位置と方位偏差がゼロになる。図6に示すのは下層拡張制御器の特徴集合領域分割状況である。
拡張制御理論に基づいて，それぞれの特徴量の従来領域と拡張領域は下記のように表す：
【数２９】
2021517531.tif 000103
式の中で，
2021517531.tif 000104
と
2021517531.tif 000105
は特徴集合
2021517531.tif 000106
の従来領域の境界値。
【数３０】
2021517531.tif 000107
式の中で，
2021517531.tif 000108
と
2021517531.tif 000109
は特徴集合
2021517531.tif 000110
の拡張領域の境界値。
非領域は特徴集合
2021517531.tif 000111
中の従来領域と拡張領域の部分を取り除いた領域である。
2)下層拡張制御器相関関数の設計
【００３０】
自動運転自動車の横方向の制御にとって，走行中の車両の軌跡と目標軌跡の横方向の位置と方位偏差がゼロになる。したがって，特徴量の最適な状態は
2021517531.tif 000112
。
車両走行中では，リアルタイムの特徴状態量は
2021517531.tif 000113
で表す。そして，リアルタイム状態量と最適な状態ポイントの拡張距離は：
【数３１】
2021517531.tif 000114
式の中で，
2021517531.tif 000115
と
2021517531.tif 000116
はそれぞれリアルタイム状態量と最適な状態ポイントの拡張距離の重み係数であり，通常1にする。
従来拡張距離は：
【数３２】
2021517531.tif 000117
拡張領域の拡張距離は：
【数３３】
2021517531.tif 000118
もしリアルタイム特徴状態量
2021517531.tif 000119
が従来領域の
2021517531.tif 000120
に置かれた場合，相関関数は下記のようになる：
【数３４】
2021517531.tif 000121
ではないと，
【数３５】
2021517531.tif 000122
したがって，相関関数は下記で示す：
【数３６】
2021517531.tif 000123
3)下層測定モード認識
上記の相関関数
2021517531.tif 000124
に基づいてシステム特徴量
2021517531.tif 000125
のモード認識を行い，モード認識のルールは下記となる：
【００３１】
2021517531.tif 000126
の場合，リアルタイム特徴状態量
2021517531.tif 000127
は従来領域に置かれ，測定モード
2021517531.tif 000128
で表す；この状態では，車線の偏差が小さいことと伴い，制速度制御をしやすくなり，制御過程が安定しており，完全に制御可能である； 
【００３２】
2021517531.tif 000129
の場合,リアルタイム特徴状態量
2021517531.tif 000130
は拡張領域に置かれ，測定モード
2021517531.tif 000131
で表し，この状態では，車線の偏差が大きくなり，速度制御をし難しくなり，制御量と制御量の変化速度を増加する必要があり，制御過程は臨界安定状態である。
【００３３】
上記2つのケース以外の場合，リアルタイム
2021517531.tif 000132
は非領域に置かれ，測定モード
2021517531.tif 000133
で表し，この状態では，車線の偏差が非常に大きくなり，制御過程は最も不安定状態となる。
4) 下層制御器の前輪角度の出力
測定モードは
2021517531.tif 000134
の場合，車両-道路システムは安定状態となり，この時制御器の前輪角度の出力は：
【数３７】
2021517531.tif 000135
【００３４】
式の中で，
2021517531.tif 000136
は特徴量
2021517531.tif 000137
に基づいた測定モード
2021517531.tif 000138
の状態フィードバック係数，
2021517531.tif 000139
，
2021517531.tif 000140
と
2021517531.tif 000141
はそれぞれ特徴量
2021517531.tif 000142
と特徴量
2021517531.tif 000143
のフィードバックゲイン係数に対応する。本発明は極点配置の方法を用いて状態フィードバック係数を選択する。
2021517531.tif 000144
の値は
2021517531.tif 000145
である。
【００３５】
測定モードは
2021517531.tif 000146
の場合，システムは臨界不安定状態となり，調整範囲で制御器の追加出力項を増加することで，再度システムを安定状態へ調整することができる。制御器の前輪角度の出力値は：
【数３８】
2021517531.tif 000147
【００３６】
2021517531.tif 000148
は測定モード
2021517531.tif 000149
での追加出力項の制御係数であり，この係数は主に測定モード
2021517531.tif 000150
に基づいて制御量を適切に手動的に調整するため，追加出力項はシステムを安定状態へ戻させる。
式の中で，
【数３９】
2021517531.tif 000151
【００３７】
2021517531.tif 000152
は制御器の追加出力項で，下層相関関数の値
2021517531.tif 000153
と関連する。相関関数は車両が車線の中心に沿って調整の難しさを表現する。したがって，相関関数の値の変化を通し，制御難しさによってリアルタイムで制御器の追加出力項の値を変更する。
【００３８】
測定モード
2021517531.tif 000154
の場合，車両から道路の中心線までの距離の偏差が大きく，システムを安定状態へ調整することができないため，安全な車両走行を確保するには制御器の前輪角度の出力値は：
【数４０】
2021517531.tif 000155
【００３９】
測定モード
2021517531.tif 000156
の場合，車両走行中では車線より偏差が大きく，車線の維持制御が失敗となる。元の車線に戻るために，前輪の出力角度を大きくする必要がある。車速が速い時に，前輪の大角度は車両の走行に不安全の恐れがある。現在の中国の道路計画のサイズによると，このような状況はめったに存在しないため，制御過程ではできるだけ避けるべきである。
したがって，下層拡張制御器の特徴量
2021517531.tif 000157
前輪角度の出力値は：
【数４１】
2021517531.tif 000158
【００４０】
上記の制御器の出力を車両モデルにフィードバックすると，モデル内の関連パラメータをリアルタイムで調整して車両が軌道追跡の状況をリアルタイムで調整できるようにする。
【００４１】
上記の具体的な説明は，本発明の可能な実施形態の単なる例示であり，本発明の範囲を限定することを意図するものではない。本発明の精神から逸脱しない同等の実施形態または修正は，本発明の範囲内に含まれることが意図されている。
【図１】
2021517531.tif 000289
【図２】
2021517531.tif 000290
【図３】
2021517531.tif 000291
【図４】
2021517531.tif 000292
【図５】
2021517531.tif 000293
【図６】
2021517531.tif 000294
【国際調査報告】
2021517531.tif 000295
2021517531.tif 000296
2021517531.tif 000297
2021517531.tif 000298