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公開番号2024079920
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-06-13
出願番号2022192610
出願日2022-12-01
発明の名称最適演算装置
出願人三菱電機株式会社
代理人弁理士法人ぱるも特許事務所
主分類B60W 50/00 20060101AFI20240606BHJP(車両一般)
要約【課題】状態変数、入力変数、及び環境条件の変化が大きい場合でも、入力変数の初期値を、最終的に演算される入力変数の最適値に近づけて設定することができる最適演算装置を提供する。
【解決手段】前々回の演算周期の入力変数の最適値と前回の演算周期の入力変数の最適値との差分値と、前回の演算周期の入力変数の前記最適値とに基づいて、今回の演算周期の入力変数の初期値を設定し、演算周期毎に、最適化問題を解くように、入力変数を初期値から繰り返し演算により更新し、予測期間の各時点の状態変数及び入力変数の最適値を演算する最適演算装置。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
予測期間の各時点の入力変数の初期値を設定する初期値設定部と、
演算周期毎に、前記入力変数を入力として状態変数を演算する状態方程式を用い、前記入力変数及び前記状態変数を評価する評価関数、及び前記入力変数又は前記状態変数を制約する１つ以上の制約条件を有する最適化問題を解くように、前記入力変数を前記初期値から繰り返し演算により更新し、前記予測期間の各時点の前記状態変数及び前記入力変数の最適値を演算する最適値演算部と、を備え、
前記初期値設定部は、前々回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値と前回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値との差分値と、前回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値とに基づいて、今回の前記演算周期の前記入力変数の前記初期値を設定する最適演算装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
前記初期値設定部は、前記予測期間の各時点について、前々回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値と前回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値との前記差分値と、前回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値とに基づいて、今回の前記演算周期の前記初期値を設定する請求項１に記載の最適演算装置。
【請求項３】
前記初期値設定部は、前回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値から前々回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値を減算した前記差分値を、前回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値に加算して、今回の前記演算周期の前記初期値を設定する請求項１又は２に記載の最適演算装置。
【請求項４】
自車両の周辺状態を取得する周辺状態取得部と、
自車両の走行状態を取得する走行状態取得部と、
自車両の目標走行状態を設定する目標走行状態設定部と、
車両制御量の目標値に基づいて、自車両を制御する車両制御部と、を備え、
前記最適値演算部は、前記演算周期毎に、車両制御に係る前記入力変数を入力として自車両の挙動を表す前記状態変数を演算する前記状態方程式を用い、少なくとも前記目標走行状態と前記状態方程式により算出される予測走行状態との差が小さくなるほど評価が高くなる前記評価関数、及び前記入力変数又は前記状態変数を制約する１つ以上の前記制約条件を有する前記最適化問題を解くように、前記入力変数を前記初期値から繰り返し演算により更新し、前記予測期間の各時点の前記入力変数の最適値を演算し、前記最適値に基づいて、前記車両制御量の目標値を設定する請求項１に記載の最適演算装置。
【請求項５】
前記制約条件は、前記入力変数である自車両の加加速度に応じて変化する前記状態変数である自車両の加速度を制約し、
前記初期値設定部は、前記入力変数である前記加加速度の前記初期値を設定する請求項４に記載の最適演算装置。
【請求項６】
前記制約条件は、前記入力変数である自車両の操舵角速度に応じて変化する前記状態変数である自車両の横方向の位置を制約し、
前記初期値設定部は、前記入力変数である前記操舵角速度の前記初期値を設定し、
前記最適値演算部は、前記操舵角速度の前記最適値に基づいて、前記車両制御量の目標値である操舵角度を演算する請求項４又は５に記載の最適演算装置。
【請求項７】
前記最適化問題は、前記評価関数の勾配、及び１つ以上の前記制約条件の勾配をラグランジュ乗数で線形結合した、前記最適値が満たすべき最適条件であるカルーシュ・クーン・タッカー条件を有する請求項１に記載の最適演算装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本願は、最適演算装置に関するものである。
続きを表示（約 1,900 文字）【背景技術】
【０００２】
特許文献１の技術では、自車両の状態の変化、及び周辺の状態の変化に応じて、最適制御問題を解く際の初期値、及び予測期間を設定している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２０－８８８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、特許文献１の技術では、自車両の状態の変化、及び周辺の状態の変化が大きい場合に、乱数を用いて初期値を設定しているので、初期値が、最終的に演算される最適値から離れ、最適化問題を解く処理負荷が増加する。また、最適化問題を解く際の初期値を用いた初期の演算において、初期値の変動が大きいと、状態変数が、制約条件に制約される場合がある。初期の演算において、制約条件により制約されると、最適化問題を解く処理負荷が増加する。
【０００５】
そこで、本願は、状態変数、入力変数、及び環境条件の変化が大きい場合でも、入力変数の初期値を、最終的に演算される入力変数の最適値に近づけて設定することができる最適演算装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本願に係る最適演算装置は、
予測期間の各時点の入力変数の初期値を設定する初期値設定部と、
演算周期毎に、前記入力変数を入力として状態変数を演算する状態方程式を用い、前記入力変数及び前記状態変数を評価する評価関数、及び前記入力変数又は前記状態変数を制約する１つ以上の制約条件を有する最適化問題を解くように、前記入力変数を前記初期値から繰り返し演算により更新し、前記予測期間の各時点の前記状態変数及び前記入力変数の最適値を演算する最適値演算部と、を備え、
前記初期値設定部は、前々回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値と前回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値との差分値と、前回の前記演算周期の前記入力変数の前記最適値とに基づいて、今回の前記演算周期の前記入力変数の前記初期値を設定するものである。
【発明の効果】
【０００７】
本願に係る最適演算装置によれば、前々回の演算周期の最適値と前回の演算周期の最適値との差分値と、前回の演算周期の最適値とに基づいて、今回の演算周期の初期値を設定することにより、演算周期の間に変化した、状態変数、入力変数、及び環境条件の変化量の影響を考慮して、今回の演算周期の初期値を設定することができる。特に、状態変数、入力変数、及び環境条件が急速に変化している場合に、入力変数の初期値を、最終的に演算される入力変数の最適値に近づけて設定することができる。また、入力変数の初期値が適切に設定されるので、初期の演算において、不必要に制約条件に制約されないようにできる。よって、最適化問題を解く演算処理負荷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
実施の形態１に係る最適演算装置が組み込まれた車両制御装置及び車両システムの概略ブロック図である。
実施の形態１に係る車両制御装置のハードウェア構成図である。
実施の形態１に係る車両制御装置の別例のハードウェア構成図である。
実施の形態１に係る最適値の演算処理を説明するフローチャートである。
実施の形態１に係る最適値の増加時の入力変数の最適値の演算処理を説明する図である。
実施の形態１に係る最適値の減少時の入力変数の最適値の演算処理を説明する図である。
実施の形態１に係る最適値の増減時の入力変数の最適値の演算処理を説明する図である。
実施の形態１に係る自車両の座標系を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
１．実施の形態１
実施の形態１に係る最適演算装置について図面を参照して説明する。本実施の形態では、最適演算装置は、自車両に搭載されており、自車両の制御の最適演算を行う。最適演算装置は、車両制御装置５０に組み込まれている。車両システム１及び車両制御装置５０は、自車両に搭載されている。
【００１０】
図１に示すように、車両システム１は、車両状態検出装置３１、周辺監視装置３２、位置検出装置３３、地図情報データベース３４、無線通信装置３５、車両制御装置５０、駆動制御装置３６、動力機８、及び電動操舵装置７等を備えている。
（【００１１】以降は省略されています）

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