特開 2024-11916 制御装置、制御方法、および制御プログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024011916

(43)【公開日】2024-01-25

(54)【発明の名称】制御装置、制御方法、および制御プログラム

(51)【国際特許分類】

   B62D 6/00 20060101AFI20240118BHJP

【ＦＩ】

B62D6/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022114258

(22)【出願日】2022-07-15

(71)【出願人】

【識別番号】000005119

【氏名又は名称】日立造船株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000338

【氏名又は名称】弁理士法人 ＨＡＲＡＫＥＮＺＯ ＷＯＲＬＤ ＰＡＴＥＮＴ ＆ ＴＲＡＤＥＭＡＲＫ

(72)【発明者】

【氏名】松▲崎▼ 弘樹

(72)【発明者】

【氏名】笠原 暢

【テーマコード（参考）】

3D232

【Ｆターム（参考）】

3D232CC20

3D232CC24

3D232DA03

3D232DA04

3D232DA22

3D232DA23

3D232DA90

3D232DC03

3D232DC04

3D232DC09

3D232DC22

3D232DD02

3D232DE02

3D232EA01

3D232EB04

3D232EB07

3D232EB08

3D232EC23

(57)【要約】

【課題】不感帯の影響をキャンセルしつつ、蛇行や発散の発生を防ぐ。
【解決手段】制御装置（１）は、車両の進行方向を制御する制御値として当該車両の舵角を算出する舵角算出部（１１）と、舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始すると共に、次に舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに不感帯幅をゼロにする不感帯補償部（１２）と、を備える。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

車両の進行方向を制御する制御値として当該車両の舵角を算出する舵角算出部と、
前記舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始すると共に、次に前記舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに前記不感帯幅をゼロにする不感帯補償部と、を備える、制御装置。

【請求項2】

前記不感帯補償部は、前記車両の進行方向の変化速度に連動させて、前記不感帯幅を減少させる、請求項１に記載の制御装置。

【請求項3】

前記不感帯補償部は、前記車両の進行方向の変化速度がピークに達したことを契機として前記不感帯幅を減少させ始める、請求項２に記載の制御装置。

【請求項4】

前記不感帯補償部は、前記不感帯補償を開始したタイミングおよび前記不感帯補償を開始したときの前記舵角の少なくとも何れかを基準として前記不感帯幅を減少させ始めるタイミングを決定する、請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項5】

前記不感帯補償部は、前記車両の進行方向の変化速度がピークに達した時点から所定期間で前記不感帯幅をゼロにする、請求項１または２に記載の制御装置。

【請求項6】

前記不感帯補償部は、前記車両の進行方向の変化速度に応じて前記不感帯補償の開始時における前記不感帯幅を決定する、請求項１から３の何れか１項に記載の制御装置。

【請求項7】

車両の進行方向を制御する制御値として当該車両の舵角を算出する舵角算出部と、
前記舵角に対する不感帯補償を行うものであって、前記車両の進行方向の変化速度に応じて当該不感帯補償の開始時における不感帯幅を決定する不感帯補償部と、を備える、制御装置。

【請求項8】

１または複数の情報処理装置が実行する車両の制御方法であって、
前記車両の進行方向を制御する制御値として当該車両の舵角を算出する舵角算出ステップと、
前記舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始すると共に、次に前記舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに前記不感帯幅をゼロにする不感帯補償ステップと、を含む車両の制御方法。

【請求項9】

請求項１に記載の制御装置としてコンピュータを機能させるための制御プログラムであって、前記舵角算出部および前記不感帯補償部としてコンピュータを機能させるための制御プログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、車両を自律走行させるための制御装置等に関する。

【背景技術】

【0002】

トラクタ等の作業車両を自律走行させるための技術が従来から知られている。例えば、下記の特許文献１には、自動運転制御部によりトラクタの自動運転を制御する自動運転システムが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９－０４９８９６号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

これは作業用車両に限られないが、ハンドル（ステアリングホイール）を操作することで進行方向を制御する車両には、ハンドルを操作しても車輪が動かず、舵角が変化しない範囲が存在する。このため、特許文献１のように、ハンドルに対して制御を行うことにより車両を旋回させる場合、旋回のタイミングが遅れて蛇行走行となってしまうことがある。このような蛇行走行の原因と考えられる、ハンドル操作のために入力される舵角の制御値の範囲のうち、車輪の角度変化を生じさせない範囲は不感帯と呼ばれる。

【0005】

不感帯の影響を抑えるための方法としては不感帯補償が知られている。舵角の制御において不感帯補償を行う場合には、舵角の制御値に所定の不感帯幅を加算すればよい。これにより、車輪の角度変化が所定のタイミングで開始されるようにして、旋回のタイミングが遅れることを防ぐことができる。

【0006】

しかしながら、不感帯幅を加算する場合、不感帯幅を加算した分だけ舵角の制御値の振幅が大きくなり、これは蛇行や発散の原因となる。本発明の一態様は、不感帯の影響をキャンセルしつつ、舵角の制御値の振幅が大きくなり過ぎることによる蛇行や発散の発生を防ぐことを可能にする制御装置等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】

【0007】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御装置は、車両の進行方向を制御する制御値として当該車両の舵角を算出する舵角算出部と、前記舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始すると共に、次に前記舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに前記不感帯幅をゼロにする不感帯補償部と、を備える。

【0008】

上記の課題を解決するために、本発明の一態様に係る制御方法は、１または複数の情報処理装置が実行する車両の制御方法であって、前記車両の進行方向を制御する制御値として当該車両の舵角を算出する舵角算出ステップと、前記舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始すると共に、次に前記舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに前記不感帯幅をゼロにする不感帯補償ステップと、を含む。

【発明の効果】

【0009】

本発明の一態様によれば、不感帯の影響をキャンセルしつつ、舵角の制御値の振幅が大きくなり過ぎることによる蛇行や発散の発生を防ぐことが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明の一実施形態に係る制御装置の要部構成の一例を示すブロック図である。

【図2】上記制御装置によるトラクタの走行制御を説明する図である。

【図3】不感帯補償の例を示す図である。

【図4】不感帯補償部が実行する処理の一例を示すフローチャートである。

【図5】不感帯幅を調整する処理の一例を示すフローチャートである。

【図6】不感帯補償の他の例を示す図である。

【図7】不感帯補償のさらに他の例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

〔制御装置の構成〕
本実施形態に係る制御装置１の構成を図１に基づいて説明する。図１は、制御装置１の要部構成の一例を示すブロック図である。また、図１には、制御装置１の制御対象である車両の一例としてトラクタＴＲ１を記載している。図示は省略しているが、トラクタＴＲ１には、トラクタＴＲ１の位置を検出する位置検出装置およびトラクタＴＲ１の速度を検出する速度センサ等のトラクタＴＲ１の自動運転に必要な各種装置が取り付けられており、これらの装置は制御装置１に接続されている。

【0012】

制御装置１は、トラクタＴＲ１の動作を制御する装置である。制御装置１は、トラクタＴＲ１に内蔵されていてもよいし、トラクタＴＲ１に外付けされていてもよい。図示のように、制御装置１は、舵角算出部１１と不感帯補償部１２を備えていると共に、制御装置１が使用する各種データを記憶する記憶部１３を備えている。

【0013】

舵角算出部１１は、トラクタＴＲ１に取り付けられた位置検出装置により検出されたトラクタＴＲ１の位置情報、および、トラクタＴＲ１の正面方向を示す方位角を示す情報を取得し、それらの情報を用いてトラクタＴＲ１の舵角を算出する。この舵角は、トラクタＴＲ１の進行方向を制御する制御値である。舵角算出部１１による舵角の計算方法については後記「走行制御」の項目で説明する。

【0014】

不感帯補償部１２は、舵角算出部１１が出力する舵角に対して不感帯補償を行い、不感帯補償後の舵角を指令舵角としてトラクタＴＲ１に出力する。より詳細には、不感帯補償部１２は、舵角算出部１１が出力する舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始する。そして、不感帯補償部１２は、舵角算出部１１が出力する舵角が次に減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに不感帯幅をゼロにする。

【0015】

以上のように、制御装置１は、トラクタＴＲ１の進行方向を制御する制御値としてトラクタＴＲ１の舵角を算出する舵角算出部１１と、舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始すると共に、次に舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに不感帯幅をゼロにする不感帯補償部１２と、を備える。

【0016】

上記の構成によれば、舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるとき、すなわちトラクタＴＲ１の進行方向を変えるときに不感帯補償を開始するので、トラクタＴＲ１の進行方向を変える際の不感帯の影響をキャンセルすることができる。また、上記の構成によれば、次に舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまで、すなわち次にトラクタＴＲ１の進行方向を変えるときまでに不感帯幅をゼロにする。よって、舵角の制御値の振幅が大きくなり過ぎることを防ぎ、これにより蛇行や発散の発生を防ぐことが可能になる。なお、ここで、「不感帯幅をゼロにする」とは、舵角の制御値の振幅が大きくなり過ぎることを防ぎ、これにより蛇行や発散の発生を防ぐことが可能な程度の十分に小さい値まで不感帯幅を減少させることを意味する。つまり、「不感帯幅をゼロにする」の範疇には、不感帯幅を完全にゼロにする構成の他、不感帯幅を実質的にゼロにする構成等も含まれる。以下の説明においても同様である。また、制御装置１は、トラクタＴＲ１に限られず、任意の車両の走行制御に利用することができる。このため、以下の説明における「トラクタＴＲ１」は、任意の「車両」に置き換えることができる。

【0017】

〔走行制御〕
制御装置１によるトラクタＴＲ１の走行制御について図２に基づいて説明する。図２は、制御装置１によるトラクタＴＲ１の走行制御を説明する図である。図２では、目標経路始点ＷＰｓと目標経路終点ＷＰｅとを結ぶ経路をトラクタＴＲ１に走行させることを想定している。なお、図２において、Ｙ軸の正方向が北、Ｘ軸の正方向が東である。また、図２においては、トラクタＴＲ１の正面方向を示す方位角θｐは、真北の方向（Ｙ軸方向）を基準として表している。つまり、トラクタＴＲ１が真北を向いているときの方位角θｐは０°であり、トラクタＴＲ１が真東を向いているときの方位角θｐは９０°である。

【0018】

図２に示す状態では、制御装置１が取り付けられたトラクタＴＲ１は、目標経路始点ＷＰｓと目標経路終点ＷＰｅとを結ぶ経路から外れた位置にある。当該経路からトラクタＴＲ１の重心位置Ｐまでの距離（横方向偏差）はΔｄである。図２では、重心位置Ｐから距離Δｄだけ離れた経路上の点をＭとしている。

【0019】

この場合、制御装置１は、トラクタＴＲ１に取り付けられた位置検出装置が出力する位置情報に基づいて、トラクタＴＲ１を経路上に移動させる制御を行う。具体的には、制御装置１が備える舵角算出部１１が、上述の点Ｍから上述の経路を予め定められた前方注視距離Ｌだけ進んだ位置を仮想目標点Ｔに設定する。続いて、舵角算出部１１は、重心位置Ｐと仮想目標点Ｔを結ぶ線分と基準方向（真北）とのなす角を目標方位角θｔに設定する。そして、舵角算出部１１は、設定した目標方位角θｔと、トラクタＴＲ１の方位角θｐとの差を方位偏差Δθ（経路方位偏差Δθｃ）として算出し、算出した方位偏差ΔθだけトラクタＴＲ１を旋回させるための舵角δを算出する。

【0020】

例えば、舵角算出部１１は、方位偏差Δθを方位についての比例制御器に入力して算出させた舵角の方位要素δａと、距離Δｄを横方向についての比例積分制御器に入力して算出させた舵角の横方向要素δｓとに基づいて舵角δを算出してもよい。なお、上記の比例制御器と比例積分制御器は舵角算出部１１の構成要素として設ければよい。

【0021】

このようにして算出された舵角δに対して不感帯補償部１２が不感帯補償を行い、不感帯補償後の舵角を指令舵角としてトラクタＴＲ１に出力し、これによりトラクタＴＲ１のハンドル（ステアリングホイール）が指令舵角分だけ回動する。以上のような処理は、重心位置Ｐを随時更新しながら、Δｄおよび方位偏差Δθがゼロになるまで繰り返し行われる。

【0022】

〔不感帯補償〕
本項目では、図３に基づいて不感帯補償の例を説明する。図３は、不感帯補償の例を示す図である。図３には、グラフＧ１～Ｇ４を示している。グラフＧ１は、舵角算出部１１が算出する舵角の時系列変化の一例を示している。図３の例では、舵角算出部１１が算出する舵角は、周期的かつ所定の振幅で増減している。

【0023】

また、グラフＧ２は、グラフＧ１のように舵角を変化させたときのトラクタＴＲ１の正面方向を示す方位偏差（図２におけるΔθ）の微分値の時系列変化を示している。方位角あるいは方位偏差の微分値は、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度を表している。方位偏差の微分値は舵角と同じ周期で増減しているが、舵角のグラフＧ１と方位偏差の微分値のグラフＧ２とは位相がずれている。すなわち、舵角がピークのときに微分値はゼロになり、微分値がピークのときに舵角はゼロになっている。これは、トラクタＴＲ１のハンドル（ステアリングホイール）を切る方向が反転する直前のタイミングで舵角はピークとなり、このタイミングではトラクタＴＲ１の進行方向が変化しないためである。

【0024】

グラフＧ３は、不感帯補償の比較例を示し、グラフＧ４は不感帯補償部１２による不感帯補償の例を示している。グラフＧ３およびＧ４における破線は舵角算出部１１が算出する舵角（グラフＧ１に示すものと同じ）の時系列変化を示し、実線は不感帯補償後の舵角の時系列変化を示している。

【0025】

グラフＧ３の例では、舵角算出部１１が算出する舵角がピークに達する直前に舵角を所定の不感帯幅だけ増加または減少させる不感帯補償を行っている。例えば、舵角が正の値でピークとなる時刻ｔ１付近においては舵角を減少させる負方向の不感帯補償を行っている。そして、舵角が負の値でピークとなる時刻ｔ３の直前で負方向の不感帯補償を終了し、その直後に舵角を増加させる正方向の不感帯補償を行っている。

【0026】

このような不感帯補償を行うことにより、不感帯の影響を抑えることが可能である。ただし、グラフＧ３の例では、不感帯補償後の舵角の振幅が、不感帯補償前よりも不感帯幅の分だけ大きくなっている。このような振幅の増加は蛇行や発散の原因となるため好ましくない。

【0027】

そこで、不感帯補償部１２は、舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始すると共に、次に舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに不感帯幅をゼロにする。

【0028】

例えば、グラフＧ４の例では、不感帯補償部１２は、舵角が増加から減少に転じる時刻ｔ１から不感帯補償を開始している。そして、不感帯補償部１２は、時刻ｔ２から不感帯幅を減少させ始め、時刻ｔ１の次に舵角が減少から増加に転じる時刻ｔ３までに不感帯幅をゼロにしている。これにより、振幅が大きくなり過ぎることを防ぎ、蛇行や発散の発生を防ぐことが可能になる。

【0029】

また、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値すなわちトラクタＴＲ１の進行方向の変化速度がピークに達したことを契機として、不感帯幅を減少させ始めてもよい。例えば、グラフＧ４の例では、時刻ｔ２の直前に方位偏差の微分値が負の値でピークとなっており、不感帯補償部１２は、このことを契機として不感帯幅を減少させ始めている。

【0030】

ここで、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度がピークに達した時点では、直前の不感帯の影響はキャンセルできていると考えられる。例えば、グラフＧ４の例では、時刻ｔ１におけるハンドルの切り返し時の不感帯の影響は、時刻ｔ２付近ではキャンセルできていると考えられる。

【0031】

そして、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度がピークに達した後は、当該変化速度は減少に転じるから、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度がピークに達したことを契機として不感帯幅を減少させ始める上記の構成によれば、不感帯の影響を確実にキャンセルしつつ、滑らかなステアリングを実現することが可能になる。

【0032】

〔不感帯幅の調整〕
また、グラフＧ４の例では、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値すなわちトラクタＴＲ１の進行方向の変化速度に連動させて不感帯幅を減少させている。例えば、時刻ｔ２から時刻ｔ３の期間では、方位偏差の微分値がゼロに近付くにつれて不感帯幅の減少速度を低下させている。

【0033】

一般に、車両の進行方向を変える場合、車両の進行方向の変化速度は経時的に増加してピークを迎えた後、経時的に減少してゼロになる。よって、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度に連動させて不感帯幅を減少させる上記の構成によれば、経時的に減少するトラクタＴＲ１の進行方向の変化速度に連動させて不感帯幅を減少させることができる。そして、これにより、不感帯補償後の舵角が急変することを防いで、滑らかなステアリングを実現することができる。

【0034】

方位偏差の微分値に連動させて不感帯幅を減少させる場合、不感帯補償部１２は、例えば下記の数式（１）を用いて不感帯幅を調整してもよい。

【0035】

【数1】

【0036】

上記数式（１）において、δ’deadzoneは調整後の不感帯幅であり、δdeadzoneは不感帯幅の初期値である。また、

【0037】

【数2】

【0038】

は方位偏差の微分値であり、

【0039】

【数3】

【0040】

は上記微分値のピーク値である。

【0041】

上記の数式（１）を用いて不感帯幅を調整する場合、方位偏差の微分値がピーク値と等しいときに、調整後の不感帯幅が初期値の１／２となる。そして、方位偏差の微分値のピーク値に対する比が減少するにつれて調整後の不感帯幅も減少し、方位偏差の微分値がゼロになるときに、調整後の不感帯幅がゼロになる。よって、不感帯補償部１２は、数式（１）を用いて不感帯幅を調整することにより、方位偏差の微分値がピークになったときからゼロになるまでの期間に徐々に不感帯幅を小さくすること、つまり方位偏差の微分値に連動させて不感帯幅を減少させることができる。

【0042】

〔方位偏差の微分値が小さい状態における不感帯幅の調整〕
ところで、方位偏差の微分値が小さい状態が続いているときは、舵角の変化が小さい状態が続いているといえる。例えば、トラクタＴＲ１が経路に沿って直進している際には、舵角および方位偏差の微分値の何れも変化が小さい状態となる。このような状態において、旋回時と同様の不感帯幅で不感帯補償を行った場合、指令舵角が振動的になり直進走行に支障が出ることも想定される。

【0043】

そこで、例えば、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値が所定の閾値φ以下であるときには、下記の数式（２）を用いて不感帯幅を調整してもよい。

【0044】

【数4】

【0045】

不感帯補償部１２は、上記数式（２）を用いて不感帯幅を調整することにより、方位偏差の微分値が小さいときに、不感帯補償の開始時における不感帯幅を小さくすることができる。また、上記数式（２）を用いて不感帯幅を調整する場合も、方位偏差の微分値が小さくなるにつれて、徐々に不感帯幅を小さくすることができる。

【0046】

このように、不感帯補償部１２は、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度に応じて不感帯補償の開始時における不感帯幅を決定してもよい。上述のように、トラクタＴＲ１の進行方向が大きく変化していないときに不感帯幅の大きい不感帯補償を行うと、かえって蛇行などが生じることがあるが、当該構成によれば、不要に大きい不感帯幅で不感帯補償が行われることを避けることができる。

【0047】

なお、不感帯補償部１２は、上記数式（２）を用いて不感帯補償の開始時における不感帯幅を決定した後、他の方法で不感帯幅を減少させてもよい。例えば、不感帯補償部１２は、上記数式（２）を用いて不感帯幅を決定した後、上記数式（１）を用いて不感帯幅を減少させてもよいし、後述する図６または図７のような方法で不感帯幅を減少させてもよい。

【0048】

〔処理の流れ〕
不感帯補償部１２が実行する処理について図４に基づいて説明する。図４は、不感帯補償部１２が実行する処理の一例を示すフローチャートである。なお、図４および後述の図５の処理が行われている期間中には、トラクタＴＲ１の進行方向を制御する制御値として舵角を算出する処理（舵角算出ステップ）が舵角算出部１１により所定時間毎に繰り返し行われ、算出された舵角が記憶部１３に記憶されている。

【0049】

Ｓ１では、不感帯補償部１２は、入力が増加したか否か、すなわち舵角算出部１１が算出した最新の舵角が、その直前に算出された舵角に対して増加したか否かを判定する。Ｓ１でＹＥＳと判定された場合にはＳ２の処理に進み、Ｓ１でＮＯと判定された場合にはＳ３の処理に進む。

【0050】

Ｓ２では、不感帯補償部１２は、入力の増減を表すパラメータを１に設定する。つまり、入力の増減を表すパラメータが１であることは、不感帯補償部１２に対する入力が増加していることを示す。Ｓ２の後は、Ｓ２１～Ｓ２６の処理に進む。

【0051】

一方、Ｓ３では、不感帯補償部１２は、入力の増減を表すパラメータを－１に設定する。つまり、入力の増減を表すパラメータが－１であることは、不感帯補償部１２に対する入力が減少していることを示す。Ｓ３の後は、Ｓ３１～Ｓ３６の処理に進む。

【0052】

Ｓ２１では、不感帯補償部１２は、入力が増加したか否かを判定する。Ｓ１、Ｓ２、Ｓ２１の順で処理が遷移した場合にはＳ２１の判定結果はＹＥＳとなる。後述するＳ２３またはＳ３６からＳ２１に遷移した場合には、舵角算出部１１が算出した最新の舵角が、その直前に算出された舵角に対して増加したか否かが判定される。Ｓ２１でＹＥＳと判定された場合にはＳ２２の処理に進み、Ｓ２１でＮＯと判定された場合にはＳ２３の処理に進む。

【0053】

Ｓ２２では、不感帯補償部１２は、舵角算出部１１が算出した舵角のピーク値を更新する。なお、Ｓ２２の処理の初回実行時には、記憶部１３にピーク値が記録され、Ｓ２２の処理の２回目以降の実行時には記憶部１３に記録されているピーク値が更新される。この後、処理はＳ２１に戻る。

【0054】

Ｓ２３では、不感帯補償部１２は、入力すなわち舵角算出部１１が算出した最新の舵角と、Ｓ２２で記録または更新されたピーク値との差が閾値以下であるか否かを判定する。この閾値は、舵角算出部１１が算出する舵角の微細な変動で不感帯補償が開始または終了させることを防ぐために設定されている。Ｓ２３でＹＥＳと判定された場合にはＳ２１の処理に戻り、Ｓ２３でＮＯと判定された場合にはＳ２４の処理に進む。

【0055】

なお、増減を表すパラメータが１であるときに入力が減少し（Ｓ２１でＮＯ）、かつピーク値と入力の差が閾値より大きくなる（Ｓ２３でＮＯ）ということは、舵角が増加から減少に転じたことを意味する。つまり、Ｓ２１およびＳ２３では舵角が増加から減少に転じたか否かが判定されている。

【0056】

Ｓ２４では、不感帯補償部１２は、正方向の不感帯補償の実行中であるか否かを判定する。なお、正方向の不感帯補償とは、舵角算出部１１が算出した舵角に所定の不感帯幅を加算することを意味する。Ｓ２４でＹＥＳと判定された場合にはＳ２５の処理に進み、Ｓ２４でＮＯと判定された場合にはＳ２６の処理に進む。

【0057】

Ｓ２５では、不感帯補償部１２は、正方向の不感帯補償を終了し、Ｓ２１の処理に戻る。一方、Ｓ２６では、不感帯補償部１２は、入力の増減を表すパラメータを、入力が減少していることを示す－１の値に更新し、負方向の不感帯補償すなわち舵角算出部１１が算出した舵角から所定の不感帯幅を減算する処理を開始する。この後、処理はＳ３１に進む。

【0058】

Ｓ３１では、不感帯補償部１２は、入力が減少したか否かを判定する。Ｓ１、Ｓ３、Ｓ３１の順で処理が遷移した場合、入力の変化がゼロでなければＳ３１の判定結果はＹＥＳとなる。Ｓ２６またはＳ３３からＳ３１に遷移した場合には、舵角算出部１１が算出した最新の舵角が、その直前に算出された舵角に対して減少したか否かが判定される。Ｓ３１でＹＥＳと判定された場合にはＳ３２の処理に進み、Ｓ３１でＮＯと判定された場合にはＳ３３の処理に進む。

【0059】

Ｓ３２では、不感帯補償部１２は、入力のピーク値すなわち舵角算出部１１が算出した舵角のピーク値を更新する。なお、Ｓ３２の処理の初回実行時には、記憶部１３にピーク値が記録され、Ｓ３２の処理の２回目以降の実行時には記憶部１３に記録されているピーク値が更新される。この後、処理はＳ３１に戻る。

【0060】

Ｓ３３では、不感帯補償部１２は、入力すなわち舵角算出部１１が算出した最新の舵角と、Ｓ３２で記録または更新されたピーク値との差が閾値以下であるか否かを判定する。Ｓ３３でＹＥＳと判定された場合にはＳ３１の処理に戻り、Ｓ３３でＮＯと判定された場合にはＳ３４の処理に進む。

【0061】

なお、増減を表すパラメータが－１であるときに入力が増加し（Ｓ３１でＮＯ）、かつピーク値と入力の差が閾値より大きくなる（Ｓ３３でＮＯ）ということは、舵角が減少から増加に転じたことを意味する。つまり、Ｓ３１およびＳ３３では舵角が減少から増加に転じたか否かが判定されている。

【0062】

Ｓ３４では、不感帯補償部１２は、負方向の不感帯補償の実行中であるか否かを判定する。なお、負方向の不感帯補償とは、舵角算出部１１が算出した舵角から所定の不感帯幅を減算することを意味する。Ｓ３４でＹＥＳと判定された場合にはＳ３５の処理に進み、Ｓ３４でＮＯと判定された場合にはＳ３６の処理に進む。

【0063】

Ｓ３５では、不感帯補償部１２は、負方向の不感帯補償を終了し、Ｓ３１の処理に戻る。一方、Ｓ３６では、不感帯補償部１２は、入力の増減を表すパラメータを、入力が増加していることを示す１の値に更新し、正方向の不感帯補償すなわち舵角算出部１１が算出した舵角に所定の不感帯幅を加算する処理を開始する。この後処理はＳ２１に戻る。

【0064】

〔処理の流れ：不感帯幅の調整〕
不感帯幅を調整するために不感帯補償部１２が実行する処理について図５に基づいて説明する。図５は、不感帯幅を調整する処理の一例を示すフローチャートである。図５の処理は、図４の処理と並行して行われる。

【0065】

Ｓ５では、不感帯補償部１２は、トラクタＴＲ１の正面方向を示す方位角（図２におけるθｐ）の微分値、あるいは方位偏差（図２におけるΔθ）の微分値を平滑化する。平滑化は、ノイズ等の影響を抑えて微分値の変動のパターンを適切に把握するために行われる。平滑化処理の内容は特に限定されず、例えば、不感帯補償部１２は、直近の所定数の微分値（例えば直近５点の微分値）の平均値を平滑化後の微分値としてもよい。なお、Ｓ５の処理は、最新の方位角を示す情報が取得される毎に行われ、平滑化された微分値は記憶部１３に記憶される。

【0066】

Ｓ６では、不感帯補償部１２は、不感帯補償の実行中であるか否かを判定する。Ｓ６の処理は、ＹＥＳと判定されるまで定期的に繰り返し行われ、Ｓ６でＹＥＳと判定された場合にはＳ７の処理に進む。なお、図５の処理は、図４のＳ２６またはＳ３６の処理の直後に行われてもよく、この場合Ｓ６の処理は省略してもよい。

【0067】

Ｓ７では、不感帯補償部１２は、正方向の不感帯補償の実行中であるか否かを判定する。Ｓ７でＹＥＳと判定された場合にはＳ８１の処理に進み、Ｓ７でＮＯと判定された場合にはＳ９１の処理に進む。以下説明するＳ８１～Ｓ８５およびＳ９１～Ｓ９５は、舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じたと判定されたことを契機として図４のＳ２６またはＳ３６で開始された不感帯補償において、次に舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに不感帯幅をゼロにする処理（不感帯補償ステップ）である。

【0068】

Ｓ８１では、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値が増加したか否かを判定する。この判定は、記憶部１３に記憶された時系列の微分値を参照することにより行われる。Ｓ８１でＹＥＳと判定された場合にはＳ８２の処理に進み、Ｓ８１でＮＯと判定された場合にはＳ８３の処理に進む。

【0069】

Ｓ８２では、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値のピーク値を更新する。なお、Ｓ８２の処理の初回実行時には、記憶部１３にピーク値が記録され、Ｓ８２の処理の２回目以降の実行時には記憶部１３に記録されているピーク値が更新される。この後、処理はＳ８１に戻る。

【0070】

Ｓ８３では、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値（Ｓ５で平滑化したもの）がゼロ以下であるか否かを判定する。正方向の不感帯補償の実行中に方位偏差の微分値がゼロ以下になるということは舵角が増加から減少に転じたことを意味する。つまり、Ｓ８３では舵角が増加から減少に転じたか否かが判定されている。Ｓ８３でＹＥＳと判定された場合にはＳ８４の処理に進み、Ｓ８３でＮＯと判定された場合にはＳ８５の処理に進む。Ｓ８５では、不感帯補償部１２は、不感帯幅をゼロにし、Ｓ７の処理に戻る。

【0071】

一方、Ｓ８４では、不感帯補償部１２は、不感帯幅を調整する。例えば、不感帯補償部１２は、下記の数式（３）により不感帯幅を調整してもよい。なお、数式（３）における微分値は、方位偏差の微分値（Ｓ５で平滑化したもの）であり、ピーク値はＳ８２で更新された最新のピーク値つまり上記微分値の極大値である。

【0072】

δ’deadzone＝δdeadzone×（微分値）／（ピーク値）…（３）
なお、不感帯補償部１２は、上述の数式（１）または（２）を用いて不感帯幅を調整してもよい。不感帯幅の調整後にはＳ８１の処理に戻る。

【0073】

また、Ｓ９１では、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値が減少したか否かを判定する。この判定は、記憶部１３に記憶された時系列の微分値を参照することにより行われる。Ｓ９１でＹＥＳと判定された場合にはＳ９２の処理に進み、Ｓ９１でＮＯと判定された場合にはＳ９３の処理に進む。

【0074】

Ｓ９２では、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値のピーク値を更新する。なお、Ｓ９２の処理の初回実行時には、記憶部１３にピーク値が記録され、Ｓ９２の処理の２回目以降の実行時には記憶部１３に記録されているピーク値が更新される。この後、処理はＳ９１に戻る。

【0075】

Ｓ９３では、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値（Ｓ５で平滑化したもの）がゼロ以上であるか否かを判定する。なお、負方向の不感帯補償の実行中に方位偏差の微分値がゼロ以上になるということは舵角が減少から増加に転じたことを意味する。つまり、Ｓ９３では舵角が減少から増加に転じたか否かが判定されているといえる。Ｓ９３でＹＥＳと判定された場合にはＳ９４の処理に進み、Ｓ９３でＮＯと判定された場合にはＳ９５の処理に進む。

【0076】

Ｓ９５では、不感帯補償部１２は、不感帯幅をゼロにし、Ｓ７の処理に戻る。一方、Ｓ９４では、不感帯補償部１２は、不感帯幅を調整する。調整方法としてはＳ８４と同様の方法を適用することができる。不感帯幅の調整後にはＳ９１の処理に戻る。

【0077】

以上のように、制御装置１が実行する車両の制御方法は、車両であるトラクタＴＲ１の進行方向を制御する制御値としてトラクタＴＲ１の舵角を算出する舵角算出ステップと、舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始する（図４のＳ２６またはＳ３６）と共に、次に舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに不感帯幅をゼロにする不感帯補償ステップ（図５のＳ８１～Ｓ８５またはＳ９１～Ｓ９５）と、を含む。この構成によれば、舵角の制御値の振幅が大きくなり過ぎることを防ぎ、蛇行や発散の発生を防ぐことが可能になる。

【0078】

〔不感帯補償の他の例〕
図６に基づいて不感帯補償の他の例を説明する。図６は、不感帯補償の他の例を示す図である。図６には、グラフＧ１、Ｇ２、およびＧ５を示している。グラフＧ１およびＧ２は、図３に示したものと同じであり、舵角算出部１１が算出する舵角と、方位偏差の微分値の時系列変化をそれぞれ示している。

【0079】

グラフＧ５は、不感帯補償部１２が実行する不感帯補償の例を示している。グラフＧ５における破線は舵角算出部１１が算出する舵角（グラフＧ１に示すものと同じ）の時系列変化を示し、実線は不感帯補償後の舵角の時系列変化を示している。

【0080】

グラフＧ５の例では、舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じた直後の所定期間にのみ不感帯補償を行っている。具体的には、グラフＧ５の例では、図３のグラフＧ４の例と同様に、舵角が増加から減少に転じる時刻ｔ１から不感帯補償が開始されているが、不感帯補償を終了させるタイミングが図３の例と異なっている。すなわち、グラフＧ５の例では、不感帯補償部１２は、時刻ｔ２’から不感帯幅を減少させ始め、時刻ｔ３’に不感帯幅をゼロにしている。

【0081】

不感帯補償部１２は、不感帯幅を減少させ始める時刻ｔ２’を、不感帯補償を開始したタイミングおよび不感帯補償を開始したときの舵角の少なくとも何れかを基準として決定することができる。例えば、不感帯補償部１２は、不感帯補償を開始した時刻ｔ１から所定時間後の時刻を、不感帯幅を減少させ始める時刻ｔ２’としてもよい。また、不感帯補償部１２は、不感帯補償を開始したときから舵角が所定角度だけ変化したときの時刻を、不感帯幅を減少させ始める時刻ｔ２’としてもよい。

【0082】

このように、不感帯補償部１２は、不感帯補償を開始したタイミングおよび不感帯補償を開始したときの舵角の少なくとも何れかを基準として、不感帯幅を減少させ始めるタイミングを決定してもよい。

【0083】

上記の構成のうち、不感帯補償を開始したタイミングを基準として不感帯幅を減少させ始めるタイミングを決定する構成によれば、不感帯の影響をキャンセルすることができると共に、舵角の制御値の振幅が大きくなり過ぎる前に不感帯幅をゼロにすることが可能になる。また、不感帯補償を開始したときの舵角を基準として不感帯幅を減少させ始めるタイミングを決定する場合も同様に、不感帯の影響をキャンセルすることができると共に、舵角の制御値の振幅が大きくなり過ぎる前に不感帯幅をゼロにすることが可能になる。

【0084】

なお、時刻ｔ２’以降における不感帯幅の減少のさせ方は任意であり、図６の例に限られない。例えば、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値の変化に連動させて、言い換えればトラクタＴＲ１の進行方向の変化速度に連動させて、不感帯幅を減少させてもよい。これにより、時刻ｔ２’以降に舵角が急変することを防いで、滑らかなステアリングを実現することができる。

【0085】

〔不感帯補償のさらに他の例〕
図７に基づいて不感帯補償のさらに他の例を説明する。図７は、不感帯補償のさらに他の例を示す図である。図７には、グラフＧ１、Ｇ２、およびＧ６を示している。グラフＧ１およびＧ２は、図３に示したものと同じであり、舵角算出部１１が算出する舵角と、方位偏差の微分値の時系列変化をそれぞれ示している。

【0086】

グラフＧ６は、不感帯補償部１２が実行する不感帯補償の例を示している。グラフＧ６における破線は舵角算出部１１が算出する舵角（グラフＧ１に示すものと同じ）の時系列変化を示し、実線は不感帯補償後の舵角の時系列変化を示している。

【0087】

グラフＧ６の例では、舵角がピークに達したときに不感帯補償を開始し、舵角が次のピークに達する前に不感帯補償を終了している。具体的には、グラフＧ６の例では、図３のグラフＧ４の例と同様に、舵角が増加から減少に転じる時刻ｔ１から不感帯補償が開始されているが、不感帯補償を終了させるタイミングが図３の例と異なっている。すなわち、グラフＧ６の例では、不感帯補償部１２は、時刻ｔ２”から不感帯幅を減少させ始め、時刻ｔ３”に不感帯幅をゼロにしている。

【0088】

不感帯補償部１２は、不感帯幅を減少させ始める時刻ｔ２”を、方位偏差の微分値がピークに達した時刻ｔ４を基準として決定してもよい。なお、時刻ｔ４は、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度がピークに達した時刻でもある。

【0089】

具体的には、不感帯補償部１２は、時刻ｔ２”および不感帯幅をゼロにする時刻ｔ３”を、舵角がピークに達する前に不感帯補償を終了できるように決定すればよい。例えば、不感帯補償部１２は、時刻ｔ４から所定時間後の時刻または時刻ｔ４から舵角が所定角度だけ変化したときの時刻ｔ２”を、不感帯幅を減少させ始める時刻とし、不感帯幅をゼロにする時刻ｔ３”が舵角のピークを超えない範囲で不感帯幅をゼロにする期間を設定すればよい。

【0090】

以上のように、不感帯補償部１２は、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度がピークに達した時点から所定期間で不感帯幅をゼロにしてもよい。この構成によれば、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度がピークに達した時点、すなわち直前の不感帯の影響はキャンセルできており、トラクタＴＲ１の進行方向の変化速度が減少に転じる直前の時点から所定期間で不感帯幅をゼロにする。よって、不感帯の影響をキャンセルすることができると共に、舵角の制御値の振幅が大きくなり過ぎる前に不感帯幅をゼロにすることが可能になる。

【0091】

なお、時刻ｔ２”以降における不感帯幅の減少のさせ方は任意であり、図７の例に限られない。例えば、不感帯補償部１２は、方位偏差の微分値の変化に連動させて、言い換えればトラクタＴＲ１の進行方向の変化速度に連動させて、不感帯幅を減少させてもよい。これにより、時刻ｔ２”以降に舵角が急変することを防いで、滑らかなステアリングを実現することができる。

【0092】

〔変形例〕
上述の実施形態で説明した各処理の実行主体は任意であり、上述の例に限られない。つまり、相互に通信可能な複数の情報処理装置（プロセッサということもできる）により、制御装置１の機能を実現することができる。例えば、図４および図５のフローチャートに記載されている各処理を複数の情報処理装置に分担させることもできる。つまり、上述の実施形態における制御方法の実行主体は、１つの情報処理装置（例えば制御装置１）であってもよいし、複数の情報処理装置であってもよい。

【0093】

〔参考例〕
一参考例に係る制御装置は、車両の進行方向を制御する制御値として当該車両の舵角を算出する舵角算出部と、前記舵角に対する不感帯補償を行うものであって、前記車両の進行方向の変化速度に応じて当該不感帯補償の開始時における不感帯幅を決定する不感帯補償部と、を備えている。

【0094】

車両の進行方向が大きく変化していないときに不感帯幅の大きい不感帯補償を行うと、かえって蛇行などが生じることがあるが、上記の構成によれば、不要に大きい不感帯幅で不感帯補償が行われることを避けることができる。

【0095】

上記舵角算出部は、上述の舵角算出部１１と同様のものを適用することができる。また、上記不感帯補償部は、例えば車両の進行方向の変化速度が所定の閾値φ以下であるときには上述の数式（２）を用いて不感帯幅を決定し、当該変化速度が所定の閾値φより大きいときには上述の数式（１）を用いて不感帯幅を決定してもよい。

【0096】

なお、本参考例に係る制御装置が備える不感帯補償部は、上述の不感帯補償部１２と同様の機能、すなわち、舵角が増加から減少にまたは減少から増加に転じるときに所定の不感帯幅で不感帯補償を開始すると共に、次に舵角が減少から増加にまたは増加から減少に転じるまでに不感帯幅をゼロにする機能を備えていてもよいし、備えていなくてもよい。

【0097】

〔ソフトウェアによる実現例〕
制御装置１の機能は、当該装置としてコンピュータを機能させるためのプログラムであって、制御装置１の各制御ブロック（特に舵角算出部１１および不感帯補償部１２）としてコンピュータを機能させるための制御プログラムにより実現することができる。

【0098】

この場合、制御装置１は、上記制御プログラムを実行するためのハードウェアとして、少なくとも１つの制御装置（例えばプロセッサ）と少なくとも１つの記憶装置（例えばメモリ）を有するコンピュータを備えている。この制御装置と記憶装置により上記制御プログラムを実行することにより、上記各実施形態で説明した各機能が実現される。

【0099】

上記制御プログラムは、一時的ではなく、コンピュータ読み取り可能な、１または複数の記録媒体に記録されていてもよい。この記録媒体は、制御装置１が備えていてもよいし、備えていなくてもよい。後者の場合、上記制御プログラムは、有線または無線の任意の伝送媒体を介して制御装置１に供給されてもよい。

【0100】

また、上記各制御ブロックの機能の一部または全部は、論理回路により実現することも可能である。例えば、上記各制御ブロックとして機能する論理回路が形成された集積回路も本発明の範疇に含まれる。この他にも、例えば量子コンピュータにより上記各制御ブロックの機能を実現することも可能である。

【0101】

本発明は上述した各実施形態に限定されるものではなく、請求項に示した範囲で種々の変更が可能であり、異なる実施形態にそれぞれ開示された技術的手段を適宜組み合わせて得られる実施形態についても本発明の技術的範囲に含まれる。

【符号の説明】

【0102】

１ 制御装置
１１ 舵角算出部
１２ 不感帯補償部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】