[發(fā)明專利]控制裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980051701.9
• 申請日: 2019-09-27
• 公開（公告）號: CN112513747B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 恵木守
• 申請（專利權(quán)）人: 歐姆龍株式會社
• 主分類號: G05B13/04
• 分類號: G05B13/04;G05B17/02
• 代理公司: 北京同立鈞成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11205
• 代理人: 馬爽;臧建明

1.一種控制裝置，包括模型預(yù)測控制部，且使控制對象的輸出追隨于規(guī)定的目標指令，所述模型預(yù)測控制部具有一預(yù)測模型，所述預(yù)測模型以規(guī)定的狀態(tài)方程式的形式而劃定了跟所述控制對象相關(guān)的規(guī)定的狀態(tài)變量與對所述控制對象的控制輸入的相關(guān)，且所述模型預(yù)測控制部針對所述控制對象的輸出應(yīng)追隨的所述規(guī)定的目標指令，在規(guī)定時寬的預(yù)測區(qū)間內(nèi)依據(jù)規(guī)定的評估函數(shù)來進行基于所述預(yù)測模型的模型預(yù)測控制，并至少輸出所述預(yù)測區(qū)間的初始時刻的所述控制輸入的值，所述控制裝置包括：

第一獲取部，獲取實際的障礙物即實際障礙物相對于所述控制對象的位置；以及

設(shè)定部，基于由所述第一獲取部所獲取的所述實際障礙物的位置來設(shè)定虛擬障礙物的位置，以基于所述規(guī)定的目標指令的所述控制對象的追隨目標軌道為基準，使得所述實際障礙物相關(guān)聯(lián)的所述虛擬障礙物以位于與所述實際障礙物大致對稱之處，

通過所述規(guī)定的評估函數(shù)而算出的階段成本包含：狀態(tài)量成本，為與所述規(guī)定的狀態(tài)變量相關(guān)的階段成本；控制輸入成本，為與所述控制輸入關(guān)聯(lián)的階段成本；第一階段成本，與第一概率勢場關(guān)聯(lián)，所述第一概率勢場是基于所述實際障礙物的位置來表示所述實際障礙物可能存在的概率；以及第二階段成本，與第二概率勢場關(guān)聯(lián)，所述第二概率勢場是基于所述虛擬障礙物的位置來表示所述虛擬障礙物可能存在的概率的概率勢場且具有所述第一概率勢場以上的概率值。

2.一種控制裝置，包括模型預(yù)測控制部，且使控制對象的輸出追隨于規(guī)定的目標指令，所述模型預(yù)測控制部具有一預(yù)測模型，所述預(yù)測模型以規(guī)定的狀態(tài)方程式的形式而劃定了跟所述控制對象相關(guān)的規(guī)定的狀態(tài)變量與對所述控制對象的控制輸入的相關(guān)，且所述模型預(yù)測控制部針對所述控制對象的輸出應(yīng)追隨的所述規(guī)定的目標指令，在規(guī)定時寬的預(yù)測區(qū)間內(nèi)依據(jù)規(guī)定的評估函數(shù)來進行基于所述預(yù)測模型的模型預(yù)測控制，并至少輸出所述預(yù)測區(qū)間的初始時刻的所述控制輸入的值，所述控制裝置包括：

伺服用積分器，輸入所述規(guī)定的目標指令與所述控制對象的輸出的偏差；

第一獲取部，獲取實際的障礙物即實際障礙物相對于所述控制對象的位置；以及

設(shè)定部，基于由所述第一獲取部所獲取的所述實際障礙物的位置來設(shè)定虛擬障礙物的位置，以基于所述規(guī)定的目標指令的所述控制對象的追隨目標軌道為基準，使得所述實際障礙物相關(guān)聯(lián)的所述虛擬障礙物位于與所述實際障礙物大致對稱之處，

通過所述規(guī)定的評估函數(shù)而算出的階段成本包含：狀態(tài)量成本，為與所述規(guī)定的狀態(tài)變量相關(guān)的階段成本；控制輸入成本，為與所述控制輸入關(guān)聯(lián)的階段成本；第一階段成本，與第一概率勢場關(guān)聯(lián)，所述第一概率勢場是基于所述實際障礙物的位置來表示所述實際障礙物可能存在的概率；以及第二階段成本，與第二概率勢場關(guān)聯(lián)，所述第二概率勢場是基于所述虛擬障礙物的位置來表示所述虛擬障礙物可能存在的概率的概率勢場且具有所述第一概率勢場以上的概率值，

與所述控制對象關(guān)聯(lián)的狀態(tài)變量包含以所述偏差與規(guī)定的積分增益之積表示的規(guī)定的積分項，

所述控制對象與所述實際障礙物之間的距離越短，則所述規(guī)定的積分增益越小。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，還包括：

第二獲取部，獲取所述實際障礙物相對于所述追隨目標軌道的進入角，所述進入角被定義為所述控制對象的移動方向與所述實際障礙物的移動方向之間的角度，

在通過所述規(guī)定的評估函數(shù)而算出的階段成本中，所述進入角越接近90度，則所述第二階段成本被算出得越大。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制裝置，其中

所述進入角是基于由所述第一獲取部所獲取的所述實際障礙物的過去的位置而算出。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其中

在所述控制對象的位置經(jīng)過了所述追隨目標軌道與所述實際障礙物所沿循的障礙物軌道交叉的交叉點的位置后，在通過所述規(guī)定的評估函數(shù)而算出的階段成本中，所述控制對象的位置距所述交叉點的位置越遠，則所述第二階段成本被算出得越小。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其中

在所述控制對象的位置經(jīng)過了所述追隨目標軌道與所述實際障礙物所沿循的障礙物軌道交叉的交叉點的位置后，在通過所述規(guī)定的評估函數(shù)而算出的階段成本中，所述第二階段成本設(shè)為零。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的控制裝置，其中

所述規(guī)定的評估函數(shù)是形成為，算出與兩個以上的規(guī)定數(shù)的所述實際障礙物各自對應(yīng)的所述第一階段成本及所述第二階段成本，

當(dāng)由所述第一獲取部獲取了超過所述規(guī)定數(shù)的規(guī)定超過數(shù)的所述實際障礙物的位置時，從所述規(guī)定超過數(shù)的實際障礙物中，基于所述控制對象與所述規(guī)定超過數(shù)的實際障礙物各自的分隔距離來提取所述規(guī)定數(shù)的實際障礙物，進而，在通過所述規(guī)定的評估函數(shù)而算出的階段成本中，基于提取的所述規(guī)定數(shù)的實際障礙物的位置來算出所述第一階段成本，且基于與所述提取的所述規(guī)定數(shù)的實際障礙物對應(yīng)的所述規(guī)定數(shù)的虛擬障礙物的位置來算出所述第二階段成本。