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連続値最適化問題の非線形最適化プログラム、経路探索プログラム、及び経路探索装置 NEW 外国出願あり

国内特許コード P180015614
整理番号 5529
掲載日 2018年11月22日
出願番号 特願2016-231278
公開番号 特開2018-087753
出願日 平成28年11月29日(2016.11.29)
公開日 平成30年6月7日(2018.6.7)
発明者
  • 岡田 俊太郎
  • 寺部 雅能
  • 大関 真之
出願人
  • 株式会社デンソー
  • 国立大学法人京都大学
発明の名称 連続値最適化問題の非線形最適化プログラム、経路探索プログラム、及び経路探索装置 NEW 外国出願あり
発明の概要 【課題】最適制御を高速処理できるようにした連続値最適化問題の非線形最適化プログラム、経路探索プログラム、及び経路探索装置を提供する。
【解決手段】探索プログラムは、評価関数にラグランジュ定数を用いて等式制約付きのラグランジュ未定乗数法を適用するときに等式制約の変数と独立的に分離した評価関数の変数を用意し、評価関数の変数と等式制約の変数とを一致させる追加等式制約を用いて処理するプログラムである。この探索プログラムによれば、最適化装置に、評価関数が極値に近くなる条件を探索しながら等式制約に徐々に近づくように評価関数の変数を更新する手順と、等式制約を満足したまま前記評価関数が極値に近くなる条件に徐々に近づくように等式制約の変数を更新する手順と、を交互に繰り返し実行させるようにしている。
【選択図】図6
従来技術、競合技術の概要


近年、例えば、運転支援装置が事故防止対応のために開発されており、特にドライバーへの運転負担を軽減するために開発されている。この種の運転支援装置が経路探索するときには、この経路の位置及び速度を時間に応じた関数とし、これらの位置及び速度に応じた関数に基づく評価関数を導入し、この評価関数の極値(例えば最小値)を満たす位置及び速度を求めることで、最適な経路を探索できることが発明者らにより確認されている。



なお、本願に関連する技術が特許文献1に開示されている。この特許文献1には、評価関数と制約条件とを独立に扱い、評価関数を極小化するための変数更新処理と制約条件を満足させるための変数更新処理とを分け、これらの2つの更新処理を交互に実行することにより、制約条件付きの評価関数を極小化する技術が開示されている。

産業上の利用分野


本発明は、連続値最適化問題の非線形最適化プログラム、経路探索プログラム、及び経路探索装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
変数(xiα,viα)に応じた等式制約が付与された評価関数(H({xiα,viα}))が極値に近接した条件を満たす前記変数または前記評価関数の最適値を導出する最適化問題に係る最適化プログラムであって、
前記評価関数にラグランジュ定数(λ)を用いて等式制約付きのラグランジュ未定乗数法を適用するときに前記等式制約の変数(xiα,viα)と独立的に分離した前記評価関数の変数(piα,qiα)を用意し、前記評価関数の変数と前記等式制約の変数とを一致させる追加等式制約を用いて処理するプログラムであり、
最適化装置(1)に、
前記評価関数が極値に近くなる条件を探索しながら等式制約に徐々に近づくように評価関数の変数を更新する手順と、
前記等式制約を満足したまま前記評価関数が極値に近くなる条件に徐々に近づくように等式制約の変数を更新する手順と、
を交互に繰り返し実行させる連続値最適化問題の非線形最適化プログラム。

【請求項2】
請求項1記載の最適化プログラムにおいて、
前記追加等式制約に近づくように更新する拡張ラグランジュ未定乗数(θ,θ)及び前記評価関数の変数と前記等式制約の変数との前記追加等式制約からのずれを検出するための定数(ρ,ρ)を用いた拡張ラグランジュ法を適用して算出するものであって、
前記評価関数の変数及び前記等式制約の変数を更新した後には前記拡張ラグランジュ未定乗数(θ,θ)を更新する連続値最適化問題の非線形最適化プログラム。

【請求項3】
請求項2記載の最適化プログラムにおいて、
前記評価関数の変数の極値を導出するときに、
前記極値の解候補を求めた後、当該解候補を代入したときの微分値が当該評価関数の微分値と等しく、且つ、前記解候補を含む全ての変数における評価値よりも大きな値を得る条件を満たす2次関数に置換し、当該2次関数の極値を次回の値の解候補として繰り返して更新する補助関数法を用いて極値化する連続値最適化問題の非線形最適化プログラム。

【請求項4】
位置変数及び速度変数(xiα,viα)に応じた等式制約が付与された評価関数(H({xiα,viα}))が極値に近接した条件を満たす前記位置変数に応じた経路を最適経路として探索する経路探索プログラムであって、
前記評価関数に前記位置変数及び速度変数に応じた等式制約付きのラグランジュ未定乗数法を適用するときに前記等式制約の位置変数及び速度変数(xiα,viα)と独立的に分離した前記評価関数の一対の変数(piα,qiα)を用意し、前記評価関数の一対の変数と前記等式制約の位置変数及び速度変数とをそれぞれ一致させる追加等式制約を用いて処理するプログラムであり、
経路探索装置(1)に、
前記評価関数が極値に近くなる条件を探索しながら前記等式制約に徐々に近づくように前記評価関数の一対の変数を更新する手順と、
前記等式制約を満足したまま前記評価関数が極値に近くなる条件に徐々に近づくように前記等式制約の位置変数及び速度変数を更新する手順と、
前記評価関数の一対の変数を更新する手順と等式制約の位置変数及び速度変数を更新する手順とを繰り返し行い所定の終了条件を満たして得られた前記位置変数に応じた経路を最適経路として探索する手順と、
を実行させる経路探索プログラム。

【請求項5】
請求項4記載の経路探索プログラムにおいて、
前記追加等式制約に近づくように更新する拡張ラグランジュ未定乗数(θ,θ)及び前記評価関数の一対の変数と前記等式制約の位置変数及び速度変数との前記追加等式制約からのずれを検出するための定数(ρ,ρ)を用いた拡張ラグランジュ法を適用して算出するものであって、
前記評価関数の一対の変数及び前記等式制約の位置変数及び速度変数を更新した後には前記拡張ラグランジュ未定乗数(θ,θ)を更新する経路探索プログラム。

【請求項6】
請求項5記載の経路探索プログラムにおいて、
前記評価関数の一対の変数を更新するときに当該評価関数の極値を導出するときには、
前記極値の解候補を求めた後、当該解候補を代入したときの微分値が当該評価関数の微分値と等しく、且つ、前記解候補を含む全ての変数における評価値よりも大きな値を得る条件を満たす2次関数に置換し、当該2次関数の極値を次回の値の解候補として繰り返して更新する補助関数法を用いて極値化する経路探索プログラム。

【請求項7】
位置変数及び速度変数(xiα,viα)に応じた等式制約が付与された評価関数(H({xiα,viα}))が極値に近接した条件を満たす前記位置変数に応じた経路を最適経路として探索する経路探索装置(1)であって、
前記評価関数に前記位置変数及び速度変数に応じた等式制約付きのラグランジュ未定乗数法を適用するときに前記等式制約の位置変数及び速度変数(xiα,viα)と独立的に分離した前記評価関数の一対の変数(piα,qiα)を用意し、前記評価関数の一対の変数と前記等式制約の位置変数及び速度変数とをそれぞれ一致させる追加等式制約を用いて処理する経路探索装置であり、
前記評価関数が極値に近くなる条件を探索しながら前記等式制約に徐々に近づくように前記評価関数の一対の変数を更新する評価関数更新部(10)と、
前記等式制約を満足したまま前記評価関数が極値に近くなる条件に徐々に近づくように前記等式制約の位置変数及び速度変数を更新する等式制約変数更新部(11)と、
前記評価関数更新部による更新処理と前記等式制約変数更新部による更新処理とを繰り返し行い所定の終了条件を満たして得られた前記位置変数に応じた経路を最適経路として探索する経路探索部(12)と、
を備える経路探索装置。

【請求項8】
請求項7記載の経路探索装置において、
前記追加等式制約に近づくように更新する拡張ラグランジュ未定乗数(θ,θ)及び前記評価関数の一対の変数と前記等式制約の位置変数及び速度変数との前記追加等式制約からのずれを検出するための定数(ρ,ρ)を用いた拡張ラグランジュ法を適用して算出するものであって、
前記評価関数の一対の変数及び前記等式制約の位置変数及び速度変数を更新した後には前記拡張ラグランジュ未定乗数(θ,θ)を更新する拡張ラグランジュ未定乗数更新部(2)、をさらに備える経路探索装置。

【請求項9】
請求項8記載の経路探索装置において、
前記評価関数更新部が、前記評価関数の一対の変数を更新するときに当該評価関数の極値を導出するときには、
前記極値の解候補を求めた後、当該解候補を代入したときの微分値が当該評価関数の微分値と等しく、且つ、前記解候補を含む探索空間の内の全ての変数における評価値よりも大きな値を得る条件を満たす2次関数に置換し、当該2次関数の極値を次回の値の解候補として繰り返して更新する補助関数法を用いて極値化する極値化部(2)、
をさらに備える経路探索装置。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2016231278thum.jpg
出願権利状態 公開
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