DE112009005250T5

DE112009005250T5 - Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112009005250T5
Application number: DE112009005250T
Authority: DE
Inventors: Shinichiro Kobashi; Hideo Murakami; Yuichi Uebayashi; Toru Takenaka; Kazushi Akimoto
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2013-01-24
Anticipated expiration: 2029-09-19
Also published as: JP5306473B2; US8478490B2; JPWO2011033581A1; WO2011033581A1; DE112009005250B4; US20120173086A1

Abstract

Eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs, welche in der Lage ist, Fluktuationen einer Fahrgeschwindigkeit eines Fahrzeugs gemäß einem Betriebszustand des Fahrzeugs zu regeln/steuern. Ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement 50 eines inverspendelartigen Fahrzeugs 1 umfasst einen ersten Verarbeitungsmodus und einen zweiten Verarbeitungsmodus. In dem ersten Verarbeitungsmodus wird eine Regelungs-/Steuerungsstellgröße bestimmt, um einen Neigungswinkel eines Nutzlast-Trägerteils 3 und eine Fahrgeschwindigkeit eines Repräsentativpunkts des Fahrzeugs 1 näher an einen Soll-Wert zu bringen. In dem zweiten Verarbeitungsmodus bestimmt das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement 50 die Regelungs-/Steuerungsstellgröße, während es bewirkt, dass eine Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu einem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird.

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs, welches in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen.
Stand der Technik
Als herkömmliches inverspendelartiges Fahrzeug ist ein derartiges Fahrzeug bekannt, bei welchem eine Fahrbewegungseinheit, welche auf einer Bodenfläche fährt, ein Aktuator, welcher die Fahrbewegungseinheit antreibt, und auch ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers, welches in der Lage ist, sich in Bezug zur orthogonalen Richtung frei zu neigen, an einem Grundkörper angebracht sind. Das inverspendelartige Fahrzeug ist ein Fahrzeug mit einer Notwendigkeit, die Fahrbewegungseinheit derart zu bewegen, dass sich ein Drehpunkt des Inverspendels bewegt, um einen Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils in einem Soll-Winkel zu halten (um zu verhindern, dass das Nutzlast-Trägerteil durch Neigen umfällt).
Als eine Regelungs-/Steuerungstechnik eines derartigen inverspendelartigen Fahrzeugs, ist die beispielsweise im Patentdokument 1 offenbarte Technik von dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen worden.
Im Patentdokument 1 ist eine Regelungs-/Steuerungstechnik eines inverspendelartigen Fahrzeugs offenbart, bei welchem ein Grundkörper eines Fahrzeugs, an dem ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers angebracht ist, derart bereitgestellt ist, um um zwei Achsen, insbesondere um eine Achse in einer Längsrichtung und um die andere Achse in einer Querrichtung, in Bezug zu einer kugelförmigen Fahrbewegungseinheit frei neigbar zu sein. Bei dieser Technik wird ein Antriebsdrehmoment eines Motors sequentiell bestimmt, um zu bewirken, dass eine Differenz zwischen einem Messwert eines Neigungswinkels des Grundkörpers (= Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils) und einem Soll-Neigungswinkel näher an 0 gebracht wird, und um auch zu bewirken, dass die Differenz zwischen einem Messwert einer Geschwindigkeit des Motors als Aktuatoreinheit (un somit eine Bewegungsgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit) und einer Soll-Geschwindigkeit näher an 0 gebracht wird. Anschließend wird die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit mittels des Motors entsprechend dem bestimmten Antriebsdrehmoment geregelt/gesteuert.
Der vorliegende Anmelder schlägt ferner Fahrzeuge wie die der Patentdokumente 2 und 3 vor, welche in der Lage sind, als das inverspendelartige Fahrzeug zu funktionieren.
Referenzen des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Patentnummer 3070015
Patentdokument 2: Veröffentlichte internationale PCT-Anmeldungen WO/2008/132778
Patentdokument 3: Veröffentlichte internationale PCT-Anmeldungen WO/2008/132779

Abriss der Erfindung
Aufgabenstellung
Bei dem inverspendelartigen Fahrzeug wie bei denen, welche in den Patentdokumenten 1 bis 3 gezeigt sind, ist es im Allgemeinen schwierig, einen Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils (oder eines Grundkörpers) stabil bei einem konstanten Wert zu halten. Das heißt, selbst wenn der Benutzer versucht, den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils bei einem konstanten Wert zu halten, wird im Allgemeinen eine Variation (Taumelbewegung) des Neigungswinkel erzeugt. Daher ist es in dem stationären Zustand, in welchem der Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils im Allgemeinen konstant gehalten wird, denkbar, dass es erwünscht ist, die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit zu regeln/steuern, um die Variation der Fahrgeschwindigkeit schnell aufzulösen, um schneite Änderungen der Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit (Fahrgeschwindigkeit des Gesamtfahrzeugs), welche die Kleinstvariationen des Neigungswinkels begleiten, zu unterdrücken. Das heißt, es ist denkbar, dass es wünschenswert ist, den Aktuator, wie etwa den Motor, derart zu regeln/steuern, dass die Antriebskraft zum Hemmen der auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragenden Variation mit hoher Sensitivität in Bezug zu der Variation der Fahrgeschwindigkeit geregelt/gesteuert wird.
Andererseits, beispielsweise in dem Fall, in dem der Benutzer absichtlich versucht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu ändern, wie beispielsweise in dem Fall, in dem der Benutzer versucht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in der Benutzerlängsrichtung und dergleichen zu erhöhen, ist es denkbar, dass es erwünscht ist, die Änderung der Fahrgeschwindigkeit sanft auszuführen. Jedoch wird in dem Fall, in dem die Sensitivität für die Variation der auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragenen Antriebskraft in Bezug zu der Variation in der Fahrgeschwindigkeit erhöht wird, befürchtet, dass eine sanfte Änderung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verhindert wird.
Die vorliegende Erfindung ist im Hinblick auf einen derartigen Hintergrund verwirklicht worden und sie zielt auf die Bereitstellung einer Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs ab, welches in der Lage ist, die Variation der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs und dergleichen angemessen zu regeln/steuern.
Mittel zum Lösen der Aufgaben
Um ein derartiges Ziel zu erreichen, ist eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs, welches eine Fahrbewegungseinheit, welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator, welcher die Fahrbewegungseinheit antreibt, einen Grundkörper, an dem die Fahrbewegungseinheit und der Aktuator montiert sind, und ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers, welches derart an dem Grundkörper montiert ist, dass es in Bezug zu einer orthogonalen Richtung neigbar ist, aufweist, umfassend:
ein Neigungswinkel-Messelement, welches eine Ausgabe gemäß einem Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils erzeugt;
ein Repräsentativpunktgeschwindigkeit-Messelement, welches eine Ausgabe gemäß einer Fahrgeschwindigkeit eines vorgegebenen Repräsentativpunkts des Fahrzeugs erzeugt; und
ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement, welches eine Regeiungs-/Steuerungsstellgröße bestimmt, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft definiert und welches die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit mittels des Aktuators gemäß der bestimmten Regeiungs-/Steuerungsstellgröße regelt/steuert;
wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement als Verarbeitungsmoden zum Bestimmen der Regeiungs-/Steuerungsstellgröße in einem Zustand, in dem der Benutzer an Bord des Nutzlast-Trägerteils ist, einen ersten Verarbeitungsmodus und einen zweiten Verarbeitungsmodus umfasst, wobei der zweite Verarbeitungsmodus ein Modus ist, in den aus dem ersten Verarbeitungsmodus in dem Fall übergegangen wird, in dem eine erste vorgegebene Bedingung während des Ausführens der Verarbeitung des ersten Verarbeitungsmodus erfüllt ist, und
das Fahrbewegungselnheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungssteellgröße in dem ersten Verarbeitungsmodus wenigstens gemäß einem Neigungsfehler bestimmt, welcher ein Fehler zwischen einem Messwert des Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils, welcher von der Ausgabe des Neigungswinkel-Messelements angezeigt wird, und einem vorgegebenen Wert eines Soll-Neigungswinkels ist, und einem Geschwindigkeitsfehler, welcher ein Fehler zwischen einem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts, welcher durch die Ausgabe des Reprasentativpunktgeschwindigkeit-Messelement angezeigt wird, und einem vorgegebenen Wert einer Soll-Fahrgeschwindigkeit ist, um den Neigungsfehler und den Repräsentativpunkt-Geschwindigkeitsfehler näher an 0 zu bringen, und
das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem zweiten Verarbeitungsmodus wenigstens gemäß dem Neigungsfehler bestimmt, um zu bewirken, dass eine Änderungssensitivitat der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu einer Änderung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts oder einer Komponente in einer vorgegebenen Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird, und um wenigstens den Neigungsfehler aus dem Neigungsfehler und dem Geschwindigkeitsfehler näher an 0 zu bringen (ein erster Aspekt der Erfindung).
In der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Boden” verwendet werden, um eine Außenbodenfläche oder eine Straßenfläche zu umfassen, anstatt nur die Bedeutung eines Bodens im gewöhnlichen Sinn zu haben (z. B. eines Innenraumbodens).
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung bestimmt das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße, um den Neigungsfehler und den Geschwindigkeitsfehler näher an die Null in dem ersten Verarbeitungsmodus zu bringen. Daher wird, wenn die Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts und somit der Geschwindigkeitsfehler dazu neigt, zu fluktuieren, was aus der Fluktuation des Ist-Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils und dergleichen folgt, die Regelungs-/Steuerungsstellgröße derart bestimmt, dass die die Fluktuation der Fahrbewegungseinheit beschränkende Antriebskraft übertragen wird. Als ein Ergebnis davon wird in dem ersten Verarbeitungsmodus die Stabilität der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der Situation, in der der Neigungsfehler erhalten wird, erhöht.
Andererseits führt das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement in dem Fall, in dem die vorgegebene erste Bedingung während eines Ausführens des ersten Verarbeitungsmodus erfüllt ist, die Verarbeitung des zweiten Verarbeitungsmodus aus. In dem zweiten Verarbeitungsmodus bestimmt das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße, um die Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu der Messwertänderung der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts oder einer Änderung der Komponente in der vorgegebenen Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner werden zu lassen als die in dem ersten Verarbeitungsmodus, und um wenigstens den Neigungsfehler aus dem Neigungsfehler und dem Geschwindigkeitsfehler näher an die Null zu bringen. Hier umfasst der Begriff die Sensitivität ist relativ kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus den Fall, in dem die Sensitivität Null wird (die Regelungs-/Steuerungsstellgröße hängt nicht von der Messwertänderung der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts oder der Änderung der Komponente in der vorgegebenen Richtung des Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts ab).
Daher wird es in dem zweiten Verarbeitungsmodus schwierig, die auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft zu ändern oder sie ändert sich nicht in Bezug zu der Änderung der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts oder der Komponente in der vorgegebenen Richtung aus der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts. Als solche wird eine automatische Regelung/Steuerung der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts abgemildert oder aufgelöst. Daher wird es einfacher, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts flexibel durch die äußere Kraft und dergleichen zu ändern.
Daher wird es gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung möglich, die Variation der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs gemäß dem Betriebszustand des Fahrzeugs und dergleichen angemessen zu regeln/steuern.
Ferner kann gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung beispielsweise eine auf den Betriebszustand des Fahrzeugs bezogene Bedingung, die Lenkbetriebsbedingung oder eine Umgebungsbedingung als die vorgegebene erste Bedingung angenommen werden.
Ferner kann ein Gesamtschwerpunkt des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils und des Fahrzeugs oder ein Punkt an einer vorgegebenen Position der Fahrbewegungseinheit oder des Grundkörpers als Repräsentativpunkt verwendet werden.
Ferner ist es beispielsweise denkbar, als die auf die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts bezogene vorgegebene Soll-Fahrgeschwindigkeit eine Geschwindigkeit anzunehmen, bei welcher deren Größe einen Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs in der Nähe von 0 (einschließlich 0) annimmt. In einem derartigen Fall wird es möglich, die Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts bei 0 oder ungefähr bei 0 in dem Zustand beizubehalten, in dem der Neigungsfehler 0 oder ungefähr 0 wird.
Ferner wird vorzugsweise beispielsweise der Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils in dem Zustand, in dem der Gesamtschwerpunkt des Abschnitts, welcher in der Lage ist, sich mit dem Nutzlast-Trägerteil (einschließlich dem Benutzer) intergral zu neigen, aus der Gesamtheit des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils und dem Fahrzeug, direkt über oder ungefähr direkt über der Neigungsmitte (Neigungsdrehpunkt) des Nutzlast-Trägerteils angeordnet ist (d. h. der Zustand, in dem das um die Neigungsmitte erzeugte Moment durch die auf den Schwerpunkt wirkende Schwerkraft 0 oder im Wesentlichen 0 wird), als der Soll-Neigungswinkel des vorgegebenen Werts in Bezug zu dem Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils angenommen.
Bei dem inverspendelartigen Fahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Fahrbewegungseinheit eingerichtet sein, dass es in der Lage ist, sich in eine vorgegebene Richtung auf einer Bodenfläche zu bewegen und das Nutzlast-Trägerteil kann an dem Grundkörper derart montiert sein, dass es um eine Achse in einer zu der vorgegebenen einen Richtung senkrechten Richtung neigbar ist.
Oder es ist bevorzugt, dass die Fahrbewegungseinheit eingerichtet ist, um in der Lage zu sein, sich in alle Richtungen, umfassend eine erste Richtung und eine zweite Richtung, welche orthogonal zueinander sind, auf einer Bodenfläche zu bewegen, und das Nutzlast-Trägerteil derart an dem Grundkörper angebracht ist, dass es um zwei Achsen, um die Achse in der ersten Richtung und um die Achse in der zweiten Richtung, neigbar ist. in einem derartigen Fall ist es insbesondere bevorzugt, dass das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem ersten Verarbeitungsmodus derart bestimmt, dass es eine erste Neigungsfehlerkomponente des Neigungsfehlers, welche eine Komponente um eine Achse in der zweiten Richtung ist, und eine zweite Neigungsfehlerkomponente des Neigungsfehlers, welche eine Komponente um eine Achse in der ersten Richtung ist, eine erste Geschwindigkeitsfehlerkomponente des Geschwindigkeitsfehlers, welche eine Komponente in der ersten Richtung ist, und eine zweite Geschwindigkeitsfehlerkomponente des Geschwindigkeitsfehlers, welche eine Komponente in der zweiten Richtung ist, jeweils näher an 0 bringt, und das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem zweiten Verarbeitungsmodus derart bestimmt, dass es bewirkt, dass eine Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu einer Änderung wenigstens der Komponente in der ersten Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird, und dass es auch wenigstens die erste Neigungsfehlerkomponente und die zweite Neigungsfehlerkomponente aus der ersten Neigungsfehlerkomponente, die zweite Neigungsfehlerkomponente, die Geschwindigkeitsfehlerkomponente und die zweite Geschwindigkeitsfehlerkomponente näher an 0 bringt (ein zweiter Aspekt der Erfindung).
In dem zweiten Aspekt der Erfindung bedeutet, dass die Fahrbewegungseinheit „in der Lage ist, sich in alle Richtungen, umfassend die erste Richtung und die zweite Richtung, zu bewegen”, dass die Orientierung des Geschwindigkeitsvektors der Fahrbewegungseinheit zu jedem Zeitpunkt bei Betrachtung in einer zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung orthogonalen axialen Richtung eine Orientierung einer beliebigen Winkelorientierung um die obengenannte axiale Richtung annehmen kann, wenn die Fahrbewegungseinheit von dem Aktuator angetrieben wird. In diesem Fall ist die obengenannte axiale Richtung ungefähr eine vertikale Richtung oder eine zu einer Bodenfläche senkrechte Richtung. Der Begriff „orthogonal” der vorliegenden Erfindung muss nicht orthogonal im strengen Sinne sein und kann leicht von der Orthogonalität abweichen, solange er nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht.
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird in dem ersten Verarbeitungsmodus in dem Zustand, in dem der Neigungsfehler näherungsweise konstant gehalten wird, die Stabilität der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in allen Richtungen, umfassend die erste Richtung und die zweite Richtung, erhöht. Ferner wird es in dem zweiten Verarbeitungsmodus einfacher, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts wenigstens in der ersten Richtung flexibel zu ändern. Daher wird es möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts wenigstens in der ersten Richtung in einer gewünschten Form frei zu ändern.
Der zweite Aspekt der Erfindung ist geeignet, eine Ausführungsform anzunehmen, in welcher die Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu der Änderung der Komponente in der zweiten Richtung aus dem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts gleich der in dem ersten Verarbeitungsmodus ist, und eine Ausführungsform anzunehmen, in welcher sie verschieden von der in dem ersten Verarbeitungsmodus ist.
In diesem Fall, insbesondere in dem Fall, in dem die erste Richtung und die zweite Richtung in jeder von der Längsrichtung und der Querrichtung des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils eingestellt sind, ist es bevorzugt, dass das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem zweiten Verarbeitungsmodus wenigstens gemäß der ersten Neigungsfehlerkomponente, der zweiten Neigungsfehlerkomponente und der zweiten Geschwindigkeitsfehlerkomponente derart bestimmt, dass es bewirkt, dass die Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zur Änderung wenigstens der Komponente in der ersten Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird und dass es nicht bewirkt, dass die Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu der Änderung der Komponente in der zweiten Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird, und dass es wenigstens die erste Neigungsfehlerkomponente, die zweite Neigungsfehlerkomponente und die zweite Geschwindigkeitsfehlerkomponente der ersten Neigungsfehlerkomponente, die zweite Neigungsfehlerkomponente, die erste Geschwindigkeitsfehlerkomponente und die zweite Geschwindigkeitsfehlerkomponente näher an 0 bringt (ein dritter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung ist eine flexible Änderung der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in dem zweiten Verarbeitungsmodus in der Längsrichtung des Benutzers (die erste Richtung) möglich, und andererseits wird die Fluktuation der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts eingeschränkt, um gleich derjenigen in dem ersten Verarbeitungsmodus zu sein, oder stärker als dieselbe in der Querrichtung des Benutzers (die zweite Richtung) zu sein. Anders ausgedrückt, ist es in dem zweiten Verarbeitungsmodus leichter, die Komponente in der Längsrichtung des Benutzers aus der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts zu ändern, aber die Komponente in der Querrichtung des Benutzers ist schwierig zu ändern.
Die Fahrt des Fahrzeugs wird in den meisten Fällen in der Längsrichtung des Benutzers oder in einer dazu benachbarten Richtung durchgeführt. Und gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung wird es in dem Fall, in dem das Fahrzeug dazu veranlasst wird, in die Längsrichtung des Benutzers oder in einer dazu benachbarten Richtung zu fahren, möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs daran zu hindern, in der Querrichtung zu fluktuieren, was von einer Erschütterung des Oberkörpers des Benutzers in der Querrichtung des Benutzers und dergleichen resultiert. Der Manövrierbetrieb des Fahrzeugs zum Veranlassen des Fahrzeugs, in die Längsrichtung des Benutzers oder in einer dazu benachbarten Richtung zu fahren, wird erleichtert.
In dem ersten Aspekt der Erfindung kann eine folgende Ausführungsform als eine speziellere Ausführungsform angenommen werden. Das heißt, es ist bevorzugt, dass die Fahrbewegungseinheit in der Lage ist, sich auf der Bodenfläche wenigstens in der ersten Richtung als die vorgegebene Richtung zu bewegen, und die Regelungs-/Steuerungsstellgröße wenigstens eine erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße umfasst, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft definiert, um die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in der ersten Richtung zu regeln/steuern. Das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement bestimmt ferner die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem ersten Verarbeitungsmodus durch eine erste Syntheseverarbeitung, welche eine vorgegebene Mehrzahl von Arten von Stellgrößenkomponenten synthetisiert, umfassend wenigstens eine erste Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren des Neigungsfehlers um die Achse in einer zur ersten Richtung orthogonalen Richtung mit einem ersten a-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und eine erste b-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren des Geschwindigkeitsfehlers in der ersten Richtung mit einem ersten b-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und bestimmt in dem zweiten Verarbeitungsmodus die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch die erste Syntheseverarbeitung, unter Verwendung einer von einer ersten c-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren des Geschwindigkeitsfehlers in der ersten Richtung mit einem ersten c-Verstärkungskoeffizienten, welcher einen kleineren Absolutwert als der erste b-Verstärkungskoeffizient aufweist, erhalten wird, einer ersten d-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren eines Fehlers zwischen dem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung und einer Soll-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung, welche variabel gemäß dem Messwert bestimmt wird, um mit dem Messwert übereinzustimmen oder dem Messwert zu folgen, mit einem ersten d-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und 0, anstelle der ersten b-Stellgrößenkomponente (ein vierter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung bestimmt das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement in dem ersten Verarbeitungsmodus die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße zum Regeln/Steuern der Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in der ersten Richtung durch eine erste Syntheseverarbeitung, welche um eine vorgegebene Mehrzahl von Arten von Stellgrößenkomponenten synthetisiert, umfassend wenigstens die erste Stellgrößenkomponente und die erste b-Stellgrößenkomponente. Dadurch wird es möglich, die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße zu bestimmen, um den Neigungsfehler und den Geschwindigkeitsfehler näher an 0 zu bringen.
Anschließend bestimmt das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement in dem zweiten Verarbeitungsmodus die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch die erste Syntheseverarbeitung unter Verwendung einer von der ersten c Stellgrößenkomponente, der ersten d-Stellgrößenkomponente und 0 anstelle der ersten b-Stellgrößenkomponente. Dadurch wird es in dem zweiten Verarbeitungsmodus möglich, die Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu der Änderung wenigstens der Komponente in der ersten Richtung aus dem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner werden zu lassen als diejenige in dem ersten Verarbeitungsmodus. Somit wird es möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung mit der äußeren Kraft und dergleichen flexibel zu ändern.
Ferner, wenn in dem zweiten Aspekt der Erfindung oder dem dritten Aspekt der Erfindung die Regelungs-/Steuerungsstellgröße aus einer erstere Regelungs-/Steuerungsstellgrölle, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft definiert, um die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in der ersten Richtung zu regeln/steuern, und einer zweiten Regelungs-/Steuerungsstellgröße, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft definiert, um die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in der zweiten Richtung zu regeln/steuern, konfiguriert ist, ist es bevorzugt, dass das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem ersten Verarbeitungsmodus durch eine erste Syntheseverarbeitung bestimmt, welche eine vorgegebene Mehrzahl von Arten von Stellgrößenkomponenten synthetisiert, umfassend wenigstens eine erste Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der ersten Neigungsfehlerkomponente mit einem ersten a-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und eine erste b-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der ersten Geschwindigkeitsfehlerkomponente mit einem ersten b-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und die zweite Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch eine zweite Syntheseverarbeitung bestimmt, welche eine vorgegebene Mehrzahl von Arten von Stellgrößenkomponenten synthetisiert, umfassend wenigstens eine zweite Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der zweiten Neigungsfehlerkomponente mit einem zweiten a-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und eine zweite b-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der zweiten Geschwindigkeitsfehlerkomponente mit einem zweiten b-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird. Ferner ist es bevorzugt, dass das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement in dem zweiten Verarbeitungsmodus die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch die erste Syntheseverarbeitung bestimmt, unter Verwendung einer von einer ersten c-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der ersten Geschwindigkeitsfehlerkomponente mit einem ersten c-Verstärkungskoeffizienten, welcher einen kleineren Absolutwert als der erste b-Verstärkungskoeffizient aufweist, erhalten wird, einer ersten d-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren eines Fehlers zwischen einer Komponente in der ersten Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts und einer Soll-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung, welche variabel gemäß der Komponente bestimmt wird, um mit der Komponente übereinzustimmen oder der Komponente zu folgen, mit einem ersten d-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und 0, anstelle der ersten b-Stellgrößenkomponente, und die zweite Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch die zweite Syntheseverarbeitung bestimmt, welche die selbe wie die in dem ersten Verarbeitungsmodus ist. (ein fünfter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung wird es in Bezug zu der Fahrt des Repräsentativpunktes des Fahrzeugs in der ersten Richtung möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung mit der äußeren Kraft und dergleichen ähnlich zu dem vierten Aspekt der Erfindung flexibel zu ändern.
Andererseits wird in Bezug zu der Fahrt des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs in der zweiten Richtung die zweite Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch die zweite Syntheseverarbeitung, welche in dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus identisch ist, bestimmt. Daher nimmt in jedem von dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus die Regel-/Steuerbarkeit der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der zweiten Richtung in Bezug zu der Soll-Fahrgeschwindigkeit zu. Als ein Ergebnis davon ist es möglich, die Fluktuation der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der zweiten Richtung einzuschränken.
Der fünfte Aspekt der Erfindung ist besonders bevorzugt, um mit dem dritten Aspekt der Erfindung kombiniert zu werden. Dadurch wird es möglich, die Flexibilität der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der Längsrichtung des Benutzers zu erhöhen und ebenso die Einschränkung der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der Querrichtung des Benutzers zu erhöhen. Als ein Ergebnis davon wird die Manövrierbarkeit des Fahrzeugs erhöht.
Zusätzlich ist es in dem zweiten Aspekt der Erfindung in Bezug zu der Fahrt des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs in der zweiten Richtung, ähnlich dem Fall der Fahrt des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung möglich, die Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu der Änderung der Komponente in der zweiten Richtung aus dem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner werden zu lassen als diejenige in dem ersten Verarbeitungsmodus. In diesem Fall kann die zweite Regelungs-/Steuerungsstellgröße in der gleichen Weise wie diejenige der ersten Regelungs-/Steuerungsstellgröße bestimmt werden.
In dem vorangehend beschriebenen ersten bis fünften Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Verarbeitung des ersten Verarbeitungsmodus in dem Fall neu startet, in dem eine vorgegebene zweite Bedingung während des Ausführens der Verarbeitung des zweiten Verarbeitungsmodus erfüllt ist. (ein sechster Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung kehrt der zweite Verarbeitungsmodus zu dem ersten Verarbeitungsmodus in dem Fall zurück, in dem die zweite Bedingung erfüllt ist, so dass es möglich wird, den Betrieb des Fahrzeugs in dem ersten Verarbeitungsmodus und den Betrieb des Fahrzeugs in dem zweiten Verarbeitungsmodus selektiv durchzuführen, um denselben an den Betriebszustand des Fahrzeugs und dergleichen anzupassen.
Gemäß dem sechsten Aspekt der Erfindung ist vorzugsweise ein Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement umfasst, welches bestimmt ob eine Beschleunigungsanforderung, welche eine Anforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts ist, erzeugt wird, wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Ausführung der Verarbeitung des zweiten Verarbeitungsmodus startet, wodurch bestimmt wird, dass die erste vorgegebene Bedingung in dem Fall erfüllt ist, in dem das Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements positiv wird während des Ausführens der Verarbeitung des ersten Verarbeitungsmodus. (ein siebter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem siebten Aspekt der Erfindung wird in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements positiv wird, das heißt in dem Fall, in dem die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, die Ausführung der Verarbeitung des zweiten Verarbeitungsmodus gestartet. Daher ist es möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in dem Zustand, in dem die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, sanft zu erhöhen.
In dem siebten Aspekt der Erfindung startet das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement ferner vorzugsweise die Verarbeitung des ersten Verarbeitungsmodus neu, wodurch bestimmt wird, dass die zweite vorgegebene Bedingung in dem Fall erfüllt ist, in dem ein Zustand, in welchem das Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements negativ wird, während einer vorgegebenen Dauer fortgesetzt wird während des Ausführens der Verarbeitung des zweiten Verarbeitungsmodus (ein achter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem achten Aspekt der Erfindung wird es möglich, den Verarbeitungsmodus in dem zweiten Verarbeitungsmodus zu halten, bis die vorgegebene Zeit verstrichen ist, wenn der Zustand, in dem die Beschleunigungsanforderung kontinuierlich oder intermittierend erzeugt wird, aufgelöst wird. Daher wird es während einer vorgegebenen Dauer nach einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts möglich, den Zustand beizubehalten, in dem die auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft von der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts schwer beeinflusst werden kann. Als ein Ergebnis davon ist es möglich, zu verhindern, dass die Antriebskraft für eine positive Fluktuation der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts durch den Benutzer, welcher versucht, den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils beizubehalten, nach einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts auf die Fahrbewegungseinheit übertragen wird. Somit wird es möglich, den Zustand zu verwirklichen, in dem das Fahrzeug durch eine Trägheitskraft nach einer Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts, ohne die Notwendigkeit einer Durchführung eines speziellen Manövers durch den Fahrer, gleitet.
In dem siebten oder achten Aspekt der Erfindung ist das Fahrzeug ferner vorzugsweise ein Fahrzeug, welches in der Lage ist, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts durch eine äußere Kraft, welche nicht die Antriebskraft des Fahrzeugs ist, welche durch Fahren der Fahrbewegungseinheit mit dem Aktuator ist, in dem Fall zu erhöhen, in dem die äußere Kraft übertragen wird, und das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement gemäß einer Geschwindigkeitsänderungsrate, welche wenigstens eine zeitliche Änderungsrate einer Größe des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts ist, oder einer zeitlichen Änderungsrate einer Größe einer Komponente des Messwerts in der vorgegebenen Richtung ist, bestimmt, ob die Beschleunigungsanforderung bestimmt wird oder nicht. (ein neunter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem neunten Aspekt der Erfindung bestimmt das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist oder nicht auf Grundlage wenigstens der Geschwindigkeitsänderungsrate, so dass die Bestimmung in Übereinstimmung mit der Ist-Betriebsbedingung des Fahrzeugs erfolgen kann. Somit wird es möglich, von dem ersten Verarbeitungsmodus zu dem zweiten Verarbeitungsmodus zu einem angemessenen Zeitpunkt in Übereinstimmung mit dem Ist-Betriebszustand des Fahrzeugs überzugehen.
In dem neunten Aspekt der Erfindung ist es denkbar, zu bestimmen, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist oder nicht, wobei der Zustand, in dem die Geschwindigkeitsänderungsrate größer als ein vorgegebener Schwellwert wird, als eine notwendige Bedingung (oder eine notwendige und hinreichende Bedingung) zum Bestimmen, dass die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, angenommen wird.
In der neunten Erfindung ist es ferner möglich, beispielsweise wenn das Nutzlast-Trägerteil gebaut ist, um einem Benutzer auf dem Nutzlast-Trägerteil zu ermöglichen, seinen/ihren Fuß bei Bedarf auf einem Boden zu platzieren, eine äußere Kraft auf das Fahrzeug zu übertragen, in dem der Benutzer sich am Boden mit seinem/ihrem Fuß abstößt. Alternativ kann beispielsweise eine äußere Kraft auf das Fahrzeug bei Bedarf durch einen Arbeiter oder einen Helfer oder eine angemessene Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs übertragen werden.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine Vorderansicht eines inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
2 ist eine Seitenansicht des inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines unteren Abschnitts des inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
4 ist eine Perspektivansicht des unteren Abschnitts des inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
5 ist eine Perspektivansicht einer Fahrbewegungseinheit (Radeinheit) des inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
6 ist eine Darstellung, welche die Anordnungsbeziehung zwischen der Fahrbewegungseinheit (Radeinheit) und freien Rollen des inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
7 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung durch eine Regelungs-/Steuerungseinheit des inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
8 ist eine Darstellung, welche ein Inverspendel-Modell, welches das dynamische Verhalten des inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform ausdrückt, veranschaulicht;
9 ist ein Blockdiagramm, welches eine auf die Verarbeitung im SCHRITT 9 der 7 bezogene Verarbeitungsfunktion darstellt;
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Verstärkung-Einstellelements darstellt;
11 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 10 gezeigten Begrenzungsprozessors darstellt (oder eines in 12 gezeigten Begrenzungsprozessors);
12 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzers 76 darstellt;
13 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 darstellt;
14 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung durch einen in 9 gezeigten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 darstellt;
15 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 23 der 14 darstellt;
16 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 24 der 14 darstellt
17 ist ein Blockdiagramm, welches eine auf die Verarbeitung des SCHRITTS 9 in 7 in einer zweiten Ausführungsform bezogene Verarbeitungsfunktion darstellt;
18 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung eines in 17 gezeigten Geschwindigkeits-Verstärkungseinstellers 106 darstellt;
19 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 33 von 18 darstellt; und
20 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung in SCHRITT 34 von 18 darstellt.
Ausführungsform der Erfindung
[Erste Ausführungsform]
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Zuerst wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 der Aufbau eines inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst ein inverspendelartiges Fahrzeug 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform ein Nutzlast-Trägerteil 3 für einen Benutzer (Fahrer), eine Fahrbewegungseinheit 5, welche in der Lage ist, in alle Richtungen (alte zweidimensionalen Richtungen, umfassend eine Längsrichtung und eine Querrichtung) auf einer Bodenfläche zu fahren, während sie mit der Bodenfläche in Kontakt steht, einen Aktuator 7, welcher eine Antriebskraft zum Antreiben der Fahrbewegungseinheit 5 der Fahrbewegungseinheit 5 vermittelt und einen Grundkörper 9, an welchem das Nutzlast-Trägerteil 3, die Fahrbewegungseinheit 5 und der Aktuator 7 montiert sind.
In der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform bedeuten hier „die Längsrichtung” und „die Querrichtung” die Richtungen, welche mit der Längsrichtung bzw. der Querrichtung des Oberkörpers eines Benutzers an Bord des Nutzlast-Trqägerteils 3 in einer normalen Haltung zusammenfallen oder im Wesentlichen zusammenfallen. Übrigens ist „die normale Haltung” eine bei der Ausgestaltung vorgesehene Haltung, welche sich auf das Nutzlast-Trägerteil 3 bezieht und sie ist eine Haftung, in welcher die Rumpfachse des Oberkörpers des Benutzers näherungsweise in der vertikalen Richtung ausgerichtet ist und der Oberkörper nicht verdreht ist.
In diesem Fall sind in 1 „die Längsrichtung” und „die Querrichtung” die zur Zeichenebene senkrechte Richtung bzw. die Querrichtung der Zeichenebene. In 2 sind „die Längsrichtung” und „die Querrichtung” die Querrichtung der Zeichenebene bzw. die zur Zeichenebene senkrechte Richtung. Ferner werden bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform die den Bezugszeichen beigefügten Abkürzungen „R” und „L” verwendet werden, um den Bezug zur rechten Seite bzw. linken Seite des Fahrzeugs 1 zu bezeichnen.
Der Grundkörper 9 ist mit einem unteren Rahmen 11, an welchem die Fahrbewegungseinheit 5 und der Aktuator 7 angebracht sind, und einem sich aufwärts von dem oberen Ende des unteren Rahmens 11 erstreckenden Tragrahmen 13 bereitgestellt.
Ein sich von dem Tragerahmen 13 zur Vorderseite hin erstreckender Sitzrahmen 15 ist an der Oberseite des Tragrahmens 13 befestigt. Ferner ist der Sitz 3, auf welchem der Benutzer sitzt, an dem Sitzrahmen 15 angebracht. In der vorliegenden Ausführungsform dient der Sitz 3 als Nutzlast-Trägerteil für einen Benutzer. Somit fährt das inverspendelartige Fahrzeug 1 in der vorliegenden Ausführungsform (nachfolgend einfach als Fahrzeug 1 bezeichnet) auf einer Bodenfläche mit einem auf dem Sitz 3 sitzenden Benutzer.
Ferner sind von dem auf dem Sitz 3 sitzenden Benutzer bei Bedarf zu greifende Griffe 17R und 17L rechts und links von dem Sitz 3 angeordnet. Diese Griffe 17R und 17L sind an distalen Abschnitten von Bügeln 19R bzw. 19L gesichert, welche sich von dem Tragrahmen 13 (oder dem Sitzrahmen 15) erstrecken.
Der untere Rahmen 11 ist mit einem Paar von Abdeckelementen 21R und 21L bereitgestellt, welche sich gegenüberliegend in einer gabelnden Form mit einer Lücke dazwischen in der Querrichtung angeordnet sind. Die oberen Endabschnitte (die Gabelabschnitte) dieser Abdeckelemente 21R und 21L sind durch eine Gelenkwelle 23 verbunden, welche eine longitudinale axiale Mitte aufweist, so dass eines der Abdeckelemente 21R und 21L um die Gelenkwelle 23 bezüglich des anderen relativ schwenkbar ist. In diesem Fall sind die Abdeckelemente 21R und 21L durch nicht gezeigte Federn in einer Richtung vorgespannt, in welcher sich die unteren Endabschnitte (die distalen Enden der Gabelabschnitte) der Abdeckelemente 21R und 21L verengen.
Ferner sind eine Fußraste 25R, auf welcher der auf dem Sitz 3 sitzende Benutzer seinen/ihren rechten Fuß abstützt, und eine Fußraste 25L, auf welcher der Benutzer seinen/ihren linken Fuß abstützt, an den Außenflächen der Abdeckelemente 21R und 21L derart bereitgestellt, dass sich die Fußrasten nach außen in die rechte bzw. die linke Richtung erstrecken.
Die Fahrbewegungseinheit 5 und der Aktuator 7 sind zwischen den Abdeckelementen 21R und 21L des unteren Rahmens 11 angeordnet. Der Aufbau der Fahrbewegungseinheit 5 und des Aktuators 7 werden unter Bezugnahme auf die 3 bis 6 beschrieben werden.
Die in der vorliegenden Ausführungsform dargestellte Fahrbewegungseinheit 5 und der Aktuator 7 weisen den selben Aufbau auf wie diejenigen, welche beispielsweise in 1 des vorangehend erwähnten Patentdokuments 2 offenbart sind. Daher werden bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform die Aspekte des Aufbaus der Fahrbewegungseinheit 5 und des Aktuators 7, welche in dem obengenannten Patentdokument 2 beschrieben sind, nur kurz beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform ist die Fahrbewegungseinheit 5 eine aus einem gummielastischen Material hergestellte Radanordnung, welche mit einer ringförmigen Form gebildet ist und eine im Wesentlichen kreisförmige Querschnittsform aufweist. Diese Fahrbewegungseinheit 5 (nachfolgend als die Radanordnung 5 bezeichnet) verformt sich elastisch, um in der Lage zu sein, um eine Mitte C1 des kreisförmigen Querschnitts zu rotieren (insbesondere die Umfangslinie, welche den Mittelpunkt C1 des kreisförmigen Querschnitts passiert und welche konzentrisch mit der axialen Mitte der Radanordnung 5 ist), wie durch den Pfeil Y1 in 5 und 6 angedeutet.
Die Radanordnung 5 ist zwischen den Abdeckelementen 21R und 21L angeordnet, wobei eine axiale Mitte C2 davon (eine axiale Mitte C2 orthogonal zu der Durchmesserrichtung der gesamten Radanordnung 5) in Querrichtung ausgerichtet ist, und tritt mit einer Bodenfläche an dem unteren Endabschnitt der Außenumfangsfläche der Radanordnung 5 in Kontakt.
Die Radanordnung 5 ist in der Lage, eine Rotationsbewegung um die axiale Mitte C2 der Radanordnung 5, wie durch einen Pfeil Y2 in 5 angedeutet, (eine Rollbewegung auf einer Bodenfläche) und eine Rotationsbewegung um die Mitte C1 des Querschnitts der Radanordnung 5 durchzuführen, indem sie von dem Aktuator 7 angetrieben wird (wird später im Detail zu diskutieren sein). Als Ergebnis davon ist die Radanordnung 5 in der Lage, in alle Richtungen auf einer Bodenfläche durch die Bewegungen zu fahren, welche die obengenannten Drehbewegungen kombinieren.
Der Aktuator 7 ist mit einem Rotationselement 27R und zwischen der Radanordnung 5 und dem rechten Abdeckelement 21R angeordneten freien Rollen 29R, einem Rotationselement 27L und zwischen der Radanordnung 5 und dem linken Abdeckelement 17L angeordneten freien Rollen 29L, einem Elektromotor 31R, welcher als ein oberhalb des Rotationselements 27R und den freien Rollen 29R angeordneter Aktuator dient, und einem Elektromotor 31L, welcher als ein oberhalb des Rotationselements 27L und den freien Roden 29L dienender Aktuator bereitgestellt ist.
Die Gehäuse der Elektromotoren 31R und 31L sind an dem Abdeckelement 21R bzw. 21L angebracht. Obwohl nicht gezeigt, sind die elektrischen Quellen (Batterien oder Kondensatoren) der Elektromotoren 31R und 31L an einem geeigneten Ort des Grundkörpers 9, wie dem Tragrahmen 13 oder dergleichen, montiert.
Das Rotationselement 27R ist rotierend durch das Abdeckelement 21R durch Zwischenschaltung einer eine Querachsenmitte aufweisenden Tragachse 33R getragen. Ebenso ist das Rotationselement 27L durch das Abdeckelement 21L durch Zwischenschaltung einer eine Querachsenmitte aufweisenden Trageachse 33L getragen. In diesem Fall sind der axiale Rotationsmittelpunkt des Rotationselements 27R (der axiale Mittelpunkt der Tragachse 33R) und der axiale Rotationsmittelpunkt des Rotationselements 27L (der axiale Mittelpunkt der Tragachse 33L) konzentrisch zueinander.
Die Rotationselemente 27R und 27L sind mit den Ausgangswellen des Elektromotors 31R bzw. 31L durch Zwischenschaltung von Kraftübertragungsmechanismen, welche Funktionen von Untersetzern umfassen, verbunden und werden durch die von dem Elektromotor 31R bzw. 31L übertragene Antriebskraft (Drehmoment) zur Drehung angetrieben. Die Kraftübertragungsmechanismen sind beispielsweise ein Riemenscheibe-Riemen-System. Wie in 3 dargestellt, ist das Rotationselement 27R insbesondere mit der Ausgangswelle des Elektromotors 31R durch Zwischenschaltung einer Riemenscheibe 35R und eines Riemens 37R verbunden. Ebenso ist das Rotationselement 27L mit der Ausgangswelle des Elektromotors 31L durch Zwischenschaltung einer Riemenscheibe 35L und eines Riemens 37L verbunden.
Übrigens kann der obengenannte Kraftübertragungsmechanismus beispielsweise aus einem Ritzel und einer Verbindungskette gebildet sein oder kann aus einer Mehrzahl von Zahnrädern gebildet sein. Als eine andere Alternative können die Elektromotoren 31R und 31L derart gebildet sein, dass deren Ausgangswellen angeordnet sind, um den Rotationselementen 27R und 27L gegenüberzuliegen, um die Ausgangswellen derart anzuordnen, dass sie konzentrisch mit den Rotationselementen 27R und 27L sind und die Ausgangswellen der Elektromotoren 31L und 31R können durch Zwischenschaltung von Untersetzern beispielsweise Planetgetriebevorrichtungen) mit dem Rotationselement 27R bzw. 27L verbunden sein.
Die Rotationselemente 27R und 27L weisen die gleiche Form auf und sind als Kreiskegelstümpfe gebildet, deren Durchmesser sich zur Radanordnung 5 hin verringern und deren Außenumfangsflächen geneigte Außenumfangsflächen 39R und 39L bilden.
Eine Mehrzahl der freien Rollen 29R ist um die geneigte Außenumfangsfläche 39R des Rotationselements 27R derart angeordnet, dass die freien Rollen 29R in regelmäßigen Abständen auf dem mit dem Rotationselement 27R konzentrischen Umfang angeordnet sind. Ferner sind diese freien Rollen 29R an der geneigten Außenumfangsfläche 39R durch Zwischenschaltung der Bügel 41R angebracht und sind drehend durch die Bügel 41R getragen.
Ebenso ist eine Mehrzahl von freien Rollen 29L (der gleichen Anzahl wie die der freien Rollen 29R) um die geneigte Außenumfangsfläche 39L des Rotationselements 27L derart angeordnet, dass die freien Rollen 29L in regelmäßigen Abständen auf dem mit dem Rotationselement 27L konzentrischen Umfang angeordnet sind. Ferner sind diese freien Rollen 29L an der geneigten Außenumfangsfläche 39L durch Zwischenschaltung der Bügel 41L angebracht und sind drehbar von den Bügeln 41L getragen.
Die Radanordnung 5 ist konzentrisch mit den Rotationselementen 27R und 27L angeordnet und zwischen den dem Rotationselement 27R benachbarten freien Rollen 29R und den dem Rotationselement 27L benachbarten freien Rollen 29L gehalten.
Wie in 1 und 6 dargestellt, sind die freien Rollen 29R und 29L in diesem Fall in Stellungen angeordnet, in welchen deren axiale Mitten C3 gegen die axiale Mitte C2 der Radanordnung 5 geneigt sind und auch gegen die Durchmesserrichtung der Radanordnung 5 geneigt sind (die radiale Richtung, welche die axiale Mitte C2 und die freien Rollen 29R und 29L bei Betrachtung der Radanordnung 5 in Richtung der axialen Mitte C2 davon verbindet). In den obengenannten Stellungen werden ferner die Außenumfangsflächen der freien Rollen 29R bzw. 29L in einen schrägen Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Radanordnung 5 gedrückt.
Allgemeiner gesagt, werden die rechten freien Rollen 29R in Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Radanordnung 5 in Stellungen in Kontakt gedrückt, in welchen eine Reibungskraftkomponente in der Richtung um die axiale Mitte C2 (eine Reibungskraftkomponente in der Tangentialrichtung des Innenumfangs der Radanordnung 5) und eine Reibungskraftkomponente in der Richtung um die Mitte C1 des Querschnitts der Radanordnung 5 (eine Reibungskraftkomponente in der Tangentialrichtung des kreisförmigen Querschnitts) auf die Radanordnung an einer Fläche ausgeübt werden kann, welche mit der Radanordnung 5 in Kontakt steht, wenn das Rotationselement 27R um die axiale Mitte C2 zur Drehung angetrieben wird. Das Gleiche gilt für die linken freien Rollen 29L.
Wie vorangehend beschrieben, werden die Abdeckelemente 21R und 21L in diesem Fall durch nicht gezeigte Federn in die Richtung zum Verengen der unteren Endabschnitte (der distalen Enden der Gabelabschnitte) der Abdeckelemente 21R und 21L vorgespannt. Somit hält die treibende Kraft die Radanordnung 5 zwischen den rechten freien Rollen 29R und den linken freien Rollen 29L und die freien Relief 29R und 29L werden in Presskontakt mit der Radanordnung 5 gehalten (insbesondere der Presskontaktzustand, welcher ermöglicht, dass eine Reibungskraft zwischen den freien Rollen 29R und 29L und der Radanordnung 5 wirkt).
Wenn bei dem den vorangehend beschriebenen Aufbau aufweisenden Fahrzeug 1 die Rotationselemente 27R und 27L zur Drehung mit der gleichen Geschwindigkeit in der gleichen Richtung durch den Elektromotor 31R bzw. 31L angetrieben werden, wird sich die Radanordnung 5 um die axiale Mitte C2 in der gleichen Richtung wie der Rotationselemente 27R und 27L drehen. Dies veranlasst die Radanordnung 5 dazu, auf einer Bodenfläche in der Längsrichtung zu rollen und das gesamte Fahrzeug 1 wird in der Längsrichtung fahren. In diesem Fall dreht sich die Radanordnung 5 nicht um die Mitte C1 von dessen Querschnitt.
Wenn ferner beispielsweise die Rotationselemente 27R und 27L in einander entgegengesetzten Richtungen mit Geschwindigkeiten der gleichen Größe zur Drehung angetrieben werden, wird sich die Radanordnung 5 dann um die Mitte C1 von dessen Querschnitt drehen. Dies veranlasst die Radanordnung 4, in die Richtung der axialen Mitte C2 davon zu fahren (das heißt in die Querrichtung), wodurch das gesamte Fahrzeug 1 veranlasst wird, in die Querrichtung zu fahren. In diesem Fall dreht sich die Radanordnung 5 nicht um die axiale Mitte C2 davon.
Wenn ferner die Rotationselemente 27R und 27L in die gleiche Richtung oder in entgegengesetzte Richtungen mit voneinander verschiedenen Geschwindigkeiten (Geschwindigkeiten umfassende Richtungen) zur Drehung angetrieben werden, wird sich die Radanordnung 5 dann um die axiale Mitte C2 und auch um die axiale Mitte C1 von dessen Querschnitt drehen.
Zu diesem Zeitpunkt veranlassen Bewegungen, welche die obengenannten Rotationsbewegungen (kombinierte Bewegungen) kombinieren, die Radanordnung 5 dazu, in Richtungen zu fahren, welche relativ zu der Längsrichtung und der Querrichtung geneigt sind, wodurch das gesamte Fahrzeug 1 veranlasst wird, in die gleiche Richtung wie die der Radanordnung 5 zu fahren. Die Fahrtrichtung der Radanordnung 5 wird sich in diesem Fall in Abhängigkeit der Differenz zwischen den Rotationsrichtungen umfassenden Rotationsgeschwindigkeiten der Rotationselemente 27R und 27L (die Rotationsgeschwindigkeitsvektoren, deren Polaritäten gemäß den Rotationsrichtungen definiert sind) ändern.
Die Fahrbewegungen der Radanordnung werden wie vorangehend beschrieben ausgeführt. Deshalb wird es möglich, die Fahrgeschwindigkeit und die Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 durch Regeln/Steuern der Rotationsgeschwindigkeiten (umfassend die Rotationsrichtungen) der Elektromotoren 31R und 31L und somit durch Regeln/Steuern der Rotationsgeschwindigkeiten der Rotationselemente 27R und 27L zu regeln/steuern.
Der Sitz (Nutzlast-Trägerteil) 3 und der Grundkörper 9 sind übrigens um die Querachsenmitte C2 neigbar, wobei die axiale Mitte C2 der Radanordnung 5 der Tragepunkt ist, und auch zusammen mit der Radanordnung 5 um die Iongitudinale Achse neigbar, wobei die Bodenkontaktfläche (die untere Endfläche) der Radanordnung 5 der Tragepunkt ist.
Der Aufbau zum Regeln/Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird jetzt beschrieben werden. Ausgehend von einem XYZ-Koordinatensystem, in welchem, wie in 1 und 2 dargestellt, die longitudinale horizontale Achse durch eine X-Achse angedeutet ist, die seitliche horizontale Achse durch eine Y-Achse angedeutet ist und die vertikale Richtung durch eine Z-Achse angedeutet ist, können in der folgenden Beschreibung die Längsrichtung und die Querrichtung als die X-Achsen-Richtung bzw. die Y-Achsen-Richtung bezeichnet werden.
Zuerst wird die Regelung/Steuerung des Betriebs des Fahrzeugs 1 umrissen werden. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird grundsätzlich, wenn der auf dem Sitz 3 sitzende Benutzer seinen/ihren Oberkörper neigt (insbesondere, wenn der Oberkörper derart geneigt wird, dass die Position des gesamten Schwerpunkts, welcher den Benutzer und das Fahrzeug 1 kombiniert (die auf eine horizontale Ebene projizierte Position) bewegt wird), der Grundkörper 9 dann zusammen mit dem Sitz 3 zu der Seite hin geneigt, zu welcher der Oberkörper geneigt worden ist. Zu diesem Zeitpunkt wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass das Fahrzeug 1 zu der Seite hin fährt, zu welcher sich der Grundkörper 9 geneigt hat. Beispielsweise, wenn der Benutzer seinen/ihren Oberkörper nach vorne neigt, was den Grundkörper 9 dazu veranlasst, sich zusammen mit dem Sitz 3 nach vorne zu neigen, wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 dann geregelt/gesteuert, um das Fahrzeug 1 dazu zu veranlassen, nach vorne zu fahren.
Anders ausgedrückt, stellt gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Betrieb, in welchem der Benutzer seinen/ihren Oberkörper bewegt, was den Sitz 3 und den Grundkörper 9 dazu veranlasst, sich zu neigen, einen grundlegenden Lenkbetrieb für das Fahrzeug 1 bereit (eine Bewegungsanforderung des Fahrzeugs 1) und die Fahrbewegung der Radanordnung 5 wird gemäß dem Lenkbetrieb durch den Aktuator 7 geregelt/gesteuert.
Bei dem Fahrzeug 1 gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird hier die Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 als die Bodenkontaktfläche des gesamten Fahrzeugs 1 eine einzige lokale Region sein, welche kleiner als eine durch eine Projektion auf eine Bodenfläche des Fahrzeugs 1 und des Benutzers in dem Fahrzeug resultierende Region ist, und eine Bodenreaktionskraft wird nur auf die einzige lokale Region wirken. Aus diesem Grund muss die Radanordnung 5 derart bewegt werden, dass der gesamte Schwerpunkt des Benutzers und des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen unmittelbar über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist, um zu verhindern, dass der Grundkörper 9 durch Neigen umfällt.
Deshalb wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform die Haltung des Grundkörpers 9 in einem Zustand, in dem der gesamte Schwerpunkt des Benutzers und des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen direkt über dem Mittelpunkt der Radanordnung 5 angeordnet ist (der Mittelpunkt an der axialen Mitte C2) (genauer gesagt, in einem Zustand, in dem der Schwerpunkt im Wesentlichen direkt über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist) als eine Soll-Haltung definiert und die Fahrbewegung der Radanordnung 5 wird grundsätzlich derart geregelt/gesteuert, dass die Ist-Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Soll-Haltung konvergiert.
Wenn ferner das Fahrzeug 1 gestartet wird oder dergleichen, wenn sich beispielsweise ein Benutzer mit seinem/ihrem Fuß bei Bedarf am Boden abstößt, um dadurch eine Antriebskraft (eine Antriebskraft, welche durch die Reibungskraft zwischen dem Fuß des Benutzers und dem Boden erzeugt wird) zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 als eine zusätzliche äußere Kraft zusätzlich zu der Antriebskraft, welche durch den Aktuator 7 dem Fahrzeug 1 zugeführt wird, zusätzlich auszuüben, wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 dann derart geregelt/gesteuert, dass sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 (genauer gesagt, die Bewegungsgeschwindigkeit des Gesamtschwerpunkts des Benutzers und des Fahrzeugs) entsprechend erhöht.
Ferner wird in einem Zustand, in dem kein Benutzer an Bord des Fahrzeugs 1 ist, die Haltung des Grundkörpers 9 in einem Zustand, in dem der alleinige Schwerpunkt des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen unmittelbar oberhalb des Mittelpunkts der Radanordnung 5 angeordnet ist (der Mittelpunkt an der axialen Mitte C2) (in einem Zustand, in dem der Schwerpunkt im Wesentlichen direkt über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist) als eine Soll-Haltung definiert, und die Fahrbewegung der Radanordnung wird derart geregelt/gesteuert, dass die Ist-Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Soll-Haltung konvergiert und somit das Fahrzeug 1 selbständig steht, ohne dass der Grundkörper 9 durch Neigen umfällt.
Ferner wird in dem Zustand, in dem der Benutzer an Bord des Fahrzeugs 1 ist, und in dem Zustand, in dem der Benutzer nicht an Bord des Fahrzeugs 1 ist, die Fahrbewegung der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zunimmt, wenn die Abweichung der Ist-Haltung des Grundkörpers 9 von der Soll-Haltung zunimmt, und die Fahrt des Fahrzeugs 1 in dem Zustand angehalten wird, in dem die Ist-Haltung des Grundkörpers 9 mit der Soll-Haltung übereinstimmt.
„Die Haltung” bedeutet ergänzend eine räumliche Orientierung. Wenn sich in der vorliegenden Ausführungsform der Grundkörper 9 zusammen mit dem Sitz 3 neigt, ändern sich die Haltungen des Grundkörpers 9 und des Sitzes 3. In der vorliegenden Ausführungsform neigen sich der Grundkörper 9 und der Sitz 3 ferner integral, so dass ein Konvergieren der Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Soll-Haltung äquivalent zu einem Konvergieren der Haltung des Sitzes 3 gegen eine dem Sitz 3 zugeordnete Soll-Haltung ist (die Haltung des Sitzes 3 in einem Zustand, in dem die Haltung des Grundkörpers 9 mit einer Soll-Haltung des Grundkörpers 9 übereinstimmt).
Um den Betrieb des vorangehend beschriebenen Fahrzeugs 1 zu regeln/steuern, sind gemäß der vorliegenden Ausführungsform eine als elektronische Schaltungseinheit gebildete Regelungs-/Steuerungseinheit 50, welche hauptsächlich einen Mikrocomputer und eine Treiberschaltungseinheit für die Elektromotoren 31R und 31L umfasst, ein Neigungssensor 52 zum Messen eines Neigungswinkels Θb relativ zu der vertikalen Richtung (die Schwerkraftrichtung) eines vorgegebenen Abschnitts des Grundkörpers 9 und einer Änderungsgeschwindigkeit davon (= dΘb/dt) als auf die Haltung des Grundkörpers 9 (oder die Haltung des Sitzes 3) bezogene Zustandsgrößen, ein Lastsensor 54 zum Detektieren, ob sich ein Benutzer an Bord des Fahrzeugs 1 befindet oder nicht, und Drehkodierer 56R und 56L, welche als Winkelsensoren zum Detektieren der Drehwinkel und der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Ausgangswelle des Elektromotors 31R bzw. 31L dienen, wie in 1 und 2 dargestellt, an geeigneten Stellen des Fahrzeugs 1 montiert.
In diesem Fall sind die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 und der Neigungssensor 52 an dem Tragrahmen 13 beispielsweise dadurch angebracht, dass sie in dem Tragrahmen 13 des Grundkörpers 9 aufgenommen sind. Ferner ist der Lastsensor 54 in dem Sitz 3 aufgenommen. Ferner sind die Drehkodierer 56R und 56L integral mit den Elektromotoren 31R und 31L bereitgestellt. Die Drehkodierer 56R und 56L können alternativ an dem Rotationselement 27R bzw. 27L angebracht sein.
Der obengenannte Neigungssensor 52 ist insbesondere aus einem Beschleunigungssensor und einem Ratensensor (Winkelgeschwindigkeitssensor) wie einem Gyrosensor gebildet, und gibt Detektionssignale dieser Sensoren an die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 aus. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt dann eine vorgegebene arithmetische Messverarbeitung (diese kann allgemein als arithmetische Verarbeitung bekannt sein) auf Grundlage der Ausgaben des Beschleunigungssensors und des Ratensensors des Neigungssensors 52 aus, wodurch der Messwert des Neigungswinkels Θb des Abschnitts, an welchem der Neigungssensor 52 installiert ist (Tragrahmen 13 in der vorliegenden Ausführungsform), relativ zu der vertikalen Richtung und der Messwert der Neigungswinkelgeschwindigkeit Θbdot, welche eine Änderungsrate (differentieller Wert) davon ist, berechnet wird.
Der zu messende Winkel Θb (nachfolgend als ein Grundkörper-Neigungswinkel Θb in einigen Fällen bezeichnet) ist in diesem Fall insbesondere aus einer Komponente in die Richtung um die Y-Achse (eine Höhenachtung) Θb_x und einer Komponente in die Richtung um die X-Achse (eine Rollrichtung) Θb_y gebildet. Ebenso ist die zu messende Neigungswinkelgeschwindigkeit Θbdot (nachfolgend als Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit Θbdot in einigen Fällen bezeichnet) aus einer Komponente in die Richtung um die Y-Achse (die Höhenrichtung) Θbdot_x (= dΘb_x/dt) und einer Komponente in die Richtung um die X-Achse (die Rollrichtung) Θbdot_y (= dΘb_y/dt) gebildet.
Ergänzend neigt sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Sitz 3 integral mit dem Tragrahmen 13 des Grundkörpers 9, so dass der Grundkörper-Neigungswinkel Θb auch eine Bedeutung als der Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils 3 hat.
Bei der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform werden im Hinblick auf Variablen, wie ein Bewegungszustandsbetrag, welcher Komponenten in Richtungen der X-Achse und der Y-Achse aufweist, wie der obengenannte Grundkörper-Neigungswinkel Θb (oder Richtungen um Achsen) oder Variablen, wie auf den Bewegungszustandsbetrag bezogene Koeffizienten, die Bezugszeichen der Variablen mit einem Suffix „_x” oder „_y” versehen, um die Komponenten unterscheidbar zu bezeichnen.
Für die auf Translationsbewegungen, wie eine Translationsgeschwindigkeit, bezogene Variablen wird in diesem Fall eine Komponente in der X-Achsen-Richtung davon mit einem Suffix „_x” versehen werden, und eine Komponente in der Y-Achsen-Richtung davon wird mit einem Suffix „_y” versehen werden.
Unterdessen wird im Hinblick auf Rotationsbewegungen bezogene Variablen ,wie Winkel, Rotationsgeschwindigkeiten (Winkelgeschwindigkeiten) und eine Winkelbeschleunigung, der Übersichtlichkeit halber eine Komponente in die Richtung um die Y-Achse mit dem Suffix „_x” versehen werden, und eine Komponente in die Richtung um die X-Achse wird mit dem Suffix „_y” versehen werden, um zu den auf Translatkonsbewegungen bezogenen Variablen mit Suffixen zu passen.
Ferner wird, um eine Variable in der Form eines Paares einer Komponente in der X-Achsen-Richtung (oder eine Komponente in Richtung um die Y-Achse) und eine Komponente in der Y-Achsen-Richtung (oder eine Komponente in Richtung um die X-Achse) zu bezeichnen, der Suffix „_xy” zu dem Bezugszeichen der Variable hinzugefügt. Beispielsweise, um den obengenannten Grundkörper-Neigungswinkel Θb in der Form des Paares einer Komponente in Richtung um die Y-Achse Θb_x und einer Komponente in Richtung um die X-Achse Θb_y auszudrücken, wird das Paar durch „der Grundkörper-Neigungswinkel Θb_xy” bezeichnet werden.
Der Lastsensor 54 ist in dem Sitz 3 derart aufgenommen, dass er einer Last von dem Gewicht eines Benutzers ausgesetzt wird, wenn der Benutzer auf dem Sitz 3 sitzt, und gibt ein Detektionssignal basierend auf der Last an die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 aus. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 bestimmt dann, ob der Benutzer an Bord des Fahrzeugs 1 ist oder nicht, basierend auf dem Messwert der Last, welcher von der Ausgabe des Lastsensors 54 angezeigt wird.
Anstelle des Lastsensors 54 kann ein schalterartiger Sensor verwendet werden, welcher sich beispielsweise einschaltet, wenn ein Benutzer auf dem Sitz 3 sitzt.
Der Drehkodierer 56R erzeugt ein Pulssignal jedes Mal, wenn die Ausgangswelle des Elektromotors 31R sich um einen vorgegebenen Winkel dreht und gibt das Pulssignal an die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 aus. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 misst dann basierend auf dem Pulssignal den Drehwinkel der Ausgangswelle des Elektromotors 53R und misst ferner die zeitliche Änderungsrate (differentieller Wert) des Messwertes des Drehwinkels als die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 53R. Das Gleiche gilt für den Drehkodierer 56L für den Elektromotor 31L.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt eine vorgegebene arithmetische Verarbeitung unter Verwendung der obengenannten Messwerte aus, wodurch Geschwindigkeitsbefehle bestimmt werden, welche die Soll-Werte der Drehwinkelgeschwindigkeiten des Elektromotors 31R bzw. 31L sind, und führt eine Rückkopplungsregelung/-steuerung der Drehwinkelgeschwindigkeit jedes Elektromotors 31R und 31L gemäß den bestimmten Geschwindigkeitsbefehlen aus.
Die Beziehung zwischen der Drehwinkelgeschwindigkeit der Ausgangswelle des Elektromotors 31R und der Drehwinkelgeschwindigkeit des Rotationselements 27R wird übrigens eine proportionale Beziehung basierend auf dem Geschwindigkeitsdämpfungsverhältnis eines festen Wertes zwischen der Ausgangswelle und dem Rotationselement 27R sein. Der Einfachheit halber wird in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31R die Drehwinkelgeschwindigkeit des Rotationselements 27R bedeuten. Ebenso wird die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31L die Drehwinkelgeschwindigkeit des Rotationselements 27L bedeuten.
Nachfolgend wird die von der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ausgeführte Regelungs-/Steuerungsverarbeitung detaillierter beschrieben werden.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt die durch das Flussdiagramm der 7 dargestellte Verarbeitung (Hauptroutinenverarbeitung) in einem vorgegebenen Regelungs-/Steuerungs-Verarbeitungszyklus aus.
Im SCHRITT 1 erfasst die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zuerst eine Ausgabe eines Neigungssensors 52.
Anschließend geht die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zu SCHRITT 2 über, um einen Messwert Θb_xy_s eines Grundkörper-Neigungswinkels Θb und einen Messwert Θbdot_xy_s einer Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit Θbdot basierend auf der erfassten Ausgabe des Neigungssensors 52 zu berechnen.
In der folgenden Beschreibung wird, um den beobachteten Wert (den Messwert oder einen geschätzten Wert) eines Ist-Werts einer Variable (ein Zustandsbetrag), wie der obengenannte Messwert Θb_xy_s des Grundkörper-Neigungswinkels Θb, mit einem Bezugszeichen zu versehen, wird das Bezugszeichen der Variable ein Suffix „_s” aufweisen.
Als nächstes führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50, nachdem sie eine Ausgabe eines Lastsensors 54 im SCHRITT 3 erfasst hat, die Bestimmungsverarbeitung im SCHRITT 4 aus. In der Bestimmungsverarbeitung bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50, ob das Fahrzeug 1 einen Benutzer an Bord hat oder nicht (ob ein Benutzer auf dem Sitz 3 sitzt oder nicht) durch Bestimmen, ob der durch die erfasste Ausgabe des Lastsensors 54 angezeigte Lastmesswert größer als ein vorhergehend eingestellter vorgegebener Wert ist oder nicht.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit führt dann, wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 4 positiv ist, die Verarbeitung zum Einstellen eines Soll-Wertes Θb_xy_obj des Grundkörper-Neigungswinkels Θb bzw. die Verarbeitung zum Einstellen der Werte konstanter Parameter (beispielsweise die Grundwerte unterschiedlicher Verstärkungen) zum Regeln/Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 1 im SCHRITT 5 bzw. SCHRITT 6 aus.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 stellt im SCHRITT 5 einen vorgegebenen Soll-Wert für einen An-Bord-Modus als den Soll-Wert Θb_xy_obj des Grundkörper-Neigungswinkels Θb ein.
Der Begriff „An-Bord-Modus” bezeichnet hier den Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 in dem Fall, in dem der Benutzer an Bord des Fahrzeugs 1 ist. Der Soll-Wert Θb_xy_obj für den An-Bord-Modus ist derart voreingestellt, dass der Soll-Wert Θb_xy_obj mit dem Messwert Θb_xy_s des Grundkörper-Neigungswinkels Θb übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt, welcher auf der Grundlage einer Ausgabe des Neigungssensors 52 in einer Haltung des Grundkörpers 9 gemessen wird, in welcher der Gesamtschwerpunkt des Fahrzeugs 1 und des auf dem Sitz 3 sitzenden Benutzers (nachfolgend als Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt bezeichnet) im Wesentlichen unmittelbar über einer Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 stellt ferner im SCHRITT 6 vorgegebene Werte für den An-Bord-Modus als die Werte konstanter Parameter zum Regeln/Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 1 ein. Die konstanten Parameter umfassen beispielsweise hx, hy, Ki_a_x, Ki_b_x, Ki_a_y und Ki_b_y (i = 1, 2, 3), welche später diskutiert werden.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt unterdessen, wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 4 negativ ist, dann die Verarbeitung zum Einstellen eines Soll-Wertes Θb_xy_obj eines Grundkörper-Neigungswinkels Θb_xy und die Verarbeitung zum Einstellen der Werte konstanter Parameter zum Regeln/Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 1 im SCHRITT 7 bzw. SCHRITT 8 aus.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 stellt im SCHRITT 7 einen vorgegebenen Soll-Wert für einen autonomen Modus als den Soll-Wert Θb_xy_obj des Grundkörper-Neigungswinkels Θb ein.
Der Begriff „autonomer Modus” bedeutet hier einen Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 in dem Fall, in dem der Benutzer nicht an Bord des Fahrzeugs 1 ist. Der Soll-Wert Θb_xy_obj für den autonomen Modus ist derart voreingestellt, dass der Soll-Wert Θb_xy_obj mit dem Messwert Θb_xy_s des Grundkörper-Neigungswinkels Θb übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt, welcher auf der Grundlage einer Ausgabe des Neigungssensors 52 in einer Haltung des Grundkörpers 9 gemessen wird, in welcher der alleinige Schwerpunkt des Fahrzeugs 1 (nachfolgend als alleiniger Fahrzeugschwerpunkt bezeichnet) im Wesentlichen unmittelbar über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 angeordnet ist. Der Soll-Wert Θb_xy_obj für den autonomen Modus ist im Allgemeinen verschieden von dem Soll-Wert Θb_xy_obj für den An-Bord-Modus.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 stellt ferner im SCHRITT 8 vorgegebene Werte für den autonomen Modus als die Werte konstanter Parameter zum Regeln/Steuern des Betriebs des Fahrzeugs 1 ein. Die Werte der konstanten Parameter für den autonomen Modus sind verschieden von den Werten der konstanten Parameter für den An-Bord-Modus.
Die obengenannten Werte der konstanten Parameter werden eingestellt, um zwischen dem An-Bord-Modus und dem autonomen Modus verschieden zu sein, da die Reaktionscharakteristiken der Betriebe des Fahrzeugs 1 relativ zu den Regelungs-/Steuerungseingaben aufgrund der Unterschiede in der Höhe des obengenannten Schwerpunkts, der Gesamtmasse und dergleichen zwischen den jeweiligen Moden voneinander verschieden sind.
Durch die vorangehend beschriebene Verarbeitung im SCHRITT 4 bis SCHRITT 8 werden der Soll-Wert Θb_xy_obj des Grundkörper-Neigungswinkels Θb_xy und die Werte der konstanten Parameter für jeden der Betriebsmoden, nämlich den An-Bord-Modus und den autonomen Modus, eingestellt.
Die Verarbeitung im SCHRITT 5 und SCHRITT 6 oder die Verarbeitung im SCHRITT 7 und SCHRITT 8 muss, übrigens nicht in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus durchgeführt werden. Alternativ kann die Verarbeitung nur ausgeführt werden, wenn sich das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 4 ändert.
Zusätzlich sind in sowohl dem An-Bord-Modus als auch dem autonomen Modus der Soll-Wert einer Komponente Θbdot_x in Richtung um eine Y-Achse der Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit Θbdot und der Soll-Wert einer Komponente Θbdot_y in Richtung um eine X-Achse davon beide 0. Aus diesem Grund ist es nicht notwendig, die Verarbeitung zum Einstellen eines Soll-Wertes der Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit Θbdot_xy auszuführen.
Nach dem Ausführen der vorangehend beschriebenen Verarbeitung im SCHRITT 5 und SCHRITT 6 oder der vorangehend beschriebenen Verarbeitung im SCHRITT 7 und SCHRITT 8, führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 eine arithmetische Fahrzeug-Regelungs-/Steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 aus, um dadurch die Geschwindigkeitsbefehle für den Elektromotor 31R bzw. 31L zu bestimmen. Die arithmetische Fahrzeug-Regelungs-/Steuerungsverarbeitung wird später im Detail beschrieben werden.
Anschließend geht die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zum SCHRITT 10 über, um die Verarbeitung zum Regeln/Steuern der Betriebe der Elektromotoren 31R und 31L gemäß den im SCHRITT 9 bestimmten Geschwindigkeitsbefehlen auszuführen. In dieser Betriebsregelungs-/-steuerungsverarbeitung bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 basierend auf der Differenz zwischen dem im SCHRITT 9 bestimmten Geschwindigkeitsbefehl für den Elektromotor 31R und dem Messwert der Rotationsgeschwindigkeit des Elektromotors 31R, welcher auf der Grundlage einer Ausgabe eines Drehkodierers 56R gemessen wird, einen Soll-Wert (Soll-Drehmoment) eines Ausgabedrehmoments des Elektromotors 31R derart, dass die Differenz gegen 0 konvergiert. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 regelt/steuert dann den dem Elektromotor 31R zugeführten Strom derart, dass der Elektromotor 31R ein Ausgabedrehmoment des Soll-Drehmoments ausgibt. Das Gleiche gilt für die Betriebsregelung/-steuerung des linken Elektromotors 31L.
Vorangehend ist die von der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ausgeführte allgemeine Regelungs-/Steuerungsverarbeitung beschrieben worden.
Die vorangehend erwähnte arithmetische Fahrzeugregelungs-/-steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 wird jetzt im Detail beschrieben werden.
In der nachfolgenden Beschreibung werden der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt in dem An-Bord-Modus und der alleinige Fahrzeugschwerpunkt in dem autonomen Modus allgemein als der Fahrzeugsystemschwerpunkt bezeichnet werden. Der Fahrzeugsystemschwerpunkt wird den Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt bezeichnen, wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der An-Bord-Modus ist, und wird den alleinigen Fahrzeugschwerpunkt bezeichnen, wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der autonome Modus ist.
In der nachfolgenden Beschreibung kann ferner hinsichtlich der Werte (aktualisierte Werte), welche in jedem Regelungs-/steuerungsverarbeitungszyklus von der Regelungs-/-Steuerungseinheit 50 bestimmt werden, ein Wert, welcher in dem gegenwärtigen (spätesten) Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bestimmt wird, als ein gegenwärtiger Wert bezeichnet werden, und ein Wert, welcher in einem unmittelbar vorangehenden Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bestimmt wird, kann als ein vorangehender Wert bezeichnet werden. Ein Wert wird ferner einen gegenwärtigen Wert bezeichnen, es sei denn, er wird als ein gegenwärtiger Wert oder ein vorangehender Wert bezeichnet.
Hinsichtlich der Geschwindigkeit und Beschleunigung in die X-Achsen-Richtung wird eine vorwärts gerichtete Richtung ferner als eine positive Richtung definiert werden, und hinsichtlich der Geschwindigkeit und Beschleunigung in die Y-Achsen-Richtung wird eine nach links gerichtete Richtung als die positive Richtung definiert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die arithmetische Fahrzeugregelungs-/-steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 unter der Annahme ausgeführt, dass das, dynamische Verhalten des Fahrzeugsystemschwerpunkts (insbesondere das durch Projizieren des Verhaltens von der Y-Achsen-Richtung auf eine dazu orthogonale Ebene (XZ-Ebene) beobachtete Verhalten und das durch Projizieren des Verhaltens von der X-Achsen-Richtung auf eine dazu orthogonale Ebene (YZ-Ebene) beobachteten Verhalten) näherungsweise durch das Verhalten eines Inverspendel-Modells (dynamisches Verhalten des invertierten Pendels), wie in 8 gezeigt, ausgedrückt wird.
In 8 bezeichnen Bezugszeichen, welche nicht in Klammern gesetzt sind, die dem aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Inverspendel-Modell zugeordneten Bezugszeichen, während die in Klammern gesetzten Bezugszeichen die dem aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Inverspendel-Modell zugeordneten Bezugszeichen bezeichnen.
In diesem Fall ist das Inverspendel-Modell, welches ein aus der Y-Achsen-Richtung beobachtetes Verhalten ausdrückt, mit einem in dem Fahrzeugsystemschwerpunkt angeordneten Massenpunkt 60_x und einem imaginären Rad 62_x bereitgestellt, welches eine zu der Y-Achsen-Richtung parallele Rotationsachse 62a_x aufweist, und welches auf einer Bodenfläche frei rollt (nachfolgend als das imaginäre Rad 62_x bezeichnet). Der Massenpunkt 60_x ist ferner von einer Rotationswelle 62a_x des imaginären Rads 62_x durch Zwischenschaltung einer linearen Stange 64_x unter Verwendung der Rotationswelle 62a_x als der Tragepunkt derart getragen, dass der Massenpunkt 60_x um die Rotationswelle 62a_x schwenkbar ist.
In diesem Inverspendel-Modell entspricht eine Bewegung des Massenpunktes 60_x einer Bewegung des aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Fahrzeugsystemschwerpunkts. Ferner wird angenommen, dass der Neigungswinkel Θbe_x der Stange 64_x relativ zu einer vertikalen Richtung mit einer Differenz Θbe_x_s zwischen einem Grundkörper-Neigungswinkel-Messwert Θb_x_s in Richtung um die Y-Achse und einem Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert Θb_x_obj (= Θb_x_s – Θb_x_obj) übereinstimmt. Es wird auch angenommen, dass sich eine ändernde Geschwindigkeit des Neigungswinkels Θbe_x der Stange 64_x (= dΘbe_x/dt) mit einem Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswert Θbdot_x_s in Richtung um die Y-Achse übereinstimmt. Ferner wird angenommen, dass eine Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x des imaginären Rads 62_x (die translatorische Bewegungsgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung) mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung übereinstimmt.
Ebenso ist das ein aus der X-Achsen Richtung beobachtete Verhalten ausdrückende Inverspendel-Modell (Bezug nehmend zu den in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 8) mit einem im Fahrzeugsystemschwerpunkt angeordneten Massenpunkt 60_y und einem imaginären Rad 62_y, welches eine zu der X-Achsen-Richtung parallele Rotationsachse 62a_y aufweist, und welches auf einer Bodenfläche frei rollt (nachfolgend als das imaginäre Rad 62_y bezeichnet) bereitgestellt. Ferner wird der Massenpunkt 60_y von einer Rotationswelle 62a_y des imaginären Rads 62_y durch Zwischenschaltung einer linearen Stange 64_y unter Verwendung der Rotationswelle 62a_y als Tragepunkt derart getragen, dass der Massenpunkt 60_y um die Rotationswelle 62a_y schwenkbar ist.
In diesem Inverspendel-Modell entspricht eine Bewegung des Massenpunktes 60_y einer Bewegung des aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Fahrzeugsystemschwerpunkts. Ferner wird angenommen, dass der Neigungswinkel Θbe_y der Stange 64_y relativ zu der vertikalen Richtung mit einer Differenz Θbe_y_s zwischen einem Grundkörper-Neigungswinkelmesswert Θb_y_s in Richtung um die X-Achse und einem Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert Θb_y_obj (= Θb_y_s – Θb_y_obj) übereinstimmt. Es wird auch angenommen, dass eine sich ändernde Geschwindigkeit des Neigungswinkels Θbe_y der Stange 64_y (= dΘbe_y/dt) mit einem Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswert Θbdot_y_s in Richtung um die X-Achse übereinstimmt. Ferner wird angenommen, dass eine Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y des imaginären Rads 62_y (die translatorische Bewegungsgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung) mit der Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 des Fahrzeugs 1 in der Y-Achsen-Richtung übereinstimmt.
Es wird angenommen, dass die imaginären Räder 62_x und 62_y jeweils Radien Rw_x und Rw_y vorgegebener Werte aufweisen.
Es wird angenommen, dass Beziehungen, welche durch die unten angegebenen Ausdrücke 01a und 01b dargestellt sind, zwischen Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x und ωw_y des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y und Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R und ω_L des Elektromotors 31R bzw. 31L gelten (genauer gesagt, den Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R und ω_L des Rotationselements 27R bzw. 27L). ωw_x = (ω_R + w_L)/2 Ausdruck 01a ωw_y = C·(ω_R – ω_L)/2 Ausdruck 01b, wobei „C” im Ausdruck 01b einen Koeffizienten eines vorgegebenen Wertes bezeichnet, welcher von einer mechanischen Beziehung oder einem Schlupf zwischen den freien Rollen 29R und 29L und der Radanordnung 5 abhängt. Die positiven Richtungen von ωw_x, ω_R und ω_L sind die Richtungen, in welchen sich das imaginäre Rad 62_x in dem Fall dreht, in dem das Imaginäre Rad 62_x vorwärts rollt. Die positive Richtung von ωw_y ist die Richtung, in der sich das imaginäre Rad 62_y in dem Fall dreht, in dem das imaginäre Rad 62_y nach links rollt.
Die in 8 gezeigte Dynamik des Inverspendel-Modells wird hier durch die unten angegebenen Ausdrücke 03x und 03y dargestellt. Ausdruck 03x ist ein Ausdruck, welcher die Dynamik des aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Inverspendel-Modells darstellt, während Ausdruck 03y ein Ausdruck ist, welcher die Dynamik des aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Inverspendel-Modells darstellt. d²Θbe_x/dt² = α_x·Θbe_x + β_x·ωwdot_x Ausdruck 03x d²Θbe_y/dt² = α_y·Θbe_y + β_y·ωwdot_y Ausdruck 03y, wobei ωwdot_x im Ausdruck 03x die Drehwinkelbeschleunigung (der Wert der ersten Ableitung der Drehwinkelgeschwindigkeit ωw_x) des imaginären Rads 62_x ausdrückt, α_x einen Koeffizienten, welcher von einer Masse oder einer Höhe h_x des Massenpunktes 60_x abhängt, bezeichnet, und β_x einen Koeffizienten, welcher von einer Trägheit (Trägheitsmoment) oder dem Radius Rw_x des imaginären Rads 62_x abhängt, bezeichnet. Dasselbe gilt für ωwdot_y, α_y und β_y im Ausdruck 03y.
Wie aus diesen Ausdrücken 03x und 03y verständlich wird, werden die Bewegungen der Massenpunkte 60_x und 60_y des Inverspendel-Modells (das heißt, die Bewegungen des Fahrzeugsystemschwerpunkts) in Abhängigkeit der Drehwinkelbeschleunigung ωwdot_x des imaginären Rads 62_x bzw. der Drehwinkelbeschleunigung ωwdot_y des imaginären Rads 62_y angegeben.
Deshalb wird in der vorliegenden Ausführungsform die Drehwinkelbeschleunigung ωwdot_x des imaginären Rads 62_x als die Stellgröße (Regelungs-/Steuerungseingabe) zum Regeln/Steuern der Bewegung des aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Fahrzeugsystemschwerpunkts verwendet, während die Drehwinkelbeschleunigung ωwdot_y des imaginären Rads 62_y als die Stellgröße (Regelungs-/Steuerungseingabe) zum Regeln/Steuern der Bewegung des aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Fahrzeugsystemschwerpunkts verwendet wird.
Um die arithmetische Fahrzeugregelungs-/-steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 kurz zu beschreiben, bestimmt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd, welche die Befehlswerte (Soll-Werte) der Drehwinkelbeschleunigungen ωwdot_x und ωwdot_y als Stellgrößen sind, derart, dass die Bewegung des in der X-Achsen-Richtung beobachteten Massenpunkts 60_x und die Bewegung des in der Y-Achsen-Richtung beobachteten Massenpunkts 60_y zu den Bewegungen werden, welche den Soll-Bewegungen des Fahrzeugsystemschwerpunkts entsprechen. Die Regelungs-/Steuerungseinheit bestimmt ferner die durch Integrieren der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd erhaltenen Werte als die Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_x_cmd und ωw_y_cmd, welche die Befehlswerte (Soll-Werte) der Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x und ωw_y des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y sind.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 defniert ferner die dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_x_cmd (= Rw_x·ωw_x_cmd) entsprechende Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x und die dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_y_cmd (= Rw_y·ωw_y_cmd) entsprechende Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y als die Soll-Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung bzw. die Soll-Bewegungsgeschwindigkeit davon in der Y-Achsen-Richtung und die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 bestimmt Geschwindigkeitsbefehle ω_R_cmd und wL_cmd des Elektromotors 31R bzw. 31L, um die Soll-Bewegungsgeschwindigkeiten zu erreichen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd als die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingaben), wie durch die Ausdrücke 07x und 07y angezeigt, durch Addieren dreier Stellgrößenkomponenten, welche später diskutiert werden, bestimmt.
Zusätzlich ist aus den Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehlen ωwdot_x_cmd, ωwdot_y_cmd als die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingabe) in der vorliegenden Ausführungsform ωwdot_x_cmd eine Drehwinkelgeschwindigkeit des in der X-Achsen-Richtung fahrenden virtuellen Rads 62_x, so dass diese als Stellgröße zum Regeln/Steuern der auf die Radanordnung 5 zu übertragenden Antriebskraft zum Bewegen der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung funktioniert. Ferner ist ωwdot_y_cmd eine Drehwinkelgeschwindigkeit des in die Y-Achsen-Richtung fahrenden virtuellen Rads 62_y, so dass diese als die Stellgröße zum Regeln/Steuern der auf die Radanordnung 5 auszuübenden Antriebskraft zum Bewegen der Radanordnung 5 in die Y-Achsen-Richtung funktioniert.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ist mit den in dem Blockdiagramm der 9 dargestellten Funktionen als die Funktionen zum Ausführen der vorangehend beschrieben arithmetischen Fahrzeugregelungs-/steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 bereitgestellt.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ist insbesondere mit einem Fehlerrechner 70, welcher den Grundkörper-Neigungswinkel-Fehler-Messwert θbe_xy_s berechnet, welcher die Differenz zwischen dem Grundkörper-Neigungswinkelmesswert θb_xy_s und dem Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwert θb_xy_obj ist, einem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72, welcher einen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_xy_s als einen beobachteten Wert einer Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy berechnet, welche die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts ist, einem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74, welcher eine Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit V_xy_aim als den Soll-Wert der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy erzeugt, welcher vermutlich von einem Lenkbetrieb des Fahrzeugs 1 (ein Betrieb zum Hinzufügen einer Antriebskraft zu dem Fahrzeugs 1) durch einen Benutzer oder dergleichen benötigt wird, einem Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76, welcher eine Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd als den Soll-Wert der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy bestimmt, unter Berücksichtigung einer Begrenzung basierend auf einem zulässigen Bereich der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L von dem obengenannten geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_xy_s und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit V_xy_aim und einem Verstärkungseinsteller 78, welcher einen Verstärkungseinstellparameter Kr_xy zum Einstellen der Werte der Verstärkungskoeffizienten der Ausdrücke 07x und 07y bestimmt, welche später diskutiert werden, bereitgestellt.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ist ferner mit einem Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80, welcher den Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd berechnet, und einem Motorbefehlsrechner 82, welcher den Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd in ein Paar von einem Geschwindigkeitsbefehl ω_R_cmd (Befehlswert einer Drehwinkelgeschwindigkeit) für den rechten Elektromotor 31R und einem Geschwindigkeitsbefehl ω_L_cmd (ein Befehlswert einer Drehwinkelgeschwindigkeit) für den linken Elektromotor 31L umwandelt, bereitgestellt.
Bezugszeichen 84 in 9 bezeichnet ein Verzögerungselement, welches den Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd empfängt, welcher in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 70 berechnet wird. Das Verzögerungselement 84 gibt einen vorangehenden Wert ωw_xy_cmd_p des Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehls ωw_xy_cmd in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus aus.
Bei der vorangehend beschriebenen arithmetischen Fahrzeugregelungs-/-steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 wird die Verarbeitung durch die obengenannten Verarbeitungsabschnitte wie nachfolgend beschrieben ausgeführt.
Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 führt zuerst die Verarbeitung durch den Fehlerrechner 70 und die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 aus.
Der Fehlerrechner 70 empfängt die in dem obengenannten SCHRITT 2 berechneten Grundkörper-Neigungswinkelmesswerte Θb_xy_s (Θb_x_s und Θb_y_s) und die in dem obengenannten SCHRITT 5 oder SCHRITT 7 eingestellten Soll-Werte Θb_xy_obj (Θb_x_obj und Θb_y_obj). Der Fehlerrechner 70 subtrahiert dann Θb_x_obj von Θb_x_s, um den Grundkörper-Neigungswinkel-Fehler-Messwert Θbe_x_s (= Θb_x_s – Θb_x_obj) in Richtung um die Y-Achse zu berechnen, und subtrahiert auch Θb_y_obj von Θb_y_s, um den Grundkörper-Neigungswinkel-Fehler-Messwert Θbe_y_s (= Θb_y_s – Θb_y_obj) in Richtung um die X-Achse zu berechnen.
Die Verarbeitung durch den Fehlerrechner 70 kann vor der arithmetischen Fahrzeugregelungs-/-steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Verarbeitung durch den Fehlerrechner 70 während der Verarbeitung in dem obengenannten SCHRITT 5 oder SCHRITT 7 ausgeführt werden.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 empfängt den aktuellen Wert der in dem obengenannten SCHRITT 2 berechneten Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswerte Θbdot_xy_s (Θbdot_x_s und Θbdot_y_s) und empfängt auch den vorangehenden Wert ωw_xy_cmd_p des Imaginäres-Rad-Geschwindigkeitsbefehls ωw_xy_cmd (ωw_x_cmd_p und ωw_y_cmd_p) von dem Verzögerungselement 84. Der Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechnet dann einen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s) aus den vorangehenden Eingabewerten gemäß einem vorgegebenen arithmetischen Ausdruck basierend auf dem obengenannten Inverspendel-Modell.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechnet insbesondere Vb_x_s und Vb_y_s gemäß dem folgenden Ausdruck 05x bzw. dem Ausdruck 05y. Vb_x_s = Rw_x·ωw_x_cmd_p + h_x·Θbdot_x_s 05x Vb_y_s = Rw_y·ωw_y_cmd_p + h_y·Θbdot_y_s 05y
In diesen Ausdrucken 05x und 05y bezeichnen Rw_x und Rw_y wie vorangehend beschrieben die Radien des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y und die Werte davon sind vorgegebene vorangehend eingestellte Werte. Ferner bezeichnen die Bezugszeichen h_x und h_y die Höhen des Massenpunkts 60_x bzw. 60_y des Inverspendel-Modells. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird in diesem Fall die Höhe des Fahrzeugsystemschwerpunkts beibehalten, um im Wesentlichen konstant zu sein. Daher werden vorangehend eingestellte vorgegebene Werte als die Werte von h_x bzw. h_y verwendet. Zusätzlich sind die Höhen h_x und h_y in den konstanten Parametern zum Einstellen der Werte in dem obengenannten SCHRITT 6 oder SCHRITT 8 enthalten.
Der erste Term auf der rechten Seite des vorangehend angegebenen Ausdrucks 05x bezeichnet die Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung, welcher dem vorangehenden Wert ωw_x_cmd_p des Geschwindigkeitsbefehls des imaginären Rads 62_x entspricht. Diese Bewegungsgeschwindigkeit entspricht dem aktuellen Wert einer Ist-Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung. Der zweite Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 05x entspricht ferner dem aktuellen Wert der Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der X-Achsen-Richtung, welche dem sich mit einer Neigungswinkelgeschwindigkeit Θbdot_x_s in Richtung um die Y-Achse (relative Bewegungsgeschwindigkeit in Bezug zu der Radanordnung 5) neigenden Grundkörper 9 zugeschrieben werden kann. Das Gleiche gilt für den Ausdruck 05y.
Alternativ kann das Paar der Messwerte (der aktuellen Werte) der Drehwinkelgeschwindigkeiten des Elektromotors 31R bzw. 31L, welche basierend auf den Ausgaben der Drehkodierer 56R und 56L gemessen werden, in das Paar von Drehwinkelgeschwindigkeiten des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y konvertiert werden, dann können die Drehwinkelgeschwindigkeiten anstelle von ωw_x_cmd_p und ωw_y_cmd_p der Ausdrücke 05x und 05y verwendet werden. Um allerdings die Einflüsse von in den Messwerten der Drehwinkelgeschwindigkeiten enthaltenen Rauschbeiträge zu eliminieren, ist es vorteilhaft, ωw_x_cmd_p und ωw_y_cmd_p zu verwenden, welche die Soll-Werte sind.
Anschließend führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 und die Verarbeitung durch den Verstärkungseinsteller 78 aus. In diesem Fall empfangen der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 und der Verstärkungseinsteller 78 jeweils die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s), welche durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 wie vorangehend beschrieben berechnet werden.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt dann die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten V_xy_aim (V_x_aim, V_y_aim) basierend auf den eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s), wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der An-Bord-Modus ist. Dies wird im Detail später beschrieben werden. In der vorliegenden Ausführungsform stellt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann beide Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten V_x_aim und V_y_aim auf Null ein, wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der autonome Modus ist.
Der Verstärkungseinsteller 78 bestimmt ferner die Verstärkungseinstellparameter Kr_xy (Kr_x und Kr_y) basierend auf den eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s).
Die Verarbeitung durch den Verstärkungseinsteller 78 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf die 10 und 11 beschrieben werden.
Wie in 10 dargestellt, liefert der Verstärkungseinsteller 78 die eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s an einen Begrenzungsprozessor 86. Der Begrenzungsprozessor 86 fügt gegebenenfalls Begrenzungen basierend auf den zulässigen Bereichen der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_x_s und Vb_y_s zu, wodurch Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 erzeugt werden. Der Ausgabewert Vw_x_lim1 bezeichnet einen nach einer Begrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung erhaltenen Wert und der Ausgabewert Vw_y_lim1 bezeichnet einen nach einer Begrenzung der Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y des imaginären Rads 62_y in der Y-Achsen-Richtung erhaltenen Wert.
Die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 wird detaillierter unter Bezugnahme auf die 11 beschrieben werden. Die in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 11 bezeichnen die Verarbeitung durch einen Begrenzungsprozessor 104 des Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzers 76, welcher später diskutiert wird, und kann in der auf die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 bezogenen Beschreibung vernachlässigt werden.
Der Begrenzungsprozessor 86 liefert zuerst die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s an einen Prozessor 86a_x bzw. 86a_y. Der Prozessor 86a_x dividiert Vb_x_s durch den Radius Rw_x des imaginären Rads 62_x, um die Drehwinkelgeschwindigkeit ωw_x_s des imaginären Rads 62_x für den Fall zu berechnen, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung mit Vb_x_s übereinstimmt. Ebenso berechnet der Prozessor 86a_y. die Drehwinkelgeschwindigkeit ωw_y_s des imaginären Rads 62_y (= Vb_y_s/Rw_y) für den Fall, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y in der Y-Achsen-Richtung mit Vb_y_s übereinstimmt.
Anschließend wandelt der Begrenzungsprozessor 86 das Paar von ωw_x_s und ωw_y_s in ein Paar der Drehwinkelgeschwindigkeit ω_R_s des Elektromotors 31R und der Drehwinkelgeschwindigkeit ω_L_s des Elektromotors 31L durch einen XY-RL-Wandler 86b um.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Umwandlung durch Lösen einer simultanen Gleichung implementiert, welche durch Ersetzen von ωw_x, ωw_y, ω_R und ω_L der obengenannten Ausdrücke 01a und 01b durch ωw_x_s bzw. ωw_y_s bzw. ω_R_s bzw. ω_L_s erhalten wird, wobei ω_R_s und ω_L_s als Unbekannte angenommen werden.
Anschließend liefert der Begrenzungsprozessor 86 die Ausgabewerte ω_R_s und ω_L_s des XY-RL-Wandlers 86b an den Begrenzer 86c_R bzw. 86c_L. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Begrenzer 86c_R ω_R_s direkt als einen Ausgabewert ω_R_lim1 aus, wenn ω_R_s innerhalb des zulässigen Bereichs für den rechten Motors liegt, welcher einen oberen Grenzwert (>0) und einen unteren Grenzwert (<0) vorangehend eingestellter vorgegebener Werte aufweist. Wenn ω_R_s von dem zulässigen Bereich für den rechten Motor abweicht, gibt der Begrenzer 86c_R als den Ausgabewert ω_R_lim1 einen Grenzwert des oberen Grenzwerts oder des unteren Grenzwerts des zulässigen Bereichs für den rechten Motor aus, je nachdem, welcher näher bei ω_R_s liegt. Somit wird der Ausgabewert ω_R_lim1 des Begrenzers 86c_R auf einen Wert innerhalb des zulässigen Bereichs für den rechten Motor begrenzt.
Ebenso gibt der Begrenzer 86c_L ω_L_s als einen Ausgabewert ω_L_lim1 direkt aus, wenn ω_L_s innerhalb des zulässigen Bereichs für den linken Motor liegt, welcher einen oberen Grenzwert (>0) und einen unteren Grenzwert (<0) vorangehend eingestellter vorgegebener Werte aufweist. Wenn ω_L_s von dem zulässigen Bereich für den linken Motor abweicht, gibt der Begrenzer 86c_L als den Ausgabewert ω_L_lim1 einen Grenzwert des oberen Grenzwerts oder des unteren Grenzwerts des zulässigen Bereichs für den linken Motor aus, je nachdem, welcher näher bei ω_L_s liegt. Somit wird der Ausgabewert ω_L_lim1 des Begrenzers 86c_L auf einen Wert innerhalb des zulässigen Bereichs für den linken Motor begrenzt.
Der vorangehend beschriebene zulässige Bereich für den rechten Motor ist ein zulässiger Bereich, welcher derart eingestellt worden ist, dass verhindert wird, dass die Drehwinkelgeschwindigkeit (Absolutwert) des rechten Elektromotors 31R übermäßig hoch wird, wodurch verhindert wird, dass der Maximalwert des Drehmoments, welches von dem Elektromotor 31R ausgegeben werden kann, abnimmt. Dies gilt auch für den zulässigen Bereich für den linken Motor.
Anschließend wandelt der Begrenzungsprozessor 86 das Paar der Ausgabewerte ω_R_lim1 und ω_L_lim1 des Begrenzers 86c_R bzw. 86c_L in ein Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y durch einen RL-XY-Wandler 86d um.
Die Umwandlung ist die Verarbeitung der inversen Umwandlung der Verarbeitung der Umwandlung durch den obengenannten XY-RL-Wandler 86b. Diese Verarbeitung wird durch Lösen einer simultanen Gleichung implementiert, welche durch Ersetzen von ωw_x, ωw_y, ω_R und ω_L der obengenannten Ausdrücke 01a und 01b durch ωw_x_lim1 bzw. ωw_y_lim1 bzw. ω_R_lim1 bzw. ω_L_lim1 erhalten wird, wobei ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 als Unbekannte angenommen werden.
Anschließend liefert der Begrenzungsprozessor 86 die Ausgabewerte ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 des RL-XY-Wandlers 86d an einen Prozessor 86e_x bzw. 86e_y. Der Prozessor 86e_x multipliziert ωw_x_lim1 mit dem Radius Rw_x des imaginären Rads 62_x, um ωw_x_lim1 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x_lim1 des imaginären Rads 62_x umzuwandeln. In der gleichen Weise wandelt der Prozessor 86e_y ωw_y_lim1 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y_lim1 des imaginären Rads 62_y um (= ωw_y_lim1·Rw_y).
Wenn angenommen wird, dass die vorangehend beschriebene Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung und die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y des imaginären Rads 62_y in der Y-Achsen-Richtung veranlasst, mit dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinzustimmen (anders ausgedrückt, wenn angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung und die Bewegungsgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung eingestellt werden, um mit Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinzustimmen), wird dann das mit Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinstimmende Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 von dem Begrenzungsprozessor 86 ausgegeben, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_s und ω_L_s des Elektromotors 31R bzw. 31L, welche zum Erreichen der Bewegungsgeschwindigkeiten benötigt werden, beide innerhalb des zulässigen Bereichs liegen.
Unterdessen werden beide oder eine von den Drehwinkelgeschwindigkeiten zwangsweise begrenzt, um innerhalb des zulässigen Bereichs zu liegen, wenn beide oder eine von den Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_s und ω_L_s des Elektromotors 31R bzw. 31L von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen abweichen, und ein Paar der Bewegungsgeschwindigkeiten in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1, welche einem Paar der begrenzten Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_lim1 und ω_L_lim1 des Elektromotors 31R bzw. 31L entsprechen, wird von dem Begrenzungsprozessor 86 ausgegeben.
Somit erzeugt der Begrenzungsprozessor 86 ein Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 derart, dass die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 mit Vb_x_s bzw. Vb_x_s soweit wie möglich unter einer wesentlichen benötigten Bedingung übereinstimmen, dass die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L, welche dem Paar des Ausgabewerts Vw_x_lim1 bzw. Vw_y_lim1 entsprechen, nicht von den zulässigen Bereichen abweichen.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Beschreibung der 10, führt der Verstärkungseinsteller 78 dann die Verarbeitung durch die Rechner 88_x und 88_y aus. Der Rechner 88_x empfängt den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_s und den Ausgabewert Vw_x_liml des Begrenzungsprozessors 86. Der Rechner 88_x berechnet dann einen durch Subtrahieren von Vb_x_s von Vw_x_lim1 erhaltenen Wert Vover_x und gibt den Wert Vover_x aus. Der Rechner 88_y empfängt ferner den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert in der Y-Achsen-Richtung Vb_x_s und den Ausgabewert Vw_y_lim1 des Begrenzungsprozessors 86. Der Rechner 88_y berechnet dann einen durch Subtrahieren von Vb_x_s von Vw_y_lim1 erhaltenen Wert Vover_y und gibt den Wert Vover_y aus.
In diesem Fall ist dann Vw_x_lim1 = Vb_x_s und Vw_y_lim1 = Vb_y_s, wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 nicht zwangsweise durch den Begrenzungsprozessor 86 eingeschränkt werden.
Daher werden die Ausgabewerte Vover_x und Vover_y der Rechner 88_x bzw. 88_y beide Null werden.
Unterdessen werden dann ein korrigierter Betrag von Vb_x_s von Vw_x_lim1 (= Vw_x_lim1 – Vb_x_s) und ein korrigierter Betrag von Vb_y_s von Vw_y_lim1 (= Vw_y_lim1 – Vb_y_s) Von dem Rechner 88_x bzw. 88_y ausgegeben werden, wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 des Begrenzungsprozessors 86 durch zwangsweises Einschränken der Eingabewerte Vb_x_s und Vb_y_s erzeugt werden.
Anschließend schickt der Verstärkungseinsteller 78 den Ausgabewert Vover_x des Rechners 88_x durch Prozessoren 90_x und 92_x in dieser Reihenfolge, wodurch der Verstärkungseinstellparameter Kr_x bestimmt wird. Der Verstärkungseinsteller 78 schickt ferner den Ausgabewert Vover_y des Rechners 88_y durch Prozessoren 90_y und 92_y in dieser Reihenfolge, um dadurch den Verstärkungseinstellparameter Kr_y zu bestimmen. Die Verstärkungseinstellparameter Kr_x und Kr_y nehmen beide Werte innerhalb des Bereichs zwischen 0 und 1 an.
Der Prozessor 90_x berechnet und gibt den Absolutwert der Eingabe Vover_x aus. Der Prozessor 92_x erzeugt ferner Kr_x derart, dass der Ausgabewert Kr_x monoton relativ zu einem Eingabewert |Vover_x| ansteigt und eine Sättigungscharakteristik aufweist. Die Sättigungscharakteristik ist eine Charakteristik, bei der ein Änderungsbetrag eines Ausgabewerts relativ zu einer Zunahme eines Eingabewerts 0 wird oder sich der 0 nähert, wenn der Eingabewert auf ein bestimmtes Niveau ansteigt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform gibt der Prozessor 92_x dann in diesem Fall als Kr_x einen durch Multiplizieren des Eingabewerts |Vover_x| mit einem Proportionalitätskoeffizienten eines vorgegebenen Wertes erhaltenen Wert aus, wenn der Eingabewert |Vover_x| ein voreingestellter vorgegebener Wert oder kleiner ist. Der Prozessor 92_x gibt dann ferner 1 als Kr_x aus, wenn der Eingabewert |Vover_x| größer als der vorgegebene Wert ist. Der Proportionalitätskoeffizient wird übrigens derart eingestellt, dass das Produkt aus |Vover_x| und dem Proportionalitätskoeffizienten 1 wird, wenn |Vover_x| mit einem vorgegebenen wert übereinstimmt.
Die Verarbeitung durch die Prozessoren 90_y und 92_y ist die gleiche wie die vorangehend beschriebene Verarbeitung, welche durch den Prozessor 90_x bzw. 92_x ausgeführt wird.
Wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 in dem Begrenzungsprozessor 86 nicht zwangsweise durch die vorangehend beschriebene durch den Verstärkungseinsteller 78 ausgeführte Verarbeitung beschränkt werden, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, selbst wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. in der Y-Achsen-Richtung mit dem geschätzten. Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinstimmen, werden beide Verstärkungseinstellparameter Kr_x und Kr_y dann bestimmt, um 0 zu sein.
Wenn übrigens die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 des Begrenzungsprozessors 86 durch zwangsweises Einschränken der Eingabewerte Vb_x_s und Vb_y_s erzeugt werden, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeit von einem der Elektromotoren 31R und 31L von dem zulässigen Bereich abweicht (wenn der Absolutwert einer der Drehwinkelgeschwindigkeiten übermäßig hoch wird), wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung mit den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_x_s und Vb_y_s übereinstimmen, werden die Werte der Verstärkungseinstellparameter Kr_x und Kr_y dann basierend auf dem Absolutwert des obengenannten korrigierten Betrags Vover_x bzw. Vover_y bestimmt. In diesem Fall wird Kr_x bestimmt, um ein größerer Wert zu sein, wenn der Absolutwert des korrigierten Betrags Vx_over zunimmt, wobei der obere Grenzwert davon 1 ist. Das Gleiche gilt für Kr_y.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Beschreibung der 9 führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 dann die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 aus, nachdem, wie vorangehend beschrieben, die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 und den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ausgeführt wird.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 empfängt die durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechneten geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s) und die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_aim (Vb_x_aim und Vb_y_aim), welche durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt werden. Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 führt dann die durch das Blockdiagramm der 12 dargestellte Verarbeitung unter Verwendung der obigen Eingabewerte derart aus, dass die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd (Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd) bestimmt werden.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 führt insbesondere zuerst die Verarbeitung durch die Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x und 94_y aus.
In diesem Fall empfängt der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_s und empfängt auch den vorangehenden Wert Vb_x_mdfd_p der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd durch Zwischenschaltung eines Verzögerungselements 96_x. In dem Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x wird die Eingabe Vb_x_s dann zuerst an eine Proportional-Differenzial-Kompensationskomponente (PD-Kompensationskomponente) 94a_x geliefert. Die Proportional-Differenzial-Kompensationskomponente 94_x ist eine Kompensationskomponente, deren Transferfunktion mit 1 + Kd·S bezeichnet wird, und addiert die Eingabe Vb_x_s zu dem durch Multiplizieren des differentiellen Wertes davon (zeitliche Änderungsrate) mit einem Koeffizienten Kd eines vorgegebenen Wertes erhaltenen Wert und gibt den aus der Addition erhaltenen Wert aus.
Anschließend berechnet der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x durch einen Rechner 94b_x den durch Subtrahieren der Eingabe Vb_x_mdfd_p von dem Ausgabewert der Proportional-Differenzial-Komperisationskomponente 94_x erhaltenen Wert und liefert dann den Ausgabewert des Rechners 94b_x zu einem eine Phasenkompensationsfunktion aufweisenden Tiefpassfilter 94c_x. Das Tiefpassfilter 94c_x ist ein Filter, dessen Transferfunktion mit (1 + T2·S)/ (1 + T1·S) bezeichnet wird. Der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x gibt dann den Ausgabewert Vb_x_prd des Tiefpassfilters 94c_x aus.
Der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_y empfängt ferner den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_s und empfängt auch den vorangehenden Wert Vb_y_mdfd_p der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_mdfd durch Zwischenschaltung eines Verzögerungselements 96_y.
Wie bei dem vorangehend beschriebenen Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x führt der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_y dann die Verarbeitung durch eine Proportional-Differenzial-Kompensationskomponente 94a_y, einen Rechner 94b_y und ein Tiefpassfilter 94c_y in dieser Reihenfolge aus und gibt einen Ausgabewert Vb_y_prd des Tiefpassfilters 94c_y aus.
Der Ausgabewert Vb_x_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_x hat hier die Bedeutung eines Stationärer-Zustand-Fehlers eines zukünftigen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts in der X-Achsen-Richtung, welcher von einem aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugsystemschwerpunkts vermutet wird (anders ausgedrückt, der aus der Y-Achsen-Richtung beobachtete Bewegungszustand des Massenpunktes 60_x des Inverspendel-Modells) relativ zu der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd eines erwarteten Konvergenzwerts. Ebenso hat der Ausgabewert Vb_y_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_y die Bedeutung eines Stationärer-Zustand-Fehlers eines zukünftigen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts in der Y-Achsen-Richtung, welcher von einem aus der X-Achsen-Richtung beobachteten aktuellen Bewegungszustand des Fahrzeugsystemschwerpunkts vermutet wird (anders ausgedrückt, der aus der X-Achsenrichtung beobachtete Bewegungszustand des Massenpunktes 60_y des Inverspendel-Modells) relativ zu der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_mdfd eines erwarteten Konvergenzwertes. Nachfolgend werden die Ausgabewerte Vb_x_prd und Vb_y_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_x bzw. 94_y als die erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwerte bezeichnet werden.
Nach Ausführen der vorangehend beschriebenen Verarbeitung durch die Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x und 94_y führt der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 die Verarbeitung zum Addieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim zu dem Ausgabewert Vb_x_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_x und die Verarbeitung zum Addieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim zu dem Ausgabewert Vb_y_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_y durch einen Rechner 98_x bzw. 98_y aus.
Ein Ausgabewert Vb_x_t des Rechners 98_x wird daher die durch Addieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung zu dem erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd erhaltene Geschwindigkeit anzeigen. Ebenso wird ein Ausgabewert Vb_y_t des Rechners 98_y die durch Addieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung zu dem erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_prd erhaltene Geschwindigkeit anzeigen.
Wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_aim Null ist, wie in dem Fall, in dem beispielsweise der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 in dem autonomen Modus ist, wird der erwartete Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd direkt als der Ausgabewert Vb_x_t des Rechners 98_x bereitgestellt. Ebenso wird der erwartete Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_prd dann direkt als der Ausgabewert Vb_y_t des Rechners 98_y bereitgestellt, wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeil in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_aim Null ist.
Anschließend liefert der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 die Ausgabewerte Vb_x_t und Vb_y_t des Rechners 98_x bzw. 98_y zu einem Begrenzungsprozessor 100. Die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 100 ist dieselbe wie die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 des vorangehend beschriebenen Verstärkungseinstellers 78. Wie durch die in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 11 angedeutet, sind in diesem Fall nur die Eingabewerte und die Ausgabewerte der einzelnen Verarbeitungsabschnitte des Begrenzungsprozessors 100 verschieden von denjenigen des Begrenzungsprozessors 86.
In dem Begrenzungsprozessor 100 werden insbesondere Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_t und ωw_y_t der imaginären Räder 62_x und 62_y in dem Fall, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y mit Vb_x_t bzw. Vb_y_t übereinstimmen, durch die Prozessoren 86a_x bzw. 86a_y berechnet. Das Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_t und ωw_y_t wird dann in das Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_t und ω_L_t der Elektromotoren 31R und 31L durch den XY-RL-Wandler 86b umgewandelt.
Diese Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_t und ω_L_t werden ferner auf Werte innerhalb des zulässigen Bereichs für den rechten Motor bzw. des zulässigen Bereichs für den linken Motor durch Begrenzer 86c_R und 86c_L begrenzt. Die Werte ω_R_lim2 und ω_L_lim2, welche der Begrenzungsverarbeitung unterworfen wurden sind, werden dann durch den RL-XY-Wandler 86d in die Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_lim2 und ωw_y_lim2 der imaginären Räder 62_x und 62_y umgewandelt.
Anschließend werden die den Drehwinkelgeschwindigkeiten w_x_lim2 und ωw_y_lim2 entsprechenden Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 der imaginären Räder 62_x und 62_y durch den Prozessor 86e_x bzw. 86e_y berechnet und diese Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 werden von dem Begrenzungsprozessor 100 ausgegeben.
Durch Ausführen der vorangehend beschriebenen Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 100 erzeugt der Begrenzungsprozessor 100 ein Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 derart, dass die Ausgabewerte Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 mit Vb_x_t bzw. Vb_y_t soweit wie möglich unter einer wesentlichen benötigten Bedingung übereinstimmen, dass die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L, welche dem Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim2 bzw. Vw_y_lim2 entsprechen, wie beim Begrenzungsprozessor 86 nicht von den zulässigen Bereichen abweichen.
Die zulässigen Bereiche für den rechten Motor und den linken Motor in dem Begrenzungsprozessor 100 müssen übrigens nicht die selben sein wie die zulässigen Bereiche in dem Begrenzungsprozessor 86 und können eingestellt werden, um zulässige Bereiche zu sein, welche verschieden voneinander sind.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 12 führt der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 dann die Verarbeitung durch Rechner 102_x und 102_y aus, um die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu berechnen. In diesem Fall berechnet der Rechner 102_x einen Wert, welcher durch Subtrahieren des erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwerts in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd von dem Ausgabewert Vw_x_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 erhalten wird, als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd. Ebenso berechnet der Rechner 102_y einen Wert, welcher durch Subtrahieren des erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwerts in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_prd von dem Ausgabewert Vw_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 erhalten wird, als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_mdfd.
Hinsichtlich der wie vorangehend beschrieben bestimmten Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd werden in dem Fall, in dem die Ausgabewerte V_x_lim2 und V_y_lim2 nicht zwangsweise durch den Begrenzungsprozessor 100 beschränkt werden, das heißt in dem Fall, in dem die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L innerhalb der zulässigen Bereiche liegen, selbst wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung mit dem Ausgabewert Vb_x_t des Rechners 98_x bzw. Vb_y_t des Rechners 98_y übereinstimmen, die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim direkt als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd bestimmt werden.
In diesem Fall wird, wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_aim Null ist, die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd dann auch Null sein, und wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_aim Null ist, wird die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd dann auch Null sein.
Unterdessen wird, wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 durch zwangsweises Beschränken der Eingabewerte Vb_x_t und Vb_y_t erzeugt werden, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeit von einem der Elektromotoren 31R und 31L von dem zulässigen Bereich abweicht (wenn der Absolutwert einer der Drehwinkelgeschwindigkeiten übermäßig hoch wird), wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung mit dem Ausgabewert Vb_x_t des Rechners 98_x und dem Ausgabewert Vb_y_t des Rechners 98_y übereinstimmen, dann ein durch Korrigieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim mit einem Korrekturbetrag von dem Eingabewert Vb_x_t des Ausgabewertes Vw_x_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 (= Vw_x_lim2 – Vb_x_t) (ein durch Addieren des Korrekturbetrags zu Vb_x_aim erhaltener Wert) erhaltener Wert als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd bestimmt.
Ferner wird hinsichtlich der Y-Achsen-Richtung ein durch Korrigieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim durch einen Korrekturbetrag von dem Eingabewert Vb_y_t des Ausgabewertes Vw_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 (= Vw_y_lim2 – Vb_y_t) (ein durch Addieren des Korrekturbetrags zu Vb_y_aim erhaltener Wert) erhaltener Wert als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_mdfd bestimmt.
In diesem Fall nähert sich dann die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd der Null mehr an als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim oder wird zu einer Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung von der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim, wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim auf beispielsweise der Geschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung nicht Null ist. Ferner wird dann die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd zu einer Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung von dem erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd, welcher von dem Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x ausgegeben wird, wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim Null ist. Das Gleiche gilt für die Geschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung.
Vorangehend ist die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 beschrieben worden.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 9 führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 aus, nachdem die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72, den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76, den Verstärkungseinsteller 78 und den Fehlerrechner 70 wie vorangehend beschrieben ausgeführt wird.
Die Verarbeitung durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 13 beschrieben werden. Im Übrigen sind die nicht in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 13 die Bezugszeichen, welche sich auf die Verarbeitung zum Bestimmen des obengenannten Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehls ωw_x_cmd beziehen, welcher der Soll-Wert der Drehwinkelgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x ist, welches in der X-Achsen-Richtung rollt. Die in Klammern gesetzten Bezugszeichen sind die Bezugszeichen, welche sich auf die Verarbeitung zum Bestimmen des obengenannten Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehls ωw_y_cmd beziehen, welcher der Soll-Wert der Drehwinkelgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y ist, welches in der Y-Achsen-Richtung rollt.
Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 empfängt den von dem Fehlerrechner 70 berechneten Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswert Θbe_xy_s, die in dem obengenannten SCHRITT 2 berechneten Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswerte Θbdot_xy_s, die von dem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechneten geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_xy_s, die von dem Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 berechneten Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd und die von dem Verstärkungseinsteller 78 berechneten Verstärkungseinstellparameter Kr_xy.
Der Haftung-Regelungs-(Steuerungsrechner 80 berechnet dann zuerst die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_xy_com gemäß den folgenden Ausdrücken 07x und 07y unter Verwendung der vorangehend empfangenen Werte. ωdot_x_cmd = K1_x·Θbe_x_s + K2_k·Θbdot_x_s + K3_x·(Vb_x_s-Vb_x_mdfd) Ausdruck 07x ωdot_y_cmd = K1_y·Θbe_y_s + K2_y·Θbdot_y_s + K3_y·(Vb_y_s – Vb_x_mdfd) Ausdruck 07y
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden daher der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_x_com, welcher die Stellgröße (Regelungs-/Steuerungseingabe) zum Regeln/Steuern der aus der Y-Achsen-Richtung beobachteten Bewegung des Massenpunkts 60_x des Inverspendel-Modells (das heißt, die aus der Y-Achsen-Richtung beobachtete Bewegung des Fahrzeugsystemschwerpunkts) bezeichnet, und der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_y_com, welcher die Stellgröße (Regelungs-/Steuerungseingabe) zum Regeln/Steuern der aus der X-Achsen-Richtung beobachteten Bewegung des Massenpunktes 60_y des Inverspendel-Modells (das heißt, die aus der X-Achsen-Richtung beobachtete Bewegung des Fahrzeugsystemschwerpunkts) bezeichnet, durch Addieren dreier Stellgrößenkomponenten (die drei Terme auf der rechten Seite von jedem der Ausdrücke 07x und 07y) bestimmt.
In diesem Fall werden die auf die Stellgrößenkomponenten in dem Ausdruck 07x bezogenen Verstärkungskoeffizienten K1_x, K2_x und K3_x auf Grundlage des Verstärkungseinstellparameters Kr_x variabel eingestellt, während die auf die Stellgrößenkomponenten in dem Ausdruck 07y bezogenen Verstärkungskoeffizienten K1_y, K2_y und K3_y auf der Grundlage des Verstärkungseinstellparameters Kr_y variabel eingestellt werden. Nachfolgend können die Verstärkungskoeffizienten K1_x, K2_x und K3_x im Ausdruck 07x als der erste Verstärkungskoeffizient K1_x bzw. der zweite Verstärkungskoeffizient K2_x bzw. der dritte Verstärkungskoeffizient K3_x bezeichnet werden. Das Gleiche gilt für die Verstärkungskoeffizienten K1_y, K2_y und K3_y im Ausdruck 07y.
Ein i-ter Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) im Ausdruck 07x und ein i-ter Verstärkungskoeffizient Ki_y (i = 1, 2 oder 3) im Ausdruck 07y werden auf der Grundlage der Verstärkungseinstellparameter Kr_x und Kr_y gemäß den unten angegebenen Ausdrücken 09x und 09y, wie durch die Anmerkung in 13 angedeutet, bestimmt. Ki_x = (1 – Kr_x)·Ki_a_x + Kr_x·Ki_b_x Ausdruck 09x Ki_y = (1 – Kr_j)·Ki_a_y + Kr_y·Ki_b_y Ausdruck 09y (i = 1, 2, 3)
Ki_a_x und Ki_b_x im Ausdruck 09x bezeichnen hier vorangehend eingestellte konstante Werte als die Verstärkungskoeffizientenwerte an einem Minimumende (einem Ende nahe bei Null) des i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_x bzw. als den Verstärkungskoeffizientenwert an einem Maximumende (einem von Null entfernten Ende). Das Gleiche gilt für Ki_a_y und Ki_b_y im Ausdruck 09y.
Daher wird jeder bei der Berechnung des Ausdrucks 07x verwendete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) als ein gewichteter Mittelwert der dazu entsprechenden konstanten Werte Ki_a_x und Ki_b_x bestimmt. In diesem Fall wird ferner das jedem von Ki_a_x und Ki_b_x zugeordnete Gewicht gemäß dem Verstärkungseinstellparameter Kr_x verändert. Somit, wenn Kr_x = Null, dann: Ki_x = Ki_a_x, und wenn Kr_x = 1, dann: Ki_x = Ki_b_x. Wenn sich Kr_x der 1 von Null annähert, nähert sich der i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x Ki_b_x von Ki_a_x an.
Ebenso wird jeder bei der Berechnung des Ausdrucks 07y verwendete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_y (i = 1, 2 oder 3) als ein gewichteter Mittelwert der dazugehörigen konstanten Werke Ki_a_y und Ki_b_y bestimmt. In diesem Fall wird das Gewicht jedem von Ki_a_y und Ki_b_y ferner gemäß dem Verstärkungseinstellparameter Kr_y geändert. Wie im Falle von Ki_x ändert sich daher der Wert des i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_y zwischen Ki_a_y und Ki_b_y, wenn sich der Wert von Kr_y von Null bis 1 ändert.
Zusätzlich sind die obengenannten konstanten Werte Ki_a_x, Ki_b_x und Ki_a_y, Ki_by (i = 1, 2 oder 3) in den konstanten Parametern enthalten, deren Werte in dem obengenannten SCHRITT 6 oder SCHRITT 8 eingestellt werden.
Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 verwendet den wie vorangehend beschrieben bestimmten ersten bis dritten Verstärkungskoeffzienten K1_x, K2_x und K3_x, um die Berechnung des obigen Ausdrucks 07x durchzuführen, um den auf das in der X-Achsen-Richtung rollende imaginäre Rad 62_x bezogenen Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdot_x_cmd zu berechnen.
Im Detail, Bezug nehmend auf 13, berechnet der Haltung-Regelungs-/-Steuerungsrechner 80 eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkelfehler-Messwerts Θbe_x_s mit dem ersten Verstärkungskoeffizienten K1_x erhaltene Stellgrößenkomponente u1_x und eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeit-Messwerts Θbdot_x_s mit dem zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_x erhaltene Stellgrößenkomponente u2_x durch den Prozessor 80a bzw. 80b. Der Haltung-Regelungs-/-Steuerungsrechner berechnet ferner die Differenz zwischen dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s und der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd (= Vb_x_s – Vb_x_mdfd) durch einen Rechner 80d und berechnet durch einen Prozessor 80c eine durch Multiplizieren der berechneten Differenz mit dem dritten Verstärkungskoeffizient K3_x erhaltene Stellgrößenkomponente u3_x. Der Haltung-Regelungs-/-Steuerungsrechner addiert dann diese Stellgrößenkomponenten u1_x, u2_x und u3_x durch einen Rechner 80e, um den Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_com zu berechnen.
Ebenso führt der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 die Berechnung des vorangehenden Ausdrucks 07y unter Verwendung der wie vorangehend beschrieben bestimmten ersten bis dritten Verstärkungskoeffzienten K1_y, K2_y und K3_y aus, wodurch der auf das in der Y-Achsen-Richtung rollende imaginäre Rad 62_y bezogene Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_y_cmd berechnet wird.
In diesem Fall berechnet der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerts Θbe_y_s mit dem ersten Verstärkungskoeffzienten K1_y erhaltene Stellgrößenkomponente u1_y und eine durch Multiplikation des Grundkbrper-Neigungswinkelgeschwindigkeitsmesswerts Θbdot_y_s mit dem zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_y erhaltene Stellgrößenkomponente u2_y durch den Prozessor 80a bzw. 80b. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 berechnet ferner die Differenz zwischen dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_y_s und der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_mdfd (= Vb_y_s – Vb_y_mdfd) durch den Rechner 80d und berechnet durch den Prozessor 80c eine durch Multiplikation der berechneten Differenz mit dem dritten Verstärkungskoeffizienten K3_y erhaltene Stellgrößenkomponente u3_y. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 addiert dann diese Stellgrößenkomponenten u1_y, u2_y und u3_y durch den Rechner 80e auf, um den Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_com zu berechnen.
Der erste Term (= die erste Stellgrößenkomponente u1_x) und der zweite Term (= die zweite Stellgrößenkomponente u2_x) der rechten Seite des Ausdrucks 07x bezeichnen hier die Rückkopplungsstellgrößenkomponenten zum Konvergieren des Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerts Θbe_x_s in Richtung um die X-Achse gegen Null (Konvergieren des Grundkörper-Neigungswinkelmesswerts Θb_x_s gegen den Soll-Wert Θb_x_obj) durch die PD-Vorgabe (Proportional-Differenzial-Vorgabe), welche als die Rückkopplungsregelungs-/-steuerungsvorgabe dient.
Der dritte Term (= die dritte Stellgrößenkomponente u3_x) der rechten Seite des Ausdrucks 07x bezeichnet ferner eine Rückkopplungsstellgrößenkomponente zum Konvergieren der Differenz zwischen dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s und der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd gegen Null (Konvergieren von Vb_x_s gegen Vb_x_mdfd) durch eine Proportional-Vorgabe, welche als die Rückkopplungsregelungs-/-steuerungsvorgabe dient.
Das Gleiche gilt für den ersten bis dritten Term (die erste bis dritte Stellgrößenkomponente u1_y, u2_y und u3_y) der rechten Seite des Ausdrucks 07y.
Nach der vorangehend beschriebenen Berechnung der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_com und ωwdot_y_com integriert der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 diese ωwdot_x_com und ωwdot_y_com durch einen Integrator 80f, wodurch die obengenannten Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_x_com und ωw_y_com bestimmt werden.
Vorangehend sind die Details der Verarbeitung durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 beschrieben worden.
Zusätzlich kann der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_x_com alternativ durch einen Ausdruck berechnet werden, bei dem der dritte Term der rechten Seite von Ausdruck 07x in die Stellgrößenkomponente basierend auf Vb_x_s (= K3_x·Vb_x_s) und die Stellgrößenkomponente basierend auf Vb_x_mdfd (= –K3_x·Vb_x_mdfd) getrennt ist. Ebenso kann der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_y_com alternativ durch einen Ausdruck berechnet werden, bei dem der dritte Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 07y in die Stellgrößenkomponente basierend auf Vb_y_s (= K3_y·Vb_y_s) und die Stellgrößenkomponente basierend auf Vb_y_mdfd (= –K3_y·Vb_y_mdfd) getrennt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωw_x_cmd und ωw_y_cmd der imaginären Räder 62_x und 62_y ferner als die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingaben) zum Regeln/Steuern des Verhaltens des Fahrzeugsystemschwerpunkts verwendet worden. Jedoch können die Antriebsdrehmomente der imaginären Räder 62_x und 62_y oder die durch Division der Antriebsdrehmomente durch die Radien Rw_x und Rw_y der imaginären Räder 62_x und 62_y erhaltenen Translationskräfte (das heißt, die Reibungskräfte zwischen den imaginären Rädern 62_x, 62_y und einer Bodenfläche) als die Stellgrößen verwendet werden.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 9 liefert die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die wie vorangehend beschrieben durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 bestimmten Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_x_cmd und ωw_y_cmd zu dem Motorbefehlsrechner 82 und führt die Verarbeitung durch den Motorbefehlsrechner 82 aus, um einen Geschwindigkeitsbefehl ω_R_com des Elektromotors 31R und einen Geschwindigkeitsbefehl ω_L_com des Elektromotors 31L zu bestimmen. Die Verarbeitung durch den Motorbefehlsrechner 82 ist dieselbe wie die Verarbeitung durch den XY-RL-Wandler 86b des obengenannten Begrenzungsprozessors 86 (Bezug zu 11).
Der Motorbefehlsrechner 82 bestimmt insbesondere die Geschwindigkeitsbefehle ω_R_com und ω_L_com der Elektromotoren 31R und 31L durch eine durch Ersetzen von ωw_x, ωw_y, ω_R und ω_L der obengenannten Ausdrücke 01a und 01b durch ωw_x_com bzw. ωw_y_com bzw. ω_R_cmd bzw. ω_L_cmd erhaltene simultane Gleichung, wobei ω_R_cmd und ω_L_cmd als Unbekannte angenommen werden.
Somit ist die arithmetische Fahrzeugregelungs-/-steuerungsverarbeitung in dem obengenannten SCHRITT 9 abgeschlossen.
Durch die durch die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 wie vorangehend beschrieben ausgeführte arithmetische Regelungs-/Steuerungsverarbeitung werden die die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingaben) bezeichnenden Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_xy_com derart bestimmt, dass die Haltung des Grundkörpers 9 grundsätzlich in einer Haltung beibehalten wird, in welcher die obengenannten Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerte Θbe_x_s und Θbe_y_s beide Null sind (nachfolgend wird diese Haltung als die Grundhaltung bezeichnet werden), das heißt, die Haltung des Fahrzeugsystemschwerpunkts (der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt oder der alleinige Fahrzeugschwerpunkt) wird beibehalten, um im Wesentlichen unmittelbar über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 in dem Betriebsmodus sowohl des An-Bord-Modus als auch des autonomen Modus zu sein. Im Detail wird der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_xy_com derart bestimmt, dass die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_xy_s als die geschätzten Werte der Bewegungsgeschwindigkeiten des Fahrzeugsystemschwerpunkts gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd konvergieren, während die Haltung des Grundkörpers 9 in der obengenannten Grundhaltung beibehalten wird. Die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd sind übrigens im Allgemeinen Null (insbesondere, solange ein Benutzer oder dergleichen keine zusätzliche Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 in dem An-Bord-Modus ausübt). In diesem Fall wird der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_xy_com derart bestimmt werden, dass der Fahrzeugsystemschwerpunkt im Wesentlichen stationär ist, während die Haltung des Grundkörpers 9 in der obengenannten Grundhaltung beibehalten wird.
Die durch Umwandeln der Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_xy_com, welche durch Integrieren jeder Komponente von ωdotw_xy_com erhalten werden, erhaltenen Drehwinkelgeschwindigkeiten des Elektromotors 31R bzw. 31L werden dann als die Geschwindigkeitsbefehle ω_R_cmd und ω_L_cmd der Elektromotoren 31R und 31L bestimmt. Die Drehgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L werden ferner gemäß den Geschwindigkeitsbefehlen ω_R_cmd und ω_L_cmd geregelt/gesteuert. Die Bewegungsgeschwindigkeiten der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung werden daher derart geregelt/gesteuert, dass sie mit der Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62x, welche ωw_x_com entspricht, bzw. mit der Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y, welche ωw_y_com entspricht, übereinstimmen.
Mit dieser Anordnung bewegt sich die Radanordnung 5 dann vorwärts, um die Abweichung zu eliminieren (um Θbe_x_s gegen Null zu konvergieren), wenn beispielsweise der Ist-Grundkörper-Neigungswinkel Θb_x von dem Soll-Wert Θb_x_obj in Richtung um die Y-Achse durch Nach-Vorne-Lehnen abweicht. Ebenso bewegt sich die Radanordnung 5 dann rückwärts, um die Abweichung zu eliminieren (um Θbe_x_s gegen Null zu konvergieren), wenn das Ist-Θb_x von dem Soll-Wert Θb_x_obj durch Rückwärts-Lehnen abweicht.
Beispielsweise, wenn ferner der Ist-Grundkörper-Neigungswinkel Θb_y von dem Soll-Wert Θb_y_obj in Richtung um die X-Achse durch Nach-Rechts-Lehnen abweicht, bewegt sich die Radanordnung 5 dann nach rechts, um die Abweichung zu eliminieren (um Θbe_y_s gegen Null zu konvergieren). Ebenso bewegt sich die Radanordnung 5 dann nach links, um die Abweichung zu eliminieren (um Θbe_y_s gegen Null zu konvergieren), wenn das Ist-Θb_y von dem Soll-Wert Θb_y_obj durch Nach-Links-Lehnen abweicht.
Wenn ferner sowohl der Ist-Grundkörper-Neigungswinkel Θb_x als auch Θb_y von dem Soll-Wert Θb_x_obj bzw. Θb_y_obj abweichen, werden dann der Bewegungsbetrieb der Radanordnung 5 in der Längsrichtung zum Eliminieren der Abweichung von Θb_x und der Bewegungsbetrieb der Radanordnung 5 in der Querrichtung zum Eliminieren der Abweichung von Θb_y kombiniert, so dass sich die Radanordnung 5 in einer Richtung bewegen wird, welche die X-Achsen-Richtung und die Y-Achsen-Richtung kombiniert (eine Richtung in einem Winkel zu sowohl der X-Achsen-Richtung als auch der Y-Achsen-Richtung).
Somit bewegt sich die Radanordnung 5 dann in Richtung der Neigungsseite, wenn sich der Grundkörper 9 von der Grundhaltung neigt. Somit wird sich die Radanordnung 5 dann zu der Neigungsseite bewegen, wenn beispielsweise der Benutzer absichtlich seinen/ihren Oberkörper in dem obengenannten An-Bord-Modus neigt.
In dem Fall, in dem die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd Null sind, wenn die Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Grundhaltung konvergiert, kommt die Bewegung der Radanordnung 5 im Wesentlichen zum Stillstand. Wenn ferner beispielsweise der Neigungswinkel Θb_x des Grundkörpers 9 in Richtung um die Y-Achse in einem von der Grundhaltung geneigten bestimmten Winkel beibehalten wird, konvergiert dann die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung gegen eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit, welche dem Winkel entspricht (eine Bewegungsgeschwindigkeit, welche eine bestimmte Stationärer-Zustand-Abweichung von der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd aufweist). Dasselbe gilt für den Fall, in dem der Neigungswinkel Θb_y des Grundkörpers 9 in Richtung um die X-Achse in einem bestimmten, von der Grundhaltung geneigten Winkel beibehalten wird.
Ferner wird in einer Situation, in der beispielsweise die durch den obengenannten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 erzeugten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim beide Null sind, wenn der Betrag der Neigung des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung (die Grundkörper-Neigungswinkelmesswerte Θbe_x_s und Θbe_y_s) relativ groß wird und die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung zum Eliminieren des Neigungsbetrags oder zum Beibehalten des Neigungsbetrags (wobei diese Bewegungsgeschwindigkeiten dem in 12 gezeigten erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert Vb_x_prd bzw. Vb_y_prd entsprechen) eine übermäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten sind, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L veranlassen würden, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen, eine Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung von der Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 (im Detail Vw_x_lim2 – Vb_x_prd und Vw_y_lim2 – Vb_y_prd) dann als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd bestimmt werden. Die Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y aus den Stellgrößenkomponenten, welche eine Regelungs-/Steuerungseingabe darstellen, werden dann derart bestimmt, dass die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd konvergieren. Dies verhindert, dass der Neigungsbetrag des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung übermäßig groß wird, wodurch verhindert wird, dass die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L übermäßig hoch werden.
Ferner werden in dem obengenannten Verstärkungseinsteller 78 in der Situation, in der eine oder beide der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s groß werden und die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung, welche zum Eliminieren der Neigung des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung oder zum Beibehalten des Neigungsbetrags benötigt werden, eine übermäßig große Bewegungsgeschwindigkeit werden können, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L dazu veranlassen würden, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen, wenn die Abweichung nennenswerter wird, (insbesondere, wenn die in 10 gezeigten Absolutwerte von Vover_x und Vover_y zunehmen), einer oder beide der obengenannten Verstärkungseinstellparameter Kr_x und Kr_y von 0 näher an 1 gebracht.
In diesem Fall nähert sich jeder gemäß dem obengenannten Ausdruck 09x berechnete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) dem konstanten Wert Ki_b_x an dem Maximumende von dem konstanten Wert Ki_a_x an dem Minimumende an, wenn sich Kr_x der 1 nähert. Das Gleiche gilt für jeden gemäß dem obengenannten Ausdruck 09y berechneten i-ten Verstärkungskoeffizient Ki_y (i = 1, 2 oder 3).
Wenn die Absolutwerte der obengenannten Verstärkungskoeffizienten zunehmen, nehmen die Empfindlichkeiten der Stellgrößen (die Imaginäres-Red-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_x_cmd und ωdotw_y_cmd) als Reaktion auf eine Änderung der Neigung des Grundkörpers 9 zu. Daher wird in dem Moment, in dem der Neigungsbetrag des Grundkörpers 9 von der Grundhaltung eine Zunahme anzeigt, die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 geregelt/gesteuert, um sofort den Neigungsbetrag zu eliminieren. Dies hält den Grundkörper in hohem Maße davon zurück, sich von der Grundhaltung wesentlich zu neigen, wodurch es ermöglicht wird, zu verhindern, dass die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung eine übermäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit wird, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L veranlasst, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen.
Ferner werden in dem An-Bord-Modus, wenn der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Soll Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim (Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten, bei welchen eins oder beide von Vb_x_aim und Vb_y_aim nicht Null sind) gemäß einer durch einen von dem Benutzer oder dergleichen durchgeführten Lenkbetrieb erzeugten Anforderung erzeugt, die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim dann als die obengenannte Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd bestimmt, solange die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L nicht eine hohe Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten werden, welche von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abweichen (im Detail, solange die in 12 gezeigten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 mit Vb_x_t bzw. Vb_y_t übereinstimmen). Die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 wird daher derart geregelt/gesteuert, dass die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim implementiert werden (derart, dass sich die Ist-Schwerpunktgeschwindigkeiten den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim annähern).
Die Verarbeitung durch den obengenannten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74, dessen Beschreibung zurückgestellt worden ist, wird jetzt detailliert beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt, wie vorangehend beschrieben, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim dann auf Null ein, wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der autonome Modus ist.
Unterdessen bestimmt in dem Fall, in dem der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der An-Bord-Modus ist, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung basierend auf dem Lenkbetrieb des Fahrzeugs 1 durch einen Benutzer oder dergleichen (der Betrieb zum Ausüben einer Antriebskraft auf das Fahrzeug 1) variabel ein, während die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-achsen-Richtung bei 0 gehalten wird.
Hier, beispielsweise in dem Fall, in dem der Benutzer des Fahrzeugs 1 beabsichtigt, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 (Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts) in der Längsrichtung zum Startzeitpunkt des Fahrzeugs oder dergleichen positiv zu erhöhen, stößt sichder Benutzer am Boden mit seinem/ihrem Fuß ab, um dadurch eine Antriebskraft zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 (eine Antriebskraft durch die Reibungskraft zwischen dem Fuß des Benutzers und dem Boden) in der Längsrichtung auf das Fahrzeug 1 zu übertragen. Alternativ kann beispielsweise ein äußerer Helfer oder dergleichen die Antriebskraft zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit auf das Fahrzeug 1 in der Längsrichtung als Reaktion auf eine Anforderung des Benutzers des Fahrzeugs übertragen.
In einem derartigen Fall bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen einer Erzeugung einer Beschleunigungsanforderung als die Anforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 (insbesondere der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts) in der X-Achsen-Richtung auf Grundlage der zeitlichen Änderungsrate der Höhe (Absolutwert) des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung, welche durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechnet wird, und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt dann gemäß dem Bestimmungsergebnis sequentiell die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim. In einem normalen Zustand, welcher die Zeit der Erzeugung der Beschleunigungsanforderung und die Dauer unmittelbar nach der Erzeugung ausschließt, beschränkt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung auf 0.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt insbesondere die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung durch sequentielles Ausführen des Prozesses in dem in 14 gezeigten Flussdiagramm in dem vorgegebenen Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 führt zuerst die Verarbeitung im SCHRITT 21 aus. Bei der Verarbeitung berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die zeitliche Änderungsrate (differentieller Wert) Dvb_x_s des Absolutwerts |Vb_x_s| des darin eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s. Nachfolgend wird DVb_x_s als die Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s bezeichnet werden.
Anschließend geht der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 zu SCHRITT 22 über, um zu bestimmen, welcher Modus der gegenwärtige arithmetische Verarbeitungsmodus der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 zum Bestimmen der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_x_cmd, ωdotw_y_cmd ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 hier zuerst den Grundwert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim (nachfolgend als Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 bezeichnet) und bestimmt dann die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim, um zu bewirken, dass die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim dem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 mit einer Reaktionszeitkonstante einer ersten Verzögerungsordnung folgt (stationär damit übereinstimmt). In diesem Fall wird die Weise, in der der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 bestimmt wird, durch den arithmetischen Verarbeitungsmodus bestimmt.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommt der arithmetische Verarbeitungsmodus in zwei Arten, nämlich als erster Verarbeitungsmodus und als zweiter Verarbeitungsmodus, vor.
Der erste Verarbeitungsmodus ist ein Verarbeitungsmodus zum Bestimmen von ωdotw_x_cmd, ωdotw_x_cmd, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu dämpfen (um die Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung näher an 0 durch die Funktion der dritten Stellgrößenkomponente u3_xy kommen zu lassen). In dem ersten Verarbeitungsmodus bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 sequentiell, um die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung gegen 0 zu konvergieren (diese stationär auf 0 zu begrenzen), während die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der Y-Achsen-Richtung auf 0 begrenzt wird.
Der zweite Verarbeitungsmodus ist ferner ein Verarbeitungsmodus zum Bestimmen von ωdotw_x_cmd, ωdotw_x_cmd, so dass die Dämpfung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung im Vergleich zum ersten Verarbeitungsmodus erschwert wird (so dass die dritte Stellgrößenkomponente u3_x in der X-Achsen-Richtung 0 wird oder ein Wert in der Nähe davon). In dem zweiten Verarbeitungsmodus bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 sequentiell den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwert Vb_x_aim1, um die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung dazu zu veranlassen, den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s als die Ist-Fahrgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung des Fahrzeugsystemschwerpunkts zu folgen (um näherungsweise damit übereinzustimmen), während die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der Y-Achsen-Richtung auf 0 begrenzt wird.
Hier ist der arithmetische Verarbeitungsmodus in dem Zustand, in dem die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 bei der Aktivierung der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 und dergleichen initialisiert wird (ein arithmetischer Anfangsverarbeitungsmodus) der erste Verarbeitungsmodus.
In dem Fall, in dem der gegenwärtige arithmetische Verarbeitungsmodus im obengenannten SCHRITT 22 der erste Verarbeitungsmodus ist, und in dem Fall, in dem derselbe der zweite Verarbeitungsmodus ist, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 durch jeweiliges Ausführen der arithmetischen Verarbeitung im SCHRITT 23 und der arithmetischen Verarbeitung in SCHRITT 24.
Die jedem der obengenannten Moden entsprechende arithmetische Verarbeitung wird, wie nachfolgend beschrieben, ausgeführt.
Die arithmetische Verarbeitung für den ersten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 23 wird wie durch das Flussdiagramm von 15 dargestellt ausgeführt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt insbesondere zuerst in SCHRITT 23-1, ob die Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s, welche im SCHRITT 21 berechnet worden war, größer als ein erster Schwellwert DV1_x (>0), welcher ein im Voraus bestimmter positiver Wert ist, ist oder nicht. Die Bestimmungsverarbeitung ist die Verarbeitung zum Bestimmen, ob es eine Beschleunigungsanforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen in der Längsrichtung gibt.
In diesem Fall, wenn DVb_x_s > DV1_x gilt, bedeutet es dann eine Situation, in der der Absolutwert |Vb_x| der Ist-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x in der X-Achsen-Richtung mit einer zeitlichen Änderungsrate zunimmt, welche größer als der erste Schwellwert DV1 ist. Daher ist die Situation, in welcher das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 positiv ist, eine Situation, in der ein Lenkbetrieb zum Erhöhen der Größe der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x näherungsweise in der Längsrichtung durch einen Benutzer oder einen äußeren Helfer oder dergleichen (ein Lenkbetrieb zum Übertragen einer Antriebskraft näherungsweise in der Längsrichtung auf das Fahrzeug 1) ausgeführt wird.
In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 23-1 negativ wird, das heißt in dem Fall, in dem es keine Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs 1 gibt (Beschleunigungsanforderung in der Längsrichtung des Fahrzeugs 1), stellt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann den Wert des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwerts Vb_x_aim1 auf 0 ein und beendet die Verarbeitung in 15.
Andererseits in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 positiv wird, das heißt in dem Fall, in dem die Beschleunigungsanfrage des Fahrzeugs 1 in der Längsrichtung erzeugt wird, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwert Vb_x_aim1 im SCHRITT 23-2. in diesem Fall bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 einen durch Multiplizieren des von dem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung mit einem ersten Verhältnis γ1 eines vorhergehend eingestellten vorgegebenen Werts erhaltenen Wert als den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1. Das oben genannte erste Verhältnis γ1 wird auf einen positiven Wert eingestellt, welcher geringfügig kleiner als 1 (zum Beispiel 0,8) in der vorliegenden Ausführungsform ist. Die Verarbeitung im SCHRITT 23-2 ist zum Anpassen der Art des Bestimmens von Vb_x_aim1 an den zweiten Verarbeitungsmodus, welcher mit dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus startet.
Dass der Wert des obengenannten ersten Verhältnisses γ1 geringfügig kleiner als 1 ist, ist nicht wesentlich. Der Wert des ersten Verhältnisses γ1 kann beispielsweise auf 1 oder einen geringfügig größeren Wert als 1 eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert des ersten Verhältnisses γ1 auf einen geringfügig geringeren Wert als 1 eingestellt, um zu verhindern, dass der Benutzer die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 (insbesondere die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts) als schneller als die Ist-Fahrgeschwindigkeit während des Erhöhens der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 empfindet (in einer sensitiven Art).
Anschließend ändert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem ersten Verarbeitungsmodus in den zweiten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 23-3 und beendet die Verarbeitung in 15.
Vorangehend ist die arithmetische Verarbeitung für den ersten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 23 beschrieben worden.
Hier wird in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 negativ wird, der arithmetische Verarbeitungsmodus nicht verändert. Daher wird, selbst im nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus der arithmetische Verarbeitungsmodus in dem ersten Verarbeitungsmodus gehalten.
Anschließend wird die arithmetische Verarbeitung für den zweiten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 24 wie im Flussdiagramm in 16 gezeigt, ausgeführt. Insbesondere bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 zuerst im SCHRITT 24-1, ob die im obengenannten SCHRITT 21 berechnete Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s kleiner als ein dritter Schwellwert DV3 (<0) ist oder nicht, welcher ein im Voraus bestimmter negativer Wert ist. Die Bestimmungsverarbeitung ist die Verarbeitung zum Bestimmen, ob es eine Verzögerungsanforderung durch den Benutzer des Fahrzeugs 1 gibt, um die Größe der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x positiv zu verringern. Daher ist die Situation, in welcher das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-1 positiv ist, eine Situation, in welcher der Benutzer des Fahrzeugs 1 absichtlich mit seinen/ihren Fußen mit dem Boden in Kontakt tritt und eine Reibungskraft zwischen seinen/ihren Füßen und dem Boden in der Bremsrichtung des Fahrzeugs 1 erzeugt.
Anschließend stellt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den Wert des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwerts Vb_x_aim1 im SCHRITT 24-9 in dem Fall auf 0 ein, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-1 positiv ist (in dem Fall, in dem eine Verzögerungsanforderung erzeugt worden ist). Ferner ändert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem zweiten Verarbeitungsmodus in den ersten Verarbeitungsmodus und beendet die Verarbeitung in 16.
Und in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-1 negativ ist (in dem Fall, in dem keine Verzögerungsanforderung erzeugt worden ist), führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Bestimmungsverarbeitung im SCHRITT 24-2 aus.
In der Bestimmungsverarbeitung bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74, ob die Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s (der im SCHRITT 21 berechnete Wert) kleiner als ein vorher eingestellter vorgegebener zweiter Schwellwert DV2 ist oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform wird der zweite Schwellwert DV2 auf einen vorgegebenen negativen Wert eingestellt, welcher größer als der obengenannte dritte Schwellwert DV3 (näher an 0 als DV3) ist. Der zweite Schwellwert DV2 kann auf 0 oder einen geringfügig größeren Wert als 0 eingestellt werden (aber kleiner als der oben genannte erste Schwellwert DV1).
Die Bestimmungsverarbeitung im SCHRITT 24-2 ist zum Bestimmen, ob die Beschleunigungsanforderung aufgelöst ist oder nicht (ob der Zustand, in dem die Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 übertragen wird, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu erhöhen, beendet ist oder nicht).
Anschließend bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-2 negativ ist, den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 im SCHRITT 24-3 unter der Annahme, dass die Beschleunigungsanforderung fortbesteht und beendet die Verarbeitung in 16. in diesem Fall wird Vb_x_aim1 im SCHRITT 24-3 durch die gleiche Verarbeitung wie im obengenannten SCHRITT 23-2 bestimmt. Das heißt, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt einen durch Muitiplizieren des von dem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung mit dem oben genannten Verhältnis γ1 erhaltenen Wert als Vb_x_aim1. Hier wird in diesem Fall der arithmetische Verarbeitungsmodus selbst in dem nächsten Verarbeitungszyklus in dem zweiten Verarbeitungsmodus gehalten.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 führt ferner in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-2 positiv ist, das heißt, in dem Fall, in dem bestimmt wird, dass die Beschleunigungsanforderung aufgelöst ist, die Bestimmungsverarbeitung im SCHRITT 24-4 aus.
In der Bestimmungsverarbeitung wird bestimmt, ob der vorhergehende Wert DVb_x_s_p der Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s gleich oder größer als der zweite Schwellwert DV2 ist oder nicht, das heißt es wird bestimmt, ob das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-2 in dem vorhergehenden Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus negativ war oder nicht.
Die Tatsache, dass das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-4 positiv wird, bedeutet, dass sich der gegenwärtige Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus zu einem Zeitpunkt unmittelbar nach dem Zustand befindet, in dem die Beschleunigungsanforderung anhält, umgeschaltet wird, um den Zustand aufzulösen. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 initialisiert dann in diesem Fall den Countdown-Zähler im SCHRITT 24-5.
Der oben genannte Countdown-Zähler ist ein Zähler, welcher die verstrichene Zeit von nach dem Auflösen der Beschleunigungsanforderung zählt (insbesondere die verstrichene Zeit in dem Zustand, in dem keine Beschleunigungsanforderung und Verzögerungsanforderung erzeugt wird). Im SCHRITT 24-5 wird ferner ein voreingestellter Anfangswert Tm für den Zeitzählerwert CNT des Zählers eingestellt. Der Anfangswert Tm bedeutet einen eingestellten Wert der Zeit, welche zum Fortsetzen des zweiten Verarbeitungsmodus in dem Zustand vorgesehen ist, in dem keine Beschleunigungsanforderung und Verzögerungsanforderung nach Auflösen der Beschleunigungsanforderung erzeugt werden.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwert Vb_x_aim1 im SCHRITT 24-6 und beendet die Verarbeitung in 16. Hier wird in diesem Fall der arithmetische Verarbeitungsmodus selbst in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem zweiten Verarbeitungsmodus gehalten.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 in dem obengenannten SCHRITT 24-6 einen durch Multiplizieren des von dem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung mit einem zweiten Verhältnis γ2 erhaltenen Wert eines vorgegebenen, vorher eingestellten Werts als den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwert Vb_x_aim1. In der vorliegenden Ausführungsform kann das obengenannte zweite Verhältnis γ2 eingestellt werden, um ein positiver Wert zu sein, welcher näher an der 1 liegt als das erste Verhältnis γ1 (z. B. 0,9).
Hier ist es nicht notwendig, dass der Wert des zweiten Verhältnisses γ2 näher an der 1 ist als das erste Verhältnis γ1 und der Wert des zweiten Verhältnisses γ2 kann beispielsweise auf den gleichen Wert wie das erste Verhältnis γ1 eingestellt werden. Alternativ kann das zweite Verhältnis γ2 auf 1 oder einen geringfügig größeren Wert als 1 oder einen Wert geringfügig kleiner als das erste Verhältnis γ1 eingestellt werden. Es ist bevorzugt, dass das zweite Verhältnis γ2 mit dem ersten Verhältnis γ1 übereinstimmt oder nahezu übereinstimmt, im Wesentlichen bei einem Wert in der Nähe von 1.
Wenn das Bestimmungsergebnis im obengenannten SCHRITT 24-4 negativ ist (insbesondere in dem Fall, in dem der Zustand, in welchem keine Beschleunigungsanforderung und Verzögerungsanforderung nach Auflösen der Beschleunigungsanforderung erzeugt wird, anhält), erniedrigt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den Zeitzählwert CNT dann im Countdown-Zähler im SCHRITT 24-7. Der Zeitzählwert CNT wird insbesondere durch Subtrahieren eines vorgegebenen Werts ΔT (die Zeit des Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus) von dem gegenwärtigen Wert des Zeitzählwert CNT aktualisiert.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 24-8, ob der Zeitzählwert CNT in dem Cauntdown-Zähler größer als 0 ist oder nicht, das heißt, ob die Zeitzählung des Countdown-Zählers beendet ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis in diesem SCHRITT 24-8 positiv ist, bedeutet es, dass die durch den obengenannten Anfangswert Tm in dem Countdown-Zähler angezeigte Zeit seit dem Auflösen der Beschleunigungsanforderung noch nicht verstrichen ist. In diesem Fall bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 Vb_x_s·γ2 als den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwert Vb_x_aim1 durch Ausführen der Verarbeitung im SCHRITT 24-6 und beendet die Verarbeitung in 16. In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus auch in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem zweiten Verarbeitungsmodus gehalten werden.
Wenn das Bestimmungsergebnis in dem obengenannten SCHRITT 24-8 negativ ist, das heißt, wenn die durch den Anfangswert Tm in dem Countdown-Zähler angezeigte vorgegebene Zeit seit dem Auflösen der Beschleunigungsanforderung verstrichen ist, stellt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann den Wert des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwerts Vb_x_aim1 im SCHRITT 24-9 auf 0 ein.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 kehrt ferner den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem zweiten Verarbeitungsmodus zu dem ersten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 24-10 zurück und beendet die Verarbeitung in 16.
Vorhergehend ist die arithmetische Verarbeitung für den zweiten Verarbeitungsmodus in SCHRITT 24 beschrieben worden.
Unter erneuter Bezugnahme auf die Beschreibung der 14, führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die arithmetische Verarbeitung wie oben beschrieben im SCHRITT 23 oder SCHRITT 24 aus und führt dann die Verarbeitung zum Eingeben des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwerts Vb_x_aim1 aus, welcher durch die arithmetische Verarbeitung eines Filters im SCHRITT 25 bestimmt wird.
Das Filter ist beispielsweise ein Verzögerungsfilter erster Ordnung (Tiefpassfilter). Daher folgt der im SCHRITT 25 erhaltene Ausgabewert des Filters dem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwert Vb_x_aim1 mit einer bestimmten Zeitkonstante. Daher folgt der Ausgabewert des Filters Vb_x_aim1 (stimmt mit Vb_x_aim1 stationär überein) während er sich sanft ändert, selbst wenn sich Vb_x_aim1 unmittelbar nach einer Änderung des arithmetischen Verarbeitungsmodus oder dergleichen schnell oder diskontinuierlich ändert.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 geht anschließend zu SCHRITT 26 über und bestimmt schließlich die endgültige Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung durch Schicken des Ausgabewerts des Filters durch einen Begrenzer. In diesem Fall wird der Begrenzer verwendet, um zu verhindern, dass der Absolutwert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim übermäßig groß wird, und gibt den Ausgabewert des Filters direkt als die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim aus, wenn der Ausgabewert des Filters innerhalb des vorher eingestellten Bereichs eines vorgegebenen oberen Grenzwerts (>0) und eines unteren Grenzwerts (<0) liegt. Der Begrenzer gibt ferner in dem Fall, in dem der Absolutwert der Ausgabe des Filters den Bereich zwischen dem oben genannten oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert überschreitet, den Grenzwert des oberen Grenzwerts oder des unteren Grenzwerts, je nachdem, welcher näher an dem Ausgabewert des Filters liegt, als die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim aus.
Hier können der Absolutwert des obengenannten oberen Grenzwerts und des unteren Grenzwerts nicht identisch sein und deren Absolutwerte können verschieden voneinander sein.
Die vorangehende Beschreibung stellt die Details der Erzeugungsverarbeitung der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung dar.
Die Zeitkonstante des im SCHRITT 25 verwendeten Filters kann zusätzlich gemäß dem arithmetischen Verarbeitungsmodus und dergleichen geändert werden. Beispielsweise kann die Zeitkonstante des Filters auf einen relativ langen Zeitwert in dem ersten Verarbeitungsmodus eingestellt werden und die Zeitkonstante des Filters kann auf einen relativ kurzen Zeitwert in dem zweiten Verarbeitungsmodus eingestellt werden. Dadurch wird verhindert, dass die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in dem ersten Verarbeitungsmodus schnell gedämpft wird, insbesondere unmittelbar nach einem Übergang von dem zweiten Verarbeitungsmodus. Ferner wird es möglich, die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim dazu zu veranlassen, der Änderung der Ist-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x in dem zweiten Verarbeitungsmodus schnell zu folgen, insbesondere während einer Erhöhung der Ist-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x in der X-Achsen-Richtung des Fahrzeugs 1. Ferner kann beispielsweise in dem ersten Verarbeitungsmodus die Zeitkonstante des Filters kürzer eingestellt werden, um die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim dazu zu veranlassen, sich in dem Zustand, in dem die Verzögerungsanforderung erzeugt worden ist, schneller auf 0 zu verringern als in dem Zustand, in dem die Verzögerungsanforderung nicht erzeugt wird.
Ferner kann sich beispielsweise unmittelbar, nachdem sich der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem zweiten Verarbeitungsmodus in den ersten Verarbeitungsmodus ändert, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundwert Vb_x_aim1 selbst allmählich mit einer vorgegebenen Änderungsrate (eine vorgegebene zeitliche Änderungsrate) auf 0 ändern.
Durch die vorangehend beschriebene Verarbeitung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generators 74 wird die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung in einer nachfolgend beschriebenen Weise bestimmt.
Beispielsweise wird ein Fall angenommen, in dem, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in der Längsrichtung (der X-Achsen-Richtung) des Benutzers zu erhöhen, sich ein Benutzer mit seinem/ihrem Fuß am Boden abstößt oder ein Helfer oder dergleichen das Fahrzeug 1 anschiebt, um eine Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 näherungsweise in der Längsrichtung auszuüben (insbesondere eine Antriebskraft, welche bewirkt, dass das Bestimmungsergebnis in dem obengenannten SCHRITT 23-1 positiv wird).
Es wird angenommen, dass der arithmetische Verarbeitungsmodus, bevor die Antriebskraft übertragen wird, der obengenannte erste Verarbeitungsmodus ist. Hier wird aus Verständnisgründen angenommen, dass der im SCHRITT 25 von 14 erhaltene Ausgabewert des Filters ein Wert ist, welcher innerhalb eines Bereichs liegt, welcher nicht der zwangsweisen durch den Begrenzer im SCHRITT 26 gesetzten Begrenzung unterworfen ist. Das heißt, dass die im SCHRITT 26 sequentiell bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim mit dem Wert übereinstimmt, welcher durch Eingeben des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwerts Vb_x_aim1 durch das Filter erhalten wird. Ähnlich wird angenommen, dass die Ist-Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x. und Vb_y innerhalb eines Bereichs liegen, welcher nicht der zwangsweisen Beschränkung der Ausgabewerte V_x_lim2 und V_y_lim2 in dem Begrenzungsprozessor 104 unterworfen ist. Das heißt, dass die Soll-Regelungs-/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd mit der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim, Vb_y_aim übereinstimmt. Ein derartiger Zustand ist ein normaler (allgemeiner) Betriebszustand des Fahrzeugs 1.
In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus dann von dem ersten Verarbeitungsmodus in den zweiten Verarbeitungsmodus durch die Verarbeitung im SCHRITT 23-3 von 15 geändert, wenn die Übertragung der Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 veranlasst, positiv zu sein.
In diesem zweiten Verarbeitungsmodus wird ein durch Multiplikation des gegenwärtigen Werts (der aktuelle Wert) des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung mit dem ersten Verhältnis γ1 eines vorgegebenen Werts erhaltener Wert, das heißt ein Geschwindigkeitswert, dessen Größe geringfügig kleiner als Vb_x_s ist, in der Situation, in der keine Verzögerungsanfrage erzeugt wird (in der Situation, in der das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-1 negantiv wird) während einer Dauer, bis die Beschleunigungsanforderung aufgelöst ist (eine Dauer, bis das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-2 positiv wird), sequentiell als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 bestimmt.
Aus diesem Grund wird die sequentiell durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim bestimmt, um einem Geschwindigkeitswert (= γ1·Vb_x_s) zu folgen, welcher näherungsweise mit der Ist-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x übereinstimmt, welche durch die auf das Fahrzeug 1 übertragene Antriebskraft ansteigt.
Die wie vorangehend beschrieben bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim wird dann als die obengenannte Soll-Regelungs-/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der X-Achsen-Richtung bestimmt. Daher wird Vb_x_mdfd zu einem Wert, welcher mit γ1·Vb_x_s übereinstimmt oder näherungsweise übereinstimmt. Die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung wird ferner bei 0 gehalten, die Soll-Regelungs-/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der Y-Achsen-Richtung wird 0. Die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd enthaltenen dritten Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y werden ferner bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s dazu zu veranlassen, gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu konvergieren.
Als Ergebnis davon wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass die Ist-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts durch die durch den Benutzer gemäß einer Anforderung aus das Fahrzeug 1 übertragene Antriebskraft auf Grundlage der Antriebskraft plötzlich erhöht wird (näherungsweise in der Längsrichtung erhöht wird). Das Fahrzeug 1 wird daher durch die ausgeübte Antriebskraft in der Längsrichtung des Benutzers sanft beschleunigt werden.
Insbesondere da Vb_x_mdfd zu einem Wert wird, welcher mit dem vorangehend beschriebenen γ1·Vb_x_s übereinstimmt oder nahezu übereinstimmt, wird die auf die X-Achsen-Richtung bezogene dritte Stellgrößenkomponente u3_x zu u3_x ≈ K3_x·(Vb_x_s – Vb_x_mdfd) ungefähr K3_x·(1 – γ1)·Vb_x_s. K3_x·(1 – γ1) entspricht dann einer Änderungssensitivität von ωdotw_x_cmd in Bezug zu einer Änderung von Vb_x_s (nachfolgend manchmal als Geschwindigkeitssensitivität bezeichnet). In diesem Fall ist 1 – γ1 ein Wert nahe 0 (in der vorliegenden Ausführungsform z. B. 0,2), so dass die obengenannte Geschwindigkeitssensitivität nahezu 0 wird. Daher weist ωdotw_x_cmd eine geringe Abhängigkeit von Vb_x_s auf, so dass eine Änderung von ωdotw_x_cmd klein wird, selbst wenn sich Vb_x_s ändert. Somit wird es schwierig, dass die in die X-Achsen-Richtung auf die Radanordnung 5 durch die Elektromotoren 31R, 31L zu übertragende Antriebskraft eine Regelung/Steuerung gemäß dem Wert von Vb_x_s empfängt. Als ein Ergebnis davon beschleunigt, wie vorangehend beschrieben, das Fahrzeug 1 sanft in der Längsrichtung des Benutzers durch die darauf übertragene Antriebskraft.
Anschließend wird ein durch Multiplikation des gegenwärtigen Werts (aktueller Wert) des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung mit dem zweiten Verhältnis γ2 eines vorgegebenen Werts erhaltener Wert, das heißt, ein Geschwindigkeitswert einer Größe, welche geringfügig kleiner als Vb_x_s ist, wenn die Übertragung einer Antriebskraft auf das Fahrzeug beendet ist und die Beschleunigungsanforderung kontinuierlich in dem zweiten Verarbeitungsmodus aufgelöst wird (wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-2 und 24-4 in 16 positiv bzw. negativ wird), sequentiell als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 während der Dauer einer vorgegebenen Zeit Tm, bis die Zählung des Countdown-Zählers beendet ist, bestimmt.
Daher wird die durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 sequentiell bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim derart bestimmt, dass sie dem Geschwindigkeitswert (= γ2·Vb_x_s) folgt, welcher fast mit der Ist-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x übereinstimmt, ähnlich der Dauer, nachdem der zweite Verarbeitungsmodus gestartet wird, bis die Beschleunigungsanforderung aufgelöst ist.
Die, wie vorangehend erklärt, bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim wird dann als die Soll-Regelungs-/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der X-Achsen-Richtung bestimmt. Daher wird Vb_x_mdfd zu einem Wert, welcher mit γ2·Vb_x_s übereinstimmt oder fast übereinstimmt. Ferner wird die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung auf 0 beschränkt, die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der Y-Achsen-Richtung wird zu 0. Die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd enthaltenen Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y werden ferner bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vby_s dazu zu veranlassen, gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu konvergieren.
In diesem Fall wird die auf die X-Achsen-Richtung bezogene dritte Stellgrößenkomponente u3_x zu u3_x ≈ K3_x·(Vb_x_s – Vb_x_indfd) ≈ K3_x·(1 – γ2)·Vb_x_s. Daher entspricht K3_x·(1 – γ2) der Geschwindigkeitssensitivität. Ferner ist 1 – γ2 ein Wert nahe 0 (in der vorliegenden Ausführungsform z. B. 0,1), so dass die oben genannte Geschwindigkeitssensitivität nahe 0 wird.
Daher weist ωdotw_x_cmd eine geringe Abhängigkeit in Bezug zu Vb_x_s auf, ähnlich der Dauer, nachdem der zweite Verarbeitungsmodus gestartet wird, bis die Beschleunigungsanforderung aufgelöst wird.
Als ein Ergebnis davon wird es schwierig, dass die auf die Radanordnung in der X-Achsen-Richtung durch die Elektromotoren 31R, 31L zu übertragende Antriebskraft den Einfluss des Werts von Vb_x_s empfängt, solange die Verzögerungsanfrage nicht erzeugt wird, selbst wenn die Beschleunigungsanfrage aufgelöst wird während der Dauer, bis die vorgegebene Zeit Tm nach der Auflösung verstrichen ist. In diesem Fall wirkt die Antriebskraft in der Bremsrichtung kaum auf die Radanordnung 5 ein, solange der Benutzer den Grundkörper 9 und den Sitz 3 nicht neigt, um den Fahrzeugsystemschwerpunkt zur Rückseite des Fahrzeugs von der Position der Grundhaltung neigt. Daher wird nach einer Beschleunigung des Fahrzeugs während der Dauer der vorgegebenen Zeit Tm der Gleitzustand des Fahrzeugs 1 aufrecht erhalten, selbst wenn der Benutzer keinen Manövrierbetrieb wie eine positive Bewegung seines Oberkörpers durchführt.
Anschließend wird in dem zweiten Verarbeitungsmodus die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung in dem Fall, in dem die Verzögerungsanfrage erzeugt worden ist oder die vorgegebene Dauer Tm nach einer Auflösung der Beschleunigungsanfrage verstrichen ist, bestimmt, um sich auf 0 zu verringern, und schließlich bei 0 gehalten zu werden. Das, wie vorangehend erklärt, bestimmte Vb_x_aim wird dann als die obengenannte Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der X-Achsen-Richtung bestimmt. Die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung wird ferner auf 0 begrenzt, so dass die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der Y-Achsen-Richtung 0 wird. Die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_x_cmd bzw. ωdotw_y_cmd enthaltenen dritten Stellgrößenkomponenten u3_x, u3_γ werden ferner bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s, Vb_y_s gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu konvergieren.
In diesem Fall beginnt die auf die X-Achsen-Richtung bezogene dritte Stellgrößenkomponente u3_x sich in der Bremsrichtung zu erhöhen. Daher beginnt die Fahrgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung des Fahrzeugs 1 sich zu verringern.
Zusätzlich wird in dem ersten Verarbeitungsmodus die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der X-Achsen-Richtung im Wesentlichen 0 oder wird monoton näher an die 0 gebracht. Danach stimmt die Geschwindigkeitssensitivität in diesem Zustand mit dem dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x (>K3_x·(1 – γ1)) überein oder nähert sich von K3_x·(1 – γ2) K3_x an. Daher wird in dem zweiten Verarbeitungsmodus die Geschwindigkeitssensitivität relativ geringer als die in dem ersten Verarbeitungsmodus. In dem ersten Verarbeitungsmodus wird ferner die auf die Radanordnung 5 übertragene Antriebskraft, um Vb_x_s näher an die 0 zu bringen, stärker als die in dem zweiten Verarbeitungsmodus ausgeübt.
Ferner wird in entweder dem ersten Verarbeitungsmodus oder dem zweiten Verarbeitungsmodus die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der Y-Achsen-Richtung im Wesentlichen 0. Daher wird es in der vorliegenden Ausführungsform schwierig, dass die Fahrgeschwindigkeit Vb_y des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der Y-Achsen-Richtung fluktuiert.
Beispielsweise wird es durch Einstellen von γ1, γ2 auf 1 möglich, die dritte Stellgrößenkomponente u3_x in dem zweiten Verarbeitungsmodus auf 0 einzustellen. In einem derartigen Fall ist es möglich, ωdotw_x_cmd derart zu bestimmen, dass dieses überhaupt keinen Einfluss der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung in dem zweiten Verarbeitungsmodus empfängt.
Hier wird die Entsprechungsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Erfindung zusätzlich beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die X-Achsen-Richtung und die Y-Achsen-Richtung der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung der vorliegenden Erfindung.
Der Neigungssensor 52 und die Verarbeitung von SCHRITT 2 in 7 stellen ferner das Neigungswinkel-Messelement der vorliegenden Erfindung dar. Darüber hinaus entsprechen die Neigungswinkel Θb_x, Θb_y des Grundkörpers 9 dem Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils der vorliegenden Erfindung.
Der Fahrzeugsystemschwerpunkt (insbesondere der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt) entspricht ferner dem vorgegebenen Repräsentativpunkt des Fahrzeugs der vorliegeriden Erfindung und der Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 stellt das Repräsentativpunktgeschwindigkeit-Messelement der vorliegenden Erfindung dar. Die Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x, Vb_y entsprechen ferner der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts der vorliegenden Erfindung.
Die von der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ausgeführte Verarbeitung von SCHRITT 9, 10 in 7 stellt ferner das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement der vorliegenden Erfindung.
Der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_x_cmd bzw. ωdotw_y_cmd entspricht ferner der Regelungs-/Steuerungsstellgröße der vorliegeriden Erfindung. Insbesondere entspricht ωdotw_x_cmd in diesem Fall der ersten Regelungs-/Steuerungsstellgröße und ωdotw_y_cmd entspricht der zweiten Regelungs-/Steuerungsstellgröße.
Ferner entsprechen in der vorliegenden Ausführungsform der erste Verstärkungskoeffizient K1_x, der dritte Verstärkungskoeffizient K3_x, die erste Stellgrößenkomponente u1_x (der erste Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 07x) und die dritte Stellgrößenkomponente u3_x (der dritte Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 07x) in dem ersten Verarbeitungsmodus jeweils dem ersten a-Verstärkungskoeffizienten, der ersten a-Regelungs-/Steuerungsstellgröße und der ersten b-Regelungs-/Steuerungsstellgröße und die arithmetische Verarbeitung des Ausdrucks 07x entspricht dem ersten Kombinierungsprozess der vorliegenden Erfindung. Der dritte Verstärkungskoeffizient K3_x und die dritte Stellgrößenkomponente u3_x (der dritte Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 07x) in dem zweiten Verstärkungsmodus entsprechen ferner jeweils dem ersten d-Verstärkungskoeffizienten, der ersten d-Stellgrößenkomponente der vorliegenden Erfindung. In der vorliegenden Ausführungsform nehmen der erste b-Verstärkungskoeffizient und der erste d-Verstärkungskoeffizient den gleichen Wert an, aber de Wert des dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x kann eingestellt werden, um unterschiedlich in dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus zu sein.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt die Bestimmungsverarbeitung von SCHRITT 23-1 ferner das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement der vorliegenden Erfindung dar. Der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis von SCHRITT 23-3 positiv wird, entspricht dann dem Fall, in dem die vorgegebene erste Bedingung der vorliegenden Erfindung erfüllt ist. Darüber hinaus entspricht der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis von SCHRITT 24-1 positiv wird, oder der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis von SCHRITT 24-2 und 24-4 positiv bzw. negativ wird, dem Fall, in dem die vorgegebene zweite Bedingung erfüllt ist.
Zweite Ausführungsform
Als nächstes wird eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die 17 bis 20 beschrieben werden. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsform nur teilweise hinsichtlich der Verarbeitung der Regelungs-/Steuerungseinheit 50. Aus diesem Grund wird die Beschreibung der selben Anordnungen und Funktionen wie derjenigen der ersten Ausführungsform mit den gleichen Bezugszeichen wie in der ersten Ausführungsform versehen und die detaillierte Erklärung wird ausgelassen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform weist die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 eine in dem Blockdiagramm von 17 angedeutete Funktion als eine der vorangehend beschriebenen arithmetischen Fahrzeug-Regelungs-/Steuerungsverarbeitung von SCHRITT 9 in 7 entsprechende Funktion auf.
In diesem Fall ist die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in der vorliegenden Ausführungsform wie in der ersten Ausführungsform mit dem Fehlerrechner 70, dem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72, dem Verstärkungseinsteller 78, dem Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76, dem Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80, dem Motorbefehlsrechner 82 und dem Verzögerungselement 84 ausgestattet.
Andererseits ist in der vorliegenden Ausführungsform die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 mit einem Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 zum Bestimmen eines Verstärkungseinstellparameters, welcher zum Einstellen des Werts des auf die dritte Stellgrößenkomponente u3_x bezogenen dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x vorgesehen ist, anstelle des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generators 74 in der ersten Ausführungsform, ausgestattet. Der durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechnete geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s wird dann in den Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 eingegeben. Ebenso wird zusätzlich zu den in der ersten Ausführungsform beschriebenen Neigungswinkelfehler-Messwert Θbe_xy_s, dem Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeits-Messwert Θbdot_xy_s, den Verstärkungseinstellparametern Kr_xy und den Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd der durch den Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 bestimmte Verstärkungseinstellparameter Kr_3 in den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 eingegeben.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der bei der Verarbeitung des Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzers 76 (die in 12 gezeigte Verarbeitung) verwendete Wert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim, Vb_y_aim in einem Betriebsmodus von dem An-Bord-Modus oder dem autonomen Modus konstant 0. Daher wird in 17 die Eingabe von Vb_x_aim, Vb_y_aim in den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 ausgelassen. Die Verarbeitung der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 in der vorliegenden Ausführungsform unterscheidet sich von der ersten Ausführungsform hinsichtlich der Verarbeitung des Geschwindigkeits-Verstärkungseinstellers 106 und der Verarbeitung eines Teils des Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechners 80 und entspricht sonst der ersten Ausführungsform.
In der vorliegenden Ausführungsform wird, wie in der ersten Ausführungsform, in dem Fall, in dem die Antriebskraft näherungsweise in die Längsrichtung auf das Fahrzeug 1 übertragen wird, der Wert des ersten Verstärkungskoeffizienten K3_x anstelle einer variablen Einstellung der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung eingestellt und somit die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd.
Der Verstärkungseinstellparameter Kr3_x zum Einstellen des Werts des ersten Verstärkungskoeffizienten K3_x wird dann sequentiell durch den Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 bestimmt. in diesem Fall bestimmt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 den Verstärkungseinstellparameter Kr3_x gemäß der in dem Flussdiagramm in 18 gezeigten Verarbeitung.
Eine Erklärung wird nachfolgend gegeben. Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 führt zuerst die selbe Verarbeitung wie SCHRITT 21 in SCHRITT 31 aus und berechnet die Schwerpunktgeschwindigkeits-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s.
Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 führt anschließend die Bestimmungsverarbeitung im SCHRITT 32 aus. Die Bestimmungsverarbeitung ist die selbe Bestimmungsverarbeitung wie im, SCHRITT 22 und es wird bestimmt, ob der gegenwärtige arithmetische Verarbeitungsmodus (der Modus der Weise zum Bestimmen der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_x_cmd, ωdotw_x_cmd) der erste Verarbeitungsmodus oder der zweite Verarbeitungsmodus ist. In diesem Fall ist ähnlich der ersten Ausführungsform der erste Verarbeitungsmodus ein Verarbeitungsmodus zum Bestimmen von ωdotw_x_cmd, ωdotw_x_cmd, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu verringern (um die Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung mit der Funktion der dritten Stellgrößenkomponente u3_xy näher an 0 zu bringen). Der zweite Verarbeitungsmodus ist ferner ein Verarbeitungsmodus zum Bestimmen von ωdotw_x_cmd, ωdotw_x_cmd, so dass die Verringerung der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung im Vergleich zum ersten Verarbeitungsmodus schwer zu erzeugen ist (so dass die dritte Stellgrößenkomponente u3_x in der X-Achsen-Richtung 0 oder ein Wert in der Nähe davon wird).
In dem Fall, in dem der gegenwärtige arithmetische Verarbeitungsmodus der erste Verarbeitungsmodus ist und in dem Fall, in dem dieser der zweite Verarbeitungsmodus im SCHRITT 323 ist, führt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 dann anschließend die arithmetische Verarbeitung im SCHRITT 33 bzw. die arithmetische Verarbeitung im SCHRITT 34 aus und bestimmt einen Grundwert Kr3_x_1 des Verstärkungseinstellparameters Kr3_x (nachfolgend als Verstärkungseinstellparameter-Grundwert Kr3_x_1 bezeichnet).
Die arithmetische Verarbeitung für den ersten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 33 wird wie in dem Flussdiagramm von 19 gezeigt ausgeführt. Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 führt insbesondere die gleiche Bestimmungsverarbeitung wie in dem obengenannien SCHRITT 23-1 in SCHRITT 33-1 aus und bestimmt, ob die Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs 1 erzeugt wird oder nicht.
In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 33-1 negativ ist (in dem Fall, in dem keine Beschleunigungsanforderung erzeugt wird), stellt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 dann den Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 im SCHRITT 33-4 auf 1 ein und beendet die Verarbeitung in 19. In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus nicht verändert und der arithmetische Verarbeitungsmodus wird selbst in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem ersten Verarbeitungsmodus gehalten.
In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis des SCHRITTS 33-1 positiv Ist (in dem Fall, in dem eine Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist) stellt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 ferner den Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 im SCHRITT 33-2 auf 0 ein. Im SCHRITT 33-3 ändert der Geschwindigkeits-Verstarkungseinsteller 106 den arithmetischen Verarbeitungsmodus ferner von dem ersten Verarbeitungsmodus in den zweiten Verarbeitungsmodus und beendet die Verarbeitung in 19.
Vorangehend ist die arithmetische Verarbeitung für den ersten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 33 erklärt worden.
Anschließend wird die arithmetische Verarbeitung für den zweiten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 34, wie in dem Flussdiagramm von 20 gezeigt, ausgeführt. Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 führt insbesondere die selbe Bestimmungsverarbeitung wie im SCHRITT 24-1 im SCHRITT 34-1 aus und bestimmt, ob die Verzögerungsanforderung des Fahrzeugs 1 erzeugt wird oder nicht.
Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 stellt dann in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis positiv ist (in dem Fall, in dem die Verzögerungsanforderung erzeugt worden ist), den Verstärkungseinstellparameter-Grundwert Kr3_x_1 im SCHRITT 34-9 auf 1 ein. Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 kehrt danach den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem zweiten Verarbeitungsmodus in den ersten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 34-10 um und beendet die Verarbeitung in 20.
Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 führt ferner in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 34-1 negativ ist (in dem Fall, in dem keine Verzögerungsanforderung erzeugt wird) die selbe Bestimmungsverarbeitung wie im SCHRITT 24-2 im SCHRITT 34-2 aus, wodurch bestimmt wird, ob die Beschleunigungsanforderung aufgelöst ist oder nicht. Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 stellt danach in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 34-2 positiv ist (in dem Fall, in dem angenommen wird, dass die Beschleunigungsanforderung fortgesetzt wird), den Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 im SCHRITT 34-3 auf 0 ein, und beendet die Verarbeitung in 20. In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus selbst in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem zweiten Verarbeitungsmodus gehalten.
Andererseits führt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 34-2 positiv ist, die selbe Bestimmungsverarbeitung wie im SCHRITT 24-4 im SCHRITT 34-4 aus, um zu bestimmen, ob der gegenwärtige Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus ein Zeitpunkt ist unmittelbar nachdem der Zustand, in dem die Beschleunigungsanforderung fortgesetzt wird, in den aufgelösten Zustand umgeschaltet wird.
Durch Ausführen derselben Verarbeitung wie im SCHRITT 24-5 im SCHRITT 34-5 initialisiert der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 dann den Zeitzählwert CNT (stellt die vorgegebene Zeit Tm als den Zeitzählwert CNT ein) des Countdown-Zählers zum Zählen der verstrichenen Zelt seit dem Auflösen der Beschleunigungsanforderung.
Der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 stellt anschließend den Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 im SCHRITT 34-6 auf 0 ein und beendet die Verarbeitung von 20. In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus selbst in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem zweiten Verarbeitungsmodus gehalten.
In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 34-4 negativ ist (in dem Fall, in dem der Zustand, in welchem keine Beschleunigungsanforderung und Verzögerungsanforderung nach Auflösen der Beschleunigungsanfrage erzeugt werden, fortgesetzt wird), verringert der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 den Zeitzählwert CNT des Countdown-Zählers durch Ausführen der selben Verarbeitung wie im SCHRITT 24-7 im SCHRITT 34-7.
Durch Ausführen derselben Bestimmungsverarbeitung wie im SCHRITT 24-8 im SCHRITT 34-8 bestimmt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 anschließend, ob das Zählen des Countdown-Zählers beendet ist oder nicht.
In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 34-8 positiv ist (in dem Fall, in dem die vorgegebene Zeit Tm noch nicht verstrichen ist seit Auflösen der Beschleunigungsanforderung), stellt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 den Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 im SCHRITT 34-6 auf 0 ein und beendet die Verarbeitung in 20. In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus selbst in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem zweiten Verarbeitungsmodus gehalten.
In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 34-8 negativ wird (in dem Fall, in dem die vorgegebene Zeit Tm seit Auflösen der Beschleunigungsanforderung verstrichen ist), führt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 ferner die Verarbeitung in dem obengenannten SCHRITT 34-9, 34-10 aus und beendet die Verarbeitung von 20. Das heißt, der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 stellt den Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 auf 1 ein und kehrt den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem zweiten Verarbeitungsmodus in den ersten Verarbeitungsmodus um.
Vorangehend ist die arithmetische Verarbeitung für den zweiten Verarbeitungsmodus im SCHRITT 34 erklärt worden.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung von 18, führt der Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 anschließend nach Ausführen einer der arithmetischen Verarbeitungen von SCHRITT 33, 34 die Verarbeitung des Eingebens des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1, welcher durch die arithmetische Verarbeitung im SCHRITT 35 bestimmt wird, in das Filter, um schließlich den Verstärkungseinstellparameter Kr3_x zu bestimmen.
Das Filter ist beispielsweise ein Verzögerungsfilter erster Ordnung (Tiefpassfilter). Daher folgt der Verstärkungseinstellparameter Kr3_x dem Verstärkungseinstellparameter-Grundwert Kr3_x_1 mit einer bestimmten Zeitkonstante. Dadurch folgt der Verstärkungseinstellparameter Kr3_x Kr3_x_1 (stimmt stationär mit Kr3_x_1 überein), während er sich sanft verändert.
Vorangehend sind die Details der Verarbeitung des Geschwindigkeits-Verstärkungseinstellers 106 dargestellt worden.
Zusätzlich, wie in dem Fall der auf das im SCHRITT 25 der erste Ausführungsform verwendete Filter bezogene Zeitkonstante, kann die Zeitkonstante des im SCHRITT 35 verwendeten Filters gemäß dem arithmetischen Verarbeitungsmodus und dergleichen verändert werden. Beispielsweise kann die Zeitkonstante des Filters auf einen relativ langen Zeitwert in dem ersten Verarbeitungsmodus eingesteht werden, und die Zeitkonstante des Filters kann auf einen relativ kurzen Zeitwert in dem zweiten Verarbeitungsmodus eingestellt werden. Die Zeitkonstante des Filters kann ferner beispielsweise in dem ersten Verarbeitungsmodus kürzer eingestellt werden, um den Verstärkungseinstellparameter Kr3_x dazu zu veranlassen, in dem Zustand, in dem die Verzögerungsanforderung erzeugt wird, schneller zu 1 zurückzukehren als in dem Zustand, in dem die Verzögerungsanforderung nicht erzeugt wird.
Beispielsweise unmittelbar, nachdem sich der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem zweiten Verarbeitungsmodus in den ersten Verarbeitungsmodus verändert, kann ferner der Verstärkungseinstellparameter-Grundwert Kr3_x_1 selbst graduell mit einer vorgegebenen Änderungsrate (eine vorgegebene zeitliche Änderungsrate) von 0 auf 1 verändert werden.
In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80, in welchen der, wie vorangehend erklärt bestimmte, Verstärkungseinstellparameter Kr3_x eingegeben wird, die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd, ωwdot_y_cmd als die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingabe), wie nachfolgend beschrieben wird. Danach, wie in dem Fall der ersten Ausführungsform, bestimmt der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 die Imaginäres-Rad-Rotationsgeschwindigkeitsbefehle ωw_x_com, ωw_y_com und gibt diese aus durch Integrieren von ωwdot_x_cmd, ωwdot_y_cmd.
In diesem Fall ist in der vorliegenden Ausführungsform die Art des Bestimmens des auf die Y-Richtung bezogenen Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehls ωwdot_y_cmd dieselbe wie in der ersten Ausführungsform. Das heißt, der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 verwendet den von dem Verstärkungseinsteller 78 eingegebenen Verstärkungseinstellparameter Kr_y und bestimmt den ersten bis dritten Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2, 3) aus dem oben genannten Ausdruck 09y. Danach verwendet der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 die bestimmten ersten bis dritten Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2, 3) und bestimmt ωwdot_y_cmd durch Berechnen des obengenannten Ausdrucks 07y.
Andererseits unterscheidet sich in der vorliegenden Ausführungsform die Art des Bestimmens des auf die X-Achsen-Richtung bezogenen Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehls ωwdot_x_cmd von der ersten Ausführungsform. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 bestimmt insbesondere ähnlich der ersten Ausführungsform zuerst die ersten bis dritten Verstärkungskoeffizienten Ki_x (i = 1, 2, 3) unter Verwendung des von dem Verstärkungseinsteller 78 eingegebenen Verstärkungseinstellparameters Kr_x durch den obengenannten Ausdruck 09x. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 bestimmt dann den Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd unter Verwendung der ersten bis dritten Verstärkungskoeffizienten Ki_x(0 = 1, 2, 3) und des von dem Geschwindigkeits-Verstärkungseinsteller 106 eingegebenen Verstärkungseinstellparameters Kr3_x durch Berechnen des folgenden Ausdrucks 07x2. ωwdot_x_cmd = K1_x·Θbe_x_s + K2_x·Θbdot_x_s + (K3_x·Kr3_x)·(Vb_x_s-Vb_x_mdfd) Ausdruck 07x2
Das heißt, der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 bestimmt ωwdot_x_cmd mit dem Ausdruck unter Verwendung eines durch Multiplizieren des Verstärkungskoeffizienten K3_x mit dem Verstärkungseinstellparameter Kr3_x erhaltenen Verstärkungskoeffizienten (= K3_x·Kr3_x), anstehe des Verstärkungskoeffzienten K3_x in dem dritten Term auf der rechten Seite des oben genannten Ausdrucks 07x (die dritte Stellgrößenkomponente u3_x). in diesem Fall wird der dritte Term des Ausdrucks 07x2 gleich 0 in dem Fall, in dem Kr3 = 0.
Die vorliegende Ausführungsform ist identisch mit der ersten Ausführungsform, abgesehen von den oben erklärten Gesichtspunkten.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kann ein dem Effekt der ersten Ausführungsform ähnlicher Effekt erzielt werden.
Insbesondere wird ein Fall angenommen, in dem die Antriebskraft in einer näherungsweise Längsrichtung auf das Fahrzeug 1 übertragen wird, ähnlich dem Fall der ersten Ausführungsform in der Situation, in dem der arithmetische Verarbeitungsmodus kontinuierlich in dem ersten Verarbeitungsmodus gehalten wird.
Hier wird aus Verständnisgründen angenommen, dass die Ist-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x, Vb_y Werte sind, welche innerhalb eines Bereichs liegen, und dass die Ausgabewerte V_x_lim2, V_y_lim2 in dem Begrenzungsprozessor 104 nicht der zwangsweisen Beschränkung unterworfen sind. Das heißt, der Betriebszustand des Fahrzeugs 1 ist der normale (allgemeine) Betriebszustand, und die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd, Vb_y_mdfd stimmen mit der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim bzw. Vb_y_aim überein (in der vorliegenden Ausführungsform, Vb_x_aim = Vb_y_aim = 0).
In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem ersten Verarbeitungsmodus in den zweiten Verarbeitungsmodus durch die Verarbeitung von SCHRITT 33-3 in 19 geändert, wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 33-1 durch Übertragen der Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 positiv wird (wenn die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist).
Der Wert des Verstärkungseinstellparameter-Basiswerts Kr3_x_1 wird dann in dem zweiten Verarbeitungsmodus in der Situation, in der keine Verzögerungsanforderung erzeugt wird (die Situation, in der das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 34-1 negativ wird), während der Dauer nach Auflösen der Beschleunigungsanforderung bis zum Verstreichen der vorgegebenen Zeit Tm auf 0 eingestellt.
Daher wird der Verstärkungseinstellparameter Kr3_x auf 0 beschränkt oder auf einen Wert eingestellt, welcher näher an 0 als an 1 liegt.
Wie aus dem obengenannten Ausdruck 07x2 für die X-Achsen-Richtung in der vorliegenden Ausführungsform ersichtlich, entspricht hier K3_x·Kr3_k der Änderungssensitivität von ωdotw_x_cmd in Bezug zu einer Änderung von Vb_x_s (die Geschwindigkeitssensitivität). Dann wird, wie vorangehend erklärt, in der Situation, in der Kr3_x auf Null beschränkt wird oder auf einen Wert eingestellt wird, welcher näher an 0 als an 1 in dem zweiten Verarbeitungsmodus liegt, K3_x·Kr3_x und somit die Geschwindigkeitssensitivität 0 oder zu einem Wert in der Nähe davon. Daher weist ωdotw_x_cmd eine geringe Abhängigkeit in Bezug zu Vb_x_s auf, so dass selbst, wenn sich Vb_x_s ändert, ωdotw_x_cmd sich nicht ändert oder die Änderung davon klein sein wird. Somit wird es schwierig, dass die auf die Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung durch die Elektromotoren 31R, 31L zu übertragende Antriebskraft die Regelung gemäß dem Wert von Vb_x_s empfängt. Als Ergebnis davon beschleunigt das Fahrzeug 1 in der Längsrichtung des Benutzers durch die darauf angewandte Antriebskraft sanft.
Als nächstes wird in dem zweiten Verarbeitungsmodus, wenn die Übertragung der Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 beendet ist, und die Beschleunigungsanforderung kontinuierlich aufgelöst wird (wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 34-2, 34-4 in 20 positiv bzw. negativ wird), der Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 während einer Periode bis zum Verstreichen der vorgegebenen Zeit Tm auf 0 beschränkt. Daher wird der Verstärkungseinstellparameter Kr3_x auch auf 0 beschränkt.
In einer derartigen Situation wird ferner die oben genannte Geschwindigkeitssensitivität auch 0 und ωdotw_x_cmd wird nicht von Vb_x_s beeinflusst. Daher wird, selbst wenn die Beschleunigungsanforderung aufgelöst ist, die in der X-Achsen-Richtung auf die Radanordnung 5 durch die Elektromotoren 31R, 31L zu übertragende Antriebskraft während der Dauer nach der Auflösung der Beschleunigungsanforderung bis zum Verstreichen der vorgegebenen Zeit Tm nicht von dem Wert von Vb_x_s beeinflusst, solange keine Verzögerungsanforderung erzeugt wird.
Als ein Ergebnis wird ähnlich zur ersten Ausführungsform nach einer Beschleunigung des Fahrzeugs 1 während der Dauer einer vorgegebenen Zeit Tm der Gleitzustand des Fahrzeugs 1 aufrecht erhalten, selbst wenn der Benutzer keinen Manövrierbetrieb, wie durch positives Bewegen seines Oberkörpers, ausführt.
Anschließend wird in dem zweiten Verarbeitungsmodus in dem Fall, in dem die Verzögerungsanforderung erzeugt worden ist, oder nach Verstreichen der vorgegebenen Zeit Tm nach Auflösen der Beschleunigungsanforderung, der Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 von 0 auf 1 geändert. Daher nähert sich der Verstärkungseinstellparameter Kr3_x der 1 von 0 an und wird schließlich bei 1 gehalten.
In diesem Fall nimmt der dritte Term des obengenannten Ausdrucks 07x2 (die dritte Stellgrößenkomponente u3_x) in dem Bremsmodus zu. Daher verringert sich die Fahrgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung des Fahrzeugs 1.
Zusätzlich stimmt in dem ersten Verarbeitungsmodus in der vorliegenden Ausführungsform die oben genannte Geschwindigkeitssensitivität mit dem dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x überein (>K3_x·Kr3_x) oder nähert sich K3_x von K3_x·Kr3_x an. Daher wird selbst in der vorliegenden Ausführungsform die Geschwindigkeitssensitivität in dem zweiten Verarbeitungsmodus verhältnismäßig kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus. Ferner wirkt in dem ersten Verarbeitungsmodus die auf die Radanordnung 5 zu übertragende Antriebskraft, um Vb_x_s näher an die 0 zu bringen, stärker als die in dem zweiten Verarbeitungsmodus.
Der dritte Verstärkungskoeffizient K3_γ ist ferner in Bezug zu der Y-Achsen-Richtung derselbe in dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus. Daher ist es schwierig in jedem von dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus, die Fahrgeschwindigkeit Vb_y des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der Y-Achsen-Richtung ähnlich zur ersten Ausführungsform zu ändern.
Hier in der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert des Verstärkungseinstellparameter-Grundwerts Kr3_x_1 im SCHRITT 34-3, 34-6 in dem zweiten Verarbeitungsmodus auf 0 eingestellt. Der Wert von Kr3_x_1 kann jedoch auf einen geringfügig größeren Wert als 0 (z. B. 0,1) in beiden oder einem von SCHRITT 34-3, 34-6 eingestellt werden. Selbst in diesem Fall wird es grundsätzlich möglich, es schwierig zu gestalten, dass die in die X-Achsen-Richtung auf die Radanordnung 5 übertragene Antriebskraft von dem Wert von Vb_x_s beeinflusst wird, wodurch die Geschwindigkeitssensitivität in dem zweiten Verarbeitungsmodus ausreichend klein gemacht wird.
Die Entsprechungsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Erfindung wird hier zusätzlich beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht der erste Verstärkungskoeffizient K1_x, der dritte Verstärkungskoeffizient K3_x, die erste Stellgrößenkomponente u1_x (der erste Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 07x) und die dritte Stellgrößenkomponente u3_x (der dritte Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 07x) in dem ersten Verarbeitungsmodus dem ersten a-Verstärkungskoeffizienten, dem ersten b-Verstärkungskoeffizienten, der ersten a-Stellgrößenkomponente und der ersten b-Stellgrößenkomponente der vorliegenden Erfindung und die arithmetische Verarbeitung des Ausdrucks 07x entspricht der ersten Syntheseverarbeitung der vorliegenden Erfindung. Ferner entspricht das Produkt aus dem dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x und dem Verstärkungseinstellparameter Kr3_x (= K3_x·Kr3_x) und der dritte Term auf der rechten Seite des Ausdrucks 07x2 in dem zweiten Verarbeitungsmodus dem ersten d-Verstärkungskoeffizienten bzw. der ersten d-Stellgrößenkomponente.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt ferner die Bestimmungsverarbeitung von SCHRITT 33-1 das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement der vorliegenden Erfindung. Der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis von SCHRITT 33-1 positiv wird, entspricht dann dem Fall der vorliegenden Erfindung, in dem die vorgegebene erste Bedingung erfüllt ist. Darüber hinaus entspricht der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis von SCHRITT 34-1 positiv wird, oder der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis von SCHRITT 34-2 und SCHRITT 34-4 positiv bzw. negativ wird, dem Fall der vorliegenden Erfindung, in dem die vorgegebene zweite Bedingung erfüllt ist.
Die Entsprechungsbeziehung der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Erfindung entspricht der der ersten Ausführungsform mit Ausnahme der vorangehend erklärten.
Als nächstes werden einige abgeänderte Ausführungsformen nachfolgend beschrieben werden, welche sich auf die vorangehend erklärten Ausführungsformen beziehen.
In jeder vorangehend beschriebenen Ausführungsform ist der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_y_cmd als die Stellgröße in Bezug zu der Y-Achsen-Richtung durch dieselbe Verarbeitung in dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus bestimmt worden. ωwdot–y–cmd kann jedoch durch einen Prozess bestimmt werden, welcher ähnlich zu dem in der X-Achsen-Richtung, verschieden in dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus ist. In diesem Fall kann beispielsweise die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung bestimmt werden, um ähnlich zu der ersten Ausführungsform in dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus verändert zu werden. Alternativ kann beispielsweise der Verstärkungseinstellparameter zum Einstellen des Verstärkungskoeffizienten in dem dritten Term des obengenannten Ausdrucks 07y bestimmt werden, um in einer ähnlichen Weise wie in der zweiten Ausführungsform in dem ersten Verarbeitungsmodus und dem zweiten Verarbeitungsmodus verändert zu werden und ωwdot_y_cmd kann durch einen Ausdruck bestimmt werden, in dem der Verstärkungseinstellparameter mit dem dritten Term des Ausdrucks 07y multipliziert wird.
In jeder der obengenannten Ausführungsformen ist ferner das den in 1 und 2 dargestellten Aufbau aufweisende Fahrzeug 1 beispielhaft dargestellt worden. Das inverspendelartige Fahrzeug 1 der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf die in den vorliegenden Ausführungsformen beispielhaft dargestellte Fahrzeug 1 beschränkt.
Die Radanordnung 5, welche als die Fahrbewegungseinheit des Fahrzeugs 1 in der obengenannten Ausführungsform dient, hat insbesondere einen einteiligen Aufbau. Alternativ kann die Radanordnung 5 jedoch einen beispielsweise in 10 des oben genannten Patentdokuments 3 gezeigten Aufbau aufweisen. Die Radanordnung kann insbesondere aufgebaut sein, um ein steifes, ringförmiges Wellenelement und eine Mehrzahl von rotierend und extern in das steife ringförmige Wellenelement eingesetzten Rollen aufzuweisen, so dass deren axiale Mitten in der Tangentialrichtung des Wellenelements orientiert sind, wobei die Mehrzahl dieser Rollen in der Umfangsrichtung entlang des Wellenelements angeordnet sind.
Die Fahrbewegungseinheit kann ferner eine raupenkettenförmige Struktur, wie beispielsweise in 3 von Patentdokument 2 gezeigt, aufweisen.
Alternativ, wie beispielsweise in 5 des obengenannten Patentdokuments 2, 7 von Patentdokument 3 oder 1 von Patentdokument 1 gezeigt, kann die Fahrbewegungseinheit aus einem sphärischen Element aufgebaut sein, und das Fahrzeug kann derart aufgebaut sein, dass das sphärische Element drehbar in einer Richtung um die X-Achse und einer Richtung um die Y-Achse durch einen Aktuator angetrieben wird (zum Beispiel ein die obengenannte Radanordnung 5 aufweisender Aktuator).
In den obengenannten Ausführungsformen ist ferner das mit dem Sitz 3 als dem Bordabschnitt für einen Benutzer bereitgestellte Fahrzeug 1 beispielhaft dargestellt worden. Alternativ kann das inverspendelartige Fahrzeug jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug sein, welches einen Aufbau aufweist, bei dem eine Stufe, auf der ein Benutzer seine/ihre beiden Füße abstützt, sowie ein von dem auf der Stufe stehenden Benutzer zu greifender Abschnitt, wie beispielsweise in 8 in Patentdokument 3 dargestellt, am Grundkörper montiert sind.
Die vorliegende Erfindung kann daher auf inverspendelartige Fahrzeuge unterschiedlicher Aufbauten, wie in den obengenannten Patentdokumenten 1 bis 3 und dergleichen dargestellt, angewendet werden.
Das inverspendelartige Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner mit einer Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten (zum Beispiel zwei in der Querrichtung oder zwei in der Längsrichtung oder drei oder mehr) bereitgestellt sein.
Ferner ist es nicht notwendig, dass die Fahrbewegungseinheit in allen Richtungen bewegbar ist, sondern es kann nur in einer Richtung bewegbar sein. In diesem Fall kann ein Bordabschnitt des zu tragenden Objekts an dem Grundkörper befestigt sein, um nur um eine Achse neigbar zu sein. Beispielsweise kann, statt der Radanordnung 5 in den obengenannten Ausführungsformen, eine Fahrbewegungseinheit an dem Fahrzeug 1 bereitgestellt sein, welches in der Lage ist, sich in der X-Achsen-Richtung (der Längsrichtung des Benutzers) zu bewegen und nicht in der Lage ist, sich in der Richtung um die X-Achsen-Richtung zu neigen (oder sich nur schwer neigt) (beispielsweise eine Fahrbewegungseinheit, bei welchem eine Mehrzahl von um die Achse in der Y-Achsen-Richtung drehbaren Rädern koaxial und parallel zueinander bereitgestellt ist). Und in diesem Fall kann der Bordabschnitt des zu fragenden Objekts ausgebildet sein, um um die Achse in der Y-Achsen-Richtung neigbar zu sein, und die Fahrbewegungseinheit kann sich entsprechend der Neigung in der X-Achsen-Richtung bewegen.
Bei dem inverspendelartigen Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner nicht notwendig, dass sich der Grundkörper zusammen mit der Bordeinheit des Benutzers neigt. Beispielsweise kann in dem Fall, in dem das Fahrzeug eine Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten umfasst, der Grundkörper, an welchem die Fahrbewegungseinheiten montiert sind, derart ausgebildet sein, dass sich der Grundkörper nicht in Bezug zu der Bodenfläche neigt und die Bordeinheit kann an dem Grundkörper angebracht sein, dass sie frei neigbar ist.
Beschreibung der Bezugszeichen
1 ... Inverspendel-artiges Fahrzeug; 3 ... Sitz (Nutzlast-Trägerteil); 5 ... Radanordnung (Fahrbewegungseinheit); 7 ... Aktuator; 9 ... Grundkorper; 52 ... Neigungssensor (Neigungswinkel-Messelement); 72 ... Schwerpunktrechner (Repräsentativpunktgeschwindigkeit-Messelement); SCHRITT 2 ... Neigungshaltung-Messelement; SCHRITT 9 und SCHRITT 10 ... Fahrbewegungseinheit-Regeiungs-/Steuerungselement; und SCHRITT 23-1 ... Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

WO 2008/132778 [0006]
WO 2008/132779 [0006]

Claims

Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs, welches eine Fahrbewegungseinheit, welche in der Lage, ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator, welcher die Fahrbewegungseinheit antreibt, einen Grundkörper, an dem die Fahrbewegungseinheit und der Aktuator montiert sind, und ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers, welches derart an dem Grundkörper montiert ist, dass es in Bezug zu einer orthogonalen Richtung neigbar ist, aufweist, umfassend: ein Neigungswinkel-Messelement, welches eine Ausgabe gemäß einem Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils erzeugt; ein Repräsentativpunktgeschwindigkeit-Messelement, welches eine Ausgabe gemäß einer Fahrgeschwindigkeit eines vorgegebenen Repräsentativpunkts des Fahrzeugs erzeugt; und ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement, welches eine Regelungs-/Steuerungsstellgröße bestimmt, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft definiert und welches die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit mittels des Aktuators gemäß der bestimmten. Regelungs-/Steuerungsstellgröße regelt/steuert; wobei das Fahrbewegungseinheit Regelungs-/Steuerungselement als Verarbeitungsmoden zum Bestimmen der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in einem Zustand, in dem der Benutzer an Bord des Nutzlast-Trägerteils ist, einen ersten Verarbeitungsmodus und einen zweiten Verarbeitungsmodus umfasst, wobei der zweite Verarbeitungsmodus ein Modus ist, in den aus dem ersten Verarbeitungsmodus in dem Fall übergegangen wird, in dem eine erste vorgegebene Bedingung während des Ausführens der Verarbeitung des ersten Verarbeitungsmodus erfüllt ist, und das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem ersten Verarbeitungsmodus wenigstens gemäß einem Neigungsfehler bestimmt, welcher ein Fehler zwischen einem Messwert des Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils, welcher von der Ausgabe des Neigungswinkel-Messelements angezeigt wird, und einem vorgegebenen Soll-Neigungswinkel ist, und einem Geschwindigkeitsfehler, welcher ein Fehler zwischen einem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts, welcher durch die Ausgabe des Repräsentativpunktgeschwindigkeit-Messelement angezeigt wird, und einer vorgegebenen Soll-Fahrgeschwindigkeit ist, um den Neigungsfehler und den Geschwindigkeitsfehler näher an 0 zu bringen, und das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem zweiten Verarbeitungsmodus wenigstens gemäß dem Neigungsfehler bestimmt, um zu bewirken, dass eine Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu einer Änderung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts oder einer Komponente in einer vorgegebenen Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird, und um wenigstens den Neigungsfehler aus dem Neigungsfehler und dem Geschwindigkeitsfehler näher an 0 zu bringen.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Fahrbewegungseinheit dazu eingerichtet ist, in der Lage zu sein, sich in alle Richtungen, umfassend eine erste Richtung und eine zweite Richtung, welche orthogonal zueinander sind, auf einer Bodenfläche zu bewegen, und das Nutzlast-Trägerteil derart an dem Grundkörper angebracht ist, dass es um zwei Achsen, um die Achse in der ersten Richtung und um die Achse in der zweiten Richtung, neigbar ist, das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem ersten Verarbeitungsmodus derart bestimmt, dass es eine erste Neigungsfehlerkomponente des Neigungsfehlers, welche eine Komponente um eine Achse in der zweiten Richtung ist, und eine zweite Neigungsfehlerkomponente des Neigungsfehlers, welche eine Komponente um eine Achse in der ersten Richtung ist, eine erste Geschwindigkeitsfehlerkomponente des Geschwindigkeitsfehlers, welche eine Komponente in der ersten Richtung ist, und eine zweite Geschwindigkeitsfehlerkomponente des Geschwindigkeitsfehlers, welche eine Komponente in der zweiten Richtung ist, jeweils näher an 0 bringt, und das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem zweiten Verarbeitungsmodus derart bestimmt, dass es bewirkt, dass eine Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu einer Änderung wenigstens der Komponente in der ersten Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird, und dass es auch wenigstens die erste Neigungsfehlerkomponente und die zweite Neigungsfehlerkomponente aus der ersten Neigungsfehlerkomponente, die zweite Neigungsfehlerkomponente, die Geschwindigkeitsfehlerkomponente und die zweite Geschwindigkeitsfehlerkomponente näher an 0 bringt.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 2, wobei die erste und die zweite Richtung in eine Längsrichtung bzw. in eine Querrichtung des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils eingestellt werden und das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem zweiten Verarbeitungsmodus wenigstens gemäß der ersten Neigungsfehlerkomponente, der zweiten Neigungsfehlerkomponente und der zweiten Geschwindigkeitsfehlerkomponente derart bestimmt, dass es bewirkt, dass die Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zur Änderung wenigstens der Komponente in der ersten Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts relativ kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird und dass es nicht bewirkt, dass die Änderungssensitivität der Regelungs-/Steuerungsstellgröße in Bezug zu der Änderung der Komponente in der zweiten Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts kleiner als die in dem ersten Verarbeitungsmodus wird, und dass es wenigstens die erste Neigungsfehlerkomponente, die zweite Neigungsfehlerkomponente und die zweite Geschwindigkeitsfehlerkomponente der ersten Neigungsfehlerkomponente, die zweite Neigungsfehlerkomponente, die erste Geschwindigkeitsfehlerkomponente und die zweite Geschwindigkeitsfehlerkomponente näher an 0 bringt.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Fahrbewegungseinheit in der Lage ist, sich auf der Bodenfläche wenigstens in der ersten Richtung als die vorgegebene Richtung zu bewegen, und die Regelungs-/Steuerungsstellgröße wenigstens eine erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße umfasst, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft definiert, um die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in der ersten Richtung zu regeln/steuern, das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die erste Regeiungs-/Steuerungsstellgröße in dem ersten Verarbeitungsmodus durch eine erste Syntheseverarbeitung bestimmt, welche eine vorgegebene Mehrzahl von Arten von Stellgrößenkomponenten synthetisiert, umfassend wenigstens eine erste Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren des Neigungsfehlers um die Achse in einer zur ersten Richtung orthogonalen Richtung mit einem ersten a-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und eine erste b-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren des Geschwindigkeitsfehlers in der ersten Richtung mit einem ersten b-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und in dem zweiten Verarbeitungsmodus die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch die erste Syntheseverarbeitung bestimmt, unter Verwendung einer von einer ersten c-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren des Geschwindigkeitsfehlers in der ersten Richtung mit einem ersten c-Verstärkungskoeffizienten, welcher einen kleineren Absolutwert als der erste b-Verstärkungskoeffizient aufweist, erhalten wird, einer ersten d-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren eines Fehlers zwischen dem Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung und einer Soll-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung, welche variabel gemäß dem Messwert bestimmt wird, um mit dem Messwert übereinzustimmen oder dem Messwert zu folgen, mit einem ersten d-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und 0, anstelle der ersten b-Stellgrößenkomponente.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 2, wobei die Regelungs-/Steuerungsstellgröße aus einer ersten Regelungs-/Steuerungsstellgröße, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft definiert, um die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in der ersten Richtung zu regeln/steuern, und einer zweiten Regelungs-/Steuerungsstellgröße, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit zu übertragende Antriebskraft definiert, um die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit in der zweiten Richtung zu regeln/steuern, konfiguriert ist, das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße in dem ersten Verarbeitungsmodus durch eine erste Syntheseverarbeitung bestimmt, welche eine vorgegebene Mehrzahl von Arten von Stellgrößenkomponenten synthetisiert, umfassend wenigstens eine erste Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der ersten Neigungsfehlerkomponente mit einem ersten a-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und eine erste b-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der ersten Geschwindigkeitsfehlerkomponente mit einem ersten b-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und die zweite Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch eine zweite Syntheseverarbeitung bestimmt, welche eine vorgegebene Mehrzahl von Arten von Stellgrößenkomponenten synthetisiert, umfassend wenigstens eine zweite Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der zweiten Neigungsfehlerkomponente mit einem zweiten a-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und eine zweite b-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der zweiten Geschwindigkeitsfehlerkomponente mit einem zweiten b-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und in dem zweiten Verarbeitungsmodus die erste Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch die erste Syntheseverarbeitung bestimmt, unter Verwendung einer von einer ersten c-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren der ersten Geschwindigkeitsfehlerkomponente mit einem ersten c-Verstärkungskoeffizienten, welcher einen kleineren Absolutwert als der erste b-Verstärkungskoeffizient aufweist, erhalten wird, einer ersten d-Stellgrößenkomponente, welche durch Multiplizieren eines Fehlers zwischen einer Komponente in der ersten Richtung des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts und einer Soll-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts in der ersten Richtung, welche variabel gemäß der Komponente bestimmt wird, um mit der Komponente übereinzustimmen oder der Komponente zu folgen, mit einem ersten d-Verstärkungskoeffizienten erhalten wird, und 0, anstelle der ersten b-Stellgrößenkomponente, und die zweite Regelungs-/Steuerungsstellgröße durch die zweite Syntheseverarbeitung bestimmt, welche die selbe wie die in dem ersten Verarbeitungsmodus ist.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Verarbeitung des ersten Verarbeitungsmodus in dem Fall neu startet, in dem eine vorgegebene zweite Bedingung während des Ausführuns der Verarbeitung des zweiten Verarbeitungsmodus erfüllt ist.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelarligen Fahrzeugs nach Anspruch 6, ferner umfassend ein Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement, welches bestimmt, ob eine Beschleunigungsanforderung, welche eine Anforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts ist, erzeugt wird, wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Ausführung der Verarbeitung des zweiten Verarbeitungsmodus startet, wodurch bestimmt wird, dass die erste vorgegebene Bedingung in einem Fall erfüllt ist, in dem das Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements positiv wird während des Ausführuns der Verarbeitung des ersten Verarbeitungsmodus.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 7, wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Verarbeitung des ersten Verarbeitungsmodus neu startet, wodurch bestimmt wird, dass die zweite vorgegebene Bedingung in einem Fall erfüllt ist, in dem ein Zustand, in welchem das Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements negativ wird, während einer vorgegebenen Dauer fortgesetzt wird während des Ausführens der Verarbeitung des zweiten Verarbeitungsmodus.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 7, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeug ist, welches in der Lage ist, die Fährgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts durch eine äußere Kraft, welche nicht die Antriebskraft des Fahrzeugs ist, welche durch Fahren der Fahrbewegungseinheit mit dem Aktuator ist, in dem Fall zu erhöhen, in dem die äußere Kraft übertragen wird, und das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement gemäß einer Geschwindigkeitsanderungsrate, welche wenigstens eine zeitliche Änderungsrate einer Größe des Messwerts der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts ist, oder einer zeitlichen Änderungsrate einer Größe einer Komponente des Messwerts in der vorgegebenen Richtung ist, bestimmt, ob die Beschleunigungsanforderung bestimmt wird oder nicht.