DE112009005275B4

DE112009005275B4 - Inverspendel - artiges Fahrzeug

Info

Publication number: DE112009005275B4
Application number: DE112009005275.4T
Authority: DE
Inventors: Toru Takenaka; Kazushi Akimoto; Hideo Murakami
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-23
Filing date: 2009-09-23
Publication date: 2015-09-17
Anticipated expiration: 2029-09-24
Also published as: WO2011036695A1; JP5404800B2; US8577576B2; DE112009005275T5; US20120173108A1; JPWO2011036695A1

Abstract

Inverspendel-artiges Fahrzeug, umfassend: eine Fahrbewegungseinheit (5), die in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche in allen Richtungen einschließlich einer Längsrichtung (X) und einer Querrichtung (Y) zu bewegen, einen Aktuator (7) zum Antreiben der Fahrbewegungseinheit (5), einen Grundkörper (9), an den die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) angebracht sind, einen Neigungsdetektor (52), der eingestellt ist, um eine Neigung des Grundkörpers zu detektieren, und eine Regelung/Steuerung (50), die eingestellt ist, um den Aktuator (7) zu regeln/steuern, wobei die Regelung/Steuerung (50) mit einem Repräsentativpunkt-Geschwindigkeitsbegrenzer (78) ausgestattet ist, der eingestellt ist, um eine Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) zu beschränken, welche eine Geschwindigkeitskomponenten in den Längs- und Querrichtungen (X, Y) des Fahrzeugs enthaltende Translationsgeschwindigkeit eines vorbestimmten Repräsentativpunktes ist, welcher einen Gesamtfahrzeug-Benutzerschwerpunkt definiert und sich über einem Bodenberührungspunkt befindet, und wobei die Repräsentativpunktgeschwindigkeit entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit (5) und einer detektierten Neigung des Grundkörpers (9) in den Längs- und Querrichtungen (X, Y) jeweils getrennt bestimmt wird.

Description

Technisches Feld
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Inverspendel-artiges Fahrzeug, welches in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen.
Stand der Technik
Es wurde ein Inverspendel-artiges Fahrzeug vorgeschlagen, welches einen Grundkörper aufweist, an den eine Fahrbewegungseinheit angebaut ist, die in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator, welcher die Fahrbewegungseinheit antreibt und einen Ladeteil, welcher bezüglich der rechtwinkligen Richtung frei kippbar ist und zum Transport eines Objektes genutzt wird. Zum Beispiel schlägt der vorliegende Anmelder Fahrzeuge vor, die in der Lage sind, als Inverspendel-artige Fahrzeuge zu funktionieren (siehe WO/2008/132778 (Patentdokument 2) und WO/2008/132779 (Patentdokument 3)). Um einen Neigungswinkel des Ladeteiles bei einem Soll-Neigungswinkel zu belassen (um den Ladeteil davon abzuhalten, sich zu neigen und umzukippen), ist es notwendig, die Fahrbewegungseinheit zu bewegen, indem ein Drehpunkt des Inverspendels in dem Inverspendel-artigen Fahrzeug verlagert wird.
Hierfür war eine Steuer-/Regeltechnologie des Inverspendel-artigen Fahrzeuges durch den vorliegenden Anmelder vorgeschlagen worden (siehe JP 3070015 B2 (Patentdokument 1)).
Im Besonderen ist das Regelungs-/Steuerungssubjekt ein Inverspendel-artiges Fahrzeug, in welchem ein Grundkörper desselben, an den ein Nutzlast-Trägerteil zum Transport eines Benutzers angebaut ist, das als Ladeteil dient, derart ausgestattet ist, dass es frei um zwei Achsen kippbar ist, im besonderen, eine Achse in Längsrichtung und die andere Achse in eine Querrichtung bezüglich der Fahrbewegungseinheit, welche eine Ballform hat. Ein Antriebsdrehmoment eines Motors ist sequentiell bestimmt, um eine Differenz zwischen einem gemessenen Wert eines Neigungswinkels des Grundkörpers (= Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils) und einem Soll-Neigungswinkel und eine Differenz zwischen einem gemessenen Wert einer Geschwindigkeit des Motors als Aktuator der Einheit (und als Konsequenz, eine Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit) und einer Soll-Geschwindigkeit zu Null anzunähern.
Aus der US 2009/0018743 A1 ist ein Inverspendel-artiges Fahrzeug bekannt, umfassend eine Fahrbewegungseinheit, die in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen; einen Aktuator zum Antreiben der Fahrbewegungseinheit; einen Grundkörper, an den die Fahrbewegungseinheit und der Aktuator angebracht sind; einen Neigungsdetektor, der eingestellt ist, um eine Neigung des Grundkörpers zu detektieren; und eine Regelung/Steuerung, die eingestellt ist, um den Aktuator zu regeln/steuern; wobei die Regelung/Steuerung mit einem Geschwindigkeitsbegrenzer ausgestattet ist, der eingestellt ist, um eine Ruckbewegung des Fahrzeugs zu vermeiden, und wobei die Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit sowie eine detektierte Neigung des Grundkörpers berücksichtigt wird.
Zusammenfassung der Erfindung
Durch die Erfindung zu lösende Probleme
Wenn die Neigehaltung des Nutzlast-Trägerteils von einer Soll-Neigehaltung abweicht, ist es jedoch möglich, dass die Haltung des Benutzers, welcher das Nutzlast-Trägerteil besteigt, instabil wird und ein unbequemes Gefühl hat.
Deswegen ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein Inverspendel-artiges Fahrzeug anzubieten, welches in der Lage ist, eine Neigehaltung eines Nutzlast-Trägerteils in Bewegung stabil zu regeln/steuern.
Mittel zur Lösung der Aufgabe
Um ein oben beschriebenes Ziel zu erreichen, bietet eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Inverspendel-artiges Fahrzeug gemäß Anspruch 1.
Das Fahrzeug umfasst: eine Fahrbewegungseinheit, welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator zum Antreiben der Fahrbewegungseinheit, einen Grundkörper, welcher mit der Fahrbewegungseinheit und dem Aktuator bestückt ist, einen Neigungsdetektor, welcher eingestellt ist, um eine Neigung des Grundkörpers zu detektieren, und eine Steuerung/Regelung, welche eingestellt ist, um den Aktuator zu steuern/regeln, wobei die Steuerung/Regelung mit einem Repräsentativpunktgeschwindigkeitsbegrenzer ausgestattet ist, welcher eingestellt ist, um eine Repräsentativpunktgeschwindigkeit zu begrenzen, welche eine Fahrgeschwindigkeit eines vordefinierten Repräsentativpunktes ist, welcher sich über einem Bodenkontaktpunkt befindet und welche entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit und der detektierten Neigung des Grundkörpers bestimmt wird (Erster Aspekt).
Entsprechend des Inverspendel-artigen Fahrzeuges als erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, ist es möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu beschränken, während die Neigestabilität des Grundkörpers aufrecht erhalten wird, indem nicht nur die Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit beschränkt, und zwar, indem die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs in einer Situation, in der die Neigestabilität des Grundkörpers mit hoher Wahrscheinlichkeit herabgesetzt wird, beschränkt wird, sondern auch die Repräsentativpunktgeschwindigkeit beschränkt wird. Wenn die Fahrbewegungseinheit eine Radanordnung ist, ist es erwünscht, dass sich der Repräsentativpunkt über einem Drehmittelpunkt der Radanordnung befindet.
Im Inverspendel-artigen Fahrzeug des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist es annehmbar, dass der Repräsentativpunktgeschwindigkeitsbegrenzer mit einem zulässigen Bereich für die Repräsentativpunktgeschwindigkeit ausgestattet ist und eingestellt ist, um den Aktuator zu steuern, um einen übermäßigen Wert an Null anzunähern, falls die Repräsentativpunktgeschwindigkeit den zulässigen Bereich überschreitet (Zweiter Aspekt).
Gemäß dem Inverspendel-artigen Fahrzeug, welches die erwähnten Einstellung hat, ist es möglich, die Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit bei aufrecht erhaltener Neigungsstabilität des Grundkörpers zu beschränken, indem man den Betrieb des Aktuators regelt/steuert, um die Repräsentativpunktgeschwindigkeit an einen Grenzwert des zulässigen Bereichs anzunähern, wenn die Repräsentativpunktgeschwindigkeit über ihren zulässigen Bereich hinaus abweicht.
Im Inverspendel-artigen Fahrzeug des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist es zulässig, dass die Steuerung/Regelung so eingestellt ist, um den Aktuator zu steuern/regeln, um eine Veränderungsrate in entweder einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit bezüglich einer Veränderung der Repräsentativpunktgeschwindigkeit bei gleichzeitigem Anstieg des Betrages der Repräsentativpunktgeschwindigkeit erhöht wird (Dritter Aspekt).
Gemäß dem Inverspendel-artigen Fahrzeug mit der erwähnten Einstellung, wird der Aktuator gesteuert/geregelt, um die Veränderungsrate in entweder einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit bezüglich einer Veränderung in der Repräsentativpunktgeschwindigkeit zu erhöhen, wenn der Betrag der Repräsentativpunktgeschwindigkeit größer wird, und dadurch die Neigungsstabilität des Grundkörpers mit höherer Wahrscheinlichkeit herabgesetzt wird. Dementsprechend wird eine Bremskraft auf das Fahrzeug ausgeübt, um die Repräsentativpunktgeschwindigkeit am Wachsen zu hindern, was es ermöglicht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu begrenzen, während die Neigungsstabilität des Grundkörpers aufrecht erhalten wird.
Im Inverspendel-artigen Fahrzeug des zweiten Aspektes der vorliegenden Erfindung, ist es zulässig, dass die Steuerung/Regelung eingestellt ist, um den Aktuator zu steuern/regeln, um eine Änderungsrate in entweder einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit bezüglich einer Veränderung in der Repräsentativpunktgeschwindigkeit bei gleichzeitigem Wachstum des Betrages der Repräsentativpunktgeschwindigkeit, zu erhöhen, wenn mindestens die Repräsentativpunktgeschwindigkeit im zulässigen Bereich ist (Vierter Aspekt).
Gemäß dem Inverspendel-artigen Fahrzeug, welches die erwähnte Einstellung hat, wird der Aktuator gesteuert/geregelt, um eine Änderungsrate in entweder einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit bezüglich einer Veränderung in der Repräsentativpunktgeschwindigkeit stufenweise von einem Zustand, in dem die Repräsentativpunktgeschwindigkeit im zulässigen Bereich ist, zu erhöhen. Dementsprechend kann der Fahrzustand davor bewahrt werden, aufgrund des abrupten Wachstums der Rate beim Überschreiten des zulässigen Bereichs der Repräsentativpunktgeschwindigkeit, instabil zu werden. Als Ergebnis daraus wird eine Bremskraft auf das Fahrzeug ausgeübt, um die Repräsentativpunktgeschwindigkeit dauerhaft am Wachsen zu hindern, was es möglich macht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges zu begrenzen, während die Neigungsstabilität des Grundkörpers aufrecht erhalten wird.
Im Inverspendel-artigen Fahrzeug des ersten Aspektes der vorliegenden Erfindung ist es zulässig, dass der Grundkörper mit einem Nutzlast-Trägerteil zum Beladen des Fahrzeuges mit einem Objekt ausgestattet ist und der Repräsentativpunkt des Fahrzeuges ein Schwerpunkt des Fahrzeuges oder ein Schwerpunkt des beladenen Fahrzeuges ist (Fünfter Aspekt).
Gemäß dem Inverspendel-artigen Fahrzeug, welches die erwähnte Einstellung hat, wird eine Bremskraft auf das Fahrzeug ausgeübt, um die Repräsentativpunktgeschwindigkeit vom Wachstum abzuhalten, egal ob ein Objekt auf das Ladeteil geladen ist oder nicht, was es ermöglicht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges am Wachsen zu hindern, während die Neigungsstabilität des Grundkörpers aufrecht erhalten wird.
Um ein oben beschriebenes Ziel zu erreichen, bietet eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ein Inverspendel-artiges Fahrzeug gemäß Anspruch 6.
Das Fahrzeug umfasst: eine Fahrbewegungseinheit, welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator zum Antreiben der Fahrbewegungseinheit, einen Grundkörper, der mit der Fahrbewegungseinheit und dem Aktuator ausgestattet ist, und eine Steuerung/Regelung, die zum Steuern des Aktuators konfiguriert ist, wobei die Steuerung/Regelung eingestellt ist, um den Aktuator zu steuern/regeln, um eine Änderungsrate von entweder einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit bezüglich einer Veränderung der Repräsentativpunktgeschwindigkeit, bei gleichzeitigem Wachstum eines Betrages der Repräsentativpunktgeschwindigkeit, zu erhöhen (Sechster Aspekt).
Gemäß dem Inverspendel-artigen Fahrzeug als zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird der Aktuator so gesteuert, dass die Änderungsrate in entweder der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit bezüglich der Veränderung in der Geschwindigkeit des repräsentativen Punktes erhöht wird, wenn der Betrag der Repräsentativpunktgeschwindigkeit wächst und dadurch die Neigungsstabilität des Grundkörpers mit höherer Wahrscheinlichkeit herabgesetzt wird. Dementsprechend wird eine Bremskraft auf das Fahrzeug ausgeübt, um das Repräsentativpunktgeschwindigkeitswachstum zu verhindern, was es ermöglicht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs zu begrenzen, während die Neigungsstabilität des Grundkörpers aufrecht erhalten wird.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist ein Frontdiagramm eines Inverspendel-artigen Fahrzeuges entsprechend einer Ausführungsform;
2 ist eine Seitenansicht des Inverspendel-artiges Fahrzeuges gemäß der Ausführungsform;
3 ist eine vergrößerte Ansicht eines unteren Abschnitts des Inverspendel-artigen Fahrzeuges entsprechend der Ausführungsform;
4 ist eine perspektivische Ansicht des unteren Abschnitts des Inverspendel-artigen Fahrzeuges entsprechend der Ausführungsform;
5 ist eine perspektivische Ansicht einer Fahrbewegungseinheit (Radanordnung) des Inverspendel-artigen Fahrzeuges gemäß der Ausführungsform;
6 ist ein Diagramm, welches die Anordnungsbeziehung zwischen der Fahrbewegungseinheit (Radanordnung) und freien Rollen des Inverspendel-artigen Fahrzeuges gemäß der Ausführungsform illustriert;
7 ist ein Flussdiagramm, welches einen Prozess illustriert, der von einer Steuer-/Regeleinheit des Inverspendel-artigen Fahrzeuges entsprechend der Ausführungsform durchgeführt wird;
8 ist ein Diagramm, welches ein Inverspendel-Modell illustriert, welches das dynamische Verhalten des Inverspendel-artigen Fahrzeuges gemäß der Ausführungsform ausdrückt;
9 ist ein Blockdiagramm, welches eine auf den Prozess in Stufe 9 der 7 bezogene Prozessfunktion illustriert;
10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Prozessfunktion eines in 9 illustrierten Verstärkungseinstellelementes illustriert;
11 ist ein Blockdiagramm, welches eine Prozessfunktion eines in 10 illustrierten Begrenzungsprozessor illustriert.
12 ist ein Blockdiagramm, welches eine Prozessfunktion eines in 9 illustrierten Schwerpunktgeschwindigkeits-Begrenzers 76 illustriert;
13 ist ein Blockdiagramm, welches eine Prozessfunktion eines in 9 illustrierten Haltungssteuerungsrechners 80 illustriert; und
14 ist ein Erklärungsdiagramm, welches sich auf eine Methode zur Bestimmung eines Verstärkungskoeffizient bezieht.
Modus zum Ausführen der Erfindung
Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden.
(Basiskonfiguration des Fahrzeugs)
Zuerst wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 der Aufbau eines Inverspendel-artigen Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst ein Inverspendel-artiges 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 (alle 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-Trägerteils 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 Haltung, 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. Die Aufbauten 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, 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 21L 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 Rollen 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 Haltungen 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 Haltungen 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 Haltungen 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 Rollen 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).
(Basisbetrieb des Fahrzeugs)
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 5, 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.
(Einstellung einer Steuerung/Regelung des Fahrzeugs)
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.
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) (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 Ist-Haltung des Grundkörpers 9 wird gegen die Soll-Haltung konvergiert. Somit wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass sich das Fahrzeug 1 selbst stützt, ohne den Grundkörper 9 dazu zu veranlassen, durch Neigen umzufallen.
Entweder in dem Zustand, in dem der Benutzer an Bord des Fahrzeuges 1 ist, oder in dem Zustand, in dem der Benutzer nicht an Bord des Fahrzeuges 1 ist, wird die Bewegungsbetrieb der Radanordnung 5 dahingehend geregelt/gesteuert, dass die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 erhöht wird, wenn die Abweichung der Ist-Position des Grundkörpers 9 von der Soll-Position größer wird und, dass das Fahrzeug 1 vom Benutzer in einem Zustand, in dem die Ist-Position des Grundkörpers 9 mit der Soll-Position übereinstimmt, abgehalten wird.
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), 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 relativ zu der vertikalen Richtung des Abschnitts, an welchem der Neigungssensor 52 installiert ist (Tragrahmen 13 in der vorliegenden Ausführungsform), 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 Höhenrichtung) 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.
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 Translationsbewegungen 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 31R und misst ferner die zeitliche Änderungsrate (differentieller Wert) des Messwertes des Drehwinkels als die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31R. 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.
(Zusammenfassung des Steuerungs-/Regelverfahrens des Fahrzeugs)
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.
(Details des Steuerungs-/Regelverfahrens des Fahrzeuges)
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 (siehe die 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 + ω_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_j 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. d²ωbe_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 invertierten Pendels (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 Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle 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_j zu den Bewegungen werden, welche den Soll-Bewegungen des Fahrzeugsystemschwerpunkts entsprechen. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 bestimmt ferner die durch Integrieren der Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd erhaltenen Werte als die Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehle 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 definiert ferner die dem Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehl ωw_x_cmd (= Rw_x·ωw_x_cmd) entsprechende Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x und die dem Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehl 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 ω_L_cmd des Elektromotors 31R bzw. 31L, um die Soll-Bewegungsgeschwindigkeiten zu erreichen.
In der vorliegenden Ausführungsform werden die Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle 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 in der vorliegenden Ausführungsform, in der die Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd als Stellgrößen (Steuerinput) dienen, da ωwdot_x_cmd sich auf die Rotationswinkelgeschwindigkeit des Imaginärrades 62_x bezieht, welcher sich in Richtung der X-Achse bewegt, funktioniert es als die Stellgröße zur Definition der Antriebsleistung, welche an die Radanordnung 5 aufgelegt wird, um die Radanordnung 5 in Richtung der X-Achse zu bewegen; ähnlich, da ωwdot_y_cmd sich auf die Rotationswinkelgeschwindigkeit des Imaginärrades 62_y bezieht, welches sich in Richtung der Y-Achse bewegt, funktioniert es als Stellgröße zur Definition der Antriebsleistung, welche an die Radanordnung 5 aufgelegt wird, um die Radanordnung 5 in Richtung der Y-Achse zu bewegen.
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 Abweichungsrechner 70, welcher den Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-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 Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd berechnet, und einem Motorbefehlsrechner 82, welcher den Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd in ein Paar von einem Geschwindigkeitsbefehl ω_R_cmd (ein 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 Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd empfängt, welcher in jedem Regelungs-/Steuerungs-Verarbeitungszyklus durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 berechnet wird. Das Verzögerungselement 84 gibt einen vorangehenden Wert ωw_xy_cmd_p des Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehls 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 Abweichungsrechner 70 und die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 aus.
Der Abweichungsrechner 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 Abweichungsrechner 70 subtrahiert dann θb_x_obj von θb_x_s, um den Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-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-Abweichungs-Messwert θbe_y_s (= θb_y_s – θb_y_obj) in Richtung um die X-Achse zu berechnen.
Die Verarbeitung durch den Abweichungsrechner 70 kann vor der arithmetischen Fahrzeugregelungs-/-steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Verarbeitung durch den Abweichungsrechner 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 Imaginärrad-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_x_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_x_s = Rw_y·ωw_y_cmd_p + h_y·θbdot_y_s 05y
In diesen Ausdrücken 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 ferer 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 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, welche in Hinblick auf die stabile Regelung/Steuerung der Neigungsposition des Sitzes 3 definiert sind, 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 geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s sind begrenzt, um nicht von einem zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich abzuweichen (äquivalent zu einem zulässigen Geschwindigkeitsbereich der vorliegenden Erfindung), der eine Diamantform aufweist, welche von den durchgehenden Linien in 11(a) umschrieben wird. Der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich ist definiert, um innerhalb eines ersten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs, der von gestrichelten Linien umschrieben wird, zu liegen. Es ist zulässig, einen zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich zu definieren, der eine Form aufweist, die in 11(b) oder 11(c) illustriert ist.
Der erste zulässige Geschwindigkeitsbereich ist auf Grundlage des zulässigen Bereichs der Rotationswinkelgeschwindigkeiten ω_R und ω_L von den jeweiligen Elektromotoren 31R und 32L, definiert, im Falle, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des Imaginärrades 62_x in Richtung der X-Achse mit der geschätzten Geschwindigkeit des Schwerpunktes Vb_x_s in Richtung der X-Achse koinzidiert und die Bewegungsgeschwindigkeit des Imaginärrades 62_y in Richtung der Y-Achse mit dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_y_s in Richtung der Y-Achse koinzidiert.
Die Rotationswinkelgeschwindigkeiten ωw_x des Imaginärrades 62_x und ωw_y des Imaginärrades 62_y werden jeweils durch die Ausdrücke 01a und 01b ausgedrückt, auf der Basis der Rotationswinkelgeschwindigkeiten ω_R des Elektromotor 31R und ω_L des Elektromotors 31L. Die Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y werden jeweils durch ein Produkt der Rotationswinkelgeschwindigkeit ωw_x des Imaginärrades 62_x und ωw_y des Imaginärrades 62_y mit dem Radius Rw_x des Imaginärrades 62_x und dem Radius Rw_y des Imaginärrades 62_y ausgedrückt. Auf Grundlage der oben genannten Beziehungen ist der erste zulässige Geschwindigkeitsbereich als eine Diamantform, mit dem Achsenschnittpunkt als seinen Mittelpunkt im Fahrzeuggeschwindigkeitskoordinatensystem definiert, wie jeweils in 11(a) bis 11(c) illustriert.
Eine Vorwärtsgeschwindigkeitskomponente (Schwerpunktgeschwindigkeitskomponente in eine erste Richtung Vb_x > 0) eine Rückwärtsgeschwindigkeitskomponente (Schwerpunktgeschwindigkeitskomponente in die erste Richtung Vb_x < 0) des Fahrzeuges 1 werden jeweils durch einen positiven Koordinatenwert und einen negativen Koordinatenwert einer ersten Fahrzeuggeschwindigkeitskoordinatenachse im Fahrzeugkoordinatensystem ausgedrückt. Eine nach rechts weisende Geschwindigkeitskomponente (Schwerpunktgeschwindigkeitskomponente in eine zweite Richtung Vb_y > 0) und eine nach links weisende Geschwindigkeitskomponente (Schwerpunktgeschwindigkeitskomponente in die zweite Richtung Vb_y < 0) des Fahrzeuges 1 werden jeweils durch einen positiven Koordinatenwert und einen negativen Koordinatenwert einer zweiten Fahrzeuggeschwindigkeitskoordinatenachse im Fahrzeugkoordinatensystem ausgedrückt.
Entsprechend des oben beschriebenen Prozesses, der durch den Begrenzungsprozessor 86 durchgeführt wird, wird das Paar von Ausgabewerten Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1, die mit jeweils Vb_x_s und Vb_y_s koinzidieren, vom Begrenzungsprozessor 86 ausgegeben, falls die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s beide innerhalb des zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereiches liegen.
Auf der anderen Seite wird, falls beide oder einer der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s vom zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich abweichen, nachdem beide oder einer von den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten im zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich zwangsbegrenzt werden, das Paar der Bewegungsgeschwindigkeiten Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1, jeweils in Richtung der X-Achse und Y-Achse, vom Begrenzungsprozessor 86 ausgegeben.
Auf diese Weise generiert der Begrenzungsprozessor 86 das Paar von Ausgabewerten Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1 derart, dass die Ausgabewerte Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1 jeweils mit Vb_x_s und Vb_y_s übereinstimmen, so sehr wie möglich unter einer essentiell notwendigen Bedingung, dass das Paar von Ausgabewerten Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1 jeweils den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_x_s und Vb_y_s entsprechen, nicht vom zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich 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_lim1 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_y_s und den Ausgabewert Vw_y_lim1 des Begrenzungsprozessors 86. Der Rechner 88_y berechnet dann einen durch Subtrahieren von Vb_y_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.
Falls die Ausgabewerte Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1 im Begrenzungsprozessor 86 nicht vom oben beschriebenen Prozess, der vom Verstärkungseinsteller 78 durchgeführt wird, zwangsbegrenzt werden, das heißt, falls die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s innerhalb des zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs liegen, werden die ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x und Kr1_y beide als Null bestimmt. Das heißt, im Allgemeinen, Kr1_x = Kr1_y = 0.
Falls auf der anderen Seite die Ausgabewerte Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1 des Begrenzungsprozessors 86 durch Zwangsbeschränken der Eingabewerte Vb_x_s und Vb_y_s generiert werden, das heißt, falls einer der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s vom zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich abweicht, dann werden die Werte der ersten Verstärkungseinstellparameter Kr1_x und Kr1_y auf Grundlage der Beträge der korrigierten Beträge Vover_x und Vover_y bestimmt. In diesem Falle wird bestimmt, dass Kr1_x ein größerer Wert ist, während der Betrag des korrigierten Betrages Vover_x wächst, wobei dessen oberer Grenzwert 1 ist. Das Gleiche gilt für Kr1_y.
Der Schwerpunktgeschwindigkeits-Begrenzer 76 empfängt die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s) und führt den Prozess, der durch das Blockdiagramm von 12 illustriert ist, durch, indem die oben genannten Eingabewerte so benutzt werden, dass die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten zur Steuerung/Regelung von Vb_xy_mdfd (Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd) bestimmt werden.
Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 führt insbesondere zuerst die Verarbeitung durch die Stationärer-Zustand-Abweichungsrechner 94_x und 94_y aus.
In diesem Fall empfängt der Stationärer-Zustand-Abweichungsrechner 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-Abweichungsrechner 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-Abweichungsrechner 94_x durch einen Rechner 94b_x den durch Subtrahieren der Eingabe Vb_x_mdfd_p von dem Ausgabewert der Proportional-Differenzial-Kompensationskomponente 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-Abweichungsrechner 94_x gibt dann den Ausgabewert Vb_x_prd des Tiefpassfilters 94c_x aus.
Der Stationärer-Zustand-Abweichungsrechner 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-Abweichungsrechner 94_x führt der Stationärer-Zustand-Abweichungsrechner 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_j aus.
Der Ausgabewert Vb_x_prd des Stationärer-Zustand-Abweichungsrechners 94_x hat hier die Bedeutung einer Stationärer-Zustand-Abweichung 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-Abweichungsrechners 94_y die Bedeutung einer Stationärer-Zustand-Abweichung eines zukünftigen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts in der Y-Achsen-Richtung, welche 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 Konvergenzwerts. Nachfolgend werden die Ausgabewerte Vb_x_prd und Vb_y_prd des Stationärer-Zustand-Abweichungsrechners 94_x bzw. 94_y als die erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswerte bezeichnet werden.
Nach Durchführung des Prozesses durch die Stationärer-Zustand-Abweichungsrechner 94_x und 94_y wie oben beschrieben, stellt der Schwerpunktgeschwindigkeits-Begrenzer 76 die vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswerte Vb_x_prd und Vb_y_prd einem Begrenzungsprozessor 100 zur Verfügung. Dann werden die Fahrgeschwindigkeiten Vb_x_lim2, Vb_y_lim2 von dem Begrenzungsprozessor 100 ausgegeben. Der Prozess durch den Begrenzungsprozessor 100 ist der gleiche wie der Prozess durch den Begrenzungsprozessor 86 durch den oben beschriebenen Verstärkungseinsteller 78. In diesem Falle sind, wie durch die Bezugszeichen in Klammern in 11 angedeutet, nur die Eingabewerte und die Ausgabewerte der einzelnen Prozesssektionen des Begrenzungsprozessors 100 unterschiedlich von denen des Begrenzungsprozessor 86.
Ähnlich zum Begrenzungsprozessor 86 erzeugt der Begrenzungsprozessor 100, entsprechend des vom Begrenzungsprozessor 100 durchgeführten Prozesses, ein Paar von Ausgabewerten Vb_x_lim2 und Vb_y_lim2, so dass die Ausgabewerte Vb_x_lim2 und Vb_y_lim2 jeweils mit Vb_x_t und Vb_y_t so sehr wie möglich unter einer notwendigen essentiellen Bedingung, dass die vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswerte Vb_x_prd und Vb_y_prd, die jeweils dem Paar von Ausgabewerten Vb_x_lim2 und Vb_y_lim2 entsprechen, nicht vom zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich abweichen, übereinstimmen.
Es ist unnötig, dass der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich in dem Begrenzungsprozessor 100 der gleiche wie der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich im Begrenzungsprozessor 86 ist, und die zulässigen Bereiche können voneinander unterschiedlich sein.
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-Abweichungswerts 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-Abweichungswerts 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 Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd, die wie oben beschrieben bestimmt wurden, werden die beiden Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd beide bestimmt, 0 zu sein, falls die Ausgabewerte Vb_x_lim2 und Vb_y_lim2 nicht zwingend im Begrenzungsprozessor 100 beschränkt sind, das heißt, falls die vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswerte Vb_x_prd und Vb_y_prd innerhalb des zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs liegen. Daher, im Allgemeinen, Vb_x_mdfd = Vb_y_mdfd = 0.
Auf der anderen Seite wird für die X-Achsenrichtung eine Korrekturmenge zwischen dem Eingabewert Vb_x_prd und dem Ausgabewert Vb_x_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 (= Vb_x_lim2 – Vb_x_prd) als Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsenrichtung Vb_x_mdfd bestimmt, falls die Ausgabewerte Vb_x_lim2 und Vb_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 durch Zwangsbeschränken der Eingabewerte Vb_x_t und Vb_y_t erzeugt werden, das heißt, falls die vorgesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswerte Vb_x_prd und Vb_y_prd vom zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich abweichen.
Für die Y-Achsenrichtung wird eine Korrekturmenge zwischen dem Eingabewert Vb_y_prd und dem Ausgabewert Vb_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 (= Vb_y_lim2 – Vb_y_prd) als die Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsenrichtung Vb_y_mdfd bestimmt.
In diesem Fall, zum Beispiel, bei Betrachtung der Geschwindigkeit in die X-Achsenrichtung, wird die Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd eine Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung von dem vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswert in die X-Achsenrichtung Vb_x_prd, welcher vom Stationärer-Zustand-Abweichungsrechner 94_x ausgegeben wird. Das Gleiche gilt für die Geschwindigkeit in die Y-Achsenrichtung.
Vorangehend ist die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 beschrieben worden.
Zurückkehrend zu der Beschreibung von 9, führt die Regelungs-/Steuereinheit 50 den oben beschriebenen Prozess, durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80, nach Durchführung des Prozesses durch jeweils den Schwerpunktgeschwindigkeits-Begrenzer 76, den Verstärkungseinsteller 78, und den Abweichungsrechner 70, durch.
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 Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehls 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 Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehls 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 Abweichungsrechner 70 berechneten Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert 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 Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 berechnet dann zuerst die Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle ωwdot_xy_cmd gemäß den folgenden Ausdrücken 07x und 07y unter Verwendung der vorangehend empfangenen Werte. ωdot_x_cmd = K1_x·θbe_x_s + K2_x·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 Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd, 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 Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_y_cmd, 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_y)·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 Werte 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.
Wie oben beschrieben sind Kr_x und Kr_y im Allgemeinen (im Besonderen sind die Ausgabewerte Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1 nicht im Begrenzungsprozessor 86 des Verstärkungseinstellers 78 zwangsbegrenzt), gleich Null. Deswegen sind die i-ten Verstärkungskoeffizient im Allgemeinen jeweils Ki_x = Ki_a_x und Ki_y = Ki_a_y (i = 1, 2 oder 3).
Zusätzlich sind die obengenannten konstanten Werte Ki_a_x, Ki_b_x und Ki_a_y, Ki_b_y (i = 1, 2 oder 3) in den konstanten Parametern enthalten, deren Werte in dem SCHRITT 6 oder SCHRITT 8 eingestellt werden.
Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 verwendet die wie vorangehend beschrieben bestimmten ersten bis dritten Verstärkungskoeffizienten K1_x, K2_x und K3_x, um die Berechnung des vorangehenden Ausdrucks 07x durchzuführen, wodurch der auf das in der X-Achsen-Richtung rollende imaginäre Rad 62_x bezogene Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd berechnet wird.
Im Detail, unter Bezugnahme auf 13 berechnet der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichung-Messwerts θbe_x_s mit dem ersten Verstärkungskoeffizienten K1_x erhaltene Stellgrößenkomponente u1_x und eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeitsmesswerts θbdot_x_s mit dem dem zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_x erhaltene Stellgrößenkomponente u2_x durch einen Prozessor 80a bzw. 80b. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 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 Multiplikation der berechneten Differenz mit dem dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x erhaltene Stellgrößenkomponente u3_x. Der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 addiert dann diese Stellgrößenkomponenten u1_x, u2_x und u3_x durch einen Rechner 80e auf, um den Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd 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 Verstärkungskoeffizienten K1_y, K2_y und K3_y aus, wodurch der auf das in der Y-Achsen-Richtung rollende imaginäre Rad 62j bezogene Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_y_cmd berechnet wird.
In diesem Fall berechnet der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichung-Messwerts θbe_y_s mit dem ersten Verstärkungskoeffizienten K1_y erhaltene Stellgrößenkomponente u1_y und eine durch Multiplikation des Grundkörper-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 Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd 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-Abweichung-Messwerts 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.
Wie oben erwähnt sind im Allgemeinen (im Speziellen werden die Ausgabewerte Vb_x_lim2 und Vb_y_lim2 nicht im Begrenzungsprozessor 100 des Schwerpunktgeschwindigkeits-Begrenzers 76 zwangsbegrenzt) die Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd gleich 0. Falls im Allgemeinen Vb_x_mdfd = Vb_y_mdfd = 0 gemeinsam, dann sind die dritten Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y gleich der Werte, die jeweils durch Multiplikation der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s mit den dritten Verstärkungskoeffizient K3_x und K3_y erhalten werden.
Nach der vorangehend beschriebenen Berechnung der Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd integriert der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 diese ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd durch einen Integrator 80f, wodurch die obengenannten Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehle ωw_x_cmd und ωw_y_cmd bestimmt werden.
Vorangehend sind die Details der Verarbeitung durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 beschrieben worden.
Zusätzlich kann der Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd 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 Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_y_cmd 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 dann die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die wie vorangehend beschrieben durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 bestimmten Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehle 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_cmd des Elektromotors 31R und einen Geschwindigkeitsbefehl ω_L_cmd des Elektromotors 31L zu bestimmen.
Der Motorbefehlsrechner 82 bestimmt insbesondere die Geschwindigkeitsbefehle ω_R_cmd und ω_Lcmd 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_cmd bzw. ωw_y_cmd 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.
Wie oben beschrieben werden die Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle ωwdot_xy_cmd entsprechend des von der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 ausgeführten Regelungs-/Steuerungsarithmetikprozesses, in entweder dem Betriebsmodus des Aufstiegsmodus oder dem Betriebsmodus des autonomen Modus, im Grunde, in einem Zustand, in dem die Haltung des Sitzes 3 und des Grundkörpers 9 in einer Haltung gehalten wird, in welcher der Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert θbe_x_s und θbe_y_s beide Null sind (im Folgenden wird sich auf diese Haltung als auf die Grundhaltung bezogen werden), als die Stellgrößen (Regelungs-/Steuereingaben) zum Stationärhalten des Fahrzeugsystemschwerpunktes bestimmt. Falls die Haltung des Sitzes 3 und des Grundkörpers 9 bezüglich der Grundhaltung kippt, in anderen Worten, die Position des Fahrzeugsystemschwerpunktes (der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt oder der Nur-Fahrzeugschwerpunkt) in der Querrichtung vom Zustand des im Wesentlich genau über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 positioniert sein, entfernt wird, werden die Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle ωwdot_xy_cmd so bestimmt, um die Haltung des Sitzes 3 und des Grundkörpers 9 in die Grundhaltung zurückzuführen (Annähern θbe_x_s und θbe_y_s an Null oder Belassen bei Null).
Die durch Umwandeln der Imaginärrad-Drehwinkel-Geschwindigkeitsbefehle ωw_xy_cmd, welche durch Integrieren jeder Komponente von ωwdot_xy_cmd 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 62_x, welche ωw_x_cmd entspricht, bzw. mit der Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y, welche ωw_y_cmd 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).
Dementsprechend bewegt sich die Radanordnung 5 in Richtung der geneigten Seite, falls sich die Haltung des Sitzes 3 und des Grundkörpers 9 von der Grundhaltung neigt. Daher bewegt sich die Radanordnung 5 zur geneigten Seiten, falls der Benutzer zum Beispiel seinen/ihren Oberkörper absichtlich gemeinsam mit dem Sitz 3 und dem Grundkörper 9 im An-Bord-Modus neigt. Es sollte erwähnt werden, dass in der vorliegenden Ausführungsform, wegen der im Folgenden beschriebenen Gründe, die Bewegungsrichtung des Fahrzeugsystemschwerpunktes in der horizontalen Fläche nicht immer mit der Bewegungsrichtung der Radanordnung 5 übereinstimmen muss, wenn der Sitz 3 und der Grundkörper 9 vom Grundkörper geneigt werden (Bewegungsrichtung orthogonal zur Z-Achse).
Wenn sich die Radanordnung 5 bewegt (das gesamte Fahrzeug 1 bewegt sich), konvergiert die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystem-Schwerpunktes (und als Konsequenz die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5), falls die Haltung des Sitzes 3 und des Grundkörpers 9 bei einer konstanten Haltung belassen wird (bei der der Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert θbe_xy_s konstant ist), welche von der Grundhaltung geneigt ist, um einen konstanten Unterschied von der Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd zu haben und der Unterschied hängt von dem Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert θbe_xy_s ab.
In der vorliegenden Ausführungsform, in einem normalen Fall, wobei die Fahrbewegung der Radanordnung 5 normal in einer Bewegungsgeschwindigkeit ausgeführt wird, in welcher die Rotationswinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L nicht übermäßig hoch sind (genauer, in einem Fall, in dem die Ausgabewerte Vb_x_lim2 und Vb_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 des Schwerpunktgeschwindigkeits-Begrenzers 76 nicht zwangsbegrenzt sind), werden die beiden Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd beide bei null belassen. Wenn die Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd beide konstant belassen werden, wird, falls die Haltung des Sitzes 3 und des Grundkörpers 9 bei einer konstanten Haltung belassen wird, die von der Grundhaltung geneigt ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeug-Systemschwerpunktes (und als Konsequenz die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5) zu einer Fahrgeschwindigkeit konvergiert, welche einen Betrag und eine Richtung hat, die von dem Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert θbe_xy_s abhängen.
Die oberen Operationen werden im Folgenden im weiterem Detail beschrieben. Im dem stationären Zustand, wobei die Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwerte θbe_x_s und θbe_y_s beide konstant belassen werden, werden die zweiten Stellgrößenkomponenten u2_x und u2_y gleich null. Daher ist der Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd gleich dem Ergebnis der Addition der ersten Stellgrößenkomponente u1_x und der dritten Stellgrößenkomponente u3_x, und der Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehl ωwdot_y_cmd ist gleich dem Ergebnis der Addition der ersten Stellgrößenkomponente u1_y und der dritten Stellgrößenkomponente u3_y.
Im stationären Zustand konvergieren die Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_x_cmd zu einem Wert, welcher die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 konstant halten könnte, und die Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y konvergieren, als Konsequenz, zu einem konstanten Wert.
In diesem Fall wird der zweite Term (= u2_x) auf der rechten Seite des Ausdruckes 07x null und der erste Term (= u1_x = K1_x – θbe_x_s) ist ein konstanter Wert, welcher ωwdot_x_cmd auf der linken Seite gleich einem konstanten Wert macht, der Konvergenzwert der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x in der X-Achsenrichtung (der Konvergenzwert der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_s, auf welchen sich als Stationärzustandskohvergenzgeschwindigkeit Vb_x_stb bezogen werden wird) wird abhängig vom Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert θbe_x_s in eine Richtung um die Y-Achse. Genauer, Vb_x_stb = (–K1_x·Δθbe_x_s + ωwdot_x_cmd)/K3_x + Vb_x_mdfd, daher ist Vb_x_stb ein Funktionswert, der sich gleichbleibend mit θbe_x_s verändert.
Ähnlich wird der zweite Term (= u2_y) auf der rechten Seite des Ausdruckes 07y null und der erste Term (= u1_y = K1_y·θbe_y_s) ist ein konstanter Wert, welches ωwdot_y_cmd auf der linken Seite gleich einen konstanten Wert macht, dem Konvergenzwert von der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y in der Y_Achsenrichtung (der Konvergenzwert der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_s, auf welchen sich als eine Stationärzustandskonvergenzgeschwindigkeit Vb_y_stb bezogen wird) wird abhängig vom Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert θbe_y_s in eine Richtung um die X-Achse. Genauer, Vb_y_stb = (–K1_y·Δθbe_y_s + ωwdot_y_cmd)/K3_y + Vb_y_mdfd, daher ist Vb_y_stb ist ein Funktionswert, der sich gleichbleibend mit θbe_y_s verändert.
Wenn die Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd konstant belassen werden, wird, falls die Haltung des Sitzes 3 und des Grundkörpers 9 bei einer konstanten Haltung belassen wird, welche von der Grundhaltung geneigt ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts (und als Konsequenz die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5) zu einer Fahrgeschwindigkeit konvergiert, die einen Betrag und eine Richtung hat, welche von dem Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert θbe_xy_s abhängen.
Zum Beispiel, falls der Betrag der Neigung des Grundkörpers 9 und des Sitzes 3 von der Grundhaltung (die Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwerte θbe_xq_s und θbe_y_s) relativ groß wird, und die Fahrgeschwindigkeit oder Geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in eine oder beide von der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung in einem Fall, wobei der Neigungsbetrag konstant belassen wird (diese Bewegungsgeschwindigkeiten entsprechen jeweils den vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswert Vb_x_prd und Vb_y_prd, siehe 12), eine übermäßig große Bewegungsgeschwindigkeit oder Geschwindigkeiten sind, die von dem zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich in dem Begrenzungsprozessor 100 abweichen würden, dann würden Geschwindigkeiten in der entgegengesetzten Richtung der Bewegungsgeschwindigkeit von der Radanordnung 5 (im Besonderen, Vb_x_lim2 – Vb_x_prd und Vb_y_lim2 – Vb_y_prd) als die Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd bestimmt werden. Dann werden die Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y unter den Stellgrößenkomponenten, aus den einen Regelungs-/Steuereingabe besteht, so bestimmt, dass die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswertes Vb_x_s und Vb_y_s zu den Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd konvergiert werden. Das hält die Geschwindigkeit der Radanordnung 5 davon ab, größer zu werden, was die Rotationswinkelgeschwindigkeit oder Geschwindigkeit von einem oder beiden von den Elektromotoren 31R und 31L davon abhält, übermäßig hoch zu werden.
Weiterhin werden im Verstärkungseinsteller 78, in der Situation, wobei einer oder beide von den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_x_s und Vb_y_s groß werden, und die Bewegungsgeschwindigkeit oder Geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in eine oder beide von der X-Achsenrichtung oder der Y-Achsenrichtung eine übermäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit werden können, die von dem zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich in dem Begrenzungsprozessor 86 abweichen würde, während die Abweichung bemerkbarer wird (genauer, während die Beträge von Vover_x und Vover_y, gezeigt in 1, anwachsen), einer oder beide von den ersten Verstärkungseinstellungsparametern Kr1_x und Kr1_y näher von 1 zu 0 gebracht.
In diesem Fall nähert sich jeder i-ter Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3), der entsprechend des Ausdrucks 09x berechnet wurde, Ki_b_x·Ki_x_2 von Ki_a_x·Ki_x_2 an, während sich Kr1_x 1 annähert. Als Konsequenz wird der Betrag von Ki_x groß. Das Gleiche gilt für jeden i-ten Verstärkungskoeffizienten Ki_y (i = 1, 2 oder 3), welcher gemäß Ausdruck 09y berechnet wurde.
Während die Beträge der Verstärkungskoeffizienten größer werden, werden die Empfindlichkeiten der Stellgrößen (die Imaginärrad-Drehwinkel-Beschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd) als Antwort auf eine Veränderung in der Neigung des Sitzes 3 und des Grundkörpers 9 (Veränderung in dem Grundkörper-Neigungswinkel-Abweichungs-Messwert θbe_xy_s) oder eine Änderung in dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_xy_s größer. Daher wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in dem Moment, in dem der Betrag von einer Neigung des Grundkörpers 9 und des Sitzes 3 von der Grundhaltung oder eine Größe des geschätzten Schwerpumktgeschwindigkeitswertes Vb_xy_s einen Anstieg anzeigt, geregelt/gesteuert, um den Anstieg sofort zu eliminieren. Dieses hält den Grundkörper 9 intensiv davon ab, sich beträchtlich von der Grundhaltung zu neigen oder den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswertes Vb_xy_s davon, beträchtlich groß zu werden, dadurch es möglich wird, die Bewegungsgeschwindigkeit oder Geschwindigkeiten der Radanordnung 5 daran zu hindern, in eine oder beide von der X-Achsenrichtung und der Y-Achsenrichtung eine übermäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit zu werden, die dazu führt, dass die Rotationswinkelgeschwindigkeit oder Geschwindigkeiten von einem oder beiden von den elektrischen Motoren 31R und 31L vom zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich im Begrenzungsprozessor 86 abweichen.
(Wirkungen der vorliegenden Erfindung)
Gemäß dem Inverspendel-artigen Fahrzeug 1 der vorliegenden Erfindung, kann nicht nur die Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit 5, nämlich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges in einer Situation, in der die Neigungsstabilität des Grundkörpers 9 in einer hohen Wahrscheinlichkeit herabgesetzt ist, sondern auch die Repräsentativpunktgeschwindigkeiten (die Schwerpunktgeschwindigkeiten) Vb_x und Vb_y begrenzt werden. Im Speziellen ist es möglich, durch Steuerung/Regelung der Betriebe des Aktuators 7 zu ihrer Annäherung an die Grenzwerte des zulässigen Bereiches, falls die Repräsentativpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y über einen ihrer zulässigen Geschwindigkeitsbereiche (der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich) hinaus abgewichen sind, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 bei aufrechterhaltener Neigungsstabilität des Grundkörpers 9 zu begrenzen.
(Weitere Ausführungsform der vorliegenden Erfindung).
Einige Modifikationen, die sich auf die oben beschriebenen Ausführungsformen beziehen, werden jetzt beschrieben.
Es ist annehmbar, die dritten Verstärkungskoeffizient K3_x und K3_y als eine Funktion der Beträge der Repräsentativpunktgeschwindigkeiten (die Beträge von den Schwerpunktgeschwindigkeiten) |Vb_-x| und |Vb_y| zu setzen. Wie durch eine gestrichelte Linie in 14 illustriert, kann die Funktion eine Eigenschaft haben, zum Beispiel wird die Zuwachsrate wird diskontinuierlich größer, während die Beträge der Repräsentativpunktgeschwindigkeiten in einem Bereich, der kleiner ist als die Beträge der Grenzwerte des zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs, wachsen. Im Speziellen hat die Funktion folgende Eigenschaften, wie durch die gestrichelte Linie in 14 illustriert: Der Betrag der Repräsentativpunktgeschwindigkeit |Vb_x| wächst von dem O zu einem Bezugswert, der kleiner ist, als der Betrag des Grenzwertbetrages |Vb_x_lim| des zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs in der X-Achsenrichtung, die Funktion wächst von dem O proportional zu einem Koeffizienten C_x1 (> 0); während der Betrag der Repräsentativpunktgeschwindigkeit |Vb_x| vom Bezugswert zunimmt, wächst die Funktion proportional zu einem Koeffizienten C_x2, der größer als der Koeffizient C_x1 ist. Bezüglich der Y-Komponente besteht die gleiche Eigenschaft.
Es ist annehmbar, dass die Funktion eine Eigenschaft hat, dass die Wachstumsrate kontinuierlich größer wird, während die Beträge der Repräsentativpunktgeschwindigkeiten größer werden, in einem Bereich, der kleiner ist als die Beträge der Grenzwerte des zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereichs, wie durch eine gestrichelte Zweipunkt-Linie in 14 illustriert.
Gemäß dem Fahrzeug 1, das die erwähnte Einstellung anwendet, werden, wenn die Beträge der Repräsentativpunktgeschwindigkeit |Vb_x| und |Vb_y| größer werden und die Neigungsstabilität des Grundkörpers 9 in höherer Wahrscheinlichkeit herabgesetzt ist, die dritten Verstärkungskoeffizient K3_x und K3_y bei größeren Werten gesetzt. Dadurch ist der Betrieb des Aktuators 7 geregelt/gesteuert, so dass das Änderungsverhältnis in entweder der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit 5 bezüglich der Veränderung in den Repräsentativpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y erhöht wird. Als Konsequenz wird eine Bremskraft auf das Fahrzeug ausgeübt, um die Repräsentativpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y am Wachsen zu hindern, was es ermöglicht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 bei aufrechterhaltener Neigungsstabilität des Grundkörpers 9 zu begrenzen.
Im Besonderen, wird, wenn die Repräsentativpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y in einem Bereich innerhalb des zulässigen Bereiches sind, der Aktuator 7 geregelt/gesteuert, sodass das Änderungsverhältnis in entweder der Geschwindigkeit oder der Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit 5 bezüglich der Änderung in den Repräsentativpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y um kleine Mengen erhöht wird (siehe Referenzpunkt in 14). Dementsprechend kann der Fahrzustand davor bewahrt werden, instabil wegen des abrupten Wachstums des Verhältnisses, zu werden, sobald die Repräsentativpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y den zulässigen Bereich überschreiten. Als ein Ergebnis daraus wird ein Bremskraft auf das Fahrzeug ausgeübt, um die Repräsentativpunktgeschwindigkeiten Vb_x und Vb_y vom Wachsen abzuhalten, was es ermöglicht, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 bei aufrechterhaltener Neigungsstabilität des Grundkörpers 9 zu begrenzen.
In einer weiteren Ausführungsform des Fahrzeuges 1 der vorliegenden Erfindung kann der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich variabel bezüglich der Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwerte θbdot_xy_s definiert werden. Falls die Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwerte θbdot_xy_s null sind, kann der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich bestimmt werden, um mit dem ersten zulässigen Geschwindigkeitsbereich übereinzustimmen.
In einer anderen Ausführungsform ist der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich derart definiert, dass ein Reduktionsverhältnis in der Richtung von einer ersten Fahrzeuggeschwindigkeitskoordinatenachse einen Referenzzustand hat, wobei der Betrag des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwertes θbdot_x_s um die Y-Achse gleich null ist, wächst, während der Betrag des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwertes θbdot_x_s um die Y-Achse größer wird, und die Reduktionsrate konvergiert oder ist an einem vorbestimmten Wert (zum Beispiel 0,3) gesättigt. Die Reduktionsrate kann ausgedrückt werden als |Vb_x_s – h_x·θbdot_x_s|/|Vb_x_s|, gemäß, zum Beispiel, dem Ausdruck 05x.
Zusätzlich ist der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich derart definiert, dass eine Reduktionsrate in der Richtung von einer zweiten Fahrzeuggeschwindigkeits-Koordinatenachse, die einen Referenzzustand hat, wo der Betrag von dem Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwerte θbdot_y_s um die X-Achse gleich null ist, wächst, während der Betrag des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwertes θbdot_y_s um die X-Achse größer wird, und die Reduktionsrate konvergiert oder ist an einem vorbestimmten Wert gesättigt. Die Reduktionsrate kann ausgedrückt werden als |Vb_y_s – h_y·θbdot_y_s|/|Vb_y_s|, gemäß, zum Beispiel, dem Ausdruck 05y.
Daher ist der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich, falls der Betrag des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwertes θbdot_x_s um die X-Achse größer als der Betrag des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwertes θbdot_y_s um die X-Achse ist, wie in 11(b) illustriert, im Vergleich zum Anfangszustand, der in 11(a) illustriert ist, in einer Diamantform definiert, deren Ausmaß in Richtung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeits-Koordinatenachse stärker verringert ist, als das Ausmaß in Richtung der zweiten Fahrzeuggeschwindigkeits-Koordinatenachse.
Im Gegenteil, falls der Betrag der Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwertes θbdot_x_s um die Y-Achse kleiner als der Betrag des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwertes θbdot_y_s um die X-Achse ist, wie in 11(c) illustriert, ist der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich im Vergleich zum Ursprungszustand, der in 11(a) illustriert ist, in einer Diamantform definiert, deren Ausmaß in der Richtung von der zweiten Fahrzeuggeschwindigkeits-Koordinatenachse stärker reduziert ist, als das Ausmaß in der Richtung der ersten Fahrzeuggeschwindigkeits-Koordinatenachse.
Gemäß dem Fahrzeug 1 von der anderen Ausführungsform, ist der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich als variabel bezüglich des Neigungszustandes des Sitzes 3 bestimmt. Im Speziellen wird, während der Betrag des Grundkörper-Neigungswinkelgeschwindigkeits-Messwertes θbdot_xy_s größer wird, der zweite zulässige Geschwindigkeitsbereich kleiner im Vergleich zu dem Zustand definiert, in dem der Betrag null ist (siehe 11(a) bis 11(c)).
Des Weiteren wird, um die Messwerte (die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeits-Werte Vb_x_s und Vb_y_s) oder die vorhergesagten Werte (die vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswerte Vb_x_prd und Vb_y_prd) von der Repräsentativpunkt-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 davon abzuhalten, über den zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich hinauszugehen, die Soll-Fahrgeschwindigkeit (die Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd) von dem Repräsentativpunkt des Fahrzeuges 1 bestimmt (siehe 10 und 12). Dann werden die Betriebe von den elektrischen Motoren 31R und 31L, die als Aktuatoren dienen, entsprechend der Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd geregelt/gesteuert.
Dementsprechend, wird, je größer der relative Verrückungsbetrag von einem Repräsentativpunkt (der Schwerpunkt) des Fahrzeuges 1 bezüglich der Fahrbewegungseinheit 5 ist (je größer der Betrag des Grundkörper-Neigungswinkel-Geschwindigkeit-Messwertes θbdot_xy_s ist), der Betrieb der Fahrbewegungseinheit 5 um so mehr geregelt/gesteuert werden, um die Verrückung zu beschränken. Die Elektromotoren 31R und 31L können geregelt/gesteuert werden, um in einer Ausgabewertregion zu operieren, welche ein Abmaß bezüglich des ersten zulässigen Geschwindigkeitsbereiches hat (siehe gestrichelten Linie in 11(a) bis 11(c)), wobei die Ausgabegrenzen der Elektromotoren 31R und 31L durch einen verringerten Betrag im zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich kennzeichnet sind. Dementsprechend kann die Neigehaltung des Sitzes 3 stabil geregelt/gesteuert werden, während sich das Fahrzeug 1 bewegt.
Die Soll-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunktes (die Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd) wird entsprechend eines Abweichbetrages (= Vw_xy_lim2 – Vb_xy_prd) des vorhergesagten Wertes der Repräsentativpunkt-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeuges 1 in der Zukunft (der vorhergesagte Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswert Vb_xy_prd) von dem zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich bestimmt. Da der Abweichbetrag als Stabilitätsindex der Haltung des Sitzes 3 in der Zukunft dient, kann die Neigehaltung des Sitzes 3 durch Regelung/Steuerung des Betriebes der Fahrbewegungseinheit 5 entsprechend der Soll-Fahrgeschwindigkeit, stabil geregelt/gesteuert werden, während sich das Fahrzeug 1 bewegt.
Je größer der Abweichbetrag (|Vover_xy|) des Repräsentativpunkt-Fahrgeschwindigkeits-Messwertes des Fahrzeuges 1 (der geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeits-Wert Vb_xy_s) oder der Abweichbetrag (|Vw_xy_lim2 – Vb_xy_prd|) des vorhergesagten Wertes (der vorhergesagte bleibende Schwerpunktgeschwindigkeit-Abweichungswert Vb_xy_prd) vom zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereich ist, um so größer werden der entsprechende Betrag von (1) den ersten Verstärkungskoeffizienten K1_x und K1_y, (2) die zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_x und K2_y und (3) die dritten Verstärkungskoeffizienten K3_x und K3_y gesetzt werden (siehe 10, 12 und 13).
Dementsprechend wird, je größer der Abweichbetrag ist, der Betrieb der Fahrbewegungseinheit 5 entsprechend der Rückkopplung-Regelung/Steuerung geregelt/gesteuert (siehe 11), um (1) die Differenz (= θb_xy_s – θb_xy_obj) zwischen dem Grundkörper-Neigungswinkel-Messwert θb_xy_s und dem Grundkörper-Neigungswinkel-Sollwert θb_xy_obj, (2) die Differenz zwischen dem Grundkörper-Neigungswinkel-Messwert Vbdot_xy_s und dem Grundkörper-Neigungswinkelsollwert Vbdot_xy_mdfd, und (3) die Differenz (= Vb_xy_s – Vb_xy_mdfd) zwischen dem geschätzten Schwerpunkts-Geschwindigkeitswert Vb_xy_s und der Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd jeweils zu null zu konvergieren. Wie vorher erwähnt kann durch Einstellen des zweiten zulässigen Geschwindigkeitsbereiches in Bezug zum Neigungszustand des Sitzes 3 die Geschwindigkeit variabel angepasst werden, um den Abweichbetrag und die Differenz gegen null konvergieren zu lassen. Als Konsequenz kann unter dem Gesichtspunkt der stabilen Regelung/Steuerung der Neigehaltung des Sitzes 3 der Betrieb der Fahrbewegungseinheit 5 bei einem angemessenen Verhalten geregelt/gesteuert werden.

(1) Anstelle des Grundkörper-Neigungswinkel-Messwertes θb_xy_s, ist es annehmbar, eine Komponente einzubeziehen, die durch Multiplikation der Differenz zwischen einem vorhergesagten Wert davon in der Zukunft und dem Grundkörper-Neigungswinkel-Sollwert θb_xy_obj mit dem ersten Verstärkungskoeffizient K1_xy in dem Stellgröße ωwdot_xy_cmd oder ωw_xy_cmd, erhalten wird. Der vorhergesagte Wert kann durch die gleiche Methode berechnet werden, wie diejenige, die zur Berechnung des vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswertes Vb_xy_prd, benutzt wurde (siehe Stationärer-Zustand-Abweichungsrechner in 12).
(2) Anstelle des Grundkörper-Neigungswinkel-Messwertes Vbdot_xy_s, ist es annehmbar, eine Komponente einzuschließen, die durch Multiplikation der Differenz zwischen einem vorhergesagten Wert davon in der Zukunft und dem Grundkörper-Neigungswinkel-Sollwert Vbdot_xy_mdfd mit dem zweiten Verstärkungskoeffizienten K2_xy in der Stellgröße ωwdot_xy_cmd oder ωw_xy_cmd erhalten wird. Der vorhergesagte Wert kann durch die gleiche Methode berechnet werden, wie diejenige, die zum Berechnen des vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswerts Vb_xy_prd benutzt wird (siehe Stationärer-Zustand-Abweichungsrechner in 12).
(3) Anstelle des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswertes Vb_xy_s, ist es annehmbar, eine Komponente einzuschließen, die durch Multiplikation der Differenz zwischen einem vorhergesagten Wert davon in der Zukunft, nämlich dem vorhergesagten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Abweichungswert Vb_xy_prd und der Soll-Regelungs/Steuerungs-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_mdfd mit dem ersten Verstärkungskoeffizienten K1_xy in der Stellgröße ωwdot_xy_cmd oder ωw_xy_cmd erhalten wird.

In den oben genannten Ausführungsformen wird beschrieben, dass der Fahrzeugsystemschwerpunkt (genauer gesagt, der Gesamtfahrzeug-Benutzerschwerpunkt) äquivalent zu dem vorherbestimmten Repräsentativpunkt des Fahrzeuges 1 ist; jedoch ist es annehmbar, den vorbestimmten Repräsentativpunkt als Mittelpunkt der Radanordnung 5 zu bestimmen, einen Punkt, in einem vorbestimmten Abschnitt (zum Beispiel der Tragerahmen 13) des Grundkörpers 9 oder Ähnliches.
In den oben genannten Ausführungsformen werden die Verstärkungskoeffizienten K1_x, K3_x, K1_y und K3_y derart bestimmt, dass |K3_x|/|K1_x| < |K3_y|/|K1_y|. Jedoch sind in der vorliegenden Ausführungsform, falls die Rotationswinkelgeschwindigkeit von einem oder beiden von den Elektromotoren 31R und 31L nicht übermäßig hoch ist, das heißt, in einem normalen Zustand (im Besonderen falls die Ausgabewerte Vb_x_lim1 und Vb_y_lim1 nicht im Begrenzungsprozessor 86 des Verstärkungseinstellers 78 zwangsbegrenzt werden), die Verstärkungskoeffizienten K1_x, K3_x, K1_y und K3_y gleich der konstanten Werte K1_a_x, K3_a_x, K1_a_y und K3_a_y. Somit ist es zum Beispiel nur in einem solchen normalen Zustand annehmbar |K3_x|/|K1_x| < |K3_y|/|K1_y|, zu setzen und als Konsequenz |Vb_x_stb|/|θb_x_stb| > |Vb_y_stb|/|θb_y_stb|. In diesem Fall ist es annehmbar, die konstanten Werte K1_a_x, K3_a_x, K1_a_y und K3_a_y so zu setzen, dass |K3_a_x|/|K1_a_x| < |K3_a_y|/|K1_a_y|.
Des Weiteren ist es annehmbar, die Verstärkungskoeffizienten K1_x, K3_x, K1_y und K3_y derart angemessen zu bestimmen, dass |K3_x|/|K1_x| > |K3_y|/|K1_y| entgegengesetzt zu dem Obenstehenden gemäß der Betriebsbedingungen oder der Umgebung des Fahrzeuges 1, oder die Umschaltbetrieb des Benutzers oder Ähnliches. Dementsprechend kann die irreguläre Variation an der Bewegungsrichtung der Radanordnung 5 bezüglich der Y-Achse beschränkt werden, wenn das Fahrzeug dazu gebracht wird, sich in die Y-Achsenrichtung zu bewegen.
In den oben genannten Ausführungsformen ist der Verstärkungskoeffizient Ki_xy (i = 1, 2, 3) angemessen entsprechend der Verstärkungseinstellungsparameter Kr_xy modifiziert; jedoch ist es annehmbar, den Verstärkungskoeffizienten Ki_xy (i = 1, 2, 3) konstant in einem oder beiden von dem An-Bord-Modus und dem autonomen Modus zu belassen. Falls der Verstärkungskoeffizient Ki_xy (i = 1, 2, 3) konstant belassen wird, ist der Prozess durch den Verstärkungseinsteller 78 unnötig.
In den oben genannten Ausführungsformen wird die in 1 und 2 illustrierte Struktur des Fahrzeuges 1 als Beispiel angegeben; jedoch ist das erfindungsgemäße Inverspendel-artige Fahrzeug 1 nicht auf das Fahrzeug in den oben genannten Ausführungsformen beschränkt.
Im Besonderen hat die Radanordnung 5, die als Fahrbewegungseinheit des Fahrzeuges 1 in den oben genannten Ausführungsformen dient, die einteilige Konstruktion. Alternativ kann jedoch die Radanordnung 5 eine, zum Beispiel in 10 des Patentdokumentes 3 gezeigte Konstruktion haben. Die Radanordnung kann genauer gesagt konstruiert sein, um ein verwindungssteifes annulares Schaftteil und eine Mehrzahl von Rollen aufzuweisen, welche Rollen rotativ und extern in das verwindungssteife annulare Schaftteil eingefügt werden, so dass deren Achsenmitten in der Tangentialrichtung des Schaftteiles orientiert sind, wobei die Mehrzahl dieser Rollen in der Umfangsrichtung entlang des Schaftteiles arrangiert ist.
Es ist annehmbar, dass die Fahrbewegungseinheit eine raupenförmige Struktur aufweist, wie zum Beispiel in 3 des Patentdokumentes 2 gezeigt ist.
Alternativ kann, wie zum Beispiel in 5 des Patentdokumentes 2, 7 des Patentdokumentes 3 oder 1 des Patentdokumentes 1 gezeigt, die Fahrbewegungseinheit aus eine sphärischen Teil konstruiert sein, und das Fahrzeug kann derart konstruiert sein, dass das sphärische Teil rotativ in eine Richtung um die X-Achse und eine Richtung um die Y-Achse durch einen Aktuator angetrieben ist (zum Beispiel einen Aktuator mit der Radanordnung 5).
Des Weiteren wir das Fahrzeug 1, welches mit dem Sitz 3 als Besteigungsabschnitt für einen Benutzer ausgestattet ist, in den oben genannten Ausführungsformen exemplifiziert. Alternativ kann jedoch das Inverspendel-artige Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug sein, welches eine Konstruktion aufweist, worin eine Stufe, auf welcher ein Benutzer/eine Benutzerin ihre/seine beiden Füße hält und ein Abschnitt, der vom Benutzer, der auf der Stufe steht, gehalten werden muss, an einen Grundkörper montiert sind, wie in zum Beispiel 8 des Patentdokumentes 3 illustriert.
Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung in Inverspendel-artige Fahrzeugen verschiedener Konstruktionen angewandt werden, wie in den Patentdokumenten 1 bis 3 und Ähnlichen illustriert.
Des Weiteren kann das Inverspendel-artige Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung eingestellt werden, um eine Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten aufzuweisen, die in der Lage sind, sich in alle Richtungen auf eine Bodenfläche zu bewegen (zum Beispiel zwei in der Querrichtung oder zwei in der Längsrichtung, oder drei oder mehr).
Des Weiteren ist es für den Grundkörper des Inverspendel-artigen Fahrzeuges gemäß der vorliegenden Erfindung nicht essentiell, sich gemeinsam mit dem Nutzlast-Trägerteil für den Benutzer zu neigen. Zum Beispiel ist es im Falle, wo das Fahrzeug eine Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten beinhaltet, annehmbar, dass der Grundkörper, zu welchen die Fahrbewegungseinheiten angebaut sind, eingestellt ist, um sich nicht bezüglich der Bodenfläche zu neigen und der Nutzlast-Träger ist eingestellt, um sich bezüglich des Grundkörpers frei zu neigen.
Beschreibung der Bezugszeichen

1: Inverspendel-artiges Inverspendel-artiges Fahrzeug; 3: Sitz (Nutzlast-Trägerteil); 5: Radanordnung (Fahrbewegungseinheit); 7: Aktuator; 9: Grundkörper

Claims

Inverspendel-artiges Fahrzeug, umfassend: eine Fahrbewegungseinheit (5), die in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche in allen Richtungen einschließlich einer Längsrichtung (X) und einer Querrichtung (Y) zu bewegen, einen Aktuator (7) zum Antreiben der Fahrbewegungseinheit (5), einen Grundkörper (9), an den die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) angebracht sind, einen Neigungsdetektor (52), der eingestellt ist, um eine Neigung des Grundkörpers zu detektieren, und eine Regelung/Steuerung (50), die eingestellt ist, um den Aktuator (7) zu regeln/steuern, wobei die Regelung/Steuerung (50) mit einem Repräsentativpunkt-Geschwindigkeitsbegrenzer (78) ausgestattet ist, der eingestellt ist, um eine Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) zu beschränken, welche eine Geschwindigkeitskomponenten in den Längs- und Querrichtungen (X, Y) des Fahrzeugs enthaltende Translationsgeschwindigkeit eines vorbestimmten Repräsentativpunktes ist, welcher einen Gesamtfahrzeug-Benutzerschwerpunkt definiert und sich über einem Bodenberührungspunkt befindet, und wobei die Repräsentativpunktgeschwindigkeit entsprechend einer Fahrgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit (5) und einer detektierten Neigung des Grundkörpers (9) in den Längs- und Querrichtungen (X, Y) jeweils getrennt bestimmt wird.
Inverspendel-artiges Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Repräsentativpunkt-Geschwindigkeitsbegrenzer (78) mit einem zulässigen Bereich für die Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) ausgestattet ist und eingestellt ist, um den Aktuator (7) zu regeln/steuern, um die Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) an einen Grenzwert des zulässigen Bereichs anzunähern, wenn die Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) den zulässigen Bereich überschreitet.
Inverspendel-artiges Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei die Regelung/Steuerung eingestellt ist, um den Aktuator (7) zu regeln/steuern, um eine Bremskraft anzulegen, die eine Zunahme der Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) begrenzt, indem ein Verhältnis einer Änderung von entweder einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit (5) bezüglich einer Änderung der Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) erhöht wird, wenn ein Absolutwert der Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) ansteigt.
Inverspendel-artiges Fahrzeug nach Anspruch 2, wobei die Regelung/Steuerung eingestellt ist, um den Aktuator (7) zu regeln/steuern, um eine Bremskraft anzulegen, die eine Zunahme der Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) begrenzt, indem ein Verhältnis einer Änderung von entweder einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit (5) bezüglich einer Änderung der Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) erhöht wird, wenn ein Absolutwert der Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y), wenigstens, wenn die Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) im zulässigen Bereich liegt ansteigt.
Inverspendel-artiges Fahrzeug nach Anspruch 1, wobei der Grundkörper (9) mit einem Trägerteil (3) zum Laden eines Objektes auf das Fahrzeug (1) ausgestattet ist, und der Repräsentativpunkt des Fahrzeugs (1) ein Schwerpunkt des Fahrzeugs ist oder ein Schwerpunkt ist, wenn das Fahrzeug (1) beladen ist.
Inverspendel-artiges Fahrzeug, umfassend: eine Fahrbewegungseinheit (5), die in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche in allen Richtungen einschließlich einer Längsrichtung (X) und einer Querrichtung (Y) zu bewegen, einen Aktuator (7) zum Antreiben der Fahrbewegungseinheit (5), einen Grundkörper (9), an den die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) angebracht sind, und eine Regelung/Steuerung, die eingestellt ist, um den Aktuator (7) zu regeln/steuern, wobei die Regelung/Steuerung zum Regeln/Steuern des Aktuators (7) eingestellt ist, um eine Bremkraft anzulegen, die eine Zunahme einer Geschwindigkeitskomponenten in den Längs- und Querrichtungen (X, Y) des Fahrzeugs enthaltende Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) des Inverspendel-artigen Fahrzeugs (1) in den Längs- und Querrichtungen (X, Y) jeweils getrennt begrenzt, indem ein Verhältnis einer Änderung von entweder einer Geschwindigkeit oder einer Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit (5) bezüglich einer Änderung der Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) erhöht wird, wenn ein Absolutwert der Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Vb-x, Vb-y) ansteigt.