JP2542876Y2 - 連結車の操向制御装置 - Google Patents

連結車の操向制御装置

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JP2542876Y2
JP2542876Y2 JP1990116524U JP11652490U JP2542876Y2 JP 2542876 Y2 JP2542876 Y2 JP 2542876Y2 JP 1990116524 U JP1990116524 U JP 1990116524U JP 11652490 U JP11652490 U JP 11652490U JP 2542876 Y2 JP2542876 Y2 JP 2542876Y2
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育朗 野津
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  • Steering-Linkage Mechanisms And Four-Wheel Steering (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 (産業上の利用分野) この考案は連結車の操向制御装置の改良に関する。
(従来の技術) 連結車は全長の割りに旋回半径が小さいなどの利点を
備えるが、低速時での追従性の悪さなどの問題があっ
た。これらを解決する手段として、牽引車前輪の操舵機
構に加えて被牽引車後輪に転舵機構を設けたものが提案
されている(特開昭61−60379号公報)。
このような連結車の操向制御については従来から種々
の手法が開発されているが、さらに張り出しの抑制と内
輪差の減少を図るため、軌跡追従制御を応用したものが
本出願人により提案されている(実願平1−20202号、
平成1年2月27日出願)。
これは牽引車の前輪舵角、被牽引車の後輪舵角、連結
点の屈曲角、車速および車両の諸元値から演算により、
被牽引車後輪の目標転舵角を得て、被牽引車の所定点が
牽引車の所定点の走行軌跡を追従するように後輪舵角を
制御するものである。
(考案が解決しようとする課題) ところが、この先願例では車両のモデル化誤差などに
より、例えば第8図で示す90°旋回のように被牽引車の
所定点(後端)が牽引車の所定点(前端)を追従せず、
直進状態になっても連結点の屈曲角を維持したまま走行
するという不具合などを生じる場合がある。
この考案はこのような問題点を解決することを目的と
する。
(課題を解決するための手段) そのため、この考案は第1図で示すように、前輪操舵
機構を有する牽引車と、後輪転舵機構を備える被牽引車
とを屈曲自在に連結した連結車において、牽引車側の操
舵角を検出する手段Aと、被牽引車側の転舵角を検出す
る手段Bと、牽引車と被牽引車との連結点の屈曲角を検
出する手段Cと、車速を検出する手段Dと、これらの検
出信号と車両の諸元値に基づいて単位距離毎に牽引車の
所定点の進行方向を求めて記憶すると共に、被牽引車の
所定点がその地点に到達したときに同じ進行方向となる
ように被牽引車の目標転舵角を演算する手段Eと、検出
した被牽引車の転舵角を目標転舵角と比較し、目標転舵
角に一致させるように後輪転舵機構を制御する手段F
と、前輪操舵角が中立位置に切り戻された状態で、演算
で求めた目標転舵角が中立位置を越えて方向変化したと
きにその時点以後の、被牽引車の所定点の目標転舵角を
ゼロに補正し、牽引車の所定点の進行方向の記憶データ
について屈曲角をゼロにして演算する補正をおこなう目
標転舵角補正手段Gをもうけた。
(作用) この場合、目標転舵角補正手段Gの付加により、前輪
操舵角が中立位置に戻された状態(牽引車は直進走行)
で、目標転舵角の方向が変化した時点から以後の目標転
舵角はゼロに補正される。つまり、前輪と同相方向の転
舵を禁止したので、被牽引車の後輪が牽引車の直進方向
に対して平行に転舵されることはなく、したがって連結
点の屈曲角が速やかにゼロに収束する。
(実施例) 第2図において、1はトラクタ、2はトレーラで、こ
れらは第5輪カプラ16を介して連結される。
トラクタ1の前輪ステアリングアーム12aはリンク13
を介してステアリングギヤボックス11のピットマンアー
ムに連結され、ステアリングホイール10の回動操作に応
じて前輪12を操舵する。
トレーラ2の後輪ステアリングアーム22は転舵アクチ
ュエータとしての油圧シリンダ23のピストンロッドに連
結され、シリンダ23の駆動に応じて後輪21を転舵する。
油圧シリンダ23はオイルポンプ24からの供給油量とオイ
ルタンク25への戻し油量を制御するサーボバルブ26を介
して後述するコントロールユニット31により駆動制御さ
れる。
コントロールユニット31はステアリングホイール10の
回転量から前輪12の操舵角を検出する操舵角センサ14
と、トラクタ2の推進軸の回転数に比例した周波数のパ
ルス信号を出力する車速センサ15と、第5輪カプラ16の
連結点の屈曲角を検出する屈曲角センサ17と、後輪21の
転舵角を検出する転舵角センサ27と共に油圧シリンダ2
3、つまり後輪舵角の制御系を構成するもので、操舵角
センサ10と屈曲角センサ17からの信号はA/D変換器31を
介して、車速センサ15からの信号はパルス入力回路33を
介してそれぞれCPU34に入力されると共に、転舵角セン
サ27からの信号はサーボアンプ35に入力される。CPU34
はこれらの入力信号に基づいてROM36に記憶されたプロ
グラムに従ってRAM37との間で同じデータをやり取りし
ながら後述するように後輪21の目標転舵角を求めて、そ
の信号をD/A変換器38を介してサーボアンプ35に出力す
る。サーボアンプ35は転舵角センサ27で検出された後輪
21の実際の転舵角をCPU34からの目標転舵角と一致させ
るようにフィードバック制御する。
次に、コントロールユニット31内での制御動作を第3
図および第4、5図を用いて説明する。
第3図にはこの連結車(セミトレーラ車)の低速旋回
時の各種状態量を示す。
A:トラクタ1の前端 H:第5輪カプラ16の連結点 C:トレーラ2の後端 P0:トラクタ1の重心 P1:トレーラ2の重心 δf:前輪12の操舵角 δt:後輪21の転舵角 β0:P0点での横すべり角 βa:A点での横すべり角 βha:トラクタ1上のH点での横すべり角 βh1:トレーラ2上のH点で横すべり角 βc:C点での横すべり角 φ0:トラクタ1のヨー角 φ1:トレーラ2のヨー角 φ:第5輪カプラ16の屈曲角 L:トラクタ1のホイールベース Lf:A点からP0点までの距離 La:前輪12の車軸からP0点までの距離 Lb:トラクタ1の後輪車軸からP0点までの距離 Lh:P0点からH点までの距離 Lt:トレーラ2の車軸からH点までの距離 Ltf:H点からP1点までの距離 Ltr:P1点から車軸までの距離 Lc:P1点からC点までの距離 とする。なお、各角度は車両の直進状態での角度位置を
中立として、一方への進角を正、他方への進角を負とす
る。
第4、5図はコントロールユニット31内で実行される
制御動作の流れを説明するフローチャートで、第4図の
ルーチンは停車状態から開始される。
ステップ41ではトレーラ2のヨー角φ1をゼロに初期
設定する。ステップ42ではトレーラ2上のH点での横す
べり角βh1をゼロに初期設定する。ステップ43では屈曲
角センサ17により検出される連結点Hの屈曲角φを読み
込む。ステップ44では直進時におけるA点からC点まで
の距離(連結車の全長)をn−1で等分割したときのA
点からH点までの各点における進行方向(コース角)γ
(n)〜γ(i)をφに、H点からC点までの各点(H
点を除く)における進行方向γ(i−1)〜γ(1)を
ゼロにセットする。ステップ45ではトラクタ1のヨー角
φ0をφにセットする。
ステップ46〜54は単位距離ΔDを走行する毎に繰り返
し実行される。
ここで、ΔDは前記のようにA点からC点までを等分
割したときの各点間の距離に等しく設定される。ステッ
プ46ではΔDを走行したか否かを判定する。ステップ47
では各センサ14、15、17、27の検出信号を読み込む。
ステップ48ではトレーラ2上のH点での横すべり角β
h1を以下の式を使って演算する。
βh1=βh0+φ…1 ここで、トラクタ1上のH点での横すべり角βh0は次式
で与えられる。
βh0=β0−Lh/V・φ0…2 なお、 β0=Lb/L・δf…3 φ0=δf/L・V…4 で求められる。
ステップ49では4の式からトラクタ1のφ0を演算
し、 φ0=∫(δf/L・V)dt…5 を求める。ステップ50ではトレーラ2のヨー角φ1を次
式により演算する。
φ1=φ0−φ…6 ステップ51ではトレーラ3の後輪21の目標転舵角δt
を演算する。目標転舵角δtはC点をA点の軌跡に追従
させるように設定されるから、まずC点での横すべり角
βcを次式により求める。
βc=(Ltr−Lc/Lt)・βh1+(Ltf+Lc/Lt)・δt …7 一方、C点の進むべき方向はγ(1)であるので、そ
れを満たすためのβcは βc=γ(1)−φ1 …8 であり、よって目標転舵角δtは次式で与えられる。
δt=Lt/Ltf+Lc・{γ1−φ1−(Ltr−Lc/Lt・β
h1} …9 ステップ52ではトレーラ2の後輪21の検出舵角を目標
転舵角δtを一致させるように、両者の偏差に応じたフ
ィードバック制御信号をサーボアンプ35に出力する。
ステップ53では進行方向前側の点の現在の進行方向
を、次回(ΔD走行後)の後側の点の進行方向と一致さ
せるべく、γ(j+1)の値(j=1〜n−1)をγ
(j)にセットする。ステップ54ではトラクタ1前端の
A点の進行方向を次式により演算し、他のデータと共に
RAM38に記憶する。
γn=δf(L+Lt−Lb)/L+φ0…10 第5図は目標転舵角補正手段であって、第4図のルー
チンと平行に実行されるサブルーチンで、ステップ61〜
63では前輪12の操舵角δfが中立位置に切り戻された状
態(δf=0)で、かつ演算で求めた目標転舵角δtが
中立位置を越えて反対の方向の数値に変化したこと(つ
まり、今回の目標転舵角δt(D)と前回の目標転舵角
δt(D−1)の積がδtD・δt(D−1)≧0) を判定したとき、その時点から以後のトレーラ(被牽
引車)の所定点の目標転舵角δtをゼロにセットする。
つまり、演算で得られたトレーラの目標転舵角が正から
負、負から正へと中立を越えて車輪を動かす指示の値と
なったとき、被牽引車であるトレーラの所定点の目標転
舵角をゼロとし、後輪を中立位置に制御した。ステップ
64〜67ではトラクタ(牽引車)の進行方向の記憶データ
γ(n)−γ(i)について連結点の屈曲角φを引いて
補正する。つまり、その時点以後は記憶したトラクタの
所定点の進行方向の記憶データについて、屈曲角φをゼ
ロにして演算する補正をおこない、トレーラの転舵角と
一致させる必要がある。このような目標転舵角補正手段
によってトラクタとトレーラが早く一直線になることを
促進させた。
このようにトラクタ11の所定点の進行方向を求めて記
憶し、トレーラ2の所定点がその地点に到達したときに
同じ進行方向となるように後輪21の転舵角を制御したの
で、トラクタ1とトレーラ2とがほぼ同一の軌跡を走行
するため、車両旋回時の張り出しの抑制と内輪差の減少
が有効に図れる。また、前輪12の操舵角が中立位置に切
り戻された状態で、後輪21の目標転舵角の方向変化を検
知すると、その時点から以後の目標転舵角をゼロに補
正、つまり同相方向の転舵を禁止するようにしたので、
第6図で示すようにトレーラ2側の旋回途中で後輪21が
トラクタ1の直進方向と平行に転舵されることなく、し
たがって第5輪カプラ16の屈曲角が速やかにゼロに収束
する。第7図は90°旋回時での前輪舵角δf、後輪舵角
δt、屈曲角φのそれぞれの変化を示す特性図である。
(考案の効果) 以上要するにこの考案によれば、連結車の数学モデル
による軌跡追従制御において、目標転舵角補正手段を付
加したので、連結点の屈曲角を維持したままで直進走行
するような異常状態の回避が有効に図れ、信頼性の向上
に寄与するという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの考案のクレーム対応図、第2図はこの考案
の実施例を示す構成図、第3図は同じく低速旋回時での
各種状態量を示す説明図、第4図と第5図は同じくコン
トロールユニット内で行われる制御動作を説明するフロ
ーチャート、第6図は同じく90°旋回時の走行軌跡図、
第7図は同じく90°旋回時の前輪舵角と後輪舵角および
連結点屈曲角の変化を示す特性図、第8図は先願技術の
問題点を説明する90°旋回時の走行軌跡図である。 1…トラクタ、2…トレーラ、12…前輪、14…操舵角セ
ンサ、15…車速センサ、16…第5輪カプラ、17…屈曲角
センサ、21…後輪、23…油圧シリンダ、27…転舵角セン
サ、31…コントロールユニット。

Claims (1)

    (57)【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】前輪操舵機構を有する牽引車と、後輪転舵
    機構を備える被牽引車とを屈曲自在に連結した連結車に
    おいて、牽引車側の操舵角を検出する手段と、被牽引車
    側の転舵角を検出する手段と、牽引車と被牽引車との連
    結点の屈曲角を検出する手段と、車速を検出する手段
    と、これらの検出信号と車両の諸元値に基づいて単位距
    離毎に牽引車の所定点の進行方向を求めて記憶すると共
    に、被牽引車の所定点がその地点に到達したときに同じ
    進行方向となるように被牽引車の目標転舵角を演算する
    手段と、検出した被牽引車の転舵角を目標転舵角と比較
    し、目標転舵角に一致させるように後輪転舵機構を制御
    する手段と、前輪操舵角が中立位置に切り戻された状態
    で、演算で求めた目標転舵角が中立位置を越えて方向変
    化したときにその時点以後の、被牽引車の所定点の目標
    転舵角をゼロに補正し、牽引車の所定点の進行方向の記
    憶データについて屈曲角をゼロにして演算する補正をお
    こなう目標転舵角補正手段をもうけたことを特徴とする
    連結車の操向制御装置。
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