JP4372253B2 - トルクレベル変化を用いたトルクフィードバック制御を利用するブレーキシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般的には、乗物のブレーキシステムに関し、更に詳しくはトルクフィードバック制御に基づくブレーキ制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
乗物（例えば航空機、自動車等）のブレーキシステムは当該技術分野で周知である。大部分のブレーキシステムはブレーキ材料に圧力を掛けるブレーキアクチュエーターを包含する。そして該ブレーキ材料がブレーキを掛けられる要素（例えば該乗物の車輪等）に対してブレーキトルクを加える。該ブレーキアクチュエーターは、例えば液圧式、電気機械式でもよい。該ブレーキアクチュエーターを選択的に作動させることによって、望ましい量のブレーキトルク、若しくはブレーキ力、がブレーキを掛けられる要素に加えられる。
【０００３】
過去において、トルクフィードバックはブレーキの適用において様々な効果を補償するのに望ましいものだと考えられていた。例えば、乗物のブレーキシステムには（熱効果による）ブレーキフェードおよび（カーボンブレーキと共に一般的な）グラビーブレーキを補償するために車輪に加えられる実測されたブレーキトルクを利用する制御装置を包含する。トルクセンサーは該車輪に加えられる該トルクを測定し、該トルクセンサーのアウトプットを制御装置へと送り返す。
【０００４】
しかしながら、トルクフィードバックの利用の結果として様々な問題が発生した。例えば、センサーノイズおよびトルクの物理的性質のため、該トルクセンサーのアウトプットは車輪速度が０のとき若しくはその近辺のとき有効ではなかった。これを説明すると、該トルクフィードバックが予め規定の車輪速度以下では無効化され、そしてブレーキシステムが開放ループ制御へと逆戻りするということであった。該トルクフィードバック制御のこの「低速遮断」は、本来、該車輪速度センサーのアウトプットがまだ有効であるときの速度において発生しなければ成らなかった。車輪速度センサーは、典型的には、予め規定の低速度制限に対してのみ有効であり、該低速遮断は該低速度制限よりも速い速度において起こることが必要であった。従って、該トルクセンサーと該車輪速度センサーの制限は低い車輪速度におけるトルク補償を除外していた。
【０００５】
低速遮断制御を用いるトルクフィードバックに関する別の問題とは、閉鎖ループ制御から開放ループ制御への移行が一定期間内に発生しなければならないということである。もし航空機のパイロットまたは自動車の運転手がこの期間中にブレーキを作動させてしまった場合、僅かな変化が感じられるかもしれない。しかしながら、もし航空機のパイロットまたは自動車の運転手がこの移行期間中にブレーキを作動させなかった場合、急激な変化が次回のブレーキの適用時に感じられるかもしれない。この急激な変化はパイロット、運転手、そして乗客にさえ感じられるブレーキ時の断続性を表わしており、不快感および／または警戒心を生みだす。
【０００６】
さらに、比例−積分（Ｐ−Ｉ）制御装置が該低速遮断と併用されるときに問題が発生する。もし高速度においてブレーキを掛けた場合、該Ｐ−Ｉ制御装置の積分部分はオーバーシュートして初期段階においてブレーキをがたつかせる傾向がある。もし車輪が走行している路面が乾いていない場合、これによって短時間車輪の滑動が起こる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
トルクフィードバック制御を用いたブレーキシステムに関連する前述の欠点に鑑みて、より適切なトルク補償を提供するブレーキシステムが当該技術分野において強く望まれている。実質的に車輪速度を０に設定するトルク補償の操作を可能とするようなシステムが当該技術分野において強く望まれている。更に、時間またはトルクレベルに関わらず、トルク補償に断続性が実質的に全く与えられないシステムが強く望まれている。加えて、ブレーキ材料またはＰ−Ｉ制御装置の積分部分の結果として、ブレーキががたつくことのないシステムが強く望まれている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、低速遮断よりも低トルク遮断を用いるブレーキシステムおよびトルクフィードバック制御装置が提供される。該低トルク遮断は、トルクの範囲においてトルクフィードバックと開放ループ制御の間を徐々に移行することによって更に改善される。本発明の制御装置は、車輪速度を０に設定するトルク補償の操作を可能とし、そして時間またはトルクレベルに関わらずブレーキにおける断続性を回避する。該制御装置は、完全なフィードバックシグナルが該制御装置に届く前にブレーキを充填し車輪と噛み合わせてブレーキのがたつきという現象を排除する。
【０００９】
本発明の一つの局面によれば、乗物の車輪に掛けられるブレーキトルクを制御するシステムが提供される。該システムは、該車輪に加えられるブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取るためのインプットおよびブレーキトルクアウトプット命令に基づいて該車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーにブレーキトルクアウトプット命令を提供するアウトプットを有するトルクレベル変化制御装置；該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーと該トルクレベル変化制御装置に運動可能に連結されており、該車輪に加えられるブレーキトルクの量を測定しそして加えられたブレーキトルクの量を示すトルクレベル変化制御装置へとシグナルを送り返すためのトルクセンサー；を包含してなり、ここで該トルクレベル変化制御装置は、該トルクセンサーから送り返された該シグナルに基づきトルクフィードバック制御を用いて該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーへと供給される該ブレーキトルクアウトプット命令を調節し、そして該トルクレベル変化制御装置は、該車輪に加えられるブレーキトルクの実測量に基づいて閉鎖ループ制御の中または外へと変化することによって該トルクフィードバック制御の度合いを限定するように構成されている。
【００１０】
本発明の別の局面に準ずれば、乗物の車輪に掛けられるブレーキトルクを制御するシステムが提供される。該システムは、該車輪に加えられるブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取るためのインプットおよびブレーキトルクアウトプット命令に基づいて該車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに該ブレーキトルクアウトプット命令を供給するためのアウトプットを有するトルクレベル変化制御装置；該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーと該トルクレベル変化制御装置に運動可能に連結されており、該車輪に加えられるブレーキトルクの量を測定しそして加えられたブレーキトルクの量を示す該トルクレベル変化制御装置へとシグナルを送り返すためのトルクセンサー；を包含してなり、ここで該トルクレベル変化制御装置は、実測ブレーキトルクから独立しておりそして該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と実測ブレーキトルクの関数として該実測ブレーキトルクに基づく該ブレーキトルクアウトプット命令との実質的な閉鎖ループフィードバック制御の間で変化する。
【００１１】
更に別の局面によれば、本発明は、該車輪に加えられるブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取り、そしてブレーキトルクアウトプット命令に基づき該車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに該ブレーキトルクアウトプット命令を与え；該車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定しそして加えられたブレーキトルクの量を示すシグナルを用いて該ブレーキトルクアウトプット命令のトルクフィードバック制御を実行し；そして該トルクセンサーから送り返された該シグナルに基づき該トルクフィードバック制御を用いて該ブレーキアクチュエーターへと提供される該ブレーキトルクアウトプット命令を調節する上記各工程を包含する方法に関し、その際該調節工程は該車輪に加えられたブレーキトルクの量に基づいて閉鎖ループ制御の中または外へと変化することによって該トルクフィードバック制御の度合いを限定する工程を包含する。
【００１２】
本発明の更に別の局面によれば、車輪に加えられるブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取り、そしてブレーキトルクアウトプット命令に基づき該車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに該ブレーキトルクアウトプット命令を与え；該車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定しそして加えられたブレーキトルクの量を示すシグナルを用いて該ブレーキトルクアウトプット命令のトルクフィードバック制御を実行し；そして実測されたブレーキトルクから独立している該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と実測されたブレーキトルクの関数として該実測されたブレーキトルクに基づく該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な閉鎖ループフィードバック制御との間で変化する、上記工程を包含する方法が提供される。
【００１３】
本発明の別の局面に従えば、車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定するトルクセンサーのアウトプットに基づいてブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーを介して乗物の車輪に加えられるブレーキトルクを制御するためのトルクレベル変化制御装置が提供される。ここで該トルクセンサーの該アウトプットは該トルクレベル変化制御装置へと送り返される。該トルクレベル変化制御装置は、該車輪に加えられるブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取るためのインプットおよびブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーにブレーキトルクアウトプット命令を提供するブレーキトルクアウトプット命令に基づいて該車輪にブレーキトルクを加えるためのアウトプットおよび該トルクセンサーの該アウトプットを受け取るもう一つのインプット、そして該トルクセンサーから受け取られた該アウトプットに基づきトルクフィードバック制御を用いて該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに供給される該ブレーキトルクアウトプット命令を調節するための回路部品を包含し、ここで該車輪に加えられるブレーキトルクの実測量に基づいて閉鎖ループ制御の中または外へと変化することによって該トルクフィードバック制御の度合いが限定される。
【００１４】
本発明の更に別の局面に従えば、車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定するトルクセンサーのアウトプットに基づいてブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーを介して乗物の車輪に加えられるブレーキトルクを制御するためのトルクレベル変化制御装置が提供される。ここで該トルクセンサーのアウトプットはトルクレベル変化制御装置へと送り返される。トルクレベル変化制御装置は、車輪に加えられるブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取るためのインプット、ブレーキトルクアウトプット命令に基づいて車輪にブレーキトルクを加える該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに該ブレーキトルクアウトプット命令を提供するためのアウトプットおよび該トルクセンサーの該アウトプットを受け取るもう一つのインプット、そして実測ブレーキトルクの関数として該実測ブレーキトルクに基づいて該実測ブレーキトルクから独立している該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な閉鎖ループフィードバック制御の間で変化する回路部品を包含する。
【００１５】
本発明の更に別の局面によれば、乗物の車輪に加えられるブレーキトルクを制御する方法が提供される。該方法は、車輪に加えられるブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令受け取り、そしてブレーキトルクアウトプット命令に基づき車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに該ブレーキトルクアウトプット命令を与え；該車輪に加えられたブレーキトルクの量の結果として変化するパラメーターを測定しそして該実測されたパラメーターを示すシグナルを用いて該ブレーキトルクアウトプット命令のフィードバック制御を実行し；そして該実測されたパラメーターに基づきフィードバック制御を用いて該ブレーキアクチュエーターへと提供される該ブレーキトルクアウトプット命令を調節する、上記工程を包含し、ここで該調節工程は該実測されたパラメーターの値に基づいて閉鎖ループ制御の中または外へと変化することによって該フィードバック制御の度合いを限定する工程を包含する。
【００１６】
前述したおよび関連する目的を達成するために、本発明は以下に詳しく説明されるそして請求項においても特に指摘される特徴から成る。以下の説明および添付図面は本発明の特定の例示的な実施態様を詳しく説明する。しかしながら、これらの実施態様は本発明の原理が適用される様々な方法のほんの一部のみを示しているに過ぎない。本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、図面と照らし合わせて考慮された際に、本発明の以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【００１７】
【好ましい実施態様の説明】
本発明は以下に図面を参照しながら説明され、該図面中同様の参照番号は全図面を通じて同様の要素を参照するのに用いられる。
【００１８】
まず始めに図１を参照すると、本発明に従う航空機用のトルク補償を備えたブレーキ制御システムは、一般的に、１０で示される。航空機のブレーキ制御は通常機能モジュール性のために対車輪構造になっている。例えば、もし該航空機がその左側と右側に二車輪づつ有する場合、外側の二車輪が対をなし、内側の二車輪が対をなす。各対の間に右車輪制御と左車輪制御とが存在する。該左右車輪制御機能はロックされた車輪保護のためを除いて連結はされていない。従って、基本構成は左側或いは右側のどちらにも配置できる単一の車輪の制御から成る。ここで用いられるように、用語「車輪」には車輪とタイヤとを包括的に言及する意図があることが理解されるであろう。
【００１９】
簡潔にするため、図１に示されるが如きブレーキ制御システム１０は、（左側か右側に位置する）単一の車輪のブレーキ制御を提供するための基本構成を表している。しかしながら、他の車輪の制御は対応するシステム１０を介して或いは同じ発明原理を取り入れた単独のシステムにおいて提供されることが理解されるであろう。さらに、本発明の好ましい実施態様は航空機に関連するブレーキ制御を提供する。それにも関わらず、本発明によるトルク補償を用いたブレーキ制御システムは実質的に如何なる乗物に対しても有用であり、必ずしも航空機のブレーキ制御に限定されているわけではない。
【００２０】
システム１０は、操縦者にブレーキ制御を提供するためのパイロット用ブレーキ装置１２を包含する。加えて、システム１０はトルクレベル変化制御装置１４を包含する。該制御装置１４は、後に更に詳しく説明されるように、ブレーキシステム１０によって加えられるトルクの量を制御する。特に、制御装置１４はシステム１０内に包含されるブレーキアクチュエーター１６に制御シグナルを供給する。ブレーキアクチュエーター１６はブレーキアセンブリー１８内のブレーキ素材（図示されていない）に圧力を掛けるものであれば従来の如何なる種類のアクチュエーター（例えば、液圧式、空気圧式または電気機械式）でもよい。ブレーキアセンブリー１８は、従来通り車輪２０にブレーキトルクを加えることによって車輪２０にブレーキ作用を供給する。
【００２１】
更にシステム１０は、ブレーキアクチュエーター１６およびブレーキアセンブリー１８によって車輪２０に加えられるトルクの量を測定するブレーキトルクセンサー２２を包含する。実測トルクは制御装置１４にインプットされる。以下に詳しく説明されるように、制御装置１４はトルク補償を利用して車輪２０に掛かるブレーキの量を制御する。低速遮断という手段を用いて該トルク補償を無効化するシステムとは異なり、本発明は車輪速度には依存しない。むしろ本発明は、制御装置１４が低い実測トルクに基づいてトルク補償を無効化する“低トルク遮断”と呼ばれるものを利用する。加えて、該低トルク遮断は、後に説明されるようにトルクの範囲においてトルクフィードバックと開放ループ制御との間を徐々に変化する制御装置１４によって更に改善される。
【００２２】
システム１０の操作を大まかに説明すると、パイロットブレーキ装置１２はペダルもしくはそれと同等なものを包含している。ブレーキ動作中に、航空機のパイロットは該ペダル（若しくはそれと同等なもの）を押すことによってパイロットブレーキ装置１２を作動させる。該ペダルの押下げは、制御装置１４に供給される電気シグナル（ブレーキトルク命令シグナルＴ_c）へと変換される。該命令信号Ｔ_cの値は該ペダルの押下げの度合いを示し、そして従来の如くパイロットが要求するブレーキトルクの量に関連する。
【００２３】
図２および３と関連して以下に更に詳しく説明されるように、制御装置１４はブレーキトルク命令Ｔ_cの値に基づいてブレーキアクチュエーター１６へブレーキトルクアウトプット命令Ｔ_outputを出力する。アウトプット命令Ｔ_outputに応答して、ブレーキアクチュエーター１６はブレーキアセンブリー１８内のブレーキ素材に圧力を加える。その圧力は結果的に車輪２０に加えられるブレーキトルクとなり、車輪２０を減速させる。トルクセンサー２２は現在車輪２０に掛けられているトルクの量を検出し、そしてトルクの実測量を示すシグナルＴ_mをアウトプットとして提供する。シグナルＴ_mは、図示されているように制御装置１４へと送り返され、そして該制御装置１４がトルクフィードバック制御を実行するのに利用される。
【００２４】
図２はトルク制御装置１４の一番目の実施態様を詳しく図示している。この実施態様において、この制御装置１４はブレーキアクチュエーター１６内の液圧式圧力弁（図示されていない）を制御するために利用される。公知のように、該圧力弁を制御することによって、ブレーキアクチュエーター１６によって該ブレーキ素材に加えられる圧力の量が制御される。従って、制御装置１４のアウトプットＴ_outputがブレーキアクチュエーター１６内の圧力弁に与えられ、該ブレーキトルクが制御される。
【００２５】
望ましいブレーキトルク量を示す命令シグナルＴ_cは加算器３０へとインプットされる。加算器３０は命令シグナルＴ_cと、該加算器３０の負のインプットへと供給されるトルクフィードバックシグナルＴ_fbとを比較する。加算器３０のアウトプットはトルクエラーシグナルＴ_errorを表す。シグナルＴ_errorは、公知のように、Ｐ−Ｉ制御装置の比例部分と積分部分とにそれぞれ包含される比例利得増幅器３２と積分利得増幅器３４とにインプットされる。
【００２６】
比例利得増幅器３２は１よりも少ない予じめ選択した利得を有し、そしてトルクエラーシグナルＴ_errorと常に比例するシグナルをアウトプットするのが好ましい。更に積分利得増幅器３４は、１よりも少ない予じめ選択した利得を有し、そして現在のトルクエラーシグナルＴ_errorのスケールド値をそのアウトプットとして提供する。積分利得増幅器３４のアウトプットは、制御装置１４の積分部分に包含されている限定積分器３６に連結されている。特に、積分利得増幅器３４は現在のトルクエラーシグナルＴ_errorのスケールド値を加算器３８の第一インプットへと供給する。加算器３８のアウトプットは、予じめ選択した最大値（ｍａｘ）と予じめ選択した最小値（ｍｉｎｉｍｕｍ）との間に加算器３８のアウトプットを限定する限定器４０へとインプットされ、そして加えられるトルクの範囲を限定する。限定器４０のアウトプットは、限定器４０のアウトプットと比例利得増幅器３２のアウトプットとを足し合わせる加算器４２へと供給される。加算器４２は、ブレーキトルクアウトプット命令Ｔ_outputをそのアウトプットとしてブレーキアクチュエーター１６へと供給する。
【００２７】
更に限定器４０のアウトプットは、デジタル領域において、限定器４０から（例えば先のサンプルから）の最終積分器アウトプットを示すシグナルＴ_prevをそのアウトプットとして供給する積分器ブロック４４を通じて送り返される。積分器ブロック４４からのアウトプットＴ_prevは次に、該アウトプットＴ_prevが積分利得増幅器３４のアウトプットへと加算される加算器３８へとインプットされ、これにより該Ｐ−Ｉ制御装置の積分部分が完了する。後に理解されるように、積分器ブロック４４のアウトプットシグナルＴ_prevは通常、（比例成分を控除した）最終制御サンプルの間の制御装置１４のブレーキトルクアウトプット命令を示す。アウトプットシグナルＴ_prevは、同じく制御装置１４に包含される変化関数ブロック４８へとインプットされる。変化関数ブロック４８はトルクセンサー２２からの実測トルクシグナルＴ_mと共に積分器ブロック４４からのアウトプットシグナルＴ_prevと限定実測トルクＴ_limとを合わせて、制御装置１４がトルクフィードバックと連動するのかあるいは開放ループ制御と連動するのかを決定する。特に、実測トルクシグナルＴ_mは変化関数ブロック４８にインプットされる。加えて、実測トルクシグナルＴ_mは、実測トルクの値を最小値（例えば０）および最大値（ｒ）を有する予め規定された範囲に限定する限定器５０へとインプットする。次に、限定された実測トルクＴ_limが限定器５０から変化関数ブロック４８へとアウトプットされる。変化関数ブロック４８は各アウトプットを以下に示すように組み合わせて、上記のように加算器３０の負の端子へとアウトプットされるトルクフィードバックシグナルＴ_fbを発生させる。
【００２８】
マイクロプロセッサー等を利用して行われる変化関数ブロック４８の操作の裏側にある原理の理解を深めるためには、以下の技術背景が有用であると考えられる。
機能に対する二つのシグナルの影響を変えるために、以下の方法が利用できる。
Ｙ（Ａ，Ｂ） ＝ Ａｘ ＋ Ｂ（１−ｘ） 方程式（１）
ここでＹ（Ａ，Ｂ）はアウトプットであり、ＡとＢはインプットであり、そしてｘは０と１の間を変化する数字である。ｘの値はアウトプットに対するＡとＢの影響を制御する。
【００２９】
アウトプットに対するインプットの影響を制御するためにＡを利用することが望ましいのであれば、方程式（１）は
Ｙ（Ａ，Ｂ）＝Ａ²−ＡＢ＋Ｂ 方程式（２）
ここでＡとＢは１に標準化され、そしてＡは方程式（１）からのｘと等しい
のように表すことができる。
【００３０】
この手段は、該インプットＡの全範囲に亘って制御を変化させる。該シグナルの影響をより狭い範囲に亘って変化させることが更に望ましいかもしれない。もし該範囲がｒに対して０と定義された場合、以下の方法が利用できる。
もしＡ＜ｒであるならばＣ＝Ａ
もしＡ＞ｒであるならばＣ＝ｒ
従って、方程式（２）は、
Ｙ（Ａ，Ｂ）＝ＡＣ／ｒ＋Ｂ−ＢＣ／ｒ＝Ｂ＋ＣＡ／ｒ−ＣＢ／ｒ
方程式（３）
のように書き直すことができる。
方程式（３）を
Ａが実測トルクＴ_mを表し、
Ｂが先のトルクＴ_prevを表し、
Ｃが限定実測トルクＴ_limを表し、
ｒが限定実測トルクＴ_limの０からｒの範囲の上限を表し、そして
Ｙ（Ａ，Ｂ）がトルクフィードバックシグナルＴ_fbを表す
場合において、図２の実施態様のトルクレベル変化制御装置１４へと適用すると、変化関数ブロック４８は方程式（３）を実行するために次のように構成される。
Ｔ_fb＝Ｔ_prev＋Ｔ_limＴ_m／ｒ−Ｔ_limＴ_prev／ｒ 方程式（４）
【００３１】
後に理解されるように、実測トルクＴ_mが０に近づくと限定実測トルクＴ_limも０に近づく。従って、方程式（４）から注目されるように、実測トルクＴ_mが０に近づくとトルクフィードバックシグナルＴ_fbがＴ_prevに近づくか若しくは実測ブレーキトルクから独立している（例えばトルク補償の無い）開放ループ制御へと近づく。実測ブレーキトルクＴ_mがｒの値を過ぎて増加するにつれて、トルクフィードバックシグナルＴ_fbは該実測ブレーキトルクに基づいて全閉鎖ループ制御を表す実測トルクＴ_mと等しくなる。実測ブレーキトルクＴ_mの０とｒ（規定された範囲）の間で、該トルクフィードバックシグナルは開放ループ制御と閉鎖ループ制御の間を徐々に変化する。
【００３２】
そのような方法で、制御装置１４は、低速遮断を実行する必要はないのでトルク補償を実質的に０である車輪速度へと提供する。その代わりに、実測トルクが減少するにつれてトルク制御装置１４はトルク補償を減少させる。予め規定の限界値ｒ以上においては、制御装置１４は実測トルクに基づいて閉鎖ループ制御を提供して全トルク補償を提供する。０からｒの範囲内で、該トルクフィードバックは閉鎖ループ制御と開放ループ制御の間を徐々に変化する。従って、時間或いはトルクレベルに関係なく、ブレーキ感覚の断続性は排除もしくは減少される。更に、トルクレベル変化を適用することによって、アクチュエーター１６によって運転されるような液圧式ブレーキアセンブリー１８は、全フィードバックシグナルＴfbがブレーキのがたつき現象を排除する制御装置へ渡される前に充填されてもよい。そのような充填補償は低速でも高速でも発生する。
【００３３】
図３は流動制御弁（図示されていない）を包含するブレーキアクチュエーター１６と併用される制御装置１４のもう一つの実施態様を示している。公知のように、ある種類のブレーキアクチュエアーター１６には、ブレーキアセンブリー１８に供給されてブレーキトルクを発生させる圧媒液の流れを制御する流動制御弁が包含される。図３に示される実施態様は図２に示される実施態様と実質的に同じものであるので、簡潔にするため、ここでは両者の相違点のみを説明する。
【００３４】
図３に示される実施態様には、ブレーキトルク命令Ｔ_outputを用いて流動制御弁を制御する結果として、ブレーキアクチュエーター１６によって生み出される液ブレーキ圧を測定するための圧力センサー６０（図１においてシルエットで示されている）が包含される。センサー６０のアウトプットＰ_mはブレーキアセンブリー１８に供給される液ブレーキ圧を表し、そしてアウトプットＰ_mは制御装置１４（これも図１においてシルエットで示されている）へと送り返される。従って、先に適用されたトルクを示す変化関数ブロック４８へのインプットとして積分器ブロック４４のアウトプットを利用するよりは、その代わりに実測圧力Ｐ_mが利用される。圧力センサー６０とトルクセンサー２２の両方に利得を用意し、等しいフルスケール値を有するようにすることが好ましい。
【００３５】
方程式（３）を
Ａが実測トルクＴ_mを表し、
Ｂが実測圧力Ｐ_mを表し、
Ｃが限定実測トルクＴ_limを表し、
ｒが限定実測トルクＴ_limの０からｒの範囲の上限を表し、そして
Ｙ（Ａ，Ｂ）がトルクフィードバックシグナルＴ_fbを表す
場合において、図３の実施態様のトルクレベル変化制御装置１４に対して適用すると、変化関数ブロック４８は方程式（３）を実行するために次のように構成される。
Ｔ_fb＝Ｐ_m＋Ｔ_limＴ_m／ｒ−Ｔ_limＰ_m／ｒ 方程式（５）
【００３６】
従って、実測トルクＴ_mが０に近づくと限定実測トルクＴ_limも０に近づく。よって方程式（５）から注目されるように、実測トルクＴ_mが０に近づくとトルクフィードバックシグナルＴ_fbがＰ_mに近づくか若しくは実測ブレーキトルクから独立している開放ループ制御へと近づく。同時に、該システムはＰ_mに基づいて閉鎖ループ圧力制御へと効果的に変化する。実測ブレーキトルクＴ_mがｒの値を過ぎて増加するにつれて、トルクフィードバックシグナルＴ_fbは該実測ブレーキトルクに基づいて全閉鎖ループ制御を表す実測トルクＴ_mと等しくなる。実測ブレーキトルクＴ_mの０とｒ（規定された範囲）の間で、該トルクフィードバックシグナルは開放ループ制御と閉鎖ループ制御の間を徐々に変化する。
【００３７】
その結果、図３に示される実施態様は、上記において説明される図２に示される実施態様と同じ有利な特徴を提供する。
【００３８】
図４ａには開放ループから閉鎖ループへの変化における制御装置１４の効果を説明するトルクフィードバックＴ_fb対実測トルクＴ_mのプロットが示されている。８ビットの制御装置１４では、図４ａの例におけるトルク命令Ｔ_cが１２８ユニット（ハーフスケール）において一定になる傾向がある。ｒの値は６４に予じめ選択される。制御装置１４が、例えば制御装置のアウトプットＴ_outputが要求されるトルク命令Ｔ_cと等しいというような安定な状態にあるということも仮定される。図４ａに示されるように、（２５６ユニットのフルスケール値も有する）該実測トルクが０から６４ユニットまで増加するにつれて、トルクフィードバックシグナルＴ_fbは安定状態の値である１２８から６４まで徐々に変化する。実測トルクＴ_mが６４を超えて増加するにつれて、制御装置１４は全閉鎖ループの形式で作動し、そしてトルクフィードバックシグナルＴ_fbは実測トルクＴ_mと共に直線的に増加する。同様に、もし実測トルクＴ_mが減少するのであれば、フィードバックシグナルＴ_fbはｒを超える大きい値に対して直線的に減少する。しかしながら、実測トルクＴ_mがｒより小さい値に減少するにつれて、実測トルクＴ_mが０に達するまで実測トルクフィードバックシグナルＴ_fbは徐々に遮断されてゆく。
【００３９】
図４ｂは、図４ａに関して説明された条件と同じ条件下において実測トルクＴmの関数としてプロットされたエラーシグナルＴ_errorを表している。実測トルクＴmが６４（ｒの値）を超えて増加するまでエラーシグナルＴ_errorは該開放ループ制御によって限定されることに注意されたい。
【００４０】
図５は、図３の実施態様に従って制御装置１４の操作を説明しているプロットである。図５に示されるプロットを本発明に従うトルクレベル変化フィードバックを包含しない制御装置の相当する操作を説明する図６に示されるプロットと比較されたい。最も注目すべきは、図６に示される制御装置は０からのブレーキの適用において大きなトルクと圧力スパイク（一般に「ＳＰ」として分類される）を示すことである。そのようなスパイクの使用は図５に示されるように本発明においては避けられる。
【００４１】
従って、トルクレベル変化を用いたトルクフィードバック制御を有する該ブレーキシステムは車輪速度０に対してさえ好適なトルク補償を与えることが理解される。さらに、トルクのある範囲において閉鎖ループ制御と開放ループ制御との間を徐々に変化することによって、円滑で連続的なブレーキを得ることができる。
【００４２】
本発明を特定の好ましい実施態様に関連して説明してきたが、同等または変更されたものを本明細書を読解した際に当業者が思い至るであろうことは明らかである。例えば、上記方程式（１）は、該関数に影響する二つのシグナルの間に直線関係を仮定する。本発明の範囲から逸脱しない限り、より高次な関係を使用してもよい。加えて、上記の例において、トルク遮断は０からｒの範囲内で実施される。しかしながら、別の実施態様では、ｑ（０ではない）からｒまでの異なる範囲が規定されてもよい。そのような実施態様は、全トルク遮断が該実測トルクが０に達する以前に発生するのが望ましい場合に有用であるかもしれない。
【００４３】
別の実施態様では、上記において説明された該Ｐ−Ｉ型制御装置以外の制御機構を利用して本発明が実施できるであろう。例えば、本発明の範囲から逸脱しない範囲で、ＰＩＤ型制御装置が利用されてもよい。更に、本発明の制御方法は、特にトルクセンサーの無い乗物に対して、トルク以外の媒介変数を用いて利用されてもよい。例えば、ブレーキは乗物の加速度に関連するフィードバックに基づいて制御されてもよい。加速度を検知するための加速度計または他の手段によって該トルクセンサー以外のフィードバックシグナルが提供される。レベル変化制御装置は、該トルクフィードバックシグナルの代わりに上記において説明された原理と同じ原理を用いて検知された加速度に関連するフィードバックの量を決定する。
【００４４】
本発明はそのような同等または変更したもののすべてを包含し、そして以下の請求項の範囲によってのみ限定される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従ってトルクレベル変化制御装置を用いるトルクフィードバック制御が組み込まれているブレーキシステムのブロック図である。
【図２】圧力弁の適用に基づいたブレーキシステムを有する実施態様において使用されるための、本発明に従うトルクレベル変化制御装置の概略図である。
【図３】流動弁の適用に基づいたブレーキシステムを有する実施態様において使用されるための、本発明に従うトルクレベル変化制御装置の概略図である。
【図４】（ａ）一定のトルク命令に対する、トルクフィードバックと実測トルクの関係を示すプロットである。
（ｂ）図４（ａ）に示されている該プロットに対応する、制御装置エラー対実測トルクの関係を示すプロットである。
【図５】本発明の一例による必要トルク、実測圧力、および実測トルクを示すプロットである。
【図６】従来の制御装置を用いる、必要トルク、実測圧力、および実測トルクを示すプロットである。

Claims (29)

1. 車輪に加えられるべきブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取るためのインプットおよびブレーキトルクアウトプット命令に基づいて車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーにブレーキトルクアウトプット命令を提供するためのアウトプットを有するトルクレベル変化制御装置；該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーと該トルクレベル変化制御装置に運動可能に連結されており、車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定しそして加えられたブレーキトルクの量を示す該トルクレベル変化制御装置へとシグナルを送り返すためのトルクセンサー；ここで該トルクレベル変化制御装置は、該トルクセンサーから送り返された該シグナルに基づきトルクフィードバック制御を用いて該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーへと提供される該ブレーキトルクアウトプット命令を調節し、そして該トルクレベル変化制御装置は、該車輪に加えられたブレーキトルクの実測量に基づいて閉鎖ループ制御の中または外へと変化することによって該トルクフィードバック制御の度合いを限定するように構成されている、を包含する乗物の車輪に掛けられるブレーキトルクを制御するためのシステム。
2. 該トルクレベル変化制御装置は、所定の範囲内にある、車輪に加えられるブレーキトルクの検知に基づきトルクフィードバック制御のない開放ループ制御を適用する方向に向かって変化する、請求項１のシステム。
3. 該トルクレベル変化制御装置は所定の限界値を超えるシグナルの結果として該トルクセンサーからのシグナルに基づいてトルクフィードバック制御を完全に利用する、請求項２のシステム。
4. 該ブレーキトルクアウトプット命令は該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリー内に包含される圧力弁を制御するように作用する、請求項１のシステム。
5. 該ブレーキトルクアウトプット命令は該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリー内に包含される流動弁を制御するように作用する、請求項１のシステム。
6. 該流動弁によって制御される流体の実測圧力のための圧力センサーをさらに包含してなり、該圧力は車輪に加えられたブレーキ力の量を示しており、そして該トルクレベル変化制御装置は該圧力センサーからアウトプットを受け取って低トルクレベルにおいて閉鎖ループ圧力制御を実行する、請求項５のシステム。
7. 乗物が航空機である、請求項１のシステム。
8. 乗物が自動車である、請求項１のシステム。
9. 車輪に加えられるべきブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取るためのインプットおよびブレーキトルクアウトプット命令に基づいて車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに、ブレーキトルクアウトプット命令を提供するためのアウトプットを有するトルクレベル変化制御装置；該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーと該トルクレベル変化制御装置に運動可能に連結されており、該車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定しそして加えられたブレーキトルクの量を示す該トルクレベル変化制御装置へとシグナルを送り返すためのトルクセンサー；ここで該トルクレベル変化制御装置は、実測ブレーキトルクから独立している該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と実測ブレーキトルクの関数として該実測ブレーキトルクに基づく該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な閉鎖ループフィードバック制御との間で変化する、を包含する乗物の車輪に掛けられるブレーキトルクを制御するためのシステム。
10. 該トルクレベル変化制御装置が、該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と実測ブレーキトルクの関数として実測ブレーキトルクの範囲を超える該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な閉鎖ループフィードバック制御との間で変化する、請求項９のシステム。
11. 該関数が一次方程式によって表される、請求項１０のシステム。
12. 該関数が二次方程式若しくはより高次の方程式によって表される、請求項１０のシステム。
13. 該トルクレベル変化制御装置が変化する速度が制御される、請求項１０のシステム。
14. 乗物が航空機である、請求項９のシステム。
15. 乗物が自動車である、請求項９のシステム。
16. 車輪に加えられるべきブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取り、そしてブレーキトルクアウトプット命令に基づき車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーにブレーキトルクアウトプット命令を与え；車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定しそして加えられたブレーキトルクの量を示すシグナルを用いて該ブレーキトルクアウトプット命令のトルクフィードバック制御を実行し；そしてブレーキトルクの実測量に基づく該トルクフィードバック制御を用いて該ブレーキアクチュエーターへと提供される該ブレーキトルクアウトプット命令を調節する；上記工程から成り、ここで該調節工程は該車輪に加えられたブレーキトルクの量に基づいて閉鎖ループ制御の中または外へと変化することによって該トルクフィードバック制御の度合いを限定する工程を包含する、乗物の車輪に掛けられるブレーキトルクを制御するための方法。
17. 該限定工程が、所定の範囲内にある、該車輪に加えられるブレーキトルクの検知に基づいて該トルクフィードバック制御のない開放ループ制御を適用する方向に向かって変化することを包含する、請求項１６の方法。
18. 該限定工程が所定の限界値を超えるシグナルの結果として、該トルクセンサーからのシグナルに基づいて該トルクフィードバック制御を完全に利用することを包含する、請求項１７の方法。
19. 車輪に加えられるべきブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取り、そしてブレーキトルクアウトプット命令に基づき車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーにブレーキトルクアウトプット命令を与え；該車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定しそして加えられたブレーキトルクの量を示すシグナルを用いて該ブレーキトルクアウトプット命令のトルクフィードバック制御を実行し； そして実測ブレーキトルクから独立している該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と実測ブレーキトルクの関数として該実測ブレーキトルクに基づく該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な閉鎖ループフィードバック制御との間で変化する；上記工程から成る、乗物の車輪に掛けられるブレーキトルクを制御するための方法。
20. 該変化工程が、該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と実測ブレーキトルクの関数として該実測ブレーキトルクの範囲を超えて該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な閉鎖ループフィードバック制御との間で変化することを包含する、請求項１９の方法。
21. 車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定するトルクセンサーのアウトプットに基づいてブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーを介して乗物の車輪に加えられるブレーキトルクを制御するためのトルクレベル変化制御装置であり、ここで該トルクセンサーのアウトプットは該トルクレベル変化制御装置へと送り返され、
    そして該トルクレベル変化制御装置は、
    車輪に加えられるべきブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取るためのインプット、およびブレーキトルクアウトプット命令に基づいて車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに該ブレーキトルクアウトプット命令を提供するためのアウトプット；該トルクセンサーのアウトプットを受け取るためのもう一つのインプット；並びに該トルクセンサーから受け取ったアウトプットに基づきトルクフィードバック制御を用いて該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーに提供されるブレーキトルクアウトプット命令を調節するための回路部品から成り、そして該車輪に加えられるブレーキトルクの実測量に基づいて閉鎖ループ制御の中または外へと変化することによって該トルクフィードバック制御の度合いを限定する、上記トルクレベル制御装置。
22. トルクレベル変化制御装置は、所定の範囲内にある、車輪に加えられるブレーキトルクの検知に基づきトルクフィードバック制御のない開放ループ制御を適用する方向に向かって変化する、請求項２１の制御装置。
23. トルクレベル変化制御装置は所定の限界値を超えるシグナルの結果としてトルクセンサーからのシグナルに基づいて該トルクフィードバック制御を完全に利用する、請求項２２の制御装置。
24. 車輪に加えられたブレーキトルクの量を測定するトルクセンサーのアウトプットに基づいてブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーを介して乗物の車輪に加えられるブレーキトルクを制御するためのトルクレベル変化制御装置であり、ここで該トルクセンサーのアウトプットは該トルクレベル変化制御装置へと送り返され、
    そしてトルクレベル変化制御装置は、
    車輪に加えられるべきブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令を受け取るインプット、およびブレーキトルクアウトプット命令に基づいて車輪にブレーキトルクを加える該ブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーにブレーキトルクアウトプット命令を提供するためのアウトプット；トルクセンサーのアウトプットを受け取るためのもう一つのインプット；並びに実測ブレーキトルクから独立している該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と実測ブレーキトルクの関数として該実測ブレーキトルクに基づく該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な閉鎖ループフィードバック制御との間で変化する回路部品から成る、上記トルクレベル変化制御装置。
25. トルクレベル変化制御装置が、ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な開放ループ制御と実測ブレーキトルクの関数として該実測ブレーキトルクの範囲を超えて該ブレーキトルクアウトプット命令の実質的な閉鎖ループフィードバック制御との間で変化する、請求項２４の制御装置。
26. 該関数が一次方程式によって表される、請求項２５の制御装置。
27. 該関数が二次方程式若しくはより高次の方程式によって表される、請求項２５の制御装置。
28. 該トルクレベル変化制御装置が変化する速度が制御される、請求項２４の制御装置。
29. 車輪に加えられるべきブレーキトルクの望ましい量を示すブレーキトルク命令受け取り、そしてブレーキトルクアウトプット命令に基づき車輪にブレーキトルクを加えるブレーキアクチュエーターおよびアセンブリーにブレーキトルクアウトプット命令を与え；車輪に加えられたブレーキトルクの量の結果として変化するパラメーターを測定し、該実測パラメーターを示すシグナルを用いてブレーキトルクアウトプット命令のフィードバック制御を実行し；そして該実測パラメーターの値に基づきフィードバック制御を用いてブレーキアクチュエーターへと提供されるブレーキトルクアウトプット命令を調節する；上記工程から成り、そして該調節工程は該実測パラメーターの値に基づいて閉鎖ループ制御の中または外へと変化することによってフィードバック制御の度合いを限定する工程を包含する、乗物の車輪に加えられるブレーキトルクを制御するための方法。

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