JP5741278B2 - 車両 - Google Patents
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Description
a1 =aT +aG +L1 ωR ’+L1 ωM ’ ・・・式(1)
a2 =aT +aG +L2 ωR ’+L2 ωM ’ ・・・式(2)
そして、式(1)から式(2)を減算すると、次の式(3)を得ることができる。
a1 −a2 =(L1 −L2 )ωR ’+(L1 −L2 )ωM ’ ・・・式(3)
ここで、L1 及びL2 の値は、第1横加速度センサ44a及び第2横加速度センサ44bの高さであるから既知である。また、ωM ’の値は、リンクモータ25の角速度ωM の微分値であるから既知である。すると、前記式(3)の右辺においては、第1項のωR ’の値のみが未知であり、他の値はすべて既知である。したがって、第1横加速度センサ44a及び第2横加速度センサ44bの検出値a1 及びa2 から、ωR ’の値を得ることが可能である。つまり、第1横加速度センサ44a及び第2横加速度センサ44bの検出値a1 及びa2 に基づいて、不要加速度成分を取り除くことができる。
Δa=a1 −a2 ・・・式(4)
続いて、横加速度演算部48は、ΔL呼出を行うとともに(ステップS4)、L2 呼出を行う(ステップS5)。前記ΔLは次の式(5)によって表される。
ΔL=L1 −L2 ・・・式(5)
続いて、横加速度演算部48は、合成横加速度aを算出する(ステップS6)。なお、合成横加速度aは、横加速度センサ44が1つである場合における横加速度センサ値aに相当する値であって、第1横加速度センサ値a1 と第2横加速度センサ値a2 とを合成した値であり、次の式(6)及び(7)によって得られる。
a=a2 −(L2 /ΔL)Δa ・・・式(6)
a=a1 −(L1 /ΔL)Δa ・・・式(7)
理論上は、式(6)によっても式(7)によっても、同じ値を得ることができるが、周方向の変位によって生じる加速度はロール中心からの距離に比例するので、実際上は、ロール中心により近い方の横加速度センサ44、すなわち、第2横加速度センサ44bの検出値であるa2 を基準にすることが望ましい。そこで、本実施の形態においては、式(6)によって合成横加速度aを算出することとする。
Δψ=(ψ(t)−ψold )/TS ・・・式(8)
そして、リンク角速度推定部50は、ψold =ψ(t)として保存し(ステップS13−4)、ヨーレートの微分処理を終了する。
Δψ(t)=Δψold /(1+TS w)+TS wψ/(1+TS w) ・・・式(9)
該式(9)は、バンドパスフィルタとして一般的に使用されるIIR(Infinite Impulse Response)フィルタの式であるが、単純に一次遅れ系のローパスフィルタを用いてもよい。IIRフィルタとしては、例えば、チェビシェフII型フィルタを使用してもよいし、その他のフィルタを使用してもよい。また、一般的に使用されるFIR(Finite Impulse Response)フィルタを使用してもよい。さらに、バンドパスフィルタのカットオフ周波数(−3〔dB〕周波数)は、10〔Hz〕以下であることが望ましく、数〔Hz〕であることがより望ましい。
f2 =dη/dt=(ν/g)(dψ/dt) ・・・式(10)
前述のように、リンク角センサ25aは、中央縦部材21に対する上側の横リンクユニット31Uの角度の変化、すなわち、リンク角の変化を検出する。ここで、リンク角をηとし、旋回時における車体の傾斜角が、横加速度としての遠心力a0 と重力gとが釣り合うように制御されているものとすると、路面が水平であれば、遠心力a0 と重力gとの間には、次の式(11)で表される関係が成立する。
a0 cos η=gsin η ・・・式(11)
該式(11)から、次の式(12)が導出される。
a0 /g=sin η/cos η=tan η ・・・式(12)
さらに、該式(12)から、次の式(13)が導出される。
a0 =gtan η ・・・式(13)
一方、ヨーレートがψであり、旋回半径がrであるとすると、車速ν及び旋回時に車体に作用する横加速度としての遠心力a0 は次の式(14)及び(15)によって表される。
ν=rψ ・・・式(14)
a0 =rψ2 =νψ ・・・式(15)
そして、該式(15)と前記式(13)とから、次の式(16)が導出される。
tan η=νψ/g ・・・式(16)
さらに、tan η≒ηと近似することができるとともに、車速νの変化がリンク角ηの変化と比較して十分に遅いので、車速νを定数とみなすことができるとすると、前記式(16)から、前記式(10)を得ることができる。
af =Adη/dt ・・・式(17)
ここで、Aは、0〜1の任意の値であり、車両10の構造に応じて決定されるチューニング定数である。
da/dt=(a−aold )/TS ・・・式(18)
そして、傾斜制御部47は、aold =aとして保存する(ステップS25)。つまり、今回の車体傾斜制御処理実行時に取得した横加速度センサ値aをaold として、記憶手段に保存する。
UP =GP a ・・・式(19)
続いて、傾斜制御部47は、第2制御値UD を算出する(ステップS27)。ここで、微分制御動作の制御ゲイン、すなわち、微分時間をGD とすると、第2制御値UD は次の式(20)によって算出される。
UD =GD da/dt ・・・式(20)
続いて、傾斜制御部47は、第3制御値Uを算出する(ステップS28)。該第3制御値Uは、第1制御値UP と第2制御値UD との合計であり、次の式(21)によって算出される。
U=UP +UD ・・・式(21)
第3制御値Uを算出すると、傾斜制御部47は、リンク角速度推定部50からリンク角速度制御値af を受信する(ステップS29)。
U=U+af ・・・式(22)
最後に、傾斜制御部47は、第4制御値Uを速度指令値としてリンクモータ制御部42へ出力して(ステップS31)、傾斜制御処理を終了する。
δ* =δ−GSTd2 δ/dt2 ・・・式(23)
続いて、操舵制御部66は、リンク角補正値USLを算出する(ステップS46)。ここで、ハンドル角に応じてリンク角を制御する制御ゲイン、つまり、ハンドルを切る方向に応じて車体を旋回方向内側に傾斜させるようにリンク角を制御する制御ゲインをGSLとすると、リンク角補正値USLは次の式(24)によって算出される。
USL=GSLd2 δ/dt2 ・・・式(24)
続いて、操舵制御部66は、リンク角マスク値GLMを算出する(ステップS47)。ここで、カウンタステア操作の影響を消すための関数をf4 とすると、リンク角マスク値GLMは次の式(25)によって算出される。
GLM=f4 (d2 δ/dt2 ) ・・・式(25)
なお、f4 は、カウンタステア操作時に、横加速度に基づいた傾斜制御処理の影響を排除するための関数である。カウンタステア操作によって、乗員の意図した旋回方向と逆の旋回方向への旋回が開始されるので、該旋回により発生する遠心力が、乗員の意図した旋回方向の内側に車体を傾斜させる方向の横加速度として検出される。そのため、該横加速度に基づいた傾斜制御処理が行われると、乗員の意図した旋回方向の外側に車体を傾斜させることになってしまう。したがって、カウンタステア操作時には、横加速度に基づいた傾斜制御処理の影響を排除する必要がある。
y=−1/XMAX ・|x|+1 ・・・式(26)
続いて、操舵制御部66は、算出した操舵角目標値δ* を操舵モータ制御部67へ出力する(ステップS48)。
U=GLMU+USL ・・・式(27)
続いて、リンクモータ制御部42は、リンク角の角速度、すなわち、リンク角速度Δηを取得する(ステップS54)。該リンク角速度Δηは、リンク角センサ25aが検出したリンク角センサ値ηを取得し、該リンク角センサ値ηを時間微分することによって算出される。また、リンクモータ制御部42は、リンク角速度Δηの値を外乱演算部43から取得することもできる。
ε=U−Δη ・・・式(28)
なお、Uは第5制御値Uである。
UM =GMPε ・・・式(29)
なお、GMPはモータ制御比例ゲインであって、GMPの値は、実験等に基づいて設定された値であり、あらかじめ記憶手段に格納されている。
δ* =δ−GSTδSL ・・・式(31)
続いて、操舵制御部66は、リンク角補正値USLを算出する(ステップS67)。ここで、リンク角補正値USLは次の式(32)によって算出される。
USL=GSLδSL ・・・式(32)
続いて、操舵制御部66は、リンク角マスク値GLMを算出する(ステップS68)。ここで、リンク角マスク値GLMは次の式(33)によって算出される。
GLM=f4 (δSL) ・・・式(33)
続いて、操舵制御部66は、算出した操舵角目標値δ* を操舵モータ制御部67へ出力する(ステップS69)。
{1−0.1s}/{1+0.11s+0.001s2 } ・・・式(34)
なお、該式(34)は、次の式(35)に式(36)を乗じることによって得られたものである。
{1−0.1s}/{1+0.01s} ・・・式(35)
1/{1+0.1s} ・・・式(36)
前記式(35)は、ラプラス変数による表現において零点を持つような伝達関数に対応し、前記式(36)は、一次遅れ要素に対応するものであって安定性を補償するために使用される。
δ* =δG(z) ・・・式(37)
なお、伝達関数G(s)は、連続系の伝達関数なので、そのままでは操舵制御ECU61で計算することができない。そのため、例えば、双一次変換等によって、連続系の伝達関数G(s)は、あらかじめ、離散系の伝達関数G(z)に変換されて使用される。
USL=GSL{δ−δ* } ・・・式(38)
続いて、操舵制御部66は、リンク角マスク値GLMを算出する(ステップS75)。ここで、リンク角マスク値GLMは次の式(39)によって算出される。
GLM=f4 (δ−δ* ) ・・・式(39)
続いて、操舵制御部66は、算出した操舵角目標値δ* を操舵モータ制御部67へ出力する(ステップS76)。
11 搭乗部
12F、12L、12R 車輪
20 本体部
25 リンクモータ
41a ハンドルバー
65 操舵モータ
Claims (5)
- 互いに連結された操舵部及び本体部を備える車体と、
前記操舵部に回転可能に取り付けられた車輪であって、前記車体を操舵する操舵可能な操舵輪と、
前記本体部に回転可能に取り付けられた車輪であって、操舵不能な非操舵輪と、
操舵指令情報を入力する操舵装置と、
前記操舵部又は本体部を旋回方向に傾斜させる傾斜用アクチュエータ装置と、
前記操舵装置から入力された操舵指令情報に基づいて前記操舵輪の操舵角を変化させる操舵用アクチュエータ装置と、
前記傾斜用アクチュエータ装置及び操舵用アクチュエータ装置を制御する制御装置とを有し、
該制御装置は、操舵初期に、前記操舵指令情報に含まれる操舵方向に車体の重心を移動させるように制御して旋回方向内側に向けた加速度を発生させることを特徴とする車両。 - 前記制御装置は、操舵初期に、前記操舵指令情報に含まれる操舵方向と反対の方向に前記操舵輪の操舵角を変化させるように操舵用アクチュエータ装置を制御することによって、前記車体の重心を移動させる請求項1に記載の車両。
- 前記制御装置は、前記操舵指令情報に含まれる操舵角の微分値を使用することによって、操舵初期にのみ、前記操舵指令情報に含まれる操舵方向と反対の方向に前記操舵輪の操舵角を変化させるように操舵用アクチュエータ装置を制御する請求項2に記載の車両。
- 前記操舵初期は、前記操舵指令情報に含まれる操舵角の微分値と前記操舵指令情報に含まれる操舵角の二階微分値との積が零又は正のときである請求項3に記載の車両。
- 前記制御装置は、零点がある一次遅れの伝達関数を使用することによって、操舵初期にのみ、前記操舵指令情報に含まれる操舵方向と反対の方向に前記操舵輪の操舵角を変化させるように操舵用アクチュエータ装置を制御する請求項2に記載の車両。
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