CN102047094A - 行驶试验装置的带蛇行防止装置以及带蛇行防止方法 - Google Patents

Abstract

提供一种行驶试验装置的带蛇行防止装置以及带蛇行防止方法，行驶试验装置(2)的带蛇行防止装置(1)具有第一控制机构(14)、第二控制机构(15)以及第三控制机构。第一控制机构(14)控制滚筒摆动机构(8)，以检测带(6)的位置，使带(6)的检测位置和预先设定的目标位置的差为零。第二控制机构(14)控制滚筒摆动机构(8)，以检测由滚筒摆动机构(8)摆动的从动滚筒(5)的摆动量，使检测的从动滚筒(5)的摆动量成为目标摆动量。

Description

行驶试验装置的带蛇行防止装置以及带蛇行防止方法

技术领域

本发明涉及一种行驶试验装置的带蛇行防止装置以及带蛇行防止方法。

背景技术

公知的是在评价轮胎或车辆等的滚动体的行驶特性的行驶试验装置中采用金属制的带。在行驶试验装置中设置从动滚筒和驱动滚筒，在从动滚筒和驱动滚筒之间架设环状带。在行驶试验装置中，带的上侧的平坦面作为试验路面构成，使滚动体接地在该试验路面上，通过使带行驶，评价滚动体的行驶特性。

但是，虽然从动滚筒、驱动滚筒的截面形成为正圆，但微观观察时这些滚筒并不是正圆。另外，也难以将两个滚筒严格意义上配置成平行，在带上也存在微小的凹凸。因此，在架设在两个滚筒之间的带上无法避免蛇行或错位。

因此，例如在专利文献1～专利文献3中公开了一种修正蛇行的装置，其检测带的端部位置，基于检测到的带位置使从动滚筒倾斜或调整张力，从而修正蛇行。

专利文献1：日本特开2004-359379号公报

专利文献2：日本特开2005-351302号公报

专利文献3：日本特开2005-326638号公报

但是，即便使滚筒倾斜等动作，若带不至少转一圈左右，则在滚筒上旋转的带的轨道就不会改变，因此，一般说与用于滚筒的倾斜动作的伺服电动机或液压缸相比，带的轨道变化具有非常大的时间常数。因此，在专利文献1～专利文献3的装置中，即便使从动滚筒摆动，带也不会马上就移动到目标位置，存在着在下一控制周期残留响应延迟的影响，无法充分进行带位置控制的顾虑。

另外，根据过去的知识了解到：在使滚筒摆动后不久的带上，在与带朝向目标位置的方向相反的方向上产生响应的过渡现象。如果产生这种过渡现象，则还存在着如下顾虑：在检测到的带的位置的错位量上加上过渡现象引起的多余的变位量，通过控制反而会使带的位置蛇行或振动。

发明内容

本发明是鉴于上述问题而提出的，目的在于提供一种行驶试验装置的带蛇行防止装置以及蛇行防止方法，其可以将带迅速修正为目标位置，可以可靠防止带的蛇行或振动。

发明人考虑到：只要与滚筒摆动机构的时间常数相比，带的时间常数非常大，则使时间常数小的滚筒摆动机构的响应性进一步变好。然后，意识到通过根据滚筒的摆动量来控制滚筒摆动机构，从而可以迅速将带修正为目标位置，从而完成本发明。

本发明的第一方式提供一种行驶试验装置的带蛇行防止装置，所述行驶试验装置是使滚动体在架设于一对滚筒之间的带上接地，从而对该滚动体的行驶特性进行评价的装置，所述带蛇行防止装置设置于所述行驶试验装置，所述带蛇行防止装置利用使另一方滚筒相对于一方滚筒摆动且根据其摆动量使带的位置可变的滚筒摆动机构来对带的蛇行进行修正，

所述行驶试验装置的带蛇行防止装置的特征在于：

所述行驶试验装置的带蛇行防止装置包括：

第一控制机构，其检测所述带的位置，控制所述滚筒摆动机构，以使带的检测位置和预先设定的目标位置的差为零；以及

第二控制机构，其检测由所述滚筒摆动机构摆动的另一方滚筒的摆动量，控制所述滚筒摆动机构，以使检测出的滚筒的摆动量成为目标摆动量。

本发明的行驶试验装置的带蛇行防止装置不仅具有基于带的检测位置和目标位置来控制滚筒摆动机构的第一控制机构，而且还具有基于滚筒的摆动量的检测值和目标来控制滚筒摆动机构的第二控制机构。根据该结构，时间常数小的滚筒摆动机构的响应性进一步变好，因此可以将带迅速修正到目标位置，可以可靠地防止带的蛇行或振动。

具体地说，所述第二控制机构检测另一方滚筒的摆动量，并且算出检测出的摆动量和目标摆动量的差，将所述摆动量的差反馈给滚筒摆动机构的输入侧。另外，所述第一控制机构算出所述带的检测位置和所述目标位置的差值，将所述差值反馈给所述滚筒摆动机构的输入侧。

发明人考虑到，设定一个只要带的响应延迟或向与目标位置相反的方向响应，则对这种带的响应进行模拟的带响应模型，只要基于该带响应模型把握带的错位状态就能够得到正确的带的检测位置。并且发现，使用通过向带响应模型输入滚筒的摆动量而算出的带的检测位置来控制滚筒摆动机构，从而可以将带迅速修正到目标位置。

即，优选所述行驶试验装置的带蛇行防止装置还包括第三控制机构，所述第三控制机构算出将由所述第二控制机构检测出的滚筒的摆动量输入给带响应模型而得到的带的预测位置与由带位置检测机构检测出的带的实测位置的差值，且算出通过对所述滚筒的所述摆动量进行积分而得到的积分值，并且基于所述差值和所述积分值算出所述带的检测位置。

根据该结构，第三控制机构根据基于带响应模型把握的带的错位状态来求出正确的带的检测位置。然后第一控制机构基于该正确的带的检测位置和带的目标位置来控制滚筒摆动机构。结果是，能够更迅速地将带修正到目标位置，可以更可靠地防止带的蛇行或振动。

具体地说，所述带响应模型对所述带朝向与目标位置相反的方向响应的举动以及/或者带的响应延迟进行模拟。

具体地说，所述第一控制机构具备根据所述带的检测位置和目标位置的差值算出所述滚筒摆动机构的目标摆动量的PID控制机构。另外，所述摆动量是另一方滚筒的摆动角或摆动角速度。

本发明的第二方式提供一种行驶试验装置的带蛇行防止方法，该方法使用滚筒摆动机构对带的蛇行进行修正，其中所述滚筒摆动机构设置于所述行驶试验装置，所述行驶试验装置是使滚动体在架设于一对滚筒之间的带上接地，从而对该滚动体的行驶特性进行评价的装置，所述滚筒摆动机构使另一方滚筒相对于一方滚筒摆动且根据其摆动量使带的位置可变，

所述行驶试验装置的带蛇行防止方法的特征在于：

检测所述带的位置，控制所述滚筒摆动机构，以使带的检测位置和预先设定的目标位置的差为零，并且

检测由所述滚筒摆动机构摆动的另一方滚筒的摆动量，控制所述滚筒摆动机构，以使检测出的滚筒的摆动量成为目标摆动量。

优选求出将所述滚筒的摆动量输入给带响应模型而求出的带的预测位置与实际检测到的带的实测位置的差值，基于所述滚筒的摆动量的积分值和所述差值求出所述带的检测位置。

发明效果

在本发明的行驶试验装置的带蛇行防止装置以及蛇行防止方法中，可以将带迅速修正到目标位置，并且可以可靠防止带的蛇行或振动。

附图说明

图1是第一实施方式的轮胎试验机的立体图；

图2是表示蛇行防止装置的信号的流动的框图；

图3是表示控制部的信号的流动的框图；

图4(a)是表示比较例的带位置的变位的图；图4(b)是表示实施例的带位置的变位的图；

图5是第二实施方式的轮胎试验机的立体图；

图6是表示带蛇行防止装置的信号的流动的框图；

图7是表示在控制部的信号的流动的框图；

图8是表示带相对于从动滚筒旋转角度的错位量的变位的图；

图9(a)是表示使用实施例的带蛇行防止装置进行控制的情况下的带的位置变化的图；图9(b)是表示使用比较例的带蛇行防止装置进行控制的情况下的带的位置变化的图；

图10是表示在使用带响应模型的控制部的信号流动的框图，其中带响应模型除了对逆响应的举动外还对带响应的延迟进行模拟；

符号说明

1-带蛇行防止装置

2-轮胎试验机

3-驱动电动机

4-驱动滚筒

5-从动滚筒

6-带

7D-下侧的平坦面

7U-上侧的平坦面

8-滚筒摆动机构

9-控制部

10-框部件

11-伺服电动机

12-摆动轴部

13-摆动量检测机构

14-第一控制机构

15-第二控制机构

16-第三控制机构

17-PID控制机构

21-带位置检测机构

31-第一控制部

32-第二控制部

33-第三控制部

R1、R2-旋转轴

R3-摆动轴

T-轮胎

具体实施方式

以下，基于附图详细说明本发明的行驶试验装置的蛇行防止装置以及蛇行防止方法的实施方式。

(第一实施方式)

图1表示设有本实施方式的带蛇行防止装置1的轮胎试验机2(行驶试验装置)。

轮胎试验机2具有：驱动滚筒4，其连结于驱动电动机3并且正反旋转自如；从动滚筒5，其被设置成相对于驱动滚筒4隔开距离且轴心彼此相互平行；以及带6，其是架设在驱动滚筒4和从动滚筒5之间的环状的金属板的带。在带6上，在驱动滚筒4和从动滚筒5之间形成上下两个平坦面7U、7D，轮胎T(滚动体)接地于在上侧的平坦面7U形成的路面(试验路面)。轮胎试验机2构成为使轮胎T接地于带6上的路面从而可以评价轮胎T的行驶特性。

而且，在以下说明中，将图1的纸面上下设为轮胎试验机2的上下。另外，朝向通过驱动滚筒4的上侧朝向从动滚筒5的带6的送出方向，将左端侧作为说明轮胎试验机2以及蛇行防止装置1时的左侧，将右端侧作为说明轮胎试验机2以及蛇行防止装置1时的右侧。另外，将图1中来自驱动滚筒4的带6的送出方向称为前方，将前方相反的方向称为后方。

驱动滚筒4形成为圆筒状，以卷绕带6。驱动滚筒4可以绕沿左右方向的旋转轴R1旋转，利用通过齿轮箱(未图示)连接于该旋转轴R1的驱动电动机3，可以切换自如地驱动驱动滚筒4向正反两方旋转。

从动滚筒5相对于驱动滚筒4在水平方向上隔开距离配置，且轴心彼此相互平行。与驱动滚筒4同样，从动滚筒5被配置成可以绕沿左右方向的旋转轴R2自由旋转。

带6由环状的金属带板或履带等形成，被卷绕在驱动滚筒4和从动滚筒5双方上。带6的朝向外周侧的表面由沥青或混凝土等材料形成。带6在驱动滚筒4和从动滚筒5之间具有上侧的平坦面7U和下侧的平坦面7D。在本实施方式中，相对于上侧的平坦面7U进一步从上方使试验对象的轮胎T接触。而且，带6的朝向外周侧的表面上还可以设置雪、冰或水的层，使得朝向外周侧的表面变成和实际路面同样的环境。

如图1以及图2所示，本实施方式的带蛇行防止装置1对设置于轮胎试验机2的驱动滚筒4和从动滚筒5之中，通过使从动滚筒5相对于驱动滚筒4摆动从而修正带6的蛇行。带蛇行防止装置1具有滚筒摆动机构8和控制该滚筒摆动机构8的控制部9，滚筒摆动机构8使从动滚筒5相对于驱动滚筒4绕沿上下方向的摆动轴R3摆动并且根据其摆动量使带6的位置可变。

滚筒摆动机构8使从动滚筒5绕沿上下方向的轴(摆动轴)摆动，并具备从两端侧支承从动滚筒5的框部件10与使框部件10摆动的伺服电动机11。

框部件10朝向下方形成为大致“コ”字状，在其下端侧安装从动滚筒5并使从动滚筒5旋转自如。框部件10具有朝向上方突出的摆动轴部12，利用在该摆动轴部12的上端设置的伺服电动机11使框部件10能够绕朝向上下方向的摆动轴R3转动。在摆动轴部12的上下方向的中途部设有摆动量检测机构13，其可以检测伺服电动机11和摆动轴部12的绕摆动轴R3的相对转动角度。控制部9由电脑或定序程序(sequencer)构成，具有第一控制机构14和第二控制机构15。

第一控制机构14控制滚筒摆动机构8，使得带6的实际的位置和预先设定的目标位置之差为零。第一控制机构14包括：带位置检测机构21，其检测带6的实测位置y(s)；第一控制部31，其算出带6的实际位置和目标位置的错位量；以及PID控制机构17，其根据由第一控制部31检测的带6的实际位置和目标位置的错位量算出目标摆动量，并将算出的目标摆动量输出给滚筒摆动机构8。

带位置检测机构21分别在带6的下侧的平坦面8上的左端和右端以距离平坦面8相隔一定距离的方式设置。带位置检测机构21由通过透过光而检测到带6的左右端部的光学传感器构成，通过光的透过量的变动来测量带6的端部向左右方向移动了何种程度。由带位置检测机构21检测的带6的实际的位置y(s)被输出给控制部9的第一控制机构14。在本实施方式中，带位置检测机构21安装于带6的下侧平坦面7D中靠近从动滚筒5的位置，可以在短时间内检测出从动滚筒5摆动时的带6的位置的变化。

向第一控制部31输入由带位置检测机构21检测到的带6的实际的位置y(s)和带6的目标位置r(s)。带6的目标位置r(s)是不引起蛇行的状态下的带6的基准位置，其预先被提供给第一控制部31。在第一控制部31算出从检测出的带6的实际的位置y(s)减去带6的目标位置r(s)之后的带6的错位量e(s)(带的检测位置和目标位置的差值)。计算的带6的错位量e(s)被输出给PID控制机构17。

PID控制机构17根据带6的错位量e(s)计算滚筒摆动机构8的目标的摆动量u1(s)。详细地说，存储以规定的取样周期提取的带6的错位量e(s)，根据由存储的错位量e(s)得到的比例增益、积分增益、微分增益，计算滚筒摆动机构8的目标的摆动量u1(s)。在本实施方式中，作为目标的摆动量u1(s)使用摆动角速度。取样周期由于根据带6或从动滚筒5的尺寸、运转条件等而各种各样地变化，因而无法一概而定其范围，但可以是10ms～200ms，优选10ms～50ms。在PID控制机构17计算的摆动角速度u1(s)被输出给第二控制机构15。

在滚筒摆动机构8中，通过由伺服电动机11驱动的框部件12，从动滚筒5向消除带6的错位的方向摆动。但实际上，即使使从动滚筒5摆动，受到从动滚筒5的摆动的影响的带6到达设有带位置检测机构21的位置，且由带位置检测机构21评价从动滚筒5的摆动的影响也需要一定的时间。该时间虽然根据带位置检测机构21和滚筒摆动机构8的位置关系而变化，但在长的情况下是需要带6转一圈左右的时间。即，带6一般具有远远大于在滚筒的倾斜动作中使用的伺服电动机11或液压缸的时间常数，根据控制周期有可能存在在下一控制周期残留该响应延迟的影响，从而无法充分进行带6的位置的控制的顾虑。因此，在本发明的带蛇行防止装置1中，除了上述的第一控制机构14外，还具备第二控制机构15。

第二控制机构15控制滚筒摆动机构8，以检测从动滚筒5的摆动量，使得检测出的滚筒的摆动量成为目标摆动量。第二控制机构15包括：对在滚筒摆动机构8的作用下摆动的从动滚筒5的实际的摆动量进行检测的摆动量检测机构13；以及控制滚筒摆动机构8使得由摆动量检测机构13检测到的从动滚筒5的摆动量成为目标摆动量的第二控制部32。在本实施方式中，作为摆动量采用从动滚筒5的摆动角速度θ′。

摆动量检测机构13设置于摆动轴部16的上下方向的中途部。摆动量检测机构13由测量伺服电动机11的旋转变位量的编码器构成，根据伺服电动机11的摆动角度检测从动滚筒5的实际的摆动角θ。由摆动量检测机构13检测的从动滚筒5的实际的摆动角θ被输出给第二控制部32。

第二控制部32对由摆动量检测机构13检测的从动滚筒5的实际的摆动角θ进行反馈并输入给滚筒摆动机构8的输入侧。具体地说，第二控制部32根据从摆动量检测机构13输入的实际的摆动角θ计算从动滚筒5的摆动角速度θ′。另外，向第二控制部32输入由第一控制机构14计算的摆动角速度u1(s)。然后，第二控制部32基于摆动角速度u1(s)和摆动角速度θ′计算摆动角速度u(s)。第二控制部32将计算的摆动角速度u(s)输出给滚筒摆动机构8的伺服电动机11，从而对带6的错位进行修正。

下面，对于在控制部9进行的处理、即本实施方式的行驶试验装置的带蛇行防止方法进行说明。

本实施方式的行驶试验装置的带蛇行防止方法是使用滚筒摆动机构8摆动从动滚筒5(另一方的滚筒)，检测从动滚筒5的摆动角θ(摆动量)，控制滚筒摆动机构8使得该摆动角θ成为目标摆动量。

在轮胎试验机2进行轮胎的行驶试验时，首先使驱动电动机3驱动，使驱动滚筒4旋转。若驱动滚筒4旋转，则在驱动滚筒4和从动滚筒5之间架设的带6也旋转。然后，通过使轮胎T接地于带6的上侧的平坦面，进行轮胎的行驶试验。

此时，调整带6使其位置成为r(s)。但是，在带6上施加轮胎横力或其他的干扰因素，由于这种原因产生蛇行或错位。结果是，带6从目标位置r(s)错位到实际的位置y(s)。

在本实施方式的带蛇行防止方法中，首先通过带位置检测机构21检测带6的实际的位置y(s)。检测的带6的实际的位置y(s)被反馈给第一控制机构14的第一控制部31的输入侧，并输出给第一控制部31。作为初始设定向第一控制部31输出(预先提供)带6的目标位置r(s)。在第一控制部31中，取得从带位置检测机构21输入的带6的实际的位置y(s)相对于带6的目标位置r(s)的差，计算带6的错位量e(s)。计算的带6的错位量e(s)被输出给第一控制机构14的PID控制机构17。

PID控制机构17基于输入的带6的错位量e(s)计算滚筒摆动机构8的目标的摆动角速度u1(s)。在PID控制机构17中存储有带6的错位量e(s)的变化的方式(仕方)。PID控制机构17基于存储的带6的错位量e(s)的变化的方式决定各增益(比例增益、积分增益以及微分增益)，基于各增益计算摆动角速度u1(s)。计算的摆动角速度u1(s)被输出给第二控制机构15的第二控制部32。

在滚筒摆动机构8中，通过由伺服电动机11驱动的框部件12，从动滚筒5向消除带6的错位的方向旋转。但与以规定的摆动角速度摆动伺服电动机11时的时间常数相比，使带6的行驶位置移动到规定位置时的时间常数非常大。即，即使从动滚筒5摆动，其影响波及带6整体也至少需要半圈到一圈。因此，在上述的取样周期中，带6的实际位置达到带6的目标值是困难的。因此，在本实施方式的带6的蛇行防止方法中，由第二控制机构15控制滚筒摆动机构8，以将从动滚筒5的实际的摆动量(摆动角速度)反馈给滚筒摆动机构8的输入侧，使得从动滚筒5的摆动角速度成为目标的摆动角速度。

在第二控制机构15中，以下这样进行控制。首先，在框部件12的摆动轴部16上设置的编码器(摆动量检测机构13)对伺服电动机11的转动变位量进行测量并输出给第二控制部32。第二控制部32根据该转动变位量计算从动滚筒5的施加的摆动角速度θ′。另外，在第二控制部32中，从第一控制机构14的第一控制部31输入的摆动角速度u1(s)减去从动滚筒5的实际的摆动角速度θ′，计算摆动角速度u(s)。然后，在第二控制部32中，将通过计算求出的摆动角速度u(s)输出给滚筒摆动机构8。即，第二控制部32控制滚筒摆动机构8，使得从动滚筒5以摆动角速度u(s)摆动。

若如此使用第二控制机构15控制滚筒摆动机构8，则能够排除乃至缓和带6具有远远大于滚筒摆动机构8的伺服电动机11的时间常数这一情况的影响，可以迅速将带修正到目标位置，可以可靠防止由此引起的带6的蛇行或振动。

(实验例1)

下面，使用与第一实施方式相当的实验例和比较例，对第一实施方式的带蛇行防止装置1以及带蛇行防止方法进行说明。

在实施例和比较例中采用的轮胎试验机2是如下一种构造：轮胎T(外径120mmφ，轮胎宽度50mm)接触于在相互平行配置的驱动滚筒4(外径120mmφ，滚筒宽度200mm)和从动滚筒5(外径120mmφ，滚筒宽度200mm)之间架设的带6(带宽度100mm，带长度977mm，带厚0.1mm)的上侧的平坦面7U。

蛇行防止装置1具备使从动滚筒5绕上下方向的轴摆动的伺服电动机11，利用伺服电动机11通过框部件10可以使从动滚筒5摆动。在蛇行防止装置1的控制部9安装有作为带位置检测机构20的光透过式的传感器，该传感器以取样周期15Hz(6.7ms)检测带6的位置。

在实验例以及比较例中，为了使效果差异明显，测量从控制开始后到经过60s为止的带6的位置的变化。而且，带6位置的测量是在使控制开始时的带6的位置故意从无错位状态下带6通过的位置错开2mm之后才开始测量。测量的结果如图4所示。

如图4(a)所示，在不使用第二控制机构15而仅靠第一控制机构14防止蛇行的比较例中，到开始控制后15s，残留有控制开始时的带6的位置的影响，带6的位置的变位也变大。另外，在开始控制后15s以后，也观察到±0.3mm左右的振动，该振动不消失而残留。但是，如图4(b)所示，在使用第一控制机构14和第二控制机构15双方防止蛇行的实施例中，在开始控制后5s，控制开始时的带6的位置的影响消失，带6的蛇行或错位以比比较例短的时间收敛。另外，在开始控制后15s以后，虽然也观察到±0.1mm左右的微小振动，但其振幅变小，也可靠地抑制振动。

通过实验例和比较例的比较可知，除了控制滚筒摆动机构9以使由带位置检测机构20检测的带6的位置成为目标位置的第一控制机构以外，通过设置第二控制机构15，该第二控制机构15控制滚筒摆动机构9以使实际被滚筒摆动机构9摆动的从动滚筒5的摆动量成为目标摆动量，从而，带6的位置被迅速修正，可靠地防止带6的蛇行或振动。

(第二实施方式)

在图5～图6所示的本发明的第二实施方式中，轮胎试验机2以及带摆动机构8的结构与第一实施方式相同。本实施方式与第一实施方式的不同之处在于：控制部9的构成以及由控制部9执行的控制。

控制部9由电脑或定序程序构成，并具有第一控制机构14、第二控制机构15以及第三控制机构16。

第一控制机构14控制滚筒摆动机构8，使得带6的实际位置和预先设定的目标位置之差为零。第一控制机构14具备：第一控制部31，其算出带6的检测位置rm(s)距离预先输入的目标位置r(s)的错位量e(s)(带的检测位置和目标位置的差值)；以及PID控制机构17，其基于该错位量e(s)控制滚筒摆动机构8。对第一控制部31预先给予未引起蛇行状态的带6的位置作为目标位置r(s)，从由第三控制机构16算出的带6的检测位置rm(s)减去目标位置r(s)，计算带6的错位量e(s)。计算的带6的错位量e(s)被输出给PID控制机构17。

PID控制机构17基于从第一控制部31输入的带6的错位量e(s)计算目标的摆动量u1(s)，将该摆动量u1(s)输出给第二控制机构15。在本实施方式中，使用摆动角速度作为摆动量u1(s)。控制周期由于根据带6或从动滚筒5的尺寸、运转条件等而各种各样地变化，因而无法一概而定其范围，但可以是10ms～200ms，优选10ms～50ms。

第二控制机构15具备：摆动量检测机构13，其检测由滚筒摆动机构8摆动的从动滚筒5的实际摆动量；以及第二控制部32，其控制滚筒摆动机构8使得由摆动量检测机构13检测的滚筒的摆动量成为目标摆动量。

摆动量检测机构13由测量伺服电动机11的摆动角的编码器构成，根据伺服电动机11的摆动角检测从动滚筒5的实际的摆动角θ。由摆动量检测机构13检测的从动滚筒5的实际的摆动角θ被输出给第二控制部32。第二控制部32对由摆动量检测机构13检测的从动滚筒5的实际的摆动角θ进行反馈并输入给滚筒摆动机构8的输入侧。向第二控制部32输入由第一控制机构14的第一控制部31计算的摆动角速度u1(s)，基于该摆动角速度u1(s)和由摆动量检测机构13检测的从动滚筒5的摆动角θ，计算摆动量、具体地说计算摆动角速度u(s)。在第二控制部32，将计算的摆动角速度u(s)输出给滚筒摆动机构8的伺服电动机11，以短时间修正带6的错位。

在滚筒摆动机构8，基于由第一控制部31计算的摆动角速度u1(s)以及由第二控制部计算的摆动角速度u(s)，伺服电动机11旋转，从动滚筒5向消除带6的错位量e(s)的方向旋转。但是，实际上，即使使从动滚筒5摆动，受到从动滚筒5摆动的影响的带6到达设有后述的带位置检测机构21的位置，且由带位置检测机构21评价从动滚筒5的摆动的影响也需要一定的时间。该时间虽然根据带位置检测机构21和滚筒摆动机构8的位置关系而变化，但在长的情况下是需要带6转一圈左右的时间。即，带6一般具有远远大于在滚筒的倾斜动作中使用的伺服电动机11或液压缸的时间常数，根据控制周期有可能存在在下一控制周期残留该响应延迟的影响，从而无法充分进行带6的位置的控制的顾虑。

另外，根据过去的知识了解到：即使经过该带6的轨道变化的时间常数，在从动滚筒5的摆动影响显现出来不久的带6上，在与带6要调整的方向相反的方向上产生响应的过渡现象。如果产生这种过渡现象，则还存在着如下顾虑：在由带位置检测机构21检测到的带6的位置的错位量上加上由向逆向的响应引起的多余的变位量，无法充分进行带6的位置的控制。因此，在本发明的带蛇行防止装置1中，除了上述的第一控制机构14以及第二控制机构15以外，还具备第三控制机构16，第三控制机构16算出响应延迟或向逆向的响应被排除了的带6的检测位置。

具体地说，第三控制机构16具有带位置检测机构21和第三控制部33，带位置检测机构21检测带6的实测位置y(s)，第三控制部33将由第二控制机构15检测的滚筒的摆动量θ输入带响应模型，求出带6的预测位置ym(s)，通过对该带6的预测位置ym(s)和实测位置y(s)之差值Δy(s)以及滚筒的摆动量θ进行积分而得到积分值∑θ，基于该积分值∑θ算出带6的检测位置rm(s)。

带位置检测机构21可以实测驱动滚筒4上架设的带6的端部位置，在本实施方式中，在上侧的平坦面7U和驱动滚筒4的边界附近的带6的上方与带6隔开一定距离设置所述带位置检测机构21。带位置检测机构21对带6照射红外线并接收其反射光，从而可以检测出带6的实测位置y(s)，在带位置检测机构21检测出的带6的实测位置y(s)被输出给控制部9的第三控制部。

向第三控制部33输入由第二控制机构15的摆动量检测机构13检测的从动滚筒5的摆动角θ以及由带位置检测机构21检测的带6的实测位置y(s)。在第三控制部33，通过将从动滚筒5的摆动量θ输入给带响应模型求出带6的预测位置ym(s)，基于该带6的预测位置ym(s)和实测位置y(s)算出带6的错位量Δy(s)。另外，在第三控制部33，在对输入的从动滚筒6的摆动角θ进行积分的积分值∑θ(从动滚筒5的倾斜动作角)上乘以预先设定的常数α。通过这样求出的错位量Δy(s)以及积分值∑θ与常数α的乘积，算出带6的过渡性的响应的影响、响应的延迟的影响被排除后的带6的检测位置rm(s)(＝α∑θ2+Δy(s))。算出的带6的检测位置rm(s)被输出给第一控制部31，在第一控制机构14基于该带6的检测位置rm(s)用于目标的摆动角速度u1(s)的计算。

带响应模型可以再现使从动滚筒5摆动时引起的实际的带举动，由基于测量的带举动的实际数据的离散式模型或力学模型构成。

下面，对于在控制部9进行的处理、即本发明的行驶试验装置的带蛇行防止方法进行说明。

本发明的行驶试验装置的带蛇行防止方法首先控制滚筒摆动机构8，使用滚筒摆动机构8摆动从动滚筒5(另一方滚筒)，检测从动滚筒5的摆动角θ(摆动量)，以使该摆动角θ成为目标摆动量。然后接下来，控制滚筒摆动机构8，将摆动角θ输入带响应模型，求出带6的预测位置ym(s)，求出预测位置ym(s)和实际检测的带6的实测位置y(s)之差值Δy(s)，基于摆动角θ的积分值∑θ与差值Δy(s)求出带6的检测位置rm(s)，使带6的检测位置rm(s)与预先设定的目标位置r(s)之差为零。该带蛇行防止方法具体按照如下这样进行。

在轮胎试验机2进行轮胎T的行驶试验时，首先使驱动电动机3驱动，使驱动滚筒4旋转。当驱动滚筒4旋转，则在驱动滚筒4和从动滚筒5之间架设的带6也旋转。然后，通过使轮胎T与带6的上侧的平坦面7U接触，进行轮胎T的行驶试验。

此时，带6被调整以使其位置成为目标位置r(s)。但是，在带6上施加轮胎横力或其他的干扰因素，由于这种原因产生蛇行或错位。结果是，实际的带6从目标位置r(s)错位到实测位置y(s)。

假如若将由第一控制机构14计算的摆动角速度u1(s)输入给滚筒摆动机构8，伺服电动机11动作使得在滚筒摆动机构8使其摆动量(摆动角速度)成为u1(s)，则通过框部件10，从动滚筒5向消除带6的错位的方向旋转。但是，以规定的摆动角速度摆动伺服电动机11时也有某种程度的时间常数，即使控制滚筒摆动机构8使得在上述的取样周期中成为摆动角速度u1(s)，从动滚筒5的实际的摆动角θ(摆动量)也难以达到目标值。因此，控制滚筒摆动机构8使得在第二控制机构15由摆动量检测机构13检测从动滚筒5的实际的摆动角θ，将检测出的摆动角θ反馈给第二控制部的输入侧，以摆动角速度u(s)摆动从动滚筒5。

若这样使用第二控制机构15控制滚筒摆动机构8，则可以使从动滚筒5摆动到目标的摆动量(摆动角或摆动角速度)，可以防止由滚筒摆动机构8的延迟引起的带6的蛇行或振动。但是，即使从动滚筒5摆动到目标的摆动量，如上所述，由于传递从动滚筒5的摆动的带6上产生过渡性的响应的影响或响应的延迟的影响，因此若也将由带位置检测机构21检测出的带6的实测位置y(s)就那样原样不动地反馈给第一控制机构14，控制滚筒摆动机构8，则带6产生过冲击(overshoot)或振动，从而无法充分进行控制。

因此，在本实施方式的带蛇行防止方法中，输入给第二控制机构15的第二控制部32的摆动角θ还被输入给第三控制部33，将输入的摆动角θ输入给带响应模型，求出带6的预测位置ym(s)。

下面，在第三控制部33中，计算使用带响应模型算出的带6的预测位置ym(s)和带6的实测位置y(s)之差值Δy(s)，将该差值Δy(s)作为带6的错位量进行处理。

另外，在第三控制部33中，通过对输入的从动滚筒5的摆动角θ进行积分而得到积分值∑θ。该积分值∑θ表示在检测时刻的从动滚筒5的倾斜动作角，通过在该积分值∑θ(从动滚筒5的倾斜动作角)上乘以预先设定的常数，从而可算出带6的过渡性的响应的影响、响应的延迟的影响被排除了的带6的位置。

因此，在第三控制部33，通过在基于带响应模型得到的差值Δy(s)之上加上作为积分值∑θ和常数α的积得到的带6的位置，从而求出带6的过渡性的响应的影响、响应的延迟的影响被排除了的带6的检测位置rm(s)(＝α∑θ+Δy(s))。这样求出的带6的检测位置rm(s)被输入给上述的第一控制机构14，在第一控制部进行滚筒摆动机构8的控制，使得该带6的检测位置m(s)与预先设定的目标位置r(s)之差为零。

通过基于这样使用带响应模型算出的带6的检测位置rm(s)，控制从动滚筒5的摆动量，从而可以防止稳定到目标位置r(s)之前的过冲击或振动，可以迅速地将带6修正到目标位置，可以可靠防止带6的蛇行或振动。

(实验例2)

下面，使用与第二实施方式相当的实验例和比较例，对第二实施方式的带蛇行防止装置1以及带蛇行防止方法进行说明。

在实施例和比较例中采用的轮胎试验机2是如下一种构造：轮胎T(外径120mmφ，轮胎宽度50mm)接触于在相互平行配置的驱动滚筒4(外径120mmφ，滚筒宽度200mm)和从动滚筒5(外径120mmφ，滚筒宽度200mm)之间架设的带6(带宽度100mm，带长度977mm，带厚0.1mm)的上侧的平坦面7U。

蛇行防止装置1具备使从动滚筒5绕上下方向的轴摆动的伺服电动机11，利用伺服电动机11通过框部件10可以使从动滚筒5摆动。在蛇行防止装置1安装有作为带位置检测机构21的光反射式的传感器C，该传感器C以取样周期15Hz(6.7ms)检测带6的位置，为了进行传感器设置位置的比较，光透过式的传感器分别设置在上侧的平坦面7U中的轮胎T附近(传感器A)和下侧的平坦面7D中的驱动滚筒4附近(传感器B)。

首先，举仅补偿逆响应的模型为例在以后说明在实验例的带蛇行防止装置1的第三控制部33设置的带响应模型的算出方法。图8是表示在使从动滚筒5预先倾斜0.25°的状态下使带6旋转时，由上述的光反射式的传感器以及光透过式的传感器检测的带6的实测位置。

如图8(a)所示，在使带6向前方旋转时，可知在控制初期(从动滚筒5的旋转角为0～1440deg)的过渡响应期，在由传感器A以及传感器B检测的带6的实测位置的变化上观察到向正方向的变位，带6向与要修正的负方向相反的方向变位。另外，如图8(b)所示，在使带6向后方旋转时，在由传感器C检测的带6的实测位置的变化上观察到向正方向的变位。由此可知，在使带6向正反双方旋转的行驶试验装置中，即使使带位置检测机构21的安装位置变化，在任一个旋转方向产生带6向与要修正的方向相反的方向变位的逆响应。

因此，在实验例中，使用的是如下一种带响应模型，该带响应模型以式1表示的IIR离散式表现带6相对于从动滚筒5的旋转角度的错位量的变化。

[式1]

d₀y(n)＝n₁u(n+1)+n₂u(n+2)-d₁y(n+1)-d₂y(n+2)

$d_0=\left(1\right)\×\frac{1}{{\mathrm{dt}}^2}+(2\×0.7\×v)\×\frac{1}{2\×\mathrm{dt}}+(v\×v)\×\frac{1}{4}$

$d_1=\left(1\right)\×\frac{-2}{{\mathrm{dt}}^2}+(v\×v)\×\frac{1}{4}$

$d_2=\left(1\right)\×\frac{1}{{\mathrm{dt}}^2}-(2\×0.7\×v)\×\frac{1}{2\×\mathrm{dt}}+(v\×v)\×\frac{1}{4}---\left(1\right)$

$n_1=(-4.0688\×v\×v)\×\frac{1}{\mathrm{dt}}$

$n_2=-(-4.0688\×v\×v)\×\frac{1}{\mathrm{dt}}$

y(n)：带实测位置的错位量的微分值

u(n)：伺服电动机的摆动角

v：以旋转频率表示的带的旋转速度(Hz)

n：步进时间

当将使用该式(1)表示的带响应模型而算出的带6的检测位置rm(s)仅对于PID控制机构17的微分要素(仅对于图7的微分增益)适用时，带6位置的变化(实施例的结果)如图9(a)所示。另外，在不使用带响应模型而就那么直接使用传感器B检测的实测位置y(s)来控制滚筒摆动机构8的情况下的带6位置的变化(比较例的结果)如图9(b)所示。如果以图5中圆印记表示的部分的带6的位置的变化进行比较，则可知相对于比较例的结果，实施例的结果是带6位置的变化变小，抑制带6的过冲击。由此可知，通过基于使用带响应模型算出的带6的检测位置rm(s)控制滚筒摆动机构8，能够可靠地防止带6的过冲击或振动，能够将带6迅速修正到目标位置，并且可靠地防止带6的蛇行或振动。

在本实施方式中，作为带响应模型，举对于带6向与目标位置相反方向的举动进行模拟的情况为实施例进行了说明。但是，作为带响应模型，除了例如图9所示那样逆响应的举动以外，还可以采用能够模拟带响应的浪费时间(延迟)的情况。另外，在没必要考虑逆响应的举动的情况下，也可以采用仅反映浪费时间的带响应模型。

本发明不限定于上述各实施方式，在不变更发明的本质的范围内可以适当改变各部件的形状、构造、材质、组合等。

在上述实施方式中，滚筒摆动机构8采用伺服电动机11。但是，滚筒摆动机构8并不仅限定于伺服电动机11。例如，可以在从动滚筒5的两侧在前后方向上设置臂，由液压缸等使该臂在前后方向上伸缩，也可以摆动从动滚筒5。此时，可以取代伺服电动机11的摆动角速度，而控制液压缸的伸缩量。

另外，在上述实施方式中，滚筒摆动机构8是使从动滚筒5绕摆动轴部12摆动的结构。但是，从动滚筒5的摆动方向不限定于绕摆动轴R3。例如还可以是通过使从动滚筒5的任一个端部在上下方向上运动，而使从动滚筒5绕沿前后方向的轴摆动的结构。

在上述实施方式中，滚筒摆动机构8构成为相对于驱动滚筒4摆动从动滚筒5。但是，滚筒摆动机构8也可以构成为相对于从动滚筒5摆动驱动滚筒4。

在上述实施方式中，第二控制机构15构成为将由编码器测量的从动滚筒5的摆动角速度反馈给滚筒摆动机构8的输入侧。但是，还可以将第二控制机构15构成为将从动滚筒5的摆动角或摆动角加速度反馈给滚筒摆动机构8的输入侧。

在上述实施方式中，带位置检测机构21采用的是在带6的上侧的平坦面7U设置的反射型的红外线传感器。但是，带位置检测机构21采用的传感器也可以不是反射型的，或也可以不是红外线传感器。另外，带位置检测机构21的设置部位只要是能够检测带6的端部位置的场所，哪都可以。例如，可以在下侧的平坦面7D设置透过型的光传感器，还可以配备在从动滚筒5的上方。

Claims (10)

1.一种行驶试验装置的带蛇行防止装置，所述行驶试验装置是使滚动体在架设于一对滚筒之间的带上接地，从而对该滚动体的行驶特性进行评价的装置，所述带蛇行防止装置设置于所述行驶试验装置，所述带蛇行防止装置利用使另一方滚筒相对于一方滚筒摆动且根据其摆动量使带的位置可变的滚筒摆动机构来对带的蛇行进行修正，

所述行驶试验装置的带蛇行防止装置的特征在于：

所述行驶试验装置的带蛇行防止装置包括：

第一控制机构，其检测所述带的位置，控制所述滚筒摆动机构，以使带的检测位置和预先设定的目标位置的差为零；以及

第二控制机构，其检测由所述滚筒摆动机构摆动的另一方滚筒的摆动量，控制所述滚筒摆动机构，以使检测出的滚筒的摆动量成为目标摆动量。

2.如权利要求1所述的行驶试验装置的带蛇行防止装置，其特征在于：

所述第二控制机构检测另一方滚筒的摆动量，并且算出检测的摆动量和目标摆动量的差，将所述摆动量的差反馈给滚筒摆动机构的输入侧。

3.如权利要求2所述的行驶试验装置的带蛇行防止装置，其特征在于：

所述第一控制机构算出所述带的检测位置和所述目标位置的差值，将所述差值反馈给所述滚筒摆动机构的输入侧。

4.如权利要求1～3中任一项所述的行驶试验装置的带蛇行防止装置，其特征在于：

所述行驶试验装置的带蛇行防止装置还包括第三控制机构，

所述第三控制机构算出将由所述第二控制机构检测出的滚筒的摆动量输入给带响应模型而得到的带的预测位置与由带位置检测机构检测的带的实测位置的差值，且算出通过对所述滚筒的所述摆动量进行积分而得到的积分值，并且基于所述差值和所述积分值算出所述带的检测位置。

5.如权利要求4所述的行驶试验装置的带蛇行防止装置，其特征在于：

所述带响应模型对所述带朝向与目标位置相反的方向响应的举动以及/或者带的响应延迟进行模拟。

6.如权利要求3所述的行驶试验装置的带蛇行防止装置，其特征在于：

所述第一控制机构具备根据所述带的检测位置和目标位置的差值算出所述滚筒摆动机构的目标摆动量的PID控制机构。

7.如权利要求1～6中任一项所述的行驶试验装置的带蛇行防止装置，其特征在于：

所述摆动量是另一方滚筒的摆动角或摆动角速度。

8.一种行驶试验装置的带蛇行防止方法，该方法使用滚筒摆动机构对带的蛇行进行修正，其中所述滚筒摆动机构设置于所述行驶试验装置，所述行驶试验装置是使滚动体在架设于一对滚筒之间的带上接地，从而对该滚动体的行驶特性进行评价的装置，所述滚筒摆动机构使另一方滚筒相对于一方滚筒摆动且根据其摆动量使带的位置可变，

所述行驶试验装置的带蛇行防止方法的特征在于：

检测所述带的位置，控制所述滚筒摆动机构，以使带的检测位置和预先设定的目标位置的差为零，并且

检测由所述滚筒摆动机构摆动的另一方滚筒的摆动量，控制所述滚筒摆动机构，以使检测出的滚筒的摆动量成为目标摆动量。

9.如权利要求8所述的行驶试验装置的带蛇行防止方法，其特征在于：

求出将所述滚筒的摆动量输入给带响应模型而求出的带的预测位置与实际检测出的带的实测位置的差值，基于所述滚筒的摆动量的积分值和所述差值求出所述带的检测位置。

10.如权利要求9所述的行驶试验装置的带蛇行防止方法，其特征在于：

所述带响应模型对所述带朝向与所述目标位置相反的方向响应的举动以及/或者所述带的响应延迟进行模拟。

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