DE112009005246B4 - Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs - Google Patents

Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs Download PDF

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Abstract

Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs, welches eine Fahrbewegungseinheit (5), welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator (7), welcher die Fahrbewegungseinheit (5) antreibt, einen Grundkörper (9), an dem die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) montiert sind, und ein Nutzlast-Trägerteil (3) eines Benutzers, welches derart an dem Grundkörper (9) befestigt ist, dass es in Bezug zu einer orthogonalen Richtung neigbar ist, aufweist, umfassend: ein Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74), welches ein Element ist, das dazu eingerichtet ist, eine Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit sequentiell zu bestimmen, welche ein Soll-Wert einer Fahrgeschwindigkeit eines vorgegebenen Repräsentativpunkts des Fahrzeugs ist, und welches eine Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung durchführt, welche ein Prozess zum Bestimmen der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit ist, um einen Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag, welcher eine Größe der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit während einer vorgegebenen Zeitdauer ist oder eine Größe einer Komponente in der vorgegebenen Richtung der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit ist, bei einem mit dem Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag in Bezug zu der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, welche unmittelbar vor Beginn der vorgegebenen Zeitdauer bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt ist, identischen Wert in dem Fall stabil beizubehalten, in dem die vorgegebene Bedingung in dem Zustand erfüllt ist, in dem die Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, welche wenigstens eine Komponente in einer vorgegebenen Richtung einer Größe ungleich 0 aufweist, bestimmt wird; und ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (76), welches eine Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) mittels des ...

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs, welches in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen.
  • Stand der Technik
  • Als herkömmliches inverspendelartiges Fahrzeug ist ein derartiges Fahrzeug bekannt, bei welchem eine Fahrbewegungseinheit, welche auf einer Bodenfläche fährt, ein Aktuator, welcher die Fahrbewegungseinheit antreibt, und auch ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers, welches in der Lage ist, sich in Bezug zur orthogonalen Richtung frei zu neigen, an einem Grundkörper angebracht sind. Das inverspendelartige Fahrzeug ist ein Fahrzeug mit einer Notwendigkeit, die Fahrbewegungseinheit derart zu bewegen, dass sich ein Drehpunkt des Inverspendels bewegt, um einen Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils in einem Soll-Winkel zu halten (um zu verhindern, dass das Nutzlast-Trägerteil durch Neigen umfällt).
  • Als eine Regelungs-/Steuerungstechnik eines derartigen inverspendelartigen Fahrzeugs, ist die beispielsweise im Patentdokument 1 offenbarte Technik von dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen worden.
  • Im Patentdokument 1 ist eine Regelungs-/Steuerungstechnik eines inverspendelartigen Fahrzeugs offenbart, bei welchem ein Grundkörper eines Fahrzeugs, an dem ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers angebracht ist, derart bereitgestellt ist, um um zwei Achsen, insbesondere um eine Achse in einer Längsrichtung und um die andere Achse in einer Querrichtung, in Bezug zu einer kugelförmigen Fahrbewegungseinheit frei neigbar zu sein. Bei dieser Technik wird ein Antriebsdrehmoment eines Motors sequentiell bestimmt, um zu bewirken, dass eine Differenz zwischen einem Messwert eines Neigungswinkels des Grundkörpers (= Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils) und einem Soll-Neigungswinkel näher an 0 gebracht wird, und um auch zu bewirken, dass die Differenz zwischen einem Messwert einer Geschwindigkeit des Motors als Aktuatoreinheit (un somit eine Bewegungsgeschwindigkeit der Fahrbewegungseinheit) und einer Soll-Geschwindigkeit näher an 0 gebracht wird. Anschließend wird die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit mittels des Motors entsprechend dem bestimmten Antriebsdrehmoment geregelt/gesteuert.
  • Der vorliegende Anmelder schlägt ferner Fahrzeuge wie die der Patentdokumente 2 und 3 vor, welche in der Lage sind, als das inverspendelartige Fahrzeug zu funktionieren.
  • Referenzen des Stands der Technik
  • Patentdokumente
    • Patentdokument 1: JP 3 070 015 B2
    • Patentdokument 2: Veröffentlichte internationale PCT-Anmeldungen WO 2008/132 778 A1
    • Patentdokument 3: Veröffentlichte internationale PCT-Anmeldungen WO 2008/132 779 A1
  • Des Weiteren sei auf die US 2008/0 039 990 A1 verwiesen, die eine Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs offenbart, die eine Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit konstant hält und eine Ist-Fahrgeschwindigkeit auf eine Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit sowie einen Ist-Neigungswinkel auf einen Soll-Neigungswinkel regelt. Ferner sei der Vollständigkeit halber noch auf die US 2008/0 084 175 A1 und die JP 2004-129 435 A verwiesen.
  • Abriss der Erfindung
  • Von der Erfindung zu lösende Aufgaben
  • Bei dem, beispielsweise in den Patentdokumenten 1 bis 3 gezeigten inverspendelartigen Fahrzeug ist es im Allgemeinen schwierig für den Benutzer, den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils präzise einzustellen. Daher wird beispielsweise angenommen, dass das Beibehalten einer kontinuierlichen Fahrt des Fahrzeugs während einer bestimmten Zeitdauer nach einer bestimmten Erhöhung der Fahrgeschwindigkeit der Geschwindigkeit in der gewünschten Richtung, ohne die Notwendigkeit für den Benutzer, den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils positiv einzustellen, wünschenswert für eine Verbesserung der Handhabungsqualität des Fahrzeugs ist.
  • Jedoch war eine Weiterentwicklung der Handhabungsqualität eines derartigen inverspendelartigen Fahrzeugs bis jetzt nicht ausreichend vorangetrieben worden, und es besteht der Wunsch, diese zu verbessern.
  • Die vorliegende Erfindung war im Hinblick auf einen derartigen Hintergrund verwirklicht worden, und sie hat das Ziel, eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs bereitzustellen, welches das Lenken des Fahrzeugs vereinfachen kann und welches die Handhabungsqualität des Fahrzeugs verbessern kann.
  • Mittel zum Lösen der Aufgaben
  • Um die Aufgabe zu lösen, ist eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs, welches eine Fahrbewegungseinheit, welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator, welcher die Fahrbewegungseinheit antreibt, einen Grundkörper, an dem die Fahrbewegungseinheit und der Aktuator montiert sind, und ein Nutzlast-Trägerteil eines Benutzers, welches derart an dem Grundkörper befestigt ist, dass es in Bezug zu einer orthogonalen Richtung neigbar ist, aufweist, umfassend:
    ein Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement, welches ein Element ist, das dazu eingerichtet ist, eine Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit sequentiell zu bestimmen, welche ein Soll-Wert einer Fahrgeschwindigkeit eines vorgegebenen Repräsentativpunkts des Fahrzeugs ist, und welches eine Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung durchführt, welche ein Prozess zum Bestimmen der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit ist, um einen Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag, welcher eine Größe der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit während einer vorgegebenen Zeitdauer ist oder eine Größe einer Komponente in der vorgegebenen Richtung der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit ist, bei einem mit dem Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag in Bezug zu der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, welche unmittelbar vor Beginn der vorgegebenen Dauer bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt ist, identischen Wert in dem Fall stabil beizubehalten, in dem die vorgegebene Bedingung in dem Zustand erfüllt ist, in dem die Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, welche wenigstens eine Komponente in einer vorgegebenen Richtung einer Größe ungleich 0 aufweist, bestimmt wird; und
    ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement, welches eine Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit mittels des Aktuators regelt/steuert, um wenigstens eine Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts bzw. einen Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils näher an die Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, welche durch das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement bestimmt wird, und an einen Soll-Neigungswinkel eines vorgegebenen Werts des Nutzlast-Trägerteils zu bringen (ein erster Aspekt der Erfindung).
  • In der vorliegenden Erfindung wird ferner der Begriff „Boden” verwendet werden, um eine Außenbodenfläche oder eine Straßenfläche zu umfassen, statt nur die Bedeutung eines Bodens in einem herkömmlichen Sinn (zum Beispiel eines Innenraumbodens) zu haben.
  • Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung regelt/steuert das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit, um wenigstens die Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts bzw. den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils näher an die durch das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement bestimmte Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit und an den Soll-Neigungswinkel des vorgegebenen Werts des Nutzlast-Trägerteils zu bringen. Das heißt, die Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit wird geregelt/gesteuert, um die Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs bzw. den Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils dazu zu bringen, der Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit und dem Soll-Neigungswinkel zu folgen, oder näher an die Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit und den Soll-Neigungswinkel zu kommen.
  • In einem derartigen Fall wird in dem Fall, in dem die vorgegebene Bedingung in der Situation erfüllt ist, in der die Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit eine Größe aufweist, in welcher wenigstens die Komponente in der vorgegebenen Richtung nicht 0 ist, die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung durch das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement ausgeführt, und der Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag (die Größe der Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit oder die Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit) wird während einer vorgegebenen Zeitdauer konstant bei dem gleichen Wert beibehalten wie der Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag unmittelbar vor Beginn der Dauer.
  • Als ein Ergebnis davon, kann das Fahrzeug während der vorgegebenen Zeitdauer veranlasst werden, zu fahren, so dass die Größe der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts oder die Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Fahrgeschwindigkeit konstant bei einer Größe unmittelbar vor Beginn der Dauer, ohne die Notwendigkeit, den Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils präzise einzustellen, beibehalten wird. Gemäß dem inverspendelarligen Fahrzeug des ersten Aspekts der Erfindung kann daher das Lenken des Fahrzeugs vereinfacht werden, und die Handhabungsqualität des Fahrzeugs kann verbessert werden.
  • In dem ersten Aspekt der Erfindung kann ferner eine beispielsweise auf die Betriebsbedingung des Fahrzeugs, die Lenkbetriebsbedingung oder eine Umgebungsbedingung bezogene Bedingung als die vorgegebene Bedingung übernommen werden.
  • Ferner kann ein Gesamtschwerpunkt des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils und des Fahrzeugs oder ein Punkt an einer vorgegebenen Position der Fahrbewegungseinheit oder des Grundkörpers als Repräsentativpunkt verwendet werden.
  • Ferner wird vorzugsweise beispielsweise der Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils in dem Zustand, in dem sich der Gesamtschwerpunkt des Abschnitts, welcher in der Lage ist, sich integral mit dem Nutzlast-Trägerteil (umfassend den Benutzer) aus der Gesamtheit des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils und des Fahrzeugs zu neigen, unmittelbar über oder näherungsweise unmittelbar über dem Neigungszentrum (Drehachse der Neigung) des Nutzlast-Trägerteils befindet (das heißt, der Zustand, in dem das um das Neigungszentrum erzeugte Moment 0 oder im Wesentlichen 0 durch die auf den Schwerpunkt wirkende Schwerkraft wird) als der Soll-Neigungswinkel des vorgegebenen Werts in Bezug zu dem Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils übernommen.
  • Bei dem inverspendelartigen Fahrzeug gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung kann die Fahrbewegungseinheit eingerichtet sein, um in der Lage zu sein, sich in einer vorgegebenen einen Richtung auf einer Bodenfläche zu bewegen und das Nutzlast-Trägerteil kann an dem Grundkörper derart befestigt sein, dass es um eine Achse in einer zu der vorgegebenen einen Richtung orthogonalen Richtung neigbar ist. In diesem Fall stimmt die oben genannte vorgegebene Richtung mit der oben genannten vorgegebenen Richtung überein, und die Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit stimmt mit der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit überein.
  • Oder es ist bevorzugt, dass die Fahrbewegungseinheit eingerichtet ist, in der Lage zu sein, sich in allen Richtungen, umfassend eine erste Richtung und eine zweite Richtung, welche orthogonal zueinander sind, auf einer Bodenfläche zu bewegen, das Nutzlast-Trägerteil an dem Grundkörper derart befestigt ist, dass es um zwei Achsen, um die Achse in der ersten Richtung und um die Achse in der zweiten Richtung, neigbar ist. In einem derartigen Fall, insbesondere wenn eine Längsrichtung und eine Querrichtung des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils als die erste Richtung bzw. die zweite Richtung angenommen werden und wenn das Nutzlast-Trägerteil derart an dem Grundkörper befestigt ist, dass es um zwei Achsen, um die Achse in der ersten Richtung und um die Achse in der zweiten Richtung, neigbar ist, bestimmt das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement in der Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung die Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, um die Komponente in der ersten Richtung der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit bei dem Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag stabil beizubehalten, und um die Komponente in der zweiten Richtung der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit bei 0 beizubehalten oder auf 0 zu verringern (ein zweiter Aspekt de Erfindung).
  • In dem zweiten Aspekt der Erfindung bedeutet, dass die Fahrbewegungseinheit „in der Lage ist, sich in allen Richtungen, umfassend die erste Richtung und die zweite Richtung, zu bewegen”, dass die Orientierung des in einer zu der ersten Richtung und der zweiten Richtung othogonalen Richtung betrachteten Geschwindigkeitsvektors der Fahrbewegungseinheit zu jedem Zeitpunkt eine Orientierung einer beliebigen Winkelorientierung um die oben genannte axiale Richtung annehmen kann, wenn die Fahrbewegungseinheit durch den Aktuator angetrieben wird. In diesem Fall ist die oben genannte axiale Richtung näherungsweise eine vertikale Richtung oder eine Richtung senkrecht zu einer Bodenfläche. Der Begriff „orthogonal” in der vorlegenden Erfindung muss nicht orthogonal im strengen Sinne sein, und kann von der Orthogonalität im strengen Sinne abweichen, solange er nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht.
  • Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird es einfach, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs insbesondere in der Längsrichtung des Benutzers, welche eine Standard-(im Allgemeinen höchst übliche)-Bewegungsrichtung des Fahrzeugs ist, stabil beizubehalten, so dass die Handhabungsqualität des Fahrzeugs in vorteilhafter Weise erhöht werden kann. Die Komponente in der zweiten Richtung wird ferner, selbst wenn die Soll-Fahrgeschwindigkeit unmittelbar vor Beginn der Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung die Komponente in der zweiten Richtung (Querrichtung des Benutzers) umfasst, in der Geschwindigkeit-Beibehaltungsverarbeitung bei 0 gehalten oder auf 0 verringert. Die Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs kann daher in dem Fall, in dem das Fahrzeug dazu veranlasst wird, sich in der Längsrichtung oder einer Richtung in der Nähe davon zu bewegen, daran gehindert werden, in der Querrichtung des Benutzers durch eine Taumelbewegung des Oberkörpers des Benutzers und dergleichen zu schwanken, und die Fahrgeschwindigkeit neigt dazu, in die Längsrichtung des Benutzers zu weisen.
  • In dem ersten Aspekt der Erfindung oder dem zweiten Aspekt der Erfindung ist es bevorzugt, dass das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement auf die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung folgend die Bestimmungsverarbeitung des Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit ausführt, so dass sich die Größe der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit auf 0 verringert (ein dritter Aspekt der Erfindung).
  • Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung kann eine Abfolge der Fahrbewegung zum stabilen Beibehalten der Größe der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs oder der Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Fahrgeschwindigkeit während einer vorgegebenen Zeitdauer und ein anschließendes Verringern der Größe ohne die Notwendigkeit einer genauen Einstellung des Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils einfach durchgeführt werden.
  • In dem ersten bis dritten Aspekt der Erfindung ist es ferner bevorzugt, dass ferner ein Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement enthalten ist, welches bestimmt, ob eine Beschleunigungsanforderung, welche eine Anforderung zum Erhöhen des Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrags ist, erzeugt wird oder nicht; wobei in dem Fall, in dem ein Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements positiv wird, das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement eine Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung ausführt, welche die Verarbeitung zum Einstellen der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit zum Erhöhen des Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrags ist, und in dem Fall, in dem die vorgegebene Bedingung während der Ausführung der Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung erfüllt ist, das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung startet (ein vierter Aspekt der Erfindung).
  • Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung wird der Soll-Geschwindigkeitsvektor in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis durch das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement positiv wird, das heißt in dem Fall, in dem die Beschleunigungsanforderung erzeugt wird, durch die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung bestimmt, um den Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag zu erhöhen. Dadurch wird es möglich, die Größe der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs oder die Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Fahrgeschwindigkeit entsprechend der Erzeugung der Beschleunigungsanforderung zu erhöhen. Danach wird in dem Fall, in dem die vorgegebene Bedingung während des Ausführens der Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung erfüllt ist (zum Beispiel in dem Fall, in dem die vorgegebene Bedingung, umfassend die Bedingung, dass das Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements negativ wird) das Ausführen der Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung gestartet. Nach einer Beschleunigung des Fahrzeugs können daher ein konstantes Beibehalten der Größe der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs oder der Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Bewegungsrichtung und ein anschließendes Verringern derselben automatisch ausgeführt werden.
  • In dem vierten Aspekt der Erfindung sind beispielsweise, wenn das Fahrzeug ein Fahrzeug ist, welches in der Lage ist, in dem Fall, in dem eine äußere Kraft, welche nicht die durch Fahren der Fahrbewegungseinheit durch den Aktuator erzeugte Antriebskraft ist, darauf übertragen wird, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts durch die äußere Kraft zu erhöhen, die folgenden Aspekte bevorzugt. Es ist bevorzugt, ein Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelement zu umfassen, welches eine Ausgabe gemäß einer zeitlichen Änderungsrate einer Größe der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts oder einer Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Ist-Fahrgeschwindigkeit erzeugt, wobei das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement auf Grundlage wenigstens eines Messwerts der durch eine Ausgabe des Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelements angezeigten zeitlichen Änderungsrate bestimmt, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt wird oder nicht; und das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement beginnt, die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung auszuführen, unter der Annahme, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, in dem Fall, in dem der Messwert der zeitlichen Änderungsrate kleiner als ein vorgegebener Schwellwert während des Ausführens der Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung wird (ein fünfter Aspekt der Erfindung).
  • Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung bestimmt das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement auf Grundlage wenigstens des Messwerts der oben genannten zeitlichen Änderungsrate, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist oder nicht, so dass die Bestimmung in Übereinstimmung mit der Ist-Betriebsbedingung des Fahrzeugs erfolgt. Die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung kann eventuell in Übereinstimmung mit der Ist-Betriebsbedingung des Fahrzeugs ausgeführt werden. Insbesondere in dem Fall, in dem die berechnete Geschwindigkeitsänderungsrate eine zeitliche Änderungsrate der Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts ist, kann die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung in Übereinstimmung mit der Ist-Betriebsbedingung des Fahrzeugs in Bezug zu der vorgegebenen Richtung aus der Ist-Betriebsbedingung des Fahrzeugs gestartet werden.
  • Dadurch kann die Erhöhung der Größe der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs oder der Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Ist-Fahrgeschwindigkeit davon durch zusätzliches Ausüben der oben genannten äußeren Kraft auf das Fahrzeug sanft ausgeführt werden, um in Übereinstimmung mit der Ist-Betriebsbedingung des Fahrzeugs zu sein.
  • In dem fünften Aspekt der Erfindung wird die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung ferner in dem Fall, in dem der Messwert der oben genannten zeitlichen Änderungsrate kleiner als der vorgegebene Schwellwert wird, unter der Annahme, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, ausgeführt, so dass die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung in dem Zustand gestartet werden kann, in dem die Notwendigkeit zum Erhöhen der Größe der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs oder die Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Ist-Fahrgeschwindigkeit nicht mehr besteht. Daher wird es möglich, ein automatisches Ausführen der Beibehaltung der Größe der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts des Fahrzeugs oder der Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Ist-Fahrgeschwindigkeit zu einem angemessenen Zeitpunkt nach einer Beschleunigung des Fahrzeugs konstant beizubehalten.
  • Übrigens ist in dem fünften Aspekt der Erfindung in dem Fall, in dem auf der Grundlage wenigstens des Messwerts der zeitlichen Änderungsrate bestimmt wird, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist oder nicht, ein Bestimmen, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, durch Bestimmen beispielsweise ob der Messwert der zeitlichen Änderungsrate, größer als ein vorgegebener Schwellwert geworden ist, als eine benötigte Bedingung (oder hinreichend notwendige Bedingung) zum Bestimmen, dass die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, denkbar.
  • In dem fünften Aspekt der Erfindung wird der Benutzer ferner in der Lage sein, die oben genannte äußere Kraft durch Abstoßen am Boden mit seinem/ihrem Fuß auf das Fahrzeug auszuüben, wenn der Grundkörper des Fahrzeugs beispielsweise mit einem Benutzer-Nutzlast-Trägerteil bereitgestellt ist, und wenn das Nutzlast-Trägerteil konstruiert ist, um einem Benutzer an dem Nutzlast-Trägerteil zu ermöglichen, bei Bedarf seinen/ihren Fuß auf einem Boden zu platzieren. Die äußere Kraft kann alternativ beispielsweise bei Bedarf durch einen Arbeiter oder einen Helfer oder eine angemessene Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs ausgeübt werden.
  • In der vorangehend beschriebenen vorliegenden Erfindung ist es zusätzlich bevorzugt, dass die Stellgrößenkomponente zum Konvergieren des Ist-Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils gegen einen Soll-Neigungswinkel (Konvergieren gegen 0 einer Neigungsabweichung, welche eine Abweichung zwischen dem Messwert des Ist-Neigungswinkels und des Soll-Neigungswinkels ist) und die Stellgrößenkomponente zum Konvergieren der Ist-Fahrgeschwindigkeit des oben genannten Repräsentativpunkts (der Schwerpunkt) gegen die oben genannte Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit (Konvergieren gegen 0 einer Geschwindigkeitsabweichung, welche eine Abweichung zwischen dem Ist-Messwert der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts und der Soll-Repräsentativpunkt-Geschwindigkeit ist) addiert werden, um die Regelungs-/Steuerungsstellgröße zu bestimmen, welche eine auf die Fahrbewegungseinheit auszuübende Antriebskraft definiert (zum Beispiel die Soll-Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit oder der Sollwert einer auf die Fahrbewegungseinheit auszuübenden Kraft) und der Betrieb der Fahrbewegungseinheit durch den oben genannten Aktuator auf der Grundlage der bestimmten Regelungs-/Steuerungsstellgröße geregelt/gesteuert wird.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Vorderansicht eines omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß einer Ausführungsform;
  • 2 ist eine Seitenansicht des omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
  • 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines unteren Abschnitts des omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
  • 4 ist eine Perspektivansicht des unteren Abschnitts des omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
  • 5 ist eine Perspektivansicht einer Fahrbewegungseinheit (Radeinheit) des omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform;
  • 6 ist eine Darstellung, welche die Anordnungsbeziehung zwischen der Fahrbewegungseinheit (Radeinheit) und freien Rollen des omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
  • 7 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung durch eine Regelungs-/Steuerungseinheit des omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform veranschaulicht;
  • 8 ist eine Darstellung, welche ein Inverspendel-Modell, welches das dynamische Verhalten des omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der Ausführungsform ausdrückt, veranschaulicht;
  • 9 ist ein Blockdiagramm, welches eine auf die Verarbeitung im SCHRITT 9 der 7 bezogene Verarbeitungsfunktion darstellt;
  • 10 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Verstärkung-Einstellelements darstellt;
  • 11 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 10 gezeigten Begrenzungsprozessors darstellt (oder eines in 12 gezeigten Begrenzungsprozessors);
  • 12 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Schwerpunktgeschwindigkeit-Begrenzers 76 darstellt;
  • 13 ist ein Blockdiagramm, welches eine Verarbeitungsfunktion eines in 9 gezeigten Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 darstellt;
  • 14 ist ein Flussdiagramm, welches die Verarbeitung durch einen in 9 gezeigten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 darstellt;
  • 15 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 23 der 14 darstellt;
  • 16 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 24 von 14 darstellt und;
  • 17 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 25 von 14 darstellt.
  • Ausführungsform der Erfindung
  • [Erste Ausführungsform]
  • Nachfolgend wird eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschrieben werden. Zuerst wird unter Bezugnahme auf die 1 bis 6 der Aufbau eines inverspendelartigen Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
  • Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst ein inverspendelartiges 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 17L 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 Relief 29R und 29L in diesem Fall in Stellungen 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 Stellungen 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 Relief 29R in Kontakt mit der Innenumfangsfläche der Radanordnung 5 in Stellungen 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 Relief 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 Relief 29R und 29L und der Radanordnung 5 wirkt).
  • 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 4, 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.
  • Der Sitz (Bordabschnitt) 3 und der Grundkörper 9 sind übrigens um die Querachsenmitte C2 neigbar, wobei die axiale Mitte C2 der Radanordnung 5 der Tragepunkt ist, und auch zusammen mit der Radanordnung 5 um die longitudinale Achse neigbar, wobei die Bodenkontaktfläche (die untere Endfläche) der Radanordnung 5 der Tragepunkt ist.
  • 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, indem 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.
  • Wenn ferner das Fahrzeug 1 gestartet wird oder dergleichen, wenn sich beispielsweise ein Benutzer mit seinem/ihrem Fuß bei Bedarf am Boden abstößt, um dadurch eine Antriebskraft (eine Antriebskraft, welche durch die Reibungskraft zwischen dem Fuß des Benutzers und dem Boden erzeugt wird) zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 als eine zusätzliche äußere Kraft zusätzlich zu der Antriebskraft, welche durch den Aktuator 7 dem Fahrzeug 1 zugeführt wird, hinzuzufügen, wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 dann derart geregelt/gesteuert, dass sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 (genauer gesagt, die Bewegungsgeschwindigkeit des Gesamtschwerpunkts des Benutzers und des Fahrzeugs) entsprechend erhöht. In einem Zustand, in dem das Hinzufügen der obengenannten Antriebskraft gestoppt wird, wird die Fahrbewegung der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert (die Regelung/Steuerung zum Bremsen der Radanordnung 5 wird ausgeführt), dass die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zeitweilig bei einer konstanten Geschwindigkeit beibehalten und dann, bis das Fahrzeugs 1 zum Stehen kommt, gedämpft wird.
  • 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.
  • „Die Haltung” bedeutet ergänzend eine räumliche Orientierung. Wenn sich in der vorliegenden Ausführungsform der Grundkörper 9 zusammen mit dem Sitz 3 neigt, ändern sich die Haltungen des Grundkörpers 9 und des Sitzes 3. In der vorliegenden Ausführungsform neigen sich der Grundkörper 9 und der Sitz 3 ferner integral, so dass ein Konvergieren der Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Soll-Haltung äquivalent zu einem Konvergieren der Haltung des Sitzes 3 gegen eine dem Sitz 3 zugeordnete Soll-Haltung ist (die Haltung des Sitzes 3 in einem Zustand, in dem die Haltung des Grundkörpers 9 mit einer Soll-Haltung des Grundkörpers 9 übereinstimmt).
  • 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.
  • Ergänzend neigt sich gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Sitz 3 integral mit dem Tragrahmen 13 des Grundkörpers 9, so dass der Grundkörper-Neigungswinkel Θb auch eine Bedeutung als der Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils 3 hat.
  • 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 53R und misst ferner die zeitliche Änderungsrate (differentieller Wert) des Messwertes des Drehwinkels als die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 53R. 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 kann daher in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31R verwendet werden, um die Drehwinkelgeschwindigkeit des Rotationselements 27R auszudrücken. Ebenso kann die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31L verwendet werden, um die Drehwinkelgeschwindigkeit des Rotationselements 27L auszudrücken.
  • 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 konstante 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.
  • 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-/Steuerunsverarbeitungszyklus 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 (Bezug nehmend zu den 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_y 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. d2Θbe_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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle 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_y zu den Bewegungen werden, welche den Soll-Bewegungen des Fahrzeugsystemschwerpunkts entsprechen. Die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 bestimmt ferner die durch Integrieren der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd erhaltenen Werte als die Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_x_cmd (= Rw_x·ωw_x_cmd) entsprechende Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x und die dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle 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.
  • 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 Fehlerrechner 70, welcher den Grundkörper-Neigungswinkel-Fehler-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 Ausüben einer Antriebskraft auf das Fahrzeug 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd berechnet, und einem Motorbefehlsrechner 82, welcher den Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehl ωw_xy_cmd empfängt, welcher in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 70 berechnet wird. Das Verzögerungselement 84 gibt einen vorangehenden Wert ωw_xy_cmd_p des Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehls 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 Fehlerrechner 70 und die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 aus.
  • Der Fehlerrechner 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 Fehlerrechner 70 subtrahiert dann Θb_x_obj von Θb_x_s, um den Grundkörper-Neigungswinkelfehler-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-Fehler-Messwert Θbe_y_s (= Θb_y_s – Θb_y_obj) in Richtung um die X-Achse zu berechnen.
  • Die Verarbeitung durch den Fehlerrechner 70 kann vor der arithmetischen Fahrzeugregelungs-/-steuerungsverarbeitung im SCHRITT 9 ausgeführt werden. Beispielsweise kann die Verarbeitung durch den Fehlerrechner 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 Imaginäres-Rad-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_y_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_x_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_y_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 ferner 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 Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt dann die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten V_xy_aim (V_x_aim, V_y_aim) basierend auf den eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s), wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der An-Bord-Modus ist. Dies wird im Detail später beschrieben werden. In der vorliegenden Ausführungsform stellt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann beide Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten V_x_aim und V_y_aim auf Null ein, wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der autonome Modus ist.
  • 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 basierend auf den zulässigen Bereichen der Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L 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 in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 11 bezeichnen die Verarbeitung durch einen Begrenzungsprozessor 104 des Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzers 76, welcher später diskutiert wird, und kann in der auf die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 bezogenen Beschreibung vernachlässigt werden.
  • Der Begrenzungsprozessor 86 liefert zuerst die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s an einen Prozessor 86a_x bzw. 86a_y. Der Prozessor 86a_x dividiert Vb_x_s durch den Radius Rw_x des imaginären Rads 62_x, um die Drehwinkelgeschwindigkeit ωw_x_s des imaginären Rads 62_x für den Fall zu berechnen, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung mit Vb_x_s übereinstimmt. Ebenso berechnet der Prozessor 86a_y die Drehwinkelgeschwindigkeit ωw_y_s des imaginären Rads 62_y (= Vb_y_s/Rw_y) für den Fall, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit des imaginären Rads 62_y in der Y-Achsen-Richtung mit Vb_y_s übereinstimmt.
  • Anschließend wandelt der Begrenzungsprozessor 86 das Paar von ωw_x_s und ωw_y_s in ein Paar der Drehwinkelgeschwindigkeit ω_R_s des Elektromotors 31R und der Drehwinkelgeschwindigkeit ω_L_s des Elektromotors 31L durch einen XY-RL-Wandler 86b um.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird die Umwandlung durch Lösen einer simultanen Gleichung implementiert, welche durch Ersetzen von ωw_x, ωw_y, ω_R und ω_L der obengenannten Ausdrücke 01a und 01b durch ωw_x_s bzw. ωw_y_s bzw. ω_R_s bzw. ω_L_s erhalten wird, wobei ω_R_s und ω_L_s als Unbekannte angenommen werden.
  • Anschließend liefert der Begrenzungsprozessor 86 die Ausgabewerte ω_R_s und ω_L_s des XY-RL-Wandlers 86b an den Begrenzer 86c_R bzw. 86c_L. Zu diesem Zeitpunkt gibt der Begrenzer 86c_R ω_R_s direkt als einen Ausgabewert ω_R_lim1 aus, wenn ω_R_s innerhalb des zulässigen Bereichs für den rechten Motors liegt, welcher einen oberen Grenzwert (> 0) und einen unteren Grenzwert (< 0) vorangehend eingestellter vorgegebener Werte aufweist. Wenn ω_R_s von dem zulässigen Bereich für den rechten Motor abweicht, gibt der Begrenzer 86c_R als den Ausgabewert ω_R_lim1 einen Grenzwert des oberen Grenzwerts oder des unteren Grenzwerts des zulässigen Bereichs für den rechten Motor aus, je nachdem, welcher näher bei ω_R_s liegt. Somit wird der Ausgabewert ω_R_lim1 des Begrenzers 86c_R auf einen Wert innerhalb des zulässigen Bereichs für den rechten Motor begrenzt.
  • Ebenso gibt der Begrenzer 86c_L ω_L_s als einen Ausgabewert ω_L_lim1 direkt aus, wenn ω_L_s innerhalb des zulässigen Bereichs für den linken Motor liegt, welcher einen oberen Grenzwert (> 0) und einen unteren Grenzwert (< 0) vorangehend eingestellter vorgegebener Werte aufweist. Wenn ω_L_s von dem zulässigen Bereich für den linken Motor abweicht, gibt der Begrenzer 86c_L als den Ausgabewert ω_L_lim1 einen Grenzwert des oberen Grenzwerts oder des unteren Grenzwerts des zulässigen Bereichs für den linken Motor aus, je nachdem, welcher näher bei ω_L_s liegt. Somit wird der Ausgabewert ω_L_lim1 des Begrenzers 86c_L auf einen Wert innerhalb des zulässigen Bereichs für den linken Motor begrenzt.
  • Der vorangehend beschriebene zulässige Bereich für den rechten Motor ist ein zulässiger Bereich, welcher derart eingestellt worden ist, dass verhindert wird, dass die Drehwinkelgeschwindigkeit (Absolutwert) des rechten Elektromotors 31R übermäßig hoch wird, wodurch verhindert wird, dass der Maximalwert des Drehmoments, welches von dem Elektromotor 31R ausgegeben werden kann, abnimmt. Dies gilt auch für den zulässigen Bereich für den linken Motor.
  • Anschließend wandelt der Begrenzungsprozessor 86 das Paar der Ausgabewerte ω_R_lim1 und ω_L_lim1 des Begrenzers 86c_R bzw. 86c_L in ein Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y durch einen RL-XY-Wandler 86d um.
  • Die Umwandlung ist die Verarbeitung der inversen Umwandlung der Verarbeitung der Umwandlung durch den obengenannten XY-RL-Wandler 86b. Diese Verarbeitung wird durch Lösen einer simultanen Gleichung implementiert, welche durch Ersetzen von ωw_x, ωw_y, ω_R und ω_L der obengenannten Ausdrücke 01a und 01b durch ωw_x_lim1 bzw. ωw_y_lim1 bzw. ω_R_lim1 bzw. ω_L_lim1 erhalten wird, wobei ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 als Unbekannte angenommen werden.
  • Anschließend liefert der Begrenzungsprozessor 86 die Ausgabewerte ωw_x_lim1 und ωw_y_lim1 des RL-XY-Wandlers 86d an einen Prozessor 86e_x bzw. 86e_y. Der Prozessor 86e_x multipliziert ωw_x_lim1 mit dem Radius Rw_x des imaginären Rads 62_x, um ωw_x_lim1 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x_lim1 des imaginären Rads 62_x umzuwandeln. In der gleichen Weise wandelt der Prozessor 86e_y ωw_y_lim1 in die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y_lim1 des imaginären Rads 62_y um (= ωw_y_lim1·Rw_y).
  • Wenn angenommen wird, dass die vorangehend beschriebene Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_x des imaginären Rads 62_x in der X-Achsen-Richtung und die Bewegungsgeschwindigkeit Vw_y des imaginären Rads 62_y in der Y-Achsen-Richtung veranlasst, mit dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinzustimmen (anders ausgedrückt, wenn angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung und die Bewegungsgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung eingestellt werden, um mit Vb_x_s bzw. Vb_x_s übereinzustimmen), wird dann das mit Vb_x_s bzw. Vb_x_s übereinstimmende Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 von dem Begrenzungsprozessor 86 ausgegeben, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_s und ω_L_s des Elektromotors 31R bzw. 31L, welche zum Erreichen der Bewegungsgeschwindigkeiten benötigt werden, beide innerhalb des zulässigen Bereichs liegen.
  • Unterdessen werden beide oder eine von den Drehwinkelgeschwindigkeiten zwangsweise begrenzt, um innerhalb des zulässigen Bereichs zu liegen, wenn beide oder eine von den Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_s und ω_L_s des Elektromotors 31R bzw. 31L von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen abweichen, und ein Paar der Bewegungsgeschwindigkeiten in der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1, welche einem Paar der begrenzten Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_lim1 und ω_L_lim1 des Elektromotors 31R bzw. 31L entsprechen, wird von dem Begrenzungsprozessor 86 ausgegeben.
  • Somit erzeugt der Begrenzungsprozessor 86 ein Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 derart, dass die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 mit Vb_x_s bzw. Vb_y_s soweit wie möglich unter einer wesentlichen benötigten Bedingung übereinstimmen, dass die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L, welche dem Paar des Ausgabewerts Vw_x_lim1 bzw. Vw_y_lim1 entsprechen, nicht von den zulässigen Bereichen 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_x_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 Proportionalitätskoeffzienten 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.
  • Wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim1 und Vw_y_lim1 in dem Begrenzungsprozessor 86 nicht zwangsweise durch die vorangehend beschriebene durch den Verstärkungseinsteller 78 ausgeführte Verarbeitung beschränkt werden, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L innerhalb des zulässigen Bereichs liegen, selbst wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. in der Y-Achsen-Richtung mit dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s bzw. Vb_y_s übereinstimmen, werden beide Verstärkungseinstellparameter Kr_x und Kr_y dann bestimmt, um 0 zu sein.
  • Wenn übrigens 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, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeit von einem der Elektromotoren 31R und 31L von dem zulässigen Bereich abweicht (wenn der Absolutwert einer der Drehwinkelgeschwindigkeiten übermäßig hoch wird), wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung mit den geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerten Vb_x_s und Vb_y_s übereinstimmen, werden die Werte der Verstärkungseinstellparameter Kr_x und Kr_y dann basierend auf dem Absolutwert des obengenannten korrigierten Betrags Vover_x bzw. Vover_y bestimmt. In diesem Fall wird Kr_x bestimmt, um ein größerer Wert zu sein, wenn der Absolutwert des korrigierten Betrags Vx_over zunimmt, wobei der obere Grenzwert davon 1 ist. Das Gleiche gilt für Kr_y.
  • Unter erneuter Bezugnahme auf die Beschreibung der 9 führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 dann die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 aus, nachdem, wie vorangehend beschrieben, die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 und den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ausgeführt wird.
  • Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 empfängt die durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechneten geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_s (Vb_x_s und Vb_y_s) und die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_aim (Vb_x_aim und Vb_y_aim), welche durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt werden. Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 führt dann die durch das Blockdiagramm der 12 dargestellte Verarbeitung unter Verwendung der obigen Eingabewerte derart aus, dass die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd (Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd) bestimmt werden.
  • Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 führt insbesondere zuerst die Verarbeitung durch die Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x und 94_y aus.
  • In diesem Fall empfängt der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 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-Fehlerrechner 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-Fehlerrechner 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-Fehlerrechner 94_x gibt dann den Ausgabewert Vb_x_prd des Tiefpassfilters 94c_x aus.
  • Der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 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-Fehlerrechner 94_x führt der Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 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_y aus.
  • Der Ausgabewert Vb_x_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_x hat hier die Bedeutung eines Stationärer-Zustand-Fehlers 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-Fehlerrechners 94_y die Bedeutung eines Stationärer-Zustand-Fehlers eines zukünftigen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts in der Y-Achsen-Richtung, welcher 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 Konvergenzwertes. Nachfolgend werden die Ausgabewerte Vb_x_prd und Vb_y_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_x bzw. 94_y als die erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwerte bezeichnet werden.
  • Nach Ausführen der vorangehend beschriebenen Verarbeitung durch die Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x und 94_y führt der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 die Verarbeitung zum Addieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim zu dem Ausgabewert Vb_x_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_x und die Verarbeitung zum Addieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim zu dem Ausgabewert Vb_y_prd des Stationärer-Zustand-Fehlerrechners 94_y durch einen Rechner 98_x bzw. 98_y aus.
  • Ein Ausgabewert Vb_x_t des Rechners 98_x wird daher die durch Addieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung zu dem erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd erhaltene Geschwindigkeit anzeigen. Ebenso wird ein Ausgabewert Vb_y_t des Rechners 98_y die durch Addieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung zu dem erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_prd erhaltene Geschwindigkeit anzeigen.
  • Wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_aim Null ist, wie in dem Fall, in dem beispielsweise der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 in dem autonomen Modus ist, wird der erwartete Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd direkt als der Ausgabewert Vb_x_t des Rechners 98_x bereitgestellt. Ebenso wird der erwartete Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_prd dann direkt als der Ausgabewert Vb_y_t des Rechners 98_y bereitgestellt, wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_aim Null ist.
  • Anschließend liefert der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 die Ausgabewerte Vb_x_t und Vb_y_t des Rechners 98_x bzw. 98_y zu einem Begrenzungsprozessor 100. Die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 100 ist dieselbe wie die Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 86 des vorangehend beschriebenen Verstärkungseinstellers 78. Wie durch die in Klammern gesetzten Bezugszeichen in 11 angedeutet, sind in diesem Fall nur die Eingabewerte und die Ausgabewerte der einzelnen Verarbeitungsabschnitte des Begrenzungsprozessors 100 verschieden von denjenigen des Begrenzungsprozessors 86.
  • In dem Begrenzungsprozessor 100 werden insbesondere Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_t und ωw_y_t der imaginären Räder 62_x und 62_y in dem Fall, in dem angenommen wird, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x und Vw_y des imaginären Rads 62_x bzw. 62_y mit Vb_x_t bzw. Vb_y_t übereinstimmen, durch die Prozessoren 86a_x bzw. 86a_y berechnet. Das Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_t und ωw_y_t wird dann in das Paar der Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_t und ω_L_t der Elektromotoren 31R und 31L durch den XY-RL-Wandler 86b umgewandelt.
  • Diese Drehwinkelgeschwindigkeiten ω_R_t und ω_L_t werden ferner auf Werte innerhalb des zulässigen Bereichs für den rechten Motor bzw. des zulässigen Bereichs für den linken Motor durch Begrenzer 86c_R und 86c_L begrenzt. Die Werte ω_R_lim2 und ω_L_lim2, welche der Begrenzungsverarbeitung unterworfen worden sind, werden dann durch den RL-XY-Wandler 86d in die Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_lim2 und ωw_y_lim2 der imaginären Räder 62_x und 62_y umgewandelt.
  • Anschließend werden die den Drehwinkelgeschwindigkeiten ωw_x_lim2 und ωw_y_lim2 entsprechenden Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 der imaginären Räder 62_x und 62_y durch den Prozessor 86e_x bzw. 86e_y berechnet und diese Bewegungsgeschwindigkeiten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 werden von dem Begrenzungsprozessor 100 ausgegeben.
  • Durch Ausführen der vorangehend beschriebenen Verarbeitung durch den Begrenzungsprozessor 100 erzeugt der Begrenzungsprozessor 100 ein Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 derart, dass die Ausgabewerte Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 mit Vb_x_t bzw. Vb_y_t soweit wie möglich unter einer wesentlichen benötigten Bedingung übereinstimmen, dass die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L, welche dem Paar von Ausgabewerten Vw_x_lim2 bzw. Vw_y_lim2 entsprechen, wie beim Begrenzungsprozessor 86 nicht von den zulässigen Bereichen abweichen.
  • Die zulässigen Bereiche für den rechten Motor und den linken Motor in dem Begrenzungsprozessor 100 müssen übrigens nicht die selben sein wie die zulässigen Bereiche in dem Begrenzungsprozessor 86 und können eingestellt werden, um zulässige Bereiche zu sein, welche verschieden voneinander sind.
  • 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-Fehlerwerts 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-Fehlerwerts 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 wie vorangehend beschrieben bestimmten Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd werden in dem Fall, in dem die Ausgabewerte V_x_lim2 und V_y_lim2 nicht zwangsweise durch den Begrenzungsprozessor 100 beschränkt werden, das heißt in dem Fall, in dem die Drehwinkelgeschwindigkeiten der Elektromotoren 31R und 31L innerhalb der zulässigen Bereiche liegen, selbst wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung mit dem Ausgabewert Vb_x_t des Rechners 98_x bzw. Vb_y_t des Rechners 98_y übereinstimmen, die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim direkt als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd bestimmt werden.
  • In diesem Fall wird, wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_aim Null ist, die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd dann auch Null sein, und wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_aim Null ist, wird die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_mdfd dann auch Null sein.
  • Unterdessen wird, wenn die Ausgabewerte Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 durch zwangsweises Beschränken der Eingabewerte Vb_x_t und Vb_y_t erzeugt werden, das heißt, wenn die Drehwinkelgeschwindigkeit von einem der Elektromotoren 31R und 31L von dem zulässigen Bereich abweicht (wenn der Absolutwert einer der Drehwinkelgeschwindigkeiten übermäßig hoch wird), wenn die Elektromotoren 31R und 31L derart betrieben werden, dass die Bewegungsgeschwindigkeiten der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Y-Achsen-Richtung mit dem Ausgabewert Vb_x_t des Rechners 98_x und dem Ausgabewert Vb_y_t des Rechners 98_y übereinstimmen, dann ein durch Korrigieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim mit einem Korrekturbetrag von dem Eingabewert Vb_x_t des Ausgabewertes Vw_x_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 (= Vw_x_lim2 – Vb_x_t) (ein durch Addieren des Korrekturbetrags zu Vb_x_aim erhaltener Wert) erhaltener Wert als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung Vb_x_mdfd bestimmt.
  • Ferner wird hinsichtlich der Y-Achsen-Richtung ein durch Korrigieren der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim durch einen Korrekturbetrag von dem Eingabewert Vb_y_t des Ausgabewertes Vw_y_lim2 des Begrenzungsprozessors 100 (= Vw_y_lim2 – Vb_y_t) (ein durch Addieren des Korrekturbetrags zu Vb_y_aim erhaltener Wert) erhaltener Wert als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung Vb_y_mdfd bestimmt.
  • In diesem Fall nähert sich dann die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd der Null mehr an als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim oder wird zu einer Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung von der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim, wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim auf beispielsweise der Geschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung nicht Null ist. Ferner wird dann die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd zu einer Geschwindigkeit in der entgegengesetzten Richtung von dem erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert in der X-Achsen-Richtung Vb_x_prd, welcher von dem Stationärer-Zustand-Fehlerrechner 94_x ausgegeben wird, wenn die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim Null ist. Das Gleiche gilt für die Geschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung.
  • Vorangehend ist die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76 beschrieben worden.
  • Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 9 führt die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 die Verarbeitung durch den Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 aus, nachdem die Verarbeitung durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72, den Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76, den Verstärkungseinsteller 78 und den Fehlerrechner 70 wie vorangehend beschrieben ausgeführt wird.
  • 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehls 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehls 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 Fehlerrechner 70 berechneten Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswert 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_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.
  • Die Verstärkungskoeffizienten K1_x und K1_y in diesen Ausdrücken 07x und 07y bezeichnen die auf den Neigungswinkel des Grundkörpers 9 (oder des Sitzes 3) bezogenen Rückkopplungsverstärkungen, die Verstärkungskoeffizienten K2_x und K2_y bezeichnen die auf die Neigungswinkelgeschwindigkeit (zeitliche Änderungsrate eines Neigungswinkels) bezogenen Rückkopplungsverstärkungen des Grundkörpers 9 (oder des Sitzes 3) und die Verstärkungskoeffizienten K3_x und K3_y bezeichnen die auf die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts (ein vorgegebener Repräsentativpunkt des Fahrzeugs 1) bezogenen Rückkopplungsverstärkungen.
  • 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.
  • 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 obengenannten 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd berechnet wird.
  • Im Detail, unter Bezugnahme auf 13 berechnet der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerts 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl 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 62_y bezogene Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_y_cmd berechnet wird.
  • In diesem Fall berechnet der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 eine durch Multiplikation des Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerts 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl 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-Fehlermesswerts 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.
  • Nach der vorangehend beschriebenen Berechnung der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd integriert der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 jeden der ωwdot_x_cmd und ωwdot_y_cmd durch einen Integrator 80f, wodurch die obengenannten Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle 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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_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_x_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 Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle 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. Die Verarbeitung durch den Motorbefehlsrechner 82 ist dieselbe wie die Verarbeitung durch den XY-RL-Wandler 86b des obengenannten Begrenzungsprozessors 86 (Bezug zu 11).
  • Der Motorbefehlsrechner 82 bestimmt insbesondere die Geschwindigkeitsbefehle ω_R_cmd und ω_L_cmd 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.
  • Durch die durch die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 wie vorangehend beschrieben ausgeführte arithmetische Regelungs-/Steuerungsverarbeitung werden die die Stellgrößen (Regelungs-/Steuerungseingaben) bezeichnenden Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_xy_cmd derart bestimmt, dass die Haltung des Grundkörpers 9 grundsätzlich in einer Haltung beibehalten wird, in welcher die obengenannten Grundkörper-Neigungswinkel-Fehlermesswerte Θbe_x_s und Θbe_y_s beide Null sind (nachfolgend wird diese Haltung als die Grundhaltung bezeichnet werden), das heißt, die Haltung des Fahrzeugsystemschwerpunkts (der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt oder der alleinige Fahrzeugschwerpunkt) wird beibehalten, um im Wesentlichen unmittelbar über der Bodenkontaktfläche der Radanordnung 5 in dem Betriebsmodus sowohl des An-Bord-Modus als auch des autonomen Modus zu sein. Im Detail wird der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_xy_cmd derart bestimmt, dass die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_xy_s als die geschätzten Werte der Bewegungsgeschwindigkeiten des Fahrzeugsystemschwerpunkts gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd konvergieren, während die Haltung des Grundkörpers 9 in der obengenannten Grundhaltung beibehalten wird. Die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_xy_mdfd sind übrigens im Allgemeinen Null (insbesondere, solange ein Benutzer oder dergleichen keine zusätzliche Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 in dem An-Bord-Modus ausübt). In diesem Fall wird der Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωdotw_xy_cmd derart bestimmt werden, dass der Fahrzeugsystemschwerpunkt im Wesentlichen stationär ist, während die Haltung des Grundkörpers 9 in der obengenannten Grundhaltung beibehalten wird.
  • Die durch Umwandeln der Imaginäres-Rad-Drehwinkelgeschwindigkeitsbefehle ωw_xy_cmd, welche durch Integrieren jeder Komponente von ωdotw_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).
  • Somit bewegt sich die Radanordnung 5 dann in Richtung der Neigungsseite, wenn sich der Grundkörper 9 von der Grundhaltung neigt. Somit wird sich die Radanordnung 5 dann zu der Neigungsseite bewegen, wenn beispielsweise der Benutzer absichtlich seinen/ihren Oberkörper in dem obengenannten An-Bord-Modus neigt.
  • In dem Fall, in dem die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd Null sind, wenn die Haltung des Grundkörpers 9 gegen die Grundhaltung konvergiert, kommt die Bewegung der Radanordnung 5 im Wesentlichen zum Stillstand. Wenn ferner beispielsweise der Neigungswinkel Θb_x des Grundkörpers 9 in Richtung um die Y-Achse in einem von der Grundhaltung geneigten bestimmten Winkel beibehalten wird, konvergiert dann die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in der X-Achsen-Richtung gegen eine bestimmte Bewegungsgeschwindigkeit, welche dem Winkel entspricht (eine Bewegungsgeschwindigkeit, welche eine bestimmte Stationärer-Zustand-Abweichung von der Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd aufweist). Dasselbe gilt für den Fall, in dem der Neigungswinkel Θb_y des Grundkörpers 9 in Richtung um die X-Achse in einem bestimmten, von der Grundhaltung geneigten Winkel beibehalten wird.
  • Ferner wird in einer Situation, in der beispielsweise die durch den obengenannten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 erzeugten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim beide Null sind, wenn der Betrag der Neigung des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung (die Grundkörper-Neigungswinkelmesswerte Θbe_x_s und Θbe_y_s) relativ groß wird und die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung zum Eliminieren des Neigungsbetrags oder zum Beibehalten des Neigungsbetrags (wobei diese Bewegungsgeschwindigkeiten dem in 12 gezeigten erwarteten Schwerpunktgeschwindigkeit-Stationärer-Zustand-Fehlerwert Vb_x_prd bzw. Vb_y_prd entsprechen) eine übermäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten sind, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L veranlassen würden, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen, eine Geschwindigkeit in die entgegengesetzte Richtung von der Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 (im Detail Vw_x_lim2 – Vb_x_prd und Vw_y_lim2 – Vb_y_prd) dann als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd bestimmt werden. Die Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y aus den Stellgrößenkomponenten, welche eine Regelungs-/Steuerungseingabe darstellen, werden dann derart bestimmt, dass die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd konvergieren. Dies verhindert, dass der Neigungsbetrag des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung übermäßig groß wird, wodurch verhindert wird, dass die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L übermäßig hoch werden.
  • Ferner werden in dem obengenannten Verstärkungseinsteller 78 in der Situation, in der eine oder beide der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s groß werden und die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung, welche zum Eliminieren der Neigung des Grundkörpers 9 von der obengenannten Grundhaltung oder zum Beibehalten des Neigungsbetrags benötigt werden, eine übermäßig große Bewegungsgeschwindigkeit werden kann, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L dazu veranlassen würden, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen, wenn die Abweichung nennenswerter wird, (insbesondere, wenn die in 10 gezeigten Absolutwerte von Vover_x und Vover_y zunehmen), einer oder beide der obengenannten Verstärkungseinstellparameter Kr_x und Kr_y von 0 näher an 1 gebracht.
  • In diesem Fall nähert sich jeder gemäß dem obengenannten Ausdruck 09x berechnete i-te Verstärkungskoeffizient Ki_x (i = 1, 2 oder 3) dem konstanten Wert Ki_b_x an dem Maximumende von dem konstanten Wert Ki_a_x an dem Minimumende an, wenn sich Kr_x der 1 nähert. Das Gleiche gilt für jeden gemäß dem obengenannten Ausdruck 09y berechneten i-ten Verstärkungskoeffizient Ki_y (i = 1, 2 oder 3).
  • Mit der Zunahme der Absolutwerte der oben genannten Verstärkungskoeffizienten nehmen die Sensitivitäten der Stellgrößen (die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_x_cmd und ωdotw_y_cmd) als Antwort auf eine Neigungsänderung des Grundkörpers 9 zu. Daher werden in dem Moment, in dem der Neigungsbetrag des Grundkörpers 9 von der Grundhaltung eine Zunahme anzeigt, die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 geregelt/gesteuert werden, um sofort den Neigungsbetrag zu eliminieren. Dies verhindert in intensiver Weise, dass sich der Grundkörper 9 wesentlich von der Grundhaltung neigt, wodurch es möglich wird, zu verhindern, dass die Bewegungsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten der Radanordnung 5 in einer oder beiden von der X-Achsen-Richtung und der Y-Achsen-Richtung eine übermäßig hohe Bewegungsgeschwindigkeit wird, welche die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L dazu veranlasst, von dem zulässigen Bereich oder den Bereichen davon abzuweichen.
  • In dem An-Bord-Modus werden die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim dann als die oben genannten genannten Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd bestimmt, solange die Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten von einem oder beiden der Elektromotoren 31R und 31L eine hohe Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten werden, welche von dem zulässigen Bereich oder den Bereichen davon abweichen (im Detail, solange wie die in 12 gezeigten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 mit Vb_x_t bzw. Vb_y_t übereinstimmen), wenn der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim (Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten, bei welchen eins oder beide von Vb_x_aim und Vb_y_aim nicht 0 sind) gemäß einer durch einen von dem Benutzer oder dergleichen durchgeführten Lenkbetrieb erzeugten Anforderung bestimmt. Daher wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim implementiert werden (derart, dass sich die Ist-Schwerpunktgeschwindigkeiten den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim annähern).
  • Die Verarbeitung durch den oben genannten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74, dessen Beschreibung zurückgestellt worden ist, wird nun im Detail beschrieben werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform stellt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann wie vorangehend beschrieben die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim auf 0 ein, wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der autonome Modus ist.
  • Unterdessen bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 in dem Fall, in dem der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der An-Bord-Modus ist, die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung auf Grundlage des Lenkbetriebs des Fahrzeugs 1 durch einen Benutzer oder dergleichen (der Betrieb zum Hinzufügen einer Antriebskraft auf das Fahrzeug 1) in variabler Weise, während er die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung bei 0 beibehält.
  • Hier, beispielsweise in dem Fall, in dem der Benutzer des Fahrzeugs 1 beabsichtigt, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zu dem Startzeitpunkt des Fahrzeugs 1 oder dergleichen positiv zu erhöhen (die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts), stößt sich der Benutzer mit seinem/ihrem Fuß am Boden ab, wodurch eine Antriebskraft zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 (eine Antriebskraft durch die Reibungskraft zwischen dem Fuß des Benutzers und dem Boden) auf das Fahrzeug 1 übertragen wird. Alternativ kann beispielsweise ein äußerer Helfer oder dergleichen die Antriebskraft zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit auf das Fahrzeug 1 als Antwort auf eine Anforderung von dem Benutzer des Fahrzeugs übertragen. In diesem Fall ist die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1, welche der Benutzer zu erhöhen beabsichtigt, im Allgemeinen die Fahrgeschwindigkeit in der Längsrichtung des Benutzers. Daher ist die auf das Fahrzeug 1 zum Erhöhen der Geschwindigkeit übertragene Antriebskraft im Allgemeinen eine Antriebskraft in der X-Achsen-Richtung oder einer Richtung in der Nähe davon.
  • In der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen einer Erzeugung einer Beschleunigungsanforderung als die Anforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 (insbesondere der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts) in der X-Achsen-Richtung auf der Grundlage der zeitlichen Änderungsrate der Größe (Absolutwert) des durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 berechneten geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt dann gemäß dem Bestimmungsergebnis sequentiell die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung. Dann, wenn die oben genannte Beschleunigungsanforderung in der X-Achsen-Richtung aufgelöst ist, wird die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim derart bestimmt, dass die Geschwindigkeit bei einem konstanten Niveau während einer vorgegebenen Dauer beibehalten wird und anschließend kontinuierlich verringert wird. Wie für die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung behält der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 diese konstant bei 0 bei, unabhängig von dem Vorliegen oder dem Nicht-Vorliegen einer Erzeugung der Beschleunigungsanforderung.
  • Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt insbesondere die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung durch sequentielles Ausführen des in dem Flussdiagramm von 14 gezeigten Prozess in dem vorgegebenen Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus.
  • Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 führt zuerst die Verarbeitung im SCHRITT 21 aus. In der Verarbeitung berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die zeitliche Änderungsrate (differenzieller Wert) DVb_x_s des Absolutwerts |Vb_x_s| des darin eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s. Nachfolgend wird DVb_x_s als Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s bezeichnet werden.
  • Anschließend geht der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 zu SCHRITT 22 über, um zu bestimmen, welcher Modus der aktuelle arithmetische Verarbeitungsmodus zum Berechnen der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim ist.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 hier zuerst den Grundwert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim (nachfolgend als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 bezeichnet), und bestimmt dann die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim, um die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim zu veranlassen, dem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 mit einer konstanten Reaktionszeit einer ersten Verzögerungsordnung zu folgen (stationär übereinzustimmen). In diesem Fall wird die Weise des Bestimmens des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwerts Vb_x_aim1 durch den arithmetischen Verarbeitungsmodus spezifiziert.
  • Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommt der arithmetische Verarbeitungsmodus in drei Arten vor, nämlich als ein Bremsmodus, ein Geschwindigkeitsfolgemodus und ein Geschwindigkeitshaltemodus.
  • Der Bremsmodus ist ein Modus, in welchem die Grund-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim1 derart bestimmt wird, dass die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 auf 0 verringert wird oder bei 0 beibehalten wird. Ferner ist der Geschwindigkeitsfolgemodus ein Modus, in welchem der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 derart bestimmt wird, dass der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_s als der Ist-Fahrgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung des Fahrzeugsystemschwerpunkts folgt (übereinstimmt oder im Wesentlichen damit übereinstimmt). Der Geschwindigkeitshaltemodus ist ferner ein Modus, bei welchem Vb_x_aim1 derart bestimmt wird, dass die Größe des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwerts Vb_y_aim1 bei einem konstanten Niveau beibehalten wird.
  • Bei der Verarbeitung in jedem arithmetischen Verarbeitungsmodus wird zusätzlich zu der Verarbeitung zum Bestimmen des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwerts Vb_x_aim1 eine Verarbeitung zum Bestimmen einer Filterzeitkonstanten Ta_x, welche eine Reaktionsgeschwindigkeit des Folgens der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim im Bezug zu dem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 definiert, ausgeführt. Übrigens ist der arithmetische Verarbeitungsmodus in einem Zustand, in dem die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 beispielsweise zum Startzeitpunkt der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 (der arithmetische Anfangsverarbeitungsmodus) initialisiert wird, der Bremsmodus.
  • In dem oben genannten SCHRITT 22 führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die arithmetische Verarbeitung im SCHRITT 23, die arithmetische Verarbeitung im SCHRITT 24 oder die arithmetische Verarbeitung im SCHRITT 25 als nächstes aus, je nachdem, ob der gegenwärtige arithmetische Verarbeitungsmodus der Bremsmodus, der Geschwindigkeitsfolgemodus oder der Geschwindigkeitshaltemodus ist, wodurch der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_y_aim1 und die Filterzeitkonstante Ta_x bestimmt werden.
  • Die jedem der obengenannten Moden entsprechende arithmetische Verarbeitung wird, wie nachfolgend beschrieben, ausgeführt.
  • Die arithmetische Verarbeitung des Bremsmodus im SCHRITT 23 wird wie durch das Flussdiagramm von 15 dargestellt ausgeführt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt insbesondere zuerst im SCHRITT 23-1, ob die Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s, welche im SCHRITT 21 berechnet worden war, größer als ein erster Schwellwert DV1 (> 0) ist oder nicht, welcher ein im Voraus bestimmter positiver Wert ist. Die Bestimmungsverarbeitung ist die Verarbeitung zum Bestimmen, ob es eine Beschleunigungsanforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen in der Längsrichtung gibt.
  • Dieser Fall, wenn DVb_s > DV1 gilt, bedeutet eine Situation, in der der Absolutwert |Vb_x| der Ist-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x in der X-Achsen-Richtung mit einer zeitlichen Änderungsrate ansteigt, welche größer als der erste Schwellwert DV1 ist. Daher ist die Situation, in welcher das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 positiv ist, eine Situation, in welcher ein Lenkbetrieb zum Erhöhen der Größe der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x näherungsweise in der Längsrichtung durch einen Benutzer oder einen äußeren Helfer oder dergleichen (ein Lenkbetrieb zum Hinzufügen einer Antriebskraft näherungsweise in der Längsrichtung auf das Fahrzeug 1) ausgeführt wird.
  • In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 negativ wird, das heißt, in dem Fall, in dem es keine Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs 1 gibt (Beschleunigungsanforderung in der Längsrichtung des Fahrzeugs 1), bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 72 dann im SCHRITT 23-4, ob die Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s kleiner als ein dritter Schwellwert DV3_x (< 0) ist oder nicht, welcher ein im Voraus bestimmter negativer Wert ist. Die Bestimmungsverarbeitung ist die Verarbeitung zum Bestimmen, ob es eine Verzögerungsanforderung durch den Benutzer des Fahrzeugs 1 gibt, um die Größe der Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x positiv zu verringern. Daher ist die Situation, in welcher das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-4 positiv ist, eine Situation, in welcher der Benutzer des Fahrzeugs 1 absichtlich seine/ihre Füße mit dem Boden in Kontakt bringt und eine Reibungskraft zwischen seinen/ihren Füßen und dem Boden in der Bremsrichtung des Fahrzeugs 1 erzeugt.
  • Und in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-4 negativ ist (in dem Fall, in dem keine Verzögerungsanforderung erzeugt worden ist), bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-5 den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die Filterzeitkonstante Ta_x und beendet die Verarbeitung in 15.
  • Im SCHRITT 23-5 wird 0 als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim eingestellt. Ferner wird eine zweite Reaktionszeitkonstante τ2_x eines im Voraus eingestellten vorgegebenen Werts als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt.
  • Ferner bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-4 positiv ist (in dem Fall, in dem ein Verzögerungsergebnis erzeugt wird), in SCHRITT 23-6 den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die Filterzeitkonstante Ta_x und beendet die Verarbeitung in 15.
  • Im SCHRITT 23-6, welcher derselbe ist wie SCHRITT 23-5, wird 0 als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim eingestellt. Andererseits wird die dritte Reaktionszeitkonstante τ3_x eines vorher eingestellten vorgegebenen Werts als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt. Ein dritter Reaktionszeitpunkt τ3_x ist eine Zeitkonstante einer Zeit, welche kürzer als die zweite Reaktionszeitkonstante τ2_x ist.
  • In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 positiv ist, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-2 den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die Filterzeitkonstante Ta_x. Ferner ändert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-3 den arithmetischen Verarbeitungsmodus (den arithmetischen Verarbeitungsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus) von dem Bremsmodus in den Geschwindigkeitsfolgemodus und beendet die Verarbeitung in 15.
  • In dem oben genannten SCHRITT 23-2 wird ein durch Multiplizieren des von dem Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung mit einem Verhältnis γ_x eines vorher eingestellten vorgegebenen Werts erhaltener Wert als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 bestimmt. Das oben genannte Verhältnis γ_x wird auf einen positiven geringfügig kleineren Wert als 1 (zum Beispiel 0,8) in der vorliegenden Ausführungsform eingestellt. Die Verarbeitung im SCHRITT 23-2 ist zum Anpassen der Weise des Bestimmens von Vb_x_aim1 und Ta_x an den Geschwindigkeitsfolgemodus, welcher in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus beginnt.
  • Dass der Wert des oben genannten Verhältnisses γ_x geringfügig kleiner als 1 ist, ist nicht wesentlich. Der Wert des Verhältnisses γ_x kann beispielsweise auf 1 oder einen geringfügig größeren Wert als 1 eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert des Verhältnisses γ_x auf einen geringfügig kleineren Wert als 1 eingestellt, um zu verhindern, dass der Benutzer die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 als schneller als die Ist-Fahrgeschwindigkeit empfindet (in einer gefühlten Weise).
  • Die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x eines vorangehend eingestellten vorgegebenen Werts wird ferner als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt. Die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x wird auf einen Wert einer verhältnismäßig kürzeren Zeit als die zweite Reaktionszeitkonstante τ2_x eingestellt. Die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x kann den selben Wert haben wie die dritte Reaktionszeitkonstante τ3_x.
  • In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 22-1 negativ ist, bleibt der arithmetische Verarbeitungsmodus unverändert, so dass der arithmetische Verarbeitungsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem Bremsmodus beibehalten wird.
  • Vorangehend ist die arithmetische Verarbeitung in dem Bremsmodus im SCHRITT 23 beschrieben worden.
  • Als nächstes wird die arithmetische Verarbeitung in dem Geschwindigkeitsfolgemodus im SCHRITT 24 wie durch das Flussdiagramm von 16 dargestellt ausgeführt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 führt insbesondere zuerst im SCHRITT 24-1 die selbe Bestimmungsverarbeitung aus wie in dem oben genannten SCHRITT 23-4, das heißt, die Verarbeitung zum Bestimmen, ob die Anforderung für eine Verzögerung des Fahrzeugs 1 erzeugt worden ist.
  • Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 24-6 die selbe Verarbeitung aus wie die in dem oben genannten SCHRITT 23-6, wodurch 0 als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die dritte Reaktionszeitkonstante τ3_x als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt werden. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ändert ferner den arithmetischen Verarbeitungsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in den Bremsmodus im SCHRITT 24-7 und beendet die Verarbeitung von 16.
  • Unterdessen führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 in der nächsten Verarbeitung im SCHRITT 24-2 dieselbe Verarbeitung aus, wie in dem oben genannten SCHRITT 23-2, um den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die Filterzeitkonstante Ta_x zu bestimmen, wenn das Bestimmungsergebnis in dem oben genannten SCHRITT 24-1 negativ ist, das heißt, wenn keine Anforderung zum Verzögern des Fahrzeugs 1 erzeugt worden ist. Das heißt, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt den durch Multiplizieren des darin eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s mit dem Verhältnis γ_x erhaltenen Wert als den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 stellt ferner die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x als die Filterzeitkonstante Ta_x ein.
  • Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 24-3, ob die geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s (der im SCHRITT 21 berechnete Wert) kleiner als ein vorhergehend eingestellter vorgegebener zweiter Schwellwert DV2_x ist oder nicht. In der vorliegenden Ausführungsform wird der zweite Schwellwert DV2_x auf einen vorgegebenen negativen Wert eingestellt, welcher größer als der oben genannte dritte Schwellwert DV3_x ist (näher an der 0 als DV3_x). Der zweite Schwellwert DV2_x kann auf 0 oder einen positiven Wert eingestellt werden, welcher geringfügig größer als 0 ist (aber geringer als der oben genannte erste Schwellwert DV1_x).
  • Das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 ist zum Bestimmen des Zeitpunkts, zu welchem der Geschwindigkeitsfolgemodus in den Geschwindigkeitshaltemodus umgeschaltet werden sollte. Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 negativ ist, beendet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann sofort die Verarbeitung in 16. In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus nicht verändert, so dass der arithmetische Verarbeitungsmodus auch in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem Geschwindigkeitsfolgemodus beibehalten werden wird.
  • Ferner, wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 positiv ist, nimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann an, dass die Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs 1 (Beschleunigungsanforderung in der Längsrichtung) abgeschlossen worden ist und initialisiert einen Countdown-Zähler im SCHRITT 24-4. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ändert ferner den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitsfolgemodus in den Geschwindigkeitshaltemodus im SCHRITT 24-5 und beendet die Verarbeitung in 16.
  • Der oben genannte Countdown-Zähler ist ein Zähle, welcher die verstrichene Zeit von einem Start des Geschwindigkeitshaltemodus zählt, welcher in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus beginnt. Ferner wird im SCHRITT 24-4 ein voreingestellter Anfangswert Tm_x für den Zeitzählwert CNT_x des Zählers eingestellt. Der Anfangswert Tm_x bezeichnet einen eingestellten Wert der Zeit, in der der Geschwindigkeitshaltemodus fortgesetzt werden soll.
  • Vorangehend ist die arithmetische Verarbeitung in dem Geschwindigkeitsfolgemodus im SCHRITT 24 beschrieben worden.
  • Anschließend wird der arithmetische Verarbeitungsmodus des Geschwindigkeitshaltemodus in SCHRITT 25 wie durch das Flussdiagramm in 17 dargestellt ausgeführt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 führt insbesondere zuerst in SCHRITT 25-1 dieselbe Bestimmungsverarbeitung aus wie in dem oben genannten SCHRITT 23-4, das heißt, die Verarbeitung zum Bestimmen, ob die Anforderung für eine Verzögerung des Fahrzeugs 1 erzeugt worden ist.
  • Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 25-2 dieselbe Verarbeitung aus wie in dem oben genannten SCHRITT 23-6, wodurch 0 als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die dritte Reaktionszeitkonstante τ3_x als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt werden. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ändert ferner den arithmetischen Verarbeitungsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus im SCHRITT 25-3 und beendet die Verarbeitung in 17.
  • Unterdessen, wenn das Bestimmungsergebnis in dem oben genannten SCHRITT 25-1 negativ ist (wenn keine Anforderung zum Verzögern des Fahrzeugs 1 erzeugt worden ist), führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 25-4 dieselbe Bestimmungsverarbeitung aus wie in dem oben genannten SCHRITT 23-1, das heißt, die Verarbeitung zum Bestimmen, ob es eine Anforderung zum Beschleunigen des Fahrzeugs 1 näherungsweise in der Längsrichtung gibt.
  • Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-4 positiv ist (wenn die Anforderung zum Beschleunigen des Fahrzeugs 1 näherungsweise in der Längsrichtung erneut erzeugt worden ist), führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 25-5 dieselbe Verarbeitung aus wie in dem oben genannten SCHRITT 23-2, wodurch der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die Filterzeitkonstante Ta_x bestimmt werden. Das heißt, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt den durch Multiplizieren des darin eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s mit dem Verhältnis γ_x erhaltenen Wert als den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 stellt ferner die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x als die Filterzeitkonstante Ta_x ein.
  • Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ändert ferner den arithmetischen Verarbeitungsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Geschwindigkeitsfolgemodus im SCHRITT 25-6 und beendet die Verarbeitung in 17.
  • Wenn das Bestimmungsergebnis in dem oben genannten SCHRITT 25-4 negativ ist (wenn der Zustand, in welchem es keine Anforderung zum Beschleunigen näherungsweise in der Längsrichtung gibt, fortbesteht) verringert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann den Zeitzählwert CNT_x in dem Countdown-Zähler im SCHRITT 25-7. Der Zeitzählwert CNT_x wird insbesondere durch Subtrahieren eines vorgegebenen Werts ΔT (die Zeit des Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus) von dem gegenwärtigen wert des Zeitzählwerts CNT_x aktualisiert.
  • Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 25-8, ob der Zeitzählwert CNT_x in dem Countdown-Zähler größer als 0 ist oder nicht, das heißt, ob die Zeitzählung des Countdown-Zählers beendet ist.
  • Wenn das Bestimmungsergebnis in diesem SCHRITT 25-8 positiv ist, bedeutet es, dass die durch den oben genannten Anfangswert Tm_x in dem Countdown-Zähler angezeigte Zeit seit dem Start des Geschwindigkeitshaltemodus noch nicht verstrichen ist. In diesem Fall bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die Filterzeitkonstante Ta_x im SCHRITT 25-9 unter der Annahme, dass der arithmetische Verarbeitungsmodus in dem Geschwindigkeitshaltemodus beibehalten werden soll, und beendet die Verarbeitung in 17.
  • In diesem Fall wird im SCHRITT 25-9 der gegenwärtige Wert von Vb_x_aim1 bestimmt, um derselbe Wert zu sein, wie der vorhergehende Wert. Ferner wird ein vorgegebener Wert, welcher eine kürzere Zeit als die zweite Reaktionszeitkonstante τ2_x aufweist, beispielsweise die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x, als Ta_x eingestellt.
  • Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-8 positiv ist, wird der arithmetische Verarbeitungsmodus dann nicht geändert, so dass der arithmetische Verarbeitungsmodus auch in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem Geschwindigkeitshaltemodus beibehalten werden wird.
  • Wenn das Bestimmungsergebnis im oben genannten SCHRITT 25-8 negativ ist, das heißt, wenn die durch den Anfangswert Tm_x in dem Countdown-Zähler angezeigte vorgegebene Zeit seit dem Start des Geschwindigkeitshaltemodus verstrichen ist, führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 25-10 dieselbe Verarbeitung aus wie die in dem oben genannten SCHRITT 23-5, um 0 als den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 und die zweite Reaktionszeitkonstante τ2_x als die Filterzeitkonstante Ta_x einzustellen. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ändert ferner den arithmetischen Verarbeitungsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus im SCHRITT 25-11 und beendet die Verarbeitung in 17.
  • Vorangehend ist die arithmetische Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus im SCHRITT 25 beschrieben worden.
  • Unter Bezugnahme auf die Beschreibung von 14 führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die arithmetische Verarbeitung in einem der SCHRITTE 23 bis 25 wie vorangehend beschrieben aus, und führt dann die Verarbeitung zum Eingeben des durch die arithmetische Verarbeitung bestimmten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwerts Vb_x_aim1 in Filter (Filterverarbeitung) im SCHRITT 26.
  • Das Filter ist ein Verzögerungsfilter erster Ordnung (Tiefpassfilter), welches die in einer der arithmetischen Verarbeitungen in den SCHRITTEN 23 bis 25 bestimmte Filterzeitkonstante Ta_x als die Reaktionszeitkonstante aufweist, und ist ein Filter, dessen Transferfunktion durch 1/(1 + Ta_x·s) angegeben ist. Der im SCHRITT 26 erhaltene Ausgabewert des Filters folgt daher dem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 mit der Zeitkonstante Ta_x. In diesem Fall variiert die Folgereaktionsgeschwindigkeit gemäß dem Wert der Filterzeitkonstante Ta_x, welche variabel in dem SCHRITT 23 bis 25 bestimmt wird. Insbesondere wird in dem Fall, in dem die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x oder die dritte Reaktionszeitkonstante τ3_x als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt wird, wird die Folgereaktionsgeschwindigkeit eine schnellere Geschwindigkeit. In dem Fall, in dem die zweite Reaktionszeitkonstante τ2_x als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt wird, wird die Folgereaktionsgeschwindigkeit eine langsamere Geschwindigkeit.
  • Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 geht anschließend zu SCHRITT 27 über und bestimmt schließlich die endgültige Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung durch Schicken des Ausgabewerts des Filters durch einen Begrenzer. In diesem Fall wird der Begrenzer verwendet, um zu verhindern, dass der Absolutwert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim übermäßig groß wird, und gibt den Ausgabewert des Filters direkt als die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim aus, wenn der Ausgabewert des Filters innerhalb des Bereichs eines vorhergehend eingestellten vorgegebenen oberen Grenzwerts (> 0) und eines vorhergehend eingestellten unteren Grenzwerts (< 0) liegt. Der Begrenzer gibt ferner in dem Fall, in dem der Absolutwert des Ausgabewerts des Filters den Bereich zwischen dem oben genannten oberen Grenzwert und dem unteren Grenzwert überschreitet, den Grenzwert des oberen Grenzwerts oder des unteren Grenzwerts, je nachdem, welcher näher an dem Ausgabewert des Filters liegt, als die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim aus.
  • Der Absolutwert des oben genannten oberen Grenzwerts und des unteren Grenzwerts können hier nicht identisch sein und deren Absolutwerte können verschieden voneinander sein.
  • Vorangehend sind die Details der Erzeugungsverarbeitung der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung dargestellt worden.
  • Zusätzlich kann sie beispielsweise derart eingerichtet sein, dass die zweite Reaktionszeitkonstante τ2_x auf denselben Wert eingestellt wird wie die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x oder die dritte Reaktionszeitkonstante τ3_x oder auf einen ähnlichen Wert einer vergleichsweise kurzen Zeit, und dass sie zur gleichen Zeit den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 selbst mit einer vorgegebenen Änderungsgeschwindigkeit (eine vorgegebene zeitliche Änderungsrate), unmittelbar nachdem der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus verändert wird, auf 0 allmählich ändert.
  • Durch die vorangehend beschriebene Verarbeitung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generators 74 wird die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung in einer nachfolgend erläuterten Weise bestimmt.
  • Beispielsweise wird ein Fall angenommen, in dem, um die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in der Längsrichtung (der X-Achsen-Richtung) des Benutzers zu erhöhen, ein Benutzer sich am Boden mit seinem/ihrem Fuß abstößt, oder derselbe das Fahrzeug 1 anschiebt, um eine Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 näherungsweise in der Längsrichtung zu übertragen (insbesondere eine Antriebskraft, welche das Bestimmungsergebnis in dem oben genannten SCHRITT 23-1 veranlasst, positiv zu sein).
  • Es wird angenommen, dass der arithmetische Verarbeitungsmodus, bevor die Antriebskraft übertragen wird, der oben genannte Bremsmodus ist. Hier wird aus Verständnisgründen angenommen, dass der im SCHRITT 26 von 14 erhaltene Ausgabewert des Filters ein Wert ist, welcher innerhalb eines Bereichs liegt, welcher nicht der durch den Begrenzer im SCHRITT 27 gesetzten zwangsweisen Beschränkung unterworfen ist. Das heißt, die sequentiell im SCHRITT 27 bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim stimmt mit dem Wert überein, welcher durch Hindurchleiten des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwerts Vb_x_aim1 durch das Filter erhalten wird. Ebenso wird angenommen, dass die Ist-Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x und Vb_y innerhalb eines Bereichs liegen, welcher nicht der zwangsweisen Beschränkung der Ausgabewerte V_x_lim2 und V_y_lim2 in dem Begrenzungsprozessor 104 unterworfen ist. Das heißt, die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd stimmt mit den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim, Vb_y_aim überein. Ein derartiger Zustand ist ein normaler (allgemeiner) Betriebszustand des Fahrzeugs 1. In der vorliegenden Ausführungsform ist Vb_y_aim = 0, so dass Vb_y_mdfd = 0 in einem derartigen allgemeinen Fall.
  • In diesem Fall wird, wenn das Ausüben der Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 veranlasst, positiv zu werden, der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem Bremsmodus in den Geschwindigkeitsfolgemodus im SCHRITT 23-3 von 15 geändert.
  • In diesem Geschwindigkeitsfolgemodus wird ein durch Multiplizieren des gegenwärtigen Wertes (des aktuellen Wertes) des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung mit einem Verhältnis γ_x eines vorgegebenen Werts erhaltener Wert, das heißt, ein Geschwindigkeitswert, dessen Größe geringfügig kleiner als Vb_x_s ist, sequentiell als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 in der Situation bestimmt, in der keine Verzögerungsanforderung während einer Dauer, bis die Beschleunigungsanforderung aufgelöst ist (eine Dauer, bis das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 positiv wird), erzeugt wird (in der Situation, in der das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-1 negativ wird).
  • Aus diesem Grund wird die durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 sequentiell bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim bestimmt, um einem Geschwindigkeitswert (= γ_x·Vb_x_s) zu folgen, welcher näherungsweise mit der Ist-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x übereinstimmt, welche durch die auf das Fahrzeug 1 übertragene Antriebskraft ansteigt.
  • Zu diesem Zeitpunkt wird die erste Reaktionszeitkonstante τ1x einer verhältnismäßig kurzen Zeit als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt. Daher wird das Folgen der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in Bezug zu Vb_x_aim1 mit einer schnellen Antwort ausgeführt.
  • Die wie vorangehend beschrieben bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim wird dann als die oben genannte Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der X-Achsen-Richtung bestimmt. Vb_x_mdfd wird daher zu einem Wert, welcher mit γ_x·Vb_x_s übereinstimmt oder näherungsweise übereinstimmt. Die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung wird ferner bei 0 beibehalten, die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der Y-Achsen-Richtung wird 0. Die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd enthaltenen dritten Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y werden ferner bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s gegen den Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeitswert Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu konvergieren.
  • Als ein Ergebnis davon wird die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert, dass die Ist-Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts durch die durch den Benutzer gemäß einer Anforderung basierend auf der Antriebskraft auf das Fahrzeug ausgeübte Antriebskraft plötzlich erhöht wird (näherungsweise in der Längsrichtung erhöht). Daher wird das Fahrzeug 1 durch die ausgeübte Antriebskraft sanft in der Längsrichtung des Benutzers beschleunigt werden.
  • Die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_mdfd in der Y-Achsen-Richtung wird hier 0, so dass, selbst wenn die auf das Fahrzeug 1 übertragene Antriebskraft eine Komponente in der Y-Achsen-Richtung umfasst, die Zunahme der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der Y-Achsen-Richtung beschränkt wird. Daher wird es, selbst wenn die Richtung der auf das Fahrzeug 1 übertragenen Antriebskraft eine Fehlausrichtung in Bezug zu der X-Achsen-Richtung aufweist, möglich, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der Längsrichtung des Benutzers angemessen zu beschleunigen.
  • In dem Geschwindigkeitsfolgemodus wird der arithmetische Verarbeitungsmodus in dem oben genannten Bremsmodus dann geändert, wenn die Übertragung einer Bremskraft auf das Fahrzeug 1 das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-1 von 16 dazu veranlasst, positiv zu werden (wenn eine Verzögerungsanforderung erzeugt wird). Die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 wird daher verringert werden. In diesem Fall wird die dritte Reaktionszeitkonstante τ3_x einer verhältnismäßig kurzen Zeit, während die Verzögerungsanfrage vorliegt, als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt, so dass sich die Soli Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung schnell auf 0 verringert. Daher verringert sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 verhältnismäßig schnell.
  • In dem Geschwindigkeitsfolgemodus wird anschließend der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitsfolgemodus in den Geschwindigkeitshaltemodus durch die Verarbeitung in SCHRITT 24-5 von 16 geändert, wenn die Übertragung der Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 beendet ist und die Beschleunigungsanforderung aufgelöst wird (wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 von 16 beginnt, positiv zu werden).
  • In diesem Geschwindigkeitshaltemodus wird der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 auf denselben Wert eingestellt wie der vorhergehende Wert, bis die Zeitzählung in dem Countdown-Zähler in einer Situation endet, in der weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt wird (in einer Situation, in der die Bestimmungsergebnisse sowohl im SCHRITT 25-1 als auch im SCHRITT 25-4 von 17 negativ sind).
  • Entsprechend wird während der Dauer einer vorgegebenen Zeit von dem Start des Geschwindigkeitshaltemodus bis zu einem Ende der Zeitzählung des Countdown-Zählers (die Zeit des Anfangswerts Tm_x des Countdown-Zählers), die Grund-Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim1 konstant bei demselben Wert beibehalten wie dem unmittelbar vor dem Start des Geschwindigkeitshaltemodus bestimmten Wert.
  • Die sequentiell durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim wird daher bestimmt, um bei einem konstanten Wert beibehalten zu werden (insbesondere, um Vb_x_aim1 eines konstanten Werts zu folgen).
  • In diesem Fall wird die erste Reaktionszeitkonstante τ1_x einer verhältnismäßig kurzen Zeit als die Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt. Daher wird das Folgen der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim im Bezug zu Vb_x_aim1 mit einer schnellen Antwort ausgeführt. Vb_x_aim stimmt daher grundsätzlich in dem Geschwindigkeitshaltemodus mit Vb_x_aim1 überein.
  • Die wie vorangehend erklärt bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim wird dann als die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der X-Achsen-Richtung bestimmt. Die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung wird ferner bei 0 gehalten, die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der Y-Achsen-Richtung wird 0. Die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd enthaltenen Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y werden ferner bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu konvergieren.
  • Als ein Ergebnis davon wird die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert werden, dass die Ist-Fahrgeschwindigkeit Vb_x des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der X-Achsen-Richtung nach einer Beschleunigung konstant bei der Geschwindigkeit gehalten wird, ohne die Notwendigkeit einer häufigen Einstellung der Haltung des Oberkörpers des Benutzers während der Dauer, bis die Zeitzählung durch den Countdown-Zähler nach einer Erhöhung der Geschwindigkeit des Fahrzeugs 1 endet (die durch den oben genannten Anfangswert Tm_x angezeigte Zeitdauer). Die Ist-Fahrbedingung des Fahrzeugs 1 in der oben genannten Situation wird daher eine Bedingung sein, in welcher das Fahrzeug 1 sanft bei einer im Wesentlichen konstanten Geschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung (in der Längsrichtung des Benutzers) fährt, selbst wenn der Benutzer keinen Lenkbetrieb durchführt, bei welchem der Benutzer seinen/ihren Oberkörper positiv bewegt.
  • In dem Geschwindigkeitshaltemodus kehrt hier der arithmetische Verarbeitungsmodus in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-4 in 17 durch erneutes Übertragen einer Antriebskraft im Wesentlichen in der Längsrichtung auf das Fahrzeugs 1 positiv wird (wenn die Beschleunigungsanforderung erzeugt wird), dann zu dem Geschwindigkeitsfolgemodus zurück. Das Fahrzeug 1 beschleunigt daher erneut im Wesentlichen in der Längsrichtung.
  • In dem Geschwindigkeitshaltemodus ändert sich der arithmetische Verarbeitungsmodus darin in den Bremsmodus, wenn eine Bremskraft auf das Fahrzeug 1 übertragen wird, welche das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-1 von 17 veranlasst, positiv zu sein (wenn die Verzögerungsanforderung erzeugt wird). Dies veranlasst die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1, sich zu verringern. In diesem Fall, wie in dem Fall, in dem die Verzögerungsanforderung in dem Geschwindigkeitsfolgemodus erzeugt wird, verringert sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der X-Achsen-Richtung schnell während des Vorliegens der Verzögerungsanforderung.
  • Anschließend wird, wenn die Zeitzählung durch den Countdown-Zähler endet, während die Situation, in der weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung in dem Geschwindigkeitshaltemodus erzeugt wird (die Situation, in der die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 25-1 und SCHRITT 25-4 in 17 beide negativ sind), beibehalten wird, dann der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus durch die Verarbeitung im SCHRITT 25-11 von 17 geändert.
  • In dem Bremsmodus wird 0 konstant als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim in der Situation eingestellt, in der weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt wird (die Situation, in der die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 23-1 und SCHRITT 23-4 von 15 beide negativ sind). Die durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 sequentiell bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim wird daher bestimmt, um sich auf 0 zu verringern, und um schließlich bei 0 gehalten zu werden. In diesem Fall wird die zweite Reaktionszeitkonstante τ2_x einer relativ langen Zeit als die oben genannte Filterzeitkonstante Ta_x eingestellt. Die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim verringert sich daher kontinuierlich auf 0 mit einer verhältnismäßig graduellen Verringerungsgeschwindigkeit.
  • Die wie vorangehend erklärt bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim wird anschließend als die oben genannte Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der X-Achsen-Richtung bestimmt. Die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung wird ferner bei 0 gehalten, so dass die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd in der Y-Achsen-Richtung 0 wird. Die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd enthaltenen dritten Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y werden bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s dazu zu veranlassen, gegen die gewünschte Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu konvergieren.
  • Als ein Ergebnis wird die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in dem Fall, in dem der auf den Bremsmodus vorangehende arithmetische Verarbeitungsmodus der Geschwindigkeitshaltemodus ist, derart geregelt/gesteuert werden, dass die Größe der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts in der X-Achsen-Richtung sich kontinuierlich von der Größe in dem Geschwindigkeitshaltemodus verringert, selbst wenn der Benutzer keinen positiven Lenkbetrieb durch Bewegen seines/ihres Oberkörpers durchführt.
  • Wie vorangehend beschrieben nimmt in dem Fall, in dem eine Antriebskraft im Wesentlichen in der X-Achsen-Richtung auf das Fahrzeug 1 durch den Benutzer und dergleichen zuerst angewendet wird, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung zu. Anschließend wird nur für eine vorgegebene Zeit, welche durch den Anfangswert Tm_x des Countdown-Zählers dargestellt wird, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung näherungsweise konstant gehalten. Danach verringert sich die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 in der X-Achsen-Richtung allmählich.
  • Wie vorangehend erläutert, führt das Fahrzeug 1 der vorliegenden Erfindung, nachdem die Antriebskraft im Wesentlichen in der X-Achsen-Richtung auf das Fahrzeug 1 durch den Benutzer und dergleichen ausgeübt wird, automatisch eine Abfolge des Fahrbetriebs des Fahrzeugs 1 von einer sanften Fahrt des Fahrzeugs 1 bei konstanter Geschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung (der Längsrichtung des Benutzers) zu der sich daran anschließenden Verzögerung aus, ohne die Notwendigkeit des umständlichen Lenkbetriebs durch den Benutzer und dergleichen. Dadurch kann das Lenken des Fahrzeugs 1 leicht durchgeführt werden, und das Fahrzeug 1 kann sich durch Handhabungsqualität auszeichnen.
  • Die Entsprechungsbeziehung zwischen dem Fahrzeug 1 der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Erfindung wird hier zusätzlich beschrieben werden.
  • In der vorliegenden Ausführungsform entsprechen die Längsrichtung (die X-Achsen-Richtung) und die Querrichtung (die Y-Achsen-Richtung) des Benutzers an Bord des Fahrzeugs 1 der ersten Richtung bzw. der zweiten Richtung in der vorliegenden Erfindung. Die X-Achsen-Richtung entspricht ferner einer vorgegebenen Richtung der vorliegenden Erfindung.
  • Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 stellt ferner das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement der vorliegenden Erfindung dar. In diesem Fall entspricht der Fahrzeugsystemschwerpunkt (genauer der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt) gemäß der vorliegenden Ausführungsform einem vorgegebenen Repräsentativpunkt des Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung, und die Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x, Vb_y entsprechen der Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts der vorliegenden Erfindung. Die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim, Vb_y_aim, welche die Sollwerte der Fahrgeschwindigkeiten des Fahrzeugsystemschwerpunkts sind, entsprechen ferner der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit der vorliegenden Erfindung. Der Absolutwert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung entspricht ferner dem Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag der vorliegenden Erfindung. Die Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x, Vb_y als die Ist-Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugrepräsentativpunkts werden hier durch die Repräsentativpunktgeschwindigkeits-Messkomponente gemessen, welche durch den Schwerpunktgeschwindigkeitsrechner 72 dargestellt wird.
  • Der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76, der Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner 80 und der Motorbefehlsrechner 82 stellen ferner das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement der vorliegenden Erfindung dar.
  • Die Neigungswinkel Θb_x, Θb_y des Grundkörpers 9 entsprechen ferner dem Neigungswinkel eines Bordteils der vorliegenden Erfindung und die Soll-Grundkörper-Neigungswinkelwerte Θb_x_obj, Θb_y_obj entsprechen dem Soll-Neigungswinkel der vorliegenden Erfindung. Die Grundkörper-Neigungswinkel Θb_x, Θb_y, welche dem Ist-Neigungswinkel des Bordteils entsprechen, werden hier durch das Neigungswinkel-Messelement gemessen, welches durch den Neigungssensor 52 und die Verarbeitung des SCHRITTS 2 in 7 dargestellt wird.
  • Ferner entspricht der Fall in Bezug zu der Verarbeitung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generators 74, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 in 16 während der Verarbeitung des Geschwindigkeitsfolgemodus positiv wird, und auch der Fall, in dem weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung während der Verarbeitung des anschließenden Geschwindigkeitshaltemodus erzeugt wird (insbesondere der Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1, 23-4 in 15 und das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-1, 25-4 in 17 alle negativ sind), dem Fall der vorliegenden Erfindung, in dem eine vorgegebene Bedingung erfüllt ist.
  • Die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung der vorliegenden Erfindung wird ferner durch die Kombination der Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus in einem Zustand, in dem weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt wird (insbesondere die in 17 dargestellte Verarbeitung in einem Zustand, in dem die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 25-1 und SCHRITT 25-4 negativ sind), und die auf die vorangehende folgende Verarbeitung von SCHRITT 26 bis SCHRITT 27 erreicht.
  • Das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement der vorliegenden Erfindung wird ferner durch die Bestimmungsverarbeitung in dem oben genannten SCHRITT 23-1, 25-4 erreicht, welche durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ausgeführt wird. In diesem Fall wird das Geschwindigkeitsänderungsraten-Berechnungselement der vorliegenden Erfindung durch die Verarbeitung des Schwerpunktgeschwindigkeitsrechners 72 und die Verarbeitung von SCHRITT 21 in 14 erreicht. Die oben genannte geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s entspricht ferner dem Messwert der zeitlichen Änderungsrate der vorliegenden Erfindung. Die Verarbeitung des Geschwindigkeitsfolgemodus in dem Zustand, in dem keine Verzögerungsanforderung erzeugt wird (die Verarbeitung in 16 in dem Zustand, in dem das Bestimmungsergebnis in SCHRITT 24-1 negativ wird), entspricht ferner der Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung der vorliegenden Erfindung.
  • Einige auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen bezogene Abwandlungen werden jetzt beschrieben werden.
  • Inder oben genannten Ausführungsform wird im SCHRITT 23-1 und 25-4 das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der Erzeugung der Beschleunigungsanforderung auf Grundlage der zeitlichen Änderungsrate des Absolutwerts des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_x_s in der X-Achsen-Richtung bestimmt. Das Vorliegen oder Nicht-Vorliegen der Erzeugung der Beschleunigungsanfrage kann jedoch auf der Grundlage der zeitlichen Änderungsrate des Absolutwerts des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts bestimmt werden, welcher die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s, Vb_y_x als zwei Komponenten davon aufweist. Die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_xy_aim kann beispielsweise durch die Verarbeitung bestimmt werden, welche anstelle der oben genannten geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s eine zeitliche Änderungsrate des Absolutwerts des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts (Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt) verwendet (Verarbeitung in der oben genannten 14 bis 17).
  • In der vorliegenden Ausführungsform wird die Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x in der X-Achsen-Richtung ferner als der Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag eingestellt. Der Absolutwert des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts (der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt) kann jedoch beispielsweise als der Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag eingestellt werden. Eine Ausführungsform in diesem Fall (nachfolgend als zweite Ausführungsform bezeichnet) kann beispielsweise wie nachfolgend beschrieben verwirklicht werden.
  • Das heißt, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 verwendet in der zweiten Ausführungsform die darin eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s, Vb_y_s im SCHRITT 21 von 14, um die zeitliche Änderungsrate DVb2_x_s (= sqrt(Vb_x_s2 + Vb_y_s2)) des Absolutwerts des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts (der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt), anstelle der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_x_s zu erhalten. Hier bezeichnet sqrt() eine Quadratwurzelfunktion. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 verwendet anschließend die zeitliche Änderungsrate DVb2_x_s des Absolutwerts des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts (der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt), welcher wie vorangehend beschrieben berechnet wird, in jeder der Bestimmungsverarbeitungen in 15 bis 17 (Verarbeitung im SCHRITT 23-1, 23-4, 24-1, 24-2, 25-1 und 25-4).
  • Zusätzlich zu der wie vorangehend erklärten Bestimmung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwerts Vb_x_aim1 in der X-Achsen-Richtung bzw. der Filterzeitkonstante Ta_x in dem oben genannten SCHRITT 23-2, 23-5, 23-6, 24-2, 24-6, 25-2, 25-5, 25-9 und 25-10 bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ferner den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_y_aim1 in der Y-Achsen-Richtung in der gleichen Weise wie bei dem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 in der X-Achsen-Richtung. Insbesondere wird im SCHRITT 23-5, 23-6, 24-6, 25-2 und 25-10 0 als Vb_y_aim1 eingestellt, und der vorhergehende Wert von Vb_y_aim1 wird im SCHRITT 25-9 als der gegenwärtige Wert davon eingestellt. Ferner wird im SCHRITT 23-2, 24-2 und 25-5 ein durch Multiplizieren des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerts Vb_y_s in der Y-Achsen-Richtung mit einem Verhältnis γ_y eines vorgegebenen Werts erhaltener Wert als Vb_y_aim1 eingestellt. Das Verhältnis γ_y kann dasselbe sein wie das Verhältnis γ_x im Bezug zu der X-Achsen-Richtung (z. B. 0,8), aber kann auch auf einen unterschiedlichen Wert eingestellt werden.
  • Im SCHRITT 26 in 14 leitet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 in der X-Achsen-Richtung durch ein Filter (ein Tiefpassfilter mit einer Verzögerungscharakteristik erster Ordnung) und leitet auch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_y_aim1 in der Y-Achsen-Richtung durch ein Filter (ein Tiefpassfilter mit einer Verzögerungscharakteristik erster Ordnung). In diesem Fall kann die Reaktionszeitkonstante des Filters, in welches Vb_y_aim1 eingegeben wird, dieselbe sein wie die Reaktionszeitkonstante (τ1_x oder τ2_x oder τ3_x) des Filters, durch welches Vb_x_aim1 geleitet wird.
  • Bei der Verarbeitung von SCHRITT 26 in einem Regelungs-/Steuerungszyklus, welcher 0 als Vb_y_aim1 im SCHRITT 23-5 oder 25-10 einstellt, kann jedoch die Reaktionszeitkonstante des Filters, durch welches der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_y_aim1 in der Y-Achsen-Richtung hindurchgeleitet wird, auf einen Wert einer kürzeren Zeit als die Reaktionszeitkonstante des Filters, durch welches der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundwert Vb_x_aim1 in der X-Achsen-Richtung hindurchgeleitet wird, eingestellt werden. Dadurch kann in dem Bremsmodus nach einem stabilen Beibehalten der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim, Vb_y_aim für eine vorgegebene Zeit in dem Geschwindigkeitshaltemodus die Richtung des Vb_x_aim, Vb_y_aim umfassenden Geschwindigkeitsvektors näher an die X-Achsen-Richtung (Längsrichtung des Benutzers) gebracht werden (um schließlich mit der X-Achsen-Richtung übereinzustimmen).
  • Im SCHRITT 27 in 14 führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ferner eine Beschränkungsverarbeitung an der Ausgabe des Filters in Bezug zu der X-Achsen-Richtung durch, um die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung zu bestimmen, und führt auch eine Beschränkungsverarbeitung an der Ausgabe des Filters in Bezug zu der Y-Achsen-Richtung wie in der X-Achsen-Richtung durch, um die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung zu bestimmen.
  • In der zweiten Ausführungsform können die Sachen, welche nicht die vorangehend beschriebenen Sachen sind, die gleichen sein wie diejenigen in der früher erklärten Ausführungsform. In der zweiten Ausführungsform kann, nachdem die Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 durch den Benutzer und dergleichen übertragen wird, die sanfte Fahrt, bei welcher die Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x, Vb_y sowohl in der X-Achsen-Richtung als auch in der Y-Achsen-Richtung stabil gehalten werden, und die nachfolgende Verzögerung automatisch durchgeführt werden, ohne die Notwendigkeit eines umständlichen Lenkbetriebs durch den Benutzer und dergleichen.
  • In dem Fall, in dem die auf das Fahrzeug 1 zu übertragende Antriebskraft die Y-Achsen-Richtung oder eine Richtung in der Nähe davon ist, kann Vb_x_aim in der X-Achsen-Richtung hier bei 0 gehalten werden, und Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung kann alleine variabel entsprechend dem arithmetischen Verarbeitungsmodus wie in der zweiten Ausführungsform bestimmt werden.
  • In den oben genannten Ausführungsformen wird die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim ferner entsprechend der auf das Fahrzeug 1 übertragenen Antriebskraft erhöht und die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim wird nach Aufrechterhalten der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim durch die Verarbeitung des Geschwindigkeitshaltemodus durch die Verarbeitung des Bremsmodus verringert. Stattdessen kann beispielsweise die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim erhöht werden, um das Fahrzeug 1 durch die Betätigung eines Schalters und dergleichen durch den Benutzer zu beschleunigen, und danach kann die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim konstant gehalten werden, und dann entsprechend einer Beendigung der Betätigung des Schalters und dergleichen verringert werden. Eine Umgebungsbedingung und dergleichen kann auch als eine Bedingung zum Erhöhen der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim oder zum konstanten Beibehalten derselben hinzugefügt werden. Dies gilt auch für die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_y_aim in der Y-Achsen-Richtung.
  • In jeder der oben genannten Ausführungsformen sind die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim, Vb_y_aim immer auf 0 in dem oben genannten autonomen Modus eingestellt worden. Alternativ kann jedoch in dem Fall, in dem ein Arbeiter oder dergleichen das Fahrzeug 1, bei dem kein Benutzer an Bord ist, bei Bedarf durch Schieben bewegt werden, die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim, Vb_y_aim können durch Ausführen derselben. Verarbeitung wie in dem Fall des An-Bord-Modus verändert werden.
  • In dem An-Bord-Modus und dem autonomen Modus ist das Gewicht des Fahrzeugsystems hier unterschiedlich, ebenso wie die Verhaltenscharakteristik des Fahrzeugs 1, wie im Falle einer Beschleunigung des Fahrzeugs 1, wenn eine Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 übertragen wird. Daher können in dem Fall eines Bestimmens der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim (oder Vb_y_aim) entsprechend der auf das Fahrzeug 1 übertragenen Antriebskraft sowohl in dem An-Bord-Modus und dem autonomen Modus die Werte der Parameter wie des oben genannten ersten Schwellwerts DV1_x, der zweiten Reaktionszeitkonstante τ2_x, der Fahrzeughaltezeit Tm_x, des Verhältnisses γ_x, und dergleichen, auf unterschiedliche Werte in dem An-Bord-Modus und dem autonomen Modus eingestellt werden.
  • In jeder der oben genannten Ausführungsformen ist ferner das den in 1 und 2 dargestellten Aufbau aufweisende Fahrzeug veranschaulicht worden. Das inverspendelartige Fahrzeug 1 der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf das in der vorliegenden Ausführungsform veranschaulichte Fahrzeug 1 beschränkt.
  • Die als die Fahrbewegungseinheit des Fahrzeugs 1 dienende Radanordnung 5 der vorliegenden Ausführungsform hat insbesondere einen einteiligen Aufbau. Alternativ kann die Radanordnung 5 jedoch einen beispielsweise in 10 des oben genannten Patentdokuments 3 gezeigten Aufbau aufweisen. Die Radanordnung kann insbesondere aufgebaut sein, um ein starres, ringförmiges Wellenelement und eine Mehrzahl von Rollen aufzuweisen, welche drehend und von außen in das starre ringförmige Wellenelement derart eingesetzt sind, dass deren axiale Zentren in der Tangentialrichtung des Wellenelements orientiert sind, wobei die Mehrzahl dieser Rollen in der Umfangsrichtung entlang des Wellenelements angeordnet sind.
  • Die Fahrbewegungseinheit kann ferner eine raupenkettenförmige Struktur wie beispielsweise in 3 von Patentdokument 2 gezeigt, aufweisen.
  • Die Fahrbewegungseinheit kann alternativ wie beispielsweise in 5 des oben genannten Patentdokuments 2, 7 von Patentdokument 3 oder 1 von Patentdokument 1 gezeigt, aus einem sphärischen Element aufgebaut sein, und das Fahrzeug kann derart aufgebaut sein, dass das sphärische Element drehbar in einer Richtung um die X-Achse und einer Richtung um die Y-Achse durch einen Aktuator angetrieben ist (zum Beispiel ein Aktuator, welcher die oben genannte Radanordnung 5 aufweist).
  • In der vorliegenden Ausführungsform ist ferner das mit dem Sitz 3 als dem Bordabschnitt für einen Benutzer ausgestattete Fahrzeug 1 veranschaulicht worden. Das inverspendelartige Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann alternativ jedoch ein Fahrzeug sein, welches einen Aufbau aufweist, in dem eine Stufe, auf welcher ein Benutzer seine/ihre beiden Füße abstützt, und ein durch den auf der Stufe stehenden Benutzer zugreifenden Abschnitt an dem Grundkörper, wie beispielsweise in 8 in Patentdokument 3 dargestellt, montiert sind.
  • Die vorliegende Erfindung kann daher auf inverspendelartige Fahrzeuge unterschiedlicher Aufbauten, wie in den oben genannten Patentdokumenten 1 bis 3 gezeigt und dergleichen, angewendet werden.
  • Das inverspendelartige Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner mit einer Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten bereitgestellt sein (zum Beispiel zwei in der Querrichtung oder zwei in der Längsrichtung oder drei oder mehr).
  • Ferner ist es nicht notwendig, dass die Fahrbewegungseinheit in allen Richtungen bewegbar ist, und es kann nur in einer Richtung bewegbar sein. In diesem Fall kann ein Bordabschnitt des zu tragenden Objekts an dem Grundkörper derart befestigt sein, dass er nur um eine Achse neigbar ist. Beispielsweise kann statt der Radanordnung 5 in den oben genannten Ausführungsformen, eine Fahrbewegungseinheit, welche in der Lage ist, sich in der X-Achsen-Richtung (der Längsrichtung des Benutzers) zu bewegen, und welches nicht in der Lage ist, sich in der Richtung um die X-Achsen-Richtung zu neigen (oder es schwierig ist, sich zu neigen) (beispielsweise eine Fahrbewegungseinheit, bei welcher eine Mehrzahl von um die Achse in der Y-Achsen-Richtung drehbaren Rädern koaxial parallel zueinander angeordnet sind) an dem Fahrzeug 1 bereitgestellt sein. Der Bordabschnitt des zu tragenden Objekts kann in diesem Fall eingerichtet sein, um um die Achse in der Y-Achsen-Richtung neigbar zu sein, und die Fahrbewegungseinheit kann sich in der X-Achsen-Richtung entsprechend der Neigung bewegen.
  • Bei dem inverspendelartigen Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung ist es ferner nicht notwendig, dass sich der Grundkörper zusammen mit der Bordeinheit des Benutzers neigt. Beispielsweise in dem Fall, in dem das Fahrzeug eine Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten umfasst, kann der Grundkörper, an welchem die Fahrbewegungseinheiten angebracht sind, derart eingerichtet sein, dass sich der Grundkörper nicht in Bezug zu der Bodenfläche neigt, und die Bordeinheit kann an dem Grundkörper derart angebracht sein, dass sie frei neigbar ist.
  • Beschreibung der Bezugszeichen
    • 1... inverspendelartiges Fahrzeug; 5... Radanordnung (Fahrbewegungseinheit); 7... Aktuator; 9... Grundkörper; 72... Schwerpunktsrechner (Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelement); 74... Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator (Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement); 76... Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer (Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement); 80... Haltung-Regelungs-/Steuerungsrechner (Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement); 82... Motorbefehlsrechner (Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement); SCHRITT 21... Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelement; und SCHRITT 23-1 und SCHRITT 25-4... Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement

Claims (5)

  1. Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs, welches eine Fahrbewegungseinheit (5), welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche zu bewegen, einen Aktuator (7), welcher die Fahrbewegungseinheit (5) antreibt, einen Grundkörper (9), an dem die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) montiert sind, und ein Nutzlast-Trägerteil (3) eines Benutzers, welches derart an dem Grundkörper (9) befestigt ist, dass es in Bezug zu einer orthogonalen Richtung neigbar ist, aufweist, umfassend: ein Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74), welches ein Element ist, das dazu eingerichtet ist, eine Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit sequentiell zu bestimmen, welche ein Soll-Wert einer Fahrgeschwindigkeit eines vorgegebenen Repräsentativpunkts des Fahrzeugs ist, und welches eine Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung durchführt, welche ein Prozess zum Bestimmen der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit ist, um einen Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag, welcher eine Größe der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit während einer vorgegebenen Zeitdauer ist oder eine Größe einer Komponente in der vorgegebenen Richtung der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit ist, bei einem mit dem Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag in Bezug zu der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, welche unmittelbar vor Beginn der vorgegebenen Zeitdauer bestimmt wird, wenn eine vorbestimmte Bedingung nicht erfüllt ist, identischen Wert in dem Fall stabil beizubehalten, in dem die vorgegebene Bedingung in dem Zustand erfüllt ist, in dem die Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, welche wenigstens eine Komponente in einer vorgegebenen Richtung einer Größe ungleich 0 aufweist, bestimmt wird; und ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (76), welches eine Fahrbewegung der Fahrbewegungseinheit (5) mittels des Aktuators (7) regelt/steuert, um wenigstens eine Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts bzw. einen Ist-Neigungswinkel des Nutzlast-Trägerteils (3) näher an die Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit, welche durch das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) bestimmt wird, und an einen Soll-Neigungswinkel eines vorgegebenen Werts des Nutzlast-Trägerteils (3) zu bringen.
  2. Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei die Fahrbewegungseinheit (5) dazu eingerichtet ist, in der Lage zu sein, sich in allen Richtungen, umfassend eine erste Richtung und eine zweite Richtung, welche orthogonal zueinander sind, auf einer Bodenfläche zu bewegen, das Nutzlast-Trägerteil (3) an dem Grundkörper (9) derart befestigt ist, dass es um zwei Achsen, um die Achse in der ersten Richtung und um die Achse in der zweiten Richtung, neigbar ist, wenn eine Längsrichtung und eine Querrichtung des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils (3) als die erste Richtung bzw. die zweite Richtung angenommen werden; und das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) in der Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung die Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit bestimmt, um die Komponente in der ersten Richtung der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit bei dem Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrag stabil beizubehalten, und um die Komponente in der zweiten Richtung der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit bei 0 beizubehalten oder auf 0 zu verringern.
  3. Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 1, wobei das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (76) auf die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung folgend die Bestimmungsverarbeitung des Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit ausführt, so dass sich die Größe der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit auf 0 verringert.
  4. Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 1, ferner umfassend ein Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement, welches bestimmt, ob eine Beschleunigungsanforderung, welche eine Anforderung zum Erhöhen des Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrags ist, erzeugt wird oder nicht; wobei in dem Fall, in dem ein Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements positiv wird, das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (76) eine Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung ausführt, welche die Verarbeitung zum Einstellen der Soll-Repräsentativpunktgeschwindigkeit zum Erhöhen des Zielbeibehaltungsgeschwindigkeitsgrößenbetrags ist, und in dem Fall, in dem die vorgegebene Bedingung während der Ausführung der Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung erfüllt ist, das Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (76) die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung startet.
  5. Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines inverspendelartigen Fahrzeugs nach Anspruch 4, wobei das Fahrzeug ein Fahrzeug ist, welches in der Lage ist, in dem Fall, in dem eine äußere Kraft, welche nicht eine Antriebskraft des Fahrzeugs ist, welche durch Antreiben der Fahrbewegungseinheit (5) durch den Aktuator (7) erzeugt wird, darauf ausgeübt wird, die Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts durch die äußere Kraft zu erhöhen; wobei die Regelungs-/Steuerungsvorrichtung ferner ein Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelement umfasst, welches eine Ausgabe gemäß einer zeitlichen Änderungsrate einer Größe der Ist-Fahrgeschwindigkeit des Repräsentativpunkts oder einer Größe der Komponente in der vorgegebenen Richtung der Ist-Fahrgeschwindigkeit erzeugt; wobei das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement auf Grundlage wenigstens eines Messwerts der durch eine Ausgabe des Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelements angezeigten zeitlichen Änderungsrate bestimmt, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt wird oder nicht; und das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) beginnt, die Geschwindigkeitsbeibehaltungsverarbeitung auszuführen, unter der Annahme, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, in dem Fall, in dem der Messwert der zeitlichen Änderungsrate kleiner als ein vorgegebener Schwellwert während des Ausführens der Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung wird.
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