DE112009005256B4

DE112009005256B4 - Regelungs -/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs

Info

Publication number: DE112009005256B4
Application number: DE112009005256.8T
Authority: DE
Inventors: Toru Takenaka; Kazushi Akimoto; Shinichiro Kobashi; Hideo Murakami
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2009-09-18
Filing date: 2009-09-18
Publication date: 2015-07-23
Anticipated expiration: 2029-09-19
Also published as: US20120150408A1; DE112009005256T5; JPWO2011033576A1; US8532898B2; WO2011033576A1; JP5306470B2

Abstract

Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs (1), welches eine Fahrbewegungseinheit (5), welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche in alle Richtungen, umfassend eine erste Richtung (X) und eine zweite Richtung (Y), welche zueinander orthogonal sind, zu bewegen, einen die Fahrbewegungseinheit (5) antreibenden Aktuator (7) und einen Grundkörper (9), an welchem die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) montiert sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungs-/Steuerungsvorrichtung umfasst: ein Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74), welches ein Element ist, welches einen Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) sequentiell bestimmt, welcher ein Soll-Wert eines Geschwindigkeitsvektors (↑Vb) eines vorgegebenen Repräsentativpunktes des Fahrzeugs (1) ist, und welches eine Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung ausführt, welche eine Verarbeitung zum kontinuierlichen oder schrittweisen Dämpfen einer Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_aim|) im Falle ist, dass eine vorgegebene Bedingung gilt; und ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (76, 80, 82), welches die Bewegung der Fahrbewegungseinheit (5) durch den Aktuator (7) auf Grundlage wenigstens eines von dem Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) bestimmten Soll-Geschwindigkeitsvektors (↑Vb_aim) regelt/steuert, wobei das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) ein Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement (SCHRITTE 23-5-5 bis 23-5-17) umfasst, welches einen Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) derart ...

Description

Technisches Gebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1.
Stand der Technik
Als ein omnidirektionales Fahrzeug, welches in der Lage ist, sich in alle Richtungen (alle zweidimensionalen Richtungen) auf einer Bodenfläche zu bewegen, sind diejenigen, die beispielsweise in den Patentdokumenten 1 und 2 offenbart sind, von dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen worden. Bei den in diesen Patentdokumenten 1 und 2 offenbarten omnidirektionalen Fahrzeugen sind eine kugelförmige oder radförmige oder raupenkettenförmige Fahrbewegungseinheit, welche in der Lage ist, in alle Richtungen auf einer Bodenfläche zu fahren, während sie in Kontakt mit der Bodenfläche steht, und ein Aktuator, welcher einen die Fahrbewegungseinheit antreibenden Elektromotor oder dergleichen aufweist, an einem Grundkörper des Fahrzeugs montiert. Das Fahrzeug fährt auf der Bodenfläche durch Antreiben der Fahrbewegungseinheit durch den Aktuator.
Als eine Technik zum Regeln/Steuern der Fahrbewegungen dieser Art von omnidirektionalem Fahrzeug ist ferner die beispielsweise im Patentdokument 3 offenbarte Technik von dem Anmelder der vorliegenden Anmeldung vorgeschlagen worden. Gemäß der Technik ist der Grundkörper des Fahrzeugs derart bereitgestellt, dass sich ein Grundkörper longitudinal und lateral relativ zu einer kugelförmigen Fahrbewegungseinheit frei neigt. Das Fahrzeug wird gemäß einer Neigungsbewegung des Grundkörpers durch Messen des Neigungswinkels des Grundkörpers und durch Regeln/Steuern des Drehmoments eines Elektromotors, welcher die Fahrbewegungseinheit antreibt, derart bewegt, dass der Neigungswinkel bei einem vorgegebenen Winkel beibehalten wird.
Referenzen des Stands der Technik
Patentdokumente

Patentdokument 1: Veröffentlichte internationale PCT-Anmeldungen WO 2008/132778 A1
Patentdokument 2: Veröffentlichte internationale PCT-Anmeldungen WO 2008/132779 A1
Patentdokument 3: JP 3 070 015 B2

Eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 ist aus der Druckschrift WO 2008/139 740 A1 bekannt.
Abriss der Erfindung
Von der Erfindung zu lösende Aufgaben
Wenn die Fahrt des in den Patentdokumenten 1 und 2 oder in dem Patentdokument 3 offenbarten omnidirektionalen Fahrzeugs geregelt/gesteuert wird, gibt es viele Situationen, in denen es erwünscht ist, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs allmählich zu dämpfen. Beispielsweise, während das Fahrzeug mit einem Benutzer an Bord des Fahrzeugs fährt, ist es wünschenswert, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs allmählich zu dämpfen, wenn eine Anforderung zum Beschleunigen des Fahrzeugs (eine Anforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs) beseitigt worden ist.
Da das in den Patentdokumenten 1 und 2 oder in dem Patentdokument 3 offenbarte omnidirektionale Fahrzeug in der Lage ist, in alle Richtungen zu fahren, tendiert in einem derartigen Fall dessen Fortbewegungsrichtung aufgrund der Einflüsse von der Unebenheit des Bodens oder dergleichen zuzuschreibenden Störungen zu schwanken. Aus diesem Grund hat es eine Nachfrage nach einer Technik gegeben, welche die Geradeaus-Stabilität des omnidirektionalen Fahrzeugs erhöht.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein omnidirektionales Fahrzeug bereitzustellen, welches in der Lage ist, die Geradeaus-Stabilität zu erhöhen.
Mittel zum Lösen der Aufgabe
Zur Lösung der Aufgabe ist die Regelungs/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der vorliegenden Erfindung gemäß Anspruch 1 eine Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs, welches eine Fahrbewegungseinheit, welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche in alle Richtungen, umfassend eine erste Richtung und eine zweite Richtung, welche zueinander orthogonal sind, zu bewegen, einen die Fahrbewegungseinheit antreibenden Aktuator und einen Grundkörper, an welchem die Fahrbewegungseinheit und der Aktuator montiert sind, aufweist, umfassend:
ein Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement, welches ein Element ist, welches einen Soll-Geschwindigkeitsvektor sequentiell bestimmt, welcher ein Soll-Wert eines Geschwindigkeitsvektors eines vorgegebenen Repräsentativpunktes des Fahrzeugs ist und welches eine Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung ausführt, welche eine Verarbeitung zum kontinuierlichen oder schrittweisen Dämpfen einer Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors im Falle ist, dass eine vorgegebene Bedingung gilt; und
ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement, welches die Bewegung der Fahrbewegungseinheit durch den Aktuator auf Grundlage wenigstens eines von dem Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement bestimmten Soll-Geschwindigkeitsvektors regelt/steuert,
wobei das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement ein Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement umfasst, welches einen Soll-Geschwindigkeitsvektor derart bestimmt, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors näher an die erste Richtung gebracht wird als an die Orientierung eines Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors, welcher ein Soll-Geschwindigkeitsvektor ist, welcher unmittelbar bevor die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung gestartet wird bestimmt wird während einer Geschwindigkeitsdämpfungsdauer von dem Augenblick, in dem die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung begannen wird, bis zu dem Augenblick, in dem die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors auf Null gedämpft wird, im Falle, dass die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung begonnen wird unmittelbar nachdem ein Soll-Geschwindigkeitsvektor mit einer von der ersten Richtung verschiedenen Orientierung bestimmt wird (ein erster Aspekt der Erfindung).
In der vorliegenden Erfindung bedeutet, dass die Fahrbewegungseinheit „in der Lage ist, sich in alle Richtungen, umfassend die erste Richtung und die zweite Richtung, zu bewegen”, dass die Orientierung des Geschwindigkeitsvektors der Fahrbewegungseinheit in jedem Augenblick bei Betrachtung in einer axialen Richtung, welche orthogonal zu der ersten Richtung und zu der zweiten Richtung ist, eine Orientierung einer willkürlichen Winkelorientierung um die obengenannte axiale Richtung annehmen kann, wenn die Fahrbewegungseinheit durch den Aktuator betrieben wird. In diesem Fall ist die obengenannte axiale Richtung näherungsweise eine vertikale Richtung oder eine zu der Bodenfläche senkrechte Richtung. Der Begriff „orthogonal” in der vorliegenden Erfindung muss ferner nicht orthogonal im engen Sinne sein und kann leicht von Orthogonal-Sein im engen Sinne abweichen, solange er nicht vom Wesen der vorliegenden Erfindung abweicht.
In der vorliegenden Erfindung wird der Begriff „Boden” ferner verwendet werden, um eine Außenbodenfläche oder eine Straßenfläche einzuschließen, statt nur einen Boden im herkömmlichen Sinn (z. B. einen Innenraumboden) zu bedeuten.
Gemäß dem vorangehend beschriebenen ersten Aspekt der Erfindung wird die Bewegung der Fahrbewegungseinheit von dem Fahrbewegungseinheit-Regelungs/Steuerungselement durch den Aktuator auf Grundlage eines von dem Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement sequentiell bestimmten Soll-Geschwindigkeitsvektors geregelt/gesteuert. Anders ausgedrückt wird die Bewegung der Fahrbewegungseinheit derart geregelt/gesteuert, dass der Soll-Geschwindigkeitsvektor eines Repräsentativpunktes des Fahrzeugs erreicht wird (derart, dass der Ist-Geschwindigkeitsvektor eines Repräsentativpunktes des Fahrzeugs einem Soll-Geschwindigkeitsvektor folgt oder sich ihm nähert).
In diesem Fall, wenn die obengenannte vorgegebene Bedingung gilt, führt das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement dann die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung aus. Ferner, wenn die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung unmittelbar nachdem ein Soll-Geschwindigkeitsvektor mit einer von der ersten Richtung verschiedenen Orientierung bestimmt wird begonnen wird, bestimmt dann das in dem Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement enthaltene Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement den Soll-Geschwindigkeitsvektor derart, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors näher an die erste Richtung gebracht wird als an die Orientierung eines Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors, welcher ein Soll-Geschwindigkeitsvektor ist, welcher unmittelbar vor dem Start der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung bestimmt wird, während einer Geschwindigkeitsdämpfungsdauer von dem Augenblick, in dem die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung begonnen wird, bis zu dem Augenblick, in dem die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors auf Null gedämpft wird.
Daher wird gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors näher an die erste Richtung in dem Prozess eines kontinuierlichen oder schrittweisen Dämpfens der Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors gebracht im Falle, dass die vorgegebene Bedingung gilt, unmittelbar nachdem der Soll-Geschwindigkeitsvektor mit einer von der ersten Richtung verschiedenen Orientierung bestimmt wird und daher die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung begonnen wird.
Gemäß dem ersten Aspekt der Erfindung wird als ein Ergebnis davon die Orientierung des repräsentativen Geschwindigkeitsvektors automatisch näher an die erste Richtung in dem Prozess eines schrittweisen oder kontinuierlichen Dämpfens des Soll-Geschwindigkeitsvektors eines Repräsentativepunktes des Fahrzeugs gebracht, das heißt, eines schrittweisen oder kontinuierlichen Dämpfens der Größe des Ist-Geschwindigkeitsvektors des Repräsentativpunktes. Dies ermöglicht es, die Orientierung des Geschwindigkeitsvektors eines Repräsentativpunktes des Fahrzeugs, daran zu hindern, sich von der ersten Richtung weg zu bewegen, wodurch die Geradeaus-Stabilität des Fahrzeugs beim Fahren in die erste Richtung erhöht wird.
Ergänzend bedeutet in dem ersten Aspekt der Erfindung der Begriff „schrittweises Dämpfen”, welcher sich auf die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors bezieht, das Dämpfen, welches eine Zwischendauer zum Beibehalten der Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors bei einem konstanten Niveau umfasst. Die Dauer kann eine Anfangsdauer sein, welche unmittelbar auf den Beginn der Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung folgt.
Ferner kann in dem ersten Aspekt der Erfindung als eine vorgegebene Bedingung eine beispielsweise auf die Betriebsbedingung des Fahrzeugs, die Lenkbedingung oder eine Umgebungsbedingung bezogene Bedingung übernommen werden.
In dem ersten Aspekt der Erfindung kann ferner ein Näherbringen der Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors an die erste Richtung während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer oder durchgehend während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer oder während einer Teildauer der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer ausgeführt werden.
In dem ersten Aspekt der Erfindung wird im Falle, dass ein Nutzlast-Trägerteil für einen Benutzer an dem Grundkörper des Fahrzeugs montiert ist, die Längsrichtung des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils als die erste Richtung eingestellt, während die Querrichtung des Benutzers als die zweite Richtung eingestellt wird (ein zweiter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem zweiten Aspekt der Erfindung wird in dem Prozess eines schrittweisen oder kontinuierlichen Dämpfens der Größe des Ist-Geschwindigkeitsvektors eines Repräsentativpunktes des Fahrzeugs die Geradeaus-Stabilität des Fahrzeugs beim Fahren in die Längsrichtung des Benutzers an dem Nutzlast-Trägerteil erhöht werden. Dies erleichtert es dem Benutzer, das Fahrzeug zu lenken.
In dem vorangehend beschriebenen ersten Aspekt oder dem zweiten Aspekt der Erfindung kann das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement dann, wenn die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung unmittelbar nachdem ein Soll-Geschwindigkeitsvektor mit einer von der ersten Richtung verschiedenen Orientierung bestimmt wird begonnen wird, den Soll-Geschwindigkeitsvektor derart bestimmen, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors näher an die erste Richtung gebracht wird als an die Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer, unabhängig von der Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors.
Jedoch, wenn die Abweichung der Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors von der ersten Richtung relativ groß ist, kann das Näherbringen des Soll-Geschwindigkeitsvektors an die erste Richtung während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer in einigen Fällen nicht unbedingt angemessen sein.
Daher bestimmt in dem ersten und dem zweiten Aspekt der Erfindung das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement den Soll-Geschwindigkeitsvektor vorzugsweise derart, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors näher an die erste Richtung gebracht wird als an die Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer, vorausgesetzt, dass der Winkel an der Spitzwinkelseite zwischen der Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors und der ersten Richtung kleiner als ein vorgegebener Winkelwert ist (ein dritter Aspekt der Erfindung).
Gemäß einem dritten Aspekt der Erfindung kann die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors nur dann näher an die erste Richtung während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer gebracht werden, wenn der Winkel an der Spitzwinkelseite bezogen auf die Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors kleiner als der vorgegebene Winkelwert ist, d. h. wenn die Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors relativ nah bei der ersten Richtung ist.
Übrigens bedeutet, dass der auf die Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors bezogene Winkel an der Spitzwinkelseite kleiner als der vorgegebene Winkelwert ist, dass, anders ausgedrückt, das Verhältnis des Absolutwertes einer Komponente der zweiten Richtung zu dem Absolutwert einer Komponente der ersten Richtung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors kleiner als ein vorgegebenes Verhältnis ist.
Gemäß dem dritten Aspekt der Erfindung bestimmt das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement den Soll-Geschwindigkeitsvektor vorzugsweise derart, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors in einem konstanten Zustand beibehalten oder näher an die zweite Richtung während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer gebracht wird im Falle, dass der Winkel an der Spitzwinkelseite zwischen der Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors, welcher unmittelbar vor dem Beginn der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung bestimmt wird, und der ersten Richtung größer als der vorgegebene Winkelwert ist (ein vierter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem vierten Aspekt der Erfindung wird der Soll-Geschwindigkeitsvektor derart bestimmt, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors bei einem konstanten Niveau beibehalten oder näher an die zweite Richtung während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer gebracht wird, im Falle, dass der Winkel an der Spitzwinkelseite bezogen auf die Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors größer als der vorgegebene Winkelwert ist, das heißt, im Falle, dass eine relativ große Abweichung der Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors von der ersten Richtung vorliegt. Dies ermöglicht es, einen Soll-Geschwindigkeitsvektor mit einer Orientierung zu bestimmen, welche zu der Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer passt.
Gemäß dem ersten bis vierten Aspekt der Erfindung ist die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung vorzugsweise z. B. eine Verarbeitung, welche die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors bei einem konstanten Niveau während einer vorgegebenen Zeitdauer von einem Beginn der Ausführung der Verarbeitung beibehält und anschließend die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors kontinuierlich dämpft. In diesem Fall bestimmt das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement vorzugsweise den Soll-Geschwindigkeitsvektor derart, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors kontinuierlich näher an die erste Richtung wenigstens während der Dauer, während welcher die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer kontinuierlich gedämpft wird, gebracht wird (ein fünfter Aspekt der Erfindung).
Gemäß dem fünften Aspekt der Erfindung wird die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer kontinuierlich näher an die erste Richtung gebracht, während sie zur selben Zeit die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors kontinuierlich dämpft, wodurch der Bewegungsbahn des Repräsentativpunktes des Fahrzeugs gestattet wird, eine glatte Bahn während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer zu sein.
In dem fünften Aspekt kann ein Näherbringen der Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors an die erste Richtung durchgehend während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer ausgeführt werden, umfassend die Dauer, während welcher die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors bei einem konstanten Niveau beibehalten wird.
Die Regelungs-/Steuerungsvorrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung umfasst ferner ein Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement, welches bestimmt, ob eine Beschleunigungsanforderung, welche eine Anforderung zum Erhöhen der Größe des Geschwindigkeitsvektors des Repräsentativpunktes ist, erzeugt wird, und das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement führt eine Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung durch, welche den Soll-Geschwindigkeitsvektor derart bestimmt, dass die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors in dem Fall erhöht wird, in dem ein Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements positiv ist und bestimmt den Soll-Geschwindigkeitsvektor durch das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement in dem Fall, in dem die vorgegebene Bedingung gilt, während die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung ausgeführt wird.
Hierdurch wird der Soll-Geschwindigkeitsvektor dann derart bestimmt, dass die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors durch die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung erhöht wird, wenn das Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements positiv ist, d. h., wenn die Beschleunigungsanforderung erzeugt wird. Daher kann die Größe des Geschwindigkeitsvektors eines Repräsentativpunktes des Fahrzeugs erhöht werden, wenn die Beschleunigungsanforderung erzeugt wird. Wenn die obengenannte vorgegebene Bedingung erfüllt ist, während die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung ausgeführt wird (wenn die vorgegebene Bedingung, umfassend z. B. eine Bedingung, dass das Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements negativ ist, erfüllt ist), wird die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung dann gestartet. Dies ermöglicht es, die Größe des Geschwindigkeitsvektors des Repräsentativpunktes des Fahrzeugs kontinuierlich oder schrittweise nach einer Beschleunigung des Fahrzeugs automatisch zu dämpfen. Ein Näherbringen der Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors an die erste Richtung durch das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer ermöglicht es dann, die Bewegungsrichtung des Repräsentativpunktes des Fahrzeugs nahe an die erste Richtung zu bringen, ohne die Notwendigkeit eines speziellen Lenkbetriebs des Fahrzeugs während einer automatischen Fahrt nach einer Beschleunigung des Fahrzeugs.
Gemäß der Erfindung ist ferner vorgesehen, dass die Regelungs-/Steuerungsvorrichtung ein Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelement aufweist, welches eine Ausgabe basierend auf einer Geschwindigkeitsänderungsrate erzeugt, welche eine zeitliche Änderungsrate der Größe eines Ist-Geschwindigkeitsvektors des Repräsentativpunktes oder eine zeitliche Änderungsrate der Größe einer Geschwindigkeitskomponente der ersten Richtung des Geschwindigkeitsvektors ist, wobei das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement bestimmt, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist basierend auf wenigstens einem Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate, welche durch eine Ausgabe des Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelement angezeigt wird, und das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung unter der Annahme startet, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist im Falle, dass der Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate kleiner als ein vorgegebener Schwellwert wird, während die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung ausgeführt wird.
Das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement bestimmt, ob eine Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist basierend auf wenigstens einem Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate, wodurch es ermöglicht wird, die Bestimmung basierend auf einem Ist-Betriebszustand des Fahrzeugs durchzuführen. Dies wiederum ermöglicht es, die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung basierend auf dem Ist-Betriebszustand des Fahrzeugs auszuführen. Insbesondere, wenn die gemessene Geschwindigkeitsänderungsrate die zeitliche Änderung der Größe einer Komponente der ersten Richtung in einem Ist-Geschwindigkeitsvektor des Repräsentativpunktes ist, kann dann die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung gemäß einem Ist-Bewegungszustand des Fahrzeugs, welcher auf die erste Richtung in dem Ist-Betriebszustand des Fahrzeugs bezogen ist, gestartet werden.
Daher kann durch zusätzliches Ausüben der obengenannten äußeren Kraft auf das Fahrzeug die Größe des Geschwindigkeitsvektors des Repräsentativpunktes des Fahrzeugs gemäß dem Ist-Betriebszustand des Fahrzeugs sanft erhöht werden.
Ferner wird dann, wenn der Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate kleiner als ein vorgegebener Schwellwert wird, angenommen, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist und die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung wird ausgeführt, so dass die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung in einem Zustand gestartet werden kann, in dem die Notwendigkeit zum Erhöhen der Größe des Geschwindigkeitsvektors des Repräsentativpunktes des Fahrzeugs beseitigt worden ist. Diese Anordnung ermöglicht es, die Größe des Geschwindigkeitsvektors des Repräsentativpunktes des Fahrzeugs kontinuierlich oder schrittweise automatisch zu einem angemessenen Zeitpunkt zu verringern, nachdem das Fahrzeug beschleunigt wird. Ferner erlaubt die von dem Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement ausgeführte Verarbeitung während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer, während welcher die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung ausgeführt wird, dass sich die Bewegungsrichtung des Repräsentativpunktes des Fahrzeugs der ersten Richtung nähert.
Übrigens ist in dem Fall, in dem bestimmt wird, ob die Beschleunigungsanforderung basierend auf wenigstens dem Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate erzeugt worden ist, ein Bestimmen, ob die Beschleunigungsanforderung durch Bestimmen beispielsweise ob der Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate größer als ein vorgegebener Schwellwert geworden ist, erzeugt worden ist, als eine Soll-Bedingung (oder besser gesagt eine notwendige Bedingung) zum Bestimmen, dass die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, denkbar.
Ferner wird der Benutzer dann in der Lage sein, die obengenannte äußere Kraft auf das Fahrzeug durch Abstoßen am Boden mit seinem/ihrem Fuß auszuüben, wenn der Grundkörper des Fahrzeugs beispielsweise mit einem Benutzer-Nutzlast-Trägerteil bereitgestellt ist, und wenn das Nutzlast-Trägerteil konstruiert ist, um einem Benutzer auf dem Nutzlast-Trägerteil zu ermöglichen, seinen/ihren Fuß bei Bedarf auf dem Boden zu platzieren. Alternativ kann beispielsweise eine äußere Kraft adäquat durch einen Arbeiter oder einen Helfer oder eine adäquate Vorrichtung außerhalb des Fahrzeugs angewendet werden.
Zusätzlich wird ein Anwenden der vorangehend beschriebenen vorliegenden Erfindung auf beispielsweise ein omnidirektionales Fahrzeug, bei welchem das Benutzer-Nutzlast-Trägerteil an einem Grundkörper derart installiert ist, dass das Nutzlast-Trägerteil unter Winkeln in Bezug zu der vertikalen Richtung um zwei Achsen, nämlich um die Achse in der ersten und um die Achse in der zweiten Richtung bewegbar ist, als eine bevorzugte Ausführungsform erachtet. In diesem Fall kann beispielsweise der Gesamtschwerpunkt, welcher das Fahrzeug und den Benutzer an Bord davon kombiniert, als der Repräsentativpunkt des Fahrzeugs verwendet werden. Vorzugsweise werden beispielsweise die Stellgrößenkomponente zum Konvergieren des Ist-Neigungswinkels des Nutzlast-Trägerteils gegen einen vorgegebenen Soll-Winkel und die Stellgrößenkomponente zum Konvergieren des Ist-Geschwindigkeitsvektors des obengenannten Repräsentativpunktes (Schwerpunkt) gegen den obengenannten Soll-Geschwindigkeitsvektor aufaddiert, um die Stellgröße zum Regeln/Steuern des Betriebs der Fahrbewegungseinheit (beispielsweise der Soll-Beschleunigung der Fahrbewegungseinheit oder des Soll-Werts einer auf die Fahrbewegungseinheit auszuübenden Kraft) zu bestimmen und der Betrieb der Fahrbewegungseinheit wird durch den obengenannten Aktuator basierend auf der bestimmten Stellgröße geregelt/gesteuert.
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 Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzers 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 23-5 der 15 darstellt;
17 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 23-5 der 15 darstellt;
18 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 23-6 der 15 darstellt;
19 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 24 der 14 darstellt;
20 ist ein Flussdiagramm, welches Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 25 der 14 darstellt; und
21 ist ein Flussdiagramm, welches die Subroutinenverarbeitung im SCHRITT 25 der 14 gemäß einer zweiten Ausführungsform 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 omnidirektionalen Fahrzeugs gemäß der ersten Ausführungsform beschrieben werden.
Wie in 1 und 2 dargestellt, umfasst ein omnidirektionales 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 omnidirektionale 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 Relief 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 Relief 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 Rollen 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 Relief 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 Rollen 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 Rollen 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, in dem 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 wird in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31R die Drehwinkelgeschwindigkeit des Rotationselements 27R bedeuten. Ebenso wird die Drehwinkelgeschwindigkeit des Elektromotors 31L die Drehwinkelgeschwindigkeit des Rotationselements 27L bedeuten.
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 5 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 konstanter 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-/Steuerungsverarbeitungszyklus 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 ωL_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 Btockdiagramm 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 Hinzufügen einer Antriebskraft zu dem Fahrzeugs 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_y_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 V_b_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 imaginärer 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_y_s übereinzustimmen), wird dann das mit Vb_x_s bzw. Vb_y_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 Proportionalitätskoeffizienten 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 werde. 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_x_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 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 diese 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_x_s (= K3_y·Vb_x_s) und die Stellgrößenkomponente basierend auf Vb_y_mdfd (= –K3_y·Vb_y_mdfd) getrennt ist.
In der vorliegenden Ausführungsform sind die Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωwdot_x_cmd und ωwdot_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).
Wenn die Absolutwerte der obengenannten Verstärkungskoeffizienten zunehmen, nehmen die Empfindlichkeiten der Stellgrößen (die Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehle ωdotw_x_cmd und ωdotw_y_cmd) als Reaktion auf eine Änderung der Neigung des Grundkörpers 9 zu. Daher wird in dem Moment, in dem der Neigungsbetrag des Grundkörpers 9 von der Grundhaltung eine Zunahme anzeigt, die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 geregelt/gesteuert, um sofort den Neigungsbetrag zu eliminieren. Dies hält den Grundkörper in hohem Maße davon zurück, sich von der Grundhaltung wesentlich zu neigen, wodurch es ermöglicht 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 veranlasst, von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abzuweichen.
Ferner werden in dem An-Bord-Modus, 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 Null sind) gemäß einer durch einen von dem Benutzer oder dergleichen durchgeführten Lenkbetrieb erzeugten Anforderung erzeugt, die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim dann als die obengenannte 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 nicht eine hohe Drehwinkelgeschwindigkeit oder -geschwindigkeiten werden, welche von dem zulässigen Bereich oder den zulässigen Bereichen davon abweichen (im Detail, solange die in 12 gezeigten Vw_x_lim2 und Vw_y_lim2 mit Vb_x_t bzw. Vb_y_t übereinstimmen). Die Bewegungsgeschwindigkeit der Radanordnung 5 wird daher 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 obengenannten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74, dessen Beschreibung zurückgestellt worden ist, wird jetzt detailliert beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform stellt, wie vorangehend beschrieben, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim dann auf Null ein, wenn der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der autonome Modus ist.
Unterdessen bestimmt in dem Fall, in dem der Betriebsmodus des Fahrzeugs 1 der An-Bord-Modus ist, der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim, von welchen erwartet wird, dass sie bei dem Lenkbetrieb benötigt werden, auf der Grundlage des Lenkbetriebs des Fahrzeugs 1 durch einen Benutzer oder dergleichen (der Betrieb zum Ausüben einer Antriebskraft aus das Fahrzeug 1).
Beispielsweise in dem Fall, in dem hier der Benutzer des Fahrzeugs 1 beabsichtigt, die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zum Startzeitpunkt des Fahrzeugs 1 oder dergleichen positiv zu erhöhen (die Bewegungsgeschwindigkeit des Fahrzeugsystemschwerpunkts), stößt sich der Benutzer am Boden mit seinem/ihrem Fuß ab, um dadurch eine Antriebskraft zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 zusätzlich auszuüben (eine Antriebskraft durch die Reibungskraft zwischen dem Fuß des Benutzers und dem Boden). Alternativ kann beispielsweise ein äußerer Helfer oder dergleichen die Antriebskraft zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 als Reaktion auf eine Anforderung des Benutzers des Fahrzeugs 1 zusätzlich ausüben.
Im derartigen Fall bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 auf Grundlage einer zeitlichen Änderungsrate der Größe (Absolutwert) des Ist-Geschwindigkeitsvektors (nachfolgend als Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb bezeichnet), ob eine Beschleunigungsanforderung als die Anforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs des Fahrzeugsystemschwerpunkts erzeugt worden ist, und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt dann anschließend gemäß dem Bestimmungsergebnis den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim (ein Geschwindigkeitsvektor, welcher die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim als die beiden Komponenten aufweist) als den Soll-Wert von ↑Vb.
Die Verarbeitung wird schematisch nachfolgend beschrieben werden. In dem Fall, in dem die obengenannte Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, wird der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim derart bestimmt, dass die Größe des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim so lange erhöht wird, bis die Beschleunigungsanforderung gelöscht wird. Dann, wenn die obengenannte Beschleunigungsanforderung gelöscht wird, wird der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim derart bestimmt, dass die Größe des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim schrittweise gedämpft wird. In diesem Fall wird gemäß der vorliegenden Ausführungsform im Wesentlichen die Größe des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim bei einem konstanten Niveau während einer vorgegebenen Dauer beibehalten, nachdem die Beschleunigungsanforderung gelöscht wird. Anschließend wird dann die Größe des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim kontinuierlich auf Null gedämpft. Übrigens wird zum Dämpfungszeitpunkt die Orientierung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim soweit erforderlich näher an die X-Achsen-Richtung gebracht.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74, welcher die vorangehend beschriebene Verarbeitung ausführt, wird nachfolgend detailliert unter Bezugnahme auf die Flussdiagramme der 14 bis 20 beschrieben werden.
Unter Bezugnahme auf 14 führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 zuerst die Verarbeitung im SCHRITT 21 aus. Bei der Verarbeitung berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die zeitliche Änderungsrate (differentieller Wert) DVb_s der Größe des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_s, welcher ein Geschwindigkeitsvektor ist, welcher eingegebene geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s als zwei Komponenten davon verwendet (der beobachtete Wert des Ist-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb) |↑Vb_s| (= sqrt(Vb_x_s² + Vb_y_s²)). Die DVb_s hat die Bedeutung eines beobachteten Wertes (geschätzter Wert) der zeitlichen Änderungsrate der Größe des Ist-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb. Nachfolgend wird DVb_s als geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_s bezeichnet werden. Das vorangehende sqrt() bezeichnet eine Wurzelfunktion.
Im SCHRITT 21 berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ferner geschätzte Schwerpunktbeschleunigungswerte Vbdot_x_s und Vvdot_y_s, welche die zeitlichen Änderungsraten (differentielle Werte) des eingegebenen geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswertes Vb_x_s bzw. Vb_y_s bezeichnen. Der Vbdot_x_s und Vvdot_y_s als zwei Komponenten verwendende Vektor bezeichnet den beobachteten Wert des Ist-Beschleunigungsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts.
Anschließend geht der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 zum SCHRITT 22 über, um zu bestimmen, welcher Modus der gegenwärtige arithmetische Verarbeitungsmodus zum Berechnen der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_aim ist.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 hier zuerst den Grundwert des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim (nachfolgend als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektor ↑Vb_aim1 bezeichnet) und bestimmt darin den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim, um den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim zu veranlassen, dem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektor ↑Vb_aim zu folgen (stetig übereinzustimmen).
Der obengenannte arithmetische Verarbeitungsmodus zeigt die Art des Verfahrens zum Bestimmen des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektors ↑Vb_aim1 an. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform kommt der arithmetische Verarbeitungsmodus in drei Arten vor, nämlich als Bremsmodus, als Geschwindigkeitsfolgemodus und als Geschwindigkeitshaltemodus.
Der Bremsmodus ist ein Modus, in welchem ↑Vb_aim1 derart bestimmt wird, dass die Größe des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektors ↑Vb_aim auf Null gedämpft wird oder bei Null beibehalten wird. Der Geschwindigkeitsfolgemodus ist ferner ein Modus, in welchem der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektor ↑Vb_aim1 derart bestimmt wird, dass der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektor ↑Vb_aim1 dem geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_s folgt (mit ihm übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt). Der Geschwindigkeitshaltemodus ist ferner ein Modus, im welchem ↑Vb_aim1 derart bestimmt wird, dass die Größe des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektors ↑Vb_aim1 bei einem konstanten Niveau beibehalten wird.
Der arithmetische Verarbeitungsmodus ist übrigens in einem Zustand, in dem die Regelungs-/Steuerungseinheit 50 beispielsweise zum Startzeitpunkt der Regelungs-/Steuerungseinheit 50 initialisiert wird (der arithmetische Verarbeitungsanfangsmodus), der Bremsmodus.
In dem obengenannten 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, in Abhängigkeit davon, ob der gegenwärtige arithmetische Verarbeitungsmodus der Bremsmodus, der Geschwindigkeitsfolgemodus oder der Geschwindigkeitshaltemodus ist, wodurch der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektor ↑Vb_aim1 bestimmt wird.
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 der 15 dargestellt, ausgeführt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt insbesondere zuerst im SCHRITT 23-1, ob eine Bedingung, dass DVb_s > DV1 und |Vbdot_x_s |> a1·|Vbdot_y_s| für die geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_s und die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitsbeschleunigungswerte Vbdot_x_s und Vbdot_y_s gilt, welche in dem oben genannten SCHRITT 21 berechnet worden sind. Die Bestimmungsverarbeitung ist die Verarbeitung zum Bestimmen, ob es eine Beschleunigungsanforderung zum Erhöhen der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 im Wesentlichen in die Längsrichtung gibt.
Das obengenannte DV1 bezeichnet hier einen ersten Schwellwert DV1 (> 0) eines voreingestellten positiven Wertes. Ferner, wenn DVb_s > DV1 gilt, bedeutet es dann eine Situation, in der die Größe |↑Vb| des Ist-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb mit einer zeitlichen Änderungsrate ansteigt, welche größer als der erste Schwellwert DV1 ist.
Das obengenannte a1 bezeichnet ferner einen Koeffizientenwert eines voreingestellten positiven Wertes. Wenn |Vbdot_x_s| > a1·|Vbdot_y_s| gilt, bedeutet es dann eine Situation, in der der Ist-Beschleunigungsvektor des Fahrzeugsystemschwerpunkts eine Komponente in der X-Achsen-Richtung aufweist, welche nicht Null ist, und der Winkel an der Spitzwinkelseite des Beschleunigungsvektors relativ zu der X-Achsen-Richtung (= tan^–1(|Vbdot_y_s|/|Vbdot_x_s|) näher an Null ist als ein vorgegebener Winkel (= tan^–1(1/a1)). In der vorliegenden Ausführungsform wird a1 auf beispielsweise 1 oder einen Wert in der Nähe davon eingestellt.
Die Situation, in welcher das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 positiv ist, ist daher eine Situation, in welcher ein Lenkbetrieb zum Erhöhen der Größe des Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb näherungsweise in der Längsrichtung durch einen Benutzers oder einen äußeren Helfer oder dergleichen (ein Lenkbetrieb, um eine Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 näherungsweise in der Längsrichtung zusätzlich auszuüben) ausgeführt wird.
In dem Fall, in das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 negativ ist, das heißt, in dem Fall, in dem es keine Beschleunigungsanforderung für das Fahrzeug 1 gibt (die Beschleunigungsanforderung für das Fahrzeug 1 näherungsweise in der Längsrichtung), führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann die Bestimmungsverarbeitung im SCHRITT 23-4 aus.
Bei der Bestimmungsverarbeitung im SCHRITT 23-4 bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74, ob die im SCHRITT 21 berechnete geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_s kleiner als ein dritter Schwellwert DV3 (< 0) eines voreingestellten negativen Wertes ist. Diese Bestimmungsverarbeitung dient dem Bestimmen, ob eine Verzögerungsanforderung, durch welche ein Benutzer des Fahrzeugs 1 beabsichtigt, die Größe des Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb positiv zu reduzieren, erzeugt worden ist. In diesem Fall wird dann das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-4 positiv sein, wenn der Benutzer des Fahrzeugs 1 absichtlich seinen/ihren Fuß auf den Boden setzt, um eine Reibungskraft in der Bremsrichtung des Fahrzeugs 1 zwischen seinem/ihrem Fuß und dem Boden zu erzeugen.
Ferner führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 eine erste arithmetische Bremsverarbeitung im SCHRITT 23-5 aus, um die Größe |↑Vb_aim1| eines Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektors ↑Vb_aim1 (nachfolgend als Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| bezeichnet) und einen Azimut Θvb_aim1 (nachfolgend als Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 bezeichnet) zu bestimmen und beendet die Verarbeitung in 15, wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-4 negativ ist (wenn die Verzögerungsanforderung nicht erzeugt worden ist). Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-4 positiv ist (wenn die Verzögerungsanforderung erzeugt worden ist), führt dann der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 eine zweite arithmetische Bremsverarbeitung im SCHRITT 23-6 aus, um den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| und den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 zu bestimmen und beendet die Verarbeitung in 15.
In der vorliegenden Ausführungsform ist der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 definiert als ein Winkel (–180° ≤ Θvb_aim ≤ 180°), bei welchem
sin(Θvb_aim1) = Vb_x_aim1/|↑Vb_aim1| und
cos(Θvb_aim1) = Vb_y_aim1/|↑Vb_aim1|. Ferner, wenn |↑Vb_aim| = 0, dann Θvb_aim = 0°.
Die erste arithmetische Bremsverarbeitung in dem obengenannten SCHRITT 23-5 wird, wie durch die Flussdiagramme der 16 und 17 dargestellt, ausgeführt.
In der ersten arithmetischen Bremsverarbeitung berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 zuerst im SCHRITT 23-5-1 einen Wert, welcher durch Verringern eines vorhergehenden Wertes |↑Vb_aim_p| des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwerts |↑Vb_aim1| um einen voreingestellten positiven vorgegebenen Wert Δvb1 erhalten wird, als einen Kandidatenwert ABS_Vb von |↑Vb_aim1|. Das Symbol ΔVb1 bezeichnet einen eingestellten Wert, welcher den Verringerungsbetrag von |↑Vb_aim1| (das heißt die zeitliche Änderungsrate von |↑Vb_aim1|) in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bezeichnet.
Anschließend bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-5-2 einen Wert max(0, ABS_Vb) des Kandidatenwerts ABS_Vb oder 0, je nachdem welcher größer ist, als den gegenwärtigen Wert von |↑Vb_aim1|. Deshalb wird ABS_Vb dann direkt als der gegenwärtige Wert von |↑Vb_aim1| bestimmt, wenn ABS_Vb ≥ 0 gilt, und der gegenwärtige Wert von |↑Vb_aim1| wird dann auf Null eingestellt, wenn ABS_Vb < 0 gilt.
Anschließend bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-5-3, ob das wie vorangehend bestimmte |↑Vb_aim1| Null ist. Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, stellt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann in dem nächsten SCHRITT 23-5-5 den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1 auf 0° ein und beendet die Verarbeitung in 16.
Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-5-3 negativ ist, führt dann der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die Verarbeitung im SCHRITT 23-5-5 aus, um den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1 zu bestimmen, gemäß welchem der Wert des vorhergehenden Wertes Θvb_aim1_p von Θvb_aim1 innerhalb eines der folgenden Bereiche liegt: 0° ≤ Θvb_aim1_p ≤ Θth1+, Θth1– ≤ Θvb_aim1_p < 0°, Θth2+ ≤ Θvb_aim1_p ≤ 180°, –180° ≤ Θvb_aim1_p ≤ Θth2–, Θth1+ < Θvb_aim1_p < Θth2+ und Θth2– < Θvb_aim1_p < Θth1–.
Θth1+ bezeichnet hier einen vorangehend eingestellten positiven Azimut-Schwellwert als einen Wert, welcher zwischen 0° und 90° liegt, Θth1– bezeichnet einen vorangehend eingestellten negativen Azimut-Schwellwert als einen Wert, welcher zwischen 0° und –90° liegt, Θth2+ bezeichnet einen vorangehend eingestellten positiven Azimut-Schwellwert als einen Wert, welcher zwischen 90° und 180° liegt, und Θth2– bezeichnet einen vorangehend eingestellten negativen Azimut-Schwellwert als einen Wert, welcher zwischen –90° und –180° liegt. In der vorliegenden Ausführungsform werden die Absolutwerte von Θth1+ und Θth1– eingestellt, um die gleichen Werte aufzuweisen (z. B. 45° oder ein Winkelwert in der Nähe davon). Ferner werden die Absolutwerte von Θth2+ und Θth2– eingestellt, um die gleichen Werte aufzuweisen (z. B. 135° oder ein Winkelwert in der Nähe davon). Übrigens muss die Differenz zwischen Θth1+ und Θth1– (= (Θth1+) – (Θth1–)) und die Differenz zwischen Θth2 und Θth2– (= (Θth2+) – (Θth2–)) nicht gleich sein.
Die Verarbeitung von SCHRITT 23-5-5 wird wie nachfolgend beschrieben ausgeführt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt im SCHRITT 23-5-5, ob 0° ≤ Θvb_aim1_p ≤ Θth1+ gilt. Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-5-6 einen Wert, welcher durch Verringern des vorangehenden Wertes Θvb_aim1_p von Θvb_aim1 um einen voreingestellten positiven vorgegebenen Wert Δθvb1 erhalten wird, als einen Kandidatenwert ANG_Vb von Θvb_aim1. Das Symbol Δθvb1 ist ein eingestellter Wert, welcher den Änderungsbetrag von Θvb_aim1 (das heißt, die zeitliche Änderungsrate von Θvb_aim1) in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus angibt.
Anschließend bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-5-7 einen Winkelwert max(0, ANG_Vb) als den Kandidatenwert ANG_Vb oder 0, je nachdem, welcher größer ist, als den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1 und beendet die Verarbeitung in 16. ANG_Vb wird daher dann direkt als der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 bestimmt, wenn ANG_Vb ≥ 0° gilt und der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 wird dann auf 0° eingestellt, wenn ANG_Vb < 0° ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-5-5 negativ ist, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 23-5-8, ob Θth1– ≤ Θvb_aim1_p < 0° gilt. Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 23-5-9 einen Wert, welcher durch Erhöhen des vorangehenden Wertes Θvb_aim1_p von Θvb_aim1 um den vorgegebenen Wert Δθvb1 erhalten wird, als den Kandidatenwert ANG_Vb von Θvb_aim1.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 23-5-10 einen Winkelwert min(0, ANG_Vb) des Kandidatenwerts ANG_Vb oder 0°, je nachdem, welcher kleiner ist, als den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1 und beendet die Verarbeitung in 16. ANG_Vb wird daher dann direkt als der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 bestimmt, wenn ANG_Vb ≤ 0° gilt, oder der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 wird auf 0° eingestellt, wenn ANG_Vb > 0° gilt.
Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-5-8 negativ ist, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-5-11 von 17 dann, ob Θth2+ ≤ Θvb_aim1_p ≤ 180° gilt. Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 23-5-12 einen Wert, welcher durch Erhöhen des vorangehenden Wertes Θvb_aim1_p von Θvb_aim1 um den vorgegebenen Wert Δθvb1 erhalten wird, als den Kandidatenwert ANG_Vb von Θvb_aim1.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 23-5-13 einen Winkelwert min(180, ANG_Vb) des Kandidatenwerts ANG_Vb oder 0°, je nachdem, welcher kleiner ist, als den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1 und beendet die Verarbeitung in 17. Daher wird ANG_Vb dann direkt als der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 bestimmt, wenn ANG_Vb ≤ 180° gilt, oder der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 wird dann auf 180° eingestellt, wenn ANG_Vb > 180° gilt.
Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-5-11 negativ ist, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 23-5-14, ob –180° ≤ Θvb_aim1_p ≤ Θth2– gilt. Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 23-5-15 einen Wert, welcher durch Verringern des vorangehenden Wertes Θvb_aim1_p von Θvb_aim1 um den vorgegebenen Wert Δθvb1 erhalten wird, als den Kandidatenwert ANG_Vb von Θvb_aim1.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 23-5-16 einen Winkelwert max(180, ANG_Vb) des Kandidatenwerts ANG_Vb oder –180°, je nachdem, welcher größer ist, als den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1 und beendet die Verarbeitung in 17. Daher wird ANG_Vb dann direkt als der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 bestimmt, wenn ANG_Vb ≥ 180° gilt oder der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 wird dann auf –180° eingestellt, wenn ANG_Vb ≤ –180° gilt.
Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-5-14 negativ ist, das heißt, wenn Θth1+ < Θvb_aim1_p < Θth2+ oder Θth2– < Θvb_aim1_p < Θth1– gilt, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 23-5-17 den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1, um der gleiche Wert wie der vorangehende Wert Θvb_aim1_p zu sein, und beendet die Verarbeitung in 17.
Vorangehend ist im Detail die erste arithmetische Bremsverarbeitung im SCHRITT 23-5 beschrieben worden.
Unterdessen wird die zweite arithmetische Bremsverarbeitung in dem obengenannten SCHRITT 23-6, wie durch das Flussdiagramm von 18 dargestellt, ausgeführt.
In der zweiten arithmetischen Bremsverarbeitung berechnet der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 zuerst im SCHRITT 23-6-1 einen Wert, welcher durch Verringern eines vorangehenden Wertes |↑Vb_aim1_p| des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwerts |↑Vb_aim1| um einen voreingestellten positiven vorgegebenen Wert ΔVb2 erhalten wird, als einen Kandidatenwert ABS_Vb von |↑Vb_aim1|. Das Symbol ΔVb2 bezeichnet einen eingestellten Wert, welcher den Verringerungsbetrag von |↑Vb_aim1| (das heißt, die zeitliche Änderungsrate von |↑Vb_aim1|) in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in der zweiten arithmetischen Bremsverarbeitung bezeichnet. In diesem Fall wird ΔVb2 auf einen Wert eingestellt, welcher größer als der in der obengenannten ersten arithmetischen Bremsverarbeitung verwendete vorgegebene Wert ΔVb1 ist.
In SCHRITT 23-6-2 führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 anschließend die gleiche Verarbeitung aus wie die in dem obengenannten SCHRITT 23-5-2, um einen Wert max(0, ABS_Vb) des im SCHRITT 23-6-1 berechneten Kandidatenwerts ABS_Vb oder 0, je nachdem, welcher größer ist, als den gegenwärtigen Wert von |↑Vb_aim1| zu bestimmen.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 23-6-3, ob das wie vorangehend beschrieben bestimmte |↑Vb_aim1| Null ist. Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, stellt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1 in dem nächsten SCHRITT 23-6-4 auf Null ein und beendet die Verarbeitung in 18.
Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-6-3 negativ ist, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann den gegenwärtigen Wert von Θvb_aim1, um gleich dem vorangehenden Wert Θvb_aim1_p im SCHRITT 23-6-5 zu sein, und beendet die Verarbeitung in 18.
Dies vervollständigt die detaillierte Beschreibung der zweiten arithmetischen Bremsverarbeitung im SCHRITT 23-6.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 15, bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| und den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 im SCHRITT 23-2, wenn das Bestimmungsergebnis in dem obengenannten SCHRITT 23-1 positiv ist, das heißt, wenn es eine Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs näherungsweise in die Längsrichtung gibt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 schaltet den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem Bremsmodus in den Geschwindigkeitsfolgemodus im SCHRITT 23-3 um und beendet die Verarbeitung in 15.
In dem oben genannten SCHRITT 23-2 wird insbesondere ein durch Multiplizieren der Größe |↑Vb_s| des oben genannten geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors |↑Vb_s| (gegenwärtiger Wert) (= sqrt(Vb_x_s² + Vb_y_s²)) mit einem Verhältnis γ eines vorangehend eingestellten vorgegebenen Werts erhaltener Wert als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| bestimmt. Das obengenannte Verhältnis γ wird auf einen positiven Wert eingestellt, welcher geringfügig kleiner als 1 (zum Beispiel 0,8) in der vorliegenden Ausführungsform ist.
Ferner wird im SCHRITT 23-2 der Azimut Θvb_s des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vbs (= sin^–1(Vb_x_s/|↑Vb_s|)) direkt als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 bestimmt. Als Ergebnis wird daher im SCHRITT 23-2 ein durch Multiplizieren des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_s mit dem obengenannten Verhältnis γ erhaltener Vektor als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor ↑Vb_aim1 bestimmt.
Die vorangehend beschriebene Verarbeitung im SCHRITT 23-2 passt das Verfahren zum Bestimmen von |↑Vb_x_aim1| und Θvb_aim1 an den Geschwindigkeitsfolgemodus an, welcher in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus startet.
Dass der Wert des obengenannten Verhältnisses γ geringfügig kleiner als 1 ist, ist nicht wesentlich. Der Wert des Verhältnisses γ kann beispielsweise auf 1 oder einen geringfügig größeren Wert als 1 eingestellt werden. In der vorliegenden Ausführungsform wird der Wert des Verhältnisses γ auf einen Wert eingestellt, welcher geringfügig kleiner als 1 ist, um zu verhindern, dass der Benutzer die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 als schneller als die Ist-Fahrgeschwindigkeit empfindet (in einer gefühlten Weise).
Vorangehend ist die arithmetische Verarbeitung in dem Bremsmodus im SCHRITT 23 beschrieben worden.
In dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 negativ ist, bleibt der arithmetische Verarbeitungsmodus unverändert, so dass der arithmetische Verarbeitungsmodus in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem Bremsmodus gehalten wird.
Als nächstes wird die arithmetische Verarbeitung in dem Geschwindigkeitsfolgemodus im SCHRITT 24, wie durch das Flussdiagramm der 19 dargestellt, ausgeführt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 führt insbesondere im SCHRITT 24-1 zuerst dieselbe Bestimmungsverarbeitung wie in dem oben genannten SCHRITT 23-4 aus, das heißt, die Verarbeitung zum Bestimmen, ob die Verzögerungsanforderung des Fahrzeugs 1 erzeugt worden ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis positiv ist, führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 24-6 die gleiche Verarbeitung wie die in dem oben genannten SCHRITT 23-6 aus (die durch das Flussdiagramm der 18 dargestellte Verarbeitung), wodurch der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 bestimmt werden. Ferner ändert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitsfolgemodus in den Bremsmodus im SCHRITT 24-7 und beendet die Verarbeitung in 19.
Unterdessen, wenn das Bestimmungsergebnis in dem obengenannten SCHRITT 24-1 negativ ist, das heißt, wenn keine Verzögerungsanforderung des Fahrzeugs erzeugt worden ist, führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann die nächste Verarbeitung im SCHRITT 24-2 aus. In diesem SCHRITT 24-2 führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die gleiche Verarbeitung wie die in dem obengenannten SCHRITT 23-2 aus, um den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| und den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 zu bestimmen. Anders ausgedrückt wird |↑Vb_x_s|·γ als |↑Vb_aim1| bestimmt, und Θvb_s wird als Θvb_aim1 bestimmt.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 24-3, ob die geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_s (der im SCHRITT 21 berechnete Wert) kleiner als ein voreingestellter zweiter Schwellwert DV2 ist. In der vorliegenden Ausführungsform wird der zweite Schwellwert DV2 auf einen vorgegebenen negativen Wert eingestellt, welcher größer als der oben genannte dritte Schwellwert DV3 ist (näher an Null als DV3). Der zweite Schwellwert DV2 kann auf Null oder einen positiven Wert eingestellt werden, welcher geringfügig größer als Null ist (aber kleiner als der obengenannte erste Schwellwert DV1).
Das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 ist zum Bestimmen des Zeitpunkts, zu dem 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 19. In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus nicht verändert, so dass der arithmetische Verarbeitungsmodus auch in dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in dem Geschwindigkeitsfolgemodus gehalten werden wird.
Wenn ferner das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 positiv ist, geht der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 davon aus, dass die Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs abgeschlossen worden ist, und initialisiert einen Countdown-Zähler im SCHRITT 24-4. Ferner ändert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitsfolgemodus in den Geschwindigkeitshaltemodus im SCHRITT 24-5 und beendet die Verarbeitung in 19.
Der obengenannte Countdown-Zähler ist ein Zähler, welcher die verstrichene Zeit von einem Start des Geschwindigkeitshaltemodus zählt, welcher ab dem nächsten Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus beginnt. Ferner wird im SCHRITT 24-4 ein voreingestellter Anfangswert Tm für den Zeitzählwert CNT des Zählers eingestellt. Der Anfangswert Tm bezeichnet einen eingestellten Wert der Zeit, in der der Geschwindigkeitshaltemodus fortgesetzt werden soll.
Das Vorangehende ist die arithmetische Verarbeitung des Geschwindigkeitsfolgemodus im SCHRITT 24.
Die arithmetische Verarbeitung des Geschwindigkeitshaltemodus im SCHRITT 25 wird anschließend, wie durch das Flussdiagramm in 20 dargestellt, ausgeführt. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 führt insbesondere im SCHRITT 25-1 die gleiche Bestimmungsverarbeitung wie die in dem oben genannten SCHRITT 23-4 aus, das heißt, die Verarbeitung zum Bestimmen, ob die Verzögerungsanforderung des Fahrzeugs 1 erzeugt worden ist.
Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-1 positiv ist (wenn die Verzögerungsanforderung des Fahrzeugs 1 erzeugt worden ist), führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 im SCHRITT 25-2 die gleiche Verarbeitung wie die in dem obengenannten SCHRITT 23-6 aus (die durch das Flussdiagramm in 18 dargestellte Verarbeitung), wodurch der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 bestimmt werden. Ferner ändert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus im SCHRITT 25-3 und beendet die Verarbeitung in 20.
Unterdessen, wenn das Bestimmungsergebnis in dem oben genannten SCHRITT 25-1 negativ ist (wenn keine Verzögerungsanforderung des Fahrzeugs erzeugt worden ist), führt der Soll Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 25-4 die gleiche Bestimmungsverarbeitung wie in dem oben genannten SCHRITT 23-1 aus, das heißt, die Verarbeitung zum Bestimmen, ob es eine Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs 1 näherungsweise in der Längsrichtung gibt.
Wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-4 positiv ist (wenn die Beschleunigungsanforderung des Fahrzeugs 1 näherungsweise in der Längsrichtung erneut erzeugt worden ist), führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann im SCHRITT 25-5 die gleiche Verarbeitung wie in dem oben genannten SCHRITT 23-2 aus, wodurch der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 bestimmt werden. Anders ausgedrückt wird |↑Vb_x_s|·γ als |↑Vb_aim1| bestimmt, und Θvb_s wird als Θvb_aim1 bestimmt.
Ferner ändert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Geschwindigkeitsfolgemodus im SCHRITT 25-6 und beendet die Verarbeitung in 20.
Wenn das Bestimmungsergebnis in dem obengenannten SCHRITT 25-4 negativ ist (wenn der Zustand, in dem es keine Beschleunigungsanforderung näherungsweise in der Längsrichtung gibt, anhält), verringert dann der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den Zeitzählwert CNT in dem Countdown-Zähler im SCHRITT 25-7. Der Zeitzählwert CNT wird insbesondere durch Subtrahieren eines vorgegebenen Wertes ΔT (die Zeit des Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus) von dem gegenwärtigen Wert des Zeitzählwerts CNT aktualisiert.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt anschließend im SCHRITT 25-8, ob der Zeitzählwert CNT in dem Countdown-Zähler größer als Null ist, 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 obengenannten Anfangswert Tm angezeigte Zeit in dem Countdown-Zähler seit dem Start des Geschwindigkeitshaltemodus noch nicht verstrichen ist. In diesem Fall bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| und den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundazimut Θvb_aim1 im SCHRITT 25-9 unter der Annahme, dass der arithmetische Verarbeitungsmodus in dem Geschwindigkeitshaltemodus aufrecht zu erhalten ist und beendet die Verarbeitung in 20.
In diesem Fall wird im SCHRITT 25-9 der gegenwärtige Wert von |↑Vb_aim1| bestimmt, um der gleiche Wert wie der vorhergehende Wert |↑Vb_aim1_p| zu sein. Ferner wird der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 bestimmt, um der gleiche Wert wie der vorhergehende Wert Θvb_aim1_p zu sein. Der vorhergehende Wert des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektors ↑Vb_aim1_p wird daher direkt als der Geschwindigkeitsvektor des gegenwärtigen Wertes von ↑Vb_aim1 bestimmt.
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 gehalten wird.
Wenn das Bestimmungsergebnis im obengenannten SCHRITT 25-8 negativ ist, das heißt, wenn die durch den Anfangswert Tm 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 die gleiche Verarbeitung wie in dem oben genannten SCHRITT 23-5 aus (die Verarbeitung der Flussdiagramme in 16 und 17), wodurch der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundazimut Θvb_aim1 bestimmt werden.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ändert ferner den arithmetischen Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus im SCHRITT 25-11 und beendet die Verarbeitung in 20.
Vorangehend ist die arithmetische Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus im SCHRITT 25 beschrieben worden.
Erneut Bezug nehmend auf die Beschreibung der 14 führt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 die arithmetische Verarbeitung in einem von dem SCHRITT 23 bis SCHRITT 25 wie vorangehend beschrieben aus, und führt dann im SCHRITT 26 die Verarbeitung zum Eingeben von |↑Vb_aim1| und Θvb_aim1, welche durch die arithmetische Verarbeitung bestimmt werden, in Filter (Filterverarbeitung) aus.
Die Filter, in welche |↑Vb_aim1| und Θvb_aim1 eingegeben werden, sind hier Tiefpassfilter, welche eine Verzögerungscharakteristik erster Ordnung aufweisen, um zu verhindern, dass sich die Größe |↑Vb_aim| des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors |↑Vb_aim| und der Azimut Θvb_aim plötzlich schrittweise ändern, insbesondere unmittelbar, nachdem der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem Bremsmodus in den Geschwindigkeitsfolgemodus geändert wird. In diesem Fall wird die Zeitkonstante des Filters, in welches |↑Vb_aim| eingegeben wird, auf eine relativ kurze Zeitkonstante eingestellt und der Ausgabewert des Filters stimmt oder stimmt im Wesentlichen mit |↑Vb_aim1| in Situationen überein, welche nicht Situationen nach einer plötzlichen Änderung von |↑Vb_aim1| sind. Das Gleiche gilt für das Filter, in welches Θvb_aim1 eingegeben wird.
Im SCHRITT 26 wird ferner der Ausgabewert des Filters, in welches Θvb_aim1 eingegeben worden ist, direkt als der Azimut Θvb_aim1 des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim (nachfolgend als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor-Azimut Θvb_aim bezeichnet) bestimmt.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 geht anschließend zu SCHRITT 27 über, um den durch Leiten des Ausgabewertes des Filters, in welches |↑Vb_aim1| eingegebenen worden ist, durch einen Begrenzer erhaltenen Wert als eine Endgröße |↑Vb_aim| des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors |↑Vb_aim| (nachfolgend als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor-Absolutwert |↑Vb_aim| bezeichnet) zu bestimme. In diesem Fall wird der Begrenzer dazu verwendet, um zu verhindern, dass |↑Vb_aim| übermäßig groß wird, und gibt den Ausgabewert des Filters direkt als |↑Vb_aim| aus, wenn der Ausgabewert des Filters, in welches |↑Vb_aim1| eingegeben worden ist, nicht größer als ein vorangehend eingestellter vorgegebener oberer Grenzwert ist. Ferner, wenn der Ausgabewert des Filters den oben genannten oberen Grenzwert überschreitet, gibt der Begrenzer dann den oberen Grenzwert als |↑Vb_aim| aus. Anders ausgedrückt, gibt der Begrenzer einen Ausgabewert des Filters oder den oben genannten oberen Grenzwert, je nachdem, welcher kleiner ist, als|↑Vb_aim| aus.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 geht anschließend zu SCHRITT 28 über, um die X-Achsen-Richtungs-Komponente des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim (die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der X-Achsen-Richtung) Vb_x_aim und die Y-Achsen-Richtung davon (die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit in der Y-Achsen-Richtung) Vb_y_aim der, wie vorangehend beschrieben bestimmten, |↑Vb_aim| und Θvb_aim zu berechnen. Insbesondere wird |↑Vb_aim|·sin(Θvb_aim) als Vb_x_aim berechnet, und |↑Vb_aim|·cos(Θvb_aim) wird als Vb_y_aim berechnet.
Vorangehend ist detailliert die Verarbeitung durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 beschrieben worden.
Die Verarbeitung durch den vorangehend beschriebenen Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmt den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim (das heißt, die Soll-Schwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_aim und Vb_y_aim) in der nachfolgend beschriebenen Weise.
Beispielsweise wird ein Fall angenommen werden, in welchem sich ein Benutzer am Boden mit seinem/ihrem Fuß abstößt oder ein Helfer oder dergleichen das Fahrzeug 1 anschiebt, um eine Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 näherungsweise in der X-Achsen-Richtung zusätzlich auszuüben (insbesondere eine Antriebskraft, welche bewirkt, dass das Bestimmungsergebnis in dem obengenannten SCHRITT 23-1 positiv wird).
Es wird angenommen, dass der arithmetische Verarbeitungsmodus, bevor die Antriebskraft ausgeübt wird, der obengenannte Bremsmodus ist. Hier wird aus Verständnisgründen angenommen, dass der Ausgabewert des Filters, in welches |↑Vb_aim1| im SCHRITT 26 der 14 eingegeben wird, ein Wert ist, welcher innerhalb eines Bereiches liegt, welcher nicht der zwangsweisen, durch den Begrenzer im SCHRITT 27 ausgeübten Begrenzung unterworfen ist (ein Wert kleiner als der obere Grenzwert des Begrenzers). Ebenso wird angenommen, dass die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s innerhalb eines Bereichs liegen, welcher nicht der zwangsweisen Begrenzung der Ausgabewerte V_x_lim2 und V_y_lim2 in dem Begrenzungsprozessor 104 unterworfen wird.
In diesem Fall wird der arithmetische Verarbeitungsmodus dann von dem Bremsmodus in den Geschwindigkeitsfolgemodus durch die Verarbeitung im SCHRITT 23-3 der 15 geändert, wenn das Hinzufügen der Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 bewirkt, dass das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-1 positiv wird.
In diesem Geschwindigkeitsfolgemodus wird ein durch Multiplizieren des gegenwärtigen Wertes (der aktuelle Wert) des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_s mit einem Verhältnis γ eines vorgegebenen Werts erhaltener Vektor, das heißt, ein Geschwindigkeitsvektor, dessen Größe geringfügig kleiner als ↑Vb_s ist und dessen Orientierung die gleiche wie die von ↑Vb_s ist, sequentiell als der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor ↑Vb_aim1 bestimmt.
Der sequentiell durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim wird daher derart bestimmt, dass er einem Geschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim1 (= γ·↑Vb_s) folgt, welcher im Wesentlichen mit dem Ist-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb übereinstimmt, welcher durch die auf das Fahrzeug 1 übertragene Antriebskraft ansteigt (dessen Größe wird erhöht).
Die X-Achsen-Richtungs-Komponente und die Y-Achsen-Richtungs-Komponente des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim, welche wie vorangehend beschrieben bestimmt werden, werden dann als die obengenannten Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd bestimmt. Ferner werden die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd enthaltenen Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s zu veranlassen, gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit 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 plötzlich durch die von dem Benutzers auf das Fahrzeug 1 übertragene Antriebskraft (näherungsweise in der Längsrichtung erhöht) gemäß einer Anforderung basierend auf der Antriebskraft erhöht wird. Das Fahrzeug 1 wird daher sanft durch die übertragene Antriebskraft beschleunigt.
In dem Geschwindigkeitsfolgemodus wird der arithmetische Verarbeitungsmodus dann in den obengenannten Bremsmodus geändert, wenn das Ausüben einer Bremskraft auf das Fahrzeug 1 das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-1 der 19 dazu veranlasst, positiv zu werden (wenn eine Verzögerungsanforderung erzeugt wird). Die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs 1 wird daher gedämpft werden. In diesem Fall werden |↑Vb_aim1| und Θvb_aim1 durch die zweite arithmetische Bremsverarbeitung im SCHRITT 23-6 (die Verarbeitung in 18) bestimmt, während die Verzögerungsanforderung stattfindet. Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsbasisvektor ↑Vb_aim1 oder der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim, welcher dem Vorangehenden folgt, werden daher derart bestimmt, dass sich deren Größe mit einer bestimmten zeitlichen Änderungsrate (eine durch den oben genannten vorgegebenen Wert Δvb2 spezifizierte zeitliche Änderungsrate) verringern, während die Orientierung davon in einem konstanten Zustand gehalten wird.
Anschließend wird in dem Geschwindigkeitsfolgemodus der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitsfolgemodus in den Geschwindigkeitshaltemodus durch die Verarbeitung im SCHRITT 24-5 der 19 geändert, wenn die Übertragung der Antriebskraft auf das Fahrzeug 1 beendet ist und die geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_s kleiner als deroben genannte zweite Schwellwert DV2 wird (wenn sich das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 der 19 ändert, um positiv zu sein).
In diesem Geschwindigkeitshaltemodus wird der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeits-Grundvektor ↑Vb_aim1 auf den gleichen Geschwindigkeitsvektor wie der Geschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim1_p des vorangehenden Wertes eingestellt, bis die Zeitzählung des Countdown-Zählers 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 der 20 negativ sind).
Entsprechend wird während der vorgegebenen Zeitdauer von einem Start des Geschwindigkeitshaltemodus bis zu einem Ende der Zeitzählung des Countdown-Zählers (die Zeit des Anfangswerts Tm des Countdown-Zählers) der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor ↑Vb_aim1 konstant bei dem gleichen Geschwindigkeitsvektor wie dem unmittelbar vor dem Start des Geschwindigkeitshaltemodus bestimmten Geschwindigkeitsvektor gehalten.
Der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim, welcher bestimmt ist, um ↑Vb_aim1 zu folgen, wird daher auch bestimmt, um bei einem bestimmten Geschwindigkeitsvektor gehalten zu werden (ein Geschwindigkeitsvektor, welcher mit ↑Vb_aim, welcher unmittelbar vor dem Start des Geschwindigkeitshaltemodus bestimmt wird, übereinstimmt oder im Wesentlichen übereinstimmt).
Die X-Achsen-Richtungs-Komponente und die Y-Achsen-Richtungs-Komponente des wie vorangehend beschrieben bestimmten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim werden dann als die obengenannten Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd bestimmt. Ferner werden die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd enthaltenen Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s zu veranlassen, 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 Größe und die Orientierung des Ist-Geschwindigkeitsvektors ↑Vb des Fahrzeugsystemschwerpunkts bei konstanten Niveaus gehalten werden, ohne die Notwendigkeit einer häufigen Haltungseinstellung 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 obengenannten Anfangswert Tm angezeigte Zeitdauer). Die Ist-Fahrbedingung des Fahrzeugs 1 in der obengenannten Situation wird daher eine Bedingung sein, in welcher das Fahrzeug 1 sanft mit einem im Wesentlichen Geschwindigkeitsvektor fährt, selbst wenn der Benutzer keinen Lenkbetrieb durchführt, bei welchem der Benutzer seinen/ihren Oberkörper positiv bewegt.
In dem Geschwindigkeitshaltemodus wird der arithmetische Verarbeitungsmodus dann zurück in den Geschwindigkeitsfolgemodus geschaltet, wenn die Antriebskraft näherungsweise in der Längsrichtung erneut auf das Fahrzeug 1 übertragen wird, wodurch das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-4 der 20 veranlasst wird, positiv zu sein (wenn die Beschleunigungsanforderung erzeugt wird). Dies beschleunigt das Fahrzeug 1 erneut in der Längsrichtung.
Ferner ändert sich in dem Geschwindigkeitshaltemodus der arithmetische Verarbeitungsmodus dann in den Bremsmodus, wenn eine Bremskraft auf das Fahrzeug 1 übertragen wird, welche das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-1 der 20 veranlasst, positiv zu sein (wenn eine Verzögerungsanforderung erzeugt wird). Dies veranlasst die Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs dazu, sich zu verringern. In diesem Fall, wie in dem Fall, in dem die Verzögerungsanforderung in dem Geschwindigkeitsfolgemodus erzeugt wird, werden |↑Vb_aim1| und Θvb_aim1 durch die zweite arithmetische Bremsverarbeitung im SCHRITT 23-6 (die Verarbeitung in 18) während des Vorliegens der Verzögerungsanforderung bestimmt. Anschließend wird der arithmetische Verarbeitungsmodus dann von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus durch die Verarbeitung im SCHRITT 25-11 der 20 geändert, wenn die Zeitzählung durch den Countdown-Zähler endet, während die Situation anhält, in der weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt werden (de Situation, in der die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 25-1 und SCHRITT 25-4 in 20 beide negativ sind).
In dem Bremsmodus wird die Verarbeitung im SCHRITT 23-5-1 und SCHRITT 23-5-2 der 16 in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in der Situation ausgeführt, in der weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt werden (die Situation, in der die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 23-1 und SCHRITT 23-4 der 15 beide negativ sind), wodurch der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| dazu veranlasst wird, sich kontinuierlich mit einer konstanten zeitlichen Änderungsrate auf Null zu verringern (eine durch das oben genannte ΔVb1 spezifizierte Änderungsrate). Nachdem sich |↑Vb_aim1| dann auf Null verringert hat, wird |↑Vb_aim1| bei Null gehalten.
Ferner wird in dem Bremsmodus die Verarbeitung ab dem SCHRITT 23-5-3 in 16 in jedem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus in der Situation ausgeführt, in der weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt wird. In diesem Fall wird sich Θvb_aim1 mit einer konstanten zeitlichen Änderungsrate während einer Dauer, bis sich |↑Vb_aim1| auf Null verringert, 0° oder 180° oder –180° nähern, welcher ein Soll-Konvergenzwinkelwert ist, und wird anschließend bei dem Soll-Konvergenzwinkelwert gehalten werden, wenn die Orientierung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektors ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor dem Umschalten von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus bestimmt wird (die Orientierung von ↑Vb_aim1, welcher in dem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus unmittelbar vor dem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bestimmt wird, in welchem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-8 der 20 beginnt, negativ zu werden), verschieden von der X-Achsen-Richtung, aber relativ nah bei der X-Achsen-Richtung ist (genauer gesagt, wenn der Winkelwert des Azimuts Θvb_aim1 von ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor dem Umschalten bestimmt wird, innerhalb eines der Bereiche von 0° < Θvb_aim1_p ≤ Θth1+, Θth1– ≤ Θvb_aim1_p < 0°, Θth2+ ≤ Θvb_aim1_p < 180° und –180° < Θvb_aim1_p ≤ Θth2– liegt). Während der Dauer, bis sich |↑Vb_aim1| auf Null verringert, nachdem der Bremsmodus gestartet ist, wird sich die Orientierung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektors ↑Vb_aim kontinuierlich der X-Achsen-Richtung nähern. Anders ausgedrückt, wird sich das Verhältnis des Absolutwertes der Y-Achsen-Richtungs-Komponente Vb_y_aim1 zu dem Absolutwert der X-Achsen-Richtungs-Komponente Vb_x_aim1 des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsgrundvektors ↑Vb_aim der Null nähert. Die Orientierung von ↑Vb_aim1 wird dann in der gleichen Orientierung wie der X-Achsen-Richtung gehalten, wenn die Orientierung von ↑Vb_aim1 die gleiche Orientierung wie die X-Achsen-Richtung erreicht (wenn Vb_y_aim1 die Null erreicht), bis zu dem Zeitpunkt, zu dem |↑Vb_aim1| sich auf Null gedämpft.
Entsprechend wird ↑Vb_aim1 derart bestimmt, dass dessen Orientierung sich der X-Achsen-Richtung nähert (dagegen konvergiert), während sich dessen Größe verringert. In der Situation, indem ↑Vb_aim1 wie vorangehend beschrieben bestimmt wird, wird der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim1, welcher bestimmt wird, um ↑Vb_aim1 zu folgen, auch derart bestimmt werden, dass sich dessen Orientierung der X-Achsen-Richtung nähert, während sich die dessen Größe verringert.
Ferner wird Θvb_aim1 dann konstant bei dem gleichen Winkelwert des Azimuts Θvb_aim1 von ↑Vb_aim1 gehalten, welcher unmittelbar vor der Änderung während der Dauer, bis sich |↑Vb_aim1| auf Null verringert, bestimmt wird, wenn die Orientierung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektors ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus bestimmt wird, verschieden von der X-Achsen-Richtung und relativ entfernt von der X-Achsen-Richtung ist (genauer gesagt, wenn der Winkelwert des Azimuts Θvb_aim1 von ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der oben genannten Änderung bestimmt wird, innerhalb eines der Bereiche Θth1+ < Θvb_aim1_p < Θth2+ und Θth2– < Θvb_aim1_p < Θth1– liegt).
↑Vb_aim1 wird daher derart bestimmt, dass sich die Größe verringert, während dessen Orientierung in einem konstanten Zustand gehalten wird. In der Situation, in der ↑Vb_aim1 wie vorangehend beschrieben bestimmt wird, wird der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim1, welcher bestimmt wird, um ↑Vb_aim1 zu folgen, derart bestimmt, dass sich dessen Größe verringert, während dessen Orientierung in einem konstanten Zustand gehalten wird.
Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden in dem Geschwindigkeitshaltemodus die Größe und die Orientierung von ↑Vb_aim1 in konstanten Zuständen gehalten. Daher stimmt der unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitshaltemodus in den Bremsmodus bestimmte Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsbasisvektor ↑Vb_aim1 eventuell mit ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitsfolgemodus zu dem Geschwindigkeitshaltemodus bestimmt wird, überein (in der vorliegenden Ausführungsform ↑Vb_aim1, welcher in dem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bestimmt wird, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 von 19 positiv wird).
Die X-Achsen-Richtungs-Komponente und die Y-Achsen-Richtungs-Komponente des wie vorangehend beschrieben in dem Bremsmodus bestimmten Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektors ↑Vb_aim werden anschließend als die obengenannten Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeiten Vb_x_mdfd und Vb_y_mdfd bestimmt. Ferner werden die in dem Imaginäres-Rad-Drehwinkelbeschleunigungsbefehl ωwdot_x_cmd bzw. ωwdot_y_cmd enthaltenen Stellgrößenkomponenten u3_x und u3_y bestimmt, um die geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vb_x_s und Vb_y_s dazu zu veranlassen, gegen die Soll-Regelungs-/Steuerungsschwerpunktgeschwindigkeit Vb_x_mdfd bzw. Vb_y_mdfd zu konvergieren.
Als ein Ergebnis davon, wird die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 in dem Fall, in dem der dem Bremsmodus vorangehende arithmetische Verarbeitungsmodus der Geschwindigkeitshaltemodus ist, derart geregelt/gesteuert werden, dass die Größe des Ist-Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts sich kontinuierlich von der Größe in dem Geschwindigkeitshaltemodus verringert, selbst, wenn der Benutzer keinen positiven Lenkbetrieb durch Bewegung seines/ihres Oberkörpers durchführt.
In diesem Fall wird sich die Orientierung des Geschwindigkeitsvektors dann automatisch der X-Achse annähern (die Längsrichtung des Benutzers), während sich die Größe des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts verringert, selbst wenn der Benutzer nicht den positiven Lenkbetrieb durch Bewegen seines/ihres Oberkörpers durchführt, wenn die unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitshaltemodus zu dem Bremsmodus (= ↑Vb_aim1, welche unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitsfolgemodus zu dem Geschwindigkeitshaltemodus bestimmt wird) bestimmte Orientierung von ↑Vb_aim1 verschieden von der X-Achsen-Richtung, aber relativ nah bei der X-Achsen-Richtung ist. Dies erhöht die Geradeaus-Stabilität des Fahrzeugs 1, um in die Längsrichtung des Benutzers zu fahren.
Wenn hier ein Versuch unternommen wird, das Fahrzeug 1 zu beschleunigen, ist es oft erforderlich, das Fahrzeug 1 insbesondere in der Längsrichtung des Benutzers zu beschleunigen. In diesem Fall weist das Fahrzeug 1, wie vorangehend beschrieben, in der vorliegenden Ausführungsform die hohe Geradeaus-Stabilität zum Fahren in der Längsrichtung, so dass selbst wenn die auf das Fahrzeug 1 zu übertragene Antriebskraft geringfügig von der Längsrichtung abweicht, die Fahrgeschwindigkeit der Radanordnung 5 derart geregelt/gesteuert wird, dass der Geschwindigkeitsvektor des Fahrzeugsystemschwerpunkts automatisch in die Längsrichtung in dem auf den Geschwindigkeitshaltemodus folgenden Bremsmodus gelenkt werden wird.
Dies schränkt Fluktuationen in der Fahrtrichtung des Fahrzeugs 1 ein, wodurch erreicht wird, dass das Fahrzeug 1 eine hohe Geradeaus-Stabilität zum Fahren in der Längsrichtung des Benutzers aufweist (das Fahrzeug 1 in der Lage ist, sich sanft in der Längsrichtung des Benutzers voranzubewegen). Somit kann das Fahrzeug 1, wenn das Fahrzeug 1 in der Längsrichtung bewegt wird, in der Längsrichtung bewegt werden, selbst wenn die auf das Fahrzeug 1 zu übertragende Antriebskraft nicht genau in die Längsrichtung gerichtet ist. Als ein Ergebnis davon kann der Lenkbetrieb zum Bewegen des Fahrzeugs 1 in der Längsrichtung leicht umgesetzt werden.
Ferner wird die Orientierung des Geschwindigkeitsvektors beibehalten, um im Wesentlichen konstant zu sein, während sich die Größe des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts verringert, selbst wenn der Benutzer nicht den positiven Lenkbetrieb durch Bewegen seines/ihres Oberkörpers durchführt, wenn die Orientierung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektors ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitshaltemodus zu dem Bremsmodus bestimmt wird, (= ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitsfolgemodus zu dem Geschwindigkeitshaltemodus bestimmt wird) verschieden von der X-Achsen-Richtung und relativ fern von der X-Achsen-Richtung ist. Anders ausgedrückt ist es in dem Fall, in dem die Orientierung von ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitshaltemodus zu dem Bremsmodus bestimmt wird, eine Orientierung ist, welche relativ entfernt von der X-Achsen-Richtung ist, sehr wahrscheinlich, dass die Orientierung des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts, welche letztlich von dem Benutzer in dem Geschwindigkeitsfolgemodus beabsichtigt war, eine von der X-Achsen-Richtung verschiedene Orientierung ist. Dies ermöglicht es, zu verhindern, dass sich der Fahrzeugsystemschwerpunkt in eine von dem Benutzer beabsichtigte Richtung verschiedene Richtung nach dem Geschwindigkeitsfolgemodus bewegt.
Die Entsprechung zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Erfindung wird hier zusätzlich beschrieben werden.
In der vorliegenden Ausführungsform entspricht 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 der vorliegenden Erfindung.
Ferner verkörpert der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 das Gewünschte-Geschwindigkeit-Bestimmungselement in der vorliegenden Erfindung. In diesem Fall entspricht gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Fahrzeugsystemschwerpunkt (genauer gesagt der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt) einem vorgegebenen Repräsentativpunkt des Fahrzeugs der vorliegenden Erfindung und der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim, welcher der Soll-Wert des Geschwindigkeitsvektors ↑Vb des Fahrzeugsystemschwerpunkts ist, entspricht dem Soll-Geschwindigkeitsvektor der vorliegenden Erfindung.
Ferner verkörpern der Schwerpunktgeschwindigkeitsbegrenzer 76, der Haltung-Regelungs-/-steuerungsrechner 80 und der Motorbefehlsrechner das Fahrbewegungseinheit Regelungs-/Steuerungselement der vorliegenden Erfindung.
Ferner entspricht hinsichtlich der Verarbeitung durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 eine Bedingung, in welcher das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 von 19 während der Verarbeitung in dem Geschwindigkeitsfolgemodus positiv ist und weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung während der Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus und der Verarbeitung in dem nachfolgenden Bremsmodus erzeugt wird (die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 23-1 und SCHRITT 23-4 von 15 und die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 25-1 und SCHRITT 25-4 von 20 sind insbesondere alle negativ), dem Fall, in dem die vorgegebene Bedingung der vorliegenden Erfindung gilt.
Ferner wird die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung in der vorliegenden Erfindung durch die Kombination der Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus in einem Zustand, in dem weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt wird (insbesondere die in 20 dargestellte Verarbeitung in einem Zustand, in dem die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 25-1 und SCHRITT 25-4 negativ sind), der Verarbeitung in dem Bremsmodus (insbesondere die in 15 dargestellten Verarbeitung, bis zu dem Zeitpunkt, zu dem ↑Vb_aim sich auf Null in dem Zustand verringert, in dem die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 23-1 und SCHRITT 23-4 negativ sind) und der Verarbeitung vom SCHRITT 26 zum SCHRITT 28, welche auf die vorangehenden folgen, ausgeführt. Ferner entspricht die Dauer von dem Zeitpunkt, zu dem die Ausführung der Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus gestartet wird, zu dem Zeitpunkt, zu dem sich ↑Vb_aim auf Null in dem auf dem Geschwindigkeitshaltemodus verringert, der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer der vorliegenden Erfindung.
Ferner entspricht ↑Vb_aim, welcher unmittelbar bevor sich der arithmetische Verarbeitungsmodus von dem Geschwindigkeitsfolgemodus in den Geschwindigkeitshaltemodus ändert, bestimmt wird (dies stimmt oder stimmt im Wesentlichen mit ↑Vb_aim1 überein), das heißt, ↑Vb_aim1, welcher in dem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bestimmt wird, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 der 19 beginnt, positiv zu werden, dem Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektor der vorliegenden Erfindung.
Ferner stellt die Verarbeitung im SCHRITT 23-5-5 bis SCHRITT 23-5-17 in 16 und 17 das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement der vorliegenden Erfindung dar. In diesem Fall entsprechen die Azimut-Schwellwerte Θth1+, –(Θth1–), 180° – (Θth2+) und (Θth2–) – 180° den vorgegebenen Winkelwerten der vorliegenden Erfindung.
Ferner stellt die durch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ausgeführte Verarbeitung im SCHRITT 21 von 14 das Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelement der vorliegenden Erfindung dar. In diesem Fall entspricht gemäß der vorliegenden Ausführungsform die obengenannte geschätzte Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_s dem Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate der vorliegenden Erfindung.
Ferner stellt die von dem Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 ausgeführte Bestimmungsverarbeitung in dem obengenannten SCHRITT 23-1 und SCHRITT 25-4 das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement der vorliegenden Erfindung dar. Ferner entspricht die Verarbeitung in dem Geschwindigkeitsfolgemodus in der Situation, in der die Verzögerungsanforderung nicht auftritt (die Verarbeitung in 19, in einer Situation, in der das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-1 negativ ist) der Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung der vorliegenden Erfindung.
[Zweite Ausführungsform]
Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf 21 beschrieben werden. Die vorliegende Ausführungsform unterscheidet sich von der vorangehend beschriebenen ersten Ausführungsform nur teilweise hinsichtlich der Verarbeitung in dem obengenannten Geschwindigkeitshaltemodus. Aus diesem Grund wird die Beschreibung der gleichen Anordnungen und Verarbeitungen der ersten Ausführungsform in der Beschreibung der vorliegenden Ausführungsform ausgelassen werden.
In der vorliegenden Ausführungsform wird die arithmetische Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus im SCHRITT 25 von 14 wie durch das Flussdiagramm von 21 ausgeführt. In diesem Fall ist die Verarbeitung, welche nicht die Verarbeitung in dem Fall ist, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-8 von 21 positiv ist, die gleiche wie die in der ersten Ausführungsform beschriebene Verarbeitung (die Verarbeitung in 20).
Ferner bestimmt der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator 74 dann den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Absolutwert |↑Vb_aim1| im SCHRITT 25-9a und bestimmt auch den Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektor-Azimut Θvb_aim1 im SCHRITT 25-9b, wenn ferner in der vorliegenden Ausführungsform das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 25-8 von 21 beginnt, positiv zu werden, das heißt, wenn die durch den Anfangswert Tm angezeigte vorgegebene Zeit in dem Countdown-Zähler noch nicht seit Beginn des Geschwindigkeitshaltemodus in der Situation verstrichen ist, in der weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt worden sind.
In diesem Fall wird im SCHRITT 25-9a der gegenwärtige Wert von |↑Vb_aim1| bestimmt, um der gleiche Wert wie der vorangehende Wert |↑Vb_aim1_p|, wie in dem Fall der ersten Ausführungsform, zu sein.
Ferner wird im SCHRITT 25-9b der gegenwärtige Wert von Θvb_aim1 durch die gleiche Verarbeitung wie im SCHRITT 25-5-5 bis 25-5-17 in 16 und 17, welche in der obengenannten ersten Ausführungsform beschrieben werden, bestimmt. Daher wird, wenn die Orientierung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektors ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitsfolgemodus zu dem Geschwindigkeitshaltemodus bestimmt wird (die Orientierung von ↑Vb_aim1, welcher in dem Regelungs-/Steuerungszyklus bestimmt wird, in welchem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 von 19 beginnt, positiv zu werden), verschieden von der X-Achsen-Richtung, aber nah bei der X-Achsen-Richtung ist (genauer gesagt, wenn der Winkelwert des Azimuts Θvb_aim1 von ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung bestimmt wird, innerhalb eines der Bereiche 0° < Θvb_aim1_p ≤ Θth1+, Θth1– ≤ Θvb_aim1_p < 0°, Θth2+ ≤ Θvb_aim1_p < 180° und –180° < Θvb_aim1_p ≤ Θth2– liegt), Θvb_aim1 derart bestimmt, dass Θvb_aim1 näher an 0° oder 180° oder –0°, welcher ein Soll-Konvergenzwinkelwert ist, mit einer konstanten zeitlichen Änderungsrate während einer Dauer gebracht wird, während welcher der Geschwindigkeitshaltemodus fortgesetzt wird, bis er schließlich bei 0° oder 180° oder –180° gehalten wird.
Θvb_aim1 wird daher derart bestimmt, dass Θvb_aim1 mit einer konstanten zeitlichen Änderungsrate näher an einen Soll-Konvergenzwinkel (0° oder 180° oder –180°) gebracht wird und schließlich bei dem Soll-Konvergenzwinkel während einer Dauer gehalten wird, welche den Geschwindigkeitshaltemodus und den auf den Geschwindigkeitshaltemodus folgenden Bremsmodus kombiniert.
Wenn ferner die Orientierung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektors ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung von dem Geschwindigkeitsfolgemodus zu dem Geschwindigkeitshaltemodus bestimmt wird, (die Orientierung von ↑Vb_aim1, welche in dem Regelungs-/Steuerungsverarbeitungszyklus bestimmt wird, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 24-3 von 19 beginnt, positiv zu werden), verschieden von der X-Achsen-Richtung und relativ fern von der X-Achsen-Richtung ist (insbesondere, wenn der Winkelwert des Azimuts Θvb_aim1 von ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung bestimmt wird, innerhalb eines der Bereiche Θth1+ ≤ Θvub_aim1_p < Θth2+ und Θth2– ≤ Θvb_aim1_p < Θth1–, wird Θvb_aim1 liegt), wird dann Θvb_aim1 konstant bei dem gleichen Winkelwert des Azimuts Θvb_aim1 von ↑Vb_aim1 gehalten, welcher unmittelbar vor der Änderung während einer Dauer bestimmt wird, während welcher der Geschwindigkeitshaltemodus fortgesetzt wird. Die Verarbeitung zum Bestimmen des Azimuts Θvb_aim1 ist daher in diesem Fall die gleiche wie die der ersten Ausführungsform. Θvb_aim1 wird daher derart bestimmt, dass Θvb_aim1 bei einem konstanten Niveau während einer Dauer aufrechterhalten wird, welche den Geschwindigkeitshaltemodus und den auf den Geschwindigkeitshaltemodus folgenden Bremsmodus kombiniert.
Die Verarbeitung, welche nicht die oben beschriebene Verarbeitung ist, ist dieselbe wie die in der ersten Ausführungsform.
Gemäß der vorangehend beschriebenen vorliegenden Ausführungsform wird sich die Orientierung des Geschwindigkeitsvektors des Fahrzeugsystemschwerpunkts automatisch der X-Achsen-Richtung nähern (der Längsrichtung des Benutzers), selbst wenn der Benutzer nicht den positiven Lenkbetrieb durch Bewegen seines/ihres Oberkörpers nicht nur in dem auf dem Geschwindigkeitshaltemodus folgenden Bremsmodus, sondern auch in dem Geschwindigkeitshaltemodus durchführt, wenn die Orientierung des Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Grundvektors ↑Vb_aim1, welcher unmittelbar vor der Änderung des Geschwindigkeitsfolgemodus in den Geschwindigkeitshaltemodus bestimmt wird, verschieden von der X-Achsen-Richtung und relativ nah bei der X-Achsen-Richtung ist. Dies ermöglicht es, die Geradeaus-Stabilität des Fahrzeugs 1 zum Fahren in der Längsrichtung des Benutzers weiter zu erhöhen.
Zusätzlich ist die Entsprechungsbeziehung zwischen der vorliegenden Ausführungsform und der vorliegenden Erfindung die Gleiche wie die der ersten Ausführungsform. Jedoch könnte in der vorliegenden Ausführungsform die Entsprechungsbeziehung zwischen der in der ersten Ausführungsform beschriebenen Verarbeitung in 20 und der vorliegenden Erfindung durch die Entsprechungsbeziehung zwischen der Verarbeitung in 21 der vorliegenden Erfindung ersetzt werden.
Einige auf die vorangehend beschriebenen Ausführungsformen bezogene Änderungen werden jetzt beschrieben werden.
In jeder der obengenannten Ausführungsformen ist der Fahrzeugsystemschwerpunkt (insbesondere der Fahrzeug-Benutzer-Gesamtschwerpunkt) der vorgegebene Repräsentativpunkt des Fahrzeugs 1 gewesen. Alternativ könnte jedoch der Repräsentativpunkt auf beispielsweise den Mittelpunkt der Radanordnung 5 oder einen Punkt eines vorgegebenen Abschnitts (z. B. des Halterahmens 13) des Grundkörpers 9 eingestellt werden.
Um in jeder der obengenannten Ausführungsformen im SCHRITT 23-1 und SCHRITT 25-4 zu bestimmen, ob hinsichtlich der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeit-Absolutwert-Änderungsrate DVb_s und der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswerte Vbdot_x_s und Vbdot_y_s die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, ist bestimmt worden, ob die Bedingung, in welcher DVb_s > DV1 und |Vbdot_x_s > a1·|Vbdot_y_s| gilt.
Alternativ kann jedoch bestimmt werden, dass die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, wenn beispielsweise die zeitliche Änderungsrate des Absolutwertes des geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitswertes in der X-Achsen-Richtung Vb_x_s größer als ein vorgegebener Schwellwert ist.
Alternativ kann beispielsweise die Bedingung hinsichtlich der geschätzten Schwerpunktgeschwindigkeitsbeschleunigungswerte Vbdot_x_s und Vbdot_y_s ausgelassen werden und, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, kann einfach bestimmt werden durch Bestimmen, ob DVb_s > DV1 gilt. Dies ermöglicht es dem Fahrzeug 1, derart zu fahren, dass der Fahrzeugsystemschwerpunkt-Geschwindigkeitsvektor ↑Vb in näherungsweise der Y-Achsen-Richtung beschleunigt wird und bei einem Geschwindigkeitsvektor einer konstanten Größe gehalten wird und dann die Größe von ↑Vb verringert wird.
Ferner kann in jeder der vorangehend beschriebenen Ausführungsformen in dem Fall, in dem das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-5-14 von 17 negativ ist, wenn Θvb_aim1_p ein wert relativ nahe bei 90° ist (ein Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs in der Nähe von 90°), Θvb_aim1 dann derart bestimmt werden, dass es sich kontinuierlich 90° nähert, und wenn Θvb_aim1 ein Wert nahe bei –90° ist (ein Wert innerhalb eines vorgegebenen Bereichs in der Nähe von –90°), kann dann Θvb_aim1 derart bestimmt werden, dass es sich kontinuierlich –90° nähert. Alternativ kann Θvb_aim1 immer näher an 90° oder –90° gebracht werden (je nachdem, welches näher bei Θvb_aim1_p ist), wenn das Bestimmungsergebnis im SCHRITT 23-5-14 negativ ist. In diesen Fällen können dieselben Techniken, beispielsweise wie die zum Bringen von Θvb_aim1 nahe an 0° oder 180° oder –180° in den oben genannten Ausführungsformen, verwendet werden, um Θvb_aim1 nahe an 90° oder –90° zu bringen.
In einem derartigen Fall kann der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim näher an die Orientierung der Y-Achsen-Richtung im auf den Geschwindigkeitshaltemodus folgenden Bremsmodus oder in dem Geschwindigkeitshaltemodus oder dem Bremsmodus gebracht werden, wenn die Orientierung von ↑Vb_aim1, unmittelbar bevor der Geschwindigkeitsfolgemodus in den Geschwindigkeitshaltemodus geändert wird, relativ nahe bei der Y-Achsen-Richtung ist.
In dem auf den Geschwindigkeitsfolgemodus folgenden Bremsmodus oder in dem Geschwindigkeitshaltemodus und dem Bremsmodus kann ferner eine derartige Anordnung erzeugt werden, dass die Orientierung von ↑Vb_aim1 (das heißt, die Orientierung von ↑Vb_aim) selektiv zwischen Näherbringen an die X-Achsen-Richtung und die Y-Achsen-Richtung durch einen Umschaltbetrieb oder dergleichen gebracht werden kann.
In jeder der obengenannten Ausführungsformen ist |↑Vb_aim1| ferner kontinuierlich mit einer konstanten zeitlichen Änderungsrate auf Null verringert worden, um die Größe von Vb_aim1 in dem Bremsmodus zu verringern. Alternativ jedoch kann |↑Vb_aim1| in einem unterschiedlichen Modus verringert werden. Beispielsweise kann |↑Vb_aim1| mit einer vorgegebenen Zeitkonstante exponentiell verringert werden.
Ebenso kann Θvb_aim1 beispielsweise exponentiell näher an einen Soll-Konvergenzwinkel mit einer vorgegebenen Zeitkonstante gebracht werden, um die Orientierung von ↑Vb_aim1 nahe an die X-Achsen-Richtung zu bringen, anstatt Θvb_aim1 nahe an einen Soll-Konvergenzwinkel (0° oder 180° oder –180°) mit einer konstanten zeitlichen Änderungsrate zu bringen. Dies gilt auf für den Fall, in dem die Orientierung von ↑Vb_aim1 näher an die Y-Achsen-Richtung gebracht wird.
In jeder der vorangehenden Ausführungsformen ist Θvb_aim1 (somit Θvb_aim) ferner sequentiell bestimmt worden, um Θvb_aim1 nahe an den Soll-Konvergenzwinkel (0° oder 180° oder –180°) zu bringen, um die Orientierung von ↑Vb_aim1 in die X-Achsen-Richtung zu bringen. Jedoch kann, anstatt des sequentiellen Bestimmens von Θvb_aim1, das Verhältnis des Absolutwerts der Y-Achsen-Richtungs-Komponente Vb_y_aim1 zu dem Absolutwert der X-Achsen-Richtungs-Komponente Vb_x_aim1 von ↑Vb_aim1 nämlich |↑Vb_y_aim1|/|↑Vb_x_aim1| sequentiell bestimmt werden, um das Verhältnis nahe an Null zu bringen, und die Orientierung von ↑Vb_aim1 kann durch das Verhältnis |↑Vb_y_aim1|/|↑Vb_x_aim1| bestimmt werden. In diesem Fall werden die Polaritäten von Vb_x_aim1 und Vb_y_aim1 bei konstanten Polaritäten gehalten, bis die Größe jeder davon Null wird.
Um die Orientierung von ↑Vb_aim1 nahe an die Y-Achsen-Richtung zu bringen, kann das Verhältnis des Absolutwerts der X-Achsen-Richtungs-Komponente Vb_x_aim1 zu dem Absolutwert der Y-Achsen-Richtungs-Komponente Vb_y_aim1 von ↑Vb_aim1, nämlich |↑Vb_x_aim1|/|↑Vb_y_aim1|, sequentiell bestimmt werden, um das Verhältnis nahe an Null zu bringen, und die Orientierung von Vb_aim1 kann durch das Verhältnis |Vb_x_aim1|/|Vb_y_aim| bestimmt werden.
In jeder der obengenannten Ausführungsformen ist der Geschwindigkeitshaltemodus ferner zwischen dem Geschwindigkeitsfolgemodus und dem Bremsmodus vorgesehen worden. Alternativ kann jedoch der Geschwindigkeitshaltemodus ausgelassen werden. In diesem Fall kann die Verarbeitung im SCHRITT 24-4 von 19 ausgelassen werden und die Verarbeitung zum Ändern des arithmetischen Verarbeitungsmodus in den Bremsmodus kann anstatt des Ausführens der Verarbeitung im SCHRITT 24-5 ausgeführt werden. Außerdem kann beispielsweise das Gleiche der oben genannten ersten Ausführungsform gelten. Dies wird die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung in der vorliegenden Ausführungsform veranlassen, durch die Verarbeitung in dem Bremsmodus, in dem Zustand, in dem weder die Beschleunigungsanforderung noch die Verzögerungsanforderung erzeugt wird (die Verarbeitung in 15, in dem Zustand, in dem die Bestimmungsergebnisse im SCHRITT 23-1 und SCHRITT 23-4 beide negativ sind) und durch die auf die oben genannte Verarbeitung in dem Bremsmodus folgende Verarbeitung im SCHRITT 26 bis SCHRITT 28 implementiert zu werden.
In jeder der obengenannten Ausführungsformen ist der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim ferner gemäß der zusätzlich auf das Fahrzeug 1 übertragenen Antriebskraft erhöht worden und die Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus und dem Bremsmodus, welche als die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung fungieren, ist ferner ausgeführt worden. Alternativ kann jedoch beispielsweise der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim durch Beschleunigen des Fahrzeugs 1 gemäß einem Schaltbetrieb oder dergleichen durch einen Benutzer erhöht werden, und die Ausführung der Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus und dem Bremsmodus (Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung) kann gestartet werden, wenn beispielsweise der Schaltbetrieb gelöscht ist. Ferner kann eine Umgebungsbedingung oder dergleichen als die Bedingung zum Starten der Verarbeitung in dem Geschwindigkeitshaltemodus und dem Bremsmodus in Betracht gezogen werden.
In jeder der obengenannten Ausführungsformen ist der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim in dem oben genannten autonomen Modus immer auf Null eingestellt worden. Alternativ kann jedoch in dem Fall, in dem ein Arbeiter oder dergleichen das Fahrzeug 1, an Bord dessen sich kein Benutzer befindet, durch angemessenes Schieben bewegt, ↑Vb_aim durch Ausführen der gleichen Verarbeitung wie der in dem Fall des An-Bord-Modus derart bestimmt werden, dass der Soll-Schwerpunktgeschwindigkeitsvektor ↑Vb_aim geändert wird.
In jeder der obengenannten Ausführungsformen ist ferner das den in 1 und 2 dargestellten Aufbau aufweisende Fahrzeug 1 beispielhaft dargestellt worden. Das omnidirektionale Fahrzeug 1 der vorliegenden Erfindung ist jedoch nicht auf das in der vorliegenden Ausführungsform beispielhaft dargestellte Fahrzeug 1 beschränkt.
Die Radanordnung 5, welche als die Fahrbewegungseinheit des Fahrzeugs 1 in der vorliegenden Ausführungsform dient, hat insbesondere einen einteiligen Aufbau. Alternativ kann die Radanordnung 5 jedoch einen beispielsweise in 10 des oben genannten Patentdokuments 2 gezeigten Aufbau aufweisen. Die Radanordnung kann insbesondere aufgebaut sein, um ein steifes, ringförmiges Wellenelement und eine Mehrzahl von rotierend und extern in das steife ringförmige Wellenelement eingesetzten Rollen aufzuweisen, so dass deren axiale Mitten 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 1 gezeigt, aufweisen.
Alternativ, wie beispielsweise in 5 des obengenannten Patentdokuments 1, 7 von Patentdokument 2 oder 1 von Patentdokument 3 gezeigt, kann die Fahrbewegungseinheit 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 die obengenannte Radanordnung 5 aufweisender Aktuator).
In der vorliegenden Ausführungsform ist ferner das mit dem Sitz 3 als dem Bordabschnitt für einen Benutzer bereitgestellte Fahrzeug 1 beispielhaft dargestellt worden. Alternativ kann das omnidirektionale Fahrzeug jedoch gemäß der vorliegenden Erfindung ein Fahrzeug sein, welches einen Aufbau aufweist, bei dem eine Stufe, auf der ein Benutzer seine/ihre beiden Füße abstützt, sowie ein von dem auf der Stufe stehenden Benutzer zu greifender Abschnitt, wie beispielsweise in 8 in Patentdokument 2 dargestellt, am Grundkörper montiert sind.
Die vorliegende Erfindung kann daher auf omnidirektionale Fahrzeuge unterschiedlicher Aufbauten, wie in den obengenannten Patentdokumenten 1 bis 3 und dergleichen dargestellt, angewendet werden.
Das omnidirektionale Fahrzeug gemäß der vorliegenden Erfindung kann ferner mit einer Mehrzahl von Fahrbewegungseinheiten (zum Beispiel zwei in der Querrichtung oder zwei in der Längsrichtung oder drei oder mehr) bereitgestellt sein, welche in der Lage sind, sich in alle Richtungen auf einer Bodenfläche zu bewegen. In diesem Fall kann dann, beispielsweise wenn das Fahrzeug drei oder mehrere Fahrbewegungseinheiten aufweist, eine Anordnung erzeugt werden, um zu verhindern, dass sich der Grundkörper neigt, und die Regelung/Steuerung des Neigungswinkels des Grundkörpers kann ausgelassen werden.
Beschreibung der Bezugszeichen

1 ... omnidirektionales Fahrzeug; 3 ... Sitz (Nutzlast-Trägerteil); 5 ... Radanordnung (Fahrbewegungseinheit); 7 ... Aktuator; 9 ... Grundkörper; 74 ... Soll-Schwerpunktgeschwindigkeit-Generator (Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement); 76 ... Schwerpunktgeschwindigkeitbegrenzer (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

Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs (1), welches eine Fahrbewegungseinheit (5), welche in der Lage ist, sich auf einer Bodenfläche in alle Richtungen, umfassend eine erste Richtung (X) und eine zweite Richtung (Y), welche zueinander orthogonal sind, zu bewegen, einen die Fahrbewegungseinheit (5) antreibenden Aktuator (7) und einen Grundkörper (9), an welchem die Fahrbewegungseinheit (5) und der Aktuator (7) montiert sind, aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelungs-/Steuerungsvorrichtung umfasst: ein Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74), welches ein Element ist, welches einen Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) sequentiell bestimmt, welcher ein Soll-Wert eines Geschwindigkeitsvektors (↑Vb) eines vorgegebenen Repräsentativpunktes des Fahrzeugs (1) ist, und welches eine Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung ausführt, welche eine Verarbeitung zum kontinuierlichen oder schrittweisen Dämpfen einer Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_aim|) im Falle ist, dass eine vorgegebene Bedingung gilt; und ein Fahrbewegungseinheit-Regelungs-/Steuerungselement (76, 80, 82), welches die Bewegung der Fahrbewegungseinheit (5) durch den Aktuator (7) auf Grundlage wenigstens eines von dem Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) bestimmten Soll-Geschwindigkeitsvektors (↑Vb_aim) regelt/steuert, wobei das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) ein Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement (SCHRITTE 23-5-5 bis 23-5-17) umfasst, welches einen Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) derart bestimmt, dass eine Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors (↑Vb_aim) näher an die erste Richtung (X) gebracht wird als an die Orientierung eines Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors, welcher ein Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) ist, welcher unmittelbar bevor die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung gestartet wird bestimmt wird, während einer Geschwindigkeitsdämpfungsdauer von dem Augenblick, in dem die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung begonnen wird, bis zu dem Augenblick, in dem die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_aim|) auf Null gedämpft wird, im Falle, dass die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung begonnen wird, unmittelbar nachdem ein Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) mit einer von der ersten Richtung (X) verschiedenen Orientierung bestimmt wird, wobei die Regelungs-/Steuerungsvorrichtung ferner umfasst: ein Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement (SCHRITTE 23-1 und 25-4), welches bestimmt, ob eine Beschleunigungsanforderung, welche eine Anforderung zum Erhöhen der Größe des Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_aim|) des Repräsentativpunkts ist, erzeugt wird, wobei das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) eine Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung (SCHRITT 24-2) durchführt, welche den Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) derart bestimmt, dass die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_aim|) im Falle erhöht wird, dass ein Bestimmungsergebnis des Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselements (SCHRITT 23-1) positiv ist, nämlich dass ein Messwert einer Geschwindigkeitsänderungsrate (DVb_s) größer als ein erster Schwellwert (DV1) ist und dass ein Ist-Beschleunigungsvektor eine von Null verschiedene Komponente in die erste Richtung (X) aufweist, und die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung im Falle startet, dass die vorgegebene Bedingung gilt, während die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung (SCHRITT 24-2) ausgeführt wird, wobei das Fahrzeug (1) ein Fahrzeug ist, welches in der Lage ist, die Größe des Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_aim|) des Repräsentativpunktes gemäß einer ausgeübten äußeren Kraft zu erhöhen, welche nicht die durch Fahren der Fahrbewegungseinheit (5) durch den Aktuator (7) erzeugte Antriebskraft des Fahrzeugs (1) ist, die Regelungs-/Steuerungsvorrichtung ein Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelement (SCHRITT 21) umfasst, welches eine Ausgabe basierend auf einer Geschwindigkeitsänderungsrate (DVb_s) erzeugt, welche eine zeitliche Änderungsrate der Größe eines Ist-Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_s|) des Repräsentativpunktes oder eine zeitliche Änderungsrate der Größe einer Geschwindigkeitskomponente der ersten Richtung (X) des Geschwindigkeitsvektors (↑Vb) ist, das Beschleunigungsanforderung-Bestimmungselement (SCHRITTE 23-1 und 25-4) bestimmt, ob die Beschleunigungsanforderung erzeugt worden ist, basierend auf wenigstens einem Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate (DVb_s), welche durch eine Ausgabe des Geschwindigkeitsänderungsrate-Messelements (SCHRITT 21) angezeigt wird, und das Soll-Geschwindigkeit-Bestimmungselement (74) die Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung unter der Annahme startet, dass die vorgegebene Bedingung erfüllt ist, nämlich dass der Messwert der Geschwindigkeitsänderungsrate (DVb_s) kleiner als ein vorgegebener zweiter Schwellwert (DV2) wird, während die Geschwindigkeitserhöhungsverarbeitung (SCHRITT 24-2) ausgeführt wird.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs (1) nach Anspruch 1, wobei ein Nutzlast-Trägerteil (3) für einen Benutzer an dem Grundkörper (9) des Fahrzeugs (1) montiert ist, und die Längsrichtung des Benutzers an Bord des Nutzlast-Trägerteils (3) als die erste Richtung (X) eingestellt ist, während die Querrichtung des Benutzers als die zweite Richtung (Y) eingestellt ist.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs (1) nach Anspruch 1 oder 2, wobei das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement (SCHRITTE 23-5-5 bis 23-5-17) den Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) derart bestimmt, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors (↑Vb_aim) näher an die erste Richtung (X) als an die Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer gebracht wird, vorausgesetzt, dass der Winkel an der Spitzwinkelseite zwischen der Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors und der ersten Richtung (X) kleiner als ein vorgegebener Winkelwert (θth1+, –(θth1–), 180° – (θth2+), (θth2–) – 180°) ist.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs (1) nach Anspruch 3, wobei im Falle, dass der Winkel an der Spitzwinkelseite zwischen der Orientierung des unmittelbar vor dem Start der Ausführung der Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung bestimmten Soll-Geschwindigkeitsvektors (↑Vb_aim) und der ersten Richtung (X) größer als der vorgegebene Winkelwert (θth1+, –(θth1–), 180° – (θth2+), (θth2–) – 180°) ist, das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement (SCHRITTE 23-5-5 bis 23-5-17) den Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) derart bestimmt, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors (↑Vb_aim) in einem konstanten Zustand beibehalten oder näher an die zweite Richtung (Y) während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer gebracht wird.
Regelungs-/Steuerungsvorrichtung eines omnidirektionalen Fahrzeugs (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Geschwindigkeitsdämpfungsverarbeitung eine Verarbeitung ist, welche die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_aim|) bei einem konstanten Niveau während einer vorgegebenen Zeitdauer von einem Start der Ausführung der Verarbeitung beibehält und dann die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors (|↑Vb_aim|) kontinuierlich dämpft, und das Geschwindigkeitsrichtung-Einstellelement (SCHRITTE 23-5-5 bis 23-5-17) den Soll-Geschwindigkeitsvektor (↑Vb_aim) derart bestimmt, dass die Orientierung des Soll-Geschwindigkeitsvektors (↑Vb_aim) kontinuierlich näher an die erste Richtung gebracht wird, wenigstens während der Dauer, während welcher die Größe des Soll-Geschwindigkeitsvektors kontinuierlich während der Geschwindigkeitsdämpfungsdauer gedämpft wird, vorausgesetzt, dass der Winkel an der Spitzwinkelseite zwischen der Orientierung des Dämpfungsanfangs-Soll-Geschwindigkeitsvektors und der ersten Richtung (X) kleiner als ein vorgegebener Winkelwert (θth1+, –(θth1–), 180° – (θth2+), (θth2–) – 180°) ist.