JP2010247804A - Attitude control device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、車両の姿勢制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle attitude control device.
走行車両の安定性を高めるため、様々な提案がなされている。例えば、特許文献1には、ボディの前部に取り付けられた転舵車輪とボディの後部に取り付けられた駆動車輪とを備えた1人用の乗り物において、車両の安定性を保つため、ボディを水平に維持する技術が開示されている。
また、特許文献2には、車両の安定性を向上するため、ホイールベースを可変する技術が開示されている。
さらに、特許文献3には、車両の旋回性を高めるために、旋回時に乗り物の重心を旋回内輪に移動させ、旋回安定性と乗り心地を向上させる技術が開示されている。
Various proposals have been made to improve the stability of traveling vehicles. For example, in
Further,
車両の運行状況は、刻一刻と変化し、車両の安定度或いは車両の転倒しやすさは、刻一刻と変化する。しかしながら、上記特許文献1から3に記載される技術では、車両の運行状態や路面状態での安定性を評価して、車両の安定性を動的に向上することができないという問題があった。
また、車両の安定性を動的に向上するためには、種々のセンサにより運行状態を表す指標値を連続的にモニタしなければならないが、全てのセンサが全ての走行状態において適切な検出状態を維持できるとは限らない。
また、従来の技術では、車両の安定度の向上と乗員の乗り心地の向上とを共に高めることはできない場合があった。
The operation status of the vehicle changes every moment, and the stability of the vehicle or the ease of overturning the vehicle changes every moment. However, the techniques described in
Moreover, in order to dynamically improve the stability of the vehicle, it is necessary to continuously monitor the index value indicating the driving state by various sensors, but all sensors are in an appropriate detection state in all the driving states. Cannot always be maintained.
In addition, with the conventional technology, it may not be possible to improve both the stability of the vehicle and the ride comfort of the occupant.
この発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであり、車両の姿勢の安定化制御を適切に行うことが可能な姿勢制御装置を提供することを目的とする。
また、この発明は、車両の姿勢をより安定的に制御することが可能な姿勢制御装置を提供することを他の目的とする。
さらに、この発明は、車両姿勢の安定制御を事項しつつ乗員の乗り心地を改善することができる姿勢制御装置を提供することを他の目的とする。
The present invention has been made in view of such a situation, and an object thereof is to provide an attitude control device capable of appropriately performing the stabilization control of the attitude of the vehicle.
Another object of the present invention is to provide an attitude control device that can more stably control the attitude of a vehicle.
Furthermore, another object of the present invention is to provide an attitude control device that can improve the ride comfort of the occupant while giving stable control of the vehicle attitude.
こうした目的を達成するため、本発明の第1の観点に係る姿勢制御装置は、
ボディと、前右輪と、前左輪と、後輪と、を備える車両の前記前右輪に対するボディの高さを制御する右リーン制御手段と、
前記車両の前記前左輪に対するボディの高さを制御する左リーン制御手段と、
前記車両の位置する路面の傾きを求める路面傾斜取得手段と、
前記車両の重心に加わる力を求める重心力取得手段と、
前記重心力取得手段により取得された重心に加わる力を、前記後輪と前記前左輪を結ぶ線を含む第1の垂面、前記後輪と前記前右輪を結ぶ線を含む第2の垂面、前記前輪同士を結ぶ線を含む垂面に投影した力を求める投影手段と、
前記投影手段により求められた各垂面に投影した力が、各垂面に投影した路面に直角方向となるように、前記右リーン制御手段の制御量と前記左リーン制御手段の制御量とを設定する制御量設定手段と、
を備える、ことを特徴とする。
In order to achieve such an object, an attitude control device according to the first aspect of the present invention provides:
A right lean control means for controlling the height of the body relative to the front right wheel of a vehicle comprising a body, a front right wheel, a front left wheel, and a rear wheel;
Left lean control means for controlling the height of the body relative to the front left wheel of the vehicle;
Road surface inclination obtaining means for obtaining the inclination of the road surface on which the vehicle is located;
A center-of-gravity force obtaining means for obtaining a force applied to the center of gravity of the vehicle;
The force applied to the center of gravity acquired by the center-of-gravity force acquisition means is a first vertical surface including a line connecting the rear wheel and the front left wheel, and a second vertical including a line connecting the rear wheel and the front right wheel. A projection means for obtaining a force projected on a vertical plane including a plane and a line connecting the front wheels;
The control amount of the right lean control means and the control amount of the left lean control means are set so that the force projected on each vertical surface obtained by the projection means is perpendicular to the road surface projected on each vertical surface. Control amount setting means to be set;
It is characterized by comprising.
例えば、加速度センサと、速度センサと、ピッチレートセンサと、ロールレートセンサとをさらに配置し、
前記路面傾斜取得手段は、
前記ピッチレートセンサにより検出されたピッチレートを積分することにより車両の前後方向の傾斜角θxを求めるピッチ積分手段と、前記加速度センサによって検出された車両の前後方向の加速度に基づいて、車両の前後方向の傾斜角θxtを求める前後方向加速度傾斜取得手段と、前記ピッチ積分手段が求めた車両の傾斜角θxtを、前記前後方向加速度傾斜取得手段が取得した傾斜角で補正するX補正手段と、求めた車両傾斜角θxtから、車両前後方向の車両単独の傾斜角θxv分を減算するX減算手段と、を備える前後方向路面傾斜角取得手段と、
前記ロールレートセンサにより検出されたロールレートを積分することにより車両の左右方向の傾斜角θyを求めるロール積分手段と、前記加速度センサによって検出された車両の左右方向の加速度に基づいて、車両の左右方向の傾斜角θytを求める左右方向加速度傾斜取得手段と、前記ロール積分手段が求めた車両の傾斜角θytを、前記左右方向加速度傾斜取得手段が取得した傾斜角で補正するY補正手段と、求めた車両傾斜角θytから、車両左右方向の車両単独の傾斜角θyv分を減算するY減算手段と、を備える左右方向傾斜角取得手段と、
を備えるように構成してもよい。
For example, an acceleration sensor, a speed sensor, a pitch rate sensor, and a roll rate sensor are further arranged.
The road surface inclination acquisition means is
Based on the pitch integration means for obtaining the vehicle tilt angle θx by integrating the pitch rate detected by the pitch rate sensor and the vehicle longitudinal acceleration detected by the acceleration sensor. A longitudinal acceleration inclination obtaining means for obtaining a direction inclination angle θxt, an X correction means for correcting the vehicle inclination angle θxt obtained by the pitch integration means with the inclination angle obtained by the longitudinal acceleration inclination obtaining means, and X subtracting means for subtracting the vehicle inclination angle θxv of the vehicle alone in the vehicle longitudinal direction from the vehicle inclination angle θxt,
Based on the roll integration means for obtaining the tilt angle θy in the left-right direction of the vehicle by integrating the roll rate detected by the roll rate sensor, and the left-right acceleration of the vehicle based on the acceleration in the left-right direction of the vehicle detected by the acceleration sensor. A lateral acceleration inclination obtaining means for obtaining a direction inclination angle θyt; a Y correction means for correcting the vehicle inclination angle θyt obtained by the roll integrating means with the inclination angle obtained by the lateral acceleration inclination obtaining means; Left and right direction inclination angle acquisition means comprising: Y subtraction means for subtracting the vehicle inclination angle θyv of the vehicle alone in the vehicle left and right direction from the vehicle inclination angle θyt.
You may comprise so that it may be provided.
例えば、前記制御量設定手段は、前記ピッチレートセンサにより検出されたピッチレートに基づいて制御量を抑制する第1の抑制手段と、前記ロールレートセンサにより検出されたロールレートに基づいて制御量を抑制する第2の抑制手段と、を備える。 For example, the control amount setting means includes a first suppression means for suppressing the control amount based on the pitch rate detected by the pitch rate sensor, and a control amount based on the roll rate detected by the roll rate sensor. 2nd suppression means to suppress.
例えば、前記第1の抑制手段は、前記ピッチレートセンサにより検出されたピッチレートに基づいて前記制御量にスルーレートを設定する手段、又は、前記ピッチレートセンサにより検出されたピッチレートに基づいて前記制御量のゲインを正制御する手段、を備え、前記第2の抑制手段は、前記ロールレートセンサにより検出されたロールレートに基づいて前記制御量にスルーレートを設定する手段、又は、前記ロールレートセンサにより検出されたロールレートに基づいて前記制御量のゲインを正制御する手段、を備える。 For example, the first suppression means may be means for setting a slew rate to the control amount based on the pitch rate detected by the pitch rate sensor, or based on the pitch rate detected by the pitch rate sensor. Means for positively controlling the gain of the control amount, and the second suppression means sets the slew rate to the control amount based on the roll rate detected by the roll rate sensor, or the roll rate Means for positively controlling the gain of the controlled variable based on the roll rate detected by the sensor.
また、本発明の第2の観点に係る姿勢制御装置は、
ボディと、前輪と、後輪とを備える車両の姿勢を制御する姿勢制御装置であって、
車両の位置する路面の傾斜角を推定する路面傾斜角推定手段と、
前記路面傾斜角推定手段により推定した路面の傾斜角に基づいて、ボディの姿勢を制御する姿勢制御手段と
を備え、
前記路面傾斜角推定手段は、
前記車両の加速度を求める加速度取得手段と、
車両のピッチレートとロールレートをそれぞれ求めるレート取得手段と、
前記加速度取得手段により取得された加速度に基づいて車両の前後方向の傾斜角θxtを求める車両前後方向傾斜角取得手段と、
前記加速度取得手段により取得された加速度に基づいて車両の左右方向の傾斜角θytを求める車両左右方向傾斜角取得手段と、
前記レート取得手段で取得されたピッチレートを積分することにより車両の前後方向の傾斜角θxtを求める第2の車両前後方向傾斜角取得手段と、
前記レート取得手段で取得されたロールレートを積分することにより車両の左右方向の傾斜角θytを求める第2の車両左右方向傾斜角取得手段と、
前記車両前後方向傾斜角取得手段により求められた車両の前後方向の傾斜角θxt及び前記第2の車両前後方向傾斜角取得手段により求められた車両の前後方向の傾斜角θxtに基づいて、路面の前後方向傾斜角θxを推定する路面前後方向傾斜角推定手段と、
前記車両左右方向傾斜角取得手段により求められた車両の左右方向の傾斜角θyt及び前記第2の車両左右方向傾斜角取得手段により求められた車両の左右方向の傾斜角θytに基づいて、路面の左右方向傾斜角θyを推定する路面左右方向傾斜角推定手段と、
を備える、
ことを特徴とする。
In addition, an attitude control device according to the second aspect of the present invention includes:
An attitude control device that controls the attitude of a vehicle including a body, front wheels, and rear wheels,
Road surface inclination angle estimating means for estimating the inclination angle of the road surface on which the vehicle is located;
Posture control means for controlling the posture of the body based on the road surface inclination angle estimated by the road surface inclination angle estimation means;
The road surface inclination angle estimating means includes:
Acceleration obtaining means for obtaining acceleration of the vehicle;
Rate acquisition means for determining the vehicle pitch rate and roll rate respectively;
Vehicle front-rear direction tilt angle acquisition means for obtaining a vehicle front-rear direction tilt angle θxt based on the acceleration acquired by the acceleration acquisition means;
Vehicle left-right direction tilt angle obtaining means for obtaining a left-right direction tilt angle θyt based on the acceleration obtained by the acceleration obtaining means;
Second vehicle front-rear direction tilt angle acquisition means for obtaining the vehicle front-rear direction tilt angle θxt by integrating the pitch rate acquired by the rate acquisition means;
Second vehicle left-right direction inclination angle acquisition means for obtaining the right-left direction inclination angle θyt by integrating the roll rate acquired by the rate acquisition means;
Based on the vehicle front-rear direction tilt angle θxt determined by the vehicle front-rear direction tilt angle acquisition unit and the vehicle front-rear direction tilt angle θxt determined by the second vehicle front-rear direction tilt angle acquisition unit, Road surface front-rear direction tilt angle estimating means for estimating the front-rear direction tilt angle θx;
Based on the vehicle left-right direction inclination angle θyt determined by the vehicle left-right direction inclination angle acquisition means and the vehicle left-right direction inclination angle θyt determined by the second vehicle left-right direction inclination angle acquisition means, Road surface lateral direction inclination angle estimation means for estimating the lateral direction inclination angle θy;
Comprising
It is characterized by that.
例えば、前記第2の車両前後方向傾斜角取得手段は、前記車両前後方向傾斜角取得手段により取得された前後方向の傾斜角θxを、前記ピッチレートの積分値の初期値に設定する手段を含み、前記第2の車両左右方向傾斜角取得手段は、前記車両左右方向傾斜角取得手段により取得された左右方向の傾斜角θyを、前記ロールレートの積分値の初期値に設定する手段を含む。 For example, the second vehicle front-rear direction inclination angle acquisition means includes means for setting the front-rear direction inclination angle θx acquired by the vehicle front-rear direction inclination angle acquisition means as an initial value of the integrated value of the pitch rate. The second vehicle left-right direction inclination angle acquisition means includes means for setting the left-right direction inclination angle θy acquired by the vehicle left-right direction inclination angle acquisition means as an initial value of the integral value of the roll rate.
例えば、前記路面前後方向傾斜角推定手段は、前記車両の減速度が基準値よりも大きい場合には、前記第2の車両前後方向傾斜角取得手段により求められた車両の前後方向の傾斜角θxtに基づいて、路面の前後方向傾斜角θxを推定し、前記路面左右方向傾斜角推定手段は、前記車両横滑り角の変化率が所定の基準より大きい場合には、前記第2の車両左右方向傾斜角取得手段により求められた車両の左右方向の傾斜角θytに基づいて、路面の左右方向傾斜角θyを推定する。 For example, when the vehicle deceleration is larger than a reference value, the road front-rear direction tilt angle estimation unit is configured to determine the vehicle front-rear direction tilt angle θxt obtained by the second vehicle front-rear direction tilt angle acquisition unit. The road surface lateral direction inclination angle θx is estimated based on the road surface lateral direction inclination angle θx, and the road surface lateral direction inclination angle estimation means determines the second vehicle lateral direction inclination when the change rate of the vehicle side slip angle is larger than a predetermined reference. The left-right direction inclination angle θy of the road surface is estimated based on the left-right direction inclination angle θyt of the vehicle obtained by the angle acquisition means.
また、本発明の第3の観点に係る姿勢制御装置は、
ボディと、前右輪と、前左輪と、後輪と、を備える車両の前記前右輪に対するボディの高さを制御する右リーン制御手段と、
前記車両の前記前左輪に対するボディの高さを制御する左リーン制御手段と、
車両の位置する路面の傾斜角を求める路面傾斜角推定手段と、
前記路面傾斜角推定手段が推定した路面の傾斜角に基づいて、車両の安定性を高めるように、前記右リーン制御手段と前記左リーン制御手段との制御量をそれぞれ求めて設定する制御量取得手段と、を備え、
前記制御量取得手段は、前記右リーン制御手段の制御量と前記左リーン制御手段の制御量とを異なった方向に設定する場合には、車両の重心を下げるように制御量を設定する、
ことを特徴とする。
Also, an attitude control device according to the third aspect of the present invention is:
A right lean control means for controlling the height of the body relative to the front right wheel of a vehicle comprising a body, a front right wheel, a front left wheel, and a rear wheel;
Left lean control means for controlling the height of the body relative to the front left wheel of the vehicle;
Road surface inclination angle estimating means for obtaining an inclination angle of the road surface on which the vehicle is located;
Control amount acquisition for determining and setting control amounts of the right lean control means and the left lean control means, respectively, so as to enhance the stability of the vehicle based on the road inclination angle estimated by the road surface inclination angle estimation means Means, and
The control amount acquisition means sets the control amount so as to lower the center of gravity of the vehicle when setting the control amount of the right lean control means and the control amount of the left lean control means in different directions.
It is characterized by that.
例えば、車両の走行状態を判別する走行状態判別手段を配置し、
前記制御量取得手段は、前記走行状態判別手段により判別された走行状態が所定の状態の場合に、車両の重心を下げるように制御量を設定するように構成してもよい。
For example, a traveling state determining means for determining the traveling state of the vehicle is arranged,
The control amount acquisition unit may be configured to set the control amount so as to lower the center of gravity of the vehicle when the traveling state determined by the traveling state determination unit is a predetermined state.
例えば、前記制御量設定手段は、前記走行状態判別手段により判別された走行状態が予め定められた高速走行状態又は予め定められた不安定状態の場合に、車両の重心を下げるように制御量を設定する。 For example, the control amount setting means sets the control amount so as to lower the center of gravity of the vehicle when the traveling state determined by the traveling state determining means is a predetermined high speed traveling state or a predetermined unstable state. Set.
例えば、前記制御量設定手段は、
求めた右リーンの制御量と左リーンの制御量との差が、第1の基準より小さい場合には、制御量を0に修正し、
求めた右リーンの制御量と左リーンの制御量との差が、第1の基準以上で第2の基準より小さい場合には、制御量を小さい値に修正し、
求めた右リーンの制御量と左リーンの制御量との差が、第2の基準以上で第3の基準より小さい場合には、車両の重心が下がるように制御量を修正する。
For example, the control amount setting means includes:
If the difference between the calculated right lean control amount and the left lean control amount is smaller than the first reference, the control amount is corrected to 0;
If the difference between the calculated right lean control amount and the left lean control amount is greater than or equal to the first criterion and smaller than the second criterion, the control amount is corrected to a smaller value,
If the difference between the calculated right lean control amount and the left lean control amount is greater than or equal to the second reference and less than the third reference, the control amount is corrected so that the center of gravity of the vehicle is lowered.
また、本発明の第4の観点に係る姿勢制御装置は、
ボディと前右輪と前左輪と後輪とを備える車両の、前記前右輪に対するボディの高さと前記前左輪に対するボディの高さをそれぞれ制御することにより、車両の姿勢を制御する姿勢制御手段と、
車両が位置する路面の傾斜角を推定する傾斜角推定手段と、
車両の重心に加わる力を求める印加力取得手段と、
前記印加力取得手段により取得された力が、前記路面に直角となるように、前記姿勢制御手段による前記前右輪に対する前記ボディの位置と前記前左輪に対する前記ボディの位置とを修正するための制御量を求める制御量判別手段と、
車両の走行状態を判別する走行状態判別手段と、
前記走行状態判別手段により判別された前記車両の走行状態に応じて、前記制御量を補正する制御量補正手段と、
を備える、ことを特徴とする。
In addition, an attitude control device according to the fourth aspect of the present invention provides:
Attitude control means for controlling the attitude of the vehicle by controlling the height of the body relative to the front right wheel and the height of the body relative to the front left wheel of a vehicle including a body, a front right wheel, a front left wheel, and a rear wheel. When,
An inclination angle estimating means for estimating an inclination angle of a road surface on which the vehicle is located;
Applied force obtaining means for obtaining a force applied to the center of gravity of the vehicle;
For correcting the position of the body with respect to the front right wheel and the position of the body with respect to the front left wheel by the attitude control means so that the force acquired by the applied force acquisition means is perpendicular to the road surface. A control amount determining means for obtaining a control amount;
Traveling state determining means for determining the traveling state of the vehicle;
Control amount correction means for correcting the control amount in accordance with the traveling state of the vehicle determined by the traveling state determination means;
It is characterized by comprising.
例えば、前記走行状態判別手段は、車両の加速度を測定する加速度検出手段とを備え、前記制御量補正手段は、前記加速度検出手段により検出された加速度が正の値の加速時には前記ボディが前に屈みに、負の値の減速時には前記ボディが後に屈むように、前記制御量を補正する。 For example, the traveling state determination unit includes an acceleration detection unit that measures the acceleration of the vehicle, and the control amount correction unit moves the body forward when the acceleration detected by the acceleration detection unit is a positive value. In other words, the control amount is corrected so that the body bends later when the negative value is decelerated.
例えば、前記走行状態判別手段は、車両の旋回状態を検出する手段を備え、前記制御量補正手段は、前記走行状態判別手段が車両が旋回状態にあると判別したときに、前記ボディが旋回方向と逆方向に屈むように制御量を補正する。 For example, the traveling state determination unit includes a unit that detects a turning state of the vehicle, and the control amount correction unit determines that the body is in a turning direction when the traveling state determination unit determines that the vehicle is in a turning state. The control amount is corrected so as to bend in the opposite direction.
また、本発明の第5の観点に係る姿勢制御装置は、
ボディと前輪と後輪とを備える車両の前記前輪に対するボディの高さを制御するアクチュエータと、
前記ボディの姿勢を安定化させるように、前記アクチュエータの位置指定する位置指令を生成する手段と、
前記ボディの姿勢を安定化させるように、前記アクチュエータのトルクを指定するトルク指令を生成する手段と、
路面状況を判別する路面状況判別手段と、
前記路面状況判別手段により判別された路面状況に基づいて、前記位置指令と前記トルク指令との配分を制御する配分制御手段と、
前記配分制御手段により配分が制御された後の指令に基づいて、前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、
を備える、ことを特徴とする。
An attitude control apparatus according to the fifth aspect of the present invention is
An actuator for controlling the height of the body relative to the front wheel of a vehicle comprising a body, a front wheel, and a rear wheel;
Means for generating a position command for specifying the position of the actuator so as to stabilize the posture of the body;
Means for generating a torque command specifying the torque of the actuator so as to stabilize the posture of the body;
Road surface condition determining means for determining the road surface condition;
Distribution control means for controlling distribution of the position command and the torque command based on the road surface condition determined by the road surface condition determination means;
Drive means for driving the actuator based on a command after distribution is controlled by the distribution control means;
It is characterized by comprising.
前記配分制御手段は、例えば、前記路面状況判別手段が路面が所定の悪路であることを検出したときに、前記アクチュエータの位置制御量を小さく、トルクを大きくするように、位置指令とトルク指令を配分する。 For example, when the road surface condition determining unit detects that the road surface is a predetermined rough road, the distribution control unit is configured to reduce the position control amount of the actuator and increase the torque. Apportion.
また、この発明にかかる車両は、上記構成の姿勢制御装置を備えることを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, there is provided a vehicle including the attitude control device having the above-described configuration.
また、この発明の第6の観点に係るコンピュータプログラムは、コンピュータを、上述の姿勢制御装置として機能させる。 A computer program according to the sixth aspect of the present invention causes a computer to function as the above-described attitude control device.
本発明によれば、検出された路面状態によって補正量を制御するので、悪路や段差乗り上げなどの路面状況に応じた車両の適正な運転が可能となり、乗り心地を改善することができる。 According to the present invention, since the correction amount is controlled according to the detected road surface condition, it is possible to drive the vehicle appropriately according to the road surface condition such as a bad road or stepping on a step, and to improve riding comfort.
以下、この発明の実施の形態に係るモータ駆動装置を備えた車両について説明する。
まず、本実施形態に係る車両10について説明する。
本実施形態に係る車両10は、図1(a)に正面、図1(b)、(c)に側面で示すように、一人乗り用であり、ボディ(車体)11と、前右輪12と、前左輪13と、後輪14とを備える三輪車である。
Hereinafter, a vehicle provided with a motor drive device according to an embodiment of the present invention will be described.
First, the
The
ボディ11には、乗車部としてのシート21が1つ設けられている。シートの中間部の左右両側には、アームレスト23と24が配置されている。アームレスト23と24には、グリップ操作装置25、26が設けられている。
The
ボディ11は、その右側面が前右輪12上に配置された前輪右支持機構31で支持され、その左側面が前左輪13上に配置された前輪左支持機構32で支持されている。また、ボディ11の後部中央は、後輪14に接続された後輪支持機構33により支持されている。
The
前輪右支持機構31と前輪左支持機構32とは、図2(a)〜(c)に模式的に示すように、独立して上下方向に制御可能に構成されている。これにより、ボディ11は、接地面に対して左右(Y軸方向)及び前後(X軸方向)に揺動する。
The front wheel
この明細書において、前輪12,13に対して前輪右支持機構31と前輪左支持機構32とを制御してボディ11を上下する制御をリーン制御と呼ぶ。
In this specification, the control for moving the
一方、後輪14は、図1(b)、(c)に示すように、後輪支持機構33を駆動することにより、前後に移動可能である。
On the other hand, as shown in FIGS. 1B and 1C, the
図1(b)に示すように後輪14が前進すると、ボディ11が起きて、第1モード(人モード)となり、ドライバ19は、シート21に腰を掛けた状態となる。第1モードでは、重心が高くなり、ホイールベース(姿勢制御量:前輪12,13と後輪14との距離)θs[mm]が最小(min)となる。
As shown in FIG. 1B, when the
後輪14が後退すると、図1(c)に示すように、ボディ11が後ろに倒れて、第2モード(車両モード)となり、ドライバ19は、シート21の背もたれにもたれた状態となる。また、ホイールベースθs[mm]が最大(max)となり、車両10の重心が、第1モードよりも、後方かつ下側に移動する。
When the
後輪支持機構33の先端部(ステアリング部)34は、その長軸を中心に回転可能であり、これにより、後輪14の向きが変化し、車両10が操舵される。
The front-end | tip part (steering part) 34 of the rear-
次に、このように構成された車両10の制御システム100について図3を参照して説明する。
Next, the
図示するように、この制御システム100は、操作部101と、センサ群102と、コントローラ103と、前輪右駆動ECU111と、前輪左駆動ECU112と、ステアリングECU113と、リーン右ECU114と、リーン左ECU115と、姿勢制御ECU116と、ブレーキ前右制御ECU117と、ブレーキ前左制御ECU118と、ブレーキ後制御ECU119と、Hブリッジ回路(3相ブリッジ回路)121〜129と、前輪右駆動モータ131と、前輪左駆動モータ132と、ステアリングモータ133と、リーン右制御モータ134と、リーン左制御モータ135と、姿勢制御モータ136と、ブレーキ前右制御モータ137と、ブレーキ前左制御モータ138と、ブレーキ後制御モータ139とを備える。
As shown, the
操作部101は、グリップ操作装置25、26を含み、走行・停止、加速・減速、姿勢、進行方向等のドライバからの指示を入力し、コントローラ103に指示信号を出力する。
The
センサ群102は、モータ131〜139に配置された各回転角センサ(レゾルバ)及び電流センサを含む。
The
コントローラ103は、図4に示すように、プロセッサ201と、不揮発性メモリ202と、RAM203と、入出力部204とから構成される。
As shown in FIG. 4, the
プロセッサ201は、不揮発性メモリ202に格納されたプログラムを実行し、モータ131〜139を駆動及び制御するための動作を行う。また、プロセッサ201は、これらの制御を行うため、操作部101への入力及びセンサ群102を構成する各センサの出力を取り込む。
The
不揮発性メモリ202は、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、ハードディスク等から構成され、プロセッサ201が実行する制御プログラムや固定データを記憶する。
The
RAM (Random Access Memory)203は、プロセッサ201のワークメモリとして機能する。
A RAM (Random Access Memory) 203 functions as a work memory for the
入出力部204は、操作部101の操作入力及びセンサ群102を構成するセンサのディジタル出力を取り込んでコントローラ103に供給し、一方、コントローラ103の制御用の出力データを各ECU111〜119に供給する。
The input /
図3に示す前輪右駆動ECU111は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路121をPWM制御して、前輪右駆動モータ131に供給する電力を制御して、前右輪12の回転を制御する。これにより、車両10の前進・後退とその速度が制御される。
The front wheel
前輪左駆動ECU112は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路122をPWM制御して、前輪左駆動モータ132に供給する電力を制御して、前左輪13の回転を制御する。これにより、車両10の前進・後退とその速度が制御される。
The front wheel left drive ECU 112 controls the power supplied to the front wheel left
ステアリングECU113は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路123をPWM制御して、ステアリングモータ133に供給する電力を制御して、ステアリング部34の回転を制御する。これにより、車両10の進行方向が制御される。
The steering ECU 113 controls the power supplied to the
リーン右ECU114は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路124をPWM制御して、リーン右制御モータ134に供給する電力を制御して、リーン右制御モータ134の回転を制御し、前輪右支持機構31の鉛直方向の位置を制御する。これにより、ボディ11の接地面に対する左右方向の傾きが制御される。
The lean
リーン左ECU115は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路125をPWM制御して、リーン左制御モータ135に供給する電力を制御して、リーン左制御モータ135の回転を制御し、前輪左支持機構32の鉛直方向の位置を制御する。これにより、ボディ11の接地面に対する左右方向の傾きが制御される。
The lean left
姿勢制御ECU116は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路126をPWM制御して、姿勢制御モータ136に供給する電力を制御して、その回転を制御する。これにより、後輪支持機構33が回転駆動され、後輪14が図1(b)、(c)に示すように、前方又は後方に駆動され、これにより、車両10は、第1モードと第2モードとに切り替えられる。
The
ブレーキ前右制御ECU117は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路127をPWM制御して、ブレーキ前右制御モータ137に供給する電力を制御して、その回転を制御し、ブレーキパッド(図示せず)を前右輪12に押し当てて、前右輪12にブレーキをかける。
The brake front
ブレーキ前左制御ECU118は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路128をPWM制御して、ブレーキ前左制御モータ138に供給する電力を制御して、その回転を制御し、ブレーキパッド(図示せず)を前左輪13に押し当てて、前左輪13にブレーキをかける。
The brake front left
ブレーキ後制御ECU119は、操作部101からの指示及びセンサ群102を構成する各センサの出力から、Hブリッジ回路129をPWM制御して、ブレーキ後制御モータ139に供給する電力を制御して、その回転を制御し、ブレーキパッド(図示せず)を後輪14に押し当てて、後輪14にブレーキをかける。
The post-brake control ECU 119 controls the power supplied to the
なお、各ECU111〜119の基本構成は、図4に示すコントローラ103の基本構成と同一である。但し、その機能が特化されている。また、対応するHブリッジ回路121〜129を駆動するために、PWM回路を備えている。
The basic configuration of each of the
Hブリッジ回路121〜129は、ECU111〜119の制御に従って、対応するモータ131〜139に、U,V,Wに三相の電流を供給し、その回転を制御する。
The
次に、制御システム100による車両10の姿勢を安定化して転倒を予防する姿勢安定制御について説明する。
Next, attitude stabilization control that stabilizes the attitude of the
操作部101は、前述のグリップ操作装置25,26を含み、走行・停止、加速・減速、姿勢、進行方向等のドライバ19からの指示を入力し、コントローラ103に指示信号を出力する。
The
センサ群102は、G(加速度)センサ105と、レートセンサ106と、ホイールベースセンサ107と、速度センサ108、リーンセンサ109等を含み、各センサの検出信号をコントローラ103に供給する。
The
Gセンサ105は、X軸方向(車両10の進行方向)の加速度を測定するX軸方向G(加速度)センサ、Y軸方向(車両10の左右方向)の加速度を測定するY軸方向Gセンサ、Z軸方向(車両10の鉛直方向)の加速度を測定するZ軸方向Gセンサ、を備える。
The
Gセンサ105は、車両10の重心位置から物理的に離れた位置に設置されており、ホイールベースθsの変化により、その位置と車両10の重心までの距離は変化する。
The
レートセンサ106は、ジャイロなどから構成され、Z軸方向の揺れヨー(yawsen)と、Y軸方向の揺れロール(rollsen)、X軸方向の揺れピッチ(pitchsen)を検出し、検出信号を出力する。レートセンサ106も、車両10の重心位置から物理的に離れた位置に設置されており、ホイールベースθsの変化により、その位置と車両10の重心までの距離は変化する。
The
ホイールベースセンサ107は、図1(b)、(c)に示すホイールベースθs[mm]を求める。
速度センサ108は、車軸の回転速度等から、車両10の速度Vを求める。
リーンセンサ109は、前輪右支持機構31及び前輪左支持機構32による高さ方向の制御量(リーン制御量)を測定する。
The
The
The
コントローラ103を構成するプロセッサ201は、不揮発性メモリ202に格納されたプログラムとの協働により、機能的に、図5に示すように、入力部211と、前後運動目標値演算部212、左右運動目標値演算部213と、重心位置換算演算部214と、傾斜角推定演算部215と、前後制御量演算部216と、左右制御量演算部217と、目標安定余裕度演算部218と、実安定余裕度演算部219と、荷重制御補正量演算部220と、加算器221と、調停処理部222と、出力部223とを備える。
As shown in FIG. 5, the
入力部211は、操作部101、センサ群102等からの信号を入力し、ノイズを除去するフィルタ処理、各種変換処理、単位を変換する単位変換処理等を行う。
The
前後運動目標値演算部212は、操作部101からの入力及びセンサ群102からの入力等に基づいて、車両10の速度の前後方向(X軸方向)の目標値Vx*と加速度の目標値Gx*を求めて出力する。
The longitudinal motion target
左右運動目標値演算部213は、操作部101からの入力及びセンサ群102からの入力等に基づいて、車両10の左右方向(Y軸方向)の加速度の目標値Gy*を求めて出力する。
The left-right motion target
重心位置換算演算部214は、車両10の重心位置CGからずれた位置に設置されているGセンサ105の出力から、重心位置CGでの前後方向の加速度Gx,左右方向の加速度Gy,上下方向の加速度Gzを求めて出力する。
具体的には、重心位置換算演算部214は、Gセンサ105の測定値Gxsen、Gysen,Gzsenを(1)式に適用して重心位置CGでのX軸方向(車両進行方向)の加速度Gx、Y軸(車両左右方向)方向の加速度Gy,Z軸方向(車両上下方向)の加速度Gzを求める。
The center-of-gravity position
Specifically, the center-of-gravity position
ここで、
Gxは、Gセンサ105が車両10の重心位置に設置されていた場合に、測定したと予想されるX軸方向の加速度[m/s2]を表す。
Gyは、Gセンサ105が車両10の重心位置に設置されていた場合に、測定したと予想されるY軸方向の加速度[m/s2]を表す。
Gzは、Gセンサ105が車両10の重心位置CGに設置されていた場合に、測定したと予想されるZ軸方向の加速度[m/s2]を表す。
here,
Gx represents the acceleration [m / s 2 ] in the X-axis direction that is expected to be measured when the
Gy represents the acceleration [m / s 2 ] in the Y-axis direction expected to be measured when the
Gz represents the acceleration [m / s 2 ] in the Z-axis direction that is expected to be measured when the
Gxsenは、Gセンサ105のX軸方向の加速度の測定値[m/s2]を表す。
Gysenは、Gセンサ105のY軸方向の加速度の測定値[m/s2]を表す。
Gzsenは、Gセンサ105のZ軸方向の加速度の測定値[m/s2]を表す。
Gxsen represents a measured value [m / s 2 ] of acceleration of the
Gysen represents a measured value [m / s 2 ] of acceleration of the
Gzsen represents a measured value [m / s 2 ] of acceleration in the Z-axis direction of the
yawsenは、レートセンサ106が検出したヨー[m/s]を表す。
rollsenは、レートセンサ106が検出したロール[m/s]を表す。
pitchsenは、レートセンサ106が検出したピッチ[m/s]を表す。
yawsen represents the yaw [m / s] detected by the
rollsen represents the roll [m / s] detected by the
pitchsen represents a pitch [m / s] detected by the
また、I=(Ix Iy Iz)は、車両10の重心位置CGからGセンサ105へのベクトルであり、車両10の姿勢により変化する。車両10の姿勢は、図1(b)、(c)に示すホイールベースθsで表すことができる。そこで、本実施形態では、ベクトルIをホイールベースθsに応じて予め求めて、図7に示すようにマップ化して不揮発性メモリ202に格納し、ホイールベースセンサ107が測定したホイールベースθsを適用して求めるものとする。
Further, I = (Ix Iy Iz) is a vector from the center of gravity position CG of the
図5の傾斜角推定演算部215は、車両10が位置している路面の傾きを求める。
路面の傾きを求めるため、傾斜角推定演算部215は、まず、レートセンサ106の出力から、傾斜による影響を補正したロールroll、ピッチpitch、ヨーyawを次式(2)に従って求める。
roll=rollsen・cosθx1+yawsen・sinθx1
pitch=pitchsen・cosθy1+yawsen・sinθy1
yaw=yawsen・cosθx1・cosy1+rollsen・sinθx1+pitchsen・sinθy1
・・・(2)
5 calculates the inclination of the road surface on which the
In order to determine the inclination of the road surface, the inclination angle
roll = rollsen · cos θx1 + yawsen · sin θx1
pitch = pitchsen · cos θy1 + yawsen · sin θy1
yaw = yawsen · cosθx1 · cosy1 + rollsen · sinθx1 + pitchsen · sinθy1
... (2)
ここで、
θx1=θxs+θxL
θy1=θyL である。
here,
θx1 = θxs + θxL
θy1 = θyL.
θxsは、ホイールベースθsに依存するボディ11の傾きのX軸方向成分であり、ホイールベースセンサ107により検出されたホイールベースθsに基づいて、図9(a)に示すマップにより求められる。
θxLは、リーン制御(支持機構31、32によりボディ11が前後方向に傾く)による車両の傾きのX軸方向成分であり、図9(b)に示すマップにより求められる。また、θyLは、リーン制御によるボディ11のY軸方向の傾き角であり、図9(c)に示すマップにより定まる。図9(b)、(c)において、θLRは、前輪右支持機構31のリーン制御量[mm]、θLLは前輪左支持機構32のリーン制御量[mm]であり、リーンセンサ109により求められる。
θxs is an X-axis direction component of the inclination of the
θxL is an X-axis direction component of the inclination of the vehicle by lean control (the
次に、図5の傾斜角推定演算部215は、図8(a)、(b)に示す車両10の重心位置CGの傾き(傾斜角)θxt、θytを求める。
ここで、傾斜角θxtとθytは、論理的には、次式(3)と(4)に従って求めることができる。
θxt=[asin((Gx−Gx^−Kα0・|yaw・V|)/1G)]−Kαx・|LENactR−LENactL|=∫pitchsendt ・・・(3)
θyt=[asin((Gy−Gy^)/1G)]−sign(θyt)・Kαy・|LeNactR−LENactL|=∫rollsendt ・・・(4)
Next, the inclination angle
Here, the inclination angles θxt and θyt can be logically obtained according to the following equations (3) and (4).
θxt = [asin ((Gx−Gx ^ −Kα0 · | yaw · V |) / 1G)] − Kαx · | LENCactR−LEENactL | = ∫pitchsendt (3)
θyt = [asin ((Gy−Gy ^) / 1G)] − sign (θyt) · Kαy · | LeNactR−LENactL | = ∫rollsendt (4)
ここで、Gxは、Gセンサ105が測定した重心位置CGでのX軸方向(前後方向)の加速度を表し、Gx^は、重力(1G)の影響を除去したX軸方向の加速度を表し、Gyは、Gセンサ105が測定した重心位置CGでのY軸方向の加速度を表し、Gy^は、重力の影響を除去した、Y軸方向の加速度を表す。
Here, Gx represents acceleration in the X-axis direction (front-rear direction) at the center of gravity position CG measured by the
また、signは、θytの符号を表す。θytの符号は、θyt>0ならば+、θyt<0ならば−である。
また、Kα0,Kαx、Kαyは、それぞれ十分に小さい値の係数を表し、これらの係数を含む項は無視可能である。
Also, sign represents the sign of θyt. The sign of θyt is + if θyt> 0, and − if θyt <0.
Kα0, Kαx, and Kαy each represent a sufficiently small coefficient, and terms including these coefficients can be ignored.
従って、
Gx=1G・sinθxt+Gx^
Gy=1G・sinθyt+Gy^
が成立する。
Therefore,
Gx = 1G · sin θxt + Gx ^
Gy = 1G · sinθyt + Gy ^
Is established.
このため、(3)、(4)式は、
θxt=asin(Gx−Gx^)/1G ・・・(5)
θyt=asin(Gy−Gy^)/1G ・・・(6) と近似できる。
Therefore, the equations (3) and (4) are
θxt = asin (Gx−Gx ^) / 1G (5)
θyt = asin (Gy−Gy ^) / 1G (6)
さらに、
Gx^=d(V)/dt、
Gy^=−yaw・V が成立する。
ここで、Vは、車両10の速度であり、速度センサ108により測定され、例えば、前右輪12の速度VfRと前左輪13の速度VfLの平均値で表すことが可能である。
従って、傾き角θxtとθytとは、Gセンサ105の出力Gx,Gy、速度センサ108の出力V、及びレートセンサ106の出力yawから求めることができる。
further,
Gx ^ = d (V) / dt,
Gy ^ =-yaw · V is established.
Here, V is the speed of the
Therefore, the inclination angles θxt and θyt can be obtained from the outputs Gx and Gy of the
また、(3)式のpitchsenは、レートセンサ106が検出したピッチレート[rad/s]を、(4)式のrollsenは、レートセンサ106が検出したロールレート[rad/s]を表す。
Also, pitchsen in equation (3) represents the pitch rate [rad / s] detected by the
一般に、車両10の前後方向(X方向)では、減速度(絶対値)が大きい領域で加速度Gx^の測定精度が低く、車両10の横方向(Y方向)では、横滑り角の変化率(絶対値)の大きい領域で加速度Gy^の測定精度が低い。このため、Gセンサ105の測定データに基づいて傾斜角θxt、θytを求める(推定する)と、これらの領域で、推定精度が低くなってしまう。
Generally, in the longitudinal direction (X direction) of the
一方、レートセンサ106の出力(pitchsen、rollsen)を積分する場合には、積分の初期値が不明なため、積分誤差が生じ、さらに、誤差が累積され、結果として、傾斜角θxt、θytの推定精度も低くなってしまう。
On the other hand, when the output (pitchsen, rollsen) of the
そこで、傾斜角推定演算部215は、図10及び図11に示す処理を実行することにより、傾斜角θxt、θytを高精度で推定する。
Therefore, the inclination angle
まず、傾斜角推定演算部215(正確には、傾斜角推定演算部215を構成しているプロセッサ201)は、イグニッションがオンされたタイミング等に、図10に示す処理を実行し、まず、Gセンサ105の出力を取り込み、∫pitchsendt=asin((Gx−Gx^)/1Gと設定し(ステップS101)、さらに、∫rollsendt=asin((Gy−Gy^)/1Gに設定する(ステップS102)。
即ち、車両10のX方向の傾斜角θxtを表す∫pitchsendtの初期値を、値asin((Gx−Gx^)/1G)に設定し、Y方向の傾斜角θytを表す∫rollsendtの初期値を、値asin((Gy−Gy^)/1G)に設定する。
First, the tilt angle estimation calculation unit 215 (more precisely, the
In other words, the initial value of ∫pitchsendt representing the inclination angle θxt in the X direction of the
イグニッションが投入された段階では、車両10は停止して安定した状態にあり、式(5)と(6)は精度が高い。従って、ステップS101,S102の処理により、∫pitchsendtの初期値と、∫rollsendtの初期値とを、高精度で設定することができる。
At the stage where the ignition is applied, the
その後、傾斜角推定演算部215は、他の必要な処理(あれば)を実行した後、通常処理に移行する。
Thereafter, the inclination angle
車両10の運行中、傾斜角推定演算部215は、周期的なタイマ割込処理等により、図11に示す傾斜角推定処理を実行し、車両10の傾斜角θxt、θytを高精度で求める。
During operation of the
図11の傾斜角推定処理を開始すると、傾斜角推定演算部215は、まず、車両10の重心位置での前後方向の加速度Gxを読み込み、車両10の減速度(絶対値)が所定の基準値以上であるか否かを判別する(ステップS111)。
When the tilt angle estimation process of FIG. 11 is started, the tilt angle
減速度が基準値以上であれば(ステップS111;Yes)、加速度Gxの測定精度が低いと考えられる。そこで、傾斜角推定演算部215は、傾き角θxtを、レートセンサ106の出力値pitchsenの積分値∫pitchsendtとして求める(ステップS112)。具体的には、例えば、前回までの積分値に今回の測定値pitchsenを一定の重み付けで加算して、新たな積分値を求め、この積分値を傾斜角θxtとする。
If the deceleration is equal to or higher than the reference value (step S111; Yes), it is considered that the measurement accuracy of the acceleration Gx is low. Therefore, the inclination angle
一方、減速度が基準値より小さければ(ステップS111;No)、加速度Gxの測定精度は高いと考えられる。そこで、傾斜角推定演算部215は、傾き角θxtを、加速度Gxに基づいて推定すると共にレートセンサ106の出力値pitchsenの積分値∫pitchsendtとして求め、それらの平均を求める(ステップS113)。具体的には、θxtを∫pitchsendtとasin((Gx−Gx^)/1G)との和の1/2とする。
On the other hand, if the deceleration is smaller than the reference value (step S111; No), it is considered that the measurement accuracy of the acceleration Gx is high. Therefore, the inclination angle
なお、ステップS113では、平均値ではなく、∫pitchsendtとasin((Gx−Gx^)/1G)とのいずれかを傾斜角θxtに設定してもよい。 In step S113, instead of the average value, either ∫pitchsendt or asin ((Gx−Gx ^) / 1G) may be set as the inclination angle θxt.
次に、傾斜角推定演算部215は、横方向の加速度Gyを読み込み、車体の横滑り角の変化率(dGy/dt)を求め、この変化率の絶対値が基準値以上であるか否かを判別する(ステップS114)。
Next, the inclination angle
横滑り角の変化率が基準値以上であれば(ステップS114;Yes)、横方向の加速度Gyの測定精度が低いと考えられる。そこで、傾斜角推定演算部215は、傾き角θytをレートセンサ106の出力値rollsenの積分値∫rollsendtとして求める(ステップS115)。具体的には、例えば、前回までの積分値に今回の測定値rollsenを一定の重み付けで加算して、新たな積分値を求め、この積分値を傾斜角θytとする。
If the change rate of the side slip angle is equal to or higher than the reference value (step S114; Yes), it is considered that the measurement accuracy of the lateral acceleration Gy is low. Therefore, the inclination angle
一方、横滑り角の変化率が基準値未満であれば(ステップS114;No)、横方向の加速度Gyの測定精度が高いと考えられる。そこで、傾斜角推定演算部215は、傾き角θytを、加速度Gyに基づいて推定すると共にレートセンサ106の出力値rollsenの積分値∫rollsendtとして求め、それらの平均を求める(ステップS116)。具体的には、θytを∫rollsendtとasin((Gy−Gy^)/1G)との和の1/2とする。
On the other hand, if the change rate of the side slip angle is less than the reference value (step S114; No), it is considered that the measurement accuracy of the lateral acceleration Gy is high. Therefore, the inclination angle
なお、ステップS116では、平均値ではなく、∫rollsendtとasin((Gy−Gy^)/1G)とのいずれかを傾斜角θytに設定してもよい。 Note that in step S116, instead of the average value, either srollsendt or asin ((Gy−Gy ^) / 1G) may be set as the inclination angle θyt.
次に、コントローラ103は、車両10が安定状態にあるか否かを判別する(ステップS117)。安定状態とは、例えば、車両10の速度Vが基準値より小さく又は停止状態にあり、加速度Gx,Gy、Gzの絶対値がいずれも基準値よりも小さいことである。他の条件、例えば、レートセンサ106の出力pitchsen、rollsen、yawsenが基準値より小さいこと、等を加えてもよい。
Next, the
このような安定状態においては、各センサの出力値は、正確であると考えられる。そこで、安定状態にあれば(ステップS117;Yes)、∫pitchsendt=asin((Gx−Gx^)/1G、∫rollsendt=asin(Gy−Gy^)/1Gとおくことにより、レートセンサ106の出力の積分値を初期化する(ステップS118)。
一方、安定状態でなければ(ステップS117;No)、ステップS118をスキップして、今回の処理を終了する。
In such a stable state, the output value of each sensor is considered to be accurate. Therefore, if it is in the stable state (step S117; Yes), the output of the
On the other hand, if it is not in a stable state (step S117; No), step S118 is skipped and the current process is terminated.
傾斜角推定演算部215は、この傾斜角推定演算処理を例えば2ms毎に繰り返し、車両10の重心の傾き角θxtと、θytを求める。
The tilt angle
次に、傾斜角推定演算部215は、図8に示すX軸、Y軸方向の路面傾斜角θx、θy、即ち車両10が位置している路面の水平に対する傾きを求める。
ここで、次式が成立する。
θxt=θx+(θxs)+θxL+θxgx+θxε+θxv=θx+θxv
θyt=θy+ +θyL+θygy+θyε+θyv=θy+θyv
Next, the inclination angle
Here, the following equation holds.
θxt = θx + (θxs) + θxL + θxgx + θxε + θxv = θx + θxv
θyt = θy ++ θyL + θygy + θyε + θyv = θy + θyv
ここで、θxとθyは、路面傾斜を示し、(θxs)+θxLとθyLとは、車両姿勢を示し、θxgxとθygyは、車両運動を示し、θxεとθyεとは、その他の要素を示し、θxvとθyvとは、車両単独での傾斜分を示す。
θxは前後(X軸)方向の路面の傾斜角、θyは左右(Y軸)方向の路面の傾斜角である。
θxsは、ホイールベースθsに依存する前後方向の角度であり、図9(a)の特性図で求められる。なお、マップの作成手法によっては、θxLに含めることにより、この項は不要となる。
θxLは、前輪に対するボディのZ軸方向の位置(高さ)により定まる値であり、図9(b)の特性図で得られる。すなわち、リーン制御量[mm]の前後方向の傾き角度を示す値であり、前右輪12に対するボディ11の基準位置からの制御量θLRと前左輪13に対するボディ11の基準位置からの制御量θLLとの平均値((θLR+θLL)/2)に依存する。
Here, θx and θy indicate road surface inclination, (θxs) + θxL and θyL indicate vehicle postures, θxgx and θygy indicate vehicle motion, θxε and θyε indicate other elements, and θxv And θyv indicate the inclination of the vehicle alone.
θx is the inclination angle of the road surface in the front-rear (X-axis) direction, and θy is the inclination angle of the road surface in the left-right (Y-axis) direction.
θxs is an angle in the front-rear direction depending on the wheel base θs, and is obtained from the characteristic diagram of FIG. Depending on the map creation method, this term is not necessary by including it in θxL.
θxL is a value determined by the position (height) of the body in the Z-axis direction with respect to the front wheels, and is obtained from the characteristic diagram of FIG. That is, it is a value indicating the lean angle in the front-rear direction of the lean control amount [mm], the control amount θLR from the reference position of the
また、θyLは、リーン制御量(mm)に対する横方向の傾き角度を示す値であり、((θLR−θLL)/2)に依存し、図9(c)の特性図で得られる。 Further, θyL is a value indicating a lateral inclination angle with respect to the lean control amount (mm), and depends on ((θLR−θLL) / 2), and is obtained from the characteristic diagram of FIG.
さらに、θxgxは、Gx,すなわち、車両10のX軸方向の加速度Gxによるθx角であり、重心位置換算演算部214で求めた加速度Gxを図9(d)に示すマップに適用して得られる。
さらに、θygyは、Gy,すなわち、車両10のY軸方向の加速度Gyによるθy角であり、重心位置換算演算部214で求めた加速度Gyを図9(e)に示すマップに適用して得られる。
なお、θxv、θyvは、それぞれ、全傾斜のうち路面の傾斜分を除外した車両10単独での傾斜分である。従って、次式が成立する。
θx=θxt−θxv θy=θyt−θyv
Further, θxgx is Gx, that is, the θx angle by the acceleration Gx in the X-axis direction of the
Furthermore, θygy is Gy, that is, the θy angle by the acceleration Gy in the Y-axis direction of the
Note that θxv and θyv are the inclinations of the
θx = θxt−θxv θy = θyt−θyv
傾斜角推定演算部215は、上式に基づいて、車両10が位置する路面の傾斜角θxとθyを求める。
The inclination angle
前後制御量演算部216は、前後運動目標値演算部212から供給された速度の目標値Vx*と加速度の目標値Gx*に基づいて、指示された加速度と速度とを実現するために、前輪駆動モータ131,132、ブレーキ駆動モータ137〜139の操作量を求める。
The front / rear control
左右制御量演算部217は、左右運動目標値演算部213から供給された加速度の目標値Gy*に基づいて、ステアリングモータ133、リーン右制御モータ134、リーン左制御モータ135の操作量を求める。
The left / right control
通常は、前後制御量演算部216の出力と左右制御量演算部217の出力とに基づいて、モータ131〜139が制御される。
Normally, the
しかし、本実施形態では、車両10の安定性を高めるために、これに補正を加え、車両10の転倒安定余裕をアクティブに大きくする制御を行う。このため、目標安定余裕度演算部218と実安定余裕度演算部219が配置されている。
However, in the present embodiment, in order to increase the stability of the
目標安定余裕度演算部218は、目標値のままに車両10が挙動した場合の転倒安定余裕度を求め、安定度を高めるための補正量を求める回路である。目標安定余裕度演算部218は、図6に示すように、指令状態演算部401と、θIi*演算部402と、min(θi*)・||fri*||演算部403と、目標安定余裕補正量演算部404とを備える。
The target stability
指令状態演算部401は、図12に示すように、車両10が傾きθx、θyの路面に立脚していることを前提として、指令に従った動作によって車両10(の重心)に加わる外力fd*と重力fg*を求め、さらに、その合成力であるfrを求める。ただし、ここでは、fg*=1Gとする。
As shown in FIG. 12, the command
図13に示すように、車両10が倒れる場合、その回転軸は、3つの支持脚(車輪12,13,14)を結ぶ3辺のいずれかである、そこで、3辺に符号i(i=1,2,3)を付し、倒れ易い方向(前方)を正として、転倒安定余裕度Sfasmi*(i=1,2、3)を定義する。
なお、図13の各角度、θr、θfR、θfLは、姿勢制御量θsによって変化する。このため、これらの角は、図14に例示するマップにより求めることができる。
As shown in FIG. 13, when the
Each angle, θr, θfR, and θfL in FIG. 13 varies depending on the attitude control amount θs. For this reason, these angles can be obtained by the map illustrated in FIG.
指令状態演算部401は、各辺について、外力fdi(i=1,2,3)を、次式により求める。
転倒安定余裕度Sfasm1*(i=1)について:
fd1*=m*(Gx*)・cos(θr/2)・cosθx+(Gy*)・sin(θr/2)・cosθy
転倒安定余裕度Sfasm2*(i=2)について:
fd2*=m*(Gx*)・cos(θr/2)・cosθx−(Gy*)・sin(θr/2)・cosθy
転倒安定余裕度Sfasm3*(i=3)について:
fd3*=m・(−Gy*)・cos(θy)
The command
About the fall stability margin Sfasm1 * (i = 1):
fd1 * = m * (Gx * ) · cos (θr / 2) · cosθx + (Gy * ) · sin (θr / 2) · cosθy
About the fall stability margin Sfasm2 * (i = 2):
fd2 * = m * (Gx * ) · cos (θr / 2) · cosθx− (Gy * ) · sin (θr / 2) · cosθy
About the fall stability margin Sfasm3 * (i = 3):
fd3 * = m · (−Gy * ) · cos (θy)
なお、mは、車両10の質量、
Gx*は、重心における車両のX軸方向の目標加速度、
Gy*は、重心における車両のY軸方向の目標加速度、
θrは、前右輪12と後輪14を結ぶ線と、前左輪13と後輪14を結ぶ線との成す角、
θx、θyは、路面のX軸方向及びY軸方向の傾斜角である。
Note that m is the mass of the
Gx * is the target acceleration in the X-axis direction of the vehicle at the center of gravity,
Gy * is the target acceleration in the Y-axis direction of the vehicle at the center of gravity,
θr is an angle formed by a line connecting the front
θx and θy are inclination angles of the road surface in the X-axis direction and the Y-axis direction.
指令状態演算部401は続いて、θi1*(θ11*〜θ31*)、θi2*(θ12*〜θ32*)、θi3*(θ31*〜θ33*)を求める。
これらの角度は、図12に示すように、ボディを支える3つの車輪12〜14と重心CGとを結ぶラインとの交差角であり、θ11*、θ12*、θ13*は、前左輪13と後輪14と重心とを結ぶ3辺が形成する角度であり、θ21*、θ22*、θ23*は、前右輪12と後輪14と重心とを結ぶ3辺が形成する角度であり、θ31*、θ32*、θ33*は、前右輪12と前左輪13と重心とを結ぶ3辺が形成する角度である。
Command
These angles, as shown in FIG. 12, a cross angle between the line connecting the three
前述のように、車両10の重心CGの位置と後輪14の位置は、姿勢制御量θsに対応している。そこで、指令状態演算部401は、角度θiと姿勢制御量θsとの関係を図15(a)〜(c)に示すθsマップにより求める。
As described above, the position of the center of gravity CG of the
さらに、指令状態演算部401は外力と重力の合成力fri*を次式により求める。
fri*=√{fdi*2+fgi*2)}
Further, the command
fri * = √ {fdi * 2 + fgi * 2 )}
θIi*演算部402は、転倒安定余裕度Sfasmi*、即ち、車両10が転倒するまでにどの程度の余裕があるかを示す指標を演算するため、図16に示すように、車輪12〜14と重心CGを結ぶラインと合成力firが成す角度θIi1*とθIi2*を求める。
As shown in FIG. 16, the θIi * calculation unit 402 calculates the stability stability allowance Sfasmi * , that is, an index indicating how much room the
この角度も、車輪12〜14が形成する三角形の各辺(i=1〜3)について求める。
まず、θi1*〜θi3*を、図15(a)〜(c)に示すθsマップで求める。
This angle is also obtained for each side (i = 1 to 3) of the triangle formed by the
First, θi1 * to θi3 * are obtained using the θs map shown in FIGS.
また、角度θIi1*とθIi2*とは、車輪12〜14と重心点CGとの結ぶ脚の長さLi1,Li2によっても変化する(例えば、i=1であれば、L11=前左輪13と重心点CGの距離、Li2=後輪14と重心点CGの距離)。このため、脚の長さLi1,Li2を図17に示す姿勢制御量θsに対するマップにより求める。
さらに、正面から見たときに、車輪と重心とが形成する三角形の角度は、リーン制御量によっても変化する。そこで、θ3i、L31,L32を、図18と図19とにより求める。
The angles θIi1 * and θIi2 * also vary depending on the lengths of legs Li1 and Li2 connecting the
Further, when viewed from the front, the angle of the triangle formed by the wheel and the center of gravity also changes depending on the lean control amount. Therefore, θ3i, L31, and L32 are obtained from FIG. 18 and FIG.
最終的に、
θIi*演算部402は、θIi1*、θIi2を次式に従って求める。
θIi0=−θri*+θi2
θIi1*=π/2−θIi0*−θfi*
θIi2=θi1−θIi1*
Finally,
The θIi * calculation unit 402 calculates θIi1 * and θIi2 according to the following equations.
θIi0 = −θri * + θi2
θIi1 * = π / 2−θIi0 * −θfi *
θIi2 = θi1−θIi1 *
次に、min(θIi*)・||fri*||演算部403は、転倒安定余裕度Sfasmi*をθIi1*,θIi2*,fri*より、次式に従って求める。
Sfasmi*=min(θIi*)・||fri*||
すなわち、転倒安定余裕度Sfasmi*をθIi*のうちの最小のものとfrii*のノルムとを乗算して求める。
Next, min (θIi * ) · || fri * || calculating
Sfasmi * = min (θIi * ) · || fri * ||
That is, determine the overturning stability margin Sfasmi * by multiplying the smallest of the FrII * norm of θIi *.
続いて、目標安定余裕補正量演算部404は、図20に示す複数の方向のうちから、転倒安定余裕度Sfasmi*が最も小さいく且つfidの極性から最も転倒が起こりやすい方向Sfasmを求める。
そして、図21に示すように、その方向における重心からの力が、フラットな路面で静止状態で立っている重力方向角(路面に垂直な方向)に一致するように、換言すると、角度friを0に修正するように、各モータ131〜139が動作すべき量に対応する制御量を補正量として求めて設定する。
Subsequently, the target stability margin correction
Then, as shown in FIG. 21, the force from the center of gravity in that direction matches the gravitational direction angle (direction perpendicular to the road surface) standing in a stationary state on a flat road surface, in other words, the angle fri is The control amount corresponding to the amount that each of the
この補正量を求めるため、本実施形態では、図22に示すように、場面毎に補正量を予め設定しておき、適切なものを優先順位を付けて選択することとする。具体的には、Sfasmiの最小値とfdiの極性と他の2つのSfasmiとの比較を行い、最小値で図22のいずれかの行(Sfasm)を選択して、補正量を出力する。
なお、(π/2−θi2)−θIi1*が最大となるSfasmi*を最小値とする。
In order to obtain this correction amount, in this embodiment, as shown in FIG. 22, a correction amount is set in advance for each scene, and an appropriate one is selected with priority. Specifically, the minimum value of Sfasmi, the polarity of fdi, and the other two Sfasmi are compared, one of the rows (Sfasm) in FIG. 22 is selected with the minimum value, and the correction amount is output.
Incidentally, the minimum value Sfasmi * as the maximum (π / 2-θi2) -θIi1 *.
例えば、図20に示す2−3線の方向への転倒の可能性が最も大きいとすれば、2−3線の方向の(π/2−θi2)−θIi1*が最大となり、このとき1−3線の方向も同極性の場合には、図22の第3エントリが選択される。
これにより、まず、前右輪12と前左輪13のリーンを下げる補正が設定される。その量は、Sfasm*が大きくなるに従って、小さくなる。また、全ての車輪12〜14にブレーキをかける。ブレーキの程度は、Sfasm*が大きくなるに従って、小さくなる。
For example, if the possibility of falling in the direction of line 2-3 shown in FIG. 20 is greatest, (π / 2−θi2) −θIi1 * in the direction of line 2-3 is maximized. If the directions of the three lines have the same polarity, the third entry in FIG. 22 is selected.
As a result, first, a correction for reducing the lean of the front
また、ステアリングの補正は行わない。
以上の処理が実行できない場合には、姿勢制御量(ホイールベース)θsを大きくし、重心を低下させる。以上の処理ができない場合には、車両10の加速度を低下させる。
なお、警報は、Sfasm*が最小値よりも小さければ行う。
In addition, steering correction is not performed.
If the above processing cannot be executed, the attitude control amount (wheel base) θs is increased to lower the center of gravity. When the above processing cannot be performed, the acceleration of the
The alarm is issued if Sfasm * is smaller than the minimum value.
実安定余裕度演算部219は、車両10の現在の実際の状態に基づいて車両10の安定余裕度を求める回路であり、実状態演算部411と、θIi演算部412と、min(θi)・||fri||演算部413と、実安定余裕補正量演算部414とを備える。
The actual stability
実状態演算部411、θIi演算部412、min(θi)・||fri||演算部413、実安定余裕補正量演算部414は、基本的に、指令状態演算部401、θIi*演算部402、min(θi*)・||fri*||演算部403、目標安定余裕補正量演算部404と、構成及び機能が同一である。但し、演算の根拠となるデータが目標値では無く車両の現在の実際の値である点が異なる。
The actual
具体的には、実状態演算部411は、Sfasm1に関して、
fd1=m・{(Gx1−KG・sinθxt)・cos(θr/2)・cosθxt+(Gy1−KG・sin(θyt)・sin(θr/2)・cosθyt}=(x方向の成分)+(y方向の成分)、
fg1=m・{(Gz/((cosθxt)・(cosyt))} を求める。
Specifically, the real
fd1 = m · {(Gx1−KG · sinθxt) · cos (θr / 2) · cosθxt + (Gy1−KG · sin (θyt) · sin (θr / 2) · cosθyt} = (component in the x direction) + (y Direction component),
fg1 = m · {(Gz / ((cos θxt) · (cosyt))} is obtained.
また、実状態演算部411は、Sfasm2に関して、
fd2=m・{(Gx1−KG・sinθxt)・cos(θr/2)・cosθxt−(Gy1−KG・sinθyt)・sin(θr/2)・cosθyt}、
fg2=m・{(Gz/((cosθxt)・(cosyt))} を求める。
Further, the real
fd2 = m · {(Gx1−KG · sin θxt) · cos (θr / 2) · cos θxt− (Gy1−KG · sin θyt) · sin (θr / 2) · cos θyt},
fg2 = m · {(Gz / ((cos θxt) · (cosyt))} is obtained.
さらに、実状態演算部411は、Sfasm3に関して、
fd3=m・{−(Gy1−KG・sinθyt)・cosθyt}、
fg2=m・{(Gz/((cosθxt)・(cosyt))} を求める。
Further, the real
fd3 = m · {− (Gy1-KG · sin θyt) · cos θyt},
fg2 = m · {(Gz / ((cos θxt) · (cosyt))} is obtained.
ここで、KGは、例えば、1G、fdiは、減速方向を正、fgiは重力方向を正とする。
また、Gx1=Gx−Kclx・Gx^、Gy1=Gy−Kcly・Gy^である。
ここで、Gxは、重心換算GセンサのX軸方向の値、Gyは、重心換算GセンサのY軸方向の値、Gx^は、車両前後方向のG(=dV/dt)、Gy^は、車両左右¥方向のG(=yaw・V)であり、Kclx、Kclyは所定の係数であり、固定値でも、姿勢制御量θsに従って変化させる等してもよい。
Here, KG is, for example, 1G, fdi is positive in the deceleration direction, and fgi is positive in the direction of gravity.
Further, Gx1 = Gx−Kclx · Gx ^ and Gy1 = Gy−Kcly · Gy ^.
Here, Gx is a value in the X-axis direction of the center-of-gravity conversion G sensor, Gy is a value in the Y-axis direction of the center-of-gravity conversion G sensor, Gx ^ is G (= dV / dt) in the vehicle longitudinal direction, and Gy ^ is , G in the vehicle left-right direction (= yaw · V), and Kclx and Kcly are predetermined coefficients, which may be fixed values or may be changed according to the attitude control amount θs.
また、実状態演算部411は、姿勢制御量θsに対するマップを用いて、θi1(θ11〜θ31)、θi2(θ12〜θ32)、θi3(θ31〜θ33)を求める。
さらに、fri=√{fdi2+fgi2)}を求める。
Further, the real
Further, fri = √ {fdi 2 + fgi 2 )} is obtained.
続いて、θIi演算部412は、図16に示す角度θIi1とθIi2を、図15(a)〜(c)、図17に示すθsマップ等を使用して求める。
θIi演算部412は、θIi1、θIi2を次式に従って求める。
θIi0=−θri+θi2
θIi1=π/2−θIi0−θfi
θIi2=θi1−θIi1
Subsequently, the
The
θIi0 = −θri + θi2
θIi1 = π / 2−θIi0−θfi
θIi2 = θi1−θIi1
続いて、min(θi)・||fri||演算部413は、転倒安定余裕度Sfasmiを、θIi1,θIi2,friより、次式に従って求める。
Sfasmi=min(θIi)・||fri||
Subsequently, the min (θi) · || fri ||
Sfasmi = min (θIi) · || fri ||
実安定余裕補正量演算部414は、目標安定余裕補正量演算部404と、構成及び機能が同一である。但し、演算の根拠となるデータが目標値では無く車両の現在の実際の値である点が異なる。
The actual stability margin correction
続いて、実安定余裕補正量演算部414は、図20に示す複数の方向(1−1,1−3,2−2,2−3,3−1,3−2)のうちから、転倒安定余裕度Sfasmiが最も小さい方向を求め、その方向における重心からの力が、フラットな路面で静止状態で立っている重力方向角(路面に垂直な方向)に一致するように、補正量を設定する。この補正量を求めるため、本実施形態では、図22に示すように、場面毎(転倒しやすい方向毎)に補正量を予め設定しておき、適切なものを優先度を付して選択することとする。
Subsequently, the actual stability margin correction
例えば、図22の第1行は、最も倒れやすい方向が図20の方向1−1と3−1の方向であり、その場合、FR(前輪右)リーンを正方向(ボディ11を下げる方向)に制御し、FL(前輪左)リーンを負方向(ボディ11を持ち上げる方向)に補正制御することを示す。また、リーンの量は、安定余裕度Sfasmが小さくなるに従って、リーン量の量を大きくすることを示す。この場合、FRとFLとは逆方向にリーンするので、逆相となる。さらに、例えば、リーンだけで補正が十分でない場合には、前右輪12にブレーキをかけることにより減速し(FR+)、ブレーキの程度は、転倒安定余裕度Sfasmが大きくなるに従って、大きくなる。さらに、必要ならば、ステアリングを右旋回する。さらに、可能ならば、姿勢制御量(ホイールベース)θsを大きくする。
For example, in the first row of FIG. 22, the directions that are most likely to fall are the directions 1-1 and 3-1 of FIG. 20, and in this case, FR (front wheel right) lean is the forward direction (the direction in which the
なお、警報は、Sfasmが最小値よりも小さければ行う。 The alarm is given if Sfasm is smaller than the minimum value.
また、前述のように、例えば、図20に示す2−3線の方向への転倒の可能性が最も大きいとすれば、2−3線の方向の(π/2−θi2)−θIi1が最大となり、このとき1−3線の方向も同極性の場合には、図22の第3エントリが選択される。これにより、まず、前右輪12と前左輪13のリーンを下げる補正が設定される。その量は、Sfasmが大きくなるに従って、小さくなる。また、全ての車輪12〜14にブレーキをかける。ブレーキの程度は、Sfasmが大きくなるに従って、小さくなる。また、ステアリングの補正は行わない。以上の処理が実行できない場合には、姿勢制御量θsを大きくし、重心を低下させる。θsは、Sfasmが大きくなるに従って小さくなる。
なお、警報は、Sfasmが最小値よりも小さければ行う。
Further, as described above, for example, if the possibility of falling in the direction of line 2-3 shown in FIG. 20 is greatest, (π / 2−θi2) −θIi1 in the direction of line 2-3 is the maximum. At this time, if the direction of the 1-3 line is also of the same polarity, the third entry in FIG. 22 is selected. As a result, first, a correction for reducing the lean of the front
The alarm is given if Sfasm is smaller than the minimum value.
演算処理により、制御量を求めることも可能である。この場合、コントローラ103は、次のようにして姿勢安定化制御を行う。
まず、車両10の姿勢の補正は、基本的には、コントローラ103とリーン右ECU114とリーン左ECU115によるリーンの制御で行う。
It is also possible to obtain the control amount by arithmetic processing. In this case, the
First, the posture of the
まず、コントローラ103は、転倒安定余裕度Sfasmi(Sfasm1〜Sfasm3)、及び、Sfasmi*(Sfasm1*〜Sfasm3*)について、制御角LENradrefi(LENradref1〜LENradref3)と、LENradrefi*(LENradref1*〜LENradref3*)[rad]を次式に従って求める。
First, the
LENradref1 =-kcl・((π/2-θ12)-θI11) = kcl・((π/2-θ13)-θI12)
LENradref2 = [kcl・((π/2-θ22)-θI21)] = [kcl・((π/2-θ23)-θI22)]
LENradref3 = [kcl・((π/2-θ32)-θI31)]/2 = [kcl・((π/2-θ23)-θI22)]/2
LENradref1* = -kcl・((π/2-θ12)-θI11*) = kcl・((π/2-θ13)-θI12*)
LENradref2* = [kcl・((π/2-θ22)-θI21*)] = [kcl・((π/2-θ23)-θI22*)]
LENradref3*=[kcl・((π/2-θ32)-θI31*)]/2 = [kcl・((π/2-θ23)-θI22*)]/2
LENradref1 = -kcl ・ ((π / 2-θ12) -θI11) = kcl ・ ((π / 2-θ13) -θI12)
LENradref2 = [kcl ・ ((π / 2-θ22) -θI21)] = [kcl ・ ((π / 2-θ23) -θI22)]
LENradref3 = [kcl ・ ((π / 2-θ32) -θI31)] / 2 = [kcl ・ ((π / 2-θ23) -θI22)] / 2
LENradref1 * = -kcl ・ ((π / 2-θ12) -θI11 * ) = kcl ・ ((π / 2-θ13) -θI12 * )
LENradref2 * = [kcl ・ ((π / 2-θ22) -θI21 * )] = [kcl ・ ((π / 2-θ23) -θI22 * )]
LENradref3 * = [kcl ・ ((π / 2-θ32) -θI31 * )] / 2 = [kcl ・ ((π / 2-θ23) -θI22 * )] / 2
なお、各式の前段は、図23に示す各制御面のθi2側の制御角、後段はθi3側の制御角である。 The former stage of each equation is the control angle on the θi2 side of each control surface shown in FIG. 23, and the latter stage is the control angle on the θi3 side.
ここで、基準となる、「π/2」については、図24(a)に示すように、進行方向の加速度(重力の影響を含む)Gxに従ってリーン量を制御し、減速時には、π/2を若干大きくして、π/2+αとし、加速時には、π/2−αとする。これにより、減速時は少し後ろに屈み、加速時は少し前屈みにする。同様に、図24(b)に示すように、Gyによってリーン量を制御し、旋回時には、旋回方向と逆方向に屈む(例えば、右旋回ならば、左方向に屈む)ように制御する。このようにすることにより、車両10の姿勢が変化するときのリーン量を抑えて、違和感を抑えることが可能となる。
Here, with respect to “π / 2” as a reference, as shown in FIG. 24A, the lean amount is controlled according to the acceleration Gx in the traveling direction (including the influence of gravity) Gx, and at the time of deceleration, π / 2 Is slightly increased to π / 2 + α, and to π / 2−α during acceleration. As a result, the vehicle bends back slightly when decelerating, and bends slightly forward when accelerating. Similarly, as shown in FIG. 24 (b), the lean amount is controlled by Gy, and is controlled to bend in the direction opposite to the turning direction during turning (for example, bend to the left if turning right). By doing in this way, it becomes possible to suppress the lean amount when the posture of the
また、係数kclは、人モードでは、基準値(固定値)とする。
一方、車モードでは、係数kclは、図25に示す係数マップで、重力の影響を除去したY(横)軸方向の加速度θy^の絶対値に基づいて定まる。この例では、係数kclは、加速度θy^の絶対値の増加に伴って一定値→線形に増加→一定値という増加関数の形態をとる。
The coefficient kcl is a reference value (fixed value) in the human mode.
On the other hand, in the vehicle mode, the coefficient kcl is determined based on the absolute value of the acceleration θy ^ in the Y (horizontal) axis direction from which the influence of gravity is removed in the coefficient map shown in FIG. In this example, the coefficient kcl takes the form of an increasing function of constant value → linearly increasing → constant value as the absolute value of the acceleration θy ^ increases.
次に、((π/2)−θi2)が最大となる面「i」(i=1〜3)を特定し、そのときの転倒安定余裕度SfasmiとSfasmi*を最小値として選択する。即ち、Sfasm1〜Sfasm3のうち最小のものと、Sfasm1*〜Sfasm3*のうち最小のものと、を選択する。 Next, the surface “i” (i = 1 to 3) having the maximum ((π / 2) −θi2) is specified, and the fall stability margins Sfasmi and Sfasmi * at that time are selected as the minimum values. That is, the smallest one of Sfasm1 to Sfasm3 and the smallest one of Sfasm1 * to Sfasm3 * are selected.
次に、選択したiに相当する制御角|LENradrefi|と|LENradrefi*|を抽出し、|LENradrefi|、|LENradrefi*|>Kmoenが成立するか否かを判別する。Kmoenは、基準値、例えば、0radである。 Next, control angles | LENradrefi | and | LENradrefi * | corresponding to the selected i are extracted, and it is determined whether or not | LENradrefi | and | LENradrefi * |> Kmoen. Kmoen is a reference value, for example, 0 rad.
|LENradrefi|、|LENradrefi*|>Kmoenが成立する場合、次のi)とii)のいずれかの手法で補正量を求める。
i)リーン制御量(rad):ΣLENradrefi(i=1,2,3),ΣLENradrefi*(i=1,2,3)即ち、1,2、3面の制御角の加算値を最終制御角とする。
ii)LENradrefi(1,2,3)のうちの最大値を最終制御角とする。
When | LENradrefi | and | LENradrefi * |> Kmoen are satisfied, the correction amount is obtained by one of the following methods i) and ii).
i) Lean control amount (rad): ΣLENradrefi (i = 1, 2, 3), ΣLENradrefi * (i = 1, 2, 3) That is, the added value of the control angles of 1, 2, and 3 is defined as the final control angle. To do.
ii) The maximum value of LENradrefi (1, 2, 3) is set as the final control angle.
次に、各制御対象により、最終的な制御量とその形態が異なるため、変換演算を行う。リーン制御の場合は、最終的には、制御量は直線運動であるので角度[rad]を長さ[mm]に変換する。
まず、最小であると判定されたSfasmのFRとFLの符号から、リーン量が同相か同相でないかを判別する。
FRの移動方向とFLの移動方向(姿勢制御のためのリーン右制御モータ134とリーン左制御モータ135の回転方向)とが同一の場合には、同相となる。
Next, since the final controlled variable and its form differ depending on each control object, a conversion calculation is performed. In the case of lean control, the control amount is finally a linear motion, so the angle [rad] is converted into a length [mm].
First, it is determined whether the lean amount is in-phase or not in-phase from the signs of Sfasm FR and FL determined to be minimum.
When the movement direction of FR and the movement direction of FL (the rotation direction of the lean
制御量が同相の場合、まず、実安定余裕度について、次式に従って、制御角の和(ΣLENradrefi)[rad]を上下動の量[mm]に変換し、LENrefi=θs・tan(ΣLENradrefi)mm とする。即ち、リーン右制御モータ134とリーン左制御モータ135を駆動して、ボディ11を右方も左方もLENrefimmだけ上昇又は下降させることとする。これにより、ボディ11が前後方向に傾斜する。
同様に、目標安定余裕について、LEnrefi*=θs・tan(ΣLENradrefi*)mm(前後傾斜mm)とする。
When the control amount is in-phase, first, with respect to the actual stability margin, according to the following equation, the sum of the control angles (ΣLENradrefi) [rad] is converted into an amount of vertical movement [mm], and LENrefi = θs · tan (ΣLENradrefi) mm And That is, the lean
Similarly, the target stability margin is assumed to be LEnref * = θs · tan (ΣLENradref * ) mm (front-back inclination mm).
また、制御量が同相でない場合、実安定余裕度について、次式に従って、制御角の和(ΣLENradrefi)[rad]を左右の傾斜[mm]に変換する。LENrefi=Td・tan(ΣLENradrefi)mm
さらに、目標安定余裕度について、次式に従って、制御角の和(ΣLENradrefi*)[rad]を左右の傾斜[mm]に変換する。LEnrefi*=Td・tan(ΣLENradrefi*)mm
ここで、トレッドTdは、前右輪12の中心と、前左輪13の中心の間の距離である。
When the control amount is not in phase, the control angle sum (ΣLENradrefi) [rad] is converted into the left and right inclinations [mm] according to the following equation for the actual stability margin. LENrefi = Td · tan (ΣLENradrefi) mm
Further, with respect to the target stability margin, the control angle sum (ΣLENradrefi * ) [rad] is converted into a left and right inclination [mm] according to the following equation. LEnrefi * = Td · tan (ΣLENradrefi * ) mm
Here, the tread Td is a distance between the center of the front
なお、以上の例は、上記i)の3面の制御角の加算値を最終制御角とする例であるが、ii)の3面の制御角のうちの最大制御角を最終制御角とする場合には、LENadrefi=kcl・[((π/2−θi2)−θIi2)の最大値]となる。 The above example is an example in which the added value of the control angles of the three surfaces in i) is used as the final control angle, but the maximum control angle among the control angles of the three surfaces in ii) is the final control angle. In this case, LENArefref = kcl · [((π / 2−θi2) −θIi2) maximum value).
なお、上述の手法とは異なり、リーン右の各リーン制御量とリーン左のリーン制御量とを、目標値と実値別に、次式に従って個別に求めても良い。 Note that, unlike the above-described method, the lean right lean control amount and the lean left lean control amount may be obtained individually according to the following equation for each target value and actual value.
リーン右の、実値に基づくリーン量LENref1:
LENref1=K0・K10・(L23・tan(LENradref2))+K1・K11・(L33・tan(LENradref3))/2
・・・(7)
The lean amount LENref1: based on the actual value on the right of the lean
LENref1 = K0 · K10 · (L23 · tan (LENradref2)) + K1 · K11 · (L33 · tan (LENradref3)) / 2
... (7)
リーン左の、実値に基づくリーン量LENref2:
LENref2=K0・K20・(L13・tan(LENradref2))+K1・K21・(−L33・tan(LENradref3))/2
・・・(8)
The lean amount LENref2 based on the actual value on the left of the lean:
LENref2 = K0 · K20 · (L13 · tan (LENradref2)) + K1 · K21 · (−L33 · tan (LENradref3)) / 2
... (8)
リーン右の、目標値に基づくリーン量LENref1*:
LENref1*=K0・K10・(L23・tan(LENradref2))+K1・K11・(L33・tan(LENradref3*))/2
・・・(9)
The lean amount LENref1 * based on the target value on the right of the lean:
LENref1 * = K0 · K10 · (L23 · tan (LENradref2)) + K1 · K11 · (L33 · tan (LENradref3 * )) / 2
... (9)
リーン左の、目標にも基づくリーン量LENref2*:
LENref2*=K0・K20・(L13・tan(LENradref2))+K1・K21・(−L33・tan(LENradref3*))/2
・・・(10)
The lean amount LENref2 * based on the target on the left of the lean:
LENref2 * = K0 · K20 · (L13 · tan (LENradref2)) + K1 · K21 · (−L33 · tan (LENradref3 * )) / 2
... (10)
(7)〜(10)式において、 第1項は同相分、第2項は逆相分である。 In the formulas (7) to (10), the first term is the in-phase component and the second term is the anti-phase component.
ここで、K10は、スルーレートを示し、例えば、図26(a)に示すように、pitchに応じて変化する上限値と下限値を示有する。「K10・A」(Aは数値)は、AがK10の上限値以上又は下限値以下である場合には、K10となり、Aが上限値と下限値の間の値である場合には、Aとなる。図26(a)に示すスルーレートK10の上限値(正の値)は、−pitch/θsc(θsc:車両10の重心と前輪12,13の中心を結ぶラインの距離)が、正の所定値p1以下では、第1の値(100)で、所定値p1以上になると一定の割合で減少し、正の所定値p2以上では、第1の値より小さい第2の値(10)を維持する。また、スルーレートK10の下限値(負の値)は、−pitch/θsc1が、負の所定値p3以上では、第3の値(−100)で、所定値p3以下になると一定の割合で絶対値が減少し、負の所定値p4以下では、第3の値より絶対値が小さい第4の値(−10)を維持する。
Here, K10 represents a slew rate, and has an upper limit value and a lower limit value that change according to the pitch, for example, as shown in FIG. “K10 · A” (A is a numerical value) is K10 when A is greater than or equal to the upper limit value or less than the lower limit value of K10, and when A is a value between the upper limit value and the lower limit value, A It becomes. The upper limit (positive value) of the slew rate K10 shown in FIG. 26 (a) is a predetermined value in which -pitch / θsc (θsc: the distance of the line connecting the center of gravity of the
同様に、K11もスルーレートを示し、例えば、図26(b)に示すように、rollに応じて変化する上限値と下限値を示有する。「K11・B」(Bは数値)は、BがK11の上限値以上又は下限値以下である場合には、K11となり、Bが上限値と下限値の間の値である場合には、Bとなる。図26(b)に示すスルーレートK11の上限値(正の値)は、−(roll・cosθr−pitch・sinθr/2)/θsc1(θsc1:車両10の重心と前輪12、13の中心軸の中点と後輪14の中心軸とを結ぶラインと車両10の重心との距離)が、正の所定値p5以下では、第5の値(100)で、所定値p5以上になると一定の割合で減少し、正の所定値p6以上では、第5の値より小さい第6の値(10)を維持する。また、スルーレートK11の下限値(負の値)は、−(roll・cosθr−pitch・sinθr/2)/θsc1が、負の所定値p7以上では、第7の値(−100)で、所定値p7以下になると一定の割合で絶対値が減少し、負の所定値p8以下では、第7の値より絶対値が小さい第8の値(−10)を維持する。
また、K20=K10,K21=K11である。
Similarly, K11 also indicates a slew rate, and for example, as shown in FIG. 26B, has an upper limit value and a lower limit value that change according to roll. “K11 · B” (B is a numerical value) is K11 when B is greater than or equal to the upper limit value or less than the lower limit value of K11, and B is a value between the upper limit value and the lower limit value. It becomes. The upper limit value (positive value) of the slew rate K11 shown in FIG. 26 (b) is − (roll · cos θr−pitch · sin θr / 2) / θsc1 (θsc1: the center of gravity of the
Further, K20 = K10 and K21 = K11.
また、K0、K1は、係数である。係数K0は、図28(a)に示すように、ホイールベースθsにより定まり、ホイールベースが大きくなるに従って小さくなる。係数K1は、図28(b)に示すように、トレッドTdにより定まり、トレッドTdが大きくなるに従って小さくなる。なお、本実施形態では、Tdは固定値であり、K1も固定値である。 K0 and K1 are coefficients. As shown in FIG. 28A, the coefficient K0 is determined by the wheel base θs, and decreases as the wheel base increases. As shown in FIG. 28B, the coefficient K1 is determined by the tread Td, and decreases as the tread Td increases. In the present embodiment, Td is a fixed value, and K1 is also a fixed value.
例えば、(7)式の第1項において、K10に後続する「L23・tan(LENradre2」が、正の値で、図26(a)に従って定まるK10(上限値)を超えている場合には、第1項は、K0・K10が設定され、K10以下であれば、K0・(L23・tan(LENradre2)が設定される。同様に、例えば、(7)式の第2項において、K11に後続する「L33・tan(LENradre3」が、負の値で、図26(b)に従って定まるK11(下限値)より小さい場合には、第2項は、K1・K11が設定され、K11より大きければ、K1・(L33・tan(LENradre3)が設定される。 For example, in the first term of equation (7), when “L23 · tan (LENradre2)” following K10 is a positive value and exceeds K10 (upper limit value) determined according to FIG. In the first term, K0 · K10 is set, and if it is less than or equal to K10, K0 · (L23 · tan (LENradre2) is set. When “L33 · tan (LENradre3)” is a negative value and smaller than K11 (lower limit) determined according to FIG. 26B, the second term is set to K1 · K11, and if greater than K11, K1 · (L33 · tan (LENradre3) is set.
なお、ピッチ「pitch」とロール「roll」は、それぞれ、リーンのあがる方向を正とする。このため、図26(a)、(b)の横軸の符号を反転している。 Note that the pitch “pitch” and the roll “roll” each have a positive leaning direction. For this reason, the sign of the horizontal axis in FIGS. 26A and 26B is inverted.
このような構成によれば、スルーレートK10,K11、K20,K21によって、安定化制御の制御量(リーン量)を抑える。従って、車両の回転成分(pitchとroll)が大きくなって、車両10が不安定になる領域での制御量を抑えることが可能であり、安定した制御が可能となる。
According to such a configuration, the control amount (lean amount) of the stabilization control is suppressed by the slew rates K10, K11, K20, and K21. Therefore, the amount of control in the region where the rotational components (pitch and roll) of the vehicle increase and the
なお、K10、K11、K20,K21をスルーレート(上限下限のリミット)では無く、ゲインとすることも可能である。
この場合、各式の各項の値αとその微分値dα/dtとに基づいて、ゲインとして図27に示す上側のラインと下側のラインのいずれを使用するかを決定する。
Note that K10, K11, K20, and K21 can be gains instead of slew rates (upper and lower limit limits).
In this case, based on the value α of each term of each expression and the differential value dα / dt, it is determined which of the upper line and the lower line shown in FIG. 27 is used as the gain.
例えば、(7)式の第1項において、α=「K0*(L23・tan(LENradre2)」とdα/dtが共に正の値とすれば、図26(c)に示す境界ラインの右上側に位置するので、ゲインK10として、図26(a)に示す正ゲインを選択する。
例えば、(7)式の第1項において、α=「K0・(L23・tan(LENradre2)」とdα/dtが共に正の値とすれば、(α,dα/dt)は、α−dα/dt座標係の第1象限に位置し、境界ラインの右上側に位置するため、図26(a)の正のゲインを選択する。
また、(7)式の第2項において、α=「K1・(L33・tan(LENradref3)」とdα/dtが共に負の値とすれば、(α,dα/dt)は、α−dα/dt座標係の第2象限に位置し、境界ラインの左下側に位置するため、図26(a)の負のゲインを選択する。
For example, in the first term of equation (7), if α = “K0 * (L23 · tan (LENradre2)” and dα / dt are both positive values, the upper right side of the boundary line shown in FIG. Therefore, the positive gain shown in FIG. 26A is selected as the gain K10.
For example, in the first term of equation (7), if α = “K0 · (L23 · tan (LENradre2)” and dα / dt are both positive values, (α, dα / dt) is expressed as α−dα. Since it is located in the first quadrant of the / dt coordinate system and is located on the upper right side of the boundary line, the positive gain shown in FIG.
Also, in the second term of equation (7), if α = “K1 · (L33 · tan (LENradref3)” and dα / dt are both negative values, (α, dα / dt) is expressed as α−dα. Since it is located in the second quadrant of the / dt coordinate system and located on the lower left side of the boundary line, the negative gain shown in FIG. 26A is selected.
このような構成によっても、ゲインK10,K11、K20,K21によって、車両10が不安定になる領域での制御量(リーン量)を抑えることが可能であり、安定した制御が可能となる。
Even with such a configuration, the control amount (lean amount) in the region where the
また、リーンの制御については、左右のリーンの差及び重心の位置の低下で行うことにより、最初は、ドライバ19に安心感を持たせ、かつ、制御量が大きくなるように、下記の制御を加えることが望ましい。
In addition, lean control is performed by the difference between the left and right leans and the lowering of the position of the center of gravity, so that the
即ち、図29に一点鎖線DL1で示されているtan(LENradref3)/2(直線)を、実線RL1で示すように、折れ線化する。同様に、二点鎖線DL2で示されている−tan(LENradref3)/2(直線)を、実線RL2で示すように、折れ線化する。 In other words, tan (LENradref3) / 2 (straight line) indicated by a one-dot chain line DL1 in FIG. 29 is broken into a broken line as indicated by a solid line RL1. Similarly, -tan (LENradref3) / 2 (straight line) indicated by a two-dot chain line DL2 is turned into a broken line as indicated by a solid line RL2.
これにより、リーンの変化が小さい領域に、tan(LENradref3)が変化しても、LENref1とLENref2が変化しない不感帯を配置し、続いて、わずかに変化するプレ制御帯を配置する。このプレ制御帯は、高速移動時及び若干不安定な領域に相当する。この領域では、重心を下げ安定度を向上する。
その両側にtan(LENradref3)の変化に対するLENref1及びLENref2の変化よりも傾きの大きい左右差+重心位置低下帯を配置し、さらに、その両側にLENref1又はLENref2の一方のみが変化する左右差帯を設ける。
As a result, a dead zone in which LENref1 and LENref2 do not change even if tan (LENradref3) changes is arranged in a region where the change in lean is small, and then a pre-control zone that changes slightly is arranged. This pre-control zone corresponds to a high-speed movement and a slightly unstable region. In this region, the center of gravity is lowered to improve the stability.
A left-right difference and a center-of-gravity position lowering band having a larger inclination than changes in LENref1 and LENref2 with respect to changes in tan (LENradref3) are arranged on both sides, and a left-right difference band in which only one of LENref1 or LENref2 changes is provided on both sides. .
このような制御とすれば、ドライバ19に安心感を持たせつつ、制御量を大きくとることが可能となる。 Such control makes it possible to increase the control amount while giving the driver 19 a sense of security.
このような制御形態をとると、例えば、車両10の倒れやすい方向が、2−2と1−1で示される場合に、例えば、図30(a)に示すように、リーン右をLENref1だけ上げ(符号は−)、リーン左をLENref2だけ上げると(但し、LENref1=LENref2)、ボディ11が後方に倒れ、例えば、黒丸で示す前方に偏った状態の重心が白丸で示す中心位置に移動し、車両10が安定する。
Taking such a control form, for example, when the direction in which the
同様に、例えば、車両10の倒れやすい方向が、2−2と3−2で示される場合に、例えば、図30(b)に示すように、リーン右をLENref1だけ上げ(符号は−)、リーン左をLENref2だけ下げる(符号は+)と(但し、|LENref1|=|LENref2|)、ボディ11が左方に倒れ、例えば、黒丸で示す右方に偏った状態の重心が白丸で示す中心位置に移動し、車両10が安定する。
Similarly, for example, when the direction in which the
また、例えば、車両10の倒れやすい方向が、2−2と3−2で示され、車両10の重心が前方に偏っている場合に、例えば、図30(c)に示すように、リーン右をLENref1だけ上げ(符号は−)、リーン左をLENref2だけ下げ(符号は+)と、全体としてはボディ11を持ち上げるようにすると、ボディ11が後方及び左方に倒れ、例えば、黒丸で示す右方前方に偏った状態の重心が白丸で示す中心位置に移動し、車両10が安定する。
Further, for example, when the direction in which the
コントローラ103は、最終的な制御出力を、次式に示すPD(比例微分)制御出力とする。
PD制御出力=LENrefin+Kd・(LENrefin−LENrefi(n−4))/(4/Ts)
即ち、
現在(t=n)のタイミングで、上述の手法で求めたLENrefi=LENrefinと、4動作クロック前のタイミング(t=n−4)でのLENrefi=LENrefi(n−4)との差を4クロック時間4・Tsで割った値に係数Kdを乗算したD項(微分項)に、LENrefin(P(比例)項)を加算した値となる。
The
PD control output = LENrefin + Kd · (LENrefin−LENref (n−4)) / (4 / Ts)
That is,
At the current timing (t = n), the difference between LENref = LENrefin obtained by the above method and LENref = LENrefi (n−4) at the timing (t = n−4) four clocks before is 4 clocks. This is a value obtained by adding LENrefin (P (proportional) term) to the D term (differential term) obtained by multiplying the value divided by time 4 · Ts by the coefficient Kd.
従って、コントローラ103の最終出力は、
LENref1n+Kd・(LENref1n−LENref1(n−4))/(4/Ts)
LENref2n+Kd・(LENref2n−LENref2(n−4))/(4/Ts)
LENref1n*+Kd・(LENref1n*−LENref1(n−4)*)/(4/Ts)
LENref2n*+Kd・(LENref2n*−LENref2(n−4)*)/(4/Ts)
の4つとなる。
Therefore, the final output of the
LENref1n + Kd · (LENref1n−LENref1 (n−4)) / (4 / Ts)
LENref2n + Kd · (LENref2n−LENref2 (n−4)) / (4 / Ts)
LENref1n * + Kd · (LENref1n * −LENref1 (n−4) * ) / (4 / Ts)
LENref2n * + Kd · (LENref2n * −LENref2 (n−4) * ) / (4 / Ts)
It becomes four.
上述したように、姿勢安定化制御は、上記リーンによる制御が原則であるが、転倒安定余裕度がなくなる(−の方向に変化する)と、図22に示す順番に、ブレーキの制御、ステアリングの制御、姿勢の制御、加速度の制御の順に制御を加味し、転倒を予防する。 As described above, the posture stabilization control is based on the lean control as a rule. However, when the fall stability margin is lost (changes in the negative direction), the brake control and the steering control are performed in the order shown in FIG. Control is added in the order of control, posture control, and acceleration control to prevent falls.
こうして、目標安定余裕度演算部218と実安定余裕度演算部219により、目標値に従って動作する場合においても、現状においても転倒の不安定な状態が起こらないような補正が生成される。
また、荷重制御補正量演算部220は、加重の大きさに応じて、補正量を設定する。
In this way, the target stability
In addition, the load control correction
加算器221は、前後制御量演算部216の出力する制御信号と左右制御量演算部217の出力する制御信号との対応するもの同士を加算して出力する。
The
次に、調停処理部222は、目標安定余裕度演算部218により生成された目標安定余裕補正量と実安定余裕度演算部219により生成された実安定余裕補正量とを、前後制御量演算結果と左右制御量演算結果に加算して補正する。
具体的には、調停処理部222は、例えば、図31に示すような構成を有し、前後制御量演算部216、左右制御量演算部217が出力する、各制御量に、目標安定余裕度演算部218が生成した補正量と、実安定余裕度演算部219が生成した補正量と、荷重制御補正量演算部220が生成した補正量とを加算して、出力部223に出力する。
Next, the
Specifically, the
このうち、調停処理部222は、リーン制御については、以下のマップ演算により、補正量を状況に応じてさらに補正して、差分を加算する。
まず、図32に示すように、上述の説明で得られた制御量LENrefiが入力する。
Among these, for the lean control, the
First, as shown in FIG. 32, the control amount LENref obtained in the above description is input.
次に、kfbマップ261を用いて、√(θx^2+θy^2)に対応する値fkbを求め、これを乗算器271により、LENrefiに乗算する。
ここで、kfbマップは、Gセンサ105の測定した加速度に基づいて、車両が移動中で加速度がある場合には、係数kfbが0.5となり、停止中は、1となるように、設定されている、但し、一定の操作が行われた乗降モードの時には、0.7に設定し、通常時よりも係数を小さくする。これは、ドライバ19の乗降時に、姿勢安定化制御による車両の移動や動きを抑えるためである。
Next, a value fkb corresponding to √ (θx ^ 2 + θy ^ 2 ) is obtained using the
Here, the kfb map is set based on the acceleration measured by the
次に、kfb2マップ262を用いて、θxと車両モードに対応する係数fkb2を求め、これを乗算器272により、LENrefiに乗算する。
ここで、kfb2マップ262は、例えば、kfbマップ261に置換して配置される。Gセンサ105の出力に基づいて、車両が移動中で加速度がある場合には、係数kfbが0.5となり、停止中は、1となるように、設定されている、但し、一定の操作が行われた乗降モードの時には、0.7に設定し、通常時よりも係数を小さくする。これは、ドライバ19の乗降時に、姿勢安定化制御による車両の移動や動きを抑えるためである。
Next, the coefficient fkb2 corresponding to θx and the vehicle mode is obtained using the
Here, the
さらに、可変フィルタ263を用いて、√(θx^2+θy^2)に対応する値kθ[ms]を乗算する。
Further, the
続いて、制御補正マップ264を用いて、不感帯処理を行う。即ち、入力されたLENrefiが基準値kfb0より小さく、−kfb0より大きい場合いは、これを無視するように処理する。一方、入力値がkfb0以上又は−kfb0以下の場合には、対応する値又は一定の係数を乗算した値を出力する。
Subsequently, dead zone processing is performed using the
次に、修正されたLENrefiに路面傾斜角に応じてゲインを乗算器273により乗算する。このゲインは、上述したkbマップと同様のものでよい。あるいは、ゲインは固定値でもよい。
Next, a
次に、LENrefiの値が負の場合には、例えば、0.5〜1のゲインを乗算器274により乗算して補正する。さらに、荷重センサにより、荷重を測定し、荷重に応じてこのゲインを補正してもよい。
Next, when the value of LENrefi is negative, for example, the
さらに、ピッチとロールの大きさに応じた上限値を設定する。この例では、ピッチの絶対値|pitch|とロールの絶対値|roll|の大きい方の値maxに応じて、小さくなるスルーレートが設定されている。
このよう処理を行って、最終的なリーンの制御量を出力する。
Further, an upper limit value is set according to the size of the pitch and roll. In this example, a smaller slew rate is set according to the larger value max of the pitch absolute value | pitch | and the roll absolute value | roll |.
This process is performed to output the final lean control amount.
次に、求めたリーン量(mm)を、路面状況に応じて、補正する処理を行う。この補正処理について、図33を参照して説明する。
悪路走行、段差乗り上げ時などでは、位置制御のゲインを下げ、トルク制御のゲインをあげて乗員の乗り心地を良くする処理を行う。
Next, a process of correcting the obtained lean amount (mm) according to the road surface condition is performed. This correction process will be described with reference to FIG.
When driving on rough roads or stepping on a step, the position control gain is lowered and the torque control gain is raised to improve the ride comfort of the occupant.
まず、リーン右とリーン左のそれぞれに、図33に示す補正機能が用意される。
この制御機能は、図33に示すように、リーン制御量と、リーントルク制御指令、リーン実トルク、悪路判定レベルが入力され、加算器311、Km変換器312、乗算器313、Kn変換器314、乗算器315を備える。
First, the correction function shown in FIG. 33 is prepared for each of the lean right and lean left.
As shown in FIG. 33, the control function is input with a lean control amount, a lean torque control command, a lean actual torque, and a rough road determination level, and an
リーン制御量は、前段までの演算処理により求められたリーン制御量LENref[mm]である。 The lean control amount is the lean control amount LENref [mm] obtained by the arithmetic processing up to the previous stage.
リーントルク制御指令は、リーン右制御モータ134又はリーン左制御モータ135が出力すべきトルクの指令値であり、コントローラ103が、加速度、荷重、姿勢などに応じて、予め定められた演算式に従って、リーン制御が可能な程度の値に設定する。
The lean torque control command is a command value of torque to be output by the lean
リーン実トルクは、トルクセンサにより検出されたリーン右制御モータ134又はリーン左制御モータ135の出力トルクの値である。
The lean actual torque is a value of the output torque of the lean
悪路判定レベルは、路面状況を示す指標である。例えば、センサ群102に含まれているGセンサ105の出力の変動をモニタし、直近の所定期間の変動回数[回数/秒]や、センサ群102に含まれている荷重センサの測定値の揺れ[測定荷重の変化率]により表される。
The rough road determination level is an index indicating the road surface condition. For example, the output fluctuation of the
加算器311は、リーントルク制御指令とリーン実トルクとの差分を求める。
The
Km変換器312は、図34に示す変換マップに従って、悪路判定レベルに対応する係数値(ゲイン)Kmを求める。
The
乗算器313は、Km変換器312により求められた係数値(ゲイン)Kmをリーン制御量mmに乗算する。図34から明らかなように、係数値Kmは、悪路判定レベルが大きくなるに従って、小さくなる。従って、乗算器313の出力は、路面状況が悪く成るに従って、小さくなる。即ち、路面状況が悪く成るに従って姿勢制御におけるリーンのゲインが小さくなる。
The
Kn変換器314は、図34に示す変換マップに従って、悪路判定レベルに対応する係数値(ゲイン)Knを求める。
The
乗算器315は、Kn変換器314により求められた係数値(ゲイン)Knをリーン制御量mmに乗算する。図34から明らかなように、係数値Knは、悪路判定レベルが大きくなるに従って、大きくなる。従って、乗算器315の出力は、路面状況が悪くなるに従って、大きくなる。即ち、路面状況が悪く成るに従って姿勢制御におけるリーンのトルク制御のゲインが大きくなる。
The
乗算器313、315の出力は、対応するリーン右ECU114とリーン左ECU115とに出力される。
The outputs of the
リーン右ECU114とリーン左ECU115とは、それぞれ、リーン右制御モータ134とリーン左制御モータ135とを駆動する。
The lean
次に、出力部223は、得られた制御量に基づいて、操作量を求め、対応する各ECU111〜119に供給する。例えば、出力部223は、リーン制御では、左右のリーンの量がmmで指示されるが、これを対応する駆動モータの回転角に変換する。
Next, the
各ECU111〜119は、Hブリッジ回路121〜129を介して、指示された各操作量だけモータ131〜139を駆動する。
これにより、転倒などが起こらず、安定して車両10の運行が可能となる。
Each of the
As a result, the
以上説明したように、この実施形態によれば、
目標値に従って動作したときの車両10の安定余裕度(目標安定余裕度)を求めて、この安定余裕度が増加するように、補正値を求め、さらに、車両10の実際の状況による車両の安定余裕度(実安定余裕度)を求めて、この安定余裕度が増加するように、補正値を求め、これらの補正値により、制御量を補正する。このため、車両10が不安定になりにくく、転倒が起こりにくい。また、リアルタイムの状況に対応して制御が可能となる。
As described above, according to this embodiment,
A stability margin (target stability margin) of the
また、悪路状況に従って、悪路である程、リーン制御の位置制御のゲインが小さくなり、リーントルク制御のゲインが大きくなる。このため、乗員の乗り心地が良くなる。 Further, according to the rough road condition, the gain of the lean control becomes smaller and the gain of the lean torque control becomes larger as the rough road. For this reason, the ride comfort of the occupant is improved.
なお、この発明は、上記実施形態に限定されず、種々の変形及び応用が可能である。 In addition, this invention is not limited to the said embodiment, A various deformation | transformation and application are possible.
悪路状況に従ってリーン位置制御のゲインとリーントルク制御のゲインとを相補的に変化させる他の例として、例えば、車両10が段差に乗り上げた際に、リーン位置制御のゲインとリーントルク制御のゲインとを相補的に変化させるようにしてもよい。
As another example of changing the gain of the lean position control and the gain of the lean torque control in a complementary manner according to the rough road situation, for example, when the
この場合、悪路状態にある、即ち、車両10が段差に乗り上げたことは、例えば、路面の傾斜θxが正でかつ所定の判定レベルKdansaを超えていること(θx>Kdansa>0)、かつ、荷重センサの測定値の変化率>基準値となったことにより判定可能である。荷重センサの変化率の基準値は、例えば、直近0.3秒間に30kg(15kg〜50kg)の変化があったこと等である。
In this case, the vehicle is in a rough road state, that is, the
この場合、コントローラ103は、例えば、図35に示すように、乗り上げ検出後、所定時間(例えば、1秒間)、係数(ゲイン)Knを通常値Knnormalの0から正の値、例えば、0.8に変化させ、係数(ゲイン)Kmを、通常値Kmnormalから小さな値に変化させる。この状態を一定時間(例えば、1秒間)維持し、続いて、元の値まで直線的に変化させて、1.5秒後にKn=Knnormal=0,Km=Kmnormalに戻す。
In this case, for example, as shown in FIG. 35, the
この乗り上げ処理は、悪路判定に基づくゲインの制御よりも優先度が高く設定される。
このような処理を行うことにより、乗り上げによる、乗り心地が良くない状態を改善することが可能となる。
This climbing process is set to have a higher priority than gain control based on rough road determination.
By performing such processing, it is possible to improve a state where riding comfort is not good.
なお、上記実施形態においては、指令に基づく姿勢制御と実値に基づく姿勢制御を統合して姿勢制御を行う制御システム100と制御システム100を備える3輪型の車両10に本願発明を適用した例を示した。この発明は上記実施形態に限定されず、図36に示すように、任意の構成の姿勢制御システムに広く適用可能である。
In the above-described embodiment, an example in which the present invention is applied to a
図36の例では、姿勢安定化制御システム331からは、リーン位置制御指令とリーントルク制御指令が補正システムに供給される。リーン位置制御指令は、リーン右制御モータ134又はリーン左制御モータ135の回転量[deg]を指示し、一方、リーン実位置は、レゾルバ等の回転角検出器で検出されたリーン右制御モータ134又はリーン左制御モータ135の実際の回転角を表す。
In the example of FIG. 36, a lean position control command and a lean torque control command are supplied from the posture
加算器332は、姿勢安定化制御システム331から供給されるリーン位置制御指令[deg]とセンサ群102に含まれているモータ回転角センサにより検出されたリーン実位置[deg]との差をリーンの位置制御量[deg]として求める。
The
乗算器333は、加算器332で求めた位置制御量[deg]に任意のゲインKmmを乗算する。
The
乗算器313は、乗算器333の出力に、係数(ゲイン)Kmを乗算する。
The
また、加算器311は、姿勢安定化制御システム331から供給されるリーントルク制御指令[N・m]とセンサ群102に含まれているトルクセンサにより検出されたリーン実トルク[N・deg]との差をリーンのトルク制御量[N・m]として求める。
Further, the
乗算器334は、加算器311で求めたトルク制御量[N・m]に任意のゲインKnnを乗算する。
乗算器315は、乗算器334の出力に、係数(ゲイン)Knを乗算する。
The
The
係数KmとKnとは、図34に例示したように、姿勢安定化制御システム331によって判別された悪路判別レベルが高くなるに従って、即ち、走行路が悪路面に成るに従って、それぞれ、大きくなり、あるいは、小さくなる係数である。
As illustrated in FIG. 34, the coefficients Km and Kn increase as the rough road determination level determined by the posture
乗算器313と315の出力の和が、対応するリーン右ECU114又はリーン左ECU115に出力される。
The sum of the outputs of the
車両の乗り上げについても、同様に、リーン位置とリーントルクが制御される。 Similarly, the lean position and the lean torque are controlled for the vehicle.
また、車輪の片輪あるいは両輪が浮いた場合などにも、リーン位置とリーントルクとの配分を制御し、乗り心地を良くしたり、段差落下等の場合には素早くリーンを伸ばして姿勢安定性を良くすることが望ましい。 Also, even when one or both wheels are floating, the distribution of lean position and lean torque is controlled to improve ride comfort, and in case of step fall, the lean is quickly extended to stabilize posture. It is desirable to improve.
このための回路構成を図37に示す。なお、図37の回路構成は、右リーンと左リーン用にそれぞれ用意される。
図37の例では、コントローラ103からは、リーン位置制御指令とリーントルク制御指令が補正システムに供給される。リーン位置制御指令は、リーン右制御モータ134又はリーン左制御モータ135の回転量[deg]を指示し、一方、リーン実位置は、レゾルバ等の回転角検出器で検出されたリーン右制御モータ134又はリーン左制御モータ135の実際の回転角を表す。
A circuit configuration for this purpose is shown in FIG. Note that the circuit configuration of FIG. 37 is prepared for right lean and left lean, respectively.
In the example of FIG. 37, the lean position control command and the lean torque control command are supplied from the
加算器341は、リーン位置制御指令deg*[deg]とリーン実位置[deg]との差をリーンの位置制御量[deg]として求める。
The
乗算器342は、加算器341で求めた位置制御量[deg]に任意のゲインKmmを乗算する。ゲインKmmは、例えば、1でもよい。
The
乗算器343は、乗算器342の出力に、コントローラ103から供給される係数(ゲイン)Kmを乗算する。
The
また、加算器344は、リーントルク制御指令Iqr*[N・m]とリーン実トルク[N・m]との差をリーンのトルク制御量[N・m]として求める。
Further, the
乗算器345は、加算器344で求めたトルク制御量[N・m]に任意のゲインKnnを乗算する。ゲインKnnは、例えば、1でもよい。
The
乗算器346は、乗算器345の出力に、コントローラ103から供給される係数(ゲイン)Knを乗算する。
The multiplier 346 multiplies the output of the
乗算器343と346の出力の和が、対応するリーン右ECU114又はリーン左ECU115に出力される。
The sum of the outputs of the
係数KmとKnとは、図38に例示したように、コントローラ103により生成される指数ΔW*の変化に対して、相補的に変化する。
The coefficient Km and Kn, as illustrated in FIG. 38, with respect to indices [Delta] W * changes generated by the
ここで、指数ΔW*は、前輪にかかる荷重の目標値Wf*と、リーンモータのトルクから推定した荷重Wf*^との差分、すなわち、目標荷重と実荷重との偏差に相当する。例えば、リーン右に注目すると、指数ΔW*は、前右輪12にかかる荷重の目標値Wfr*と、リーン右制御モータ134のトルクから推定した荷重Wfr*^との差分、すなわち、目標荷重と実荷重との偏差に相当する。同様に、リーン左に注目すると、指数ΔW*は、前左輪13にかかる荷重の目標値ΔWfL*と、リーン左制御モータ135のトルクから推定した荷重WfL*^との差分、すなわち、目標荷重と実荷重との偏差に相当する。
Here, the index ΔW * corresponds to the difference between the target value Wf * of the load applied to the front wheels and the load Wf * ^ estimated from the torque of the lean motor, that is, the deviation between the target load and the actual load. For example, focusing on the lean right, the index ΔW * is the difference between the target value Wfr * of the load applied to the front
なお、目標値Wfr*と目標値WfL*とは、例えば、次のようにして求めることができる。
Tdr=(Td/2)・cosθy+(h・tanθy)・cosθy
TdL=(Td/2)・cosθy−(h・tanθy)・cosθy
Wfr*=Wfm・TdLm/Tdm+Wfm・(Gx^・cosθy/g)・(hm/Tdm)
WfL*=Wfm・Tdrm/Tdm−Wfm・(Gx^・cosθy/g)・(hm/Tdm)
The target value Wfr * and the target value WfL * can be obtained as follows, for example.
Tdr = (Td / 2) · cos θy + (h · tan θy) · cos θy
TdL = (Td / 2) · cos θy− (h · tan θy) · cos θy
Wfr * = Wfm · TdLm / Tdm + Wfm · (Gx ^ · cosθy / g) · (hm / Tdm)
WfL * = Wfm · Tdrm / Tdm−Wfm · (Gx ^ · cos θy / g) · (hm / Tdm)
このような構成とすることにより、片車輪あるいは両車輪が浮いた場合などに、車輪に係る荷重の偏差ΔW*が大きくなり、係数Knの比重が大きくなって、トルク制御のゲインが大きくなり、乗り心地及び姿勢安定性が維持される。 With such a configuration, when one wheel or both wheels float, the load deviation ΔW * relating to the wheel increases, the specific gravity of the coefficient Kn increases, and the torque control gain increases. Ride comfort and posture stability are maintained.
なお、図38の横軸を車輪のトルクの変動回数/秒とすることにより、上述の悪路状況に対応する位置制御とトルク制御の連続的に補正にも同様のシステム構成を採用できる。
また、図37のリーン位置とリーントルクとの配分を制御回路に関しても、コントローラ103に限定されず、任意の構成の姿勢安定化制御システムに適用可能である。
Incidentally, by setting the horizontal axis of FIG. 38 to the number of fluctuations / second of the torque of the wheel, a similar system configuration can be adopted for continuous correction of position control and torque control corresponding to the above-mentioned rough road condition.
Also, the distribution of the lean position and the lean torque in FIG. 37 is not limited to the
上述の姿勢制御を適切に行うためには、モータ131〜139の回転角の検出が必要である。このため、各モータ131〜139には、図39に示すように、相対角センサ501と絶対角センサ502とが配置されている。相対角センサ501は、適宜設定された基準点からの回転角(モータ電気角)を測定する。一方、絶対角センサ502は、所定の固定の基準点からの回転角を測定する又はクラッチ電源オフ時にモータを位置を保持するものである。
In order to perform the above-described posture control appropriately, it is necessary to detect the rotation angles of the
これらの回転角センサ501,502は、動作中は、例えば、相対角センサ501の測定角の変化量と絶対角センサ502の測定角の変化量とを比較し、変化量が一致するか否かを判別することにより、各回転角センサ501,502が正常であるか否かを判別することができる。
During operation, these
しかし、電源投入時などに、絶対角センサ502が正常であるか否か、さらに、その時点の測定角が正しい値であるか否かを判別することができない。このような問題を解決するため、本実施形態においては、コントローラ103内に書き換え可能な不揮発性メモリ、例えば、フラッシュメモリ511を配置する。コントローラ103は、電源切断時(イグニッションオフ時)には、図40(a)に示すように、所定の他の処理(ステップS11)実行後、クラッチを継合する(ステップS12)。続いて、絶対角センサ502の値を読み取り(ステップS13)、フラッシュメモリ511に保存する(ステップS14)。続いて、必要な他の処理を実行し、(ステップS15)、電源を切断して(ステップS16)、処理を終了する。
However, when the power is turned on, it is impossible to determine whether or not the
一方、電源投入時(イグニッションオン時)には、初期化処理を行う一方で、絶対角センサ502の測定値を読み取る(ステップS21)。続いて、フラッシュメモリ511に記憶されていた値を読み出し(ステップS22)、絶対角センサ502から今回読み出した値とフラッシュメモリ511から読み出した値とを比較する(ステップS23)。
On the other hand, when the power is turned on (when the ignition is on), initialization processing is performed, and the measurement value of the
2つの値が一致すれば(ステップS24;Yes)、絶対角センサ502が正常であると判別し、絶対角センサ502の出力データをモータの回転の絶対角として採用する(ステップS25)。一方、ステップS24で、2つの値が一致しないと判別された場合(ステップS24;No)、所定のエラー処理を行う(ステップS26)。
If the two values match (step S24; Yes), it is determined that the
このようにして、絶対角センサの正常・異常を電源投入時に判別することが可能となる。 In this way, it is possible to determine whether the absolute angle sensor is normal or abnormal when the power is turned on.
また、例えば、上記実施形態における構成、動作、変数、演算式等が一例であり、これらに限定されるものではない。例えば、図34に示した係数(ゲイン)Kn、Kmを特定するためのマップや、図35に示したタイムテーブルは、適宜変更可能である。 Further, for example, the configurations, operations, variables, arithmetic expressions, and the like in the above embodiment are examples, and the present invention is not limited to these. For example, the map for specifying the coefficients (gains) Kn and Km shown in FIG. 34 and the time table shown in FIG. 35 can be changed as appropriate.
10 車両
11 ボディ
12 前右輪
13 前左輪
14 後輪
19 ドライバ
21 シート
23 アームレスト
24 アームレスト
25 グリップ操作装置
26 グリップ操作装置
31 前輪右支持機構
32 前輪左支持機構
33 後輪支持機構
34 ステアリング部
100 制御システム
101 操作部
102 センサ群
103 コントローラ
105 Gセンサ(加速度センサ)
106 レートセンサ
107 ホイールベースセンサ
108 速度センサ
109 リーンセンサ
111 前輪右駆動ECU
112 前輪左駆動ECU
113 ステアリングECU
114 リーン右ECU
115 リーン左ECU
116 姿勢制御ECU
117 ブレーキ前右制御ECU
118 ブレーキ前左制御ECU
119 ブレーキ後制御ECU
121〜129Hブリッジ回路(3相ブリッジ回路)
131〜139 モータ
201 プロセッサ
202 不揮発性メモリ
203 RAM
204 入出力部
211 入力部
212 前後運動目標値演算部
213 左右運動目標値演算部
214 重心位置換算演算部
215 傾斜角推定演算部
216 前後制御量演算部
217 左右制御量演算部
218 目標安定余裕度演算部
219 実安定余裕度演算部
220 荷重制御補正量演算部
221 加算器
222 調停処理部
223 出力部
331 姿勢安定化制御システム
401 指令状態演算部
402 θIi*演算部
403 min(θi*)・||fri*||演算部
404 目標安定余裕補正量演算部
411 実状態演算部
412 θIi演算部
413 min(θi)・||fri||演算部
414 実安定余裕補正量演算部
DESCRIPTION OF
106
112 Front wheel left drive ECU
113 Steering ECU
114 lean right ECU
115 lean left ECU
116 Attitude control ECU
117 Front brake right control ECU
118 Brake front left control ECU
119 ECU after braking
121-129H bridge circuit (3-phase bridge circuit)
131-139
204 Input /
Claims (18)
前記車両の前記前左輪に対するボディの高さを制御する左リーン制御手段と、
前記車両の位置する路面の傾きを求める路面傾斜取得手段と、
前記車両の重心に加わる力を求める重心力取得手段と、
前記重心力取得手段により取得された重心に加わる力を、前記後輪と前記前左輪を結ぶ線を含む第1の垂面、前記後輪と前記前右輪を結ぶ線を含む第2の垂面、前記前輪同士を結ぶ線を含む垂面に投影した力を求める投影手段と、
前記投影手段により求められた各垂面に投影した力が、各垂面に投影した路面に直角方向となるように、前記右リーン制御手段の制御量と前記左リーン制御手段の制御量とを設定する制御量設定手段と、
を備える、ことを特徴とする姿勢制御装置。 A right lean control means for controlling the height of the body relative to the front right wheel of a vehicle comprising a body, a front right wheel, a front left wheel, and a rear wheel;
Left lean control means for controlling the height of the body relative to the front left wheel of the vehicle;
Road surface inclination obtaining means for obtaining the inclination of the road surface on which the vehicle is located;
A center-of-gravity force obtaining means for obtaining a force applied to the center of gravity of the vehicle;
The force applied to the center of gravity acquired by the center-of-gravity force acquisition means is a first vertical surface including a line connecting the rear wheel and the front left wheel, and a second vertical including a line connecting the rear wheel and the front right wheel. A projection means for obtaining a force projected on a vertical plane including a plane and a line connecting the front wheels;
The control amount of the right lean control means and the control amount of the left lean control means are set so that the force projected on each vertical surface obtained by the projection means is perpendicular to the road surface projected on each vertical surface. Control amount setting means to be set;
An attitude control device comprising:
前記路面傾斜取得手段は、
前記ピッチレートセンサにより検出されたピッチレートを積分することにより車両の前後方向の傾斜角θxを求めるピッチ積分手段と、前記加速度センサによって検出された車両の前後方向の加速度に基づいて、車両の前後方向の傾斜角θxtを求める前後方向加速度傾斜取得手段と、前記ピッチ積分手段が求めた車両の傾斜角θxtを、前記前後方向加速度傾斜取得手段が取得した傾斜角で補正するX補正手段と、求めた車両傾斜角θxtから、車両前後方向の車両単独の傾斜角θxv分を減算するX減算手段と、を備える前後方向路面傾斜角取得手段と、
前記ロールレートセンサにより検出されたロールレートを積分することにより車両の左右方向の傾斜角θyを求めるロール積分手段と、前記加速度センサによって検出された車両の左右方向の加速度に基づいて、車両の左右方向の傾斜角θytを求める左右方向加速度傾斜取得手段と、前記ロール積分手段が求めた車両の傾斜角θytを、前記左右方向加速度傾斜取得手段が取得した傾斜角で補正するY補正手段と、求めた車両傾斜角θytから、車両左右方向の車両単独の傾斜角θyv分を減算するY減算手段と、を備える左右方向傾斜角取得手段と、
を備える、
ことを特徴とする請求項1に記載の姿勢制御装置。 An acceleration sensor, a speed sensor, a pitch rate sensor, and a roll rate sensor;
The road surface inclination acquisition means is
Based on the pitch integration means for obtaining the vehicle tilt angle θx by integrating the pitch rate detected by the pitch rate sensor and the vehicle longitudinal acceleration detected by the acceleration sensor. A longitudinal acceleration inclination obtaining means for obtaining a direction inclination angle θxt, an X correction means for correcting the vehicle inclination angle θxt obtained by the pitch integration means with the inclination angle obtained by the longitudinal acceleration inclination obtaining means, and X subtracting means for subtracting the vehicle inclination angle θxv of the vehicle alone in the vehicle longitudinal direction from the vehicle inclination angle θxt,
Based on the roll integration means for obtaining the tilt angle θy in the left-right direction of the vehicle by integrating the roll rate detected by the roll rate sensor, and the left-right acceleration of the vehicle based on the acceleration in the left-right direction of the vehicle detected by the acceleration sensor. A lateral acceleration inclination obtaining means for obtaining a direction inclination angle θyt; a Y correction means for correcting the vehicle inclination angle θyt obtained by the roll integrating means with the inclination angle obtained by the lateral acceleration inclination obtaining means; Left and right direction inclination angle acquisition means comprising: Y subtraction means for subtracting the vehicle inclination angle θyv of the vehicle alone in the vehicle left and right direction from the vehicle inclination angle θyt.
Comprising
The attitude control device according to claim 1.
前記ピッチレートセンサにより検出されたピッチレートに基づいて制御量を抑制する第1の抑制手段と、
前記ロールレートセンサにより検出されたロールレートに基づいて制御量を抑制する第2の抑制手段と、
を備える、
ことを特徴とする請求項2に記載の姿勢制御装置。 The control amount setting means includes
First suppression means for suppressing a control amount based on a pitch rate detected by the pitch rate sensor;
Second suppression means for suppressing the control amount based on the roll rate detected by the roll rate sensor;
Comprising
The attitude control device according to claim 2.
前記第2の抑制手段は、前記ロールレートセンサにより検出されたロールレートに基づいて前記制御量にスルーレートを設定する手段、又は、前記ロールレートセンサにより検出されたロールレートに基づいて前記制御量のゲインを正制御する手段、を備える、
ことを特徴とする請求項3に記載の姿勢制御装置。 The first suppression means is a means for setting a slew rate to the control amount based on the pitch rate detected by the pitch rate sensor, or the control amount based on the pitch rate detected by the pitch rate sensor. Means for positively controlling the gain of
The second suppression means is means for setting a slew rate to the control amount based on the roll rate detected by the roll rate sensor, or the control amount based on the roll rate detected by the roll rate sensor. Means for positively controlling the gain of
The attitude control device according to claim 3.
車両の位置する路面の傾斜角を推定する路面傾斜角推定手段と、
前記路面傾斜角推定手段により推定した路面の傾斜角に基づいて、ボディの姿勢を制御する姿勢制御手段と
を備え、
前記路面傾斜角推定手段は、
前記車両の加速度を求める加速度取得手段と、
車両のピッチレートとロールレートをそれぞれ求めるレート取得手段と、
前記加速度取得手段により取得された加速度に基づいて車両の前後方向の傾斜角θxtを求める車両前後方向傾斜角取得手段と、
前記加速度取得手段により取得された加速度に基づいて車両の左右方向の傾斜角θytを求める車両左右方向傾斜角取得手段と、
前記レート取得手段で取得されたピッチレートを積分することにより車両の前後方向の傾斜角θxtを求める第2の車両前後方向傾斜角取得手段と、
前記レート取得手段で取得されたロールレートを積分することにより車両の左右方向の傾斜角θytを求める第2の車両左右方向傾斜角取得手段と、
前記車両前後方向傾斜角取得手段により求められた車両の前後方向の傾斜角θxt及び前記第2の車両前後方向傾斜角取得手段により求められた車両の前後方向の傾斜角θxtに基づいて、路面の前後方向傾斜角θxを推定する路面前後方向傾斜角推定手段と、
前記車両左右方向傾斜角取得手段により求められた車両の左右方向の傾斜角θyt及び前記第2の車両左右方向傾斜角取得手段により求められた車両の左右方向の傾斜角θytに基づいて、路面の左右方向傾斜角θyを推定する路面左右方向傾斜角推定手段と、
を備える、
ことを特徴とする姿勢制御装置。 An attitude control device that controls the attitude of a vehicle including a body, front wheels, and rear wheels,
Road surface inclination angle estimating means for estimating the inclination angle of the road surface on which the vehicle is located;
Posture control means for controlling the posture of the body based on the road surface inclination angle estimated by the road surface inclination angle estimation means;
The road surface inclination angle estimating means includes:
Acceleration obtaining means for obtaining acceleration of the vehicle;
Rate acquisition means for determining the vehicle pitch rate and roll rate respectively;
Vehicle front-rear direction tilt angle acquisition means for obtaining a vehicle front-rear direction tilt angle θxt based on the acceleration acquired by the acceleration acquisition means;
Vehicle left-right direction tilt angle obtaining means for obtaining a left-right direction tilt angle θyt based on the acceleration obtained by the acceleration obtaining means;
Second vehicle front-rear direction tilt angle acquisition means for obtaining the vehicle front-rear direction tilt angle θxt by integrating the pitch rate acquired by the rate acquisition means;
Second vehicle left-right direction inclination angle acquisition means for obtaining the right-left direction inclination angle θyt by integrating the roll rate acquired by the rate acquisition means;
Based on the vehicle front-rear direction tilt angle θxt determined by the vehicle front-rear direction tilt angle acquisition unit and the vehicle front-rear direction tilt angle θxt determined by the second vehicle front-rear direction tilt angle acquisition unit, Road surface front-rear direction tilt angle estimating means for estimating the front-rear direction tilt angle θx;
Based on the vehicle left-right direction inclination angle θyt determined by the vehicle left-right direction inclination angle acquisition means and the vehicle left-right direction inclination angle θyt determined by the second vehicle left-right direction inclination angle acquisition means, Road surface lateral direction inclination angle estimation means for estimating the lateral direction inclination angle θy;
Comprising
An attitude control device characterized by the above.
前記第2の車両左右方向傾斜角取得手段は、前記車両左右方向傾斜角取得手段により取得された左右方向の傾斜角θyを、前記ロールレートの積分値の初期値に設定する手段を含む、
ことを特徴とする請求項5に記載の姿勢制御装置。 The second vehicle front-rear direction inclination angle acquisition means includes means for setting the front-rear direction inclination angle θx acquired by the vehicle front-rear direction inclination angle acquisition means as an initial value of the integrated value of the pitch rate,
The second vehicle left-right direction inclination angle acquisition means includes means for setting the left-right direction inclination angle θy acquired by the vehicle left-right direction inclination angle acquisition means as an initial value of the integral value of the roll rate.
The posture control apparatus according to claim 5.
前記路面左右方向傾斜角推定手段は、前記車両横滑り角の変化率が所定の基準より大きい場合には、前記第2の車両左右方向傾斜角取得手段により求められた車両の左右方向の傾斜角θytに基づいて、路面の左右方向傾斜角θyを推定する、
ことを特徴とする請求項5又は6に記載の姿勢制御装置。 The road surface front-rear direction inclination angle estimation means is based on the vehicle front-rear direction inclination angle θxt obtained by the second vehicle front-rear direction inclination angle acquisition means when the deceleration of the vehicle is larger than a reference value. To estimate the forward / backward inclination angle θx of the road surface,
When the rate of change in the vehicle side slip angle is greater than a predetermined reference, the road surface left-right direction inclination angle estimation means determines the vehicle inclination angle θyt in the left-right direction obtained by the second vehicle right-and-left direction inclination angle acquisition means. Based on the above, the left-right direction inclination angle θy of the road surface is estimated,
The attitude control device according to claim 5 or 6, wherein
前記車両の前記前左輪に対するボディの高さを制御する左リーン制御手段と、
車両の位置する路面の傾斜角を求める路面傾斜角推定手段と、
前記路面傾斜角推定手段が推定した路面の傾斜角に基づいて、車両の安定性を高めるように、前記右リーン制御手段と前記左リーン制御手段との制御量をそれぞれ求めて設定する制御量取得手段と、を備え、
前記制御量取得手段は、前記右リーン制御手段の制御量と前記左リーン制御手段の制御量とを異なった方向に設定する場合には、車両の重心を下げるように制御量を設定する、
ことを特徴とする姿勢制御装置。 A right lean control means for controlling the height of the body relative to the front right wheel of a vehicle comprising a body, a front right wheel, a front left wheel, and a rear wheel;
Left lean control means for controlling the height of the body relative to the front left wheel of the vehicle;
Road surface inclination angle estimating means for obtaining an inclination angle of the road surface on which the vehicle is located;
Control amount acquisition for determining and setting control amounts of the right lean control means and the left lean control means, respectively, so as to enhance the stability of the vehicle based on the road inclination angle estimated by the road surface inclination angle estimation means Means, and
The control amount acquisition means sets the control amount so as to lower the center of gravity of the vehicle when setting the control amount of the right lean control means and the control amount of the left lean control means in different directions.
An attitude control device characterized by the above.
前記制御量取得手段は、前記走行状態判別手段により判別された走行状態が所定の状態の場合に、車両の重心を下げるように制御量を設定する、
ことを特徴とする請求項8に記載の姿勢制御装置。 The vehicle further comprises a traveling state determining means for determining the traveling state of the vehicle,
The control amount obtaining means sets the control amount so as to lower the center of gravity of the vehicle when the traveling state determined by the traveling state determining means is a predetermined state;
The posture control apparatus according to claim 8.
ことを特徴とする請求項8又は9に記載の姿勢制御装置。 The control amount setting unit sets the control amount so as to lower the center of gravity of the vehicle when the traveling state determined by the traveling state determining unit is a predetermined high-speed traveling state or a predetermined unstable state. ,
The attitude control device according to claim 8 or 9, wherein
求めた右リーンの制御量と左リーンの制御量との差が、第1の基準より小さい場合には、制御量を0に修正し、
求めた右リーンの制御量と左リーンの制御量との差が、第1の基準以上で第2の基準より小さい場合には、制御量を小さい値に修正し、
求めた右リーンの制御量と左リーンの制御量との差が、第2の基準以上で第3の基準より小さい場合には、車両の重心が下がるように制御量を修正する、
ことを特徴とする請求項8、9又は10に記載の姿勢制御装置。 The control amount setting means includes
If the difference between the calculated right lean control amount and the left lean control amount is smaller than the first reference, the control amount is corrected to 0;
If the difference between the calculated right lean control amount and the left lean control amount is greater than or equal to the first criterion and smaller than the second criterion, the control amount is corrected to a smaller value,
If the difference between the calculated right lean control amount and the left lean control amount is greater than or equal to the second reference and less than the third reference, the control amount is corrected so that the center of gravity of the vehicle is lowered.
The attitude control device according to claim 8, 9 or 10.
車両が位置する路面の傾斜角を推定する傾斜角推定手段と、
車両の重心に加わる力を求める印加力取得手段と、
前記印加力取得手段により取得された力が、前記路面に直角となるように、前記姿勢制御手段による前記前右輪に対する前記ボディの位置と前記前左輪に対する前記ボディの位置とを修正するための制御量を求める制御量判別手段と、
車両の走行状態を判別する走行状態判別手段と、
前記走行状態判別手段により判別された前記車両の走行状態に応じて、前記制御量を補正する制御量補正手段と、
を備える、ことを特徴とする姿勢制御装置。 Attitude control means for controlling the attitude of the vehicle by controlling the height of the body relative to the front right wheel and the height of the body relative to the front left wheel of a vehicle including a body, a front right wheel, a front left wheel, and a rear wheel. When,
An inclination angle estimating means for estimating an inclination angle of a road surface on which the vehicle is located;
Applied force obtaining means for obtaining a force applied to the center of gravity of the vehicle;
For correcting the position of the body with respect to the front right wheel and the position of the body with respect to the front left wheel by the attitude control means so that the force acquired by the applied force acquisition means is perpendicular to the road surface. A control amount determining means for obtaining a control amount;
Traveling state determining means for determining the traveling state of the vehicle;
Control amount correction means for correcting the control amount in accordance with the traveling state of the vehicle determined by the traveling state determination means;
An attitude control device comprising:
前記制御量補正手段は、前記加速度検出手段により検出された加速度が正の値の加速時には前記ボディが前に屈み、負の値の減速時には前記ボディが後ろに屈むように、前記制御量を補正する、
ことを特徴とする請求項12に記載の姿勢制御装置。 The traveling state determination means includes acceleration detection means for measuring the acceleration of the vehicle,
The control amount correction means corrects the control amount so that the body bends forward when the acceleration detected by the acceleration detection means is a positive value and the body bends backward when the acceleration is negative. ,
The attitude control apparatus according to claim 12, wherein
前記制御量補正手段は、前記走行状態判別手段が車両が旋回状態にあると判別したときに、前記ボディが旋回方向と逆方向に屈むように制御量を補正する、
ことを特徴とする請求項12又は13に記載の姿勢制御装置。 The traveling state determining means includes means for detecting a turning state of the vehicle,
The control amount correction means corrects the control amount so that the body bends in a direction opposite to the turning direction when the traveling state determination means determines that the vehicle is in a turning state.
The attitude control device according to claim 12 or 13,
前記ボディの姿勢を安定化させるように、前記アクチュエータの位置指定する位置指令を生成する手段と、
前記ボディの姿勢を安定化させるように、前記アクチュエータのトルクを指定するトルク指令を生成する手段と、
路面状況を判別する路面状況判別手段と、
前記路面状況判別手段により判別された路面状況に基づいて、前記位置指令と前記トルク指令との配分を制御する配分制御手段と、
前記配分制御手段により配分が制御された後の指令に基づいて、前記アクチュエータを駆動する駆動手段と、
を備える、ことを特徴とする姿勢制御装置。 An actuator for controlling the height of the body relative to the front wheel of a vehicle comprising a body, a front wheel, and a rear wheel;
Means for generating a position command for specifying the position of the actuator so as to stabilize the posture of the body;
Means for generating a torque command specifying the torque of the actuator so as to stabilize the posture of the body;
Road surface condition determining means for determining the road surface condition;
Distribution control means for controlling distribution of the position command and the torque command based on the road surface condition determined by the road surface condition determination means;
Drive means for driving the actuator based on a command after distribution is controlled by the distribution control means;
An attitude control device comprising:
ことを特徴とする請求項15に記載の姿勢制御装置。 The distribution control unit distributes the position command and the torque command so that the position control amount of the actuator is reduced and the torque is increased when the road surface condition determination unit detects that the road surface is a predetermined rough road. To
The attitude control device according to claim 15.
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