JP2019023667A

JP2019023667A - 連結ハイブリッド動的システムを試験する方法およびシステム

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Publication number: JP2019023667A
Application number: JP2018219156A
Authority: JP
Inventors: エム．フリッケデイビッド; m fricke David
Original assignee: MTS Systems Corp
Current assignee: MTS Systems Corp
Priority date: 2013-09-09
Filing date: 2018-11-22
Publication date: 2019-02-14
Anticipated expiration: 2034-09-09
Also published as: CN105659065A; CN105659065B; US20200096420A1; EP3044562A1; US10876930B2; WO2015035390A1; US20150134291A1; JP6751428B2; KR102287994B1; US10371601B2; KR20160053993A; JP2016529527A

Abstract

【課題】連結ハイブリッド動的システムを試験する方法およびシステムの提供。【解決手段】試験システムおよび方法は、物理的構成要素を試験するように構成される物理的試験装置を含む。プロセッサは、モデル化された試験データ、連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分および第２の仮想モデル部分で構成され、第１の仮想モデル部分、第２の仮想モデル部分、および物理的構成要素は、連結ハイブリッド動的システムを構成する。被試験構成要素が第２の仮想モデル部分に応答し、それが順に、モデル化された試験データを含む第１の入力、連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分の運動である第２の入力、被試験物理的構成要素を有する試験装置からの制御モード応答である第３の入力、および連結ハイブリッド動的システムのための誘導制御を含む第４の入力を受信するように、プロセッサは、試験装置を制御するように構成される。【選択図】図４

Description

（関連出願の引用）
本願は、米国仮特許出願第６１／８７５，６１５号（２０１３年９月９日出願）の利益を主張する。

以下の議論は、一般的な背景情報のために提供されるにすぎず、請求される主題の範囲を決定することの補助として使用されるように意図されていない。

本発明は、その全体で参照することにより本明細書に組み込まれる、米国特許第８，１３５，５５６号（特許文献１）および米国特許出願公開第ＵＳ２０１３／０３０４４４Ａ１号（特許文献２）に関連する。概して、前述の出願は、連結ハイブリッド動的システムのシミュレーションを制御するための配置を提供する。この配置は、システムの物理的構造構成要素を駆動し、駆動信号入力を試験装置に印加した結果として試験装置応答を生成するように構成される、物理的試験装置を備えている。プロセッサは、物理的構成要素に対する補完システムの仮想モデル（また、本明細書では「仮想モデル」）で構成される（すなわち、補完システムの仮想モデルと物理的構成要素とは、完全ハイブリッド動的システムを構成する）。プロセッサは、入力として試験装置応答のうちの第１の部分を受信し、入力として受信した試験装置応答のうちの第１の部分と仮想駆動とを使用して、補完システムのモデル応答を生成する。プロセッサはさらに、試験装置応答のうちの異なる第２の部分を、補完システムの仮想モデルからの対応する応答と比較して差を形成するように構成され、差は、試験装置駆動信号を生成するために使用されるであろう、システム動的応答モデルを形成するために使用される。

実施形態では、プロセッサはさらに、試験駆動信号を生成し、試験装置応答を受信し、補完システムの仮想モデルからの応答を生成し、試験装置応答を補完システムの仮想モデルからの応答と比較して、ハイブリッドシミュレーションプロセス誤差を生成するように構成される。次いで、誤差は、補完システムの仮想モデルからの応答と試験装置応答との間の差が定義された閾値を下回るまで、反復様式でシステム動的応答モデルの逆関数を使用して低減させられる。

概略図が異なる形態であるが、同一の参照番号を伴う図１および２として本明細書で図示される、米国特許出願公開第ＵＳ２０１３／０３０４４４１Ａ１号の図１１および１２で図示される、一実施形態では、ランダム試験装置駆動７８’が、その上に設置された車両８０’を有する試験装置７２’の中に再生される。試験装置７２’は、負荷および／または変位を車両８０’の各スピンドルに加える。ランダム試験装置駆動７８’は、装置コントローラ７４’に提供されるランダム振幅、広帯域周波数の駆動等の一般的駆動であり得、そして、装置コントローラ７４’は、試験装置７２’のアクチュエータを制御する。複数の応答８２’、例えば、６自由度（６ＤＯＦ）が、各スピンドルに対する好適なセンサから得られ、それらは、本実施形態では、各スピンドルに対する仮想タイヤおよびホイールアセンブリ（非現実のタイヤおよびホイール、また、本明細書では「ＤＷＴ」）を備えている補完システムの仮想モデル７０’に適用される。例えば、限定ではないが、複数の応答８２’は、各スピンドルにおいて、垂直力、縦方向変位、側方変位、キャンバ角、および操向角を含むことができる。試験装置７２’からの他の応答８４’は、補完システムの仮想モデル７０’からの応答８８’と比較される。再度、例えば、限定ではないが、応答８８’は、垂直変位、縦力、横力、キャンバモーメント、および操向モーメントを含むことができる。他の応答信号が試験装置７２’から提供され得るので、力および変位信号は例示的にすぎないことに留意されたい。

試験装置７２’からの応答８２’は、タイヤおよびホイールアセンブリの仮想モデル７０’へのランダム駆動８６’を形成するための入力として供給される。仮想車両モデル７０’は、被試験構成要素、この場合は、ホイールおよびタイヤを差し引いた車両８０’を除外する。仮想モデル７０’は、ランダム応答信号８８’でランダム駆動入力信号８６’に応答する。

プロセスの第３のステップでは、タイヤおよびホイールの仮想モデル７０’のランダム応答８８’が、関連付けられた試験装置ランダム応答８４’と比較される。比較９０’が、ランダム応答差９２’（本明細書では、力、モーメント、および変位を含む）を形成するように行われる。ランダム応答差９２’とランダム装置駆動７８’との間の関係は、システム動的応答モデル７６’を確立する。複合システム動的応答モデル７６’の決定は、高出力および高速の計算能力が必要とされないようにオフラインプロセスで行われ得る。システム動的応答モデル７６’のオフライン測定は、タイヤおよびホイールの仮想モデル７０’の応答８８’と、車両８０’が物理的システムの中にあるときの装置入力への装置応答８４’との間の差の感度を測定する。さらに、データを取得する必要がないため、仮想モデル内で、または物理的環境において、任意の構成要素がどのように応答するであろうかという予備知識がなくても、その構成要素を試験することができる。システム動的応答モデル７６’のオフライン測定は、補完システムの仮想モデルの応答８８’と、構成要素８０’が物理的システムの中にあるときの装置入力への装置応答８４’との間の差の感度を測定する。装置駆動７８’とシステム応答差９２’との間の関係がモデル化されると、図２で見られるように、オフライン反復プロセスが行われる。これは、試験駆動開発ステップと見なされ得る。

オフライン反復である、図２の反復プロセスでは、ＤＷＴの仮想モデル７０’が使用される。仮想ＤＷＴは、仮想試験道路７９’上で駆動され、応答８８’を生成する。仮想試験道路入力７９’および／またはパワートレインおよび操向８３’（駆動者入力）に加えて、補完システムの仮想モデル７０の追加の入力が、参照数字８６’として示されている。モデル７０’への追加のモデル入力８６’は、試験装置７２’からの試験装置応答８２’ならびにＤＷＴ誘導８５’の入力に基づく。追加のモデル入力８６’は、試験中に車両モデル７０に同時に適用される。最初の反復（Ｎ＝０）に対して、補完システムの仮想モデル７０への入力８６’は、典型的には、ゼロであろう。

仮想モデル７０’の応答８８’は、試験装置７２’からの試験装置応答８４’と比較される。この試験装置応答８４’は、応答８８’と同一の力および／または変位であるため、比較は、９２’で示される応答差を伴うコンパレータ９０’によって、行われることができる。

応答差９２’は、コンパレータ１０６’によって所望の差１０４’と比較される。典型的には、所望の差１０４’は、反復制御プロセスのためにゼロに設定されるであろうが、他の所望の差が採用され得る。

応答差９２’と所望の差１０４’との間の比較は、シミュレーション誤差１０７’を生じ、誤差１０７’は、図１に示されるステップにおいて以前に決定されたシステム動的応答モデル７６’の逆関数（ＦＲＦ−１）７７’によって使用される。駆動補正１０９’が、１１２’において前の試験装置駆動信号１１０’に追加され、次の試験装置駆動信号７８’を生成する。

次の試験装置駆動信号７８’が試験装置７２’に印加され、第１および第２の応答８２’、８４’が測定される。応答８２’が、ＤＷＴモデル７０’に適用され、プロセッサおよび仮想ＤＷＴモデル７０’を介して、応答８８’を生成し、応答８８’は、試験装置応答８４’と比較され、別のシミュレーション誤差１０７’を生成する。補正された駆動７８’を適用し、シミュレーション誤差１０７’を生成するプロセスは、結果として生じるシミュレーション誤差１０７’が所望の許容差値に低減されるまで、反復して繰り返される。

最終試験装置駆動信号７８’の決定に続いて、最終試験装置駆動信号７８’は、試験構成要素８０’の試験で使用される。試験装置駆動信号７８’は、装置７２’を駆動する試験装置コントローラ７４’への入力である。応答８２’以外に上記で示されるように、ＤＷＴモデル７０’はまた、入力として、デジタル道路データ７９’、８３’で示されるＤＷＴへのパワートレインおよび操向入力、および／またはＤＷＴ誘導８５’も受信する。したがって、物理的なタイヤおよびホイールが以前に測定および試験されている必要なく、または実際には存在する必要さえなく、性能試験、耐久性試験、および他のタイプの試験が、物理的構成要素８０’、本明細書では車両で行われ得る。

米国特許第８，１３５，５５６号明細書米国特許出願公開第２０１３／０３０４４４号明細書

本明細書の本概要および要約は、発明を実施するための形態において以下でさらに説明される、簡略化された形態の概念の選択を紹介するために提供される。本概要および要約は、請求される主題の主要な特徴または不可欠な特徴を識別するように意図されておらず、請求される主題の範囲を決定することの補助として使用されるようにも意図されていない。請求される主題は、背景技術で記述される、いずれかまたは全ての不利点を解決する実装に限定されない。

本発明の側面は、連結ハイブリッド動的システムを試験するための試験システムおよび方法を含む。試験システムは、物理的構成要素を試験するように構成されている物理的試験装置と、モデル化された試験データ、連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分、および連結ハイブリッド動的システムの第２の仮想モデル部分を記憶している非一過性のコンピュータ記憶デバイスであって、第１の仮想モデル部分、第２の仮想モデル部分、および物理的構成要素は、連結ハイブリッド動的システムを構成する、非一過性のコンピュータ記憶デバイスとを含む。プロセッサは、記憶デバイスとともに動作可能であり、被試験物理的構成要素がシステムの第２の仮想モデル部分に応答し、第２の仮想モデル部分が順に、モデル化された試験データを含む第１の入力、第１の仮想モデル部分の応答である第２の入力、および被試験物理的構成要素を有する試験装置からの制御モード応答である第３の入力を受信するように物理的試験装置を動作させるための方法を含む命令を実行するように構成される。

以下の特徴のうちの１つ以上のものが、他のさらなる実施形態で存在し得る。

命令は、第１の仮想モデル部分が物理的構造構成要素を有する試験装置からの応答に応答することを含むことができる。

物理的構造構成要素を有する試験装置からの応答（例えば、連結力）は、物理的構造構成要素と第１の仮想モデル部分との間の複数の定義された取り付け点に対応することができる。

第１の仮想モデル部分の応答は、運動を含むことができ、例えば、連結ハイブリッド動的システムは、経路に沿って移動する本体（例えば、車体である第１の仮想モデル部分を伴う車両）を含む（すなわち、モデル化された試験データは道路を含む）。車両の駆動者に対応する誘導制御入力等の第２の仮想モデル部分のための誘導制御入力を提供することができる。

本発明のさらなる側面は、物理的構成要素を試験するように構成されている物理的試験装置を含む、経路に沿った模擬運動において連結ハイブリッド動的システムを試験するための試験システムおよび方法を含む。プロセッサは、モデル化された試験データ、連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分および第２の仮想モデル部分で構成され、第１の仮想モデル部分、第２の仮想モデル部分、および物理的構成要素は、連結ハイブリッド動的システムを構成する。プロセッサは、被試験物理的構成要素が第２の仮想モデル部分に応答し、第２の仮想モデル部分が順に、モデル化された試験データを含む第１の入力、連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分の運動である第２の入力、被試験物理的構成要素を有する試験装置からの制御モード応答である第３の入力、および連結ハイブリッド動的システムのための誘導制御を含む第４の入力を受信するような方法に従って、試験装置を制御するように構成される。

連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分は、物理的構造構成要素を有する試験装置からの応答に応答することができる。加えて、物理的構造構成要素を有する試験装置からの応答（例えば、連結力）は、物理的構造構成要素と連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分との間の複数の定義された取り付け点に対応することができる。

連結ハイブリッド動的システムが、（例えば、車体である第１の仮想モデル部分を伴う）車両を含むことができ、誘導制御が、車両の駆動者に対応することができる一方で、モデル化された試験データは、車両が移動する道路を含むことができる。

本発明のさらに別の側面は、経路に沿った模擬運動において連結ハイブリッド動的システムを試験するための試験システムである。試験システムは、物理的構成要素を試験するように構成されている物理的試験装置と、連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分、および連結ハイブリッド動的システムの第２の仮想モデル部分で構成される、プロセッサであって、第１の仮想モデル部分、第２の仮想モデル部分、および物理的構成要素は、連結ハイブリッド動的システムを構成し、複数の取り付け点が、物理的構造構成要素と連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分との間の接続を定義する、プロセッサとを含む。プロセッサは、第１の仮想モデル部分のための仮想誘導制御で構成される。プロセッサはまた、第１の仮想モデルへの入力が、第１の仮想モデル部分が経路に沿って第２の仮想モデル部分と一緒に移動するための駆動原因に対する物理的試験装置の応答から、取り付け点に対応する場合、第１の仮想モデル部分のための仮想誘導制御が少なくともごくわずかになるまで、駆動を反復して適用することによって、経路に沿って一緒に移動する第１の仮想モデル部分、第２の仮想モデル部分、および物理的構成要素に対応する、物理的試験装置のための駆動が得られるように構成される。

一実施形態では、駆動は、第２の仮想モデル部分のための誘導入力に基づくことができ、第２の仮想モデル部分はさらに、第１の仮想モデル部分の運動および物理的試験装置からの応答に応答する。

さらなる実施形態では、第２の仮想モデル部分のための誘導入力を反復して補正することができ、なおさらなる実施形態では、取り付け点に対応する第１の仮想モデルへの入力は、力を含むことができる。

先述の内容は、連結ハイブリッド動的システムが車両を含み、第１の仮想モデル部分が車両の本体を含むときに、特に有用である。

駆動されたときに試験装置に応答する、単一の仮想本体を用いて説明されているが、他の連結ハイブリッド動的システムが、物理的構成要素から得られる応答に応答する１つより多くの仮想本体、他の仮想本体、および／またはシステムからの他の入力を有し得るという点で、これが限定的と見なされるべきではないことに留意されたい。一例として、別の仮想本体が、車両の他の物理的構成要素等の同一および／または他の物理的構成要素に応答し得る。例えば、別の実施形態では、実際のエンジンマウントも、支柱とともに試験される必要があり得る。その場合、車体に加えて、車両の別の部分（すなわち、エンジン）をモデル化することができる。および／または別の実施形態では、本システムは、仮想車体と相互作用する駆動者の仮想身体のモデルを有することができる。および／またはさらに別の実施形態では、仮想車体はまた、例えば、車両が横風を受けているときに、どのように風が異なる負荷を加えることができるか等の（モデル化された道路に類似する）他のモデル化された入力を受信することもできる。
本願明細書は、例えば、以下の項目も提供する。
（項目１）
連結ハイブリッド動的システムを試験するための試験システムであって、前記試験システムは、
物理的構成要素を試験するように構成されている物理的試験装置と、
モデル化された試験データ、前記連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分、および前記連結ハイブリッド動的システムの第２の仮想モデル部分を記憶している非一過性のコンピュータ記憶デバイスであって、前記第１の仮想モデル部分、前記第２の仮想モデル部分、および前記物理的構成要素は、前記連結ハイブリッド動的システムを構成する、非一過性のコンピュータ記憶デバイスと、
前記記憶デバイスとともに動作可能なプロセッサと
を備え、
前記プロセッサは、記物理的試験装置を動作させることを含む命令を実行するように構成され、それによって、前記被試験物理的構成要素は、前記システムの前記第２の仮想モデル部分に応答し、前記第２の仮想モデル部分は、順に、前記モデル化された試験データを含む第１の入力と、前記第１の仮想モデル部分の応答である第２の入力と、前記被試験物理的構成要素を有する前記試験装置からの制御モード応答である第３の入力とを受信する、
試験システム。
（項目２）
前記命令は、前記第１の仮想モデル部分が前記物理的構造構成要素を有する前記試験装置からの応答に応答することを含む、項目１に記載の試験システム。
（項目３）
前記物理的構造構成要素を有する前記試験装置からの前記応答は、前記物理的構造構成要素と前記第１の仮想モデル部分との間の複数の定義された取り付け点に対応している、項目１〜２のいずれか１項に記載の試験システム。
（項目４）
前記物理的構造構成要素を有する前記試験装置からの前記応答は、前記複数の定義された取り付け点における連結力を含む、項目３に記載の試験システム。
（項目５）
前記第１の仮想モデル部分の前記応答は、運動を含む、項目１〜４のいずれか１項に記載の試験システム。
（項目６）
前記連結ハイブリッド動的システムは、運動体を含む、項目１〜５のいずれか１項に記載の試験システム。
（項目７）
前記運動体は、車両を含み、前記モデル化された試験データは、前記車両が移動する道路を含む、項目６に記載の試験システム。
（項目８）
前記プロセッサは、前記第２の仮想モデル部分のための誘導制御入力を有するようにさらに構成され、前記誘導制御入力は、前記車両の駆動者に対応している、項目７に記載の試験システム。
（項目９）
前記第１の仮想モデル部分は、車体を含む、項目６〜８のいずれか１項に記載の試験システム。
（項目１０）
経路に沿った模擬運動において連結ハイブリッド動的システムを試験するための試験システムであって、前記試験システムは、
物理的構成要素を試験するように構成されている物理的試験装置と、
モデル化された試験データ、前記連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分、および前記連結ハイブリッド動的システムの第２の仮想モデル部分で構成されているプロセッサと
を備え、
前記第１の仮想モデル部分、前記第２の仮想モデル部分、および前記物理的構成要素は、前記連結ハイブリッド動的システムを構成し、前記プロセッサは、前記試験装置を制御するように構成され、それによって、前記被試験物理的構成要素は、前記第２の仮想モデル部分に応答し、前記第２の仮想モデル部分は、順に、前記モデル化された試験データを含む第１の入力と、前記連結ハイブリッド動的システムの前記第１の仮想モデル部分の運動である第２の入力と、前記被試験物理的構成要素を有する前記試験装置からの制御モード応答である第３の入力と、前記連結ハイブリッド動的システムのための誘導制御を含む第４の入力とを受信する、試験システム。
（項目１１）
前記連結ハイブリッド動的システムの前記第１の仮想モデル部分は、前記物理的構造構成要素を有する前記試験装置からの応答に応答する、項目１０に記載の試験システム。
（項目１２）
前記物理的構造構成要素を有する前記試験装置からの前記応答は、前記物理的構造構成要素と前記連結ハイブリッド動的システムの前記第１の仮想モデル部分との間の複数の定義された取り付け点に対応している、項目１０〜１１のいずれか１項に記載の試験システム。
（項目１３）
前記物理的構造構成要素を有する前記試験装置からの前記応答は、前記複数の定義された取り付け点における連結力を含む、項目１２に記載の試験システム。
（項目１４）
前記連結ハイブリッド動的システムは、車両を含み、前記誘導制御は、前記車両の駆動者に対応している、項目１０〜１３のいずれか１項に記載の試験システム。
（項目１５）
前記モデル化された試験データは、前記車両が移動する道路を含む、項目１４に記載の試験システム。
（項目１６）
前記連結ハイブリッド動的システムは、車両を含み、前記第１の仮想モデル部分は、前記車両の本体を含む、項目１０〜１３のいずれか１項に記載の試験システム。
（項目１７）
経路に沿った模擬運動において連結ハイブリッド動的システムを試験するための試験システムであって、前記試験システムは、
物理的構成要素を試験するように構成されている物理的試験装置と、
前記連結ハイブリッド動的システムの第１の仮想モデル部分、および前記連結ハイブリッド動的システムの第２の仮想モデル部分で構成されているプロセッサと
を備え、
前記第１の仮想モデル部分、前記第２の仮想モデル部分、および前記物理的構成要素は、前記連結ハイブリッド動的システムを構成し、
複数の取り付け点が、前記物理的構造構成要素と前記連結ハイブリッド動的システムの前記第１の仮想モデル部分との間の接続を定義し、
前記プロセッサは、前記第１の仮想モデル部分のための仮想誘導制御で構成され、
前記プロセッサは、前記第１の仮想モデルへの入力が、前記第１の仮想モデル部分が前記経路に沿って前記第２の仮想モデル部分と一緒に移動するための駆動原因に対する前記物理的試験装置の応答から、前記取り付け点に対応する場合、前記第１の仮想モデル部分のための仮想誘導制御が少なくともごくわずかになるまで駆動を反復して適用することによって、前記経路に沿って一緒に移動する前記第１の仮想モデル部分、前記第２の仮想モデル部分、および前記物理的構成要素に対応する、前記物理的試験装置のための駆動が得られるように構成されている、
試験システム。
（項目１８）
前記駆動は、前記第２の仮想モデル部分のための誘導入力に基づき、前記第２の仮想モデル部分は、前記第１の仮想モデル部分の運動および前記物理的試験装置からの応答にさらに応答する、項目１７に記載の試験システム。
（項目１９）
前記第２の仮想モデル部分のための前記誘導入力は、反復して補正される、項目１８に記載の試験システム。
（項目２０）
前記取り付け点に対応する前記第１の仮想モデルへの前記入力は、力を含む、項目１７〜１９のいずれか１項に記載の試験システム。
（項目２１）
前記連結ハイブリッド動的システムは、車両を含み、前記第１の仮想モデル部分は、前記車両の本体を含む、項目１７〜２０のいずれか１項に記載の試験システム。

図１は、単一の仮想モデルを有する連結ハイブリッド動的システムのためのシミュレーションを制御するための概略ブロック図である。図２は、図１の連結ハイブリッド動的システムのための初期駆動を得るためのオフライン反復プロセスの概略ブロック図である。図３は、２つの仮想モデル部分を有する連結ハイブリッド動的システムのためのシミュレーションを制御するための概略ブロック図である。図４は、図３の連結ハイブリッド動的システムのための初期駆動を得るためのオフライン反復プロセスの概略ブロック図である。図５は、経路に沿って移動する車両の図的表現である。図６Ａおよび６Ｂは、システム動的応答誘導モデルの逆モデルを得るためのフローチャートである。図６Ａおよび６Ｂは、システム動的応答誘導モデルの逆モデルを得るためのフローチャートである。図７は、好適なコンピューティング環境の概略図である。

上記の実施形態は、車両８０’の実際のサスペンション構成要素（支柱、ばね、衝撃、スピンドル等）を介して試験装置７２’に連結されている実際の車体８０’を含んでおり、仮想モデル７０’は、非現実の（ｄｉｓｅｍｂｏｄｉｅｄ）ホイールおよびタイヤ（ＤＷＴ）のために提供された。換言すると、図１および２の実施形態では、システムは、装置７２’によって提供される力および／または変位入力に自由に応答することができる実際の車体８０’を含んでいた。対照的に、図３は、被試験物理的構成要素によって一緒に動作可能に連結された複数の仮想モデル２０２（各仮想ＤＷＴ、本明細書では合計４つの仮想ＤＷＴを集合的に表す）、２０４を有するシステム２００を備えている本発明の実施形態を図示する。

本明細書で説明される概念をハイブリッドシステムの他の形態に適用することができるが、本発明の側面は、車両構成要素試験、本明細書では、一例にすぎないが、自動車等である車両で特に有用である。例証的実施形態では、概して、システム２００は、概して、仮想ＤＷＴモデル２０２と、仮想車体モデル２０４と、装置２０６とを含み、装置２０６は、そのうちの２つが２０８で図示される実際の物理的サスペンション構成要素（支柱、ばね、衝撃、スピンドル等）に負荷および／または変位を付与するアクチュエータを有している。装置２０６はさらに、実際の物理的サスペンション構成要素２０８が搭載される、固定反作用構造２１０を含む。実際の物理的サスペンション構成要素２０８に動作可能に連結されるロードセルおよび／または変位センサが、仮想本体モデル２０４への入力としての機能を果たす応答２１２を提供する一方で、（図１および２の応答８２’に類似する）応答２１４は、入力（制御モード）として仮想ＤＷＴモデル２０２に提供される。典型的には、応答２１２は、仮想本体モデル２０４に対する、本体拘束における連結力を含み、それは、順に、同様に入力として仮想ＤＷＴモデル２０２に提供される仮想本体基準運動または変位２１６を提供する。デジタル道路ファイル２１８からの入力および／またはＤＷＴパワートレインならびに操向入力２７２（図４）もまた、入力として仮想ＤＷＴモデル２０２に提供される。デジタル道路ファイル２１８は、１〜３次元で定義される経路を含むことができ、かつ単独または組み合わせで、限定されないが、道路のくぼみ、縁石等の他の随意的な特徴を伴う１つ以上の異なるタイプの道路（例えば、敷石、アスファルド等）を含むことができる。スピンドル収束モード誤差ブロック２２０は、図２の鎖線領域２２０内で識別される構成要素を表す。そのシステム動的応答モデルは、図１に関して上記で説明されるものに類似する様式で得ることができ、装置２０６のコントローラ２２８のための最終駆動２２４は、システム動的応答モデルの逆関数（ＦＲＦ^−１）を使用して、図２に類似する様式で反復的に得られる。しかしながら、重要なこととして、最終装置駆動２２４はまた、以下で説明される、車両の仮想本体が非現実のタイヤおよびホイールアセンブリを適正に追跡するように、適切でなければならない。別の言い方をすれば、モデル２０４によって表される仮想本体は、被試験物理的構成要素から得られる応答２１２に適正に応答することによって、他の仮想要素（各仮想ＤＷＴがモデル２０２によって集合的に表される）とともに追跡するように見えなければならない仮想慣性要素によって表される。

図４も参照して、車体２０４の仮想モデルは、連結力２１２と、最大６自由度（ＤＯＦ）における２３０で示される仮想本体誘導駆動とに応答する車体の重心（ＣＧ）のモデルであることに留意されたい。システム２００は、所望される場合、デジタル道路ファイル２１８によって定義される道路上で角２４４を通る等して経路２４２に沿って移動するような、仮想本体モデル２０４およびＤＷＴモデル２０２を備えている仮想車両２４０（図５）として、実際の物理的構成要素２０８に対して試験を行うために使用されることができる。

例えば、限定されないが、ＣＧ２５０によって表される車体２０４は、それらが水平のみである等の選択された自由度で（水平移動、すなわち、座標系２５４に対するＸ、Ｙ位置と、座標系２５４のＺ軸の周囲の回転移動（ヨー）とを含む平面内で）変位させられることができる。さらなる実施形態では、水平移動以外の全ての残りのＤＯＦ、具体的には、ヒーブ（Ｚ軸と平行な直線移動）、ピッチ（Ｙ軸の周囲の回転移動）、およびロール（Ｘ軸の周囲の回転移動）を含む追加のＤＯＦが含まれることができる。

システム２００内の車体は、実際には、それに対する拘束（例えば、作用する力）を伴う分断された本体として模倣されることに留意されたい。図４に示されるように、これらの拘束は、連結力２１２（定義されたサスペンション取り付け点に印加される力）と、２３０で表される最大６ＤＯＦにおける仮想本体誘導入力（例えば、力）とを含む。反復プロセスを使用して、模擬車両が道路データ２１８によって定義される経路２４２に沿って移動するときのモデル化されたＤＷＴ２０２の上に、仮想本体を適正に位置付ける連結力２１２を生成する最終駆動２２４が得られる。図４に関して、これは、最終反復に対して、仮想本体誘導制御２３０によって課せられる力が、仮想車体に対してゼロの力（または好ましくは全ての次元で少なくともごくわずかな力）を生成することを意味する。これは、必要とされる本体運動を支持する仮想本体２０４に作用する連結力２１２（定義されたサスペンション取り付け点に印加される力）が、誘導点においてゼロまたはごくわずかな加えられた力で本体が誘導制御に従う（すなわち、ＤＷＴに対して仮想本体を維持するために、外力が全く必要とされないか、またはごくわずかな外力が必要とされる）ことを可能にする場合のみ生じることができる。

水平車両誘導（Ｘ、Ｙ）に対して、所望の経路２４２がシミュレーション事象を定義するので、既知であり、それを調節することは、解決策ではない。むしろ、水平車両誘導のための誘導力２３０を最小化するために、駆動者の入力２７２が反復して調節される。駆動者の入力２７２は、例えば、直線状経路またはカーブもしくは屈曲を伴う経路に沿ったシミュレーションに応じて、操向トルクおよび駆動トルクの一方または両方を含む。操向がＹおよびヨー力の両方に影響を及ぼすため、ヨー誘導の調節も反復水平調節の一部である。

対照的に、ヒーブ、ロール、およびピッチ（非水平誘導）のための必要な誘導が既知ではないため、制御目的は、固定本体試験システムに由来するサスペンション力２１２に共感（対応調和）して、ヒーブ、ロール、ピッチ誘導力を最小化するように本体誘導２３０を反復して調節することである。

駆動２２４の反復決定が、図４で図示されている。スピンドル収束モード誤差の構成要素が、再度、２２０で識別される。逆関数（ＦＲＦ^−１）７７’が、上記で説明されるものに類似する様式で究明される。図４はまた、システム動的応答誘導モデルの逆モデル（ＦＲＦ^−１）２６８の使用も図示する。システム動的応答誘導モデルの逆モデル（ＦＲＦ^−１）２６８を得るための方法３００が、図６Ａおよび６Ｂで図示されている。概して、システム動的応答誘導モデルの逆モデル（ＦＲＦ^−１）２６８は、最初にシステム動的応答誘導モデル（ＦＲＦ）を究明することから得られる。必要な誘導ＦＲＦモデルを計算するために、各誘導制御におけるランダム励振が、関連誘導力誤差を得るために提供される。

ステップ３０２における方法３００を参照すると、６つの誘導制御入力に対してランダム白色雑音励振（本明細書では一例として）を含む駆動が作成される：４つの仮想本体誘導制御入力（ヒーブ、ロール、ピッチ、ヨー）、および車両の駆動者に対応する２つの誘導制御入力（駆動者プロファイル）（例えば、操向トルクおよび駆動トルク）。車体のより単純な運動（例えば、直線移動）に対して、６つ未満の誘導制御が容認可能であり得ることに留意されたい。

ステップ３０４では、仮想本体の基準運動が得られるように、ランダムなヒーブ、ロール、ピッチ、およびヨー誘導制御駆動入力が、仮想本体２０４のモデルに適用される。

ステップ３０６では、ランダム駆動者プロファイル（操向トルクおよび駆動トルク）およびヨーが、２０２で集合的に表されるＤＷＴ仮想タイヤシミュレーションモデルのそれぞれに適用され、各タイヤにおいて「ランダム」水平拘束力をもたらす。「ランダム」操向入力は、適切に影響を受けたＤＷＴ、例えば、典型的には、前輪操向車両上の前の２つの仮想タイヤ等に適用されるのみであることに留意されたい。

ステップ３０８では、ステップ３０６によって確認される仮想タイヤ力およびステップ３０４において確認される仮想本体基準運動が、試験装置２０６のための「ランダム」励振駆動信号を生成するために使用される。これを行うために、上記で説明される方法を使用して得られた、逆スピンドル収束（ＦＲＦ^−１）７７’が、試験装置駆動を作成するために使用される。垂直ＤＷＴスピンドル駆動応答に対して測定されるピッチ、ロール、ヒーブにおける仮想本体基準が、対応するＤＷＴ仮想タイヤ力とともに装置内の固定反応サスペンション装置に印加される必要がある、予期される対応サスペンション相対垂直変位を形成することに留意されたい。

ステップ３１０では、「ランダム」駆動が試験装置に再生され、一式のサスペンション反応拘束力２１２が記録される。

ステップ３１２では、今回は、「ランダム」サスペンション反応力２１２も仮想本体モデル２０４に印加しながら、ステップ３０４からのランダムなヒーブ、ロール、ピッチ、およびヨー駆動が、仮想本体モデル２０４を駆動するために再度使用される。

ステップ３１４では、結果として生じた一式の６ＤＯＦ本体誘導力２６６が記録され、ランダムな６つの誘導制御入力、すなわち、４つの仮想本体誘導制御入力（ヒーブ、ロール、ピッチ、ヨー）、および２つの駆動者誘導制御入力（操向トルクおよび駆動トルク）に基づく、システム動的応答誘導モデル（ＦＲＦ）計算のために出力データとして使用される。

ステップ３１６では、システム動的応答誘導モデルの逆モデル（ＦＲＦ^−１）２６８が、システム動的応答誘導モデル（ＦＲＦ）から計算される。

反復プロセス中、仮想本体誘導力誤差２６６が存在すると仮定すると、誤差２６６は、システム動的応答誘導モデルの逆関数（ＦＲＦ^−１）２６８に提供される。仮想本体誘導力誤差２６６から、システム動的応答誘導モデルの逆関数（ＦＲＦ^−１）２６８は、誘導補正２７０を提供する。水平誘導補正は、ＤＷＴホイールトルクおよび操向補正（操向角および操向トルク補正）２７１に対応する。これらの補正は、現在の反復２７２のＤＷＴホイールトルクおよび操向入力に追加され、新しい反復の値を生成し、新しい反復の値は、デジタル道路ファイル２１８からの他の入力、仮想本体運動２１６、およびスピンドル２１４の各々の実際の運動とともにＤＷＴ仮想モデル２０２に後に提供される。ゼロ（またはごくわずかな仮想誘導力誤差）までの仮想誘導力誤差２６６の低減と、本実施形態では、矢印２６０および２６２によって示されるスピンドルの実際の力と仮想力との比較によって測定されるようなゼロ（またはごくわずかなスピンドル力誤差）までのスピンドル力誤差の低減とに応じて、デジタル道路データ２１８、および仮想本体誘導２３０によって定義される車体の所望の水平経路２４２が与えられると、現在既知である必須のＤＷＴホイールトルクおよび操向角入力２７２を用いて、最終駆動２２４が得られる。次いで、最終駆動２２４は、試験を行うために使用されることができる。

この時点で、駆動されたときに試験装置（例えば、連結力２１２）に応答する単一の仮想本体とともに図示されているが、他の連結ハイブリッド動的システムが、物理的構成要素から得られる応答に応答する１つより多くの仮想本体、他の仮想本体、および／またはシステムからの他の入力を有し得るという点で、これが限定的と見なされるべきではないことに留意されたい。最終駆動の生成は、類似する様式で行われるが、各仮想本体の駆動は、反復して使用される誘導誤差および誘導補正とともに対応する逆誘導（ＦＲＦ^−１）を有する、各仮想本体に関して上記で説明されるものに類似する様式において、解明されるであろう。例えば、別の仮想本体が、車両の他の物理的構成要素等の同一および／または他の物理的構成要素に応答し得る。例証のみとして、別の実施形態では、実際のエンジンマウントも、支柱とともに試験される必要があり得る。その実施形態では、車体に加えて、車両の別の部分（すなわち、エンジン）がモデル化されることができる。および／または別の実施形態では、システムは、仮想車体と相互作用する駆動者の仮想身体のモデルを有することができる。および／またはさらに別の実施形態では、仮想車体は、例えば、車両が横風を受けているときにどのように風が異なる負荷を加えることができるか等の（モデル化された道路２１８に類似する）他のモデル化された入力を受けることもできる。

図７および関連議論は、本発明が実装され得る、好適なコンピューティング環境の簡潔な一般説明を提供する。必要とはされないが、装置コントローラならびに本明細書のモデルの処理および記憶を行うコンピュータを、コンピュータ３０によって実行されているプログラムモジュール等のコンピュータ実行可能命令の一般的文脈において、少なくとも部分的に説明する。概して、プログラムモジュールは、特定のタスクを行うか、または特定の抽象データ型を実装する、ルーチンプログラム、オブジェクト、構成要素、データ構造等を含む。プログラムモジュールは、ブロック図およびフローチャートを使用して以下で図示される。当業者であれば、コンピュータ実行可能命令へのブロック図およびフローチャートを実装することができる。さらに、当業者であれば、本発明が、マルチプロセッサシステム、ネットワークパーソナルコンピュータ、ミニコンピュータ、メインフレームコンピュータ等を含む、他のコンピュータシステム構成を用いて実践され得ることを理解するであろう。本発明はまた、タスクが通信ネットワークを通してリンクされる遠隔処理デバイスによって行われる、分散型コンピューティング環境において実践され得る。分散型コンピュータ環境では、プログラムモジュールは、ローカルおよび遠隔メモリ記憶デバイスの両方の中に位置し得る。

図７で図示されるコンピュータ３０は、中央処理装置（ＣＰＵ）３２、メモリ３４、およびメモリ３４とＣＰＵ３２とを含む種々のシステム構成要素を連結するシステムバス３６を有する、従来のパーソナルまたはデスクトップコンピュータを備えている。システムバス３６は、メモリバスまたはメモリコントローラ、周辺機器用バス、および種々のバスアーキテクチャのうちのいずれかを使用するローカルバスを含む、いくつかのタイプのバス構造のうちのいずれかであり得る。メモリ３４は、読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）およびランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を含む。起動中等にコンピュータ３０内の要素間で情報を転送することに役立つ基本ルーチンを含む、基本入出力（ＢＩＯＳ）が、ＲＯＭに記憶される。ハードディスク、光ディスクドライブ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリカード、デジタルビデオディスク等の非一過性のコンピュータ読み取り可能な記憶デバイス３８が、システムバス３６に連結され、プログラムおよびデータの記憶に使用される。一般的に、プログラムは、付随データを伴って、または伴わずに、記憶デバイス３８のうちの少なくとも１つからメモリ３４にロードされる。

キーボード、ポインティングデバイス（マウス）等の入力デバイス４０は、ユーザがコマンドをコンピュータ３０に提供することを可能にする。モニタ４２または他のタイプの出力デバイスがさらに、好適なインターフェースを介してシステムバス３６に接続され、フィードバックをユーザに提供する。所望の応答２２は、モデム等の通信リンクを通して、または記憶デバイス３８のリムーバブル媒体を通して、入力としてコンピュータ３０に提供することができる。駆動信号は、コンピュータ３０によって実行されるプログラムモジュールに基づいて、かつコンピュータ３０を試験システム装置に連結する好適なインターフェース４４を通して、試験システムに提供される。インターフェース４４はまた、応答も受信する。

先述のシステムおよび方法は、車両構成要素の試験で特に有利であるが、これは、一実施形態にすぎず、本発明の側面は、限定されないが、航空機着陸システム、列車サスペンションシステム、または被試験物理的構成要素から入力（例えば、定義された取り付け点における力）を受信するモデル化された第１の部分を有する他のシステム等の他のシステムに適用することができ、被試験物理的構成要素は、本システムのモデル化された第２の部分に応答し、それが順に、モデル化された試験データを含む第１の入力、応答（例えば
、モデル化された第１の部分の運動）である第２の入力、および被試験物理的構成要素からの制御モードである第３の入力を受信することに留意されたい。

Claims

明細書に記載された発明。