JP2024046320A - 移動体 - Google Patents

Abstract

【課題】車体に対する後輪の傾動によって車体の姿勢を安定化する制御状態と、車体に対する後輪の傾動を停止もしくは抑制する制御状態との一方の状態から他方の状態への移行をスムーズに行い得る移動体を提供する。【解決手段】移動体１の制御装置４０は、車体２に対する後輪３ｒの傾動を操作するための制御入力を、車体２のロール方向での姿勢を安定化する第１制御入力成分と、車体２に対する後輪３ｒの傾斜角をゼロに収束させる第２制御入力成分との線形結合により決定し、該制御入力に応じてアクチュエータ２８を制御すると共に、第１制御入力成分に係る第１ゲイン係数と第２制御入力成分に係る第２ゲイン係数とを、一方のゲイン係数の値が増加するに伴い他方のゲイン係数の値が減少するように設定する。【選択図】図１

Description

本発明は、二輪車等、傾動可能な車体を有する移動体に関する。

従来、例えば特許文献１，２に見られるように、車体に対して後輪をロール方向（車体の前後方向の軸周りの方向）に傾動させ得るように構成した移動体（二輪車）が知られている。この移動体では、走行停止時や低速走行時等に後輪をアクチュエータにより適宜傾動させることで、車体のロール方向の姿勢（傾斜角）を安定化させるように、車体にロール方向のモーメントを作用させることが可能である。

なお、特許文献１，２に見られる移動体では、車体に対して後輪をロール方向に傾動させるようにしているが、後輪の代わりに、前輪を車体に対してロール方向に傾動させることで、車体にロール方向のモーメントを作用させることも可能である。

特開２０２１－１７５６３８号公報 特開２０２１－１７５６３９号公報

ところで、特許文献１、２に見られる如き移動体では、例えば、移動体の走行速度が比較的高い高速での走行時には、後輪を車体に対して傾動させずとも、車体の姿勢の安定性は高い。そして、このような状況では、運転者にとっては、旋回時等に自身の体重移動によって円滑に車体がロール方向に傾くことが望ましい。

しかるに、定常的に、車体の姿勢を安定化するようにアクチュエータの作動制御を行うと、運転者が自身の体重移動により意図的に車体をロール方向に傾けようとしても、それが阻害されてしまう場合がある。ひいては、運転者が違和感を覚えたり、運転者による移動体の操縦性が損なわれる虞がある。なお、このことは、後輪の代わりに、前輪を車体に対してロール方向に傾動させる場合でも同様である。

従って、車体に対する後輪又は前輪の傾動によって車体の姿勢を安定化するようにアクチュエータの作動制御を行う状態と、車体に対する後輪又は前輪の傾動を停止もしくは抑制するようにアクチュエータの作動制御を行う状態との一方の状態から他方の状態への移行を適宜行い得ることが望ましい。そして、この場合、当該移行をスムーズに行い得ることが望ましい。

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、車体に対する後輪又は前輪の傾動によって車体の姿勢を安定化するようにアクチュエータの作動制御を行う状態と、車体に対する後輪又は前輪の傾動を停止もしくは抑制するようにアクチュエータの作動制御を行う状態との一方の状態から他方の状態への移行を適宜行い得ると共に、当該移行をスムーズに行い得る移動体を提供することを目的とする。

本発明の移動体は、上記の目的を達成するために、運転者の搭乗部を有し、路面に対してロール方向に傾動可能な車体と、該車体の前後方向に間隔を存して配置された前輪及び後輪と、前記車体にロール方向のモーメントを作用させ得るアクチュエータと、前記車体のロール方向での姿勢を安定化するように前記アクチュエータを制御する機能を有する制御装置とを備えた移動体であって、
前記前輪及び前記後輪のうちの一方の車輪は操舵輪、他方の車輪は前記車体に対してロール方向に傾動可能に該車体に組付けられた傾動輪であり、
前記アクチュエータは、前記傾動輪を前記車体に対してロール方向に傾動させることにより、前記車体にロール方向のモーメントを作用させ得るように構成されており、
前記制御装置は、前記車体に対する前記傾動輪の傾動を操作するための制御入力を、前記車体のロール方向での姿勢を安定化する第１制御入力成分と、前記車体に対する前記傾動輪の傾斜角をゼロに収束させる第２制御入力成分との線形結合により決定して、当該決定した制御入力に応じて前記アクチュエータを制御するように構成されていると共に、前記線形結合における前記第１制御入力成分に係る第１ゲイン係数と前記第２制御入力成分に係る第２ゲイン係数とを、該第１ゲイン係数及び該第２ゲイン係数の一方の値が増加するに伴い他方の値が減少するように可変的に設定するように構成されていることを特徴とする（第１発明）。

なお、本発明における「路面」は、屋外の路面に限らず、屋内の床面を含み得る。また、「ロール方向」は車体の前後方向の軸周りの方向を意味する。また、「車体の姿勢を安定化する」というのは、車体のロール方向での姿勢を、安定に維持し得る目標の状態（動力学的な平衡状態等）に制御することを意味する。

本発明によれば、アクチュエータの制御に用いる制御入力が、前記第１制御入力成分と前記第２制御入力成分との線形結合により決定される。そして、この線形結合においては、第１制御入力成分に係る第１ゲイン係数と第２制御入力成分に係る第２ゲイン係数とが、、該第１ゲイン係数及び該第２ゲイン係数の一方の値が増加するに伴い他方の値が減少するように可変的に設定される。

この場合、第２ゲイン係数をゼロもしくはゼロ近辺の微小値に設定した場合には、制御入力は第１制御入力成分に一致もしくはほぼ一致する。従って、該制御入力に応じてアクチュエータを制御することで、車体のロール方向の姿勢を安定化するように傾動輪の傾動制御が行わる。

また、第１ゲイン係数をゼロもしくはゼロ近辺の微小値に設定した場合には、制御入力は第２制御入力成分に一致もしくはほぼ一致する。従って、該制御入力に応じてアクチュエータを制御することで、車体に対する後輪の傾斜角がゼロに収束するように傾動輪の傾動制御が行われる。

そして、第１ゲイン係数の値を増加させると共に、第２ゲイン係数の値を減少させることで、制御入力のうち、第１制御入力成分が占める割合が増加すると共に、第２制御入力成分が占める割合が減少する。同様に、第２ゲイン係数の値を増加させると共に、第１ゲイン係数の値を減少させることで、制御入力のうち、第２制御入力成分が占める割合が増加すると共に、第１制御入力成分が占める割合が減少する。

よって、本発明によれば、車体に対する傾動輪（後輪又は前輪）の傾動によって車体の姿勢を安定化するようにアクチュエータの作動制御を行う状態と、車体に対する傾動輪の傾動を停止もしくは抑制するようにアクチュエータの作動制御を行う状態との一方の状態から他方の状態への移行を、第１ゲイン係数及び第２ゲイン係数の調整によって、適宜行うことが可能となる共に、当該移行をムーズに行うことが可能となる。

上記第１発明では、前記制御装置は、前記第１ゲイン係数と前記第２ゲイン係数との総和の値が所定値になるように該第１ゲイン係数及び該第２ゲイン係数のそれぞれの値を設定するように構成されていることが好ましい（第２発明）。

これによれば、第１ゲイン係数の値の増加と、これに伴う第２ゲイン係数の値の減少、あるいは、第２ゲイン係数の値の増加と、これに伴う第１ゲイン係数の値の減少を容易に行い得るように第１ゲイン係数及び第２ゲイン係数のそれぞれの値を設定できる。

上記第１発明又は第２発明では、前記制御装置は、前記アクチュエータにより前記車体に作用させ得る最大のモーメントを特定する最大モーメント特定部と、前記最大のモーメントを前記車体に作用させることにより前記車体のロール方向での姿勢を安定化させ得る限界の状態量として、前記車体のロール方向での姿勢に関する所定種類の状態量の値を特定する限界状態量特定部と、前記所定種類の状態量の現在値と前記限界の状態量の値とから前記車体のロール方向での姿勢の安定マージンを表す指標値を決定する姿勢安定指標値決定部と、前記第１ゲイン係数及び前記第２ゲイン係数のそれぞれの値を前記指標値に応じて調整する制御ゲイン調整部とをさらに備えるという態様を採用し得る（第３発明）。

これによれば、第１ゲイン係数及び第２ゲイン係数のそれぞれの値を前記指標値に応じて調整することで、車体のロール方向での姿勢の安定マージンを反映させて第１ゲイン係数及び第２ゲイン係数制御ゲインを調整できる。ここで、車体の姿勢の安定マージンは、車体の姿勢の安定性を確保し得る余裕度（所謂、安定余裕）を示すものであり、記車体の姿勢の安定マージンが低いほど、車体の姿勢状態が、安定性を確保し得る限界に近いことを意味する。

具体的には、上記安定マージンが高いほど、第１ゲイン係数の値を小さくすると共に第２ゲイン係数の値を大きくし、上記安定マージンが低いほど、第１ゲイン係数の値を大きくすると共に第１ゲイン係数の値を小さくすることができる。このため、上記安定マージンが高い場合に、車体のロール方向の姿勢を安定化する制御が弱めになる共に、車体に対する傾動輪の傾動を停止もしくは抑制する制御が強めになるため、運転者は、自身の体重移動等により容易に車体を傾動させることが可能となる。

また、上記安定マージンが低い場合には、車体のロール方向の姿勢を安定化する制御が強めになる共に、車体に対する傾動輪の傾動を停止もしくは抑制する制御が弱めになるため、車体のロール方向での姿勢の安定性を高めることができる。
よって、車体のロール方向での姿勢の安定性と運転者による操縦性とを適切に両立させることが可能となる。

上記第３発明では、前記所定種類の状態量は、前記車体のロール方向での傾斜角及び傾斜角速度の組と、該傾斜角及び該傾斜角速度の関数値と、前記車体の挙動を表すモデルであって、倒立振子質点を含むモデルにおける該倒立振子質点の移動量及び移動速度の組と、該移動量及び該移動速度の関数値とのうちのいずれかであることが好ましい（第４発明）。

これによれば、車体のロール方向での姿勢の安定マージンとの相関性が高い状態量を前記所定種類の状態量として用いることができる。このため、車体のロール方向での姿勢の安定マージンを適切に表す指標値を決定できる。ひいては、車体のロール方向での姿勢の安定マージンを適切に反映させて第１ゲイン係数及び第２ゲイン係数のそれぞれ値を調整することが可能となる。

上記第３発明又は第４発明では、前記所定種類の状態量は、前記車体のロール方向での傾斜角及び傾斜角速度の組に関する発散成分の値、又は、前記車体の挙動を表すモデルであって、倒立振子質点を含むモデルにおける該倒立振子質点の移動量及び移動速度の組に関する発散成分の値であることが好ましい（第５発明）。

ここで、車体のロール方向での傾斜角及び傾斜角速度の組に関する発散成分の値は、車体のロール方向での傾斜角及び傾斜角速度の組の自由運動によって発散する成分であり、車体のロール方向での実際の傾斜角とその目標値との偏差である傾斜角偏差と、車体のロール方向での実際の傾斜角速度とその目標値との偏差である傾斜角速度偏差とを、（傾斜角偏差＋傾斜角速度偏差／ωn）という形式で線形結合してなる値である。

同様に、前記倒立振子質点の移動量及び移動速度の組に関する発散成分の値は、倒立振子質点の移動量及び移動速度の組の自由運動によって発散する成分であり、車体のロール方向での実際の傾動に応じた倒立振子質点の移動量とその目標値との偏差である移動量偏差と、車体のロール方向での実際の傾動に応じた倒立振子質点の移動速度とその目標値との偏差である移動速度偏差とを、（移動量偏差＋移動速度偏差／ωn）という形式で線形結合してなる値である。

上記発散成分は、車体のロール方向での姿勢の安定マージンとの相関性が高い。このため、車体のロール方向での姿勢の安定マージンを適切に表す指標値を決定できる。ひいては、車体のロール方向での姿勢の安定マージンを適切に反映させて第１ゲイン係数及び第２ゲイン係数のそれぞれ値を調整することが可能となる。なお、上記発散成分は、第４発明における関数値に相当する。

上記第３～第５発明のいずれかの発明では、前記指標値は、前記所定種類の状態量の現在値の前記限界の状態量の値に対するずれ度合を表す指標値であり得る（第６発明）。

ここで、記所定種類の状態量の現在値が、前記限界の状態量に近いほど、車体の姿勢の安定化の余裕度が低くなるため、車体の姿勢の安定マージンが低いとみなし得る。このため、該安定マージンを表す指標値として、前記所定種類の状態量の現在値の前記限界の状態量の値に対するずれ度合を表す指標値を用いることで、車体の姿勢の安定マージンを適切に表す指標値を決定できる。

図１Ａは実施形態の移動体を側視で見た図、図１Ｂは実施形態の移動体の要部を背面側から見た図。 実施形態の移動体の制御に関する構成を示すブロック図。 実施形態の移動体の挙動を表すモデルを示す図。 図２に示す制御装置の処理に関する説明図。 図２に示す制御ゲイン調整部の処理に関する説明図。

本発明の一実施形態を以下に図１Ａ～図５を参照して説明する。図１Ａ及び図１Ｂを参照して、本実施形態で例示する移動体１は、例えば二輪車である。この移動体１は、車体２と、車体２の前後方向に間隔を存して配置された前輪３ｆ及び後輪３ｒとを備える。本実施形態では、前輪３ｆ及び後輪３ｒは、それぞれ本発明における操舵輪、傾動輪に相当する。なお、図１Ａ及び図１Ｂでは、移動体１の主要な構成要素が概略的に図示されている。

ここで、以降の説明では、車体２の「前後方向」と「左右方向」とは、それぞれ、直進走行姿勢（直進走行時の姿勢と同じ姿勢）の移動体１を上方から見た場合（該移動体１を水平面に投影して見た場合）に、前輪３ｆ及び後輪３ｒの車軸に直交もしくはほぼ直交する方向と、前輪３ｆ及び後輪３ｒの車軸と平行もしくはほぼ平行な方向とを意味する。

この場合、車体２の「前後方向」と「左右方向」とは、空間的には、水平面に平行な方向に限らず、水平面に対して傾斜した方向であってもよい。なお、移動体１の直進走行姿勢は、より詳しくは、前輪３ｆ及び後輪３ｒのそれぞれの車軸が互いに平行もしくはほぼ平行になると共に、前輪３ｆ及び後輪３ｒが水平面に対して垂直もしくはほぼ垂直に起立した状態での移動体１の姿勢である。
また、車体２の「上下方向」は、直進走行姿勢の移動体１において鉛直方向に一致もしくはほぼ一致する方向を意味する。

また、以降の説明では、図１Ａ及び図１Ｂに示すように、直進姿勢状態の移動体１の車体２の前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向、上下方向をＺ軸方向とする３軸直交座標系を想定する。この３軸直交座標系の原点は、直進走行姿勢状態の移動体１の全体重心Ｇを通る上下方向軸（Ｚ軸）と、前輪３ｆ及び後輪３ｒの接地面（路面）となる水平面（ＸＹ座標平面）との交点である。

車体２は、その前端部にヘッドパイプ２ａを有する。また、車体２の上面部には、運転者の搭乗部として、運転者が跨るように着座可能なシート４が装着されている。そして、直進走行姿勢の移動体１の車体２は、前輪３ｆ及び後輪３ｒの接地面（路面）に対してローール方向（車体２の前後方向の軸周りの方向）に前輪３ｆ及び後輪３ｒと共に傾動可能である。

前輪３ｆは、車体２の前部に前輪支持機構１０を介して組付けられている。前輪支持機構１０としては、例えば通常の自動二輪車の前輪支持機構と同様の構造のものを採用し得る。図示例の前輪支持機構１０は、例えばダンパー（図示省略）を含むフロントフォーク１１を有し、該フロントフォーク１１の下端部に前輪側アクスルユニット１２を介して前輪３ｆが軸支されている。

フロントフォーク１１は、車体２のヘッドパイプ２ａの軸心である前輪側操舵軸線Ｃｆ周りに前輪３ｆと共に回転し得るように車体２に組付けられている。そして、ヘッドパイプ２ａの上側に組付けられたハンドル１３をシート４に着座した運転者が操作することで、フロントフォーク１１が前輪３ｆと共にヘッドパイプ２ａの軸心周りに回転するように、ハンドル１３がフロントフォーク１１に連結されている。これにより、ハンドル１３の操作によって、前輪３ｆの操舵を行うことが可能となっている。

また、図１Ａでの図示は省略しているが、本実施形態では、前輪支持機構１０は、前輪３ｆの操舵用のアクチュエータ１４（図２に示す。以降、前輪操舵用アクチュエータ１４という）を備えている。該前輪操舵用アクチュエータ１４は、例えば減速機付きの電動モータにより構成される。そして、前輪操舵用アクチュエータ１４はフロントフォーク１1に前輪側操舵軸線Ｃｆの周りの回転駆動力を伝達し得るように車体２に組付けられている。

後輪３ｒは、車体２の後部に後輪支持機構２０を介して組付けられている。後輪支持機構２０は、後輪３ｒを車体２に対してピッチ方向（車体２の左右方向の軸周りの方向）に揺動させ得るように構成されている共に、後輪３ｒを車体２に対してロール方向に傾動させ得るように構成されている。

かかる後輪支持機構２０として、例えば前記特許文献１に記載されている機構を採用し得る。この場合、後輪支持機構２０は、図１Ｂに示すように、車体２の上下方向に間隔を存して該車体２の左右方向に延在するように配置される第１リンク２４ａ及び第２リンク２４ｂと、第１リンク２４ａ及び第２リンク２４ｂのそれぞれの左側端部を連結する第３リンク２４ｃと、第１リンク２４ａ及び第２リンク２４ｂのそれぞれの右側端部を連結する第４リンク２４ｄとの４つのリンク２４ａ～２４ｄを備える四節リンク機構２３を備える。

この四節リンク機構２３では、第３リンク２４ｃと第１リンク２４ａとの連結、第３リンク２４ｃと第２リンク２４ｂとの連結、第４リンク２４ｄと第１リンク２４ａとの連結、及び第４リンク２４ｄと第２リンク２４ｂとの連結は、各々、車体２の前後方向の回転軸心を有する関節２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄを介してなされている。また、第１リンク２４ａの両端部の関節２５ａ，２５ｃのそれぞれの回転軸心の間の間隔は、第２リンク２４ｂの両端部の関節２５ｂ，２５ｄのそれぞれの回転軸心の間の間隔よりも小さい間隔に設定されている。

そして、第１リンク２４ａ及び第２リンク２４ｂの一方、例えば、下側の第１リンク２４ａは、スイングアーム２１を介して車体２の後部に連結されている。該スイングアーム２１の車体２側の端部は、車体２に対してピッチ方向（車体２の左右方向の軸周りの方向）に揺動し得るようにピボット軸２１ａを介して軸支され、第１リンク２４ａ側の端部は、該第１リンク２４ａに固定されている。これにより、四節リンク機構２３の全体が、スイングアーム２１と共に車体２に対してピッチ方向に揺動し得るようになっている。

また、スイングアーム２１と、車体２のうちのピボット軸２１ａの後方側の部分との間には、車体２に対するスイングアーム２１の揺動に伴い伸縮するサスペンション機構２２が介装されている。該サスペンション機構２２は、図１Ａでは例えばバネであるが、ダンパーを含んでいてもよい。

四節リンク機構２３の第１リンク２４ａ及び第２リンク２４ｂのうちの上側の第２リンク２４ｂから後方に延設された支持アーム２６の後端部に後輪側アクスルユニット２７を介して後輪３ｒが軸支されている。なお、支持アーム２６は、後輪３ｒの左右のいずれか一方側、又は両側に配置され得る。

四節リンク機構２３には、各関節２５ａ～２５ｄで連結されたリンク同士の相対回転を行わせるためのアクチュエータ２８が組付けられている。本実施形態では、四つの関節２５ａ～２５ｄのうちの一つの関節、例えば関節２５ｃに、第１リンク２４ａに対して第４リンク２４ｄを該関節２５ｃの回転軸心周りに回転駆動するアクチュエータ２８が装着されている。該アクチュエータ２８は、後輪３ｒを車体２に対してロール方向に傾動させるためのアクチュエータであり、例えば減速機付きの電動モータにより構成される。以降、アクチュエータ２８を後輪傾動用アクチュエータ２８という。

この後輪傾動用アクチュエータ２８を作動させることで、第４リンク２４ｄが第１リンク２４ａに対して関節２５ｃの回転軸心周りに回転駆動され、ひいては、各関節２５ａ～２５ｄで連結されたリンク同士の相対回転が互いに連動して行われる。これにより、図１Ｂに例示する如く、後輪３ｒが車体２に対してロール方向に傾動しつつ、車体２に対して横方向に移動する。

この場合、後輪３ｒを車体２の左側に傾けるようにアクチュエータ２８を作動させたとき、図１Ｂに例示するように、後輪３ｒが車体２に対して左側に（移動体１の後方から見て反時計回り方向に）傾きつつ、車体２に対して左側に移動する。また、後輪３ｒを車体２の右側に傾けるようにアクチュエータ２８を作動させたときには、後輪３ｒは、上記と逆に、車体２に対して右側に（移動体１の後方から見て時計回り方向に）傾きつつ、車体２に対して右側に移動する。本実施形態では、このように後輪３ｒを車体２に対してロール方向に傾動させることが後輪３ｒの操舵に相当する。以降、四節リンク機構２３を駆動することで後輪３ｒを車体２に対して傾動させるアクチュエータ２８を後輪傾動用アクチュエータ２８という。

補足すると、上記の如く四節リンク機構２３を有する本実施形態の移動体１では、車体２に対する後輪３ｒのロール方向の傾動（後輪３ｒの操舵）は、単一の傾動中心軸線の周りに行われるものではないものの、後輪３ｒが車体２に対してロール方向に傾動していない状態における後輪３ｒの車輪幅中心面（後輪３ｒの中心を通って該後輪３ｒの車軸に直交する平面）と、後輪３ｒが車体２に対してロール方向に傾いた状態での該後輪３ｒの車輪幅中心面との交線Ｃｒが、図１Ｂに示すように後輪３ｒの接地面の下側で車体２の前後方向に延在する。そして、この交線Ｃｒが後輪３ｒの疑似的な傾動中心線に相当する。以降、この交線Ｃｒを後側操舵軸線Ｃｒという。

後輪支持機構２０は、さらに、車体２に対する後輪３ｒのピッチ方向の揺動量を調整するためのアクチュエータ２９（図１Ａに示す）を備える。このアクチュエータ２９（以降、後輪ピッチ動作用アクチュエータ２９という）は、例えば減速機構付きの電動モータにより構成され、スイングアーム２１を車体２に対してピボット軸２１ａの軸心周りに揺動させ得るように車体２又はスイングアーム２１に組付けられている。

この後輪ピッチ動作用アクチュエータ２９を作動させることで、車体２に対する後輪３ｒのピッチ方向の揺動量を調整することが可能である。例えば、後輪３ｒのロール方向の傾動（操舵）に連動させて後輪ピッチ動作用アクチュエータ２９を作動させることで。車体２のシート４の高さをほぼ一定に保つことが可能である。なお、後輪ピッチ動作用アクチュエータ２９は、サスペンション機構２２のストローク長を調整し得るようにサスペンション機構２２に組み込まれていてもよい。

本実施形態の後輪支持機構２０は、以上の如くスイングアーム２１、サスペンション機構２２、四節リンク機構２３、支持アーム２６、アクチュエータ２８及び後輪ピッチ動作用アクチュエータ２９を備えている。

移動体１は、前輪３ｆ及び後輪３ｒのいずれか一方、例えば後輪３ｒを回転駆動するアクチュエータ３０（図１Ａに示す）を移動体１の走行用アクチュエータ３０として備えている。該走行用アクチュエータ３０は、例えば減速機構付きの電動モータにより構成され、後輪側アクスルユニット２７に組付けられている。

なお、走行用アクチュエータは、前輪３ｆを回転駆動し得るように前輪３ｆに搭載されていてもよく、あるいは、前輪３ｆ及び後輪３ｒの両方を回転駆動し得るように前輪３ｆ及び後輪３ｒのそれぞれに搭載されていてもよい。また、走行用アクチュエータは、適宜の動力伝達機構を介して前輪３ｆ及び後輪３ｒの一方又は両方を回転駆動し得るように車体２に搭載されていてもよい。

移動体１は、さらに、前輪操舵用アクチュエータ１４、後輪傾動用アクチュエータ２８、後輪ピッチ動作用アクチュエータ２９、及び走行用アクチュエータ３０の作動制御を行う機能を有する制御装置４０を備えると共に、移動体１の動作状態を検出するためのセンサとして、前輪３ｆの車輪速を検出する可能な車輪速センサ５１と、前輪３ｆの操舵角（前輪側操舵軸線Ｃｆ周りの回転角）を検出可能な前輪操舵角センサ５２と、後輪傾動用アクチュエータ２８の回転角を検出可能なアクチュエータ回転角センサ５３と、車体２の３軸方向の加速度及び３軸方向の角速度を検出可能な慣性センサ５４とを備える。

車輪速センサ５１、前輪操舵角センサ５２及びアクチュエータ回転角センサ５３は、例えばロータリエンコーダ、レゾルバ等により構成される。慣性センサ５４は、加速度センサと角速度センサの組により構成される。

制御装置４０は、マイコン等のプロセッサ、ＲＡＭ、ＲＯＭ等のメモリ、インターフェース回路等を含む一つ以上の電子回路ユニットにより構成され、上記の各センサ５１～５４の検出出力が入力される。

そして、制御装置４０は、実装されたハードウェア構成及びプログラム（ソフトウェア構成）によって、センサ５１～５４の検出出力から、移動体１の様々な状態量（移動体１の走行速度（車体２の移動速度）、前輪側操舵軸線Ｃｆ周りの前輪３ｆの回転角である前輪操舵角（図１Ａに示すδｆ）、車体２に対する後輪３ｒのロール方向の傾斜角である後輪操舵角（図１Ｂに示すδｒ）、車体２のロール方向の傾斜角だある車体ロール角（図１Ｂに示すφｂ）、車体２のヨーレート等）を検出もしくは推定することが可能であると共に、上記の各アクチュエータ１４，２８、２９，３０の作動制御を行うことが可能である。

そして、制御装置４０は、後輪傾動用アクチュエータ２８の作動制御（車体２に対する後輪３ｒの傾動動作に関する作動制御）を通じて、車体２のロール方向の姿勢（傾斜角）を制御することが可能である。そして、この制御のために、制御装置４０は、図３に示すように、車体２に作用させ得るロール方向の最大モーメントである最大ロールモーメントを特定する最大モーメント特定部４１としての機能と、最大ロールモーメントを車体２に作用させた場合に、第１質点６１の横移動量Ｐ1ｙ及び横移動速度Ｐ1y_dotを目標値に近づけ得る限界状態量（車体２のロール方向の姿勢に関する限界状態量）を特定する限界状態量特定部４２としての機能と、車体２のロール方向の姿勢の安定マージンを表す指標値（以降、姿勢安定指標値という）を決定する姿勢安定指標値決定部４３としての機能と、後輪傾動用アクチュエータ２８の作動制御に係る制御ゲインを調整する制御ゲイン調整部４４としての機能とを有する。

以下に、車体２のロール方向の姿勢制御に関する制御装置４０の処理を具体的に説明する。制御装置４０は、移動体１の走行速度が低速域の速度である場合（移動体１の走行停止時を含む）に、車体２のロール方向の姿勢を安定化するように車体２にロール方向のモーメント（ロールモーメント）を作用させるべく、後輪傾動用アクチュエータ２８の作動制御を行う。以降、この制御を姿勢安定化制御という。なお、車体２のロール方向の姿勢を安定化するというのは、車体２のロール方向の姿勢を、安定に維持し得る所要の目標状態に制御することを意味する。

この姿勢安定化制御は、移動体１の挙動を表すモデルとしての等価２質点分解倒立振子モデルに基づくアルゴリズムにより行われる。該等価２質点分解倒立振子モデル（以降、単に２質点モデルという）は、図３に示すように、移動体１のロール方向の挙動を２つの質点６１，６２（第１質点６１及び第２質点６２）を用いて表すモデルである。なお、図３に示すＸＹＺ座標系は、図１に示した３軸直交座標系と同じである。以降の説明では車体２の前後方向をＸ軸方向、左右方向をＹ軸方向という。

この２質点モデルでは、第１質点６１は、移動体１が前輪３ｆ及び後輪３ｒを介して接地する接地面（水平面）から一定高さｈ’の位置でＹ軸方向に移動し得る倒立振子質点、第２質点６２は、接地面上で、Ｙ軸方向に移動し得る質点である。

そして、第１質点６１及び第２質点６２のそれぞれの質量ｍ１，ｍ２と、移動体１の全体質量ｍと、移動体１の全体重心Ｇの高さｈと、全体重心Ｇ周り（詳しくは、全体重心Ｇを通るＸ軸方向の軸周り）での移動体１のイナーシャＩｘとの間の関係は、次式（１ａ），（１ｂ），（１ｃ）により定義される。

ｍ１＋ｍ２＝ｍ ……（１ａ）
ｍ１・（ｈ－ｈ’）＝ｍ２・ｈ ……（１ｂ）
ｍ１・(ｈ－ｈ’)²＋ｍ２・ｈ²＝Ｉｘ ……（１ｃ）

さらに、移動体１の車体２が直進姿勢状態からロール方向に傾斜したときの第１質点６１のＹ軸方向の移動量Ｐ1y（以降、横移動量Ｐ1yという）に関する状態方程式は、次式（２）により表される。なお、以降の説明では、任意の状態量Ａに対して、Ａ_dotは、Ａの時間的変化率（時間微分値）を表す。

ここで、ωnは２質点モデルの固有振動数、ｇは重力加速度（定数）、Ｖoxは移動体１の全体重心ＧのＸ軸方向での移動速度（＝移動体１の走行速度）、Ｖoyは移動体１の全体重心ＧのＹ軸方向での移動速度（移動体１の横移動速度）、ωzは全体重心Ｇ周りでの移動体１のヨーレート（全体重心Ｇを通る上下方向の軸周りでの角速度）である。

また、図３を参照して、Φ'は倒立振子質点である第１質点６１の傾斜角である。また、図１Ａ、図１Ｂ及び図３Ｂを参照して、Φbは車体２に対する後輪３ｒの傾斜角、δfは前輪３ｆの操舵角（前輪側操舵軸線Ｃf周りの回転角）、δrは車体２に対する後輪３ｒの傾斜角（後輪側操舵軸線Ｃr周りの回転角）、θcfは前輪側操舵軸線Ｃfのキャスター角、θcrは後輪側操舵軸線Ｃrのキャスター角である。なお、Φb、δf、δrの正方向は、それぞれについて図１Ａ又は図１Ｂに示す矢印の向きの方向である。

Ｌは移動体１のホイールベース（直進走行姿勢の移動体１の前輪３ｆの接地点と後輪３ｒの接地点との間の間隔）、Ｌfは直進走行姿勢の移動体１の全体重心Ｇと前輪３ｆの接地点との間のＸ軸方向での間隔、Ｌrは直進走行姿勢の移動体１の全体重心Ｇと後輪３ｒの接地点との間のＸ軸方向での間隔、ａfは、直進走行姿勢の移動体１をＹ軸に直交する平面に投影して見た場合において、前輪３ｆの車軸中心を通る上下方向の軸と前輪側操舵軸線Ｃsfとの交点の接地面からの高さ、ａrは、直進走行姿勢の移動体１をＹ軸に直交する平面に投影して見た場合において、後輪３ｒの車軸中心を通る上下方向の軸と後輪側操舵軸線Ｃsrとの交点の接地面からの高さである。

Ｌofは、直進走行姿勢の移動体１をＹ軸に直交する平面に投影して見た場合において、前輪３ｆの車軸中心と前輪側操舵軸線Ｃfとの間の間隔、Ｌorは、直進走行姿勢の移動体１をＹ軸に直交する平面に投影して見た場合において、後輪３ｒの車軸中心と後輪側操舵軸線Ｃrとの間の間隔である。
なお、式（２－４）では、tanΦ'≒Φ'という近似を用いている。は式（２－８），（２－９）では、移動体１の横すべり角の影響を無視している。

式（２－７）と、他の式（２－１）～（２－６），（２－８）～（２－１３）とから判るように、横移動量Ｐ1yを制御するための入力ｐ（制御入力）は、移動体１の走行速度Ｖox、前輪３ｆの操舵角δf、後輪３ｒの傾斜角δrの関数である。

姿勢安定化制御では、制御装置４０は、式（２）における制御入力ｐを、その下限値ｐＬと上限値ｐHとの間の範囲内で、次式（３ａ）～（３ｃ）で示すように決定する。

ｐL≦Ｋp・(Ｐ1y－Ｐ1y_cmd)＋Ｋv・(Ｐ1y_dot－Ｐ1y_dot_cmd)≦ｐHである場合、
ｐ＝Ｋp・(Ｐ1y－Ｐ1y_cmd)＋Ｋv・(Ｐ1y_dot－Ｐ1y_dot_cmd) ……（３ａ）
ただし、Ｋv＝Ｋp／ωn ……（４）
ｐL＞Ｋp・(Ｐ1y－Ｐ1y_cmd)＋Ｋv・(Ｐ1y_dot－Ｐ1y_dot_cmd)である場合
ｐ＝ｐL ……（３ｂ）
ｐH＜Ｋp・(Ｐ1y－Ｐ1y_cmd)＋Ｋv・(Ｐ1y_dot－Ｐ1y_dot_cmd)である場合
ｐ＝ｐH ……（３ｃ）

ここで、Ｐ1y_cmdは第１質点６１の横移動量Ｐ1yの目標値、Ｐ1y_dot_cmdは第１質点６１の横移動速度Ｐ1y_dotの目標値、Ｋp，Ｋvはゲイン係数である。

上記のように式（３ａ），（４）に従って制御入力ｐを決定する状況では、制御対象の状態量である第１質点６１の横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotに関する所謂、発散成分、すなわち次式（５）により定義される発散成分ξをゼロに収束させるように制御入力ｐを決定できる。ひいては、横移動量Ｐ1yを安定に制御することができる。なお、式（３ａ）は、発散成分ξを用いると、ｐ＝Ｋp・ξと表記することができる。

ξ＝(Ｐ1y－Ｐ1y_cmd)＋(Ｐ1y_dot－Ｐ1y_dot_cmd)／ωn ……（５）

本実施形態では、制御装置４０は、所定の制御処理周期で逐次、上記の如く制御入力ｐを決定し、その決定した制御入力ｐから、車体２のロール方向の姿勢制御のための操作量（横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotを目標値に収束させるための操作量）として、後輪３ｒの傾斜角δrの角速度δr_dotの目標値である姿勢制御用後輪傾斜角速度入力δr_dot_stbを決定する。

ここで、式（２－１）～（２－１３）を用いると、式（２－７）の制御入力ｐは、次式（６）により表される。

なお、Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄは、Ｖox，Ｌf，Ｌrの値等から決まる値である。δr(k)は、今回の（現在の）制御処理周期での後輪３ｒの傾斜角δrの値、δr(k-1)は、前回の制御処理周期での後輪３ｒの傾斜角δrの値、Δｔは、各制御処理周期の時間幅である。

上式（６）に基づいて、姿勢制御用の後輪３ｒの傾斜角δrの目標値δr_stb（各制御処理周期での目標値δr_stab(k)）を、各制御処理周期で前記式（３ａ）より求められる制御入力ｐの値ｐ(k)を用いて次式（７）により求めることができる。

そして、各制御処理周期での姿勢制御用後輪傾斜角速度入力δr_dot_stb(k)は、式（７）により求められる後輪３ｒの傾斜角δrの目標値δr_stbの微分値（＝(δr_stb(k)－δr_stb(k-1))／Δｔ）として決定される。

このように決定される姿勢制御用後輪傾斜角速度入力δr_dot_stbを後輪３ｒのロール方向の傾斜角速度の目標値として後輪傾動用アクチュエータ２８の作動制御を行うことで、倒立振子質点としての第１質点６１の横移動量Ｐ1ｙ及び横移動速度Ｐ1y_dotを所要の目標値に収束させるように、車体２にロール方向のモーメントを作用させることができる。ひいては、車体２の姿勢を自動的に安定化することができる。

ところで、移動体１の走行速度Ｖoxがある程度、高速になると、移動体１の運転者にとっては、自身の体重移動に従って車体２の傾きを操作し得ることが望ましい。このため、本実施形態では、移動体１の走行速度Ｖoxが所定値以上の高速になると、制御装置４０は、、姿勢安定化制御を停止し、車体２に対する後輪３ｒの傾斜角を定常的にゼロに維持するように後輪傾動用アクチュエータ２８の作動制御を行う。

この場合、移動体１の挙動が姿勢安定化制御の実行時の状態から姿勢安定化制御の停止時の状態に円滑に移行し得ることが望ましい。そこで、本実施家体では、後輪傾動用アクチュエータ２８の実際の作動制御に用いる後輪３ｒの傾斜角速度の指令値である後輪傾斜角速度指令値δr_dot_cmdを次式（８）により逐次決定する。

δr_dot_cmd＝ε・δr_dot_stb＋(１－ε)・Ｋfo・δr_act ……（８）

ここで、εは０≦ε≦１の範囲内で可変的に設定されるゲイン係数、Ｋfoは負の値（定数）のゲイン係数、δr_actは車体２に対する後輪３ｒの実際の傾斜角（検出値）である。補足すると、本実施形態では、後輪傾斜角速度指令値δr_dot_cmdが、本発明における制御入力に相当し、式（６）の右辺のδr_dot_stbと、Ｋfo・δr_actとがそれぞれ、本発明における第１制御入力成分、第２制御入力成分に相当する。そして、εが第１ゲイン係数、（１－ε）が第２ゲイン係数に相当する。

ゲイン係数εは、図５に示すように、基本的には、移動体１の走行速度Ｖoxが大きくなるに伴い、“１”から“０”まで変化していくように走行速度Ｖox（検出値）に応じて設定される。

この場合、移動体１の停止時や低速走行時に、εが“１”に設定された状態では、式（８）はδr_dot_cmd＝δr_dot_stbとなるので、第１質点６１の横移動量Ｐ1xを所要の目標値に収束させるように、車体２にロール方向のモーメントを作用させ、車体２の姿勢を自動的に安定化することができる。

また、移動体１の高速走行時に、εが“０”に設定された状態では、式（８）はδr_dot_cmd＝Ｋfo・δr_actとなるので、後輪傾斜角速度指令値δr_dot_cmdは、後輪３ｒの実際の傾斜角δr_actを“０”に収束させるように決定される。これにより車体２に対する後輪３ｒの傾動が停止されるので、運転者は自身の体重移動により車体２を所望の傾斜状態に傾斜させることができる。

補足すると、前記式（８）をラプラス変換することで、次式（９）が得られる

式（９）は、後輪傾斜角速度指令値δr_dot_cmdに応じて制御された後輪３ｒの傾斜角δr（：式（９）の左辺）は、姿勢安定化制御による後輪３ｒの傾斜角δr_stbをハイパス特性のフィルタによりフィルタリングしてなる値になることを示している。

ところで、姿勢安定化制御では、前記式（３ａ）の右辺の値が下限値ｐLと上限値ｐHとの間の範囲から逸脱すると、制御入力ｐが下限値ｐL又は上限値ｐHに制限されてしまうため、車体２の姿勢を安定化することが困難になる虞がある。そこで、本実施形態では、制御装置４０は、制御対象の状態量である第１質点６１の横移動量Ｐ1yと横移動速度Ｐ1y_dotとの組から前記式（３ａ）により規定される制御入力ｐの値が下限値ｐL又は上限値ｐHに近づきすぎないように、ゲイン係数εの値を調整する。従って、本実施形態では、ゲイン係数εは、走行速度Ｖoxに応じて可変的に設定されることに加えて、式（３ａ）により規定される制御入力ｐの値が下限値ｐL又は上限値ｐHに近づきすぎないように設定される。
このようにゲイン係数εを設定する処理（換言すれば、ゲイン係数εと、ゲイン係数（１－ε）とを設定する処理）は、以下に説明するように実行される。

（ＳＴＥＰ１）
制御装置４０は、最大モーメント特定部４１により、車体２に作用させ得る最大ロールモーメントを特定する。この場合、特定する最大ロールモーメントは、負側の最大ロールモーメント（車体２の後方から見て反時計回り方向のモーメントの最大値）及び正側の最大ロールモーメント（車体２の後方から見て時計回り方向のモーメントの最大値）であり、これらの最大ロールモーメントが、前輪３ｆの操舵角δfの最大値（正側の最大値及び負側の最大値）と、後輪３ｒの傾斜角δrの最大値（正側の最大値及び負側の最大値）との関数値として決定される。

すなわち、最大モーメント特定部４１は、移動体１の現在の走行速度Ｖoxと、前輪３ｆの操舵角δfの最大値（正側の最大値及び負側の最大値）と、後輪３ｒの傾斜角δrの最大値（正側の最大値及び負側の最大値）とから前記式（２－１）～（２－１３）に基づいて制御入力ｐの上限値ｐH（正側の最大値）と、下限値ｐL（負側の最大値）とを算出する。

そして、最大モーメント特定部４１は、制御入力ｐの上限値ｐH（正側の最大値）及び下限値ｐL（負側の最大値）のそれぞれにｍ1・ｈ'・ωn²を乗じることによって、正側の最大ロールモーメントＭHと、負側の最大ロールモーメントＭLとを決定する。

（ＳＴＥＰ２）
次いで、制御装置４０は、最大ロールモーメントＭL，ＭHを車体２に作用させた場合に、第１質点６１の横移動量Ｐ1ｙ及び横移動速度Ｐ1y_dotを目標値に収束させ得る限界状態量（車体２のロール方向の姿勢に関する限界状態量）を限界状態量特定部４２により特定する。

本実施形態では、限界状態量として、倒立振子質点としての第１質点６１の運動に関する発散成分ξの値が用いられる。この場合、限界状態量としての発散成分の値は、小側限界値ξLと、大側限界値ξH（＞ξL）とがあり、それぞれ、負側の最大ロールモーメントＭL、正側の最大ロールモーメントＭHから次式（１０ａ），（１０ｂ）により算出される。

ξL＝ＭL／(ｍ1・ｈ'・ωn²)／Ｋp ……（１０ａ）
ξH＝ＭH／(ｍ1・ｈ'・ωn²)／Ｋp ……（１０ｂ）

（ＳＴＥＰ３）
次いで、制御装置４０は、姿勢安定指標値決定部４３により、車体２のロール方向の姿勢の安定マージン（安定余裕）を表す姿勢安定指標値FDRを求める。本実施形態では、姿勢安定指標値FDRは、第１質点６１の横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotのそれぞれの現在値Ｐ1y(t)，Ｐ1y_dot(t)に対応して次式（１１ａ）より算出される発散成分ξの現在値ξ(t)と、ＳＴＥＰ２で求めた小側限界値ξL及び大側限界値ξHのうち、現在値ξ(t)に近い方の限界値ξliｍ（ξL又はξH）とから次式（１１）により求められる指標値である。かかる姿勢安定指標値FDRは、発散成分ξの現在値ξ(t)の限界値ξliｍ（ξL又はξH）に対するずれ量を表している。

FDR＝｜ξ (t)｜／｜ξlim｜ ……（１１）
ただし、
ξ(t)＝（Ｐ1y(t)－Ｐ1y_cmd）＋（Ｐ1y_dot(t)－Ｐ1y_dot_cmd）／ωn
……（１１ａ）
ξlim：ξL及びξHのうち、ξ(t)に近い方の限界値

なお、横移動量Ｐ1yの現在値Ｐ1y(t)は、前記式（２－４）～（２－６）に基づいて求められる。また、横移動速度Ｐ1y_dotの現在値Ｐ1y_dot(t)は、横移動量Ｐ1yの疑似微分値として求められる。

ここで、図４を参照して横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dottを二つの座標軸成分とする座標平面上で、横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotの組（Ｐ1y，Ｐ1y_dot）が、（Ｐ1y－Ｐ1y_cmd）＋（Ｐ1y_dot－Ｐ1y_dot_cmd）／ωn＝ξLという式により表されるラインＬ１と、（Ｐ1y－Ｐ1y_cmd）＋（Ｐ1y_dot－Ｐ1y_dot_cmd）／ωn＝ξHという式により表されるラインＬ２との間の範囲内に収まるように横移動量Ｐ1yを制御する（換言すれば、式（８ａ）により表される発散成分ξの値ξ(t)がξLとξHとの間の範囲内に収まるように横移動量Ｐ1yを制御する）ことで、（Ｐ1y，Ｐ1y_dot）を安定に目標値（Ｐ1y_cmd，Ｐ1y_dot_cmd）に収束させ、ひいては、車体２の姿勢を安定化することができる。そこで、（Ｐ1y，Ｐ1y_dot）がラインＬ１，Ｌ２の間の範囲内で、Ｌ１，Ｌ２に近づ機過ぎないように横移動量Ｐ1yを制御することが好ましい。

また、式（９）により規定される姿勢安定指標値FDRの値が“１”よりも小さい状態は、（Ｐ1y，Ｐ1y_dot）がラインＬ１，Ｌ２の間に収まる状態であり、姿勢安定指標値FDRの値が“１”よりも大きい状態は、（Ｐ1y，Ｐ1y_dot）がラインＬ１，Ｌ２の間から逸脱した状態である。そして、FDR＜１となる状態では、姿勢安定指標値FDRの値が“０”に近いほど、（Ｐ1y，Ｐ1y_dot）がラインＬ１，Ｌ２から離れた状態になる。従って、姿勢安定指標値FDRは、その値が“０”に近いほど車体２の姿勢の安定マージンが高いことを意味し、該姿勢の安定マージンを表す指標値として機能し得る。

（ＳＴＥＰ４）
制御装置４０は、上記のように姿勢安定指標値決定部４３により姿勢安定指標値FDRを決定した後、次に制御ゲイン調整部４４により、移動体１の走行速度Ｖoxの現在値と姿勢安定指標値FDRの値とから前記ゲイン係数εの値を決定する。

この場合、走行速度Ｖoxと姿勢安定指標値FDRとの組とゲイン係数εとの関係が、マップや演算式の形態で、図５に示す如くあらかじめ定められている。このため、姿勢安定指標値FDRが“１”以上の値であるときには、ゲイン係数εはその最大値である“１”に設定される。また、姿勢安定指標値FDRが“１”よりも小さい値であるときには、ゲイン係数εは、走行速度Ｖoxが大きくなるに伴い、“１“から減少すると共に、姿勢安定指標値FDRが“０”に近いほど、“１”から“０”まで減少するように設定される。

従って、ゲイン係数εは、車体２の姿勢の安定マージンが高い状態（姿勢安定指標値FDRが“０”に近い状態）では、走行速度Ｖoxが低い場合を除いて、“０”もしく“０”に近い値に設定され、車体２の姿勢の安定マージンが低い状態（姿勢安定指標値FDRが“１”に近いか、もしくは“１”よりも大きい状態）又は走行速度Ｖoxが低い場合に、“１”もしくは“１”に近い値に設定される。

以上説明した実施形態によれば、車体２のロール方向の姿勢安定化制御における制御ゲインとしてのゲイン係数εの値が、姿勢安定指標値FDRに応じて前記したごとく決定されるので、倒立振子質点としての第１質点Ｐ1ｙの運動に関する発散成分ξの値が小側限界値ξLや大側限界値ξHに近づきすぎないように車体２のロール方向の傾斜角を制御できる。

この場合、姿勢安定指標値FDRがゼロに近い状態（車体２の姿勢の安定マージンが高い状態）、あるいは、移動体１の走行速度Ｖoxが高速域の速度である場合には、ゲイン係数εがゼロもしくはゼロに近い値に設定されるので、姿勢安定化制御は停止され、もしくは弱められる。このため、運転者は自身の体重移動によって容易に車体２のロール方向の姿勢を変化させることができる。

また、姿勢安定指標値FDRが“１”に近い状態（車体２の姿勢の安定マージンが低い状態）、あるいは、移動体１の走行速度Ｖoxが低速域の速度である場合（走行停止時を含む）には、ゲイン係数εが“１”もしくは“１”に近い値に設定されるので、姿勢安定化制御が強められる。このため、車体２のロール方向の姿勢を自動的に安定な姿勢に維持することができる。
従って、車体２のロール方向の姿勢の安定性を確保することと、運転者による移動体１の操縦性を高めることとを適切に両立することができる。

また、ゲイン係数εは、姿勢安定指標値FDRと走行速度Ｖoxとに応じて前記した如く設定されると共に、このゲイン係数εを用いて前記式（８）により、後輪３ｒの実際の傾動制御のための後輪傾斜角速度指令値δr_dot_cmdが決定される。このため、車体２に対する後輪３ｒの傾動を行わせる状態と、車体２に対する後輪３ｒの傾動を停止させる状態との一方から他方への移行を円滑に行うことができる。

なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、他の実施形態を採用することもできる。以下に他の実施形態をいくつか例示する。
前記実施形態では、車体２のロール方向の姿勢の安定マージンを表す姿勢安定指標値FDRとして、式（１１）により定義される指標値を用いたが、他の指標値を姿勢安定指標値FDRとして用いることも可能である。例えば、図４を参照して、現在値（Ｐ1y(t)．Ｐ1y_dot(t)）の点と、ラインＬ１，Ｌ２のうち、現在値（Ｐ1y(t)．Ｐ1y_dot(t)）に近い方のライン（図４では、大側限界値ξHに対応するラインＬ２）との距離をｄ(t)、、目標値（Ｐ1y_cmg．Ｐ1y_dot_cmd）の点と、現在値（Ｐ1y(t)．Ｐ1y_dot(t)）に近い方のライン（図４では、ラインＬ２）との距離をｄlimと表記したとき、次式（１２）により定義される指標値を姿勢安定指標値FDRとして用いてもよい。

FDR＝ｄ(t)／ｄlim ……（１２）

また、前記実施形態では、車体２に対して後輪３ｒをロール方向に傾動させるための後輪支持機構２０として、前記特許文献１に記載された機構を採用したが、後輪支持機構２０は、他の構造の機構であってもよい。例えば、後輪支持機構２０は、前記特許文献２に記載された機構（ガイドレールを有する機構）であってもよい。

また、前記実施形態では、最大ロールモーメントに応じた限界状態量として第１質点６１（倒立振子質点）の横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotの組に対応する発散成分ξの限界値ξL，ξRを用いたが、限界状態量として、例えば横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotのそれぞれの限界値の組（最大ロールモーメントによって目標値に近づけ得る横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotのそれぞれの限界値）の組を探索的に特定してもよい。

この場合、姿勢安定指標値としては、例えば、横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotのそれぞれの現在値の組に対応する点と、それぞれの限界値の組に対応する点との距離Ｄ(t)を、横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotのそれぞれの目標値の組に対応する点と、それぞれの限界値の組に対応する点との距離Ｄlimで除算してなる比率を使用し得る。

また、前記実施形態では、車体２の姿勢安定化制御における制御対象の状態量は、２質点モデルの第１質点６１（倒立振子質点）の横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotの組であるが、例えば、横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotの組の代わりに、車体２の傾斜角Φbと傾斜角速度Φb_dotとの組を制御対象の状態量としてもよい。この場合、例えば、前記実施形態で説明した姿勢安定化制御の処理において、横移動量Ｐ1y及び横移動速度Ｐ1y_dotをそれぞれ、車体２の傾斜角Φb、傾斜角速度Φb_dotに置き換えた処理を実行することで、前記実施形態と同様に姿勢安定化制御を行うことが可能である。

また、前記実施形態では、車体２の姿勢の安定マージンを表す姿勢安定指標値FDRに応じてゲイン係数εの値を変化させるようにしたが、ゲイン係数εの値を、姿勢安定指標値FDRに応じて変化させないように設定してもよい、この場合、車体２の姿勢の安定マージンを反映させずに、車体２に対する後輪３ｒの傾動を制御することも可能である。あるいは、例えば、姿勢安定指標値FDRに応じて前記式（３ａ）におけるゲイン係数Ｋpの値を変化させる（FDRがゼロに近いほど、ゲイン係数Ｋpの大きさを小さくする）ようにしてもよい。

また、前記実施形態の移動体１では、前輪３ｆが総舵輪、後輪３ｔが傾動輪であるが、後輪が総舵輪、前輪が傾動輪となるように移動体を構成してもよい。そして、前輪をロール方向に傾動させることで、車体のロール方向での姿勢を安定化するようにしてよい。

１…移動体、２…車体、３ｆ…前輪（移動動作部），３ｒ…後輪（移動動作部）、２８…後輪傾動用アクチュエータ（アクチュエータ）、４０…制御装置、４１…最大モーメント特定部、４２…限界状態量特定部、４３…姿勢安定指標値決定部、４４…制御ゲイン調整部。

Claims (6)

1. 運転者の搭乗部を有し、路面に対してロール方向に傾動可能な車体と、該車体の前後方向に間隔を存して配置された前輪及び後輪と、前記車体にロール方向のモーメントを作用させ得るアクチュエータと、前記車体のロール方向での姿勢を安定化するように前記アクチュエータを制御する機能を有する制御装置とを備えた移動体であって、
   前記前輪及び前記後輪のうちの一方の車輪は操舵輪、他方の車輪は前記車体に対してロール方向に傾動可能に該車体に組付けられた傾動輪であり、
   前記アクチュエータは、前記傾動輪を前記車体に対してロール方向に傾動させることにより、前記車体にロール方向のモーメントを作用させ得るように構成されており、
   前記制御装置は、前記車体に対する前記傾動輪の傾動を操作するための制御入力を、前記車体のロール方向での姿勢を安定化する第１制御入力成分と、前記車体に対する前記傾動輪の傾斜角をゼロに収束させる第２制御入力成分との線形結合により決定して、当該決定した制御入力に応じて前記アクチュエータを制御するように構成されていると共に、前記線形結合における前記第１制御入力成分に係る第１ゲイン係数と前記第２制御入力成分に係る第２ゲイン係数とを、該第１ゲイン係数及び該第２ゲイン係数の一方の値が増加するに伴い他方の値が減少するように可変的に設定するように構成されていることを特徴とする移動体。
2. 請求項１記載の移動体において、
   前記制御装置は、前記第１ゲイン係数と前記第２ゲイン係数との総和の値が所定値になるように該第１ゲイン係数及び該第２ゲイン係数のそれぞれの値を設定するように構成されていることを特徴とする移動体。
3. 請求項１記載の移動体において、
   前記制御装置は、前記アクチュエータにより前記車体に作用させ得る最大のモーメントを特定する最大モーメント特定部と、前記最大のモーメントを前記車体に作用させることにより前記車体のロール方向での姿勢を安定化させ得る限界の状態量として、前記車体のロール方向での姿勢に関する所定種類の状態量の値を特定する限界状態量特定部と、前記所定種類の状態量の現在値と前記限界の状態量の値とから前記車体のロール方向での姿勢の安定マージンを表す指標値を決定する姿勢安定指標値決定部と、前記第１ゲイン係数及び前記第２ゲイン係数のそれぞれの値を前記指標値に応じて調整する制御ゲイン調整部とをさらに備えることを特徴とする移動体。
4. 請求項３記載の移動体において、
   前記所定種類の状態量は、前記車体のロール方向での傾斜角及び傾斜角速度の組と、該傾斜角及び該傾斜角速度の関数値と、前記車体の挙動を表すモデルであって、倒立振子質点を含むモデルにおける該倒立振子質点の移動量及び移動速度の組と、該移動量及び該移動速度の関数値とのうちのいずれかであることを特徴とする移動体。
5. 請求項３記載の移動体において、
   前記所定種類の状態量は、前記車体のロール方向での傾斜角及び傾斜角速度の組に関する発散成分の値、又は、前記車体の挙動を表すモデルであって、倒立振子質点を含むモデルにおける該倒立振子質点の移動量及び移動速度の組に関する発散成分の値であることを特徴とする移動体。
6. 請求項３記載の移動体において、
   前記指標値は、前記所定種類の状態量の現在値の前記限界の状態量の値に対するずれ度合を表す指標値であることを特徴とする移動体。

Images