JP3224144B2 - ロードシミュレーション装置の制御方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は車両に対して実走行路面
負荷をテストベンチで再現できるロードシミュレーショ
ン装置の制御方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ロードシミュレーション装置によってロ
ードシミュレーションを行う場合、フィールドにおける
車両の実走行によって、車両に設けた検出器からの出
力、すなわち実走行データを収集して、実走行データに
基づいて目標データを生成する。一方テスト車両を加振
機によってテスト加振して伝達関数を演算し、演算伝達
関数に基づき逆伝達関数を算出する。生成した目標デー
タをフーリエ変換し、フーリエ変換目標データを逆伝達
関数に乗算し、乗算出力をフーリエ逆変換して加振信号
を算出し、算出した加振信号にて加振機を駆動すること
によってロードシミュレーションを行っている。

【０００３】検出器が３つの場合、演算式はマトリック
スで示される。目標信号をｄ₁ 、ｄ ₂ 、ｄ₃ とし、その
フーリエ変換目標信号をＤ₁ 、Ｄ₂ 、Ｄ₃ とし、逆伝達
関数マトリックスを〔Ｇ〕^-1、フーリエ加振信号を
Ｖ₁ 、Ｖ₂ 、Ｖ₃ としたとき、

【０００４】

【数１】

【０００５】に示す演算によって得られ、この演算によ
って得られたフーリエ加振信号をフーリエ逆変換するこ
とによって加振信号ｖ₁ 、ｖ₂ 、ｖ₃ が得られる。

【０００６】この場合に、実走行距離が長いときは実走
行データは相当数となって、目標データ数も相当数とな
る。しかるに、上記したようにロードシミュレーション
において、目標データのフーリエ変換が必要であり、さ
らに加振信号の演算に逆フーリエ変換が必要であって、
フーリエ変換、フーリエ逆変換はデジタル処理による高
速フーリエ変換処理、フーリエ逆変換処理にて行われ
る。しかるに、該処理による場合、処理できるデータ数
は２のｎ乗（ｎは整数）に制限される。この制限による
データ数を仮に１０２４データとした場合に、実走行デ
ータの検出点数が多く、再現するべき目標データが１０
２４データを超える場合が多い。

【０００７】上記したように目標データ数が多い場合、
処理できる２のｎ乗のデータ数であって、かつデータの
所定数にわたって端部において隣のブロックとオーバー
ラップするように全目標データを複数のブロックに分割
して処理を行っている。この処理は、先ず最初のブロッ
クに注目して、最初のブロックの目標データに対する加
振信号を計算し、計算した加振信号によって加振を行っ
て、加振結果と目標データとの誤差を検出し、検出誤差
が所定範囲に入るまで加振信号に補正を加えて繰返し、
誤差が所定範囲に入ったら、最初のブロックに対する加
振信号を格納し、連続する次のブロックに進み、同様の
処理を全ブロックにわたって行い、全ブロックにわった
って加振信号が格納されたときに、ブロックのオーバラ
ップしている範囲内において、加振信号に段差のないと
ころで結合することによって全ブロックにわたる１つの
連続した加振信号を生成していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来の方法によるときは、最初のブロックから次のブ
ロックへと順次ブロック毎に処理を行うために誤差を収
束させやすい反面、各ブロックに対して順次補正を行わ
なければならず、目標データ数が多い場合、すなわちブ
ロック数が多い場合に加振信号を得るまでに多くの手数
と時間がかかるという問題点があった。

【０００９】本発明は、加振信号を確実かつ早期に得る
ことができるロードシミュレーション装置の制御方法を
提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のロードシミュレ
ーション装置の制御方法は、実走行路面負荷が得られる
ように車両を加振手段によって強制的に加振させるロー
ドシミュレーション装置の制御方法において、車両実走
行により車両に設けた検出器から得られた出力データを
所定範囲内のデータ数であって、かつデータの所定数に
わたって端部において隣のブロックとオーバラップする
ように複数のブロックに分割して反復修正プロセス用目
標データを求める第１の工程と、ロードシミュレーショ
ン装置によって予め定めたテスト信号により車両を加振
したときにおける前記検出器の出力に基づいて伝達関数
を演算し、演算伝達関数から逆伝達関数を演算する第２
の工程と、第２の工程において演算した逆伝達関数と第
１の工程において求めた反復修正プロセス用目標データ
とに基づいて初期加振信号を演算し、演算加振信号によ
る加振を行い、該加振による前記検出器の出力と反復修
正プロセス用目標データとの差を誤差として演算し、演
算誤差が閾値内に入らないブロックに対し演算誤差と前
記逆伝達関数と予め設定した所定の係数との積からなる
補正値を前回の加振信号に加えて新たな加振信号として
演算誤差が閾値に入るまで加振信号を順次補正する第３
の工程と、演算誤差の全部が閾値内に入ったブロックに
対する加振信号を順次記憶し、この記憶が全ブロックに
対して終了したとき、隣接ブロックとのオーバーラップ
部分内において隣の加振信号と等しいところで加振信号
を接続して全加振信号とする第４の工程と、を備えたこ
とを特徴とする。

【００１１】隣接するブロックの反復修正プロセス用目
標データとオーバーラップしている各反復修正プロセス
用目標データ部分の先端部は、先端が“０”で、かつ該
“０”から単調増加して他端が“１”となる窓関数との
乗算処理がなされていてもよい。また、各ブロックの加
算信号との接続は反復修正プロセス用目標データのオー
バーラップ部分であって、かつ窓関数との乗算処理部以
外において行ってもよい。さらに、補正値の演算に用い
る係数は０を超え、かつ１以内の値であってもよい。

【００１２】

【作用】本発明のロードシミュレーション装置の制御方
法によれば、所定範囲内のデータ数であって、かつデー
タの所定数にわたって端部において隣のブロックとオー
バラップするように車両に設けた検出器から車両実走行
により得られた出力データが複数のブロックに分割され
て反復修正プロセス用目標データが得られ、演算逆伝達
関数と反復修正プロセス用目標信号とに基づいて初期加
振信号が演算され、演算加振信号による加振が行われ、
該加振による前記検出器の出力と反復修正プロセス用目
標データとの差が誤差として演算され、演算誤差が閾値
内に入らないブロックに対し演算誤差と前記逆伝達関数
と全ブロックに対して共通の係数との積からなる補正値
を前回の加振信号に加えて新たな加振信号として演算誤
差が閾値に入るまで加振信号が順次補正され、補正され
た加振信号で加振が繰り返される。

【００１３】この場合、演算誤差が収束したブロックは
次の加振から除外されることになって演算誤差の収束が
早められる。さらに、前記係数を演算誤差の大きいブロ
ックに注目して設定することができて、演算誤差が閾値
内に収束する速度が速くなる。演算誤差が閾値内に入っ
たブロックに対する加振信号は順次記憶され、この記憶
が全ブロックにわたって終了したとき、隣のブロックと
のオーバーラップ部分内において、隣のブロックの加振
信号と等しいところ、段差のない加振信号のところで隣
接ブロックの加振信号と接続されて、全加振信号が得ら
れる。

【００１４】

【実施例】以下本発明を実施例によって説明する。

【００１５】図１および図２は本発明の第１実施例のフ
ローチャートであり、図３および図４は本発明の第１実
施例における目標データ生成についての模式説明図であ
り、図５は本発明が適応されるロードシミュレーション
装置の一例を示す側面図であり、自動二輪車の場合を例
示している。

【００１６】図５中、符号１は加振対象となる自動二輪
車を示し、該車両の前後の車輪はあらかじめ取り外され
ている。符号２は自動二輪車の車体フレーム（図示せ
ず）に回転自在に支持される前側のアクスルであり、該
アクスル２はテレスコピックタイプの伸縮自在なフロン
トサスペンション３に支持されている。符号５は後側の
アクスルであり、該アクスル５はリンク機構と組み合わ
されたリヤクッション（図示せず）に揺動自在に支持さ
れるリヤフォーク６に取り付けられている。

【００１７】また、符号１０は前記自動二輪車１の前後
のアクスル２、５を直接加振するアクスル加振手段であ
る。該アクスル加振手段１０は、実際にアクスル２、５
を加振する機械的部分１１と、該機械的部分１１を制御
する制御器１２とから構成される。

【００１８】アクスル加振手段１０の機械的部分１１
は、自動二輪車１の後側のアクスル５を上下方向に加振
する第１の加振機１４と、前側のアクスル２を上下方向
に加振する第２の加振機１５と、前側のアクスル２を前
後方向に加振する第３の加振機１６とから構成されてい
る。それら第１、第２、第３の加振機１４、１５、１６
には引張および圧縮双方の力が付与できる復動形の油圧
シリンダが利用される。

【００１９】第１、第２の加振機１４、１５のピストン
ロッド１４ａ、１５ａの先端には連結棒１４ｂ、１５ｂ
の一端がそれぞれピン結合され、それら連結棒１４ｂ、
１５ｂの他端はそれぞれアクスル２、５にピン結合され
ている。また、第３の加振機１６のピストンロッド１６
ａの先端にはリンク１６ａａを介して揺動板１８の一端
１８ｂがピン結合されている。該揺動板１８は、側面視
三角形状に形成されたものであって、中央基端部１８ａ
が支持体１９の上部に回動自在に支持されている。そし
て該揺動板１８の他端１８ｃは略水平方向に延びる加振
ロッド２０の一端にピン結合され、該加振ロッド２０の
他端は前記前側のアクスル２にピン結合されている。

【００２０】すなわち、第３の加振機１６のピストンロ
ッド１６ａが上下方向に伸縮作動することにより、リン
ク１６ａａ、揺動板１８および加振ロッド２０を介して
自動二輪車１の前側のアクスル２が前後方向に加振され
る構造になっている。なお、前記加振ロッド２０には荷
重検出手段２１が介装されている。

【００２１】また、符号２５は自動二輪車１の車体の前
後方向の移動を規制する剛体の反力治具である。この反
力治具２５にはリンク棒２６を介して前記自動二輪車の
後側のアクスル５が連結されている。

【００２２】第１の加振機１４の振動に伴う出力振動お
よび実走行のときの出力信号を求めるために、リヤフォ
ーク６上のアクスル５の上方にあたる位置に加速度計Ｃ
１を取り付け、加速度計Ｃ１の出力によってリアフォー
ク６の挙動を測定する。また、第２の加振機１５または
第３の加振機１６の振動に伴う出力信号および実走行の
ときの出力信号を求めるために、前側のアクスル２の上
方にあたる位置に加速度計Ｃ２を取り付け、フロントサ
スペンション３のボトムブリッジ下側のインナパイプ３
ａに歪ゲージＣ３を貼り付け、加速度計Ｃ２および歪ゲ
ージＣ３の出力信号によってアクスル２の挙動およびイ
ンナパイプ３ａの歪を測定する。

【００２３】次に、本実施例を図１のフローチャートに
従って説明する。車両のロードシミュレーションをする
場合、先ず実走行が行われ、実走行中における加速度計
Ｃ１、Ｃ２および歪ゲージＣ３によって加速度および歪
の計測が行われ実走行信号を得、実走行信号をデジタル
信号に変換して実走行データを得る（ステップＳ１）。
図３（ａ）は実走行により得た実走行データを模式的に
示している。

【００２４】ステップＳ１において得た実走行データを
１度に処理できる範囲内のデータ数であって、かつデー
タの所定数にわたって端部において隣のブロックとオー
バーラップするように全実走行データが複数のブロック
に分割される。分割された各ブロックは図３（ｂ）に模
式的に示す如くである。各ブロックの隣のブロックとオ
ーバーラップする部分に、ブロックの先端が“０”であ
って“０”の先端から単調に増加して他端側が“１”で
ある所謂窓関数が乗算されて、ブロックに分割された各
実走行データから反復修正プロセス用目標データが生成
される（ステップＳ２）。図３（ｃ）は生成された反復
修正プロセス用目標データを模式的に示し、図４は窓関
数の乗算処理された反復修正プロセス用目標データの一
ブロック分を模式的に示している。

【００２５】次いで、ロードシミュレーション装置によ
って、予め定めてあるテスト信号を加振信号としてテス
ト車両が加振され、加速度計Ｃ１、Ｃ２および歪ゲージ
Ｃ３によって加速度および歪の計測が行われ、計測され
た加速度信号および歪信号と加振信号とから伝達関数が
演算される（ステップＳ３）。ステップＳ３において演
算された伝達関数から逆伝達関数が演算される（ステッ
プＳ４）。

【００２６】ステップＳ４に続いて、反復計算回数ｎが
初期値＝０に初期設定され（ステップＳ５）、加振信号
の演算が行われる（ステップＳ６）。ステップＳ６にお
ける最初の加振信号の演算は、例えばブロック中の各反
復修正プロセス用目標データをフーリエ変換し、逆伝達
関数とフーリエ変換された反復修正プロセス用目標デー
タとが乗算され、乗算出力をフーリエ逆変換し、この逆
フーリエ変換出力に定数Ｃ（０＜Ｃ≦１）を乗算するこ
とによって得る。この演算が全ブロックの反復修正プロ
セス用目標データにわたって行われる。したがって、ブ
ロック数をα、各ブロックの反復修正プロセス用目標デ
ータ数をβとすれば、加振信号数はαβである。ここで
定数Ｃは全ブロックについて共通である。

【００２７】ステップＳ６によって得られた加振信号に
よって、全ブロックにわったって加振される（ステップ
Ｓ７）。ステップＳ７による加振の結果、加速度計Ｃ
１、Ｃ２、歪ゲージＣ３の各出力と各反復修正プロセス
用目標データとの差、すなわち各反復修正プロセス用目
標データに対する誤差Ｅｒが演算され（ステップＳ
８）、演算されたブロック内の誤差Ｅｒの全部が閾値内
に入ったブロックがあるか否かが判別される（ステップ
Ｓ９）。

【００２８】ステップＳ９において演算された誤差Ｅｒ
が閾値内に入ったブロックがないと判別されたときは、
補正値（＝Ｋ・Ｅｒ・逆伝達関数）の演算が行われる
（ステップＳ１０）。ここで、Ｋは係数を示し、（０＜
Ｋ≦１）の値であって各ブロック共通に任意に選択され
る。ステップＳ１０に続いて反復計算回数ｎを＋１する
インクリメントがなされる（ステップＳ１１）。ここ
で、係数Ｋは誤差Ｅｒの大きなブロックに注目して設定
される。

【００２９】ステップＳ１１に続いて、（前回の加振時
におけるステップＳ６の加振信号＋補正値）の演算によ
ってｎ回目の加振信号の演算が行われ（ステップＳ
６）、次いでステップＳ７から再び実行される。ステッ
プＳ６〜ステップＳ１１の繰返しによって加振信号が順
次補正されて、誤差Ｅｒが減少し、ステップＳ９におい
て演算した誤差Ｅｒが閾値内に入るブロックが出てく
る。ステップＳ９において演算された誤差Ｅｒの全部が
閾値内に入ったブロックが存在すると判別されたとき
は、演算された誤差Ｅｒが閾値内に入ったブロックに対
してその時の加振信号の記憶が行われる（ステップＳ１
２）。

【００３０】ステップＳ１２に続いて、演算誤差が閾値
内に入ったブロックを反復計算から除外して（ステップ
Ｓ１３）、全ブロックが除外されるまでステップＳ１４
に次いでステップＳ１０を実行する。したがって、ステ
ップＳ１４に次いでステップＳ１０が実行されるときは
補正値の計算をする必要のないブロックが存在するため
補正値の設定は容易となり、さらにステップＳ７におけ
る加振はステップＳ１３において除外されなくて残って
いるブロックに対して行われ、誤差Ｅｒの演算も同様に
残ったブロックの各反復修正プロセス用目標データに対
して演算されることになる。したがって、演算する数
も、加振数も少なくなっていき、このループの実行速度
は実質的に速くなる。

【００３１】ここでステップＳ１０における補正値の計
算は、前記したように通常、誤差Ｅｒの大きなブロック
に注目して係数Ｋが設定される。したがって、変動の激
しい反復修正プロセス用目標データを有するブロックの
誤差Ｅｒが収束する速度は速くなり、変動のゆるやかな
反復修正プロセス用目標データを有するブロックの誤差
Ｅｒの収束は、変動の激しい反復修正プロセス用目標デ
ータを有するブロックの収束よりもさらに早く誤差Ｅｒ
が閾値内に入って来ることになる。この結果、誤差Ｅｒ
の収束は早まって、誤差Ｅｒが閾値以上であるブロック
数は速い速度で減少していくことになり、全ブロックに
わたる加振信号を早く得ることができる。

【００３２】ステップＳ１４において全ブロックが除外
されたと判別されたときは、すべてのブロックに対して
加振信号が記憶されている状態であって、加振信号がブ
ロックの順序で連結される（ステップＳ１５）。ここ
で、各ブロックの端部は窓関数によって反復修正プロセ
ス用目標データは“０”に設定されているために、各ブ
ロックの端部に対する加振信号は“０”となって、この
部分では加振されない。

【００３３】加振信号の連結は各ブロックのオーバラッ
プ部において窓関数との乗算処理が行われていない図４
における部分Ｌの範囲内において加振信号が一致すると
ころ、すなわち加振信号に段差のないところで接続す
る。このように連結することによって、目標データのブ
ロック化によって生じた時間軸の伸張は消滅し、加振信
号の時間軸が長くなることはなくなる。

【００３４】上記のようにして得られた加振信号を加振
機１４、１５、１６に加えて、加振することによって自
動二輪車１の実走行のシミュレーションを行う。図５に
示すロードシミュレーション装置によってテスト車両の
加振について説明する。

【００３５】制御器１２内に組み込まれたメモリ１２−
３に前記図１に示した手順により得た加振信号を格納
し、コンピュータ１２−２の指令により、メモリ１２−
３に格納された加振信号に基づいて第１、第２および第
３の加振機１４、１５および１６を作動させ、ピストン
ロッド１４ａ、１５ａおよび１６ａを駆動することによ
って自動二輪車１に実走行路面負荷を加えることができ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した如く本発明によれば、車両
実走行により車両に設けた検出器から得られた出力デー
タに基づいて複数のブロックに分割した反復修正プロセ
ス用目標データを求め、演算した逆伝達関数と反復修正
プロセス用目標信号とに基づいて初期加振信号を演算
し、演算加振信号による加振を行い、該加振による前記
検出器の出力と反復修正プロセス用目標データとの誤差
を演算し、演算誤差が閾値内に入らないブロックに対し
演算誤差と前記逆伝達関数と全ブロックに対して共通の
係数との積からなる補正値を前回の加振信号に加えて新
たな加振信号として演算誤差が閾値に入るまで加振信号
を順次補正し、補正された加振信号で加振が繰り返すよ
うにしたため、演算誤差が収束したブロックは次の加振
から除外されることになって演算誤差の収束が早められ
る効果がある。

【００３７】さらに、前記係数を誤差の大きいブロック
に注目して設定することができて、係数の設定が容易に
行えるうえに、演算誤差が閾値内に収束する速度が速く
なる効果もある。したがって、長い目標信号に対する加
振信号の生成の効率が向上する効果がある。

【００３８】さらにまた本発明によるときは、加振と加
振信号の補正計算とは並列に、すなわち異なるブロック
に対して同時に行うことができるため、加振信号の生成
効率がさらに向上する効果がある。

【００３９】また、全ブロックに対して１回目の加振信
号を演算し、連続するブロックの加振信号同士を段差の
ないところで接続したうえで、実走行データに基づいて
生成した目標信号と同じ長さの加振信号として、該加振
信号によって加振を行い、全ブロックにわたって誤差が
収束するように補正を行う方法も考えられる。しかし、
この場合は、一般の路面が凹凸の周期が長い成分はその
変動幅（振幅）が大きく、周期が短い成分は振幅が小さ
い傾向があり、連続するブロックで路面の大きな振幅に
相当する加振信号の低周波数成分同士の接続に関して、
両者の間にわずかな位相ずれがあっても連結部に大きな
段差が生ずるため、オーバーラップ部において加振信号
同士が完全に一致することは殆どなく、従って、低周波
数成分の誤差が収束しない場合が多くなる。これに対し
て、本発明の場合は、反復修正プロセスにおいては、隣
接するブロックの演算加振信号同士を加振レベルがゼロ
でないところで接続するという処理が不要であるため、
低周波数の成分に関しても誤差の収束が容易である。

【００４０】さらにまた、上記した目標信号と同じ長さ
の加振信号で全ブロックに対して加振を行い、全ブロッ
クにわたって誤差が収束するように補正を行う場合は、
収束したブロックが途中にあってもそのブロックの加振
を省略することができない。これに対して本発明の場合
は収束したブロックに対する加振を省略することができ
る効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明方法を示すフローチャートである。

【図２】本発明方法を示すフローチャートである。

【図３】本発明方法における反復修正プロセス用目標デ
ータのブロック化を示す模式図である。

【図４】本発明におけるブロック化された反復修正プロ
セス用目標データの１ブロックを示す模式図である。

【図５】本発明の一実施例を実施するロードシミュレー
ション装置の一例を示す側面図である。

【符号の説明】 １…自動二輪車 ２…前側のアクスル ３…フロントサスペンション ５…後側のアクスル ６…リヤフォーク １４、１５、１６…第１、第２、第３の加振機 Ｃ１、Ｃ２…加速度計 Ｃ３…歪ゲージ

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実走行路面負荷が得られるように車両を加
   振手段によって強制的に加振させるロードシミュレーシ
   ョン装置の制御方法において、 車両実走行により車両に設けた検出器から得られた出力
   データを所定範囲内のデータ数であって、かつデータの
   所定数にわたって端部において隣のブロックとオーバラ
   ップするように複数のブロックに分割して反復修正プロ
   セス用目標データを求める第１の工程と、 ロードシミュレーション装置によって予め定めたテスト
   信号により車両を加振したときにおける前記検出器の出
   力に基づいて伝達関数を演算し、演算伝達関数から逆伝
   達関数を演算する第２の工程と、 第２の工程において演算した逆伝達関数と第１の工程に
   おいて求めた反復修正プロセス用目標データとに基づい
   て初期加振信号を演算し、演算加振信号による加振を行
   い、該加振による前記検出器の出力と反復修正プロセス
   用目標データとの差を誤差として演算し、演算誤差が閾
   値内に入らないブロックに対し演算誤差と前記逆伝達関
   数と予め設定した所定の係数との積からなる補正値を前
   回の加振信号に加えて新たな加振信号として演算誤差が
   閾値に入るまで加振信号を順次補正する第３の工程と、 演算誤差の全部が閾値内に入ったブロックに対する加振
   信号を順次記憶し、この記憶が全ブロックに対して終了
   したとき、隣接ブロックとのオーバーラップ部分内にお
   いて隣の加振信号と等しいところで加振信号を接続して
   全加振信号とする第４の工程と、 を備えたことを特徴とするロードシミュレーション装置
   の制御方法。
2. 【請求項２】請求項１記載の方法において、隣接するブ
   ロックの反復修正プロセス用目標データとオーバーラッ
   プしている各反復修正プロセス用目標データ部分の先端
   部は、先端が“０”で、かつ該“０”から単調増加して
   他端が“１”となる窓関数との乗算処理がなされている
   ことを特徴とするロードシミュレーション装置の制御方
   法。
3. 【請求項３】請求項１記載の方法において、各ブロック
   の加振信号同士の接続は反復修正プロセス用目標データ
   のオーバーラップ部分であって、かつ窓関数との乗算処
   理部以外において行うことを特徴とするロードシミュレ
   ーション装置の制御方法。
4. 【請求項４】請求項１記載の方法において、補正値の演
   算に用いる係数は０を超え、かつ１以内の値であること
   を特徴とするロードシミュレーション装置の制御方法。