JP5983457B2 - Inverted motorcycle and control method thereof - Google Patents
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Description
本発明は、倒立二輪車及びその制御方法に関し、特にサーボ制御により倒立二輪車を制御する技術に関する。 The present invention relates to an inverted motorcycle and a control method thereof, and more particularly to a technique for controlling an inverted motorcycle by servo control.
特許文献1に開示されるように、人間を運ぶための車両が検討されてきている。特許文献1に開示の個人用輸送車は、シャフトフィードバックセンサによって提供された位置信号から微分機によってシャフトの回転速度を算出し、フィードバック制御を行っている。 As disclosed in Patent Document 1, a vehicle for carrying a person has been studied. The personal transport vehicle disclosed in Patent Document 1 performs feedback control by calculating the rotational speed of a shaft by a differentiator from a position signal provided by a shaft feedback sensor.
本願出願人は、搭乗者を搭乗させて移動する倒立二輪車のサーボ制御(フィードバック制御)において、以下に説明する課題を見出した。図11、12を参照して、その課題について説明する。なお、以下に説明する内容は、本願出願人が新たに検討した内容であって、従来技術を説明するものではない。 The applicant of the present application has found the problems described below in servo control (feedback control) of an inverted two-wheeled vehicle that travels with the passenger on board. The problem will be described with reference to FIGS. In addition, the content demonstrated below is the content which the applicant of this application examined newly, and does not demonstrate a prior art.
図11に示すように、サーボ制御では、センサが検出したセンサ値によって得られる現在の制御対象からの出力値と、出力値の目標値との偏差に基づいて、制御対象を制御する指令値を決定する。倒立二輪車においては、車輪を回転させるためのモータが制御対象となり、そのモータからの出力値と、その出力値の目標値との偏差に基づいて、出力値を目標値に近づけるようにモータを制御することで、倒立二輪車の倒立状態の維持が図られる。しかし、センサが故障して正しいセンサ値を取得できなくなっている場合、そのセンサ値から正しい出力値を得ることもできないため、その出力値と目標値との偏差に基づいて決定される指令値を、どんなに出力しても制御が安定しない。したがって、サーボ制御においては、センサの故障を速やかに検出し、対応することが重要である。 As shown in FIG. 11, in servo control, a command value for controlling a control target is determined based on a deviation between the output value from the current control target obtained from the sensor value detected by the sensor and the target value of the output value. decide. In an inverted motorcycle, a motor for rotating the wheel is a control target, and the motor is controlled so that the output value approaches the target value based on the deviation between the output value from the motor and the target value of the output value. By doing so, the inverted state of the inverted motorcycle can be maintained. However, if the sensor fails and the correct sensor value cannot be obtained, the correct output value cannot be obtained from the sensor value, so the command value determined based on the deviation between the output value and the target value cannot be obtained. Regardless of the output, the control is not stable. Therefore, in servo control, it is important to quickly detect and respond to sensor failures.
ここで、センサの故障を検出する手法として、目標値と出力値との偏差を観測して、その偏差が一定の閾値以上となり、目標値と出力値との乖離が発生した場合に、センサが故障していると判定する手法が考えられる。 Here, as a technique for detecting a sensor failure, the deviation between the target value and the output value is observed, and when the deviation exceeds a certain threshold value and the deviation between the target value and the output value occurs, A method for determining that a failure has occurred can be considered.
しかし、この手法では、図12に示すように、センサが故障していないが、外乱によって出力値が大きくなってしまった場合に、センサの故障として誤検出しないようにするために、閾値を大きめにとる必要があり、故障を検出するまでの高速性に欠けるという課題があった。 However, in this method, as shown in FIG. 12, when the sensor does not fail but the output value becomes large due to disturbance, the threshold value is increased in order to prevent erroneous detection as a sensor failure. Therefore, there is a problem that the high speed until the failure is detected is lacking.
本発明は、上述した知見に基づいてなされたものであって、サーボ制御において、センサ異常を、より高速に検出することが可能となる倒立二輪車及びその制御方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made based on the above-described knowledge, and an object thereof is to provide an inverted two-wheeled vehicle and a control method thereof that can detect sensor abnormality at higher speed in servo control.
本発明の第1の態様にかかる倒立二輪車は、車輪を回転させて移動する倒立二輪車であって、前記車輪を回転させるモータと、前記モータにおける所定の物理量をセンサ値として検出する第1のセンサ第2のセンサと、前記第1のセンサが検出したセンサ値に基づく前記モータの第1の出力値と、前記第1の出力値の目標値との偏差である第1の偏差に基づいて、前記モータをサーボ制御することで前記倒立二輪車を制御する制御部と、を備え、前記制御部は、前記第1の偏差と、前記第2のセンサが検出したセンサ値に基づく前記モータの第2の出力値と前記第2の出力値の目標値との偏差である第2の偏差との偏差の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合、前記第1のセンサ又は前記第2のセンサの異常に応じた制御として予め定められた異常時制御を実施するものである。 An inverted two-wheeled vehicle according to a first aspect of the present invention is an inverted two-wheeled vehicle that moves by rotating a wheel, and a motor that rotates the wheel, and a first sensor that detects a predetermined physical quantity in the motor as a sensor value. Based on a first deviation which is a deviation between a second sensor, a first output value of the motor based on a sensor value detected by the first sensor, and a target value of the first output value, A control unit that controls the inverted motorcycle by servo-controlling the motor, and the control unit is configured to control the second deviation of the motor based on the first deviation and a sensor value detected by the second sensor. When it is determined that the magnitude of the deviation between the output value of the second output value and the second deviation, which is the deviation between the target value of the second output value, is greater than or equal to a predetermined threshold, the first sensor or the second As a control according to the abnormality of the sensor It is intended to implement a defined abnormality control.
本発明の第2の態様にかかる制御方法は、モータにおける所定の物理量をセンサ値として検出する第1のセンサから取得したセンサ値に基づくモータの第1の出力値と、前記第1の出力値の目標値との偏差である第1の偏差に基づいて、前記モータをサーボ制御することで車輪を回転させて移動する倒立二輪車の制御方法であって、前記モータにおける前記第1のセンサが検出する物理量と同一種類の物理量をセンサ値として検出する第2のセンサからセンサ値を取得するステップと、前記第1の偏差と、前記第2のセンサから取得したセンサ値に前記第2のセンサが検出したセンサ値に基づく前記モータの第2の出力値と前記第2の出力値の目標値との偏差である第2の偏差との偏差の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合、前記第1のセンサ又は前記第2のセンサの異常に応じた制御として予め定められた異常時制御を実施するステップと、を備えたものである。 The control method according to the second aspect of the present invention includes a first output value of a motor based on a sensor value acquired from a first sensor that detects a predetermined physical quantity in the motor as a sensor value, and the first output value. A method for controlling an inverted motorcycle that moves by rotating a wheel by servo-controlling the motor based on a first deviation that is a deviation from a target value of the motor, the first sensor in the motor detecting The second sensor detects a sensor value from a second sensor that detects a physical quantity of the same type as the physical quantity to be detected as a sensor value, the first deviation, and the sensor value obtained from the second sensor. It was determined that the magnitude of the deviation between the second output value of the motor based on the detected sensor value and the second deviation, which is the deviation between the target value of the second output value, is equal to or greater than a predetermined threshold value. Before And performing a predetermined abnormality control as abnormally control corresponding to the first sensor or the second sensor, but equipped with.
上述した本発明の各態様では、第2のセンサは、モータにおける第1のセンサが検出する物理量と同一の物理量をセンサ値として検出するようにしている。そのため、モータに対する外乱の影響は、第1のセンサのセンサ値にも第2のセンサのセンサ値にも同様に反映されるので、第1のセンサ及び第2のセンサが正常であれば、外乱の有無に関わらず、第1のセンサのセンサ値に基づく第1の偏差と、第2のセンサのセンサ値に基づく第2の偏差は、常にほぼ同一の値となる。すなわち、第1の偏差と第2の偏差の偏差は、常に非常に小さな値となる。したがって、上述した本発明の各態様によれば、第1の偏差と第2の偏差の偏差に対する閾値を小さな値としても、外乱によってセンサ異常を誤検出することがないため、閾値を小さな値として、センサ異常による第1の偏差と第2の偏差の偏差の拡大を高速に検出することが可能となる。 In each aspect of the present invention described above, the second sensor detects the same physical quantity as the sensor value detected by the first sensor in the motor. Therefore, the influence of the disturbance on the motor is reflected in the sensor value of the first sensor and the sensor value of the second sensor in the same manner. Therefore, if the first sensor and the second sensor are normal, the disturbance Regardless of whether or not there is, the first deviation based on the sensor value of the first sensor and the second deviation based on the sensor value of the second sensor are always substantially the same value. That is, the deviation between the first deviation and the second deviation is always a very small value. Therefore, according to each aspect of the present invention described above, even if the threshold for the deviation between the first deviation and the second deviation is set to a small value, a sensor abnormality is not erroneously detected due to a disturbance. Thus, it is possible to detect an increase in the deviation between the first deviation and the second deviation due to a sensor abnormality at high speed.
すなわち、上述した本発明の各態様によれば、サーボ制御において、センサ異常を、より高速に検出することが可能となる倒立二輪車及びその制御方法を提供することができる。 That is, according to each aspect of the present invention described above, it is possible to provide an inverted two-wheeled vehicle that can detect sensor abnormality at higher speed in servo control and a control method therefor.
以下に図面を参照しながら、本発明の好適な実施の形態について説明する。以下の実施の形態に示す具体的な数値等は、発明の理解を容易とするための例示にすぎず、特に断る場合を除き、それに限定されるものではない。また、以下の記載及び図面では、説明の明確化のため、当業者にとって自明な事項等については、適宜、省略及び簡略化がなされている。 Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Specific numerical values and the like shown in the following embodiments are merely examples for facilitating understanding of the invention, and are not limited thereto unless otherwise specified. In the following description and drawings, matters obvious to those skilled in the art are omitted or simplified as appropriate for the sake of clarity.
以下、実施の形態1では、サーボ制御として、トルクサーボ制御を実施する例について説明し、実施の形態2では、サーボ制御として、速度サーボ制御を実施する例について説明する。 Hereinafter, in the first embodiment, an example in which torque servo control is performed as servo control will be described, and in the second embodiment, an example in which speed servo control will be performed as servo control will be described.
<発明の実施の形態1>
図1を参照して、本実施の形態1にかかる倒立二輪車1の概要構成について説明する。図1は、本実施の形態1にかかる倒立二輪車1の概要構成を示す図である。
<Embodiment 1 of the Invention>
With reference to FIG. 1, a schematic configuration of an inverted motorcycle 1 according to the first embodiment will be described. FIG. 1 is a diagram illustrating a schematic configuration of an inverted motorcycle 1 according to the first embodiment.
倒立二輪車1は、ハンドル4を把持してステップカバー3に搭乗した搭乗者が、倒立二輪車1の前後方向に荷重を作用させた際における、前後方向への倒立二輪車1の姿勢角(ピッチ角)をセンサを利用して検出し、この検出結果に基づいて、倒立二輪車1の倒立状態を維持するように左右の車輪2を駆動するモータを制御する。すなわち、倒立二輪車1は、ステップカバー3に搭乗した搭乗者が前方に荷重を作用させて倒立二輪車1を前方に傾斜させると、倒立二輪車1の倒立状態を維持するように前方に加速し、搭乗者が後方に荷重を作用させて倒立二輪車1を後方に傾斜させると、倒立二輪車1の倒立状態を維持するように後方に加速するように、左右の車輪2を駆動するモータを制御する。倒立二輪車1は、制御の安定性を確保するために、モータを制御する制御系が2重化されている。 The inverted two-wheeled vehicle 1 has a posture angle (pitch angle) of the inverted two-wheeled vehicle 1 in the front-rear direction when a passenger who holds the handle 4 and gets on the step cover 3 applies a load in the front-rear direction of the inverted two-wheeled vehicle 1. Is detected using a sensor, and the motor that drives the left and right wheels 2 is controlled so as to maintain the inverted state of the inverted motorcycle 1 based on the detection result. That is, the inverted motorcycle 1 accelerates forward so that the inverted motorcycle 1 maintains the inverted state when the passenger who has boarded the step cover 3 applies a load forward and tilts the inverted motorcycle 1 forward. When a person applies a load rearward to tilt the inverted motorcycle 1 backward, the motors that drive the left and right wheels 2 are controlled so as to accelerate backward so as to maintain the inverted motorcycle 1 in an inverted state. In the inverted two-wheeled vehicle 1, a control system for controlling the motor is duplicated in order to ensure control stability.
なお、これらのモータの制御は、倒立二輪車1に搭載された制御装置10によって行われる。
The control of these motors is performed by the
続いて、図2を参照して、本実施の形態1にかかる制御装置10の構成について説明する。図2は、本実施の形態1にかかる制御装置10の構成を示すブロック図である。
Next, the configuration of the
制御装置10は、マイクロコントローラ11、12(以下、「マイコン」とも呼ぶ)、インバータ13〜16、モータ17、18、トルクセンサ19〜22、及びジャイロセンサ23、24を有する。トルクセンサ19〜22は、トルクを直接計測するストレインゲージを用いても良いし、モータ電流を計測し、トルクを関節計測してもよい。
The
制御装置10は、倒立二輪車1の制御の安定性を確保するために、その制御系を、0系の制御系と1系の制御系とに二重化させた二重系システムとなっている。0系の制御系は、マイコン11、インバータ13、14、トルクセンサ19、20、及びジャイロセンサ23を含む。1系の制御系は、マイコン12、インバータ15、16、トルクセンサ21、22、及びジャイロセンサ24を含む。
The
マイコン11、12のそれぞれは、ジャイロセンサ23、24のそれぞれから出力される角速度信号に基づいて、上述したように、倒立二輪車1の倒立状態を維持するようにモータ17、18を制御するECU(Electronic Control Unit)である。マイコン11、12のそれぞれは、CPU(Central Processing Unit)及び記憶部を有し、記憶部に格納されたプログラムを実行することによって、本実施の形態におけるマイコン11、12のそれぞれとしての処理を実行する。すなわち、マイコン11、12のそれぞれの記憶部に格納されるプログラムは、本実施の形態におけるマイコン11、12のそれぞれにおける処理を、CPUに実行させるためのコードを含む。なお、記憶部は、例えば、このプログラムや、CPUにおける処理に利用される各種情報を格納することができる任意の記憶装置を含んで構成される。記憶装置は、例えば、メモリ等である。
Each of the
マイコン11は、モータ17を制御する指令値をインバータ13に出力する。また、マイコン11は、モータ18を制御する指令値をインバータ14に出力する。マイコン12は、モータ17を制御する指令値をインバータ15に出力する。また、マイコン12は、モータ18を制御する指令値をインバータ16に出力する。具体的には、マイコン11、12のそれぞれは、ジャイロセンサ23、24のそれぞれから出力される角速度信号が示す倒立二輪車1のピッチ軸周りの角速度(ピッチ角速度)を積分することで倒立二輪車1の前後方向の姿勢角(ピッチ角)を算出し、算出した姿勢角に基づいて倒立二輪車1の倒立状態を維持するようにモータ17、18を制御する指令値を生成する。
The
ここで、制御装置10は、ジャイロセンサ23、24に代えて、倒立二輪車1の前後方向の姿勢角(ピッチ角)を検出し、検出した姿勢角を示す姿勢角信号をマイコン11、12のそれぞれ出力する姿勢角センサを有するようにしてもよい。姿勢角センサは、例えば、加速度センサ及びジャイロセンサによって、倒立二輪車1の姿勢角を検出するように構成される。そして、マイコン11、12のそれぞれは、姿勢角センサから出力された姿勢角信号が示す姿勢角に基づいて、倒立二輪車1の倒立状態を維持するようにモータ17、18を制御する指令値を生成するようにしてもよい。
Here, the
また、マイコン11、12のそれぞれは、トルクセンサ19、21のそれぞれから出力される、モータ17のトルクを示すトルク信号に基づいて、モータ17をサーボ制御(フィードバック制御)するように、インバータ13、15のそれぞれに対する指令値を生成する。また、マイコン11、12のそれぞれは、トルクセンサ20、22のそれぞれから出力される、モータ18のトルクを示すトルク信号に基づいて、モータ18をサーボ制御(フィードバック制御)するように、インバータ14、16のそれぞれに対する指令値を生成する。
Further, each of the
インバータ13は、マイコン11から出力された指令値に基づいて、PWM(Pulse Width Modulation)制御を行うことで、モータ17を駆動する駆動電流を生成してモータ17に供給する。インバータ14は、マイコン11から出力された指令値に基づいて、PWM制御を行うことで、モータ18を駆動する駆動電流を生成してモータ18に供給する。インバータ15は、マイコン12から出力された指令値に基づいて、PWM制御を行うことで、モータ17を駆動する駆動電流を生成してモータ17に供給する。インバータ16は、マイコン12から出力された指令値に基づいて、PWM制御を行うことで、モータ18を駆動する駆動電流を生成してモータ18に供給する。
The
モータ17、18のそれぞれは、二重巻線のモータである。モータ17は、インバータ13から供給される駆動電流と、インバータ15から供給される駆動電流とに基づいて駆動される。モータ17を駆動することによって、倒立二輪車1の左側の車輪2が回転する。モータ18は、インバータ14から供給される駆動電流と、インバータ16から供給される駆動電流とに基づいて駆動される。モータ18を駆動することによって、倒立二輪車1の右側の車輪2が回転する。
Each of the
トルクセンサ19は、モータ17のトルクを検出し、検出したトルクを示すトルク信号を生成してマイコン11に出力する。トルクセンサ20は、モータ18のトルクを検出し、検出したトルクを示すトルク信号を生成してマイコン11に出力する。トルクセンサ21は、モータ17のトルクを検出し、検出したトルクを示すトルク信号を生成してマイコン12に出力する。トルクセンサ22は、モータ18のトルクを検出し、検出したトルクを示すトルク信号を生成してマイコン12に出力する。
The
ジャイロセンサ23、24のそれぞれは、搭乗者がステップカバー3に対して、倒立二輪車1の前後方向に荷重を作用させた際における、倒立二輪車1の前後方向に対する角速度(ピッチ軸周りの角速度、ピッチ角速度)を検出し、検出した角速度を示す角速度信号をマイコン11、12のそれぞれに出力する。
Each of the
続いて、図3〜図5Cを参照して、本実施の形態1にかかる故障診断方法について説明する。図3は、本実施の形態1にかかるCPU110、120とサーボモータ170、180との接続関係を示す図である。図4は、実施の形態1にかかるサーボ制御のモデルを示す図である。
Subsequently, the failure diagnosis method according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a diagram illustrating a connection relationship between the
図3に示すように、マイコン11、12のそれぞれは、上述したように、倒立二輪車1の制御に関する各種処理を実行するCPU110、120のそれぞれを有する。制御装置10は、CPU110とCPU120とを接続するCPU間通信路200を有する。CPU110とCPU120とは、CPU間通信路200を介して相互に情報を送受信しつつ、倒立二輪車1の倒立制御を実施する。また、制御装置10は、サーボモータ170として、モータ17及びトルクセンサ19、21を有し、サーボモータ180として、モータ18及びトルクセンサ20、22を有する。
As illustrated in FIG. 3, each of the
以下、左モータ17のトルクを検出するトルクセンサ19、21の故障を診断する例を挙げて、故障診断方法の概要について説明する。0系のCPU110及び1系のCPU120のそれぞれは、図4に示すモデルのように、モータ17のサーボ制御及びトルクセンサ19、21の故障診断を行う。
Hereinafter, an outline of the failure diagnosis method will be described by giving an example of diagnosing a failure of the
0系のCPU110は、所定の一定時間間隔毎に、トルクセンサ19から出力されたトルク信号を取得する。CPU110は、下記の式(1)によって、左モータ17のトルクの目標値と、取得したトルク信号が示す左モータ17のトルクとの偏差を算出する。CPU110は、算出した偏差を利用したPID制御によって左モータ17に対する指令値を算出し、インバータ13に出力する。また、このとき、CPU110は、算出した偏差を示す偏差情報を、CPU間通信路200を介して他系のCPU120に出力する。
The 0-
同様に、1系のCPU120は、所定の一定時間間隔毎に、トルクセンサ21から出力されたトルク信号を取得する。CPU120は、下記の式(1)によって、左モータ17のトルクの目標値と、取得したトルク信号が示す左モータ17のトルクとの偏差を算出する。CPU110は、算出した偏差を利用したPID制御によって左モータ17に対する指令値を算出し、インバータ15に出力する。また、このとき、CPU110は、算出した偏差を示す偏差情報を、CPU間通信路200を介して他系のCPU120に出力する。
Similarly, the 1-
すなわち、本実施の形態1では、トルクセンサ19〜22からのトルク信号が示すトルクを、制御対象であるモータ17、18からの出力値として扱う。
That is, in the first embodiment, the torque indicated by the torque signals from the
偏差 = 目標値 − 現在値(現在の出力値) ・・・ (1) Deviation = Target value-Current value (Current output value) (1)
そして、CPU110は、下記の式(2)によって、自身が算出した偏差(0系の偏差)と、他系のCPU120から出力された偏差情報が示す偏差(1系の偏差)との偏差を算出する。CPU110は、算出した「偏差の偏差」の大きさが、所定の閾値以上となる場合、トルクセンサ19又はトルクセンサ21が故障していると判定する。
Then, the
同様に、CPU120は、下記の式(2)によって、自身が算出した偏差(1系の偏差)と、他系のCPU110から出力された偏差情報が示す偏差(0系の偏差)との偏差を算出する。CPU120は、算出した「偏差の偏差」の大きさが、所定の閾値以上となる場合、トルクセンサ19又はトルクセンサ21が故障していると判定する。
Similarly, the
なお、「偏差の偏差」の大きさが、所定の閾値以上となるか否かは、偏差の偏差が、所定の上限閾値以上、又は、所定の下限閾値以下となるか否かによって判定するようにしてもよく、「偏差の偏差」の絶対値が、所定の閾値以上となるか否かによって判定するようにしてもよい。また、「偏差の偏差」は、式(2)に示すように、0系の偏差から1系の偏差を減算したものに限られず、1系の偏差から0系の偏差を減算したものとしてもよい。 Whether or not the magnitude of the “deviation deviation” is equal to or greater than a predetermined threshold is determined based on whether or not the deviation deviation is equal to or greater than a predetermined upper limit threshold or equal to or less than a predetermined lower limit threshold. Alternatively, the determination may be made based on whether or not the absolute value of “deviation deviation” is equal to or greater than a predetermined threshold. Further, the “deviation deviation” is not limited to the one obtained by subtracting the one-system deviation from the zero-system deviation as shown in the equation (2), but may be the one obtained by subtracting the zero-system deviation from the one-system deviation. Good.
偏差の偏差 = 0系の偏差 − 1系の偏差 ・・・ (2) Deviation deviation = Deviation of system 0-Deviation of system 1 (2)
図5A〜Cを参照して、上記の故障診断方法における故障検出の高速性について説明する。図5Aは、0系のCPU110における、目標値と現在値(トルクセンサ19で検出したトルク)との関係の一例を示す図である。図5Bは、1系のCPU120における、目標値と現在値(トルクセンサ21で検出したトルク)との関係の一例を示す図である。
With reference to FIGS. 5A to 5C, the high speed of failure detection in the above failure diagnosis method will be described. FIG. 5A is a diagram illustrating an example of a relationship between a target value and a current value (torque detected by the torque sensor 19) in the 0-
図5A及び図5Bに示すように、左モータ17に対してトルクの外乱がかかった場合には、そのトルクがトルクセンサ19及びトルクセンサ21の両方で検出される。すなわち、トルクセンサ19及びトルクセンサ21が正常に動作している場合には、左モータ17に対してトルクの外乱がかかっているか否かに関わらず、トルクセンサ19とトルクセンサ21とで、ほぼ同一のトルクが検出され、CPU110及びCPU120のそれぞれで算出される偏差も、ほぼ同一のものが算出される。よって、上記の「偏差の偏差」は、常に、非常に小さな値をとる。
As shown in FIGS. 5A and 5B, when a torque disturbance is applied to the
一方、トルクセンサ19及びトルクセンサ21の少なくともいずれか一方が故障し、正常にトルクを検出することができなくなってしまった場合には、トルクセンサ19とトルクセンサ21とで異なるトルクが検出され、CPU110及びCPU120のそれぞれで算出される偏差も異なるものが算出される。よって、上記の「偏差の偏差」も、大きな値をとる。
On the other hand, when at least one of the
以上に説明したように、トルクセンサ19、21が正常であれば、0系の偏差と1系の偏差がほぼ同じ値となるため、「偏差の偏差」は、その算出過程において偏差と偏差を減算することによって、トルクの外乱の分の偏差が相殺されて、常に、非常に小さな値をとる。その一方で、トルクセンサ19、21が故障して正常なトルクを検出することができなくなってしまった場合には、0系の偏差と1系の偏差が全く異なる値となってしまうため、「偏差の偏差」は、正又は負の方向に大きな値をとる。
As described above, if the
したがって、本実施の形態1における故障診断方法によれば、図5Cに示すように、「偏差の偏差」に対する閾値を非常に小さな値としても、外乱による影響でトルクセンサ19、21の故障を誤検出することがなくなる。そして、閾値を非常に小さな値とすることができるため、「偏差の偏差」が閾値を超えることによる、トルクセンサ19、21の故障を高速に検出することが可能となる。
Therefore, according to the failure diagnosis method in the first embodiment, as shown in FIG. 5C, even if the threshold value for the “deviation deviation” is set to a very small value, the failure of the
以上に説明した故障診断は、右モータ18に対しても実施するが、上述した左モータ17に対する故障診断方法と同様であるため、その説明は省略する。すなわち、この場合、0系のCPU110は、0系の偏差として、右モータ18のトルクの目標値と、トルクセンサ20から出力されたトルク情報が示す右モータ18のトルクとの偏差を算出することになる。また、1系のCPU120は、1系の偏差として、右モータ18のトルクの目標値と、トルクセンサ22から出力されたトルク情報が示す右モータ18のトルクとの偏差を算出することになる。
The above-described failure diagnosis is performed for the
続いて、図6及び図7を参照して、実施の形態1にかかる制御装置10による故障診断処理について説明する。図6及び図7は、実施の形態1にかかる制御装置10による故障診断処理を示すフローチャートである。
Subsequently, a failure diagnosis process performed by the
ここでは、CPU110、120が、左モータ17のトルクを検出するトルクセンサ19、21に関する故障診断処理を例に挙げて説明するが、上述したように右モータ18のトルクを検出するトルクセンサ20、22に関しても同様に故障診断処理を並行して実施することが可能である。まず、図6を参照して説明する。
Here, the
0系のCPU110及び1系のCPU120のそれぞれは、所定の一定時間間隔毎に、0系の偏差と、1系の偏差の偏差を算出する(S1)。具体的には、0系のCPU110は、左モータ17のトルクの目標値と、トルクセンサ19から出力されたトルク信号が示す左モータ17のトルクとの偏差を、0系の偏差として算出するとともに、その偏差を示す偏差情報を、1系のCPU120に出力する。1系のCPU120は、左モータ17のトルクの目標値と、トルクセンサ21から出力されたトルク信号が示す左モータ17のトルクとの偏差を、1系の偏差として算出するとともに、その偏差を示す偏差情報を、0系のCPU110に出力する。そして、0系のCPU110は、算出した0系の偏差と、1系のCPU120から出力された偏差情報が示す1系の偏差との偏差を算出する。1系のCPU120は、算出した1系の偏差と、0系のCPU110から出力された偏差情報が示す0系の偏差との偏差を算出する。
Each of the 0-
なお、右モータ18に対応するトルクセンサ20、22に関する故障診断処理では、CPU110は、0系の偏差として、右モータ18に対するトルクの目標値と、トルクセンサ20から出力されたトルク信号が示す右モータ18のトルクとの偏差を算出することになる。また、CPU120は、1系の偏差として、右モータ18に対するトルクの目標値と、トルクセンサ22から出力されたトルク信号が示す右モータ18のトルクとの偏差を算出することになる。
In the failure diagnosis process related to the
CPU110、120のそれぞれは、算出した「偏差の偏差」の大きさが、所定の閾値以上となるか否かを判定する(S2)。
Each of the
CPU110、120のそれぞれは、「偏差の偏差」の大きさが、所定の閾値未満であると判定した場合(S2:No)、偏差が大きくなっていてもそのトルクを外乱であると推定し、偏差の量に応じた制御を実施する(S3)。なお、このステップS3の処理については、図7を参照して後述する。
When each of the
CPU110、120のそれぞれは、「偏差の偏差」の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合(S2:Yes)、0系の偏差が1系の偏差よりも大きいか否かを判定する(S4)。
When each of the
CPU110、120のそれぞれは、0系の偏差が1系の偏差よりも大きくない(0系の偏差が1系の偏差以下である)と判定した場合(S4:No)、1系のトルクセンサ21が故障していると判定する。この場合、CPU110、120のそれぞれは、1系のトルクセンサ21が属するサーボモータ170を切り離して、倒立二輪車1の制御を続行する(S5)。具体的には、CPU110、120のそれぞれは、サーボモータ170及びサーボモータ180のうち、サーボモータ180(右モータ18)のみをサーボ制御することによって、倒立二輪車1の制御を続行する。
When each of the
また、CPU110、120のそれぞれは、故障していると判定したトルクセンサ21が属するサーボモータ170全体を切り離さずに、故障していると判定したトルクセンサ21のみを切り離すようにしてもよい。具体的には、CPU110は、トルクセンサ19で検出されたトルクを示すトルク情報を生成してCPU120に出力し、CPU120は、CPU110から出力されたトルク情報が示す左モータ17のトルクに基づいて、左モータ17のサーボ制御を続行するようにしてもよい。また、故障していると判定したトルクセンサ21が属する1系の制御系を切り離して、0系の制御系のみで、倒立二輪車1の制御を続行するようにしてもよい。
In addition, each of the
また、故障に関する部分(サーボモータ170、トルクセンサ21、又は1系の制御系)を切り離して(縮退して)の倒立二輪車1の制御への切り替えは、先にトルクセンサ21の故障を検出したCPUが、トルクセンサ21の故障を通知する通知情報を他系のCPUに出力し、それを受けた他系のCPUも実施するようにすることで、CPU110、120で同期して開始するようにしてもよい。
In addition, switching to the control of the inverted motorcycle 1 after disconnecting (degrading) the part related to the failure (
また、故障に関する部分を切り離して続行する制御として、倒立二輪車1を倒立制御しつつ継続して走行させる制御を行うようにしてもよく、倒立二輪車1を倒立制御しつつ停止させる降車制御を行うようにしてもよい。 Further, as the control to continue by separating the part related to the failure, the inverted motorcycle 1 may be controlled to continuously run while being inverted, or the getting-off control to stop the inverted motorcycle 1 while being inverted is performed. It may be.
なお、右モータ18に対応するトルクセンサ20、22に関する故障診断処理では、0系の偏差が1系の偏差よりも大きくないと判定した場合(S4:No)、1系のトルクセンサ22が故障していると判定することになる。この場合、切り離し対象となる部分は、故障していると判定したトルクセンサ22、それが属するサーボモータ180、又は、それが属する1系の制御系となる。また、故障していると判定したトルクセンサ22のみを切り離した場合、CPU110は、トルクセンサ20で検出されたトルクを示すトルク情報を生成してCPU120に出力し、CPU120は、CPU110から出力されたトルク情報が示す右モータ18のトルクに基づいて、右モータ18のサーボ制御を続行するようにすればよい。
Note that, in the failure diagnosis processing related to the
CPU110、120のそれぞれは、0系の偏差が1系の偏差よりも大きいと判定した場合(S4:Yes)、0系のトルクセンサ19が故障していると判定する。この場合、CPU110、120のそれぞれは、0系のトルクセンサ19が属するサーボモータ170を切り離して、倒立二輪車1の制御を続行する(S6)。具体的には、CPU110、120のそれぞれは、サーボモータ170及びサーボモータ180のうち、サーボモータ180(右モータ18)のみをサーボ制御することによって、倒立二輪車1の制御を続行する。
When each of the
また、CPU110、120のそれぞれは、故障していると判定したトルクセンサ19が属するサーボモータ170全体を切り離さずに、故障していると判定したトルクセンサ19のみを切り離すようにしてもよい。具体的には、CPU120は、トルクセンサ21で検出されたトルクを示すトルク情報を生成してCPU110に出力し、CPU110は、CPU120から出力されたトルク情報が示す左モータ17のトルクに基づいて、左モータ17のサーボ制御を続行するようにしてもよい。また、故障していると判定したトルクセンサ19が属する0系の制御系を切り離して、1系の制御系のみで、倒立二輪車1の制御を続行するようにしてもよい。
In addition, each of the
また、故障に関する部分(サーボモータ170、トルクセンサ19、又は0系の制御系)を切り離して(縮退して)の倒立二輪車1の制御への切り替えは、先にトルクセンサ19の故障を検出したCPUが、トルクセンサ19の故障を通知する通知情報を他系のCPUに出力し、それを受けた他系のCPUも実施するようにすることで、CPU110及びCPU120で同期して開始するようにしてもよい。
In addition, switching to the control of the inverted motorcycle 1 after disconnecting (degrading) the portion related to the failure (
また、故障に関する部分を切り離して続行する制御として、倒立二輪車1を倒立制御しつつ継続して走行させる制御を行うようにしてもよく、倒立二輪車1を倒立制御しつつ停止させる降車制御を行うようにしてもよい。 Further, as the control to continue by separating the part related to the failure, the inverted motorcycle 1 may be controlled to continuously run while being inverted, or the getting-off control to stop the inverted motorcycle 1 while being inverted is performed. It may be.
なお、右モータ18のトルクを検出するトルクセンサ20、22に関する故障診断処理では、0系の偏差が1系の偏差よりも大きいと判定した場合(S4:Yes)、0系のトルクセンサ20が故障していると判定することになる。この場合、切り離し対象となる部分は、故障していると判定したトルクセンサ20、それが属するサーボモータ180、又はそれが属する0系の制御系となる。また、故障していると判定したトルクセンサ20のみを切り離した場合、CPU120は、トルクセンサ22で検出されたトルクを示すトルク情報を生成してCPU110に出力し、CPU110は、CPU120から出力されたトルク情報が示す右モータ18のトルクに基づいて、右モータ18のサーボ制御を続行するようにすればよい。
In the failure diagnosis process related to the
続いて、図7を参照して説明する。上述したように図6のステップS2において、「偏差の偏差」の大きさが、所定の閾値未満であると判定した場合(S2:No)、CPU110及びCPU120のそれぞれは、以下に説明する図7に示す処理を実施する。
Next, description will be made with reference to FIG. As described above, when it is determined in step S2 of FIG. 6 that the magnitude of “deviation deviation” is less than the predetermined threshold (S2: No), each of the
CPU110、120のそれぞれは、算出した偏差(トルク偏差)が大きいか判定する処理(S11)として、トルク偏差が所定の閾値X以上であるか否かを判定する(S12)。すなわち、CPU110であれば、0系の偏差について判定し、CPU120であれば、1系の偏差について判定する。なお、CPU110、120のそれぞれが、0系の偏差と1系の偏差の両方について判定をするようにしてもよい。
Each of the
CPU110、120のそれぞれは、トルク偏差が所定の閾値X以上でないと判定した場合(S12:No)、そのまま通常の倒立二輪車1の倒立制御を続行する(S13)。
When each of the
CPU110、20のそれぞれは、トルク偏差が所定の閾値X以上でない(トルク偏差が所定の閾値X未満である)と判定した場合(S12:Yes)、トルク偏差が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続しているか否かを判定する(S14)。
When each of the
CPU110、120のそれぞれは、トルク偏差が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していないと判定した場合(S14:No)、段差の飛び降り、段差への乗り上げ、又は人に押された等による一時的なトルク偏差の増加と推定し、そのまま通常の倒立二輪車1の倒立制御を続行する(S15)。
If each of the
CPU110、120のそれぞれは、トルク偏差が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していると判定した場合(S14:Yes)、トルクセンサ19又はトルクセンサ21が故障しており、トルク制御で対応不可能な程度のトルク偏差が発生していると推定し、倒立二輪車1を倒立制御しつつ停止させる降車制御を実施する(S16)。
When each of the
また、上述と同様に、故障に関する部分を切り離して、倒立二輪車1の制御を続行するようにしてもよい。すなわち、CPU110が、トルク偏差(0系の偏差)が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していると判定した場合には(S14:Yes)、そのトルク偏差の算出に利用されたトルクを検出したトルクセンサ19が故障していると判定し、トルクセンサ19、それが属するサーボモータ170、又はそれが属する0系の制御系を切り離して倒立二輪車1の制御を続行するようにしてもよい。CPU120が、トルク偏差(1系の偏差)が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していると判定した場合には(S14:Yes)、そのトルク偏差の算出に利用されたトルクを検出したトルクセンサ21が故障していると判定し、トルクセンサ21、それが属するサーボモータ170、又はそれが属する1系の制御系を切り離して倒立二輪車1の制御を続行するようにしてもよい。
Further, similarly to the above, the part related to the failure may be separated and the control of the inverted motorcycle 1 may be continued. That is, when the
なお、右モータ18に対応するトルクセンサ20、22に関する故障診断処理では、CPU110は、トルク偏差(0系の偏差)が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していると判定した場合には(S14:Yes)、そのトルク偏差の算出に利用されたトルクを検出したトルクセンサ20が故障していると判定し、トルクセンサ20、それが属するサーボモータ180、又はそれが属する0系の制御系を切り離して倒立二輪車1の制御を続行することになる。また、CPU120は、トルク偏差(1系の偏差)が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していると判定した場合には(S14:Yes)、そのトルク偏差の算出に利用されたトルクを検出したトルクセンサ22が故障していると判定し、トルクセンサ22、それが属するサーボモータ180、又はそれが属する1系の制御系を切り離して倒立二輪車1の制御を続行することになる。
In the failure diagnosis process related to the
以上に説明したように、本実施の形態1では、制御部(例えばマイコン11、12)が、第1のセンサ(例えばトルクセンサ19又はトルクセンサ20)が検出したセンサ値に基づくモータ(例えば左モータ17又は右モータ18)の第1の出力値(トルク)と、第1の出力値の目標値との偏差である第1の偏差(例えば0系の偏差)と、第2のセンサ(例えばトルクセンサ21又はトルクセンサ22)が検出したセンサ値に基づくモータ(例えば左モータ17又は右モータ18)の第2の出力値(トルク)と前記第2の出力値の目標値との偏差である第2の偏差(例えば1系の偏差)との偏差の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合、第1のセンサ又は第2のセンサの異常に応じた制御として予め定められた異常時制御を実施するようにしている。
As described above, in the first embodiment, the control unit (for example, the
これによれば、トルクの外乱がかかっているか否かに関わらず、「偏差の偏差」が、センサが故障していない場合には小さな値をとり、センサが故障している場合には大きな値をとることから、閾値を小さな値として、センサの異常を誤検出せずに、センサの異常を高速に検出して、それに応じた異常時制御を実施することができる。 According to this, regardless of whether or not a torque disturbance is applied, the “deviation deviation” takes a small value when the sensor is not broken, and a large value when the sensor is broken. Therefore, it is possible to detect the sensor abnormality at high speed without misdetecting the sensor abnormality by setting the threshold value to a small value, and to perform the control at the time of abnormality corresponding thereto.
<発明の実施の形態2>
続いて、実施の形態2について説明する。実施の形態2にかかる倒立二輪車1の概要構成については、図1を参照して説明した実施の形態1にかかる倒立二輪車1の概要構成と同様であるため、説明を省略する。
<Embodiment 2 of the Invention>
Next, the second embodiment will be described. The schematic configuration of the inverted motorcycle 1 according to the second embodiment is the same as the schematic configuration of the inverted motorcycle 1 according to the first embodiment described with reference to FIG.
図8を参照して、本実施の形態2にかかる制御装置10の構成について説明する。図8は、本実施の形態2にかかる制御装置10の構成を示すブロック図である。なお、図2を参照して説明した実施の形態1にかかる制御装置10の構成要素と同様の処理を実施するものについては、同一の符号を付し、適宜説明を省略する。
With reference to FIG. 8, the structure of the
実施の形態2にかかる制御装置10は、実施の形態1にかかる制御装置10と比較して、マイコン11、12に代えて、マイコン25、26を有し、トルクセンサ19〜22に代えて、回転角センサ27〜30を有する。
As compared with the
マイコン25、26のそれぞれは、マイコン11、12と同様に、ジャイロセンサセンサ23、24のそれぞれから出力される角速度信号に基づいて、上述したように、倒立二輪車1の倒立状態を維持するようにモータ17、18を制御するECUである。
Like the
ただし、本実施の形態2にかかるマイコン25、26は、回転角センサ27、28のそれぞれから出力される、モータ17の回転角を示す回転角信号に基づいて、モータ17をサーボ制御(フィードバック制御)するように、インバータ13、15のそれぞれに対する指令値を生成する。また、マイコン25、26のそれぞれは、回転角センサ29、30のそれぞれから出力される、モータ18の回転角を示す回転角信号に基づいて、モータ18をサーボ制御(フィードバック制御)するように、インバータ14、16のそれぞれに対する指令値を生成する。より具体的には、マイコン25、26は、回転角信号が示す回転角を微分することでモータ17、18の角速度を算出し、算出した角速度に基づいて、速度サーボ制御を行う。
However, the
回転角センサ27は、モータ17の回転角を検出し、検出した回転角を示す回転角信号を生成してマイコン11に出力する。回転角センサ28は、モータ18の回転角を検出し、検出した回転角を示す回転角信号を生成してマイコン11に出力する。回転角センサ29は、モータ17の回転角を検出し、検出した回転角を示す回転角信号を生成してマイコン12に出力する。回転角センサ30は、モータ18の回転角を検出し、検出した回転角を示す回転角信号を生成してマイコン12に出力する。なお、回転角センサ27〜30として、例えばエンコーダ又はレゾルバ等のモータ17、18の回転角を検出可能なセンサのうち、任意のものを利用するようにしてよい。
The
よって、本実施の形態2にかかる制御装置10では、図9に示すように、サーボモータ170として、モータ17及び回転角センサ27、29を有し、サーボモータ180として、モータ18及び回転角センサ28、30を有する。また、マイコン25、26のそれぞれは、上述したように、倒立二輪車1の制御に関する各種処理を実行するCPU250、260のそれぞれを有する。CPU250、260は、トルクセンサ19〜22のそれぞれから出力されるトルク信号に代えて、回転角センサ27〜30から出力される回転角信号を利用して、CPU110、120と同様の故障診断処理を実施する。
Therefore, as shown in FIG. 9, the
すなわち、左モータ17に対応する回転角センサ27、29に関する故障診断処理では、0系のCPU250は、0系の偏差として、上記の式(1)によって、左モータ17の角速度の目標値と、回転角センサ27から出力された回転角信号が示す左モータ17の回転角から算出された左モータ17の角速度との偏差を算出することになる。1系のCPU260は、1系の偏差として、上記の式(1)によって、左モータ17の角速度の目標値と、回転角センサ29から出力された回転角信号が示す左モータ17の回転角から算出された左モータ17の角速度との偏差を算出することになる。
That is, in the failure diagnosis processing related to the
また、右モータ18に対応する回転角センサ28、30に関する故障診断処理では、0系のCPU250は、0系の偏差として、上記の式(1)によって、右モータ18の角速度の目標値と、回転角センサ28から出力された回転角信号が示す右モータ18の回転角から算出された右モータ18の角速度との偏差を算出することになる。1系のCPU260は、1系の偏差として、上記の式(1)によって、右モータ18の角速度の目標値と、回転角センサ30から出力された回転角信号が示す右モータ18の回転角から算出された右モータ18の角速度との偏差を算出することになる。
Further, in the failure diagnosis processing relating to the
すなわち、本実施の形態2では、回転角センサ27〜30からの回転角信号が示す回転角から算出した角速度を、制御対象であるモータ17、18からの出力値として扱う。
That is, in the second embodiment, the angular velocity calculated from the rotation angle indicated by the rotation angle signals from the
そして、CPU250、260のそれぞれは、上述と同様に式(2)によって、偏差の偏差を算出し、その大きさが所定の閾値以上となるか否かによって、回転角センサ27〜30の故障を検出する。
Then, each of the
続いて、図6及び図10本実施の形態2にかかる制御装置10による故障診断処理について説明する。ここで、本実施の形態2にかかる制御装置10による故障診断処理は、上述したように、偏差として、トルクに代えて速度の偏差を算出すること以外は、図6を参照して説明した実施の形態1にかかる制御装置10による故障診断処理と同様であるため、詳細な説明は省略する。
Next, a failure diagnosis process by the
すなわち、左モータ17に対応する回転角センサ27、29に関する故障診断処理で、0系の偏差が1系の偏差よりも大きくないと判定した場合(S4:No)、1系の回転角センサ29が故障していると判定することになる。この場合、切り離し対象となる部分は、故障していると判定した回転角センサ29、それが属するサーボモータ170、又はそれが属する1系の制御系となる。また、故障していると判定した回転角センサ29のみを切り離した場合、CPU110は、回転角センサ27で検出された回転角を示す回転角情報を生成してCPU120に出力し、CPU120は、CPU110から出力された回転角情報が示す左モータ17の回転角に基づいて、左モータ17のサーボ制御を続行する。
That is, in the failure diagnosis process related to the
左モータ17の回転角に対応する回転角センサ27、29に関する故障診断処理で、0系の偏差が1系の偏差よりも大きいと判定した場合(S4:Yes)、0系の回転角センサ27が故障していると判定することになる。この場合、切り離し対象となる部分は、故障していると判定した回転角センサ27、それが属するサーボモータ170、又はそれが属する0系の制御系となる。また、故障していると判定した回転角センサ27のみを切り離した場合、CPU120は、回転角センサ29で検出された回転角を示す回転角情報を生成してCPU110に出力し、CPU110は、CPU120から出力された回転角情報が示す左モータ17の回転角に基づいて、左モータ17のサーボ制御を続行する。
When it is determined in the failure diagnosis process related to the
なお、右モータ18に対応する回転角センサ28、30に関する故障診断処理で、0系の偏差が1系の偏差よりも大きくないと判定した場合(S4:No)、1系の回転角センサ30が故障していると判定することになる。この場合、切り離し対象となる部分は、故障していると判定した回転角センサ30、それが属するサーボモータ180、又はそれが属する1系の制御系となる。また、故障していると判定した回転角センサ30のみを切り離した場合、CPU110は、回転角センサ28で検出された回転角を示す回転角情報を生成してCPU120に出力し、CPU120は、CPU110から出力された回転角情報が示す右モータ18の回転角に基づいて、右モータ18のサーボ制御を続行するようにすればよい。
When the failure diagnosis process related to the
右モータ18に対応する回転角センサ28、30に関する故障診断処理では、0系の偏差が1系の偏差よりも大きいと判定した場合(S4:Yes)、0系の回転角センサ28が故障していると判定することになる。この場合、切り離し対象となる部分は、故障していると判定した回転角センサ28、それが属するサーボモータ180、又はそれが属する0系の制御系となる。また、故障していると判定した回転角センサ28のみを切り離した場合、CPU120は、回転角センサ30で検出された回転角を示す回転角情報を生成してCPU110に出力し、CPU110は、CPU120から出力された回転角情報が示す右モータ18の回転角に基づいて、右モータ18のサーボ制御を続行するようにすればよい。
In the failure diagnosis processing related to the
ここで、本実施の形態2では、図6のステップS2において、「偏差の偏差」の大きさが、所定の閾値未満であると判定した場合(S2:No)、CPU110及びCPU120のそれぞれは、以下に説明する図10に示す処理を実施する。
Here, in the second embodiment, when it is determined in step S2 of FIG. 6 that the magnitude of “deviation deviation” is less than a predetermined threshold (S2: No), each of the
CPU110、120のそれぞれは、算出した偏差(速度偏差)が大きいか判定する処理(S21)として、速度偏差が所定の閾値X以上であるか否かを判定する(S22)。
Each of the
CPU110、120のそれぞれは、速度偏差が所定の閾値X以上でない(速度偏差が所定の閾値X未満である)と判定した場合(S22:No)、そのまま通常の倒立二輪車1の倒立制御を続行する(S23)。
When each of the
CPU110、120のそれぞれは、速度偏差が所定の閾値X以上であると判定した場合(S22:Yes)、速度偏差が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続しているか否かを判定する(S24)。
If each of the
CPU110、120のそれぞれは、速度偏差が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していないと判定した場合(S24:No)、段差の飛び降りによって左モータ17が空転することによる一時的な速度偏差の増加と推定する。この場合、CPU110、120のそれぞれは、スリップ防止制御を実施する(S25)。
When each of the
具体的には、CPU110、120のそれぞれは、スリップ防止制御として、通常よりも左モータ17の角速度を下げるように左モータ17を制御する。この制御として、通常制御時(速度偏差が閾値X以上でない場合の制御時)に算出される指令値よりも、左モータ17の角速度が低くなる指令値を算出するようにサーボ制御を行う。例えば、CPU110、120のそれぞれは、角速度の目標値の上限値として、通常制御時の上限値よりも所定値低い上限値を設定することで、左モータ17の角速度が下がる指令値を生成するようにしてもよい。これによれば、左モータ17が過回転の状態で着地してしまい、着地時に倒立二輪車1が不安定となることを防止することができる。
Specifically, each of the
なお、右モータ18に対応する回転角センサ28、30に関する故障診断処理では、CPU110、120のそれぞれは、速度偏差が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していないと判定した場合(S24:No)、同様にして、右モータ18の角速度を下げるように右モータ18を制御する。
In the failure diagnosis process related to the
CPU110、120のそれぞれは、速度偏差が所定の閾値X以上である状態が、所定の時間Y以上継続していると判定した場合(S24:Yes)、倒立二輪車1が、壁又は人等にぶつかって(押されて)おり、進行方向に進むことができていないと推定する。この場合、CPU110及びCPU120のそれぞれは、倒立二輪車1を倒立制御しつつ継続して走行させる制御をサーボ制御における制御ゲインを下げて行う、又は、倒立二輪車1を倒立制御しつつ停止させる降車制御を行う(S26)。これによれば、壁等にぶつかって進むことができない状況で、さらに進もうとして壁を押し続けることで無駄に倒立二輪車1の電力を消費することを抑制することができる。
When each of the
以上に説明したように、本実施の形態2では、制御部(例えばマイコン25、26)が、第1のセンサ(例えば回転角センサ27又は回転角センサ29)が検出したセンサ値に基づくモータ(例えば左モータ17又は右モータ18)の第1の出力値(回転角に基づいて算出した角速度)と、第1の出力値の目標値との偏差である第1の偏差(例えば0系の偏差)と、第2のセンサ(例えば回転角センサ28又は回転角センサ30)が検出したセンサ値に基づくモータ(例えば左モータ17又は右モータ18)の第2の出力値(回転角に基づいて算出した角速度)と前記第2の出力値の目標値との偏差である第2の偏差(例えば1系の偏差)との偏差の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合、第1のセンサ又は第2のセンサの異常に応じた制御として予め定められた異常時制御を実施するようにしている。
As described above, in the second embodiment, the control unit (for example, the
これによれば、速度の外乱がかかっているか否かに関わらず、「偏差の偏差」が、センサが故障していない場合には小さな値をとり、センサが故障している場合には大きな値をとることから、閾値を小さな値として、センサの異常を誤検出せずに、センサの異常を高速に検出して、それに応じた異常時制御を実施することができる。すなわち、本発明は、トルクサーボ制御及び速度サーボ制御等の任意のサーボ制御に適用することが可能である。 According to this, regardless of whether or not a speed disturbance is applied, the “deviation deviation” takes a small value when the sensor is not faulty, and a large value when the sensor is faulty. Therefore, it is possible to detect the sensor abnormality at high speed without misdetecting the sensor abnormality by setting the threshold value to a small value, and to perform the control at the time of abnormality corresponding thereto. That is, the present invention can be applied to arbitrary servo control such as torque servo control and speed servo control.
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。 Note that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and can be changed as appropriate without departing from the spirit of the present invention.
上記の実施の形態では、CPU110、120(又はCPU250、260)の両方が故障診断処理を実施するようにしているが、いずれか一方のみが故障診断処理を実施するようにしてもよい。しかしながら、好ましくは、CPU110、120(又はCPU250、260)の両方が故障診断処理を実施するようにすることで、より故障検出の即応性を向上することができる。
In the above embodiment, both the
また、上記の実施の形態では、CPU110、120(又はCPU250、260)のそれぞれが、他系のCPUに対して偏差情報を受け渡すことで、偏差の偏差を算出するようにしているが、他系のCPUが偏差の偏差を算出することができる情報であれば、これに限られない。例えば、実施の形態1では、CPU110、120のそれぞれが、トルクセンサから取得したトルクを示すトルク情報を他系のCPUに対して出力し、それを受け取った他系のCPUが、目標値とトルク情報が示すトルクとの偏差を算出し、他系の偏差として利用するようにしてもよい。例えば、実施の形態2では、CPU250、260のそれぞれが、回転角センサから取得した回転角を示す回転角情報を他系のCPUに対して出力し、それを受け取った他系のCPUが、目標値と回転角情報が示す回転角から算出した角速度との偏差を算出し、他系の偏差として利用するようにしてもよい。
In the above-described embodiment, each of the
また、上記の実施の形態では、本発明を制御系が2重化された倒立二輪車に適用した例について説明したが、制御系が2重化されていない単一の制御系を有する倒立二輪車についても適用することが可能である。例えば、この場合、1つのモータに対してトルクセンサ又は速度センサのみを、故障診断用に更にもう1つ備えるようにすることで、偏差の偏差を算出可能とし、上記と同様に故障診断を実施するようにしてもよい。 In the above-described embodiment, the example in which the present invention is applied to an inverted motorcycle having a double control system has been described. However, an inverted motorcycle having a single control system in which the control system is not doubled is described. Can also be applied. For example, in this case, by providing only one torque sensor or speed sensor for fault diagnosis for one motor, it is possible to calculate the deviation of the deviation and perform fault diagnosis in the same manner as described above. You may make it do.
1 倒立二輪車
2 車輪
3 ステップカバー
4 ハンドル
10 制御装置
11、12、25、26 マイコン
13、14、15、16 インバータ
17、18 モータ
19、20、21、22 トルクセンサ
23、24 ジャイロセンサ
27、28、29、30 回転角センサ
110、120、250、260 CPU
170、180 サーボモータ
200 CPU間通信路
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Inverted motorcycle 2 Wheel 3 Step cover 4
170, 180
Claims (7)
前記第1の車輪を回転させる第1のモータと、
前記第2の車輪を回転させる第2のモータと、
前記第1のモータにおける所定の物理量をセンサ値として検出する第1のセンサと、
前記第1のモータにおける前記第1のセンサが検出する物理量と同一種類の物理量をセンサ値として検出する第2のセンサと、
前記第2のモータにおける前記第1のセンサが検出する物理量と同一種類の物理量をセンサ値として検出する第3のセンサと、
前記第2のモータにおける前記第1のセンサが検出する物理量と同一種類の物理量をセンサ値として検出する第4のセンサと、
前記第1のセンサが検出したセンサ値に基づく前記第1のモータの第1の出力値と、前記第1の出力値の目標値との偏差である第1の偏差に基づいて、前記第1のモータをサーボ制御するとともに、前記第3のセンサが検出したセンサ値に基づく前記第2のモータの第3の出力値と、前記第3の出力値の目標値との偏差である第3の偏差に基づいて、前記第2のモータをサーボ制御することで、前記倒立二輪車を制御する制御部と、を備え、
前記制御部は、前記第1の偏差と、前記第2のセンサが検出したセンサ値に基づく前記第1のモータの第2の出力値と前記第2の出力値の目標値との偏差である第2の偏差との偏差の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合、前記第1のセンサ又は前記第2のセンサの異常に応じた制御として予め定められた異常時制御を実施するとともに、前記第3の偏差と、前記第4のセンサが検出したセンサ値に基づく前記第2のモータの第4の出力値と前記第4の出力値の目標値との偏差である第4の偏差との偏差の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合、前記第3のセンサ又は前記第4のセンサの異常に応じた制御として予め定められた異常時制御を実施する、
倒立二輪車。 An inverted motorcycle that moves by rotating a first wheel and a second wheel,
A first motor for rotating the first wheel;
A second motor for rotating the second wheel;
A first sensor for detecting a predetermined physical quantity in the first motor as a sensor value;
A second sensor for detecting, as a sensor value, a physical quantity of the same type as the physical quantity detected by the first sensor in the first motor;
A third sensor for detecting, as a sensor value, a physical quantity of the same type as the physical quantity detected by the first sensor in the second motor;
A fourth sensor for detecting, as a sensor value, a physical quantity of the same type as the physical quantity detected by the first sensor in the second motor;
Wherein the first output value of said first motor first sensor is based on a sensor value detected based on the first deviation which is a deviation between the target value of the first output value, the first And a third output value of the second motor based on a sensor value detected by the third sensor, and a third output value that is a deviation from a target value of the third output value. A control unit that controls the inverted motorcycle by servo-controlling the second motor based on a deviation ; and
The control unit is a deviation between the first deviation and a second output value of the first motor based on a sensor value detected by the second sensor and a target value of the second output value. When it is determined that the magnitude of the deviation from the second deviation is equal to or greater than a predetermined threshold value, a control at the time of abnormality predetermined as control according to the abnormality of the first sensor or the second sensor is performed. And a fourth deviation which is a deviation between the third deviation and the fourth output value of the second motor based on the sensor value detected by the fourth sensor and the target value of the fourth output value. When it is determined that the magnitude of the deviation with respect to the deviation is equal to or greater than a predetermined threshold value, the abnormal time control predetermined as the control according to the abnormality of the third sensor or the fourth sensor is performed .
Inverted motorcycle.
さらに、前記第2の偏差に基づいて、前記第1のモータをサーボ制御し、
前記異常時制御として、前記第1の偏差が前記第2の偏差よりも大きい場合、前記第1のセンサを切り離して前記倒立二輪車の制御を実施するとともに、前記第1の偏差が前記第2の偏差よりも大きくない場合、前記第2のセンサを切り離して前記倒立二輪車の制御を実施する、
請求項1に記載の倒立二輪車。 The controller is
And servo-controlling the first motor based on the second deviation,
As the abnormal time control, when the first deviation is larger than the second deviation, the first sensor is disconnected and the inverted motorcycle is controlled, and the first deviation is the second deviation. If not greater than the deviation, the second sensor is disconnected and the inverted motorcycle is controlled.
The inverted motorcycle according to claim 1.
前記制御部は、
前記第1のセンサが検出した前記第1のモータのトルクを、前記第1の出力値とし、
前記第2のセンサが検出した前記第1のモータのトルクを、前記第2の出力値とし、
前記第1の偏差又は前記第2の偏差が所定のトルク偏差閾値以上であると判定した場合、前記倒立二輪車を停止させる降車制御を実施する、
請求項1又は2に記載の倒立二輪車。 The first sensor and the second sensor detect the torque of the first motor as the predetermined physical quantity,
The controller is
The torque of the first motor detected by the first sensor is set as the first output value,
The torque of the first motor detected by the second sensor is set as the second output value,
When it is determined that the first deviation or the second deviation is equal to or greater than a predetermined torque deviation threshold value, a getting-off control for stopping the inverted motorcycle is performed.
The inverted motorcycle according to claim 1 or 2.
請求項3に記載の倒立二輪車。 The control unit performs the getting-off control when it is determined that the state where the first deviation or the second deviation is equal to or greater than a predetermined torque deviation threshold value continues for a predetermined time.
The inverted motorcycle according to claim 3.
前記制御部は、
前記第1のセンサが検出した前記第1のモータの回転角に基づいて算出した前記第1のモータの角速度を、前記第1の出力値とし、
前記第2のセンサが検出した前記第1のモータの回転角に基づいて算出した前記第1のモータの角速度を、前記第2の出力値とし、
前記第1の偏差又は前記第2の偏差が所定の速度偏差閾値以上であると判定した場合、前記第1の偏差又は前記第2の偏差が所定の速度偏差閾値未満である場合よりも前記第1のモータの角速度を低下させる過回転防止制御、前記倒立二輪車を停止させる降車制御、又は、前記サーボ制御における制御ゲインを下げるゲイン低下制御を実施する、
請求項1又は2に記載の倒立二輪車。 The first sensor and the second sensor detect a rotation angle of the first motor as the predetermined physical quantity,
The controller is
The angular velocity of the first motor calculated based on the rotation angle of the first motor detected by the first sensor is set as the first output value,
The angular velocity of the first motor calculated based on the rotation angle of the first motor detected by the second sensor is set as the second output value,
When it is determined that the first deviation or the second deviation is greater than or equal to a predetermined speed deviation threshold, the first deviation or the second deviation is greater than the case where the first deviation or the second deviation is less than a predetermined speed deviation threshold . Performing over-rotation prevention control for reducing the angular speed of the motor 1, exit control for stopping the inverted motorcycle, or gain reduction control for reducing the control gain in the servo control,
The inverted motorcycle according to claim 1 or 2.
前記第1の偏差又は前記第2の偏差が所定の速度偏差閾値以上である状態が、所定の時間以上継続したと判定した場合、前記降車制御又は前記ゲイン低下制御を実施し、
前記第1の偏差又は前記第2の偏差が所定の速度偏差閾値以上である状態が、所定の時間以上継続していないと判定した場合、前記過回転防止制御を実施する、
請求項5に記載の倒立二輪車。 The controller is
When it is determined that the state in which the first deviation or the second deviation is equal to or greater than a predetermined speed deviation threshold has continued for a predetermined time or longer, the getting-off control or the gain reduction control is performed,
When it is determined that the state in which the first deviation or the second deviation is equal to or greater than a predetermined speed deviation threshold has not continued for a predetermined time, the overspeed prevention control is performed.
The inverted motorcycle according to claim 5.
前記第1のモータにおける前記第1のセンサが検出する物理量と同一種類の物理量をセンサ値として検出する第2のセンサからセンサ値を取得するステップと、
前記第2のモータにおける前記第1のセンサが検出する物理量と同一種類の物理量をセンサ値として検出する第4のセンサからセンサ値を取得するステップと、
前記第1の偏差と、前記第2のセンサから取得したセンサ値に前記第2のセンサが検出したセンサ値に基づく前記第1のモータの第2の出力値と前記第2の出力値の目標値との偏差である第2の偏差との偏差の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合、前記第1のセンサ又は前記第2のセンサの異常に応じた制御として予め定められた異常時制御を実施すると共に、前記第3の偏差と、前記第4のセンサから取得したセンサ値に前記第4のセンサが検出したセンサ値に基づく前記第2のモータの第4の出力値と前記第4の出力値の目標値との偏差である第4の偏差との偏差の大きさが、所定の閾値以上であると判定した場合、前記第3のセンサ又は前記第4のセンサの異常に応じた制御として予め定められた異常時制御を実施するステップと、
を備えた制御方法。 Deviation between the first and the first output value of the first motor based on the sensor value acquired from the sensor, the target value of the first output value for detecting a predetermined physical quantity of the first motor as a sensor value in it, based on the first deviation, the physical quantity of the first Rutotomoni rotate the first wheel by the motor servo control, a physical quantity of the same type which the in the second motor first sensor detects Based on a third deviation which is a deviation between a third output value of the second motor based on a sensor value acquired from a third sensor that detects the sensor value as a sensor value and a target value of the third output value. And a method of controlling an inverted two-wheeled vehicle that moves by rotating the second wheel by servo-controlling the second motor ,
Obtaining a sensor value from a second sensor that detects a physical quantity of the same type as the physical quantity detected by the first sensor in the first motor as a sensor value;
Obtaining a sensor value from a fourth sensor that detects a physical quantity of the same type as the physical quantity detected by the first sensor in the second motor as a sensor value;
The second output value of the first motor and the target of the second output value based on the sensor value detected by the second sensor based on the first deviation and the sensor value acquired from the second sensor When it is determined that the magnitude of the deviation from the second deviation, which is a deviation from the value, is greater than or equal to a predetermined threshold, the control is determined in advance as control according to an abnormality in the first sensor or the second sensor. And the fourth output value of the second motor based on the sensor value detected by the fourth sensor based on the sensor value acquired from the third deviation and the fourth sensor. And the fourth deviation which is the deviation between the fourth output value and the target value of the fourth output value are determined to be greater than or equal to a predetermined threshold value, the third sensor or the fourth sensor scan for implementing a predetermined abnormality control as abnormally control corresponding And-up,
Control method with.
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