JP7175445B2 - Axial torque controller for tire testing equipment - Google Patents

Axial torque controller for tire testing equipment Download PDF

Info

Publication number
JP7175445B2
JP7175445B2 JP2019005432A JP2019005432A JP7175445B2 JP 7175445 B2 JP7175445 B2 JP 7175445B2 JP 2019005432 A JP2019005432 A JP 2019005432A JP 2019005432 A JP2019005432 A JP 2019005432A JP 7175445 B2 JP7175445 B2 JP 7175445B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
tire
shaft torque
input
shaft
detection signal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019005432A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2020112515A (en
Inventor
岳夫 秋山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Meidensha Corp
Original Assignee
Meidensha Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Meidensha Corp filed Critical Meidensha Corp
Priority to JP2019005432A priority Critical patent/JP7175445B2/en
Publication of JP2020112515A publication Critical patent/JP2020112515A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7175445B2 publication Critical patent/JP7175445B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Tires In General (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)

Description

本発明は、タイヤ試験装置の軸トルク制御器に関する。より詳しくは、本発明は、タイヤ試験装置において試験対象であるタイヤのタイヤ駆動軸における軸トルクを制御する軸トルク制御器に関する。 The present invention relates to a shaft torque controller for tire testing equipment. More specifically, the present invention relates to a shaft torque controller for controlling the shaft torque of a tire driving shaft of a tire to be tested in a tire testing apparatus.

四輪の自動車や自動二輪車等の多くの車両には、少なくとも2つのタイヤが装着される。タイヤの性能は、その材質、形状、空気圧、路面への接触荷重、及び温度等の様々な要因によって変化する。このようなタイヤの性能を評価するタイヤ試験装置として、ベルトやローラ等の模擬路面上でタイヤを回転させながら、そのキャンバー角、スリップ角、及び垂直荷重等を調整しつつ、この際にタイヤに加わる力や転がり抵抗等を測定するものが公知となっている。このようなタイヤ試験装置によれば、タイヤを現実の車両に装着したり、さらにこの実車両をテストコースで実際に走行させたりすることなく、タイヤ単体で性能を評価できるため、試験にかかる時間が短く利便性が高い。 Many vehicles, such as four-wheeled automobiles and motorcycles, are equipped with at least two tires. Tire performance varies depending on various factors such as its material, shape, air pressure, contact load with the road surface, and temperature. As a tire testing device for evaluating the performance of such tires, while rotating the tire on a simulated road surface such as a belt or roller, while adjusting the camber angle, slip angle, vertical load, etc., It is known to measure applied force, rolling resistance, and the like. According to such a tire testing device, the performance of a single tire can be evaluated without mounting the tire on an actual vehicle or actually driving the actual vehicle on a test course, thus reducing the time required for testing. is short and convenient.

また近年では、上記のようなタイヤ試験装置で現実のタイヤを用いることで得られた情報を入力として、車両モデルを用いたシミュレーションによって車両全体の挙動を再現し、さらにこのシミュレーションによって得られた情報をタイヤ試験装置において現実のタイヤを運動させるアクチュエータにフィードバックする試験装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。このように、現実の装置(上記の例では、現実のタイヤ及びそのタイヤ試験装置)をシミュレーションに組み込んだ試験装置は、HIL(Hardware In the Loop)シミュレータとも呼称されている。 In recent years, the information obtained by using actual tires in the above-mentioned tire test equipment is used as input, and the behavior of the entire vehicle is reproduced by simulation using a vehicle model, and the information obtained by this simulation is fed back to an actuator that moves an actual tire in a tire testing apparatus (see, for example, Patent Document 1). Such a testing device that incorporates a real device (in the above example, a real tire and its tire testing device) into the simulation is also called a HIL (Hardware In the Loop) simulator.

このような試験装置では、車両の挙動を再現するシミュレーションによって得られた情報をタイヤ試験装置に入力することにより、より実走行条件に近い条件でタイヤの試験を行うことができる。またタイヤは、ゴム、有機繊維、金属等の複合素材で構成され、大きな変化を伴う弾性体であり、路面状態や温度によって性能が大きく変化すること等から、タイヤの挙動を精度良く再現できるタイヤモデルを構築することは困難である。これに対し、上記試験装置によれば、実タイヤから得られた情報を用いて、シミュレーションによって車両の挙動を再現することにより、より実走行条件に近い条件で精密な車両挙動の解析が可能となる。 In such a test device, by inputting information obtained by a simulation that reproduces the behavior of the vehicle into the tire test device, it is possible to test tires under conditions closer to actual running conditions. In addition, tires are composed of composite materials such as rubber, organic fibers, and metals, and are elastic bodies that undergo large changes. Building a model is difficult. On the other hand, according to the above test equipment, it is possible to accurately analyze vehicle behavior under conditions closer to actual driving conditions by reproducing vehicle behavior through simulation using information obtained from actual tires. Become.

特開2018-146421号公報JP 2018-146421 A

ところで試験装置では、実タイヤが模擬路面に接地している場合と接地していない場合とで、実タイヤを駆動するタイヤ駆動モータが負う負荷慣性が大きく変化する。より具体的には、タイヤ駆動モータは、実タイヤが模擬路面に接地している場合には実タイヤのタイヤ慣性と実タイヤが接する模擬路面との両方の慣性を負うが、実タイヤが模擬路面に接地していない場合にはタイヤ慣性のみを負う。このように試験装置では、タイヤ駆動モータと実タイヤとを連結するタイヤ駆動軸の軸トルクセンサで検出される共振周波数が大きく変化し得るため、安定してタイヤ駆動軸の軸トルク制御を行うことができなくなってしまうおそれがあるが、特許文献1にはこの点について十分に検討されていない。 By the way, in the test device, the load inertia of the tire driving motor that drives the actual tire changes greatly depending on whether the actual tire is in contact with the simulated road surface or not. More specifically, when the actual tire is in contact with the simulated road surface, the tire drive motor bears the inertia of both the tire inertia of the actual tire and the simulated road surface with which the actual tire is in contact. bears only tire inertia if it is not in contact with the ground. In this way, in the test equipment, the resonance frequency detected by the shaft torque sensor of the tire drive shaft that connects the tire drive motor and the actual tire can change greatly, so it is necessary to stably control the shaft torque of the tire drive shaft. However, Patent Document 1 does not sufficiently consider this point.

本発明は、タイヤの接地状況によらず安定して軸トルク制御を行うことができるタイヤ試験装置の軸トルク制御器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a shaft torque controller for a tire testing apparatus that can stably perform shaft torque control regardless of tire contact conditions.

(1)本発明に係る軸トルク制御器(例えば、後述のタイヤ軸トルク制御器62)は、タイヤ(例えば、後述のタイヤT)のタイヤ駆動軸(例えば、後述のタイヤ駆動軸42)に連結されたタイヤ駆動モータ(例えば、後述のタイヤ駆動モータ38)と、前記タイヤ駆動軸における軸トルクに応じた軸トルク検出信号(Tsh)を生成する軸トルクセンサ(例えば、後述のタイヤ軸トルクセンサ40)と、前記タイヤを模擬路面(例えば、後述の模擬路面25a)に対し接地させたり離間させたりするタイヤ接地装置(例えば、後述のタイヤ支持機構3及び垂直荷重調整モータ37)と、を備えるタイヤ試験装置(例えば、後述のタイヤ試験装置S)を制御対象とし、前記軸トルク検出信号(Tsh)と当該軸トルク検出信号に対する軸トルク指令信号(Tsh_cmd)とに基づいて前記タイヤ駆動モータに対する制御入力(Itire)を生成するものである。前記軸トルク制御器は、前記軸トルク指令信号と前記軸トルク検出信号との偏差(etsh)の積分演算を行うことにより第1入力(I1)を生成する積分器(例えば、後述の積分器622)と、前記軸トルク検出信号(Tsh)から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させることにより第2入力(I2)を生成するローパスフィルタ(例えば、後述のローパスフィルタ623)と、前記第1入力(I1)と第2入力(I2)とに基づいて前記制御入力(Itire)を生成する制御入力生成部(例えば、後述のタイヤ軸トルク指令演算部624)と、を備えることを特徴とする。 (1) A shaft torque controller (for example, a tire shaft torque controller 62 to be described later) according to the present invention is connected to a tire drive shaft (for example, a tire drive shaft 42 to be described later) of a tire (for example, a tire T to be described later). and a shaft torque sensor (for example, a tire shaft torque sensor 40 described later) that generates a shaft torque detection signal (Tsh) corresponding to the shaft torque of the tire drive shaft. ), and a tire grounding device (for example, a tire support mechanism 3 and a vertical load adjustment motor 37, which will be described later) that grounds and separates the tire from a simulated road surface (such as a simulated road surface 25a, which will be described later). Control input to the tire drive motor based on the shaft torque detection signal (Tsh) and a shaft torque command signal (Tsh_cmd) corresponding to the shaft torque detection signal, with a test device (for example, a tire test device S described later) as a controlled object. (Itire). The shaft torque controller has an integrator (for example, an integrator 622 to be described later) that generates a first input (I1) by integrating a deviation (etsh) between the shaft torque command signal and the shaft torque detection signal. ), a low-pass filter (for example, a low-pass filter 623 to be described later) that generates a second input (I2) by attenuating high-frequency components and passing low-frequency components from the shaft torque detection signal (Tsh); and a control input generation unit (for example, a tire shaft torque command calculation unit 624 described later) that generates the control input (Itire) based on the first input (I1) and the second input (I2). do.

(2)この場合、前記積分器の積分ゲイン及び前記ローパスフィルタの入出力特性を特徴付ける複数の制御ゲインは、前記積分器及び前記ローパスフィルタによって構成される制御回路の閉ループ伝達関数の特性多項式が、前記タイヤ駆動モータの慣性モーメント及び前記タイヤ駆動軸のねじり剛性に基づいて定められる応答周波数fr及び所定の係数p1,p2,p3,p4,p5によって特徴付けられる下記多項式Pr(s)になるように設定されることが好ましい。なお以下では、“s”をラプラス演算子とする。

Figure 0007175445000001
(2) In this case, the integration gain of the integrator and the plurality of control gains that characterize the input/output characteristics of the low-pass filter are obtained by: The following polynomial Pr(s) characterized by the response frequency fr determined based on the moment of inertia of the tire drive motor and the torsional stiffness of the tire drive shaft and predetermined coefficients p1, p2, p3, p4, p5 is preferably set. In the following description, "s" is the Laplacian operator.
Figure 0007175445000001

(3)この場合、前記応答周波数frは、前記タイヤ駆動モータの慣性モーメントをJ2とし、前記タイヤ駆動軸のねじり剛性をK12とした場合、下記式によって設定されることが好ましい。

Figure 0007175445000002
(3) In this case, the response frequency fr is preferably set by the following equation, where J2 is the moment of inertia of the tire drive motor and K12 is the torsional rigidity of the tire drive shaft.
Figure 0007175445000002

(4)この場合、前記ローパスフィルタの伝達関数GLPF(s)は、4つの制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)によって下記式によって表されることが好ましい。

Figure 0007175445000003
(4) In this case, it is preferable that the transfer function GLPF(s) of the low-pass filter is expressed by the following equation using four control gains (Kp, Kd, a1, a2).
Figure 0007175445000003

(5)この場合、前記積分器の積分ゲインKi及び前記4つの制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)は、前記応答周波数fr及び複数の係数(p1,p2,p3,p4,p5)を用いて下記式によって設定されることが好ましい。

Figure 0007175445000004
(5) In this case, the integration gain Ki of the integrator and the four control gains (Kp, Kd, a1, a2) are obtained by dividing the response frequency fr and the plurality of coefficients (p1, p2, p3, p4, p5) into is preferably set by the following formula using
Figure 0007175445000004

(1)本発明の軸トルク制御器は、軸トルク指令信号と軸トルクセンサによって検出される軸トルク検出信号との偏差の積分演算を行うことによって第1入力を生成する積分器と、上記軸トルク検出信号から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させることによって第2入力を生成するローパスフィルタと、これら第1入力と第2入力とに基づいてタイヤのタイヤ駆動軸に連結されたタイヤ駆動モータに対する制御入力を生成する制御入力生成部と、を備える。本発明の軸トルク制御器によれば、このような第1入力と第2入力とに基づいてタイヤ駆動モータに対する制御入力を生成することにより、タイヤが模擬路面に接地している場合には高応答に、またタイヤが模擬路面に接地していない場合には低応答であるが安定に、タイヤ駆動軸の軸トルクを制御できる。 (1) A shaft torque controller of the present invention comprises an integrator that generates a first input by performing an integral operation of a deviation between a shaft torque command signal and a shaft torque detection signal detected by a shaft torque sensor; a low pass filter for generating a second input by attenuating high frequency components and passing low frequency components from the torque sense signal; and a tire coupled to a tire drive shaft of the tire based on the first and second inputs. a control input generator that generates a control input for the drive motor. According to the shaft torque controller of the present invention, by generating the control input for the tire drive motor based on the first input and the second input, high torque is generated when the tires are in contact with the simulated road surface. It is possible to control the shaft torque of the tire drive shaft in a responsive manner and stably though the response is low when the tires are not in contact with the simulated road surface.

(2)本発明の軸トルク制御器において、積分器の積分ゲイン及びローパスフィルタの入出力特性を特徴付ける複数の制御ゲインは、積分器及びローパスフィルタによって構成される制御回路の閉ループ伝達関数の特性多項式が、タイヤ駆動モータの慣性モーメント及びタイヤ駆動軸のねじり剛性に基づいて定められる応答周波数fr及び所定の係数p1~p5によって特徴付けられる上記式(1)に示す多項式Pr(s)になるように設定される。本発明の軸トルク制御器によれば、閉ループ伝達関数の特性多項式が上記式(1)に示すような5次の多項式になるように積分器の積分ゲイン及びローパスフィルタの制御ゲインを調整することにより、タイヤが模擬路面に接地している場合には高応答に、またタイヤが模擬路面に接地していない場合には低応答であるが安定に、タイヤ駆動軸の軸トルクを制御できる。 (2) In the shaft torque controller of the present invention, the integral gain of the integrator and the plurality of control gains that characterize the input/output characteristics of the low-pass filter are the characteristic polynomial of the closed-loop transfer function of the control circuit composed of the integrator and the low-pass filter. is the polynomial Pr(s) shown in the above equation (1) characterized by the response frequency fr determined based on the moment of inertia of the tire drive motor and the torsional stiffness of the tire drive shaft and the predetermined coefficients p1 to p5 set. According to the shaft torque controller of the present invention, the integral gain of the integrator and the control gain of the low-pass filter are adjusted so that the characteristic polynomial of the closed loop transfer function becomes a fifth-order polynomial as shown in the above equation (1). Thus, the shaft torque of the tire drive shaft can be controlled with high response when the tire is in contact with the simulated road surface, and with low response when the tire is not in contact with the simulated road surface, but stably.

(3)本発明の軸トルク制御器では、軸トルク制御の応答性能を示す応答周波数frを、既知であるタイヤ駆動モータの慣性モーメントJ2及びタイヤ駆動軸のねじり剛性K12に基づいて上記式(2)によって設定する。これにより本発明の軸トルク制御器によれば、タイヤが模擬路面に接地している場合には高応答に、またタイヤが模擬路面に接地していない場合には低応答であるが安定に、タイヤ駆動軸の軸トルクを制御できる。 (3) In the shaft torque controller of the present invention, the response frequency fr, which indicates the response performance of the shaft torque control, is determined by the above equation (2) based on the known moment of inertia J2 of the tire drive motor and torsional rigidity K12 of the tire drive shaft. ). Thus, according to the shaft torque controller of the present invention, the response is high when the tire is in contact with the simulated road surface, and the response is low but stable when the tire is not in contact with the simulated road surface. The shaft torque of the tire drive shaft can be controlled.

(4)本発明の軸トルク制御器では、ローパスフィルタの伝達関数GLPF(s)を、4つの制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)によって上記式(3)によって設定する。本発明の軸トルク制御器によれば、積分器及びローパスフィルタによって構成される制御回路の閉ループ伝達関数の特性多項式が上記式(1)に示すような5次の多項式になるようにローパスフィルタの制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)を調整することにより、タイヤが模擬路面に接地している場合には高応答に、またタイヤが模擬路面に接地していない場合には低応答であるが安定に、タイヤ駆動軸の軸トルクを制御できる。 (4) In the shaft torque controller of the present invention, the transfer function GLPF(s) of the low-pass filter is set by the above equation (3) using the four control gains (Kp, Kd, a1, a2). According to the shaft torque controller of the present invention, the low-pass filter is set so that the characteristic polynomial of the closed-loop transfer function of the control circuit composed of the integrator and the low-pass filter becomes a fifth-order polynomial as shown in the above equation (1). By adjusting the control gains (Kp, Kd, a1, a2), the response is high when the tires are in contact with the simulated road surface, and low when the tires are not in contact with the simulated road surface. can stably control the shaft torque of the tire drive shaft.

(5)本発明の軸トルク制御器では、積分器の積分ゲインKi及びローパスフィルタの制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)を、応答周波数fr及び複数の係数(p1,p2,p3,p4,p5)を用いて上記式(4-1)~(4-5)によって設定する。これにより本発明の軸トルク制御器によれば、上記閉ループ伝達関数の特性多項式が上記式(1)を満たすようになるので、タイヤが模擬路面に接地している場合には高応答に、またタイヤが模擬路面に接地していない場合には低応答であるが安定に、タイヤ駆動軸の軸トルクを制御できる。 (5) In the shaft torque controller of the present invention, the integration gain Ki of the integrator and the control gains (Kp, Kd, a1, a2) of the low-pass filter are set to the response frequency fr and the plurality of coefficients (p1, p2, p3, p4 , p5) are set according to the above equations (4-1) to (4-5). As a result, according to the shaft torque controller of the present invention, the characteristic polynomial of the closed loop transfer function satisfies the above equation (1). When the tire is not in contact with the simulated road surface, the torque of the tire drive shaft can be stably controlled although the response is low.

本発明の一実施形態に係るタイヤ試験装置の構成を示す図である。It is a figure showing composition of a tire testing device concerning one embodiment of the present invention. タイヤ試験装置に設けられる複数のモータ及び複数のセンサを模式的に示す図である。It is a figure which shows typically several motors and several sensors provided in a tire testing apparatus. 模擬路面上におけるスリップ角を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a slip angle on a simulated road surface; 模擬路面上におけるキャンバー角を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing camber angles on a simulated road surface; 模擬路面上で運動するタイヤに作用する力を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing forces acting on a tire moving on a simulated road surface; 総括制御装置のうちタイヤ軸トルク制御に係る制御モジュールの構成を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing the configuration of a control module related to tire shaft torque control in the general control device; タイヤ軸トルク制御器の制御回路の構成を示す図である。FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a control circuit of a tire shaft torque controller; タイヤが模擬路面に接地している状態でタイヤ軸トルク制御器にステップ状に変化するタイヤ軸トルク指令信号を入力した場合におけるタイヤ軸トルク検出信号の応答波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a response waveform of a tire shaft torque detection signal when a tire shaft torque command signal that changes stepwise is input to a tire shaft torque controller while the tire is in contact with the simulated road surface. タイヤが模擬路面に接地していない状態でタイヤ軸トルク制御器にステップ状に変化するタイヤ軸トルク指令信号を入力した場合におけるタイヤ軸トルク検出信号の応答波形を示す図である。FIG. 5 is a diagram showing a response waveform of a tire shaft torque detection signal when a tire shaft torque command signal that changes stepwise is input to a tire shaft torque controller while the tire is not in contact with the simulated road surface.

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら説明する。
図1は、本実施形態に係るタイヤ試験装置Sの構成を示す図である。
図2は、タイヤ試験装置Sに設けられる複数のモータ及び複数のセンサを模式的に示す図である。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
FIG. 1 is a diagram showing the configuration of a tire testing apparatus S according to this embodiment.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a plurality of motors and a plurality of sensors provided in the tire testing device S. FIG.

タイヤ試験装置Sは、複数のモータを用いて現実のタイヤTに様々な外力を加えることによってタイヤTを運動させるタイヤ試験ユニット1と、タイヤ試験ユニット1を制御する総括制御装置6と、を備える。 The tire testing apparatus S includes a tire testing unit 1 that uses a plurality of motors to apply various external forces to the actual tire T to move the tire T, and a general control device 6 that controls the tire testing unit 1. .

タイヤ試験装置Sは、タイヤ試験ユニット1において現実のタイヤTを用いて得らえた情報を総括制御装置6への入力とし、総括制御装置6ではタイヤTを構成要素の一部とした仮想車両の挙動を、モデルを用いたシミュレーションによって再現し、さらにこのシミュレーションによって得られた情報をタイヤ試験ユニット1にフィードバックする。なお以下では、タイヤ試験装置Sにおいて想定する仮想車両は、エンジンを動力発生源とした四輪の自動車とするが、仮想車両の車輪の数や動力発生源はこれらに限らない。またタイヤTは、この仮想車両における動力発生源からの動力が伝達する駆動輪でありかつ運転者が操作可能なステアリングによって操舵角を変化させることができる転舵輪である場合について説明するが、仮想車両におけるタイヤTの役割はこれに限らない。 The tire testing device S inputs information obtained by using the actual tire T in the tire testing unit 1 to the general control device 6, and the general control device 6 generates a virtual vehicle with the tire T as a component. The behavior is reproduced by simulation using a model, and the information obtained by this simulation is fed back to the tire testing unit 1. In the following description, the virtual vehicle assumed in the tire testing apparatus S is a four-wheeled vehicle using an engine as a power source, but the number of wheels and the power source of the virtual vehicle are not limited to these. The tires T are drive wheels to which power from the power generation source of the virtual vehicle is transmitted, and are steerable wheels whose steering angle can be changed by steering that can be operated by the driver. The role of the tire T in the vehicle is not limited to this.

タイヤ試験ユニット1は、ホイールにリム組みされたタイヤTと、タイヤTが接する路面模擬装置2と、タイヤTをそのハブを中心として回転駆動しつつこのタイヤTを路面模擬装置2に対し所定の姿勢で支持するタイヤ支持機構3と、を備える。 The tire testing unit 1 includes a tire T mounted on a rim, a road surface simulating device 2 in contact with the tire T, and rotating the tire T about its hub while rotating the tire T against the road simulating device 2 at a predetermined angle. and a tire support mechanism 3 that supports in a posture.

路面模擬装置2は、水平な床面に固定された基台21と、この基台21に対し垂直な鉛直方向に沿った回動軸OSAを中心として回動自在に設けられたベルトユニット22と、このベルトユニット22を、回動軸を中心として回動させるスリップ角モータ23(図2参照)と、スリップ角センサ29(図2参照)と、を備える。 The road surface simulator 2 includes a base 21 fixed to a horizontal floor surface, and a belt unit 22 rotatably provided around a rotation axis OSA along a vertical direction perpendicular to the base 21. , a slip angle motor 23 (see FIG. 2) for rotating the belt unit 22 around a rotation shaft, and a slip angle sensor 29 (see FIG. 2).

ベルトユニット22は、回転可能に設けられた一対の筒状のベルトドラム24a,24bと、これらベルトドラム24a.24bの外周に架け渡された無端帯状のフラットベルト25と、を備える。フラットベルト25の外周面には、実路面を模した加工が施されている。これにより、フラットベルト25の外周面のうち鉛直上方の面は、タイヤTが接する模擬路面25aとなっている。これらベルトドラム24a,24bの回転軸は、互いに平行でありかつ上記回動軸OSAに対し垂直となっている。 The belt unit 22 includes a pair of cylindrical belt drums 24a and 24b rotatably provided, and these belt drums 24a . and an endless belt-like flat belt 25 that is stretched over the outer periphery of 24b. The outer peripheral surface of the flat belt 25 is processed to simulate an actual road surface. As a result, the vertically upper surface of the outer peripheral surface of the flat belt 25 serves as a simulated road surface 25a with which the tire T contacts. The rotation axes of these belt drums 24a and 24b are parallel to each other and perpendicular to the rotation axis OSA.

またベルトドラム24aには、その出力軸がベルトドラム24aに連結された路面駆動モータ26(図2参照)と、路面駆動モータ26の出力軸の回転速度を検出するベルト回転速度センサ27(図2参照)と、出力軸に発生する軸トルクを検出するベルト軸トルクセンサ28(図2参照)と、が設けられている。路面駆動モータ26は、総括制御装置6からの指令信号に応じてドラム24aを回転駆動する。これにより、模擬路面25aは、ベルトドラム24aの回転速度に応じた速度で、回動軸OSAに対し垂直な平面内を、路面進行方向FRに沿って流れる。ベルト回転速度センサ27は、出力軸の回転速度、すなわちベルトドラム24aの回転速度を検出し、検出値に応じたベルト回転速度検出信号ωbelを総括制御装置6へ送信する。またベルト軸トルクセンサ28は、出力軸に発生する軸トルクを検出し、検出値に応じたベルト軸トルク検出信号Tbelを総括制御装置6へ送信する。 The belt drum 24a includes a road surface driving motor 26 (see FIG. 2) whose output shaft is connected to the belt drum 24a, and a belt rotation speed sensor 27 (see FIG. 2) for detecting the rotation speed of the output shaft of the road surface driving motor 26. ), and a belt shaft torque sensor 28 (see FIG. 2) for detecting the shaft torque generated on the output shaft. The road surface driving motor 26 rotationally drives the drum 24a according to a command signal from the general control device 6 . As a result, the simulated road surface 25a flows along the road traveling direction FR in a plane perpendicular to the rotation axis OSA at a speed corresponding to the rotation speed of the belt drum 24a. The belt rotation speed sensor 27 detects the rotation speed of the output shaft, that is, the rotation speed of the belt drum 24a, and transmits a belt rotation speed detection signal ωbel corresponding to the detected value to the general control device 6. The belt shaft torque sensor 28 also detects the shaft torque generated on the output shaft and transmits a belt shaft torque detection signal Tbel corresponding to the detected value to the general control device 6 .

スリップ角モータ23は、総括制御装置6からの信号に応じてベルトユニット22を、回動軸OSAを中心として回動させる。路面模擬装置2では、スリップ角モータ23を用いてベルトユニット22を回動させることにより、図3Aに示すように、模擬路面25a上におけるタイヤTの回転軸Rと垂直なタイヤ進行方向FTと路面進行方向FRとの成す角αであるスリップ角を調整することができる。スリップ角センサ29は、スリップ角に応じたスリップ角検出信号θSAを生成し、総括制御装置6へ送信する。 The slip angle motor 23 rotates the belt unit 22 about the rotation axis OSA in response to a signal from the general control device 6 . In the road surface simulator 2, the slip angle motor 23 is used to rotate the belt unit 22, so that, as shown in FIG. The slip angle, which is the angle α formed with the traveling direction FR, can be adjusted. The slip angle sensor 29 generates a slip angle detection signal θSA corresponding to the slip angle and transmits it to the general control device 6 .

タイヤ支持機構3は、ベルトユニット22のベルト送り方向である路面進行方向FRの両端側の床面に固定された一対の台座31a,31bと、これら台座31a,31bによって両端部が支持された弧状のフレーム33と、このフレーム33によって支持された棒状の支持アーム35と、このアーム35の先端部に設けられた回転駆動ユニット36と、を備える。 The tire support mechanism 3 includes a pair of pedestals 31a and 31b fixed to the floor at both ends in the road traveling direction FR, which is the belt feed direction of the belt unit 22, and an arcuate structure supported at both ends by the pedestals 31a and 31b. , a rod-shaped support arm 35 supported by the frame 33 , and a rotary drive unit 36 provided at the tip of the arm 35 .

フレーム33は、フラットベルト25の鉛直上方を延びる。フレーム33の両端部は、それぞれ、台座31a,31bによってフラットベルト25の延在方向と略垂直な回動軸OCAを中心として回動自在に支持されている。また台座31aには、フレーム33を、回動軸OCAを中心として回動駆動するキャンバー角調整モータ32(図2参照)と、フレーム33の模擬路面25aに対する角度を検出するキャンバー角センサ34と、が設けられている。キャンバー角調整モータ32は、総括制御装置6からの指令信号に応じてフレーム33を、回動軸OCAを中心として回動させる。タイヤ支持機構3では、このキャンバー角調整モータ32を用いてフレーム33及びこれに支持された支持アーム35を回動させることにより、図3Bに示すように、模擬路面25a上におけるタイヤTの回転軸Rと模擬路面25aとの成す角、すなわち模擬路面25aの法線と回転軸Rと垂直な面との成す角βであるキャンバー角を調整することができる。キャンバー角センサ34は、キャンバー角に応じたキャンバー角検出信号θCAを生成し、総括制御装置6へ送信する。 The frame 33 extends vertically above the flat belt 25 . Both ends of the frame 33 are rotatably supported by pedestals 31 a and 31 b about a rotation axis OCA substantially perpendicular to the extending direction of the flat belt 25 . Also mounted on the pedestal 31a are a camber angle adjusting motor 32 (see FIG. 2) that drives the frame 33 to rotate about the rotation axis OCA, a camber angle sensor 34 that detects the angle of the frame 33 with respect to the simulated road surface 25a, is provided. The camber angle adjustment motor 32 rotates the frame 33 around the rotation axis OCA in response to a command signal from the general control device 6 . In the tire support mechanism 3, the camber angle adjustment motor 32 is used to rotate the frame 33 and the support arm 35 supported by the frame 33, thereby adjusting the rotation axis of the tire T on the simulated road surface 25a as shown in FIG. 3B. The camber angle, which is the angle between R and the simulated road surface 25a, that is, the angle β between the normal to the simulated road surface 25a and the plane perpendicular to the rotation axis R, can be adjusted. The camber angle sensor 34 generates a camber angle detection signal θCA corresponding to the camber angle and transmits it to the general control device 6 .

支持アーム35は、模擬路面25aに対し垂直な鉛直方向に沿って延びる。支持アーム35の基端部は、フレーム33によって支持アーム35の延在方向に沿って摺動自在に支持されている。フレーム33には、支持アーム35を、支持アーム35の延在方向に沿って変位させる垂直荷重調整モータ37(図2参照)が設けられている。垂直荷重調整モータ37は、総括制御装置6からの指令信号に応じて、支持アーム35を、その延在方向に沿って変位させる。タイヤ支持機構3では、この垂直荷重調整モータ37を用いて支持アーム35を変位させることにより、タイヤTを模擬路面25aに対し接地させたり、タイヤTを模擬路面25aに対し離間させたりする。またタイヤ支持機構3では、この垂直荷重調整モータ37を用いて支持アーム35を変位させることにより、タイヤTを模擬路面25aに押さえつける力である垂直荷重を調整することも可能となっている。 The support arm 35 extends along the vertical direction perpendicular to the simulated road surface 25a. A base end portion of the support arm 35 is supported by the frame 33 so as to be slidable along the extending direction of the support arm 35 . The frame 33 is provided with a vertical load adjustment motor 37 (see FIG. 2) that displaces the support arm 35 along the extension direction of the support arm 35 . The vertical load adjustment motor 37 displaces the support arm 35 along its extending direction in response to a command signal from the general control device 6 . In the tire support mechanism 3, the vertical load adjustment motor 37 is used to displace the support arm 35, thereby making the tire T contact the simulated road surface 25a or separating the tire T from the simulated road surface 25a. Further, in the tire support mechanism 3, by displacing the support arm 35 using the vertical load adjustment motor 37, it is also possible to adjust the vertical load, which is the force that presses the tire T against the simulated road surface 25a.

回転駆動ユニット36は、支持アーム35の先端部において、タイヤTを回転自在に支持する。図2に示すように、回転駆動ユニット36は、タイヤ駆動モータ38と、力センサ39と、タイヤ軸トルクセンサ40と、タイヤ回転速度センサ41と、タイヤ駆動軸42と、を備える。 The rotary drive unit 36 rotatably supports the tire T at the tip of the support arm 35 . As shown in FIG. 2 , the rotary drive unit 36 includes a tire drive motor 38 , a force sensor 39 , a tire shaft torque sensor 40 , a tire rotation speed sensor 41 and a tire drive shaft 42 .

タイヤ駆動軸42は、支持アーム35に対し略垂直に延び、タイヤ駆動モータ38とタイヤTとを連結する。タイヤ駆動軸42の先端側は、タイヤTのハブに連結され、基端側は、タイヤ駆動モータ38の出力軸に連結されている。タイヤ駆動モータ38は、総括制御装置6からの指令信号に応じてタイヤTを回動駆動する。タイヤ回転速度センサ41は、タイヤ駆動モータ38の出力軸の回転速度、すなわちタイヤTの回転速度を検出し、検出値に応じたタイヤ回転速度検出信号ωtireを総括制御装置6へ送信する。 The tire drive shaft 42 extends substantially perpendicular to the support arm 35 and connects the tire drive motor 38 and the tire T. As shown in FIG. The tire drive shaft 42 has a distal end connected to the hub of the tire T, and a proximal end connected to an output shaft of the tire drive motor 38 . The tire drive motor 38 rotates the tire T according to a command signal from the general control device 6 . The tire rotation speed sensor 41 detects the rotation speed of the output shaft of the tire drive motor 38, that is, the rotation speed of the tire T, and transmits a tire rotation speed detection signal ωtire corresponding to the detected value to the general control device 6.

力センサ39は、模擬路面25a上で運動するタイヤTに作用する力を検出する。この力センサ39には、例えば、図3Cに示すようにタイヤTに作用する6分力のうちの5つを検出する5分力計が用いられる。より具体的には、力センサ39は、タイヤTの進行方向軸Xに沿った前後力に応じた前後力検出信号Fxと、タイヤTの横方向軸Yに沿った横力に応じた横力検出信号Fyと、タイヤTの縦方向軸Zに沿った垂直荷重に応じた垂直荷重検出信号Fzと、タイヤTの進行方向軸X周りのモーメントに応じたオーバターニング検出信号Mxと、及びタイヤTの縦方向軸周りのモーメントに応じたセルフアライニングトルク検出信号Mzと、を総括制御装置6へ送信する。なお以下では、力センサ39によって生成される上記5つの信号Fx,Fy,Fz,Mx,Mzをまとめて“F5”と表記する。 The force sensor 39 detects force acting on the tire T moving on the simulated road surface 25a. As the force sensor 39, for example, a 5-component force meter that detects 5 of the 6-component forces acting on the tire T as shown in FIG. 3C is used. More specifically, the force sensor 39 detects the longitudinal force detection signal Fx corresponding to the longitudinal force along the traveling direction axis X of the tire T and the lateral force corresponding to the lateral force along the lateral axis Y of the tire T. A detection signal Fy, a vertical load detection signal Fz corresponding to the vertical load along the longitudinal axis Z of the tire T, an overturning detection signal Mx corresponding to the moment about the traveling direction axis X of the tire T, and the tire T and a self-aligning torque detection signal Mz corresponding to the moment about the longitudinal axis of . In the following description, the five signals Fx, Fy, Fz, Mx, and Mz generated by the force sensor 39 are collectively referred to as "F5".

タイヤ軸トルクセンサ40は、タイヤ駆動軸42における軸トルク、すなわちタイヤTの横方向軸周りのモーメントに応じたタイヤ軸トルク検出信号Tshを生成し、このタイヤ軸トルク検出信号Tshを総括制御装置6へ送信する。 The tire shaft torque sensor 40 generates a tire shaft torque detection signal Tsh corresponding to the shaft torque of the tire drive shaft 42, that is, the moment about the lateral axis of the tire T, and the tire shaft torque detection signal Tsh is sent to the general control device 6. Send to

総括制御装置6は、各種センサ27,28,29,34,39,40,41等から送信される入力信号をA/D変換したり、各種モータ23,26,32,37,38等へ入力される出力信号をD/A変換したりするI/Oインターフェース、各種プログラムに従って演算処理を実行するCPU、各種データを記憶するROM及びRAM等の記憶手段、作業者が各種指令を入力するために操作可能な入力手段、並びに演算結果等を作業者が視認可能な態様で表示する表示手段等のハードウェアによって構成されるコンピュータである。 The general control device 6 A/D converts input signals sent from various sensors 27, 28, 29, 34, 39, 40, 41, etc., and inputs them to various motors 23, 26, 32, 37, 38, etc. I/O interface for D/A conversion of the output signal, CPU for executing arithmetic processing according to various programs, storage means such as ROM and RAM for storing various data, and for the operator to input various commands. It is a computer configured by hardware such as operable input means and display means for displaying operation results and the like in a manner that can be visually recognized by the operator.

総括制御装置6では、各種センサ27,28,29,34,39,40,41等から送信される入力信号に基づいて、タイヤTを構成要素の一部とした仮想車両の挙動を再現するシミュレーション演算を行うとともに、このシミュレーション演算によって各種モータ23,26,32,37,38等への出力信号を生成し、各種モータ23,26,32,37,38等へ入力する。 The general control unit 6 performs a simulation that reproduces the behavior of a virtual vehicle with tires T as a component based on input signals transmitted from various sensors 27, 28, 29, 34, 39, 40, 41, and the like. Along with performing calculations, output signals to various motors 23, 26, 32, 37, 38, etc. are generated by this simulation calculation, and input to various motors 23, 26, 32, 37, 38, etc. FIG.

図4は、総括制御装置6のうちタイヤ駆動軸42に作用するタイヤ軸トルク制御に係る制御モジュールの構成を示す図である。総括制御装置6は、タイヤ軸トルク制御に係る制御モジュールとして、タイヤ駆動車両モデル演算部61と、タイヤ軸トルク制御器62と、を備える。 FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a control module related to tire shaft torque control acting on the tire drive shaft 42 in the general control device 6. As shown in FIG. The general control device 6 includes a tire-driven vehicle model calculator 61 and a tire shaft torque controller 62 as control modules related to tire shaft torque control.

タイヤ駆動車両モデル演算部61は、エンジントルク指令信号Teng及びタイヤ回転センサ41から送信されるタイヤ回転速度検出信号ωtireに基づいて、タイヤ軸トルク検出信号Tshに対する目標に相当するタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdを生成し、このタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdをタイヤ軸トルク制御器62へ入力する。ここでエンジントルク指令信号Tengは、仮想車両に搭載されるエンジンで発生するエンジントルクに対する指令信号であり、仮想車両におけるアクセルペダルの開度に相当する。このエンジントルク指令信号Tengは、図示しないシミュレーション演算によって算出される。 Based on the engine torque command signal Teng and the tire rotation speed detection signal ωtire transmitted from the tire rotation sensor 41, the tire driven vehicle model calculation unit 61 calculates a tire shaft torque command signal Tsh_cmd corresponding to the target for the tire shaft torque detection signal Tsh. and inputs this tire shaft torque command signal Tsh_cmd to the tire shaft torque controller 62 . Here, the engine torque command signal Teng is a command signal for the engine torque generated by the engine mounted on the virtual vehicle, and corresponds to the opening of the accelerator pedal in the virtual vehicle. This engine torque command signal Teng is calculated by a simulation calculation (not shown).

一般的な車両において、エンジンで発生した動力をタイヤに伝達するドライブトレインには、クラッチやドライブシャフト等の様々なばね要素が存在する。このためエンジントルクを急激に変化させると、これらばね要素のねじり振動によってタイヤを駆動する軸トルクが振動する。そこでタイヤ駆動車両モデル演算部61では、エンジントルク指令信号Teng及びタイヤ回転速度検出信号ωtireに基づいて、仮想車両におけるドライブトレインの動作を模擬した演算を行うことによってタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdを生成する。 2. Description of the Related Art In general vehicles, various spring elements such as clutches and drive shafts are present in a drive train that transmits power generated by an engine to tires. Therefore, when the engine torque is suddenly changed, the shaft torque for driving the tire oscillates due to the torsional vibration of these spring elements. Therefore, in the tire-driven vehicle model calculation unit 61, based on the engine torque command signal Teng and the tire rotation speed detection signal ωtire, a calculation simulating the operation of the drive train in the virtual vehicle is performed to generate the tire shaft torque command signal Tsh_cmd. .

タイヤ軸トルク制御器62は、タイヤ軸トルク検出信号Tshと上記タイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdとに基づいて、タイヤ駆動モータ38に対する制御入力に相当するモータトルク指令信号Itireを生成し、このモータトルク指令信号Itireをタイヤ駆動モータ38へ入力する。 Based on the tire shaft torque detection signal Tsh and the tire shaft torque command signal Tsh_cmd, the tire shaft torque controller 62 generates a motor torque command signal Itire corresponding to a control input to the tire drive motor 38, and outputs this motor torque command. A signal Itire is input to the tire drive motor 38 .

図5は、タイヤ軸トルク制御器62の制御回路の構成を示す図である。タイヤ軸トルク制御器62は、軸トルク偏差演算部621と、積分器622と、ローパスフィルタ623と、タイヤ軸トルク指令演算部624と、を備え、これらを用いることによってモータトルク指令信号Itireを生成する。 FIG. 5 is a diagram showing the configuration of the control circuit of the tire shaft torque controller 62. As shown in FIG. The tire shaft torque controller 62 includes a shaft torque deviation calculator 621, an integrator 622, a low-pass filter 623, and a tire shaft torque command calculator 624, and uses these to generate a motor torque command signal Itire. do.

軸トルク偏差演算部621は、タイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdからタイヤ軸トルク検出信号Tshを減算することによって軸トルク偏差信号etshを生成し、この軸トルク偏差信号etshを積分器622へ入力する。 Shaft torque deviation calculator 621 generates shaft torque deviation signal etsh by subtracting tire shaft torque detection signal Tsh from tire shaft torque command signal Tsh_cmd, and inputs this shaft torque deviation signal etsh to integrator 622 .

積分器622は、軸トルク偏差信号etshに所定の積分ゲインKiを乗算したものの積分演算を行うことによって第1入力I1を生成し、この第1入力I1をタイヤ軸トルク指令演算部624へ入力する。積分器622の入出力特性を表す伝達関数GI(s)は、積分ゲインKi及びラプラス演算子sを用いて、下記式(5)によって表される。

Figure 0007175445000005
The integrator 622 generates a first input I1 by performing an integration operation on the shaft torque deviation signal etsh multiplied by a predetermined integral gain Ki, and inputs this first input I1 to the tire shaft torque command calculation unit 624. . A transfer function GI(s) representing the input/output characteristics of the integrator 622 is expressed by the following equation (5) using the integral gain Ki and the Laplace operator s.
Figure 0007175445000005

ローパスフィルタ623は、軸トルク検出信号Tshから高周波数成分を減衰させかつ低周波数成分を通過させることによって第2入力I2を生成し、この第2入力I2をタイヤ軸トルク指令演算部624へ入力する。ローパスフィルタ623の入出力特性を表す伝達関数GLPF(s)は、4つの所定の制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)及びラプラス演算子sを用いて、下記式(6)によって表される。

Figure 0007175445000006
Low-pass filter 623 generates a second input I2 by attenuating high frequency components and passing low frequency components from shaft torque detection signal Tsh, and inputs this second input I2 to tire shaft torque command calculation unit 624. . A transfer function GLPF(s) representing the input/output characteristics of the low-pass filter 623 is expressed by the following equation (6) using four predetermined control gains (Kp, Kd, a1, a2) and the Laplace operator s. .
Figure 0007175445000006

タイヤ軸トルク指令演算部624は、第1入力I1と第2入力I2とに基づいてモータトルク指令信号Itireを生成し、このモータトルク指令信号Itireをタイヤ駆動モータ38へ入力する。より具体的には、タイヤ軸トルク指令演算部624は、第1入力I1から第2入力I2を減算することによってモータトルク指令信号Itireを生成する。 The tire shaft torque command calculation unit 624 generates a motor torque command signal Itire based on the first input I1 and the second input I2 and inputs the motor torque command signal Itire to the tire drive motor 38 . More specifically, tire shaft torque command calculator 624 generates motor torque command signal Itire by subtracting second input I2 from first input I1.

次に、このタイヤ軸トルク制御器62の入出力特性を特徴付ける積分ゲインKi及び4つの制御ゲイン(Kd,Kp,a1,a2)を設定する手順について説明する。上述のようにタイヤ試験装置Sにおいて、タイヤTは、垂直荷重調整モータ37によって模擬路面25aに対し接地させたり離間させたりすることが可能となっている。このためタイヤ駆動モータ38が負う慣性は、タイヤTが模擬路面25aに接地している場合と接地していない場合とで大きく変化するため、タイヤ軸トルクセンサ40で検出される共振周波数は大きく変化し得る。 Next, a procedure for setting the integral gain Ki and the four control gains (Kd, Kp, a1, a2) characterizing the input/output characteristics of the tire shaft torque controller 62 will be described. As described above, in the tire testing apparatus S, the tire T can be brought into contact with the simulated road surface 25a by the vertical load adjusting motor 37, or separated from the simulated road surface 25a. Therefore, the inertia of the tire drive motor 38 changes greatly depending on whether the tire T is in contact with the simulated road surface 25a or not, so that the resonance frequency detected by the tire shaft torque sensor 40 changes significantly. can.

そこでタイヤ軸トルク制御器62では、タイヤTの模擬路面25aに対する接地状況によらず安定してタイヤ軸トルク制御を実行できるようにするため、積分ゲインKi及び4つの制御ゲイン(Kd,Kp,a1,a2)は、タイヤ軸トルク制御器62によって構成される制御回路の閉ループ伝達関数の特性多項式Pr(s)が、下記式(7)に示すように所定の係数(p1,p2,p3,p4,p5)によって特徴付けられる5次の多項式となるように設定される。

Figure 0007175445000007
Therefore, in the tire shaft torque controller 62, the integral gain Ki and the four control gains (Kd, Kp, a1 , a2), the characteristic polynomial Pr(s) of the closed-loop transfer function of the control circuit formed by the tire shaft torque controller 62 is expressed by the following equation (7), with predetermined coefficients (p1, p2, p3, p4 , p5) is set to be a fifth-order polynomial.
Figure 0007175445000007

上記式(7)において、係数(p1,p2,p3,p4,p5)は、タイヤ軸トルク制御器62によって所望の制御特性が得られるように設定される。また上記式(7)において、“fr”は、タイヤ軸トルク制御器62の応答特性を特徴付ける応答周波数である。より具体的には、この応答周波数frは、既知であるタイヤ駆動モータ38の慣性モーメントJ2及びタイヤ駆動軸42のねじり剛性K12を用いることにより、下記式(8)によって設定される。

Figure 0007175445000008
In the above equation (7), the coefficients (p1, p2, p3, p4, p5) are set by the tire axle torque controller 62 so that desired control characteristics are obtained. Also, in the above equation (7), “fr” is the response frequency that characterizes the response characteristic of the tire shaft torque controller 62 . More specifically, this response frequency fr is set by the following equation (8) using the moment of inertia J2 of the tire drive motor 38 and the torsional stiffness K12 of the tire drive shaft 42, which are known.
Figure 0007175445000008

以上のような条件の下、積分ゲインKi及び4つの制御ゲイン(Kd,Kp,a1,a2)は、応答周波数fr及び係数(p1,p2,p3,p4,p5)を用いて、例えば下記式(9-1)~(9-5)によって設定される。すなわち、下記式(9-1)~(9-5)は、上記閉ループ伝達関数の特性多項式Pr(s)を上記式(7)に示すような5次の多項式とする積分ゲインKi及び4つの制御ゲイン(Kd,Kp,a1,a2)の解の一例である。なおタイヤTが模擬路面25aに接地している場合、タイヤ駆動モータ38に作用する慣性は、このタイヤ駆動モータ38の慣性モーメントJ2よりも十分に大きくなる。そこで下記式(9-1)~(9-5)を導出するにあたり、タイヤTの慣性モーメントは無限大であると近似した。

Figure 0007175445000009
Under the above conditions, the integral gain Ki and the four control gains (Kd, Kp, a1, a2) are obtained by using the response frequency fr and the coefficients (p1, p2, p3, p4, p5), for example, by the following equation It is set by (9-1) to (9-5). That is, the following equations (9-1) to (9-5) are the integral gain Ki and four It is an example of a solution for control gains (Kd, Kp, a1, a2). Note that when the tire T is in contact with the simulated road surface 25a, the inertia acting on the tire drive motor 38 is sufficiently greater than the moment of inertia J2 of the tire drive motor 38. FIG. Therefore, in deriving the following equations (9-1) to (9-5), the moment of inertia of the tire T was approximated to be infinite.
Figure 0007175445000009

次に、図6及び図7を参照して、本実施形態に係るタイヤ軸トルク制御器62の効果について説明する。
図6は、タイヤTが模擬路面25aに接地している状態でタイヤ軸トルク制御器62にステップ状に変化するタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmd(図6中破線参照)を入力した場合におけるタイヤ軸トルク検出信号Tsh(図6中実線参照)の応答波形を示す図である。
Next, the effect of the tire shaft torque controller 62 according to this embodiment will be described with reference to FIGS. 6 and 7. FIG.
FIG. 6 shows the tire shaft torque when the tire shaft torque command signal Tsh_cmd (see the broken line in FIG. 6) that changes stepwise is input to the tire shaft torque controller 62 while the tire T is in contact with the simulated road surface 25a. 7 is a diagram showing a response waveform of a detection signal Tsh (see solid line in FIG. 6); FIG.

図7は、タイヤTが模擬路面25aに接地していない状態でタイヤ軸トルク制御器62にステップ状に変化するタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmd(図7中破線参照)を入力した場合におけるタイヤ軸トルク検出信号Tsh(図7中実線参照)の応答波形を示す図である。 FIG. 7 shows the tire shaft torque when the tire shaft torque command signal Tsh_cmd (see the broken line in FIG. 7) that changes stepwise is input to the tire shaft torque controller 62 while the tire T is not in contact with the simulated road surface 25a. 8 is a diagram showing a response waveform of a detection signal Tsh (see solid line in FIG. 7); FIG.

図6に示すように、時刻t1においてタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdを正の所定値tstepへステップ状に変化させると、タイヤ軸トルク検出信号Tshは、オーバーシュートすることなく速やかにこのタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdへ収束する。 As shown in FIG. 6, when the tire shaft torque command signal Tsh_cmd is stepwise changed to a positive predetermined value tstep at time t1, the tire shaft torque detection signal Tsh quickly changes to the tire shaft torque command without overshooting. Converge to signal Tsh_cmd.

また図7に示すように、時刻t1においてタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdを正の所定値tstepへステップ状に変化させると、タイヤ軸トルク検出信号Tshは、タイヤTが模擬路面25aに接地している場合(図6参照)と比較して遅れがあるものの、オーバーシュートすることなくタイヤ軸トルク指令信号Tsh_cmdへ収束する。 As shown in FIG. 7, when the tire shaft torque command signal Tsh_cmd is stepwise changed to a positive predetermined value tstep at time t1, the tire shaft torque detection signal Tsh indicates that the tire T is in contact with the simulated road surface 25a. Although there is a delay compared to the case (see FIG. 6), it converges to the tire shaft torque command signal Tsh_cmd without overshooting.

以上のように、本実施形態に係るタイヤ軸トルク制御器62によれば、タイヤTが模擬路面25aに接地している場合には高応答に、またタイヤTが模擬路面25aに接地していない場合には低応答であるが安定に、タイヤ駆動軸42の軸トルクを制御できる。 As described above, according to the tire shaft torque controller 62 according to the present embodiment, when the tire T is in contact with the simulated road surface 25a, the response is high, and the tire T is not in contact with the simulated road surface 25a. In this case, the shaft torque of the tire drive shaft 42 can be stably controlled although the response is low.

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。 As mentioned above, although one Embodiment of this invention was described, this invention is not limited to this. Detailed configurations may be changed as appropriate within the scope of the present invention.

S…タイヤ試験装置
1…タイヤ試験ユニット
T…タイヤ
2…路面模擬装置
25…フラットベルト
25a…模擬路面
3…タイヤ支持機構(タイヤ接地装置)
37…垂直荷重調整モータ(タイヤ接地装置)
36…回転駆動ユニット
38…タイヤ駆動モータ
40…タイヤ軸トルクセンサ(軸トルクセンサ)
41…タイヤ回転速度センサ
42…タイヤ駆動軸
6…総括制御装置
61…タイヤ駆動車両モデル演算部
62…タイヤ軸トルク制御器(軸トルク制御器)
621…軸トルク偏差演算部
622…積分器
623…ローパスフィルタ
624…タイヤ軸トルク指令演算部(制御入力生成部)
S... Tire test device 1... Tire test unit T... Tire 2... Road surface simulator 25... Flat belt 25a... Simulated road surface 3... Tire support mechanism (tire grounding device)
37 Vertical load adjustment motor (tire grounding device)
36... Rotary drive unit 38... Tire drive motor 40... Tire shaft torque sensor (shaft torque sensor)
41... Tire rotation speed sensor 42... Tire drive shaft 6... Overall control device 61... Tire drive vehicle model calculation unit 62... Tire shaft torque controller (shaft torque controller)
621... Shaft torque deviation calculator 622... Integrator 623... Low-pass filter 624... Tire shaft torque command calculator (control input generator)

Claims (3)

タイヤのタイヤ駆動軸に連結されたタイヤ駆動モータと、前記タイヤ駆動軸における軸トルクに応じた軸トルク検出信号を生成する軸トルクセンサと、前記タイヤを模擬路面に対し接地させたり離間させたりするタイヤ接地装置と、を備えるタイヤ試験装置を制御対象とし、前記軸トルク検出信号と当該軸トルク検出信号に対する軸トルク指令信号とに基づいて前記タイヤ駆動モータに対する制御入力を生成するタイヤ試験装置の軸トルク制御器であって、
前記軸トルク指令信号と前記軸トルク検出信号との偏差の積分演算を行うことにより第1入力を生成する積分器と、
前記軸トルク検出信号から高周波数成分を減衰させ低周波数成分を通過させることにより第2入力を生成するローパスフィルタと、
前記第1入力と第2入力とに基づいて前記制御入力を生成する制御入力生成部と、を備えることを特徴とするタイヤ試験装置の軸トルク制御器。
A tire drive motor connected to a tire drive shaft of a tire, a shaft torque sensor for generating a shaft torque detection signal corresponding to the shaft torque of the tire drive shaft, and a grounding or separation of the tire from a simulated road surface. and a tire grounding device, wherein a control input is generated for the tire drive motor based on the shaft torque detection signal and a shaft torque command signal corresponding to the shaft torque detection signal. A torque controller,
an integrator that generates a first input by integrating a deviation between the shaft torque command signal and the shaft torque detection signal;
a low-pass filter for generating a second input by attenuating high frequency components and passing low frequency components from the shaft torque detection signal;
and a control input generator that generates the control input based on the first input and the second input.
前記積分器の積分ゲインKi及び前記ローパスフィルタの入出力特性を特徴付ける4つの制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)は、前記積分器及び前記ローパスフィルタによって構成される制御回路の閉ループ伝達関数の特性多項式が、所定の応答周波数fr及び所定の係数p1,p2,p3,p4,p5により下記式(1-1)に従って特徴付けられる下記多項式Pr(s)になるように設定され、
前記応答周波数frは、前記タイヤ駆動モータの慣性モーメントをJ2とし、前記タイヤ駆動軸のねじり剛性をK12とした場合、下記式(1-2)によって設定され、
前記積分ゲインKi及び前記4つの制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)は、前記応答周波数fr及び複数の係数(p1,p2,p3,p4,p5)を用いて下記式(1-3)から(1-7)によって設定されること を特徴とする請求項1に記載のタイヤ試験装置の軸トルク制御器
Figure 0007175445000010
integral gain of the integratorKiand characterizing the input-output characteristics of the low-pass filterfourcontrol gain of(Kp, Kd, a1, a2)is the characteristic polynomial of the closed-loop transfer function of the control circuit composed of the integrator and the low-pass filter, givenresponse frequency fr and predetermined coefficients p1, p2, p3, p4, p5according to the following formula (1-1)is set to be the following polynomial Pr(s) characterized bybe,
The response frequency fr is set by the following formula (1-2), where J2 is the moment of inertia of the tire drive motor and K12 is the torsional rigidity of the tire drive shaft,
The integral gain Ki and the four control gains (Kp, Kd, a1, a2) are obtained by the following formula (1-3) using the response frequency fr and a plurality of coefficients (p1, p2, p3, p4, p5) to be set by (1-7) The axial torque controller of the tire testing apparatus according to claim 1, characterized by
Figure 0007175445000010
前記ローパスフィルタの伝達関数GLPF(s)は、4つの制御ゲイン(Kp,Kd,a1,a2)によって下記式によって表されることを特徴とする請求項2に記載のタイヤ試験装置の軸トルク制御器。
Figure 0007175445000011
3. Axial torque control for a tire testing apparatus according to claim 2, wherein the transfer function GLPF(s) of said low-pass filter is represented by the following equation using four control gains (Kp, Kd, a1, a2): vessel.
Figure 0007175445000011
JP2019005432A 2019-01-16 2019-01-16 Axial torque controller for tire testing equipment Active JP7175445B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019005432A JP7175445B2 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Axial torque controller for tire testing equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2019005432A JP7175445B2 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Axial torque controller for tire testing equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2020112515A JP2020112515A (en) 2020-07-27
JP7175445B2 true JP7175445B2 (en) 2022-11-21

Family

ID=71668294

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019005432A Active JP7175445B2 (en) 2019-01-16 2019-01-16 Axial torque controller for tire testing equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP7175445B2 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127953A (en) 2009-12-16 2011-06-30 Ono Sokki Co Ltd Tire testing device
JP2016080414A (en) 2014-10-10 2016-05-16 国際計測器株式会社 Tire road testing device
JP2016133377A (en) 2015-01-19 2016-07-25 株式会社明電舎 Dynamometer system control device
JP2018146421A (en) 2017-03-07 2018-09-20 株式会社明電舎 Testing device

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3127547B2 (en) * 1992-02-28 2001-01-29 株式会社明電舎 Chassis dynamometer

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011127953A (en) 2009-12-16 2011-06-30 Ono Sokki Co Ltd Tire testing device
JP2016080414A (en) 2014-10-10 2016-05-16 国際計測器株式会社 Tire road testing device
JP2016133377A (en) 2015-01-19 2016-07-25 株式会社明電舎 Dynamometer system control device
JP2018146421A (en) 2017-03-07 2018-09-20 株式会社明電舎 Testing device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2020112515A (en) 2020-07-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4266818B2 (en) Tire testing machine for real-time evaluation of steering stability
CN109060369B (en) Distributed electric transmission system test method, device and rack
JP4005618B2 (en) Tire braking characteristics testing device
JP6552624B2 (en) Method and apparatus for carrying out a test run on a test bench
US20070256484A1 (en) Tire Hil Simulator
JP6801525B2 (en) Test equipment
JP7431145B2 (en) Automotive test system and road driving simulator
US20130104670A1 (en) Test system for measuring and evaluating dynamic body forces
CN107340116A (en) A kind of wind-tunnel pole vibration suppression method based on time lag compensation
JP6416006B2 (en) Simulation device
JP7175446B2 (en) Tire drive controller for tire testing equipment
WO2020050125A1 (en) Method for correcting tire uniformity data
US6733294B2 (en) Motorcycle cornering simulator
JP7175445B2 (en) Axial torque controller for tire testing equipment
JPH09184790A (en) Testing device of test for passing wheel with rim or tire on obstacle
JP4105492B2 (en) Load test system and load test method
WO2016088469A1 (en) Drive train testing apparatus
US20220065753A1 (en) Vehicle action simulation method and vehicle action simulation system
JP7326937B2 (en) tire test system
EP3044564A1 (en) Test system having a compliant actuator assembly and iteratively obtained drive
Zeitvogel et al. Holistic vehicle parametrization on a handling roadway
JPH055677A (en) Tire tester
JP3368522B2 (en) Power steering test equipment
JP5414662B2 (en) Method for creating characteristic map of dynamometer and dynamometer
JP5414582B2 (en) Tire testing equipment

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20210805

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20220624

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20220705

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220905

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20220902

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20221004

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20221017

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7175445

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150