WO2010119740A1

WO2010119740A1 - 車両及びフィードバック制御方法

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Publication number: WO2010119740A1
Application number: PCT/JP2010/054093
Authority: WO
Inventors: 松本　圭司; 寺島　淳
Original assignee: ヤンマー株式会社
Priority date: 2009-04-17
Filing date: 2010-03-11
Publication date: 2010-10-21
Also published as: EP2420431A4; US8630770B2; EP2420431A1; US20120046835A1

Abstract

　容易に任意の方向に平行移動することが可能な車両を提供することを課題とし、車両において、２つの前輪及び２つの後輪からなる車輪と、前記車輪にそれぞれ連結され、前記車輪を操舵する４つの操舵用アクチュエータと、前記車輪にそれぞれ連結され、前記車輪を駆動する４つの駆動用アクチュエータと、任意の方向に傾倒されることで操作可能であり、前記操舵用アクチュエータの動作を指示するジョイスティック６４と、前記駆動用アクチュエータの動作を指示するアクセルペダル６３と、ジョイスティック６４が傾倒された場合、ジョイスティック６４が傾倒された方向に前記車輪を操舵するとともに、アクセルペダル６３が操作された場合、アクセルペダル６３の操作量に基づいて前記車輪を駆動するコントローラ１００と、を具備させる。

Description

車両及びフィードバック制御方法

　本発明は、四輪を独立して操舵することが可能な車両の技術に関し、より詳細には、操作具に基づいて前記四輪を操舵するための制御の技術に関する。

　従来、四輪を独立して操舵することが可能な車両の技術は公知となっている。このような車両の技術としては、特許文献１に記載の車両が知られている。

　特許文献１に記載の車両は、通常モード、平行移動モード、又は回転モードのうちいずれか一のモードを選択するモード選択手段と、移動方向を選択する方向選択手段と、を具備するものである。

　前記モード選択手段によって通常モードが選択された場合、ステアリングの操作により前記車両の前輪のみが操舵される。
　また、前記モード選択手段によって回転モードが選択された場合、前輪の前側が互いに近接するように、後輪の前側が互いに離間するように、それぞれ操舵される。この状態で、各車輪を所定の方向に駆動することによって、前記車両は所定の旋回中心周りに旋回することができる。
　そして、前記モード選択手段によって平行移動モードが選択された場合、方向選択手段によって選択された方向に前記車両の四輪が操舵される。従って、前記車両は当該選択された方向に平行移動することができる。

　しかし、特許文献１に記載の車両は、平行移動モードにおいて、所定の方向（例えば８方向）に平行移動することはできても、その他の任意の方向に平行移動することはできず、所望の方向に平行移動するためには、前記所定の方向への平行移動を交互に繰り返すことによって移動するしかない点で不利であった。

特開２００８－１３０４５号公報

　本発明は、以上の如き状況を鑑みてなされたものであり、容易に任意の方向に平行移動することが可能な車両を提供するものである。

　本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

　即ち、本発明においては、
　２つの前輪及び２つの後輪からなる車輪と、
　前記車輪にそれぞれ連結され、前記車輪を操舵する操舵用アクチュエータと、
　前記車輪にそれぞれ連結され、前記車輪を駆動する駆動用アクチュエータと、
　任意の方向に傾倒されることで操作可能であり、前記操舵用アクチュエータの動作を指示する第一操舵用操作具と、
　前記駆動用アクチュエータの動作を指示する駆動用操作具と、
　前記第一操舵用操作具が傾倒された場合、前記第一操舵用操作具が傾倒された方向に前記車輪を操舵するとともに、前記駆動用操作具が操作された場合、前記駆動用操作具の操作量に基づいて前記車輪を駆動する制御手段と、
　を具備するものである。

　本発明においては、
　前記第一操舵用操作具は、
　任意の方向に捩られることで操作可能であり、
　前記制御手段は、
　前記第一操舵用操作具が傾倒されない状態で捩られた場合、所定の第一旋回中心周りを前記第一操舵用操作具が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、前記車輪を操舵するものである。

　本発明においては、
　前記制御手段は、
　前記第一操舵用操作具が捩られた状態で傾倒された場合、前記第一操舵用操作具の傾斜方向及び傾斜角度に基づいて第二旋回中心を決定し、前記第二旋回中心周りを前記第一操舵用操作具が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、前記車輪を操舵するものである。

　本発明においては、
　前記前輪に連結された前記操舵用アクチュエータの動作を指示する第二操舵用操作具と、
　前記第二操舵用操作具の操作量に基づいて定められる旋回中心周りを旋回することが可能な前記前輪の操舵角を算出し、前記前輪の操舵角が算出された操舵角となるように前記前輪に連結された前記操舵用アクチュエータを動作させる制御手段と、
　を具備するものである。

　本発明においては、
　前記操舵用アクチュエータは、
　前記前輪を９０度以上操舵することが可能なものである。

　本発明においては、
　前記制御手段は、
　前記第二操舵用操作具の操作量及び前記駆動用操作具の操作量に基づいて、前記車輪が路面に対して滑ることなく前記旋回中心周りを旋回することが可能な前記車輪の速度を算出し、前記車輪の速度が算出した速度となるように前記駆動用アクチュエータを動作させるものである。

　本発明においては、
　前記制御手段は、
　前記算出した速度が、所定の値を超えないように制限するものである。

　本発明においては、
　入力に対する応答までの遅れ時間であるむだ時間を含む制御対象の制御量を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデルに入力して第一出力値を演算し、
　前記第一出力値を、前記制御対象の操作量から減算して第二出力値を演算し、
　前記第二出力値を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数に入力して第三出力値を演算し、
　前記第三出力値を、制御偏差から減算して補正された制御偏差を演算し、
　前記補正された制御偏差に基づいてフィードバック制御を行うものである。

　本発明においては、
　入力に対する応答までの遅れ時間であるむだ時間を含む制御対象の制御量を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデルに入力して第一出力値を演算し、
　前記第一出力値を、前記制御対象の操作量から減算して第二出力値を演算し、
　前記第二出力値を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数に入力して第三出力値を演算し、
　前記第三出力値を、特定の周波数成分のみを通過させるフィルタに入力して第四出力値を演算し、
　前記第四出力値を、制御偏差から減算して補正された制御偏差を演算し、
　前記補正された制御偏差に基づいてフィードバック制御を行うものである。

　本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

　本発明は、操舵用操作具を所望の方向に傾倒させるだけで、複数の車輪を当該方向に操舵することができる。この状態で駆動用操作具を操作することにより、当該方向に車両を走行させることができる。従って、簡易な操作により、容易に任意の方向に車両を平行移動させることが可能となる。

　本発明は、操舵用操作具を所望の方向に捩るだけで、所定の第一旋回中心周りを前記操舵用操作具が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、車輪を操舵することができる。この状態で駆動用操作具を操作することにより、当該方向に車両を旋回させることができる。従って、簡易な操作により、容易に所定の第一旋回中心周りを旋回することが可能となる。

　本発明は、操舵用操作具を捩りながら所望の方向に傾倒させるだけで、第二旋回中心を任意に調節することができ、前記第二旋回中心周りを前記操舵用操作具が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、車輪を操舵することができる。この状態で駆動用操作具を操作することにより、当該方向に車両を旋回させることができる。従って、簡易な操作により、容易に任意の第二旋回中心周りを旋回することが可能となる。

　本発明は、容易に任意の旋回中心周りを旋回することができる。また、２つの前輪を独立して操舵することができるため、２つの前輪の操舵角が機械的に制限されることがなく、小さな旋回半径で旋回を行うことができる。

　本発明は、前輪を９０度以上操舵することで、車体幅の内側の位置を旋回中心として旋回（信地旋回）することや、車体幅の中央の位置を旋回中心として旋回（超信地旋回）することができる。

　本発明は、駆動用操作具の操作量に基づいて、駆動輪が路面に対して滑ることがないように、前記駆動輪の速度を調節することができる。従って、旋回する際に路面（芝や圃場等）を痛めることなく、また前記駆動輪の損傷も防止しつつ、超信地旋回を安定して行うことができる。

　本発明は、算出された速度を所定の値以下に制限することにより、駆動用アクチュエータの過回転による不具合の発生を防止することができる。

　本発明は、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御において、制御対象のむだ時間を補償して、フィードバックループの外にむだ時間を追い出すことが可能となる。したがって、制御ゲインを大きくした場合であっても制御が不安定とならなくなる。そのため、制御ゲインを大きく設定して、制御量の応答性を良好にすることができる。また、制御対象のむだ時間がむだ時間補償器の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でむだ時間が変化した場合や、むだ時間のモデル化に誤差が生じた場合であっても、むだ時間を補償することができ、安定して制御を行うことができる。

　本発明は、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御において、制御対象のむだ時間を補償して、フィードバックループの外にむだ時間を追い出すことが可能となる。したがって、制御ゲインを大きくした場合であっても制御が不安定とならなくなる。そのため、制御ゲインを大きく設定して、制御量の応答性を良好にすることができる。また、制御対象のむだ時間がむだ時間補償器の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でむだ時間が変化した場合や、むだ時間のモデル化に誤差が生じた場合であっても、むだ時間を補償することができ、安定して制御を行うことができる。また、経年変化等で制御対象の実モデルが変化した場合や、制御対象のモデル化に誤差が生じた場合であっても、目標値と制御量の定常偏差が発生しない。

本発明の一実施例に係る車両の全体的な構成を示した斜視図。左前輪機構を示した斜視図。車両の制御に関する構成を示した概略図。通常操舵モードにおける操舵の様子を示した概略図、（ａ）右方向へ操舵した様子を示した概略図、（ｂ）左方向へ操舵した様子を示した概略図。車両の旋回半径と、前輪の操舵角及び各車輪の速度と、の関係を示した概略図。旋回半径と前輪の操舵角との関係を表したマップの一例を示す図。旋回半径と各車輪速度係数との関係を表したマップの一例を示す図。ステアリングの回動角と前輪の操舵角との関係を表した操舵角マップを示す図。ステアリングの回動角と各車輪速度係数との関係を表した車輪速度係数マップを示す図。コントローラによる各操舵モータ及び各駆動モータの制御態様を示す概略図。特殊操舵モードにおける平行移動の様子を示した概略図、（ａ）右前方への平行移動の様子を示した概略図、（ｂ）右方への平行移動の様子を示した概略図。特殊操舵モードにおける所定の旋回中心周りの旋回の様子を示した概略図、（ａ）時計回りに旋回する様子を示した概略図、（ｂ）反時計回りに旋回する様子を示した概略図。特殊操舵モードにおける任意の旋回中心周りの旋回の様子を示した概略図、（ａ）ジョイスティックを右方に傾倒させた場合の概略図、（ｂ）ジョイスティックを右方に大きく傾倒させた場合の概略図。特殊操舵モードにおける任意の旋回中心周りの旋回の様子を示した概略図、（ａ）ジョイスティックを左方に傾倒させた場合の概略図、（ｂ）ジョイスティックを左方に大きく傾倒させた場合の概略図。本発明の一実施形態に係るフィードバック制御装置を示すブロック線図。本発明の一実施形態に係るフィードバック制御方法を示すフローチャート。（ａ）本発明の他の実施形態に係るフィードバック制御装置を示すブロック線図。（ｂ）本発明の他の実施形態に係るフィードバック制御装置２０１を示すブロック線図。本発明の他の実施形態に係るフィードバック制御方法を示すフローチャート。（ａ）むだ時間を含む制御対象に対してＰＩＤ制御を用いた時のブロック線図。（ｂ）（ａ）を等価変換したときのブロック線図。（ａ）外乱を推定するブロック線図。（ｂ）フィードバックループからむだ時間を追い出したブロック線図。（ａ）ｓｍｉｔｈのむだ時間補償で、Ｌが変化した時の応答を示すグラフ。（ｂ）外乱オブザーバによるむだ時間補償で、Ｌが変化した時の応答を示すグラフ。（ａ）本発明の一実施形態に係るモデルの誤差を考慮した外乱オブザーバによるむだ時間補償器を示すブロック線図。（ｂ）本発明の他の実施形態に係るモデルの誤差を考慮した外乱オブザーバによるむだ時間補償器を示すブロック線図。（ａ）モデルの誤差がない場合における定常偏差を示すグラフ。（ｂ）モデルの誤差が５０％の場合における定常偏差を示すグラフ。（ｃ）モデルの誤差が５０％であって、補償がある場合における定常偏差を示すグラフ。フィードバック制御装置を、ＨＳＴの斜板制御に適用した場合における全体のシステム図。フィードバック制御装置を示すブロック線図。フィードバック制御装置を示すブロック線図。外乱オブザーバによる斜板制御の性能を示すグラフ。（ａ）μ制限時の斜板制御結果を示すグラフであって、外乱オブザーバによるむだ時間補償器がない時のグラフ。（ｂ）μ制限時の斜板制御結果を示すグラフであって、外乱オブザーバによるむだ時間補償器がある時のグラフ。（ａ）従来のむだ時間を含む制御対象に対してＰＩＤ制御を用いた時のブロック線図。（ｂ）図２９（ａ）のＰＩＤ制御器の制御ゲインを大きく設定したときの目標値と制御量を示すグラフ。（ｃ）図２９（ａ）のＰＩＤ制御器の制御ゲインを小さく設定したときの目標値と制御量を示すグラフ。（ａ）従来のｓｍｉｔｈのむだ時間補償器を用いてむだ時間を補償したときのブロック線図。（ｂ）図３０（ａ）を等価変換したときのブロック線図。（ｃ）ｓｍｉｔｈのむだ時間補償器の制御パラメータに誤差が生じた場合における目標値と制御量を示すグラフ。

　１　　　車両
　２１　　左前輪（前輪、車輪）
　２２　　左前輪駆動モータ（駆動用アクチュエータ）
　２３　　左前輪操舵モータ（操舵用アクチュエータ）
　３１　　右前輪（前輪、車輪）
　３２　　右前輪駆動モータ（駆動用アクチュエータ）
　３３　　右前輪操舵モータ（操舵用アクチュエータ）
　４１　　左後輪（後輪、車輪）
　４２　　左後輪駆動モータ（駆動用アクチュエータ）
　４３　　左後輪操舵モータ（操舵用アクチュエータ）
　５１　　右後輪（後輪、車輪）
　５２　　右後輪駆動モータ（駆動用アクチュエータ）
　５３　　右後輪操舵モータ（操舵用アクチュエータ）
　６２　　ステアリングホイール（第二操舵用操作具）
　６３　　アクセルペダル（駆動用操作具）
　６４　　ジョイスティック（第一操舵用操作具）
　６５　　切り換えスイッチ
　１００　コントローラ（制御手段）

　以下では、本発明に係る車両の実施の一形態である車両１について説明する。なお、本発明に係る車両は、本実施形態に係る車両１に限るものではなく、建設車両や農業車両、産業車両等の種々の車両であってもよい。

　図１に示すように、車両１は、電動機により発生される動力により走行するものである。車両１は、車両本体１０、左前輪機構２０、右前輪機構３０、左後輪機構４０、右後輪機構５０、操作部６０、コントローラ１００（図３参照）を具備する。

　車両本体１０は、車両１の主たる構造体を成すものである。車両本体１０は板材やパイプ部材等を組み合わせて構成される。車両本体１０には、車両１が具備する各部材へ電力を供給するキャパシタ等が配置される。

　図１から図３までに示すように、左前輪機構２０は、車両１を任意の方向に走行させるためのものである。左前輪機構２０は、車両本体１０の左前端の下部に配置される。左前輪機構２０は、主として左前輪２１、左前輪駆動モータ２２、左前輪操舵モータ２３を具備する。

　左前輪２１は、前輪の実施の一形態であり、車両本体１０を支持するとともに、回転駆動されることにより車両本体１０を移動させるものである。

　図２及び図３に示すように、左前輪駆動モータ２２は、駆動用アクチュエータの実施の一形態であり、左前輪２１を回転駆動させるものである。左前輪駆動モータ２２の出力軸（図示せず）は、左前輪２１に連結される。左前輪駆動モータ２２の駆動力は、左前輪駆動モータ２２の出力軸を介して左前輪２１に伝達され、当該駆動力により左前輪２１が回転駆動される。

　左前輪操舵モータ２３は、操舵用アクチュエータの実施の一形態であり、左前輪２１を操舵するものである。左前輪操舵モータ２３の出力軸（図示せず）は鉛直下方に向けて配置され、図示せぬ減速機構を介してブラケット２３ａ（図２参照）の上端に連結される。ブラケット２３ａの下端は、左前輪２１及び左前輪駆動モータ２２に連結される。左前輪操舵モータ２３の駆動力は、左前輪操舵モータ２３の出力軸及び前記減速機構を介してブラケット２３ａに伝達される。当該駆動力によりブラケット２３ａが鉛直方向の軸心周りに回動する。当該ブラケット２３ａとともに左前輪２１及び左前輪駆動モータ２２が車両本体１０に対して一体的に回動することによって、左前輪２１が操舵される。

　図１及び図３に示すように、右前輪機構３０は、車両１を任意の方向に走行させるためのものである。右前輪機構３０は、車両本体１０の右前端の下部に配置される。右前輪機構３０は、主として右前輪３１、右前輪駆動モータ３２、右前輪操舵モータ３３を具備する。右前輪３１は前輪の実施の一形態であり、右前輪駆動モータ３２は駆動用アクチュエータの実施の一形態であり、右前輪操舵モータ３３は操舵用アクチュエータの実施の一形態である。なお、右前輪機構３０の構成及び動作態様は、左前輪機構２０と略同一であるため、説明は省略する。

　上記の如く、左前輪２１及び右前輪３１は、それぞれ左前輪操舵モータ２３及び右前輪操舵モータ３３によって操舵される。すなわち、左前輪２１及び右前輪３１の操舵角は、互いに機械的に制限されることがないため、それぞれ任意の操舵角に操舵することができる。また、左前輪操舵モータ２３及び右前輪操舵モータ３３によって左前輪２１及び右前輪３１をそれぞれ操舵することで、各前輪を、操舵角が９０度以上となるまで操舵することができる。

　左後輪機構４０は、車両１を任意の方向に走行させるためのものである。左後輪機構４０は、車両本体１０の左後端の下部に配置される。左後輪機構４０は、主として左後輪４１、左後輪駆動モータ４２、左後輪操舵モータ４３を具備する。左後輪駆動モータ４２は駆動用アクチュエータの実施の一形態であり、左後輪操舵モータ４３は操舵用アクチュエータの実施の一形態である。なお、左後輪機構４０の構成及び動作態様は、左前輪機構２０と略同一であるため、説明は省略する。

　右後輪機構５０は、車両１を任意の方向に走行させるためのものである。右後輪機構５０は、車両本体１０の右後端の下部に配置される。右後輪機構５０は、主として右後輪５１、右後輪駆動モータ５２、右後輪操舵モータ５３を具備する。右後輪駆動モータ５２は駆動用アクチュエータの実施の一形態であり、右後輪操舵モータ５３は操舵用アクチュエータの実施の一形態である。なお、右後輪機構５０の構成及び動作態様は、左前輪機構２０と略同一であるため、説明は省略する。

　以下では、説明の便宜上、左前輪２１及び右前輪３１を総称して単に「前輪」と、左後輪４１及び右後輪５１を総称して単に「後輪」と、左前輪２１、右前輪３１、左後輪４１、及び右後輪５１を総称して単に「各車輪」と記す。また、左前輪駆動モータ２２、右前輪駆動モータ３２、左後輪駆動モータ４２、及び右後輪駆動モータ５２を総称して単に「各駆動モータ」と、左前輪操舵モータ２３、右前輪操舵モータ３３、左後輪操舵モータ４３、及び右後輪操舵モータ５３を総称して単に「各操舵モータ」と、それぞれ記す。

　図１に示すように、操作部６０は、オペレータが乗車し、車両１の操作を行うための空間である。操作部６０は、車両本体１０の前後略中央部に配置される。操作部６０は、主として座席６１、ステアリングホイール６２、アクセルペダル６３、ジョイスティック６４、切り換えスイッチ６５を具備する。

　座席６１は、オペレータが着座するものである。座席６１は、操作部６０の後部に配置される。

　ステアリングホイール６２は、第二操舵用操作具の実施の一形態であり、車両１を操舵するための操作具である。ステアリングホイール６２は、略円形に形成され、オペレータにより回動操作される。ステアリングホイール６２は、操作部６０の前部であって、座席６１に着座したオペレータが操作可能な位置に配置される。

　アクセルペダル６３は、駆動用操作具の実施の一形態であり、車両１を走行させるための操作具である。アクセルペダル６３は、操作部６０の前部、かつステアリングホイール６２の下方であって、座席６１に着座したオペレータが足によって操作可能な位置に配置される。

　ジョイスティック６４は、第一操舵用操作具の実施の一形態であり、車両１を操舵するための操作具である。ジョイスティック６４は、座席６１の側方であって、座席６１に着座したオペレータが操作可能な位置に配置される。ジョイスティック６４は、その下部を回動可能に支持され、その上部を任意の方向に向かって傾倒させること、及びその長手方向を軸心として回動させる（捩る）ことで操作される。

　切り換えスイッチ６５は、ステアリングホイール６２又はジョイスティック６４のいずれか一方を、車両１を操舵するための操作具として選択するものである。切り換えスイッチ６５は、座席６１の側方であって、座席６１に着座したオペレータが操作可能な位置に配置される。本実施形態においては、切り換えスイッチ６５はジョイスティック６４の近傍に配置される。本実施形態に係る切り換えスイッチ６５は、押しボタン式のスイッチにより構成するものとするが、本発明はこれに限るものではなく、トグルスイッチやスライドスイッチ等の種々のスイッチにより構成することも可能である。

　図３に示すように、コントローラ１００は、制御手段の実施の一形態であり、各操作具の操作に基づいて、各車輪の駆動及び操舵を制御するものである。コントローラ１００は、車両本体１０の適宜の位置に配置される。コントローラ１００は、具体的にはＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等がバスで接続される構成であってもよく、あるいはワンチップのＬＳＩ等からなる構成であってもよい。コントローラ１００には、各車輪の駆動及び操舵を制御するための種々のプログラム及びデータが格納され、当該プログラム等に基づいて各車輪の駆動及び操舵を制御する。コントローラ１００は、主としてアクセル操作量検出センサ１０１、ステアリング操作量検出センサ１０２、ジョイスティック操作量検出センサ１０３、切り換えスイッチ６５、各駆動モータ、各操舵モータに接続される。

　アクセル操作量検出センサ１０１は、アクセルペダル６３の操作量Ａ、より詳細には、オペレータにより回動されるアクセルペダル６３の回動角度を検出するものである。コントローラ１００は、アクセル操作量検出センサ１０１によるアクセルペダル６３の操作量Ａの検出信号を取得することができる。また、コントローラ１００は、アクセルペダル６３の操作量Ａに基づいて、車両１の目標となる速度である目標速度ｖ_ｔを算出することができる。

　ステアリング操作量検出センサ１０２は、ステアリングホイール６２の操作量、より詳細には、オペレータにより回動されるステアリングホイール６２の回動角θを検出するものである。コントローラ１００は、ステアリング操作量検出センサ１０２によるステアリングホイール６２の回動角θの検出信号を取得することができる。ここで、ステアリングホイール６２の回動角θの値が定まれば、車両１が旋回する際の旋回半径ｒの値が定まる。本実施形態において、旋回半径ｒとは、旋回中心Ｚから、左後輪４１と右後輪５１との中間点までの距離をいう（図５参照）。

　ジョイスティック操作量検出センサ１０３は、ジョイスティック６４の操作量、より詳細には、ジョイスティック６４がオペレータにより傾倒される際の傾斜方向及び傾斜角度、並びにオペレータにより回動される（捩られる）際の回動方向を検出するものである。コントローラ１００は、ジョイスティック操作量検出センサ１０３によるジョイスティック６４の操作量の検出信号を取得することができる。

　コントローラ１００は、切り換えスイッチ６５に接続され、切り換えスイッチ６５が操作された旨の検出信号を取得することができる。

　コントローラ１００は、各駆動モータに接続され、当該各駆動モータの駆動、より詳細には各駆動モータの回転方向及び回転数を制御することができる。当該制御によって、コントローラ１００は各車輪の駆動を制御することができ、ひいては、車両１を任意の速度で走行させることができる。

　コントローラ１００は、各操舵モータに接続され、当該各操舵モータの駆動、より詳細には各操舵モータの回転方向及び回転数を制御することができる。当該制御によって、コントローラ１００は各車輪の操舵を制御することができ、ひいては、車両１を任意の方向に操舵することができる。

　上述の如く構成された車両１において、コントローラ１００は、オペレータによる切り換えスイッチ６５の操作に基づいて、ステアリングホイール６２又はジョイスティック６４のいずれか一方を、車両１を操舵するための操作具として選択する。切り換えスイッチ６５によりステアリングホイール６２が選択された場合（以下、この場合を単に「通常操舵モード」と記す）、コントローラ１００は、当該ステアリングホイール６２の操作に基づいて、各車輪の操舵を制御することができる。切り換えスイッチ６５によりジョイスティック６４が選択された場合（以下、この場合を単に「特殊操舵モード」と記す）、コントローラ１００は、当該ジョイスティック６４の操作に基づいて、各車輪の操舵を制御することができる。

　また、コントローラ１００は、アクセルペダル６３の操作に基づいて、各車輪の駆動を制御することができる。より詳細には、アクセルペダル６３が操作された場合、各車輪を駆動させ、アクセルペダル６３の操作量が大きくなるにつれて、各車輪の回転速度が大きくなるように制御する。

　以下では、コントローラ１００による各車輪の制御態様について説明する。

　まず、切り換えスイッチ６５により通常操舵モードが選択された場合について説明する。通常操舵モードにおいては、ステアリングホイール６２を操作することによって車両１が操舵される。

　図４に示すように、通常操舵モードにおいて、ステアリングホイール６２が時計回りに回動された場合、左前輪２１及び右前輪３１は右方向に操舵される。より詳細には、左前輪２１及び右前輪３１は、同心円上を旋回できるように各々独立して操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、車両１は右前方に向かって旋回することができる。

　ステアリングホイール６２が反時計回りに回動された場合、左前輪２１及び右前輪３１は左方向に操舵される。より詳細には、左前輪２１及び右前輪３１は、同心円上を旋回できるように各々独立して操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、車両１は左前方に向かって旋回することができる。

　上記の如く、通常操舵モードにおいては、ステアリングホイール６２の操作に基づいて車両１の前輪（左前輪２１及び右前輪３１）を操舵することができる。すなわち、一般的な自動車と同様の操作感覚で、車両１を走行させることができる。

　以下では、切り換えスイッチ６５により通常操舵モードが選択された場合について、より詳細に説明する。

　従来、左右一対の車輪を独立して操舵することが可能な車両の技術は公知となっている。
　このような車両の具体例としては、一対の主駆動輪（後輪）と、前記一対の主駆動輪を個々に駆動する一対の油圧伝動装置と、前記一対の油圧伝動装置を個々に操作する一対の操作レバーと、を具備するものである。
　このような構成において、前記車両は、前記一対の操作レバーを相反する方向に操作することで、前記一対の主駆動輪を相反する方向に駆動させることができる。従って、前記車両は、主駆動輪の左右中間点を旋回中心として旋回（超信地旋回）することができる。

　しかし、前記車両は、前記一対の操作レバーを各個操作して旋回する必要があるため、操作が煩雑である点で不利であった。

　そこで、簡易な操作により、超信地旋回を行うことが可能な車両１を提供する。

　上述の如く構成された車両１において、コントローラ１００は、ステアリングホイール６２の操作に基づいて、前輪の操舵を各々独立して制御することができる。また、コントローラ１００は、アクセルペダル６３の操作に基づいて、各車輪の駆動を各々独立して制御することができる。

　ここで、上述の如く、切り換えスイッチ６５により通常操舵モードが選択された場合、車両１は前輪のみを操舵して旋回するものである。従って、図５に示すように、旋回中心Ｚは左後輪４１の接地点と右後輪５１の接地点とを結ぶ直線上に位置することになり、ステアリングホイール６２の回動角θに基づいて旋回半径ｒが算出されれば、当該算出された旋回半径ｒに基づいて、旋回中心Ｚの位置が定められる。

　以下では、図５から図９までを用いて、車両１が旋回半径ｒで旋回する場合における、前輪の操舵角及び各車輪の速度の算出方法について説明する。

　図５に示すように、車両１が旋回半径ｒで滑らかに旋回するためには、旋回時における左前輪２１と右前輪３１との軌跡が同心円を描く必要がある。このための左前輪２１の操舵角δ_ＦＬ及び右前輪３１の操舵角δ_ＦＲは、以下の数１及び数２に示す関係式でそれぞれ表される。

　ここで、Ｔは車両１のトレッド（左前輪２１の中心と右前輪３１の中心との間の距離）を表し、Ｗは車両１のホイールベース（前輪と後輪との間の距離）を表す。なお、本実施形態において、前輪のトレッドＴと後輪のトレッドＴは同一である。

　また、上述の如く車両１は前輪のみを操舵するため、左後輪４１及び右後輪５１の操舵角は、いずれも０である。

　数１及び数２からも分かるように、トレッドＴ及びホイールベースＷは車両１の諸元により予め定められる値であるため、目標となる旋回半径ｒが定まれば、当該旋回半径ｒに基づいて操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲが算出される。

　図６には、車両１を左方へ旋回させる場合（図５参照）の、旋回半径ｒと操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲとの関係を表したマップの一例を示す。図６の横軸（旋回半径ｒ）は対数軸である。旋回半径ｒが小さくなるにつれて操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲは大きくなり、旋回半径ｒが大きくなるにつれて操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲは小さくなることが分かる。また、旋回方向内側に位置する左前輪２１の操舵角δ_ＦＬは、旋回方向外側に位置する右前輪３１の操舵角δ_ＦＲよりも大きくなることが分かる。このようなマップを用いることにより、旋回半径ｒから前輪の操舵角を算出することができる。

　また、車両１（車両本体１０）が速度ｖで旋回する際に、各車輪が地面に対して滑ることなく旋回するためには、各車輪の速度をそれぞれ最適な値に決定する必要がある。このための各車輪の速度は、旋回半径ｒが（１）Ｔ／２≦ｒである場合と、（２）０＜ｒ≦Ｔ／２である場合と、に分けて以下の関係式でそれぞれ表される。なお、左前輪２１の速度をｖ_ＦＬと、右前輪３１の速度をｖ_ＦＲと、左後輪４１の速度をｖ_ＲＬと、右後輪５１の速度をｖ_ＲＲと、それぞれ表す。また、各車輪の速度とは、各車輪の接地面に対する速度を表す（図５参照）。

　前記（１）Ｔ／２≦ｒである場合、すなわち、旋回中心Ｚが後輪の幅の外側に位置する場合における各車輪の速度は、以下の数３から数６までに示す関係式でそれぞれ表される。

　前記（２）０＜ｒ≦Ｔ／２である場合、すなわち、旋回中心Ｚが後輪の内側に位置する場合における各車輪の速度は、以下の数７から数１０までに示す関係式でそれぞれ表される。

　数３から数１０までからも分かるように、トレッドＴ及びホイールベースＷは車両１の諸元により予め定められる値であるため、目標となる車両本体１０の速度ｖが定まれば、当該速度ｖに基づいて各車輪の速度（ｖ_ＦＬ、ｖ_ＦＲ、ｖ_ＲＬ、及びｖ_ＲＲ）は算出される。

　ここで、一般化された係数である各車輪速度係数（左前輪速度係数Ｃ_ＦＬ、右前輪速度係数Ｃ_ＦＲ、左後輪速度係数Ｃ_ＲＬ、及び右後輪速度係数Ｃ_ＲＲ）及びアクセルペダル６３の操作量Ａに基づいて算出される目標速度ｖ_ｔを用いると、各車輪の速度は以下の数１１から数１４までに示す関係式でそれぞれ表される。

　旋回半径ｒが定まれば、各車輪速度係数同士の比は定められる。また、数１１から数１４までからも分かるように、各車輪速度係数及び目標速度ｖ_ｔが定まれば、各車輪の速度が算出される。

　図７には、車両１を左方へ旋回させる場合（図５参照）の、旋回半径ｒと各車輪速度係数（左前輪速度係数Ｃ_ＦＬ、右前輪速度係数Ｃ_ＦＲ、左後輪速度係数Ｃ_ＲＬ、及び右後輪速度係数Ｃ_ＲＲ）との関係を表したマップの一例を示す。図７の横軸（旋回半径ｒ）は対数軸である。

　図７は、右前輪速度係数Ｃ_ＦＲが常に１となるように設定した場合を示している。旋回半径ｒが定まれば、右前輪速度係数Ｃ_ＦＲに対する他の車輪速度係数（左前輪速度係数Ｃ_ＦＬ、左後輪速度係数Ｃ_ＲＬ、及び右後輪速度係数Ｃ_ＲＲ）の比も定まるため、旋回半径ｒと各車輪速度係数との関係は図７に示すような関係になる。数１２からも分かるように、右前輪速度係数Ｃ_ＦＲが常に１となるように設定した場合、右前輪３１の速度ｖ_ＦＲは常に目標速度ｖ_ｔになる。このようなマップ及び数１１から数１４までを用いることにより、旋回半径ｒから各車輪の速度を算出することができる。

　ここまでは、旋回半径ｒと、図６及び図７に例示するようなマップと、に基づいて前輪の操舵角及び各車輪速度係数を算出する方法を説明してきた。しかし、旋回半径ｒはステアリングホイール６２の回動角θに基づいて定まるため、実際には旋回半径ｒではなく回動角θに基づいて、前輪の操舵角及び各車輪速度係数が算出されることになる。この場合の、ステアリングホイール６２の回動角θと操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲとの関係を表したマップの一例（以下、単に「操舵角マップＭ１」と記す）を図８に、ステアリングホイール６２の回動角θと各車輪速度係数との関係を表したマップの一例（以下、単に「車輪速度係数マップＭ２」と記す）を図９に、それぞれ示す。

　図８に示す操舵角マップＭ１においては、ステアリングホイール６２を左方へ回動させる場合、すなわち、前輪を左方へ操舵させる場合の操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲを正の値として、ステアリングホイール６２を右方へ回動させる場合、すなわち、前輪を右方へ操舵させる場合の操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲを負の値として、それぞれ示している。このような操舵角マップＭ１を用いることにより、回動角θから前輪の操舵角を算出することができる。

　図９に示す車輪速度係数マップＭ２においては、ステアリングホイール６２を左へ回動させた場合は右前輪速度係数Ｃ_ＦＲが常に１となるように、右へ回動させた場合は左前輪速度係数Ｃ_ＦＬが常に１となるように、それぞれ設定した場合を示している。このような車輪速度係数マップＭ２及び数１１から数１４までを用いることにより、回動角θから各車輪の速度を算出することができる。

　以下では、図８から図１０までを用いて、コントローラ１００による各駆動モータ及び各操舵モータの制御態様について説明する。

　図１０に示すように、コントローラ１００は、ステアリング操作量検出センサ１０２によって検出されるステアリングホイール６２の回動角θを取得し、操舵角マップＭ１に基づいて当該回動角θに対応する操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲをそれぞれ算出する。

　コントローラ１００は、左前輪２１及び右前輪３１の操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲが、操舵角マップＭ１に基づいて算出された操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲとなるように、左前輪操舵モータ２３及び右前輪操舵モータ３３の駆動をそれぞれ制御する。

　このように、操舵角δ_ＦＬ及び操舵角δ_ＦＲの値がそれぞれ操舵角マップＭ１に基づいて算出された値となるように制御することにより、旋回時における左前輪２１と右前輪３１との軌跡は同心円を描くことになり、車両１は旋回半径ｒで滑らかに旋回することができる。また、左前輪２１及び右前輪３１は、左前輪操舵モータ２３及び右前輪操舵モータ３３によって独立して操舵されるため、リンク機構等によってその操舵角（δ_ＦＬ及びδ_ＦＲ）が機械的に制限されることがない。このため、旋回中心Ｚが後輪の幅の内側に位置する場合であっても当該旋回中心Ｚの周りを旋回することができ、特に旋回中心Ｚが後輪の中間点に位置する場合であっても旋回（超信地旋回）することができる。

　また、コントローラ１００は、アクセル操作量検出センサ１０１によって検出されるアクセルペダル６３の操作量Ａ及び操作量Ａと目標速度ｖ_ｔとの関係を示した適宜のマップＭ３に基づいて、目標速度ｖ_ｔを算出する。

　コントローラ１００は、ステアリングホイール６２の回動角θを取得し、車輪速度係数マップＭ２に基づいて当該回動角θに対応する各車輪速度係数（Ｃ_ＦＬ、Ｃ_ＦＲ、Ｃ_ＲＬ、及びＣ_ＲＲ）をそれぞれ算出する。

　コントローラ１００は、マップＭ３に基づいて算出された目標速度ｖ_ｔ及び車輪速度係数マップＭ２に基づいて算出された各車輪速度係数を用いて、数１１から数１４までに示す関係式から各車輪の速度（ｖ_ＦＬ、ｖ_ＦＲ、ｖ_ＲＬ、及びｖ_ＲＲ）をそれぞれ算出する。

　コントローラ１００は、各車輪の速度が、算出された速度（ｖ_ＦＬ、ｖ_ＦＲ、ｖ_ＲＬ、及びｖ_ＲＲ）となるように、各駆動モータの駆動をそれぞれ制御する。

　このように、車輪速度係数マップＭ２に基づいて算出された各車輪速度係数を用いて各車輪の速度を算出し、当該算出された速度となるように各車輪の速度をそれぞれ制御することにより、各車輪は地面に対して滑ることなく旋回することができる。これによって、車両１が旋回する際に路面（芝や圃場等）を痛めることがなく、また、各車輪の路面との摩擦による損傷も防止することができる。

　また、本実施形態において、車輪速度係数マップＭ２は、ステアリングホイール６２を左へ回動させた場合（左方へ旋回する場合）は右前輪速度係数Ｃ_ＦＲが常に１となるように、右へ回動させた場合（右方へ旋回する場合）は左前輪速度係数Ｃ_ＦＬが常に１となるように、それぞれ設定されている。すなわち、左方へ旋回する場合は右前輪３１の速度ｖ_ＦＲが常にｖ_ｔとなるように、右方へ旋回する場合は左前輪２１の速度ｖ_ＦＬが常にｖ_ｔとなるように、それぞれ制御される。

　ここで、車両１が左方へ旋回する場合、各車輪が描く円の半径のうち、右前輪３１が描く円の半径が最も大きくなる（図５参照）。従って、各車輪の速度の中で、右前輪３１の速度ｖ_ＦＲが最も大きくなる。そこで、上述の如く右前輪３１の速度ｖ_ＦＲが常に目標速度ｖ_ｔとなるように制御することによって、他の車輪の速度（ｖ_ＦＬ、ｖ_ＲＬ、及びｖ_ＲＲ）を目標速度ｖ_ｔ以下に抑えることができる。このように、各車輪の速度を所定値（本実施形態においては、目標速度ｖ_ｔ）以下に抑えることで、各駆動モータの過回転による不具合（損傷等）の発生を防止することができる。例えば、各車輪を目標速度ｖ_ｔ以上で無理なく駆動することができる各駆動モータを選定することで、各駆動モータの過回転を防止することができる。

　車両１が右方へ旋回する場合、各車輪が描く円の半径のうち、左前輪２１が描く円の半径が最も大きくなる。従って、各車輪の速度の中で、左前輪２１の速度ｖ_ＦＬが最も大きくなる。そこで、上述の左方へ旋回する場合と同様に、左前輪２１の速度ｖ_ＦＬが常に目標速度ｖ_ｔとなるように制御することによって、各車輪の速度を所定値（本実施形態においては、目標速度ｖ_ｔ）以下に抑えることができ、各駆動モータの過回転による不具合（損傷等）の発生を防止することができる。

　なお、本実施形態において、各車輪速度係数は１を超えないように設定されるものとしたが、本発明はこれに限るものではなく、各車輪速度係数が１を超える値をとる構成とすることも可能である。例えば、車両本体１０の速度が常に目標速度ｖ_ｔとなるように構成すること等が可能である。

　また、本実施形態においては、各車輪を各駆動モータによって駆動する構成としたが、本発明はこれに限るものではない。例えば、前輪のみを駆動する構成や、後輪のみを駆動する構成、いずれか１つの車輪のみを駆動する構成とすることも可能である。

　ただし、後輪のうちいずれか１つのみを駆動する構成とした場合、当該車輪の接地点が旋回中心Ｚと一致した際には、駆動される車輪の速度が０となる。例えば、図９に示す車輪速度係数マップＭ２における、回動角θ_１の際の左後輪速度係数Ｃ_ＲＬや、回動角θ_２の際の右後輪速度係数Ｃ_ＲＲである。このような場合は、当該車輪のみ駆動する構成では車両１は走行できないため、後輪のうちいずれか１つのみを駆動する構成とすることはできない。

　以上の如く、本実施形態の車両１は、
　２つの前輪（左前輪２１及び右前輪３１）を含む複数の車輪と、
　前記前輪にそれぞれ連結され、前記前輪を操舵する操舵用アクチュエータ（左前輪操舵モータ２３及び右前輪操舵モータ３３）と、
　前記操舵用アクチュエータの動作を指示するステアリングホイール６２と、
　ステアリングホイール６２の回動角θに基づいて定められる旋回中心Ｚ周りを旋回することが可能な前記前輪の操舵角（δ_ＦＬ及びδ_ＦＲ）をそれぞれ算出し、前記前輪の操舵角が算出された操舵角となるように前記操舵用アクチュエータを動作させるコントローラ１００と、
　を具備するものである。
　このように構成することにより、ステアリングホイール６２の回動操作という簡易な操作により、容易に任意の旋回中心Ｚ周りを旋回することができる。また、前記２つの前輪を独立して操舵することができるため、前記２つの前輪の操舵角が機械的に制限されることがなく、小さな旋回半径で旋回を行うことができる。さらに、ステアリングホイール６２の回動操作の感覚は、一般的な自動車の操作感覚に類似するため、自動車の操作感覚に慣れたオペレータは、車両１を容易に操作することができる。さらにまた、後輪を操舵することなく旋回半径ｒを小さくすることができるため、別途後輪を操舵するための部材（操舵用アクチュエータ等）が不要であり、部品点数及び部品コストを削減することができる。

　また、前記操舵用アクチュエータは、
　前記前輪を９０度以上操舵することが可能なものである。
　このように構成することにより、前記前輪を９０度以上操舵することで、後輪の内側の位置を旋回中心として旋回（信地旋回）することや、後輪の中央の位置を旋回中心として旋回（超信地旋回）することができる。

　また、車両１は、
　２つの前輪（左前輪２１及び右前輪３１）を含む複数の車輪のうち複数の車輪を駆動輪（左前輪２１、右前輪３１、左後輪４１、及び右後輪５１）とし、
　前記複数の駆動輪ごとに連結されて駆動することが可能な駆動用アクチュエータ（左前輪駆動モータ２２、右前輪駆動モータ３２、左後輪駆動モータ４２、及び右後輪駆動モータ５２）と、
　目標速度ｖ_ｔを設定するアクセルペダル６３と、
　を具備し、
　コントローラ１００は、
　ステアリングホイール６２の回動角θ及びアクセルペダル６３の操作量Ａに基づいて、前記駆動輪が路面に対して滑ることなく旋回中心Ｚ周りを旋回することが可能な前記駆動輪の速度（ｖ_ＦＬ、ｖ_ＦＲ、ｖ_ＲＬ、及びｖ_ＲＲ）を算出し、前記駆動輪の速度が算出した速度となるように前記駆動用アクチュエータを動作させるものである。
　このように構成することにより、アクセルペダル６３の操作量Ａに基づいて、前記駆動輪が路面に対して滑ることがないように、前記駆動輪の速度を調節することができる。従って、旋回する際に路面（芝や圃場等）を痛めることなく、また前記駆動輪の損傷も防止しつつ、超信地旋回を安定して行うことができる。

　また、コントローラ１００は、
　前記算出した速度が、所定の値（目標速度ｖ_ｔ）を超えないように制限するものである。
　このように構成することにより、算出された速度を所定の値以下に制限することで、前記駆動用アクチュエータの過回転による不具合の発生を防止することができる。

　なお、本実施形態では、通常操舵モードにおいてステアリングホイール６２を操作すると、車両１の前輪のみが操舵される構成としたが、本発明はこれに限るものではない。すなわち、ステアリングホイール６２を操作すると、車両１の前輪に加えて後輪（左後輪４１及び右後輪５１）も操舵される構成とすることや、後輪のみが操舵される構成とすることが可能である。例えば、ステアリングホイール６２が時計回りに回動された場合、前輪が右方向に操舵されるとともに、後輪が左方向に操舵される構成とすることができる。これによって、車両１を操舵する際の旋回性能を向上させることができる。

　次に、切り換えスイッチ６５により特殊操舵モードが選択された場合について説明する。特殊操舵モードにおいては、ジョイスティック６４を操作することによって車両１が操舵される。また、特殊操舵モードにおけるジョイスティック６４の操作としては、（１）ジョイスティック６４を任意の方向に傾倒させる操作、（２）ジョイスティック６４を傾倒させずに、その長手方向を軸心として任意の方向に回動させる（捩る）操作、（３）ジョイスティック６４をその長手方向を軸心として任意の方向に回動させながら任意の方向に傾倒させる操作、がある。

　まず、上記（１）ジョイスティック６４を任意の方向に傾倒させる操作を行った場合について説明する。

　図１１（ａ）に示すように、特殊操舵モードにおいて、ジョイスティック６４が右前方に傾倒された場合、各操舵モータが駆動されて、各車輪は右前方（ジョイスティック６４が傾倒された方向と同一方向）に操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、各駆動モータが駆動されて、車両１は車両本体１０が前方を向いたまま右前方に向かって走行、すなわち平行移動することができる。

　図１１（ｂ）に示すように、ジョイスティック６４が右方に傾倒された場合、各操舵モータが駆動されて、各車輪は右方（ジョイスティック６４が傾倒された方向と同一方向）に操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、各駆動モータが駆動されて、車両１は車両本体１０が前方を向いたまま右方に向かって走行することができる。

　上記の如く、特殊操舵モードにおいては、ジョイスティック６４を傾倒させる操作に基づいて車両１の各車輪を操舵することができる。上記の説明においては、ジョイスティック６４が右前方及び右方に傾倒された場合についてのみ説明したが、ジョイスティック６４が傾倒される方向は上記２方向に限るものではない。すなわち、ジョイスティック６４は任意の方向（例えば、左前方、左方等）に傾倒されることが可能であり、各車輪はジョイスティック６４が傾倒された方向に操舵される。従って、ジョイスティック６４を所望の方向に傾倒させながらアクセルペダル６３を操作することにより、車両１を車両本体１０が前方を向いたまま所望の方向に向かって走行させることができる。

　なお、ジョイスティック６４を右後方、左後方、後方等に傾斜させた場合、各操舵モータが駆動されて、各車輪はジョイスティック６４が傾倒された方向と逆方向に操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作すると、各駆動モータは通常と逆方向（後進方向）に駆動される。このように構成することによって、ジョイスティック６４を後側へ傾倒させた場合においても、車両１を車両本体１０が前方を向いたまま所望の方向に向かって走行させることができる。

　次に、上記（２）ジョイスティック６４を傾倒させずに、その長手方向を軸心として任意の方向に回動させる（捩る）操作を行った場合について説明する。

　図１２（ａ）に示すように、特殊操舵モードにおいて、ジョイスティック６４が傾倒されない状態で時計回りに回動された場合、各操舵モータが駆動されて、各車輪は、所定の第一旋回中心Ｃ周りを時計回りに旋回可能な方向に操舵される。より詳細には、各車輪は、平面視において、第一旋回中心Ｃを中心として各車輪の接地点を通る円の接線方向であって、第一旋回中心Ｃを中心とした場合の時計回り方向を向くように操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、各駆動モータが駆動されて、車両１は第一旋回中心Ｃを中心として時計回りに旋回することができる。つまり、ジョイスティック６４を捩じった方向に信地旋回することができる。

　図１２（ｂ）に示すように、ジョイスティック６４が傾倒されない状態で反時計回りに回動された場合、各車輪は、所定の第一旋回中心Ｃ周りを反時計回りに旋回可能な方向に操舵される。より詳細には、各車輪は、平面視において、第一旋回中心Ｃを中心として各車輪の接地点を通る円の接線方向であって、第一旋回中心Ｃを中心とした場合の反時計回り方向を向くように操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、車両１は第一旋回中心Ｃを中心として反時計回りに旋回することができる。

　上記の如く、特殊操舵モードにおいては、ジョイスティック６４を回動させる操作に基づいて車両１の各車輪を操舵することができる。すなわち、ジョイスティック６４を所望の方向に回動させながらアクセルペダル６３を操作することにより、車両１は所定の第一旋回中心Ｃを中心として所望の方向に旋回することができる。なお、第一旋回中心Ｃの位置は、予めコントローラ１００に記憶させておく構成にすることや、別途調節手段を備えて調節可能に構成すること等が可能である。

　次に、上記（３）ジョイスティック６４をその長手方向を軸心として任意の方向に回動させながら任意の方向に傾倒させる操作を行った場合について説明する。

　図１３（ａ）及び（ｂ）に示すように、特殊操舵モードにおいて、ジョイスティック６４が時計回りに回動されながら右方に傾倒された場合、各車輪は第二旋回中心Ｃｘ周りを時計回りに旋回可能な方向に操舵される。

　ここで、ジョイスティック６４が時計回りに回動されながら右方に傾倒された場合、第二旋回中心Ｃｘの位置は、ジョイスティック６４の傾斜方向及び傾斜角度に基づいて決定される。より詳細には、第二旋回中心Ｃｘは、所定の第一旋回中心Ｃの位置（図１２参照）からジョイスティック６４が傾倒された方向（右方）へ、傾倒された量（傾斜角度）に対応する距離だけ移動した位置に決定される。従って、例えば図１３（ａ）から図１３（ｂ）のように、ジョイスティック６４の傾斜角度を大きくすると、第二旋回中心Ｃｘの位置はさらに右方に移動する。

　そして、各車輪は、第二旋回中心Ｃｘ周りを時計回りに旋回可能な方向に操舵される。より詳細には、各車輪は、平面視において、第二旋回中心Ｃｘを中心として各車輪の接地点を通る円の接線方向であって、第二旋回中心Ｃｘを中心とした場合の時計回り方向を向くように操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、車両１は第二旋回中心Ｃｘを中心として時計回りに旋回することができる。

　図１４（ａ）及び（ｂ）に示すように、ジョイスティック６４が反時計回りに回動されながら左方に傾倒された場合、各車輪は第二旋回中心Ｃｘ周りを反時計回りに旋回可能な方向に操舵される。

　ここで、ジョイスティック６４が反時計回りに回動されながら左方に傾倒された場合、第二旋回中心Ｃｘの位置は、ジョイスティック６４の傾斜方向及び傾斜角度に基づいて決定される。すなわち、第二旋回中心Ｃｘは、所定の第一旋回中心Ｃの位置（図１２参照）からジョイスティック６４が傾倒された方向（左方）へ、傾倒された量（傾斜角度）に対応する距離だけ移動した位置に決定される。従って、例えば図１４（ａ）から図１４（ｂ）のように、ジョイスティック６４の傾斜角度を大きくすると、第二旋回中心Ｃｘの位置はさらに左方に向かって移動する。

　そして、各車輪は、第二旋回中心Ｃｘ周りを反時計回りに旋回可能な方向に操舵される。より詳細には、各車輪は、平面視において、第二旋回中心Ｃｘを中心として各車輪の接地点を通る円の接線方向であって、第二旋回中心Ｃｘを中心とした場合の反時計回り方向を向くように操舵される。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、車両１は第二旋回中心Ｃｘを中心として反時計回りに旋回することができる。

　上記の如く、特殊操舵モードにおいては、ジョイスティック６４を回動させながら傾倒させる操作に基づいて車両１の各車輪を操舵することができる。すなわち、ジョイスティック６４を傾倒させる操作に基づいて第二旋回中心Ｃｘを決定するとともに、ジョイスティック６４を回動させる操作に基づいて旋回方向を決定する。そして、両操作を行いながらアクセルペダル６３を操作することにより、車両１は第二旋回中心Ｃｘを中心として所望の方向に旋回することができる。

　なお、上記の説明においては、ジョイスティック６４が時計回りに回動されながら右方に傾倒された場合、及びジョイスティック６４が反時計回りに回動されながら左方に傾倒された場合についてのみ説明したが、ジョイスティック６４の操作は上記操作に限るものではない。すなわち、ジョイスティック６４は任意の方向（時計回り又は反時計回り）に回動されながら、任意の方向（例えば、右前方、左前方等）に傾倒されることが可能である。従って、ジョイスティック６４を任意の方向に回動しながら任意の方向に傾倒させた状態で、アクセルペダル６３を操作することにより、車両１は所望の位置に決定される第二旋回中心Ｃｘを中心として所望の方向に旋回することができる。

　以上の如く、本実施形態の車両１は、
　２つの前輪（左前輪２１及び右前輪３１）及び２つの後輪（左後輪４１及び右後輪５１）からなる車輪と、
　前記車輪にそれぞれ連結され、前記車輪を操舵する操舵用アクチュエータ（左前輪操舵モータ２３、右前輪操舵モータ３３、左後輪操舵モータ４３、及び右後輪操舵モータ５３）と、
　前記車輪にそれぞれ連結され、前記車輪を駆動する駆動用アクチュエータ（左前輪駆動モータ２２、右前輪駆動モータ３２、左後輪駆動モータ４２、及び右後輪駆動モータ５２）と、
　任意の方向に傾倒されることで操作可能であり、前記操舵用アクチュエータの動作を指示するジョイスティック６４と、
　前記駆動用アクチュエータの動作を指示するアクセルペダル６３と、
　ジョイスティック６４が傾倒された場合、ジョイスティック６４が傾倒された方向に前記車輪を操舵するとともに、アクセルペダル６３が操作された場合、アクセルペダル６３の操作量に基づいて前記車輪を駆動するコントローラ１００と、
　を具備するものである。
　このように構成することにより、ジョイスティック６４を所望の方向に傾倒させるだけで、複数の車輪を当該方向に操舵することができる。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、当該方向に車両１を走行させることができる。従って、簡易な操作により、容易に任意の方向に車両１を平行移動させることが可能となる。

　また、本実施形態に係るジョイスティック６４は、
　任意の方向に捩られることで操作可能であり、
　コントローラ１００は、
　ジョイスティック６４が傾倒されない状態で捩られた場合、所定の第一旋回中心Ｃ周りをジョイスティック６４が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、前記車輪を操舵するものである。
　このように構成することにより、ジョイスティック６４を所望の方向に捩るだけで、所定の第一旋回中心Ｃ周りをジョイスティック６４が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、前記車輪を操舵することができる。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、当該方向に車両１を旋回させることができる。従って、簡易な操作により、容易に所定の第一旋回中心Ｃ周りを旋回することが可能となる。また、ジョイスティック６４の操作の様子と車両１の旋回の様子とが類似するため、オペレータは車両１の旋回の様子を容易に予測することができる。従って、オペレータは感覚的に車両１の操作を行うことができ、操作性を向上させることができる。

　また、本実施形態に係るコントローラ１００は、
　ジョイスティック６４が捩られた状態で傾倒された場合、ジョイスティック６４の傾斜方向及び傾斜角度に基づいて第二旋回中心Ｃｘを決定し、第二旋回中心Ｃｘ周りをジョイスティック６４が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、前記車輪を操舵するものである。
　このように構成することにより、ジョイスティック６４を捩りながら所望の方向に傾倒させるだけで、第二旋回中心Ｃｘを任意に調節することができ、第二旋回中心Ｃｘ周りをジョイスティック６４が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、前記車輪を操舵することができる。この状態でアクセルペダル６３を操作することにより、当該方向に車両１を旋回させることができる。従って、簡易な操作により、容易に任意の第二旋回中心Ｃｘ周りを旋回することが可能となる。また、ジョイスティック６４の操作の様子と車両１の旋回の様子とが類似するため、オペレータは車両１の旋回の様子を容易に予測することができる。従って、オペレータは感覚的に車両１の操作を行うことができ、操作性を向上させることができる。

　また、本実施形態に係る車両１は、通常操舵モードにおいてステアリングホイール６２による操舵を行うことができる。従って、平行移動や極小旋回等を行う必要がない場合は、通常の自動車と同様の操作感覚で車両１を操作することができる。さらに、車両１が有するモードは通常操舵モードと特殊操舵モードの２つのモードのみであり、切り換えスイッチ６５の操作のみで両モードを切り換えることができる。従って、多くのモードを切り換える必要がないためオペレータは容易に車両１の操作方法を選択でき、また簡易な操作により容易にいずれかのモードを選択することができる。

　なお、本実施形態においては、主に各車輪の操舵に関する制御について説明したが、これと同時に各車輪の回転速度を制御することも可能である。例えば、車両１が旋回する場合において、各車輪が接地面との間に滑りを生じないように、各車輪の回転速度を制御することが可能である。このような制御によって、各車輪の摩耗を抑制することや、各車輪と接地面との摩擦力による制動力が車両１加わることを防止すること等ができる。

　以下では、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御性能を向上するための技術について説明する。

　従来、図２９（ａ）に示すようなむだ時間を含む制御対象２６１に対してＰＩＤ制御器２６２を用いて制御量ｙのフィードバック制御を行う場合、ＰＩＤ制御器２６２の制御ゲイン（フィードバックゲイン）を大きくすると、むだ時間の影響を受け、制御量ｙが目標値ｙ＊に対してオーバーシュートしたりハンチングが生じたりして、システムが不安定となるという問題があった（図２９（ｂ）参照）。その一方、ＰＩＤ制御器２６２の制御ゲインを小さくすると、制御量ｙが目標値ｙ＊に到達するまでの時間が長くなり、高速な反応を求められる用途にはＰＩＤ制御を適用できないという問題もあった（図２９（ｃ）参照）。

　また、図３０（ａ）に示すように、このような制御対象２６１に含まれるむだ時間をｓｍｉｔｈのむだ時間補償器２６３により補償する技術が公知となっている。ｓｍｉｔｈのむだ時間補償器２６３を加えたブロック線図を変換すると、図３０（ｂ）に示すブロック線図となる。

　この技術では、フィードバックループ２６４の外にむだ時間の伝達関数ｅ―^Ｌｓを追い出すことができて、むだ時間を除いた制御対象２６１の実モデル２６５のみがフィードバックループ２６４内に含まれることとなる。そのため、むだ時間をフィードバックループ２６４に含む場合と比較して、ＰＩＤ制御器２６２の制御ゲイン（フィードバックゲイン）を大きく設定することが可能となり、システムを安定に保ちつつ、制御量ｙの応答性をよくすることができる。

　しかしながら、前述のｓｍｉｔｈのむだ時間補償器２６３によりむだ時間を補償した技術では、制御対象２６１のむだ時間が、フィードバック制御装置２６６の制御パラメータ（ｓｍｉｔｈのむだ時間補償器２６３）に含まれるため、経年変化等で制御対象２６１のむだ時間が変化した場合や、むだ時間のモデル化に誤差（定数Ｌに誤差）が生じた場合には、前記ｓｍｉｔｈのむだ時間補償器２６３が十分に機能せず、制御量ｙが発散して制御が不安定となる問題があった（図３０（ｃ）参照）。

　また、前記むだ時間を除いた制御対象２６１の実モデル２６５においても同様で、制御対象２６１の実モデル２６５が、フィードバック制御装置２６６の制御パラメータ（ｓｍｉｔｈのむだ時間補償器２６３）に含まれるため、経年変化等で制御対象２６１の実モデル２６５が変化した場合や、実モデル２６５のモデル化に誤差が生じた場合には、前記ｓｍｉｔｈのむだ時間補償器２６３が十分に機能せず、制御が不安定となる問題があった。

　上記の如き課題を鑑み、むだ時間を含む制御対象に対して安定して制御を行うことができ、かつ、制御量の応答性が良好となるフィードバック制御装置とフィードバック制御方法を提供する。

　すなわち、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御装置であって、前記制御対象の制御量を検出する検出手段と、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデルに、前記制御量を入力して、第一出力値を得る第一出力値計算手段と、前記制御対象の操作量から、前記第一出力値を減算して、第二出力値を得る第二出力値計算手段と、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数に、前記第二出力値を入力して、第三出力値を得る第三出力値計算手段と、前記制御量の目標値から、前記制御量を減算して、制御偏差を得る制御偏差計算手段と、前記制御偏差から、前記第三出力値を減算して、補正された制御偏差を得る制御偏差補正手段と、前記補正された制御偏差を入力して、前記制御対象の操作量を得る操作量計算手段と、を具備するものである。
　このように構成することにより、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御において、制御対象のむだ時間を補償して、フィードバックループの外にむだ時間を追い出すことが可能となる。したがって、制御ゲインを大きくした場合であっても制御が不安定とならなくなる。そのため、制御ゲインを大きく設定して、制御量の応答性を良好にすることができる。また、制御対象のむだ時間がむだ時間補償器の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でむだ時間が変化した場合や、むだ時間のモデル化に誤差が生じた場合であっても、むだ時間を補償することができ、安定して制御を行うことができる。

　また、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御装置であって、前記制御対象の制御量を検出する検出手段と、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデルに、前記制御量を入力して、第一出力値を得る第一出力値計算手段と、前記制御対象の操作量から、前記第一出力値を減算して、第二出力値を得る第二出力値計算手段と、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数に、前記第二出力値を入力して、第三出力値を得る第三出力値計算手段と、特定の周波数成分のみを通過させるフィルタに、前記第三出力値を入力して、第四出力値を得る第四出力値計算手段と、前記制御量の目標値から、前記制御量を減算して、制御偏差を得る制御偏差計算手段と、前記制御偏差から、前記第四出力値を減算して、補正された制御偏差を得る制御偏差補正手段と、前記補正された制御偏差を入力して、前記制御対象の操作量を得る操作量計算手段と、を具備するものである。
　このように構成することにより、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御において、制御対象のむだ時間を補償して、フィードバックループの外にむだ時間を追い出すことが可能となる。したがって、制御ゲインを大きくした場合であっても制御が不安定とならなくなる。そのため、制御ゲインを大きく設定して、制御量の応答性を良好にすることができる。また、制御対象のむだ時間がむだ時間補償器の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でむだ時間が変化した場合や、むだ時間のモデル化に誤差が生じた場合であっても、むだ時間を補償することができ、安定して制御を行うことができる。また、経年変化等で制御対象の実モデルが変化した場合や、制御対象のモデル化に誤差が生じた場合であっても、目標値と制御量の定常偏差が発生しない。

　また、前記制御偏差に所定の比例ゲインを乗算して、または、前記制御偏差を所定の時間積分して、第五出力値を得る第五出力値計算手段と、前記操作量に、前記第五出力値を加算して、補正された操作量を得る操作量補正手段と、を具備するものである。
　このように構成することにより、経年変化等で制御対象の実モデルが変化した場合や、制御対象のモデル化に誤差が生じた場合であっても、目標値と制御量の定常偏差が発生しない。

　また、むだ時間を含む制御対象の制御量を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデルに入力して第一出力値を演算し、前記第一出力値を、前記制御対象の操作量から減算して第二出力値を演算し、前記第二出力値を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数に入力して第三出力値を演算し、前記第三出力値を、制御偏差から減算して補正された制御偏差を演算し、前記補正された制御偏差に基づいてフィードバック制御を行うものである。
　このように構成することにより、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御において、制御対象のむだ時間を補償して、フィードバックループの外にむだ時間を追い出すことが可能となる。したがって、制御ゲインを大きくした場合であっても制御が不安定とならなくなる。そのため、制御ゲインを大きく設定して、制御量の応答性を良好にすることができる。また、制御対象のむだ時間がむだ時間補償器の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でむだ時間が変化した場合や、むだ時間のモデル化に誤差が生じた場合であっても、むだ時間を補償することができ、安定して制御を行うことができる。

　また、むだ時間を含む制御対象の制御量を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデルに入力して第一出力値を演算し、前記第一出力値を、前記制御対象の操作量から減算して第二出力値を演算し、前記第二出力値を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数に入力して第三出力値を演算し、前記第三出力値を、特定の周波数成分のみを通過させるフィルタに入力して第四出力値を演算し前記第四出力値を、制御偏差から減算して補正された制御偏差を演算し、前記補正された制御偏差に基づいてフィードバック制御を行うものである。
　このように構成することにより、むだ時間を含む制御対象のフィードバック制御において、制御対象のむだ時間を補償して、フィードバックループの外にむだ時間を追い出すことが可能となる。したがって、制御ゲインを大きくした場合であっても制御が不安定とならなくなる。そのため、制御ゲインを大きく設定して、制御量の応答性を良好にすることができる。また、制御対象のむだ時間がむだ時間補償器の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でむだ時間が変化した場合や、むだ時間のモデル化に誤差が生じた場合であっても、むだ時間を補償することができ、安定して制御を行うことができる。また、経年変化等で制御対象の実モデルが変化した場合や、制御対象のモデル化に誤差が生じた場合であっても、目標値と制御量の定常偏差が発生しない。

　次に、一実施形態に係るフィードバック制御装置２０１の構成について説明する。

　図１５に示すように、フィードバック制御装置２０１は、制御対象２０２と、ＰＩＤ制御器２０５と、制御量ｙの検出手段２０６と、制御偏差計算手段２０７と、制御量ｙの目標値ｙ＊の指示手段（不図示）と、むだ時間補償器２１０と、補正手段２２０とを具備する。

　制御対象２０２は、アクチュエータ等で構成される。制御対象２０２の伝達関数は、むだ時間を含む、Ｇ（ｓ）ｅ―^Ｌｓとして表される。ここで、伝達関数Ｇ（ｓ）を実モデル２０３として表し、伝達関数ｅ―^Ｌｓをむだ時間２０４として表す。実モデル２０３は、一次遅れ系や、二次遅れ系等を含む。むだ時間２０４は、例えば、単位ステップを入力してからＬ秒後に応答するモデルである。ｓはラプラス演算子である。

　ＰＩＤ制御器２０５は、制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）を演算する操作量計算手段である。ＰＩＤ制御器２０５には、後述する補正された制御偏差２１４ａが入力される。ＰＩＤ制御器２０５においては、補正された制御偏差２１４ａに比例した値（Ｐ動作）と、補正された制御偏差２１４ａを時間積分した値（Ｉ動作）と、補正された制御偏差２１４ａを時間微分した値（Ｄ動作）とがそれぞれ加算され、その演算値となる操作量Ｕ（ｓ）が得られる。操作量Ｕ（ｓ）は、むだ時間補償器２１０の第二出力値計算手段２１２と、補正手段２２０の操作量補正手段２２２とに入力される。ＰＩＤ制御器２０５は伝達関数Ｃ（ｓ）で表される。ＰＩＤ制御器２０５の制御ゲイン（比例ゲイン）や積分ゲイン（積分時間）や微分ゲイン（微分時間）は、制御パラメータとして制御対象２０２の伝達関数Ｇ（ｓ）、すなわち実モデル２０３に応じて適宜調整される。

　検出手段２０６では、前記制御対象２０２の出力値である制御量ｙが検出される。前記制御対象２０２の出力値である制御量ｙは、制御偏差計算手段２０７と、むだ時間補償器２１０の第一出力値計算手段２１１とに入力される。

　制御偏差計算手段２０７においては、指示手段で指示された目標値ｙ＊から制御量ｙが減算されて、制御偏差２０７ａが得られる。制御偏差２０７ａは、むだ時間補償器２１０の制御偏差補正手段２１４と、補正手段２２０の第五出力値計算手段２２１とに入力される。

　むだ時間補償器２１０は、第一出力値計算手段２１１と、第二出力値計算手段２１２と、第三出力値計算手段２１３と、制御偏差補正手段２１４とから構成される。

　第一出力値計算手段２１１は、前記実モデル２０３の逆数（逆モデル）としており、伝達関数１／Ｇｎ（ｓ）として表し、詳細は後述する。第一出力値計算手段２１１においては、むだ時間２０４を除いた制御対象２０２の伝達関数の逆モデル１／Ｇｎ（ｓ）に、制御量ｙが入力されて、第一出力値２１１ａが得られる。第一出力値２１１ａは、第二出力値計算手段２１２に入力される。

　第二出力値計算手段２１２は、前記ＰＩＤ制御器２０５から出力された操作量Ｕ（ｓ）から、前記第一出力値計算手段２１１の第一出力値２１１ａが減算されて、第二出力値２１２ａを得られる。第二出力値２１２ａは、第三出力値計算手段２１３に入力される。

　第三出力値計算手段２１３は、前記実モデル２０３としており、伝達関数Ｇｎ（ｓ）として表し、詳細は後述する。第三出力値計算手段２１３においては、むだ時間２０４を除いた制御対象２０２の伝達関数Ｇｎ（ｓ）に、第二出力値２１２ａが入力されて、第三出力値２１３ａが得られる。第三出力値２１３ａは、制御偏差補正手段２１４に入力される。

　制御偏差補正手段２１４は、前記制御偏差２０７ａから、前記第三出力値２１３ａが減算されて、補正された制御偏差２１４ａが得られる。補正された制御偏差２１４ａは、前記ＰＩＤ制御器２０５に入力される。

　補正手段２２０は、第五出力値計算手段２２１と、操作量補正手段２２２と、から構成される。

　第五出力値計算手段２２１は、入力値に比例した値を出力する比例要素で構成される。制御ゲイン（比例ゲイン）はＫ_ｄｉｓｔとされる。第五出力値計算手段２２１においては、前記制御偏差２０７ａにＫ_ｄｉｓｔが乗算されて、第五出力値２２１ａが得られる。第五出力値２２１ａは、操作量補正手段２２２に入力される。

　操作量補正手段２２２においては、前記ＰＩＤ制御器２０５から出力される操作量Ｕ（ｓ）に、前記第五出力値２２１ａが加算されて、補正された操作量２２２ａが得られる。補正された操作量２２２ａは、制御対象２０２に入力される。

　以上の構成により、フィードバック制御装置２０１は、次のフィードバック制御方法を用いてフィードバック制御を行う。すなわち、図１６に示すように、フィードバック制御装置２０１は、むだ時間を含む制御対象２０２の制御量ｙをむだ時間２０４を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデル１／Ｇｎ（ｓ）に入力して、第一出力値２１１ａを演算し（Ｓ１）、この第一出力値２１１ａを前記制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）から減算して、第二出力値２１２ａを演算し（Ｓ２）、この第二出力値２１２ａをむだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数Ｇｎ（ｓ）に入力して、第三出力値２１３ａを演算し（Ｓ３）、この第三出力値２１３ａを制御偏差から減算して、補正された制御偏差２１４ａを演算する（Ｓ４）。そして、フィードバック制御装置２０１は、補正された制御偏差２１４ａに基づいてフィードバック制御を行うのである（Ｓ５）。

　また、フィードバック制御装置２０１は、図１７（ａ）に示す構成としてもよい。
　すなわち、フィードバック制御装置２０１のむだ時間補償器２１０は同じ構成として、補正手段２２２の第五出力値計算手段２２１は、積分制御器とされる。積分制御器の制御ゲイン（積分ゲイン）はＩ_ｄｉｓｔとされる。前記制御偏差２０７ａがＩ_ｄｉｓｔに対応した時間だけ積分されて第五出力値２２１ａが得られる。第五出力値２２１ａは、操作量補正手段２２２に入力される。

　また、フィードバック制御装置２０１は、図１７（ｂ）に示す構成としてもよい。
　すなわち、フィードバック制御装置２０１は、補正手段２２０の代わりに、第四出力値計算手段２１５を具備する。

　第四出力値計算手段２１５は、特定の周波数成分のみを通過させるフィルタ、詳細には、設定した周波数以上の周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタとしており、伝達関数Ｆ（ｓ）として表す。第四出力値計算手段２１５においては、伝達関数Ｆ（ｓ）に、第三出力値計算手段２１３から出力される第三出力値２１３ａが入力されて、第四出力値２１５ａが得られる。第四出力値２１５ａは、制御偏差補正手段２１４に入力される。

　制御偏差補正手段２１４においては、前記制御偏差２０７ａから、前記第四出力値２１５ａが減算されて、補正された制御偏差２１４ａが得られる。補正された制御偏差２１４ａは、ＰＩＤ制御器２０５に入力される。

　ＰＩＤ制御器２０５においては、補正された制御偏差２１４ａから操作量Ｕ（ｓ）が得られる。操作量Ｕ（ｓ）は、前記制御対象２０２と、むだ時間補償器２１０の第二出力値計算手段２１２とに入力される。

　以上の構成により、フィードバック制御装置２０１は、次のフィードバック制御方法を用いてフィードバック制御を行う。すなわち、図１８に示すように、フィードバック制御装置２０１は、むだ時間２０４を含む制御対象２０２の制御量ｙをむだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数の逆モデル１／Ｇｎ（ｓ）に入力して、第一出力値２１１ａを演算し（Ｓ１１）、この第一出力値２１１ａを前記制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）から減算して、第二出力値２１２ａを演算し（Ｓ１２）、この第二出力値２１２ａをむだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数Ｇｎ（ｓ）に入力して、第三出力値２１３ａを演算し（Ｓ１３）、この第三出力値２１３ａを伝達関数Ｆ（ｓ）に入力して、第四出力値２１５ａを演算し（Ｓ１４）、この第四出力値２１５ａを制御偏差２０７ａから減算して、補正された制御偏差２１４ａを演算する（Ｓ１５）。そして、フィードバック制御装置２０１は、補正された制御偏差２１４ａに基づいてフィードバック制御を行うのである（Ｓ１６）。

　次に、むだ時間補償器２１０と、補正手段２２０を前述の構成とした根拠を、図１９から図２３を用いて説明する。

　ｓｍｉｔｈのむだ時間補償器２６３（図２９）では、むだ時間を制御パラメータ（詳細には定数Ｌ）とするため、制御対象２６１のむだ時間の定数Ｌと、制御対象２６１のモデル化によるむだ時間推定値の定数Ｌｎとの間に誤差が生じると、制御が不安定となる。そこで、制御対象２６１のむだ時間を外乱として扱い、外乱オブザーバで外乱を補償することにより、制御対象２６１のむだ時間を補償する。

　図１９（ａ）において、むだ時間の伝達関数ｅ―^Ｌｓを含む制御対象２６１の実モデル２６５を伝達関数Ｇ（ｓ）として、ＰＩＤ制御器２６２によりフィードバック制御を行うものとする。ここで、制御対象２６１のむだ時間の伝達関数ｅ―^Ｌｓを外乱ｄとして、図１９（ａ）を等価変換すると図１９（ｂ）のように表すことができる。外乱ｄの信号は以下の数１５で表される。

　次に、前記外乱ｄを補償するため、外乱オブザーバにより外乱ｄを推定する。

　図２０（ａ）に示すように、伝達関数ｅ―^Ｌｓを含まない制御対象２６１の実モデル２６５の逆モデル（逆モデル推定値２６７と呼ぶ）を形成して、この逆モデル推定値２６７に制御量ｙを入力する。この時、逆モデル推定値２６７は、伝達関数１／Ｇｎ（ｓ）で表される。そして、制御量ｙは、以下の数１６で表される。

　ここで、ＰＩＤ制御器２６２の出力である操作量Ｕ（ｓ）から、前記逆モデル推定値２６７に制御量ｙを入力し、その出力（演算値）を減算した値は、以下の数１７で表される。

　ここで、Ｇ（ｓ）とＧｎ（ｓ）が等しく、モデルに誤差がないとするならば、Ｇ（ｓ）＝Ｇｎ（ｓ）となり、数１７は、以下の数１８で表される。

　すなわち、数１８は数１５と等しくなるので、数１８の計算値を求めることで、外乱ｄの推定値を求めることができる。

　次に、図２０（ｂ）に示すように、伝達関数ｅ―^Ｌｓを含まない制御対象２６１のモデル（実モデル推定値２６８と呼ぶ）を形成して、この実モデル推定値２６８に推定した外乱ｄを入力する。このとき、実モデル推定値２６８は、伝達関数Ｇｎ（ｓ）で表される。そして、この実モデル推定値２６８の出力に制御量ｙを足し合わせると、演算値は以下の数１９で表される。

　ここで、Ｇ（ｓ）とＧｎ（ｓ）が等しく、モデルに誤差がないとするならば、Ｇ（ｓ）＝Ｇｎ（ｓ）となり、数１９は、以下の数２０で表される。

　数２０の演算値（フィードバック値２６９）は、むだ時間の伝達関数ｅ^－Ｌｓを除いた制御対象２６１の伝達関数Ｇ（ｓ）、即ち実モデル２６５に操作量Ｕ（ｓ）を入力したときの出力であり、むだ時間の影響を取り除いた制御量ｙを意味する。言い換えれば、外乱オブザーバによって制御パラメータにむだ時間を用いることなく、フィードバックループ（フィードバック値２６９）からむだ時間を追い出せたこととなる。従って、むだ時間に関係なくＰＩＤ制御器２６２の制御ゲイン（フィードバックゲイン）を大きくできるため、制御の応答性を良くすることができる。

　また、制御対象のむだ時間に変化が生じて、推定したむだ時間の誤差が増大（Ｌ１からＬ４になるにつれて誤差が増大）した場合には、ｓｍｉｔｈのむだ時間補償では、制御量ｙが発散してシステムが不安定となるが（図２１（ａ）参照）、外乱オブザーバによるむだ時間補償では、むだ時間の影響を外乱として検出するので、あらゆるむだ時間に対応でき、制御量ｙが発散せず、システムが不安定とならない（図２１（ｂ）参照）。

　このように、フィードバック制御でのむだ時間補償は、むだ時間を取り除くのではなく、むだ時間をフィードバックループの外に追い出して、制御ゲインを増大させることで、制御性能を向上させることとしている。

　次に、モデルの誤差による影響について検討する。前述のように、外乱オブザーバによるむだ時間補償は、制御対象２６１のむだ時間の伝達関数ｅ^－Ｌｓを含まない実モデル２６５、即ちＧ（ｓ）を制御パラメータとして用いる。モデルに誤差があれば、つまりＧ（ｓ）≠Ｇｎ（ｓ）であれば、数２０は、以下の数２１で表される。

　すなわち、制御対象の実モデル２６５に基づいたフィードフォワード制御を行うのと等価であり、制御量ｙにモデルの誤差分の定常偏差などが発生する。

　このモデルの誤差の影響を補償する要素を図２０（ｂ）に追加すると図２２（ａ）のようになる。つまり、外乱オブザーバによる補償要素を、目標値ｙ＊と制御量ｙとの偏差を求めた後に減算して、モデルの誤差の影響を制御偏差として求められる形とする。そして、その制御偏差と比例制御器２７０における制御ゲインＫ_ｄｉｓｔの積をモデルの誤差の補償要素として、ＰＩＤ制御器２６２の出力である操作量Ｕ（ｓ）に加算する（補正手段２２０）。このように構成することで、モデルの誤差による制御量ｙの定常偏差を抑えることができる。
　尚、前記比例制御器２７０は、制御対象の特性により積分制御器としてもよく、ＰＩ制御器（比例積分制御器）としてもよい。

　また、図２２（ｂ）のように構成して、モデルの誤差の影響を補償する要素を追加してもよい。つまり、実モデル推定値２６８の出力値を特定の周波数成分、本実施形態においては、設定した周波数以上の周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタ２７１に入力させてから、制御偏差を減算する構成とする。これにより、むだ時間の影響により不安定になる高い周波数域のみでむだ時間補償を有効にし、それ以下の周波数では補償要素が無効となるので、モデルの誤差による制御量ｙの定常偏差を抑えることができる。

　図２３は、モデルの誤差による影響を示すグラフである。図２３（ａ）は、Ｇ（ｓ）＝Ｇｎ（ｓ）であり、モデルの誤差がない場合である。これによると目標値ｙ＊と制御量ｙの定常的な偏差である定常偏差は発生せず、制御量ｙは目標値ｙ＊に収束する。図２３（ｂ）は、Ｇ（ｓ）≠Ｇｎ（ｓ）であり、モデルの誤差が５０％程度ある場合である。これによると定常偏差が発生する。図２３（ｃ）は、Ｇ（ｓ）≠Ｇｎ（ｓ）であり、モデルの誤差が５０％程度ある場合に、モデルの誤差の影響を補償する要素を追加した場合である。これによると定常偏差が発生せず、制御量ｙは目標値ｙ＊に収束する。

　次に前述の一実施形態と同様のフィードバック制御装置２４０を作業車両３００におけるＨＳＴ（Ｈｙｄｒｏ　Ｓｔａｔｉｃ　Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ）の斜板角度制御に適用した場合を説明する。

　はじめに、図２４を用いて、作業車両３００の全体構成を説明する。作業車両３００は、エンジン２３０と、フライホイール２３１と、エンジン制御装置２３２と、ＨＳＴ２３３と、差動装置２３４と、タイヤ２３６と、速度レバー２３７と、変化率制限手段２３８と、μ設定ダイヤル２３９と、フィードバック制御装置２４０とを備える。

　エンジン２３０は、作業車両３００が駆動するための回転動力を発生するものである。エンジン２３０のクランク軸２３０ａは、フライホイール２３１と連動連結される。エンジン２３０の回転動力は、クランク軸２３０ａを介してフライホイール２３１に伝達される。

　フライホイール２３１は、慣性力を蓄えることによりエンジン２３０を滑らかに回転させるものである。フライホイール２３１は、クランク軸２３０ａにより伝達される回転動力により回転する。フライホイール２３１の回転数は、磁気ピックアップ式のセンサや、ロータリエンコーダ等の回転数センサ２３１ａにより検出される。

　エンジン制御装置２３２は、エンジン２３０の回転数の制御を行うものである。エンジン制御装置２３２は、回転数センサ２３１ａに接続される。エンジン制御装置２３２は、回転数センサ２３１ａにより検出されるフライホイール２３１の回転数に基づいて、エンジン２３０の回転数の制御を行う。

　ＨＳＴ２３３は、可変容量型の油圧ポンプをエンジン２３０により駆動させて、発生した油圧を固定容量型の油圧モータで回転力に変換する。ＨＳＴ２３３は、油圧ポンプに備えられた可動斜板２３３ａの角度に応じて当該油圧ポンプによる作動油の吐出量や吐出方向を変化させて、油圧モータの回転数及び回転方向を調整する。これにより、油圧ポンプの入力軸２３３ｂから入力されたエンジン２３０の回転動力が無段階に変速されて、油圧モータの出力軸２３３ｃに出力される。油圧ポンプの入力軸２３３ｂの一端は、フライホイール２３１と連動連結され、エンジンの回転動力がＨＳＴ２３３に伝達される。

　差動装置２３４は、回転動力を分配するものである。差動装置２３４には、油圧モータの出力軸２３３ｃの一端が連動連結されて、ＨＳＴ２３３で変速されたエンジン２３０の回転動力が伝達される。当該伝達される回転動力は、差動装置２３４により左右に分配される。
　差動装置２３４の左右には、車軸２３５の一端がそれぞれ連動連結される。車軸２３５は、差動装置２３４により分配された回転動力を伝達する。

　タイヤ２３６には、車軸２３５の他端が連動連結され、車軸２３５から伝達される回転動力により回転する。

　速度レバー２３７は、タイヤ速度（タイヤ２３６の回転数）Ｓを設定（Ｓｔ）するものである。作業者は速度レバー２３７を操作して、タイヤ速度Ｓを調整する。

　変化率制限手段２３８は、可動斜板２３３ａの目標値ｙ＊を所定の変化率に制限するものである。μ設定ダイヤル２３９で設定されたμ（摩擦係数）の値に応じて変化率の制限値Ｂが決定される。μの値は、タイヤ２３６の接地面の状況に応じて適宜変更される。
　可動斜板２３３ａの目標値ｙ＊の変化率と、前記μ設定ダイヤル２３９で設定された変化率の制限値Ｂとを比較して、可動斜板の目標値ｙ＊が決定される。変化率制限手段２３８から、目標値ｙ＊が出力される。

　フィードバック制御装置２４０は、後述するように、アクチュエータ２４１と、ＰＩＤ制御器２４２と、外乱オブザーバによるむだ時間補償器２４５と、補正手段２４６と、を具備する。アクチュエータ２４１の回転軸には、ＨＳＴ２３３の可動斜板２３３ａが連動連結される。フィードバック制御装置２４０には、アクチュエータ２４１の回転軸の目標角度（目標値ｙ＊）が入力され、アクチュエータ２４１の回転軸の角度（制御量ｙ）が出力される。

　このような構成において、作業者は、速度レバー２３７とμ設定ダイヤル２３９を操作することにより、変化率制限手段２３８からアクチュエータ２４１の目標値ｙ＊がフィードバック制御装置２４０に入力される。そして、フィードバック制御装置２４０から出力されるアクチュエータ２４１の制御量ｙに基づいて、ＨＳＴ２３３の油圧ポンプにおける可動斜板２３３ａの角度が変更されて、当該油圧ポンプによる作動油の吐出量や吐出方向が変更され、エンジン２３０からフライホイール２３１を介して伝達された回転動力が変速される。変速された回転動力は、差動装置２３４、車軸２３５を介して、タイヤ２３６に伝達される。

　尚、本実施形態においては、タイヤ速度Ｓの制御において、フィードバック制御装置２４０以降はオープン制御となり、制御量ｙに応じた斜板の角度により、タイヤ速度Ｓが決定される構成となっているが、これに限定するものでなく、例えば、出力軸２３３ｃに回転数センサを設け、タイヤ２３６の回転数等をフィードバックして、タイヤ速度Ｓの制御を行う構成としてもよい。

　次に、図２５を用いて、フィードバック制御装置２４０の構成について説明する。

　フィードバック制御装置２４０は、制御対象となるアクチュエータ２４１と、ＰＩＤ制御器２４２と、制御量ｙの検出手段となる角度センサ２４３と、制御偏差計算手段２４４と、外乱オブザーバによるむだ時間補償器２４５と、補正手段２４６とを具備する。前述のように、フィードバック制御装置２４０には、アクチュエータ２４１の回転軸の目標角度（目標値ｙ＊）が入力され、アクチュエータ２４１の回転軸の角度（制御量ｙ）が出力される。

　アクチュエータ２４１は、前記ＨＳＴ２３３の可動斜板２３３ａの傾斜角度を変更するものである。アクチュエータ２４１は、サーボモータ等により構成される。アクチュエータ２４１の伝達関数は、むだ時間を含む、Ｇ（ｓ）ｅ―^Ｌｓとして表される。

　ＰＩＤ制御器２４２は、アクチュエータ２４１の操作量Ｕ（ｓ）を演算する操作量計算手段である。ＰＩＤ制御器２４２には、後述する補正された制御偏差２５０ａが入力される。ＰＩＤ制御器２４２においては、制御偏差２５０ａに比例した値（Ｐ動作）と、制御偏差２５０ａを時間積分した値（Ｉ動作）と、制御偏差２５０ａを時間微分した値（Ｄ動作）とがそれぞれ加算され、その演算値となる操作量Ｕ（ｓ）が得られる。この操作量Ｕ（ｓ）は、むだ時間補償器２４５の第二出力値計算手段２４８と、補正手段２４６の操作量補正手段２５２と、に入力される。ＰＩＤ制御器２４２は伝達関数Ｃ（ｓ）で表され、ＰＩＤ制御器２４２の制御ゲイン（比例ゲイン）や積分ゲイン（積分時間）や微分ゲイン（微分時間）は、制御パラメータとしてアクチュエータ２４１の伝達関数Ｇ（ｓ）に応じて適宜調整される。

　角度センサ２４３は、ロータリエンコーダや、ホールセンサ等で構成される。この角度センサ２４３によりアクチュエータ２４１の制御量ｙが検出される。制御量ｙは制御偏差計算手段２４４と、外乱オブザーバによるむだ時間補償器２４５の第一出力値計算手段２４７とに入力される。
　尚、該角度センサ２４３は、前記アクチュエータ２４１と一体的に構成されてもよい。

　制御偏差計算手段２４４においては、前記変化率制限手段２３８から指示されたアクチュエータ２４１の回転軸における角度の目標値ｙ＊から、前記角度センサ２４３が検出した制御量ｙが減算され、制御偏差２４４ａが得られる。制御偏差２４４ａは、外乱オブザーバによるむだ時間補償器２４５の制御偏差補正手段２５０と、補正手段２４６の第五出力値計算手段２５１とに入力される。

　外乱オブザーバによるむだ時間補償器２４５は、第一出力値計算手段２４７と、第二出力値計算手段２４８と、第三出力値計算手段２４９と、制御偏差補正手段２５０とで構成される。

　第一出力値計算手段２４７は、むだ時間を除いたアクチュエータ２４１の推定された伝達関数の逆数（逆モデル推定値）であり、伝達関数１／Ｇｎ（ｓ）として表される。第一出力値計算手段２４７においては、むだ時間を除いたアクチュエータ２４１の伝達関数の逆モデル１／Ｇｎ（ｓ）に、前記角度センサ２４３で検出された制御量ｙが入力されて、第一出力値２４７ａが得られる。第一出力値２４７ａは、第二出力値計算手段２４８に入力される。

　第二出力値計算手段２４８においては、前記ＰＩＤ制御器２４２から出力された操作量Ｕ（ｓ）から、前記第一出力値計算手段２４７の第一出力値２４７ａが減算されて、第二出力値２４８ａが得られる。第二出力値２４８ａは、第三出力値計算手段２４９に入力される。

　第三出力値計算手段２４９は、むだ時間を除いたアクチュエータ２４１の推定された伝達関数Ｇｎ（ｓ）として表される。第三出力値計算手段２４９においては、むだ時間を除いたアクチュエータ２４１の伝達関数Ｇｎ（ｓ）に、第二出力値２４８ａが入力されて、第三出力値２４９ａが得られる。第三出力値２４９ａは、制御偏差補正手段２５０に入力される。

　制御偏差補正手段２５０においては、前記制御偏差２４４ａから、前記第三出力値２４９ａが減算されて、補正された制御偏差２５０ａが得られる。補正された制御偏差２５０ａは、前記ＰＩＤ制御器２４２に入力される。

　このように構成することにより、アクチュエータ２４１に含まれるむだ時間を外乱として扱い、むだ時間をフィードバックループの外に追い出すことができる。したがって、ＰＩＤ制御器２４２の制御ゲインを大きく設定することが可能となるので、安定して制御を行うとともに、制御量ｙの応答性を良くすることができる。また、アクチュエータ２４１のむだ時間が、むだ時間補償器２４５の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でアクチュエータ２４１のむだ時間が変化した場合や、むだ時間のモデル化に誤差が生じた場合であっても、アクチュエータ２４１のむだ時間の補償が可能で、安定して制御を行うことができる。

　補正手段２４６は、第五出力値計算手段２５１と、操作量補正手段２５２とで構成される。

　第五出力値計算手段２５１は、ＰＩ制御器であり、入力値に比例した値を出力する比例要素と、入力値の累積値を出力する積分要素とで構成される。比例ゲインはＫ_ｄｉｓｔとされ、積分ゲインはＩ_ｄｉｓｔとされる。アクチュエータ２４１の特性に応じて、Ｋ_ｄｉｓｔ及びＩ_ｄｉｓｔが適宜調整される。アクチュエータ２４１の積分要素が小さい場合は、比例ゲインＫ_ｄｉｓｔを０として、第五出力値計算手段２５１をＩ制御器として動作させてもよく、アクチュエータ２４１の積分要素が大きい場合は、積分ゲインＩ_ｄｉｓｔを０として、第五出力値計算手段２５１をＰ制御器として動作させてもよい。その演算値となる第五出力値２５１ａは、操作量補正手段２５２に入力される。

　操作量補正手段２５２においては、ＰＩＤ制御器２４２から出力される操作量Ｕ（ｓ）に、第五出力値２５１ａが加算されて、補正された操作量２５２ａが得られる。補正された操作量２５２ａは、指令電圧Ｖｄとしてアクチュエータ２４１に入力される。

　このように構成することにより、経年変化等でアクチュエータ２４１の実モデルとなる伝達関数Ｇ（ｓ）が変化した場合や、アクチュエータ２４１の実モデルとなる伝達関数Ｇ（ｓ）のモデル化に誤差が生じた場合においても、目標値ｙ＊と制御量ｙの定常偏差が発生しない。

　尚、前記ＰＩＤ制御器２４２、制御偏差計算手段２４４、外乱オブザーバによるむだ時間補償器２４５及び補正手段２４６は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等で構成され、所定のプログラムを用いて補正された制御偏差２５０ａや、補正された操作量２５２ａが演算される構成としてもよい。

　また、フィードバック制御装置２４０は、次のように構成してもよい。すなわち、図２６に示すように、フィードバック制御装置２４０は、第三出力値２４９ａを設定した周波数以上の周波数成分のみを通過させるハイパスフィルタに入力させてから、第四出力値２５３ａを得る。そして、第四出力値２５３ａを制御偏差補正手段２５０に入力する。制御偏差補正手段２５０においては、制御偏差２４４ａから、第四出力値２５３ａが減算されて、補正された制御偏差２５０ａが得られる。補正された制御偏差２５０ａは、ＰＩＤ制御器２４２に入力される。ＰＩＤ制御器２４２においては、補正された制御偏差２５０ａから操作量Ｕ（ｓ）が得られる。そして、操作量Ｕ（ｓ）がアクチュエータ２４１に入力される。

　これにより、むだ時間の影響で不安定になる高い周波数域のみでむだ時間補償を有効にし、それ以下の周波数では補償要素が無効となるので、モデルの誤差による制御量ｙの定常偏差を抑えることができる。

　次に、図２７から図２８を用いて、図２４のシステムの計測結果を示す。

　図２７に示すように、作業車両３００においては、速度レバー２３７を操作して、タイヤ速度Ｓの制御を行う。このように、外乱オブザーバによるむだ時間補償器２４５がある場合（Ｓａ）は、外乱オブザーバによるむだ時間補償器２４５がない場合（Ｓｂ）に比べて、ＰＩＤ制御器２４２の比例ゲインを４０倍に大きくしても不安定とならず、斜板制御の応答性を改善することができる。

　つづいて、μの任意の設定（μ１からμ５）に対する斜板制御（速度制御）の結果を図２８に示す。図２８（ａ）に示すようなＰＩＤ制御器２４２のみ（すなわち外乱オブザーバを用いたむだ時間補償器２４５なし）の場合と比較して、図２８（ｂ）に示すようなむだ時間補償器２４５ありの場合の方が、速度レバー２３７の操作直後の応答がよく、速度制御の制限値Ｂと同様の傾きで斜板制御ができていることがわかる。タイヤ速度Ｓは速度制御の制限値Ｂに対して時間方向にオフセットした応答、すなわち、むだ時間の遅れを補償した応答となっている。これは、むだ時間をフィードバックループから追い出して制御する本制御の特徴といえる。

　以上のように、むだ時間２０４を含む制御対象２０２のフィードバック制御装置２０１であって、前記制御対象２０２の制御量ｙを検出する検出手段２０６と、むだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数の逆モデルに、前記制御量ｙを入力して、第一出力値２１１ａを得る第一出力値計算手段２１１と、前記制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）から、前記第一出力値２１１ａを減算して、第二出力値２１２ａを得る第二出力値計算手段２１２と、むだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数に、前記第二出力値２１２ａを入力して、第三出力値２１３ａを得る第三出力値計算手段２１３と、前記制御量ｙの目標値ｙ＊から、前記制御量ｙを減算して、制御偏差２０７ａを得る制御偏差計算手段２０７と、前記制御偏差２０７ａから、前記第三出力値２１３ａを減算して、補正された制御偏差２１４ａを得る制御偏差補正手段２１４と、前記補正された制御偏差２１４ａを入力して、前記制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）を得る操作量計算手段となるＰＩＤ制御器２０５と、を具備するものである。

　これにより、むだ時間２０４を含む制御対象２０２のフィードバック制御において、制御対象２０２のむだ時間２０４を補償して、フィードバックループの外にむだ時間２０４を追い出すことが可能となる。したがって、制御ゲインを大きくした場合であっても制御が不安定とならなくなる。そのため、制御ゲインを大きく設定して、制御量ｙの応答性を良好にすることができる。また、制御対象２０２のむだ時間２０４がむだ時間補償器２１０の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でむだ時間２０４が変化した場合や、むだ時間２０４のモデル化に誤差が生じた場合であっても、むだ時間２０４を補償することができ、安定して制御を行うことができる。

　また、前記制御偏差２０７ａに所定の比例ゲインを乗算して、または、前記制御偏差２０７ａを所定の時間積分して、第五出力値２２１ａを得る第五出力値計算手段２２１と、前記操作量Ｕ（ｓ）に、前記第五出力値２２１ａを加算して、補正された操作量２２２ａを得る操作量補正手段２２２と、を具備するものであるので、経年変化等で制御対象２０２の実モデルが変化した場合や、制御対象２０２のモデル化に誤差が生じた場合であっても、目標値と制御量の定常偏差が発生しない。

　また、本発明の一実施形態に係るフィードバック制御装置は、むだ時間２０４を含む制御対象２０２のフィードバック制御装置２０１であって、前記制御対象２０２の制御量ｙを検出する検出手段２０６と、むだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数の逆モデルに、前記制御量ｙを入力して、第一出力値２１１ａを得る第一出力値計算手段２１１と、前記制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）から、前記第一出力値２１１ａを減算して、第二出力値２１２ａを得る第二出力値計算手段２１２と、むだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数に、前記第二出力値２１２ａを入力して、第三出力値２１３ａを得る第三出力値計算手段２１３と、特定の周波数成分のみを通過させるフィルタに、前記第三出力値２１３ａを入力して、第四出力値２１５ａを得る第四出力値計算手段２１５と、前記制御量ｙの目標値ｙ＊から、前記制御量ｙを減算して、制御偏差２０７ａを得る制御偏差計算手段２０７と、前記制御偏差２０７ａから、前記第四出力値２１５ａを減算して、補正された制御偏差２１４ａを得る制御偏差補正手段２１４と、前記補正された制御偏差２１４ａを入力して、前記制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）を得る操作量計算手段となるＰＩＤ制御器２０５と、を具備するものである。

　これにより、むだ時間２０４を含む制御対象２０２のフィードバック制御において、制御対象２０２のむだ時間２０４を補償して、フィードバックループの外にむだ時間２０４を追い出すことが可能となる。したがって、制御ゲインを大きくした場合であっても制御が不安定とならなくなる。そのため、制御ゲインを大きく設定して、制御量ｙの応答性を良好にすることができる。また、制御対象２０２のむだ時間２０４がむだ時間補償器２１０の制御パラメータに含まれないため、経年変化等でむだ時間２０４が変化した場合や、むだ時間２０４のモデル化に誤差が生じた場合であっても、むだ時間２０４を補償することができ、安定して制御を行うことができる。また、経年変化等で制御対象２０２の実モデルが変化した場合や、制御対象２０２のモデル化に誤差が生じた場合であっても、目標値ｙ＊と制御量ｙの定常偏差が発生しない。

　また、本発明の一実施形態に係るフィードバック制御装置２０１は、むだ時間２０４を含む制御対象２０２の制御量ｙを、むだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数の逆モデルに入力して第一出力値２１１ａを演算し、前記第一出力値２１１ａを、前記制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）から減算して第二出力値２１２ａを演算し、前記第二出力値２１２ａを、むだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数に入力して第三出力値２１３ａを演算し、前記第三出力値２１３ａを、制御偏差２０７ａから減算して補正された制御偏差２１４ａを演算し、前記補正された制御偏差２１４ａに基づいてフィードバック制御を行うものである。

　また、本発明の一実施形態に係るフィードバック制御装置２０１は、むだ時間２０４を含む制御対象２０２の制御量ｙを、むだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数の逆モデルに入力して第一出力値２１１ａを演算し、前記第一出力値２１１ａを、前記制御対象２０２の操作量Ｕ（ｓ）から減算して第二出力値２１２ａを演算し、前記第二出力値２１２ａを、むだ時間２０４を除いた前記制御対象２０２の伝達関数に入力して第三出力値２１３ａを演算し、前記第三出力値２１３ａを、特定の周波数成分のみを通過させるフィルタに入力して第四出力値２１５ａを演算し、前記第四出力値２１５ａを、制御偏差２０７ａから減算して補正された制御偏差２１４ａを演算し、前記補正された制御偏差２１４ａに基づいてフィードバック制御を行うものである。

　本発明は、四輪を独立して操舵することが可能な車両の技術に利用することが可能であり、より詳細には、操作具に基づいて前記四輪を操舵するための制御の技術に利用することが可能である。

Claims

　２つの前輪及び２つの後輪からなる車輪と、
　前記車輪にそれぞれ連結され、前記車輪を操舵する操舵用アクチュエータと、
　前記車輪にそれぞれ連結され、前記車輪を駆動する駆動用アクチュエータと、
　任意の方向に傾倒されることで操作可能であり、前記操舵用アクチュエータの動作を指示する第一操舵用操作具と、
　前記駆動用アクチュエータの動作を指示する駆動用操作具と、
　前記第一操舵用操作具が傾倒された場合、前記第一操舵用操作具が傾倒された方向に前記車輪を操舵するとともに、前記駆動用操作具が操作された場合、前記駆動用操作具の操作量に基づいて前記車輪を駆動する制御手段と、
　を具備する車両。
　前記第一操舵用操作具は、
　任意の方向に捩られることで操作可能であり、
　前記制御手段は、
　前記第一操舵用操作具が傾倒されない状態で捩られた場合、所定の第一旋回中心周りを前記第一操舵用操作具が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、前記車輪を操舵する請求項１に記載の車両。
　前記制御手段は、
　前記第一操舵用操作具が捩られた状態で傾倒された場合、前記第一操舵用操作具の傾斜方向及び傾斜角度に基づいて第二旋回中心を決定し、前記第二旋回中心周りを前記第一操舵用操作具が捩られた回転方向へ旋回可能となる向きに、前記車輪を操舵する請求項２に記載の車両。
　前記前輪に連結された前記操舵用アクチュエータの動作を指示する第二操舵用操作具と、
　前記第二操舵用操作具の操作量に基づいて定められる旋回中心周りを旋回することが可能な前記前輪の操舵角を算出し、前記前輪の操舵角が算出された操舵角となるように前記前輪に連結された前記操舵用アクチュエータを動作させる制御手段と、
　を具備する請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の車両。
　前記操舵用アクチュエータは、
　前記前輪を９０度以上操舵することが可能な請求項４に記載の車両。
　前記制御手段は、
　前記第二操舵用操作具の操作量及び前記駆動用操作具の操作量に基づいて、前記車輪が路面に対して滑ることなく前記旋回中心周りを旋回することが可能な前記車輪の速度を算出し、前記車輪の速度が算出した速度となるように前記駆動用アクチュエータを動作させる請求項５に記載の車両。
　前記制御手段は、
　前記算出した速度が、所定の値を超えないように制限する請求項６に記載の車両。
　入力に対する応答までの遅れ時間であるむだ時間を含む制御対象の制御量を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデルに入力して第一出力値を演算し、
　前記第一出力値を、前記制御対象の操作量から減算して第二出力値を演算し、
　前記第二出力値を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数に入力して第三出力値を演算し、
　前記第三出力値を、制御偏差から減算して補正された制御偏差を演算し、
　前記補正された制御偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック制御方法。
　入力に対する応答までの遅れ時間であるむだ時間を含む制御対象の制御量を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数の逆モデルに入力して第一出力値を演算し、
　前記第一出力値を、前記制御対象の操作量から減算して第二出力値を演算し、
　前記第二出力値を、むだ時間を除いた前記制御対象の伝達関数に入力して第三出力値を演算し、
　前記第三出力値を、特定の周波数成分のみを通過させるフィルタに入力して第四出力値を演算し、
　前記第四出力値を、制御偏差から減算して補正された制御偏差を演算し、
　前記補正された制御偏差に基づいてフィードバック制御を行うフィードバック制御方法。