シミュレーション 1 ， 2 の結果と考察

Table 6.2にシミュレーション1で使用した各ゲインの値を示し，Table 6.3にシミュレーショ

ン2で使用した各ゲインの値を示す．ただし，シミュレーション1と同じものは省略した．

シミュレーション1のハンドル角の結果をFig．6-1に示し，キャンバ角の結果をFig．6-2に 示す．

また，シミュレーション2のハンドル角の結果をFig．6-3に示し，キャンバ角の結果をFig．6-4 に示す．

第6章 シミュレーション

Table 6.2: シミュレーション1で用いたゲイン 従来手法キャンバ角に関するゲイン Kp 4.55 従来手法キャンバ角速度に関するゲイン Kv -0.49

マスタハンドル角度に関するゲイン K₁ 900.0 マスタハンドル角速度に関するゲイン K₂ 60.0

自転車ハンドル角度に関するゲイン K_h 900.0 自転車ハンドル角速度に関するゲイン Dh 60.0

提案手法キャンバ角に関するゲイン K_ϕ 526.4 提案手法キャンバ角速度に関するゲイン K_ϕ˙ 122.8 提案手法2バックステッピングのゲイン Kzθ˙ 20.0

Table 6.3: シミュレーション2で用いたゲイン 従来手法キャンバ角に関するゲイン K_p 2.90 従来手法キャンバ角速度に関するゲイン Kv -1.13

-1 0 1 2 3 4

0 2 4 6 8 10

angle [degree]

time [sec]

Conventional Proposal 1 Proposal 2

Fig. 6-1: シミュレーション1における自転車ハンドル角度応答比較

第6章 シミュレーション

-0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0 2 4 6 8 10

angle [degree]

time [sec]

Conventional Proposal 1 Proposal 2

Fig. 6-2: シミュレーション1におけるキャンバ角度応答比較

-5 -4 -3 -2 -1 0 1 2

0 2 4 6 8 10

angle [degree]

time [sec]

Conventional Proposal 1 Proposal 2

Fig. 6-3: シミュレーション2における自転車ハンドル角度応答比較

第6章 シミュレーション

-0.1 0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

angle [degree]

time [sec]

Conventional Proposal 1 Proposal 2

Fig. 6-4: シミュレーション2におけるキャンバ角度応答比較

Fig．6-1とFig．6-2の結果より，従来手法に比べ提案手法は少ないハンドル操作でキャンバ角 の変動を抑えていることが確認できる．

同じ条件で実験しているため，従来の線形制御による安定化よりも，提案手法の非線形制御に よる安定化の方が優れていることがわかる．

また，バックステッピング法を用いる提案手法2よりも，提案手法1の方がわずかだが変動を 抑えられている．この理由は，シミュレーションではハンドルに関するゲインをTable 6.2のよう に高く設定することができるためだと考えられる．これにより，リアプノフの安定定理により導 かれた操舵角指令値ϕcmdに遅れなく追従できているため，理想的に変動が抑えられているものと 考えられる．

また，Fig．6-3とFig．6-4の結果から，従来手法では自転車が転倒していることがわかる．こ れは自転車速度が2.0m/sにおいては線形制御により安定化できるが，1.5m/sでは安定化できな いことを示す．

この理由は，従来手法ではキャンバ角，角速度のゲインが速度によって求まるためだと考えら れる．Table 6.2，Table 6.3のようにキャンバ角速度に関するゲインは負の値をとる．3.5秒の時 点で外乱が与えられた瞬間にキャンバ角速度は正になる．このとき，キャンバ角は0付近のため

第6章 シミュレーション

(5.4)式より，操舵角指令値ϕcmdはキャンバ角速度の影響を大きく受けることがわかる．Fig．6-1

の3.5秒のところを見ても，ハンドル角が一度負の方向へ行き，正の方向へ向かっているのが確 認できる．Table 6.2，Table 6.3と比較してわかるように速度が1.5m/sの方がキャンバ角速度に 関するゲインの絶対値が大きい．したがって，2.0m/sにおいては倒れなかった自転車が，1.5m/s では倒れてしまったと考えられる．また，(5.11)式をTable 6.1のパラメータにより計算すると，

√γ ≈1.63と求まる．ここからも，1.5m/sでは安定化できないことがわかる．

一方提案手法では，速度が2.0m/sから1.5m/sになっても従来手法に比べキャンバ角の変動は 少ない．この理由として，提案手法ではキャンバ角，角速度のゲインを速度によって決めていな いことが挙げられる．このことから，提案手法の姿勢安定化は従来の線形制御での姿勢安定化に 比べ，より低速でも安定化できていることがわかる．