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20070426 実機走行実験！ †

①速度測定実験 †

実機の速度を測定する実験を行いたいと思います。

目的
プログラム内でのトラクションモータ制御値とパスファインダー（実機）の速度の関係を調査する。
実験方法
一定距離の直線を走行させて、走破時間をストップウォッチで計測する。
実験条件
593mmの直線コースを、モーター制御値 255 128 64 32 でそれぞれ走行させる。

速度測定実験結果 †

実験結果を以下にしめします。

考察
- 実験1,2,3は制御値(電圧)とほぼ速度と比例の関係を確認した。
- 実験4は低電圧のため、にかかる負荷トルクにモータトルクが影響を受けていると思われる。
- バッテリー状態がフルで無くまた、残量も不明の為、データは参考値となる。
- ストップウォッチは人間の目視のため不正確の可能性がある。

利用できそうな計算式の導出 †

計算式の導出？
バッテリー残量が？％のときの速度と制御値Xの関係を1次式で近似すると以下のようになります。
Y=2.0552X+51.445
※X＝０のときY=0になるはずなので、式そのものは明らかに間違いです、、が、制御量がある程度大きいときには上式で近似することにしましょう。

②定常円旋回実験 †

ある角度にステアリングをきったまま同一速度で旋回運動をさせる実験です。

目的
舵角δと旋回半径Rの関係を調査すること
実験方法
舵角と速度を固定し、定常円旋回運動をさせ、Path Finderの走行軌跡を調べる
実験条件
一定速度V=325(mm/s2)、一定舵角δ=0.698(rad)・・・40°

定常円旋回実験結果 †

走行させたものを動画で録画しました。
録画したものを画像処理してなんとか定常円旋回性能をしることができました。
下の図はステアリングを40°に固定したときの軌跡です。きれいな円を描いています。

実験結果

走行軌道より旋回半径　R=111 (mm)

定常円旋回計算式確認 †

定常円旋回計算式
一定速度V(mm/s2)、一定舵角δ(°)の定常円旋回運動は以下の式で表されます。

R= (1+AV'2')L/δ　・・・（１）

※上式の導出は四輪と等価な二輪車モデルからの一般例なので省略
```
R:旋回半径(mm)
L:ホイールベース（:車軸間距離） (mm) 
δ:舵角(rad) 
V:速度(mm/s2) 
A:スタビリティファクタ
```
上式より
A=(Rδ/L – 1 )/V'2'; ・・・（２）
スタビリティファクタAの導出

実験結果を(2)式に代入

A=(111*0.69 / 88 –1 ) / (325'2')　

A=-1.22×10'-6'

ここで
```
A >0 アンダーステア(US) ・・・速度増加とともにRが増加する。
A =0 ニュートラルステア(NS)　
A <0 オーバーステア(OS)　・・・速度増加とともにRが減少する。
```
であるので

パスファインダーは オーバーステア（OS) の特性をもった車両ということが判明しました。

③ステアリングモーター動作実験 †

目的
プログラムから指示する制御値に対するステアリングの回転数（角速度）の導出。
ＬＥＧＯモータの定格とステアリングに力を伝達するギア比から計算してもいいのですが、結局のところ慣性モーメントその他の影響を考慮すると実際にタイアを地面につけたまま、制御の末端であるステアリングの回転数をはかったほうがより現実的だろうという判断をしています。
実験
ステアリングが90°回転するまでの経過時間を計測しました。
実験結果

実験データを対数近似(かなり無理やり）した以下の式をステアリング角速度の計算に用いる。

Y=103.29Ln(x)-209.04
```
x:制御値 (17～255)
```
制御値<16の場合、
動作しない(モータ＋ギアのトルクが摩擦にまけて動かなかったので）

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添付ファイル:

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