 砂糖瓶の砂糖に箸を突っ込み、瓶の淵の砂糖のほじくりを繰り返そうとしても、過去の習慣には勝てない、つまり、理の壕に入れば理の壕に従えは実在するのです。 車の制御も動作的には色々な事が考えられます。 自動車などの制御に見る遷移ではありえない遷移があれば禁止しておく必要があります また、そういった原因となる調整不良が発生することや、プログラムのプロセスに問題がないかを検討していく必用があります。 ソフト的には基本構造としてイベントやマルチロック、セマフォやクリチカルセクションで、それらをベースに新たな管理構造を有し、満杯順列イベントが存在し、考えられない程の長時間、あるいは、有り得ない組み合わせによる物が有り得るに遷移変化するまで、待ちを食らわされたりとか、長時間周期のプロセスの下敷きにされていないかなどの問題となりそうな事項が発生していないかを調査チェックする必要もあります。 これはかなり専門的でもあり制御構造としても非常に難しいと言いますか、一般的な制御プログラムやアプリケーションプログラムでもそんなに扱うことはありません。 第一、扱いながらこなせる人は本当に少ないのが現実です。 最も奥の深い制御構造域になる領域です。 この上に一般的な制御プログラムやアプリケーションプログラムを載せ込んで開発していくに等しいものです。 載せるという言葉とは若干、感触が実際的には変わりますが、この程度にしておきましょう。 ＡＢＳというのは結局、下記のような理論展開となります。 自動車自体の慣性力は走行時の速度と自動車の重さ(質量)で決まります。 慣性力をＦとしますと、質量m、速度ｖｐとすると Ｆ = m・vp ( 単位はN or Kg・m or W ) これをブレーキ期間を ｔ 秒間するとブレーキング時の慣性力はどうなるでしょうか？ ブレーキ時の慣性力を f とすると回のようになります f = m・v = (m・vp) / t ・・・・パワー(一秒間あたりの力) fs = m・v0 ・・・ 静止摩擦系数時 fd = m・v1 ・・・ 動摩擦係数時 ※ v > v0 > v1 とします。 m・v > m・v0 > m・v1 此処でスイッチされる環境は慣性力発生速度は速度的にm・v0を通り越しm・v > m・v1となる関係の内におけるｂレーキングシフトです fx = m・v - m・v1 ・・・この差分は負の余剰加速度の力の差分値です。 これがスピンのエネルギー源となります。 通常道路を動いている車がブレーキを掛ける時より、凍結等の道路では最大のブレーキ力では安定して停止できません。 従ってここにおいて通常のブレーキ作用しているブレーキ力とABSが作用して働いているブレーキ力の力の差分を fx とします。 この差分 fx をキャンセルするようにＡＢＳが時間関係からブレーキ力のトータル値(単位時間 １秒あたりの通常ブレーキ力の積分値から割り出された力)から fx 値以上で差し引いてブレーキングしているのです。(その関係は通常のブレーキング時の時間においてです) すると、車の慣性力 f に対して、摩擦係数が小さな路上でもブレーキ力を小さくしても時間を t よりさらに長くして、ブレーキ力総合では足し合わせて、同じかそれ以上にすることで総合的なブレーキ力として等価な作用をさせる事ができます。 ※全体のブレーキ時間は何度も云いますがこのＡＢＳの機構により延びます。 fd = m・v1 ・・・ 動摩擦係数時(一秒当りに換算したパワー(力)です) これが主役です、実際のブレーキ時の力は一秒当りでは fd 以下にして行います。 それを fd' とします。 fd' = m・v1' です。 すると関係式として、自動車のトータルの慣性力は Ｆ = (m・vp) = f・t = m・v・ｔ となります。 このＦ値に対して等号でイーブンなのが∫fd' ・ｄｔ = ∫ m・v1' ・ｄｔ なのです。 Ｆ = ∫fd' (ｔ)・ｄｔ = ∫ m・v1' (ｔ) ・ｄｔ となります。 F = m・v・tの ｔ と この積分時の t は時間区間(定積分)が異なりますので、分かりやすくするために、定積分形式の式を入れておく必用がありますが省略させていただきます。 つまり、後者が時間的に伸びるので t としてはトータル的に大きくなります。 単位時間当りのブレーキ力が小さければ積分された内容の値が小さく、完全停止ではありませんから、完全停止までの積分時間は当然、等号で結ぼうとすると長くなります。 ※微積分は今回は使わない予定でいましたが考え方の都合で便利なので此処だけ用いました。 さらに微積分を構造単位で深く掘り下げていきますと、より原論的な域から絡み合わせていく事が出来ます。
これは高卒の方でも、勉強をしていたか、その後に勉強をしていたかで若干の差がありますが、チョッと算数(数学)と物理を復讐すれば簡単に修得が出来ます。 大卒並の数学の素養を得る事はそんなに難しいことではありませんし、特に、特定の大学しか扱わないような数学手法は必要有りません。 思考力だけがものをいいます。 私は創造学とも呼んでいますが、悪までも記号的な扱いを、此処では単純に用いて使用しているだけにしか過ぎません。 複雑数学がお好みの方は物理をよく理解してからチャレンジしてみてください、新しい何か、発見ができるかも知れませんよ？！ ※博士クラスというのは数学をモジッて文献的な見栄えを良くすることで、格好がつくようになっていますので、大学課程で論文の参考などにしようと思っている方は参考になるかもしれませんね。 ムフッ、ムフッ！！ (いや、ゲホッ、ゲホッかなぁ〜♪) |
砂糖瓶の緩み
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砂糖瓶の砂糖に箸を突っ込み、瓶の淵の砂糖の固まりが、砕け散り、星の砂ならぬ、砂糖の星★☆となれば、夢にみる値打ちのある金平糖になります。 車のエンジン・ドライブについては下記のような組み合わせがあるということです。 �．�ソリンエンジン �▲�ソリンエンジン＋モーター ��モーター �，歪名鏥�動時(モーターが故障時も含まれる？) �△郎籠使�進時や最高加速の初速や加速特性を得ようとしたり、最高速度を得たりする駆動パワーの供給と言うことが考えられます。 �Ｄ蠡�度走行を行い安定したパワーと省エネ走行を行う場合が考えられます。 エンジンとモーターの特性で組み合わせ的にいろいろな考え方が適用されると思います。 いずれにしてもトルク特性や回転数特性などの状況に応じての効率やパワー性などにより最適な運転モードと省エネ特性を確保する事が最優先です。 ※勿論、ハイブリッドですから発電を行ってモーター用の電池の充電も行う必要があります。 こんなことを考えていくと色々な車の動作状況と組み合わせて各種の制御を電子制御で行う必要がありますので組み合わせも凄いものなのです。 そこで、現在の地上波対応のデジタルＴＶの制御モードはチャンネル等含めてどれくらい有るか御存知でしょうか？ その組み合わせは何と実に１００万通りくらいにはのぼるのだそうです。 それをリモコンで制御しているのですよ。 高々、数十通りもあれば十分ではないかと思われるのですが、実際、組み合わせて使われないものがあり、それくらいになると言う事が現実です。 そして、時々、使われない組み合わせの状況設定をユーザーがしてしまったりする事で異常が発生したりするのです。 そういう組み合わせで、使われていないにも関わらずやってくる信号で制御状態が変わるわけですが、初めから全てに禁止のモードロックと言って、排他的にする方法が取られていないわけです。 これを実施するには膨大なプログラム量と化し、大変なので通常は冗長化で対応して、信号として通常はやってこないと言う風に考えて排他処理を加えていないのです。 例えば、２つのキーを同時に押すとかいった物は殆どはキーパッド側でそれなりの処理が施されていて問題が発生する事は殆どありません。 ところがモードを切り換える途中で、まだ、切り替えが不完全時に、次の状態(遷移といいます)に移る判断の中間段階で予測し得ないキー信号などが入り、違う状態へ制御状態が移ったりして、動作不良のように見えたり、なってしまう事が出てきます。 こんな時には障害対策として排他的な処置等がプログラムで加えられていき、案外気付かずにやりそうな操作でエラーが出ないように変更されていきます。 ＴＶでは機械系部品が少ないので、組み合わせで起こる障害が殆どですが、機械系部品となるとセンサーの取り付け位置や負荷状況の変化で動作不良が発生したりします。 それが高次で複合化されてきたり、経年変化的であったり、特別な組み合わせ時でないと出てこない障害例として発生したりするのです。 これが厄介で、再現性が無いために、原因不明となったり、問題無しとして片付けられたりする事さえ出てきます。 これが怖いのです。 現代のマイコン制御による制御はオブジェクト指向による各機能目的による徹底した独立化が図られたような制御方式が用いられています。
まあ、そうでない方式を取っているのも数々ありますが、独立した機能系に個別化したプローフィールとして制御ステータスを持つことで、関連するタスクを個別的に持たせる事が出来ますので、ある意味、相互に状態監視を行う事もしやすいのです。 例えば、ブレーキを踏んでいるのに、アクセルを踏んで加速している状態はありえないはずです。 こういった相互関係の時間に関わる領域の世界の組み合わせも含めてあらゆる状態やセンサー等が機能しあい、監視しあったりしながら、機能の状態関係間に異常がないことを確認して目的とする機能が推し量られても意と言う一つの許可条件を与えたりします。 同時に子供が沢山教室で騒いでいたり、遊んでいたり、掃除をしていたり、勉強していたり等々というシーンの展開があります。
子供達は自分自身で呼吸しながら動き回り、活動し、頭を働かせています。 教室と言う枠組みで眺めると、こんな子供のシーンでさえ、まちまちでありその個別的関係を詳細に示す事は大変難しいのです。 ある子は下を向き、ある子は東を向き、ある子は上を向きさらに歌を歌っている。 こんな組み合わせを子供達全体で考え合わせると無限に近い組み合わせとなるでしょう。 そして、例えば、給食をするとしますと、誰かが複数名で当番になります。 当番のものにより、給食室へ行き、おかずやパンを運んできます。 そして、同級の生徒に給仕する為に配り歩き回ります。 それが終われば、全員で給食に対して昼食の開始という事になります。 ところでどうでしょうか？ 子供達には好き嫌いがあり、個人差がまだ激しく残っています。 そこである日の給食日は食べるのが早かったり、お変わりをするものも居れば、食べきれずに残してしまいそうになるのですが、残さず食べると言う事が子供達に命題として付加されています。 ここで当番の者は昼休み中に食器を片付ける必用があります。 そこで、ある程度、見切りがついた段階で片づけを始めます。 ところが、特別、食事の遅い者は後回しになります。 後回しの片付けの対象者です。 この遅れた対象の者が昼食時間内に食べ切れれば、自分で食器を返しに行く事になります。 また、食べきれずに、先生に一応、注意されたりしてすぐに食器を授業開始後に返しに行かせる場合、あるいは、席をみんなと少しはずして、食べきるまで返却のサインをあげない場合もあります。 これは、給食係りの当番が食器類の片付け作業の開始イベントが挙がれば、デファーラルな遅行問題として処理されます。 教室での出来事は先生の愛情教育としての考え方や生徒の状況や態度、努力姿勢によって複雑に変化していきます。 此処でデファーラルな問題と云うのは教室での食器を片付ける作業に対しての特別な生徒の問題です。 教室をコンピュータシステムと置き換えれば、何となく意味が分かっていただけるでしょう。 全ては同時に動いています。 コンピュータシステム上では、ほぼ同時的に動いています。 謎めいたデファーラルな問題は色々あり多種あります、突然、我慢しきれなくなった子供達の誰かが先生に何も言えずにおしっこを漏らしたりします。 誰も想定も予測もしていないこんな問題が発生したりするわけです。 システムに限られた事の範囲の内容を詰め込んでも、自然の外の世界と触れ合うセンサー群やスイッチ群、稼動機器類は、動きの中で自然と同じように、何と遭遇しどういう状況になるかは分からないほど沢山の事象が存在する訳です。 |
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砂糖瓶の砂糖に箸を突っ込み、瓶の淵の砂糖の固まりが剥がれ、ドーナツ型の串団子の出現の夢が出てきたりもしますが、まだ誰も試みていません。 また、遷移状態にも問題があるとは思いますね。 ＳＷ(センサーや各種信号検出のスイッチ信号)の帰還応答性の問題も含めて。 ＡＢＳが有効化し、回生ブレーキに戻り、(回生)ブレーキが利き、さらに速度が低下する。
(回生ブレーキ＞ＡＢＳ)⇔プライオリテイ、さらにブレーキ力も踏み込み量が同じなら回生ブレーキのほうがブレーキ力が上と言うことです。 (理由：時間的にサンプリング的に実行されるポンピングブレーキと同じなのでトータルの連続的な時間量のブレーキ時間が短くなると言う事で理解しましょう) そこで、ＧＡＳエンジンがかかりモーターも同時に回り続けている状態が遷移状態として出現すれば、低速の加速トルク特性がいきなり上昇しますから急加速発進する可能性がありますね。 大体、重量物というのは制御装置が入っている場合、いきなり負荷としての物理状態が急激に変化しない限りは、単独のパワー系から急障害が発生する事は考えにくいと思われます。 ハイブリッド車の場合、車を動かすパワー系のドライブユニットが２つあります。 ガソリンエンジンとモータです。 同時に動作し、パワーが足しあわされれば人間が突然異常を感じるほどの大きな変化(＝＝急加速度)という事になると思います。 で、
各々、単独では制御装置として正常的ではあっても、全体を統合して管理する総合系の制御に信頼度を低下させる要因が発生しているか、制御のプロセス上のセンサー等の調整やタイミング設計におかしいなどの物理的原因があれば発生も考えられるのでは？ その時に負荷バランスやトルクバランスというメカ系の調整バランスが崩れた状態となり、エンジンとモーターが同時に動作する遷移状態が発生するのではと思います。 おまけに機械加工組み立て後の動的トルクとランニングの効いた機械としての状態はモーター側からの負荷としては可也変化があります。 その辺りは電気・電子特有のメカニック系物理に対する物理的な派生的問題なのかもしれませんが・・・ ＡＢＳ＞回生ブレーキ ・・・ これはブレーキ時のプライオリテイ比較です。(ＡＢＳが優先します) 回生ブレーキはモーターが回転させられているときには通常ブレーキ時に有効化するはずです。 電気的な基本的としてはさらに回路をモーターを負荷としての電源接続から、切り離し、発電機としての回路を通して電源であるバッテリーへの充電へ切り換えます。 回生ブレーキとＡＢＳとの切り替えは自動です。 ※通常、ブレーキシューとブレーキパッドが完全にロックする状態を検出します。 これはある意味でブレーキーシューとブレーキパッド間の速度差が０と言う事でもあります。 そして、ある意味では同じ速度(＝＝０)でも有ります。 此処で、ＡＢＳが作動してブレーキングして、速度が０になりきらないうちに、ブレーキを解除すると、誤性認識して０からのスタートと見なし、スタートの起動トルクが必要なときに併せて調整してある、回路ロジックの組み合わせが、モーター＋ＧＡＳ(ガソリン)エンジンで最大のパワーが出るようなポジションとなってしまい、急発進する可能性があります。 速度監視が設けられていれば、まず大丈夫でしょうけれども、検出時に落とし穴が有る場合があります。 また、モード切替の制御は独立しているはずです。、現代のマイコン制御によるプログラム制御方式では・・・ この信号の状態のやり取りで不完全な状態があったりしますと、予測されない未知の遷移状況があり、これが出現すると、ここで異常が出てくる場合が想定されます。 例えば、急な坂道でもないのに、思い切りエンジンをかけ、ロー発進をせず２速や３速目から平坦ないしは下り坂気味の道路で車を発進させた場合、急発進現象となります。 おそらくこれと似たような事が出現する事も想定されます。 注意： ※ブレーキとブレーキシューがロックしていると言うことを検出する時間も必用になります。 これは検出してからブレーキが回生ブレーキが切り離されＡＢＳへ移行する時間ですが区間のタイミングを必要とします。遅行時間の発生です。逆のときもそうです。 中途半端なときにはどうでしょうか、遅れ期間が大きく生じたりしますね。 |
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砂糖瓶の砂糖に箸を突っ込み、瓶の淵の砂糖の固まりに対して、勢いが過ぎると、奇跡的にトンネルが誕生したりします。 ＡＢＳが作用すると言うのは環境のファクタが決めるものであり、スピードがある程度以上(目安は４０Km/h以上)が出ていれば、作用していきます。
通常道路で仮に６０Km走行していると、ブレーキは通常ブレーキ（回生ブレーキを含む)を使用します。 ところが道路環境が変わり凍結道路などに侵入してブレーキを掛ける時はブレーキ(シューとパッド間)の摩擦係数の方が道路とタイヤの摩擦係数より大きくなっています。 道路とタイヤの摩擦係数自体が小さくなっています、静止摩擦係数も下がり、それより小さな、動摩擦係数も下がっています。 摩擦係数が小さくなると道路とタイヤ間はある単位時間内にブレーキを掛けると、自動車の速度と重量(質量)による積は力 f = m・v （Ｎ）の慣性力がありますから、タイヤと道路の摩擦係数が小さくなると、通常ブレーキなら静止摩擦力から動摩擦力域に入っている可能性があります。 そこにおけるそれはブレーキがかかり停止するまでの時間を仮に ｔb(ｓ) とすると力 f を ブレーキ時間 ｔb で割れば、一秒間当りの力、パワーが算出できます。 静止摩擦はタイヤを平面上の道路に乗せ、紐をつけ、前へ引っ張る時にどれ程で動き出すかをチェックし動き出す直前の瞬間の力を調べるとパワーが出ます。 このパワーこそが静止摩擦係数を決める重要なファクターとなります。 その後のタイヤが引っ張られ動くパワーは動き出す直前よりも小さなパワーでも動きます。 このパワーの最小値が動摩擦係数を決める重要なファクターとなります。 ところで、この二つのパワーを先ほど算出的に示した一秒間あたりのパワーと比較しますと当然ともに小さいはずです。
つまり、車で動かす時の状態なら既に動いている状態での一秒間当りのパワーとなります。 したがって、静止摩擦時の速度を超えた動摩擦時の状態にシフトしているのであり、その時は動摩擦係数時でありタイヤが滑りながら動いている状態となるのです。 ブレーキのパワーは負の加速のパワーですが加速度に相違ありません。 車軸を中心に回転し一方向に進む間は目的以外の方向に進んではいけないのですが、この単位時間当たりのブレーキとのパワー差(余剰分)が、すべりの運動を起こすパワーエネルギーとして悪戯を道路やタイヤの歪と相乗して予測のつかない方向へスピンがかかる悪戯を起こすように作用していくのです。 微分や積分やΣの記号を用いて、物理単位を使用しながら、文章の流れより数式等々を書き込んでいくとブレーキの物理理論が出来上がります。 興味のある方は工学系の中のさらに特定専門系の大学や企業社の研究所や担当技術部並の基礎理論を構築できますよ。 ところで話を元に戻しましょう。 子供時代を思い出して下さい、運動場を走っている時、地面を蹴っていましたね。 その時、足が滑っている感じなどなかったですね。 ところが靴底がちびてきたり、砂が多いところ、雨でぬるんでいる所ではどうでしょうか、足で地を蹴っていく時、思わぬ方向へ足をとられ、こけそうになった事はありませんか。 これが滑り、スピンと同じ物である事はいささかも変わりがありません。 円上に多数の足が付いて順番に接触した地面を蹴っているのが自動車のタイヤの原理です。 どこかのお化け屋敷に火の車輪に足が付いて廻りながら進むものがいましたよね、ゲゲゲの鬼太郎でも出てきたような気がします。 とにかく静止摩擦力を力を加える物が利用して運動として展開し前へ進もうとしているのです。 ※なお単位時間１秒当りでのポンピング回数を(n)回とすれば(n)が大きければ大きいほど滑らかなＡＢＳとなりますが、機械特性からのからみでミリセコンドオーダーで設計されているそうです。
アンチロック・ブレーキ・システム (Antilock Brake System: ABS) ブレーキに関してアンチロック・ブレーキング・システムと回生ブレーキとがあり、切り換えて車を制動する時に、回生ブレーキとアンチロック・ブレーキング・システムの同じ踏み込み量時の比が、もし、ばらつきとして大きければ違和感が大きくなる事が考えられます。 ある車ではかなり緩めで、別の車ではタイト目であれば、２台の車で相当、違和感をＡＢＳ使用時に同一環境下で感じる事になると思います。 そんな事がないのかもチェックすべきではないかと考えます。 (操作感の違いに発展させる事は人間工学的に重要です) |
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砂糖瓶の砂糖に箸を突っ込み、瓶の淵の砂糖の固まりを、はずし落とそうとすると、瓶に力が加わり、移動したりひっくり返ったりします。 タイヤの外周の外形の一本の線がやってきて大地と接触し静止摩擦で大地を蹴るように周り込んで前進する。
いくらか動くと、その外形の一本は大地から離れる。 すると次の外形の一本の線が既にやってきていて、また、大地と接触し静止摩擦で大地を蹴るように周り前進する。 そして、いくらか動くと、その外形の一本は大地から離れる。 その連続的な繰り返しをタイヤの１周にわたって行い、さらに連続して繰り返されるとタイヤが何回も回りながら前進していけるわけです。 実際のタイヤはある程度道路に対して沈みますので、同時に大地に直接、接触しているのは一本の腺ではなく腺の集合となり、面積になります。
これはタイヤが動く原理ですが、ブレーキがかかりシューとパッド間がロック状態となると車がブレーキが利かず滑る状態となります。 これはその道路表面に対して、摩擦係数が維持できず、動摩擦係数となるほどの力を車が慣性力として既に持っているために、既に動摩擦係数でしか扱えない範囲シフトになっているのです。 ブレーキと言うのは慣性力を物理のエネルギーを扱う単位時間内で時間相殺します。 摩擦係数が変わるとブレーキ有効期間の時間内の一秒当りのブレーキングに要したエネルギーとしてのパワーが単位時間の摩擦係数として物が動き出す開始点のその向こうの動摩擦力の範囲にある場合は静止摩擦係数ではブレーキを扱えなくなるのです。 静止摩擦力のほうが大きいので動摩擦力下では余剰エネルギー成分が、より不安定な動きもたらす力、パワーとして作用します。 それが車のスピンと言う横滑りなのです。 で、ポンピングブレーキに似せて単位時間当たりのブレーキング力を通常のブレーキ力より下げてやるのです。 それは調度、先ほどの０〜１００％の時間長のなかで可変させてやれば、可能となり、[ブレーキ(シューとパッド間)の摩擦係数 ＝or＞ 道路とタイヤの摩擦係数]の状態からブレーキが有効に作用する[ブレーキ(シューとパッド間)の摩擦係数 ＜or＝ 道路とタイヤの摩擦係数]の時の範囲内に機械・物理的に変えてブレーキを実行すると言うのがＡＢＳです。 (勿論、ブレーキングは１００％では通常ブレーキとなります、０％ではノーブレーキ状態です、上限は１００％以下の適合値です) 適合値はブレーキシューとパッド(ｏｒデイスク)間の回転の速度差が０となりロックした時をピークの％テージを最大値としますが通常は若干、低めとなります。 当然、最大の単位時間あたりのブレーキング力が弱められますからブレーキが完全に利くまでは時間がかかります。 このようなメカニズムがアンチロック・ブレーキング・システムと言う物です。 人工的に平均の単位時間当たりの摩擦係数を等価的に変えています。 ※回生ブレーキとＡＢＳの切り替えはブレーキシューがロックしていると言うことを検出してのちＡＢＳ側に自動的に切り替わります。
ここでロックと言う状態は自転車で言うと急ブレーキなどをかけ完全にブレーキのゴムパッドと自転車の輪が一体化し、ブレーキとしては車輪が回らない状態のことを言います。 砂地ですと、この時はブレーキは利いていても慣性力によりタイヤが路上を不安定に横滑りしたりして自転車をふらつかせ移動させ転倒の元になります。 通常のブレーキはブレーキがかかっても車輪がいきなり回転ストップとならないくらいの状態から少しずつブレーキを掛けやがて停止のロック状態に持ち込みます。 ＡＢＳは時間の分割により、少しずつ、ブレーキを掛けます、完全に停止するまでには、その為に時間を要すると云うことです。 自転車でもポンピングブレーキ(掛けたり緩めたりを断続的に繰り返す)は出来ますが、なれないと事故の元ですので止めておきましょう。 −念のために ^^ − |
