加速度と角速度の関係を整理（旋回編）

この記事は、比較チャート　旋回編の解説について書いています。

加速編、減速編 に続いて 勢いで旋回編も整理してみます。^^

旋回の加速度と角速度は少々ややこしく話が長くなるので、
今回はいきなりG-Bowlグラフ表示の読み方から入ります。

G-Bowl表示は見たまま、オレンジのボールがコロコロ転がる様子で、
前後方向・左右方向の加速度がどう組み合わさって働いているかを
直感的に理解できます。



問題は↑このグラフ表示。アクセル／ブレーキ操作とハンドル操作のタイミングを見るには
ここから動きを読み取りますが、ごちゃごちゃしてWebのヘルプにも詳しい説明が無い。

しばらく眺めると、何となーく こうかな〜？と見えては来ますが。

それにしても理屈に合わないのは、iPhoneの狭い画面を有効活用しようとして、
グラフエリアをコンパクトにする工夫を凝らしているから。それを読み解いてみます。



まずは角速度（ヨー：紫）から見ます。

GPSマップのコースと角速度の対応を灰色線で結びました。
コースの各コーナーと角速度のピークが対応します。

角速度はグラフ中央、紫の水平線が 0（ヨー軸回りに回転してない）を表し、
それより上側が時計回りの右回転（＋方向）、下側が左回転（−方向）を表します。

角速度は回転（自転）の速さ、つまり 回転角度÷回転時間 です。

角速度のグラフは相対的に曲がり具合を見れば良いのですが、１目盛りの大きさが
何なのか調べて（実験して）みると、10秒間に 180° 回る角速度に相当します。

180° ＝ π rad（ラジアン）なので、１目盛りは π/10 [rad/秒]

【訂正】
大雑把な実測から推測しましたが間違いでした。実際はピタリπ/10ではない。一般的な運転でグラフエリアに収まるよう係数を掛けてます。（将来バージョンアップで実測値を示すかも）ヨーレートは実測値を使う必要性が薄く、相対的にグラフの形を見る目的で表示比率を設定できます。


続いて、横方向の加速度（横G：緑）を見ます。

横方向の加速度はグラフ底辺の横軸が 0（直進してる）を示し、
右向き／左向きに関係なく、絶対値で横Gを示してます。

これが解り難い。本来は右向きを正、左向きを負とすべきところを、
左向きの時は上下逆転しています。（つまり絶対値で表示）

加速／減速Gを絶対値で表してグラフエリアを節約したのと同じことしてます。

でも横Gは、加速／減速Gのような赤／青色の塗り分けをしていないので、
自分で右向き／左向き、どちらなのかを見分ける必要があります。

見分けるポイントは角速度の ＋／− です。グラフの下に描き込んだ 実線・破線が
示すように、角速度が右回転(＋)ならば横Gは右向き、左回転(−)ならば左向きです。

角速度はiPhone内蔵の3Dジャイロで、横Gも内蔵のGセンサーで得ていて、両者は
良く相関します。横Gが働いた結果、旋回してヨー軸回りに自転するので当然ですが。

なぜ、横Gと角速度の両方を表示するんだろう？ ちょっと不思議な気もします。
横Gだけでは左右の区別が出来ず、左向きを負とするとグラフエリアが大きくなるから？

あるいはマニアックな人向けに、ハンドル切って横Gが働いても、リアが横滑りして
ヨー軸回りの自転が伴わないケースも考慮してか？

余談ですが、初マイカーの３代目プレリュードはメカ式4WSを装備して、高速道の
レーンチェンジでは横Gだけ働いて、ヨー軸回りに回らない平行移動の感覚でした。
あれなら横Gと角速度が一致しないシーンがありがちかも？


横Gと角速度の関係をシンプルな定常円旋回で見てみます。

円形コース（半径10m）を一定速度（23km/h）で旋回すると想定します。



横Gリミットの0.4G に 角速度２目盛り分の 2π/10 [rad/秒] が相当して、
角速度の目盛りの決め方はこれくらいがちょうど良いのかな、と思います。
　
　
横G／角速度のグラフ形状と、クルマの動きの関係はちょい面倒なのでまたの機会に。

以前、散々書き散らした コーナリングの話 の焼き直しですが、長くなりそう。^^;