JP3301351B2 - Control device and method of designing the control device - Google Patents

Control device and method of designing the control device

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JP3301351B2
JP3301351B2 JP16047897A JP16047897A JP3301351B2 JP 3301351 B2 JP3301351 B2 JP 3301351B2 JP 16047897 A JP16047897 A JP 16047897A JP 16047897 A JP16047897 A JP 16047897A JP 3301351 B2 JP3301351 B2 JP 3301351B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、制御装置およびそ
の制御装置の設計方法に関し、詳しくは一般的な制御対
象についてその状態を目標状態に一致させるよう操作量
指令値を出力し、制御対象の状態を制御する制御装置お
よびかかる制御装置を設計する方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a control device and a method for designing the control device, and more particularly, to a general control target, which outputs a manipulated variable command value so as to match its state to a target state, and controls the control target. The present invention relates to a control device for controlling a state and a method for designing such a control device.

【0002】[0002]

【従来の技術】制御理論の発展と共に、種々の制御装置
が設計され、製造されているが、その一つをクラッチの
スリップ制御装置を例に挙げて説明する。クラッチのス
リップ制御装置は、例えばトルクコンバータのロックア
ップクラッチの滑りを制御するものが種々知られてい
る。これらのスリップ制御装置は、トルクコンバータの
入力,出力を直結したのでは低エンジン回転域ではエン
ジンの振動が直接変速機側に伝わって乗り心地を悪化
し、他方回転数の広い範囲で入力,出力の結合を解放し
たのでは、燃費低減作用が有効に活用されないという相
反した問題を解決するものである。
2. Description of the Related Art With the development of control theory, various control devices have been designed and manufactured. One of them will be described with reference to a clutch slip control device as an example. Various types of clutch slip control devices that control slippage of a lock-up clutch of a torque converter, for example, are known. In these slip control devices, when the input and output of the torque converter are directly connected, the vibration of the engine is directly transmitted to the transmission side in a low engine rotation range to degrade the riding comfort, while the input and output are wide in a wide range of rotation speed. Releasing the combination of the two solves the contradictory problem that the fuel consumption reduction effect is not effectively utilized.

【0003】従来、こうしたスリップ制御装置は、高い
応答性と制御の安定性とをいかに両立させるかという点
を中心に改良が続けられ、例えば現時刻の操作量指令値
を目標スリップ回転速度と実際のスリップ回転速度との
差である制御偏差量と、この偏差量の微分量および積分
量もしくはこの偏差の微分量と更にその二階の微分量か
ら算出するものが提案されている(特公平2−586
号)。あるいは、これらの量を時系列量に展開して操作
量の増分量を算出するものも提案されている(特開昭6
4−30966号)。これらの制御装置では、十分な合
わせ込みがなされていれば、所定の作動を行ない、スリ
ップ量を目標値に安定に維持・制御すると共に、安定性
を損なうことなく目標値に対する高い追従性を実現する
ことができる。
Conventionally, such a slip control device has been continuously improved with an emphasis on how to achieve both high responsiveness and control stability. For example, an operation amount command value at the current time is set to a target slip rotational speed and an actual slip speed. A control deviation amount, which is a difference from the slip rotation speed, a differential amount and an integral amount of the deviation amount, or a differential amount of the deviation and a second-order differential amount thereof are calculated. 586
issue). Alternatively, a method has been proposed in which these quantities are developed into time-series quantities to calculate the increment of the manipulated variable (Japanese Patent Laid-Open Publication No. Sho.
No. 4-30966). If these controls are sufficiently adjusted, they perform the specified operations to stably maintain and control the slip amount to the target value and realize high follow-up to the target value without deteriorating stability. can do.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
の制御装置では、制御特性が変動する制御対象、例えば
クラッチのスリップ状態を制御する系などに対して、十
分な制御が実現できないという問題があった。ロックア
ップクラッチならびにスリップ量を制御する油圧制御系
の固体間の差が大きい場合、あるいは制御系が設計され
た初期状態から摩擦材および作動油の劣化によりロック
アップクラッチの摩擦特性、即ちクラッチのμ−v特性
がスリップ速度の安定性を損なうような変化をきたした
場合には、スリップ量を目標値に安定かつ高速に制御す
ることができないのである。この点を図を用いて簡明に
説明する。
However, these control devices have a problem that sufficient control cannot be realized for a control object whose control characteristics fluctuate, for example, a system for controlling a slip state of a clutch. . When the difference between the lock-up clutch and the hydraulic control system for controlling the amount of slip is large, or when the control system is designed in an initial state, the friction material and the hydraulic oil deteriorate to reduce the friction characteristics of the lock-up clutch, that is, the μ of the clutch. If the -v characteristic changes to impair the stability of the slip speed, the slip amount cannot be controlled to the target value in a stable and high-speed manner. This point will be briefly described with reference to the drawings.

【0005】スリップ制御系の特性の変化を操作量指令
値からスリップ速度までの伝達関数のゲインと位相によ
り図示する。図28は、設計時の特性の固体間のバラツ
キを示すグラフである。クラッチの特性は、摩擦材の不
安定さや摩擦材の押しつけ方などにより、固体間で、特
に高周波域でばらつく。また、図29に示すように、摩
擦材がすり減ったり、作動油が経時的,熱的に劣化する
と、特性は、ゲイン・位相特性とも設計時の特性から下
がってくる。従来の制御装置では、こうした制御対象の
特性の大きな変化に対応して、高い応答性と安定性とを
両立させることはできなかった。
Changes in the characteristics of the slip control system are illustrated by the gain and phase of the transfer function from the manipulated variable command value to the slip speed. FIG. 28 is a graph showing the variation between the solids in the characteristics at the time of design. The characteristics of the clutch vary between solids, particularly in a high frequency range, due to the instability of the friction material and the way in which the friction material is pressed. Further, as shown in FIG. 29, when the friction material wears out or the hydraulic oil deteriorates with time and thermally, the characteristics of both the gain and the phase characteristics decrease from the characteristics at the time of design. In a conventional control device, it was not possible to achieve both high responsiveness and stability in response to such a large change in the characteristics of the controlled object.

【0006】更に、こうした制御特性の変化という問題
に加えて、こうした制御対象では、制御に大きなむだ時
間が存在するという問題があった。例えば、自動変速機
のクラッチの制御を考えると、実際にクラッチを駆動す
る高い油圧を直接制御しようとすると、制御バルブが大
型化することから、コントローラは、駆動油圧より低圧
・低流量で済むパイロット油圧をソレノイドバルブによ
り制御し、このパイロット油圧の変化によりクラッチの
作動油圧を制御するという手法を採るのが一般的であ
る。この場合には、ソレノイドバルブを制御してから実
際にクラッチが動作してその出力側の回転数が変化する
までにはかなりの遅れが存在する。この遅れが、制御上
のむだ時間となり、制御性を向上する上での問題となっ
ていた。
Further, in addition to the problem of the change in the control characteristics, there is a problem that such a control target has a large dead time in the control. For example, when considering the control of a clutch of an automatic transmission, if the direct control of a high hydraulic pressure that actually drives the clutch is performed, the control valve becomes large. In general, a method of controlling the hydraulic pressure by a solenoid valve and controlling the operating hydraulic pressure of the clutch by changing the pilot hydraulic pressure is adopted. In this case, there is a considerable delay from when the solenoid valve is controlled until the clutch actually operates and its output-side rotational speed changes. This delay is a dead time in control, and has been a problem in improving controllability.

【0007】こうした特性変化の問題は、現実の装置で
は常に存在するので、実際に用いられる制御装置では、
制御の安定性を優先するあまり、制御系の応答性を緩や
かなものとすることが多い。この結果、定常的な運転状
態が長く続くような状況下では、目標スリップ回転速度
を安定に維持するが、入力側であるエンジンのトルク変
動を遮断したり、目標スリップ回転速度が変動する過渡
運転状態に追従してトルクの伝達効率を高めることがで
きなかった。
[0007] Such a problem of characteristic change always exists in a real device, and therefore, in a control device actually used,
In many cases, the stability of the control is prioritized so that the response of the control system is moderate. As a result, in a situation where a steady operating state continues for a long time, the target slip rotation speed is stably maintained, but the torque fluctuation of the engine on the input side is cut off, or the transient operation in which the target slip rotation speed fluctuates. The torque transmission efficiency could not be increased following the state.

【0008】本発明の制御装置は、こうした問題を解決
し、制御対象に特性変化が生じた場合にも安定性を損な
うことがなく、かつ制御における高い応答性を実現する
ことを目的している。かかる制御装置法の好適な適用例
として、クラッチのスリップ制御装置をあげることがで
きる。本発明は、こうした目的を達成するために、次の
構成を採った。
[0008] The control device of the present invention is intended to solve such a problem and to realize high responsiveness in control without losing stability even when a characteristic change occurs in a controlled object. . A preferred application example of such a control device method is a clutch slip control device. The present invention has the following features to attain the object.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段およびその作用・効果】本
発明の制御装置は、制御特性上大きなむだ時間を有する
制御対象の操作量指令値を求め、該操作量指令値を該制
御対象に出力することにより、該制御対象の状態を目標
状態に一致させる制御装置であって、前記制御対象の制
御状態を検出する制御状態検出手段と、該検出された制
御状態から、前記むだ時間後の該制御対象の複数の状態
量を予測する状態予測手段と、前記制御対象を低次の線
形モデルにより同定して得られたモデルを用い、かつ前
記予測された複数の状態量を入力としてスライディング
モード制御を行なって、前記操作量指令値を出力するス
ライディングモード制御手段とを備えたことを要旨とす
る。
The control device of the present invention obtains a manipulated variable command value of a controlled object having a large dead time in terms of control characteristics and outputs the manipulated variable command value to the controlled object. A control state detection means for detecting a control state of the control target, and a control state detection means for detecting the control state of the control target, and A state prediction means for predicting a plurality of state quantities of the control target, and a model obtained by identifying the control target by a low-order linear model, and a sliding mode control using the predicted plurality of state quantities as an input. And a sliding mode control means for outputting the manipulated variable command value.

【0010】こうした制御装置によれば、制御特性上大
きなむだ時間を有する制御対象に対して、これを直接制
御の対象とするのではなく、制御状態からむだ時間後の
制御対象の複数の状態量を予測し、これを用いてスライ
ディングモード制御を行なう。したがって、スライディ
ングモード制御を低次の線形モデルにより同定して得ら
れたモデルを用いて行なうことができ、制御特性上大き
なむだ時間を有する制御対象に対しても、スライディン
グモード制御の特性を十分に引き出すことができる。従
って、制御対象の特性が大きく変化したり、大きな外乱
が存在する場合やむだ時間が変動するような場合でも、
スライディングモード制御による制御の安定性、応答性
の良さを十分に享受することができる。こうした利点
は、制御対象を、単に高次のモデルにより同定した場合
には、得られないものである。
According to such a control device, a controlled object having a large dead time due to control characteristics is not directly controlled, but a plurality of state quantities of the controlled object after a dead time from the control state. Is predicted, and the sliding mode control is performed using this. Therefore, the sliding mode control can be performed using a model obtained by identifying a low-order linear model, and even for a control object having a large dead time in the control characteristics, the characteristics of the sliding mode control can be sufficiently improved. Can be withdrawn. Therefore, even when the characteristics of the control target change significantly, when there is a large disturbance, or when the dead time fluctuates,
It is possible to sufficiently enjoy control stability and responsiveness by the sliding mode control. These advantages cannot be obtained if the control target is simply identified by a higher-order model.

【0011】制御特性上の大きなむだ時間としては、該
制御対象の応答時間と同じオーダーもしくは応答時間よ
り大きいものを考えることができる。もとより、むだ時
間は、応答時間より短いものを制御対象としても差し支
えない。こうした制御装置は、例えば、自動変速機のク
ラッチを制御対象とするものなどを考えることができ、
直接はスリップ回転数を制御するものを考えることがで
きるが、こうした制御対象では、制御対象の応答時間は
数十ミリ秒、むだ時間としても同じ程度のオーダーとな
ることが多い。本発明の制御装置は、こうした長いむだ
時間を持つ系を制御対象とするとき、特に好適である。
As the large dead time in the control characteristics, it is possible to consider that the dead time is the same as or longer than the response time of the controlled object. Of course, the dead time may be shorter than the response time as a control target. Such a control device can be, for example, a device that controls a clutch of an automatic transmission.
Although it is conceivable to directly control the slip rotation speed, in such controlled objects, the response time of the controlled object is on the order of several tens of milliseconds, and the same as dead time in many cases. The control device of the present invention is particularly suitable when a system having such a long dead time is to be controlled.

【0012】こうした構成では、むだ時間後の制御対象
複数の状態量の予測を、制御対象の内部状態量および
過去の操作量指令値を用いて行なうものとすることがで
きる。また、スミス法によりむだ時間後の複数の状態量
を予測する構成も好適である。
In such a configuration, the prediction of a plurality of state quantities of the control target after the dead time can be performed using the internal state quantity of the control target and the past operation amount command value. A configuration in which a plurality of state quantities after a dead time are predicted by the Smith method is also suitable.

【0013】こうした制御装置を設計する本発明の設計
方法は、制御特性上大きなむだ時間を有する制御対象の
操作量指令値を求め、該操作量指令値を該制御対象に出
力することにより、該制御対象の状態を目標状態に一致
させる制御装置を設計する方法であって、(a)前記制
御対象の操作量指令値と制御状態との関係から該制御対
象のモデルを同定する工程、(b)該モデルを、むだ時
間部分とダイナミクス部分とに分離する工程、(c)該
ダイナミクス部分については、低次の線形モデルにより
近似する工程、(d)該線形モデルおよび前記むだ時間
に基づいて状態予測制御器を設計する工程、(e)前記
線形モデルに基づいて、前記状態予測制御器の出力を制
御入力とするスライディングモード制御の設計パラメー
タを設定する工程を備えたことを要旨としている。
According to the design method of the present invention for designing such a control device, an operation amount command value of a controlled object having a large dead time in terms of control characteristics is obtained, and the operation amount command value is output to the controlled object. A method of designing a control device that matches a state of a control target to a target state, comprising: (a) identifying a model of the control target from a relationship between an operation amount command value of the control target and a control state; (b) ) Separating the model into a dead time part and a dynamics part, (c) approximating the dynamics part by a low-order linear model, and (d) a state based on the linear model and the dead time. Designing a predictive controller; and (e) setting design parameters for sliding mode control using the output of the state predictive controller as a control input based on the linear model. It is summarized in that with.

【0014】この設計方法によれば、制御対象のモデル
を同定した後、このモデルをむだ時間部分とダイナミク
ス部分とに分離し、ダイナミクス部分については、低次
の線形モデルにより近似する。その後、この線形モデル
およびむだ時間に基づいて状態予測制御器を設計し、こ
の状態予測制御器の出力を制御入力とするスライディン
グモード制御の設計パラメータを設定する。
According to this design method, after a model to be controlled is identified, the model is separated into a dead time part and a dynamics part, and the dynamics part is approximated by a low-order linear model. Thereafter, a state prediction controller is designed based on the linear model and the dead time, and design parameters for the sliding mode control using the output of the state prediction controller as a control input are set.

【0015】工程(c)における低次の線形モデルとし
ては、二次の線形モデルを用いることができる。また、
工程(c)の後で、前記線形モデルを、制御対象の状態
とその目標値との偏差を積分する積分器を加えて該モデ
ルを拡大する工程を備えるものとし、工程(d)(e)
では、拡大されたこの線形モデルを用いることも可能で
ある。こうした制御装置の設計方法は、自動変速機のク
ラッチを制御対象とし、直接的にはスリップ回転数を制
御する制御装置の設計方法に適用することができる。
As the low-order linear model in the step (c), a second-order linear model can be used. Also,
After the step (c), the linear model is provided with a step of expanding the model by adding an integrator for integrating a deviation between a state of a control target and a target value thereof, and the steps (d) and (e).
Then, it is also possible to use this expanded linear model. Such a method of designing a control device can be applied to a method of designing a control device that directly controls a slip rotation speed by controlling a clutch of an automatic transmission as a control target.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以上説明した本発明の構成・作用
を一層明らかにするために、以下本発明の好適な実施例
について説明する。図1は、本発明の一実施例としての
自動変速機10におけるクラッチ制御装置の全体構成を
示す概略構成図である。自動変速機10の制御は、エン
ジンEGの制御と関連しているため、図1では、エンジ
ン制御コンピュータ50を、自動変速制御コンピュータ
30と共に示している。なお、自動変速機10は、アク
セルペダルAPにより開度が調整されるスロットルバル
ブTHVにより吸入空気量が調整されるエンジンEGと
一体に構成されており、内部には後述する油圧を制御す
る油圧制御装置20が組み込まれている。また、エンジ
ン回転速度を検出するセンサなどのセンサ群が、エンジ
ンEGや自動変速機10およびその周辺に設けられてお
り、これらのセンサ群からの信号が、自動変速制御コン
ピュータ30やエンジン制御コンピュータ50に接続さ
れている。実施例のクラッチ制御装置は、後述するよう
に、各種のセンサ群40からの信号を入力しつつ、自動
変速機10の変速点においてスリップ速度Nfukiを
目標回転数N*に一致させるよう制御を行なう。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In order to further clarify the configuration and operation of the present invention described above, a preferred embodiment of the present invention will be described below. FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of a clutch control device in an automatic transmission 10 as one embodiment of the present invention. Since the control of the automatic transmission 10 is related to the control of the engine EG, the engine control computer 50 is shown together with the automatic transmission control computer 30 in FIG. The automatic transmission 10 is integrally formed with an engine EG whose intake air amount is adjusted by a throttle valve THV whose opening is adjusted by an accelerator pedal AP, and has a hydraulic control for controlling a hydraulic pressure described later inside. The device 20 is incorporated. Further, a sensor group such as a sensor for detecting an engine rotational speed is provided in the engine EG, the automatic transmission 10, and its vicinity, and signals from these sensor groups are transmitted to the automatic transmission control computer 30 and the engine control computer 50. It is connected to the. As will be described later, the clutch control device of the embodiment performs control so that the slip speed Nfuki matches the target rotation speed N * at the shift point of the automatic transmission 10 while inputting signals from various sensor groups 40. .

【0017】このスリップ制御装置には、種々のセンサ
群40が設けられている。センサ群40からの信号を列
記すると、エンジン制御コンピュータ50に入力されて
いる信号としては、エンジン回転速度、吸入空気流量、
吸入空気温度等がある。また、エンジン制御コンピュー
タ50および自動変速制御コンピュータ30に入力され
ている信号としては、スロットル開度、車速、エンジン
水温、ブレーキスイッチなどがある。更に、自動変速制
御コンピュータ30に入力されている信号としては、シ
フトポジション、パターンセレクトスイッチ、オーバド
ライブスイッチ、油圧制御装置20内の後述するC0セ
ンサ,C2センサの出力、トランスミッション油温、マ
ニュアルシフトスイッチなどがある。
The slip control device is provided with various sensor groups 40. When the signals from the sensor group 40 are listed, the signals input to the engine control computer 50 include an engine speed, an intake air flow rate,
There are intake air temperature and the like. Further, signals input to the engine control computer 50 and the automatic transmission control computer 30 include a throttle opening, a vehicle speed, an engine water temperature, a brake switch, and the like. Further, signals input to the automatic transmission control computer 30 include a shift position, a pattern select switch, an overdrive switch, outputs of a C0 sensor and a C2 sensor described later in the hydraulic control device 20, a transmission oil temperature, and a manual shift switch. and so on.

【0018】エンジン制御コンピュータ50は、吸入空
気通路に設けられた第2スロットルバルブの開度を制御
するスロットルモータMやエンジンEGに設けられた燃
料噴射弁あるいはイグナイタなどに接続されており、燃
料噴射量や点火時期の制御を行なっている。自動変速制
御コンピュータ30は、油圧制御装置20に設けられた
ソレノイドバルブを制御することにより、ソレノイドバ
ルブにより制御される各油圧の制御を介して、自動変速
機10を制御する。なお、自動変速制御コンピュータ3
0からソレノイドバルブへの制御信号は、エンジン制御
コンピュータ50にも入力されており、エンジン制御コ
ンピュータ50は、自動変速機10の動作状態を知るこ
とができる。エンジン制御コンピュータ50と自動変速
制御コンピュータ30とは、このほか、現在の変速段の
情報や、現在のエンジンEGの負荷を示す信号(Q/
N)などをやり取りしている。したがって、エンジン制
御コンピュータ50は、自動変速機10の動作状態を知
って、エンジンEGの燃料噴射量や点火時期を制御する
ことができるし、自動変速制御コンピュータ30は、現
在のエンジンEGの動作状態を知って、変速段の切り換
え制御等を行なうことができる。
The engine control computer 50 is connected to a throttle motor M for controlling the opening of a second throttle valve provided in the intake air passage, a fuel injection valve or an igniter provided for the engine EG, and the like. Controls the amount and ignition timing. The automatic transmission control computer 30 controls the solenoid valve provided in the hydraulic control device 20 to control the automatic transmission 10 through control of each hydraulic pressure controlled by the solenoid valve. The automatic transmission control computer 3
The control signal from 0 to the solenoid valve is also input to the engine control computer 50, and the engine control computer 50 can know the operation state of the automatic transmission 10. The engine control computer 50 and the automatic transmission control computer 30 also output information on the current gear position and a signal (Q /
N) etc. are exchanged. Therefore, the engine control computer 50 can control the fuel injection amount and the ignition timing of the engine EG by knowing the operation state of the automatic transmission 10, and the automatic transmission control computer 30 can control the current operation state of the engine EG. , It is possible to perform the control for switching the gear position.

【0019】実施例のクラッチ制御装置は、自動変速制
御コンピュータ30の内部に実現される装置である。こ
のクラッチ制御装置は、自動変速機のB3コントロール
バルブと呼ばれるバルブの開度を制御することによりク
ラッチの解放側の回転数Nfukiを目標回転数N*に
制御するものである。このクラッチ制御装置の設計方法
および内部構成について説明する前に、自動変速機10
の構造について、簡略に説明する。図2は、自動変速機
10の構造を示す模式図である。また、図3は、各変速
壇にいて、各コントロールバルブやスイッチがどのよう
に状態になっているかを示す説明図である。
The clutch control device of the embodiment is a device realized inside the automatic transmission control computer 30. This clutch control device controls the opening degree of a valve called a B3 control valve of an automatic transmission to control the clutch-release-side rotation speed Nfuki to a target rotation speed N *. Before describing a design method and an internal configuration of this clutch control device, the automatic transmission 10
Will be briefly described. FIG. 2 is a schematic diagram showing the structure of the automatic transmission 10. As shown in FIG. FIG. 3 is an explanatory diagram showing how each control valve and switch are in a state at each shift bed.

【0020】図2に示すように、自動変速機10の機構
部は、前置式オーバドライブプラネタリギヤユニットか
らなる副変速機構Dと、単純連結3プラネタリギヤトレ
インからなる前進4速・後進1速の主変速機構Mとを組
み合わせた5速構成となっており、この機構部がロック
アップクラッチL付きのトルクコンバータTに連結され
ている。
As shown in FIG. 2, the mechanical parts of the automatic transmission 10 are mainly composed of a sub-transmission mechanism D comprising a front type overdrive planetary gear unit and a forward 4-speed and reverse 1-speed consisting of a simple connection of three planetary gear trains. It has a five-speed configuration in which a speed change mechanism M is combined, and this mechanism is connected to a torque converter T with a lock-up clutch L.

【0021】副変速機構Dは、前置式オーバドライブプ
ラネタリギヤユニットを構成するサンギヤS0,キャリ
アC0,リングギヤR0に関連してワンウェイクラッチ
F−0、これに並列に結合された多板クラッチC−0お
よびこれと直列に結合された多板ブレーキB−0を備え
ている。主変速機構Mは、サンギヤS1〜S3、キャリ
アC1〜C3、リングギヤR1〜R3をそれぞれ一つず
つ備えたギヤユニットP1からP3を備え、これらのギ
ヤユニットP1〜P3を、変速要素として適宜直結し
て、単純連結3プラネタリギヤトレインを構成してい
る。各ギヤユニットP1〜P3の変速要素に関連して、
多板クラッチC1〜C3、バンドブレーキB−1、多板
ブレーキB−2〜B−4、ワンウェイクラッチF−1,
F−2が配設されている。これらのギヤユニットの連結
構成やクラッチおよびブレーキの配置などは、周知のも
のである。なお、自動変速機10には、クラッチC−0
のドラムの回転を検出するC0センサSN1、クラッチ
C−2のドラムの回転を検出するC2センサSN2、多
板クラッチC1〜C3の解放側の回転数であるスリップ
速度Nfukiを検出するスリップ速度センサSN3な
ども設けられている。また、図2には示していないが、
各クラッチおよびブレーキには、それらの摩擦材を係合
・解放操作するピストン・シリンダ機構からなる油圧サ
ーボ機構が設けられている。
The auxiliary transmission mechanism D includes a one-way clutch F-0 associated with a sun gear S0, a carrier C0, and a ring gear R0 constituting a front type overdrive planetary gear unit, and a multi-plate clutch C-0 connected in parallel to the one-way clutch F-0. And a multi-disc brake B-0 connected in series with the brake. The main transmission mechanism M includes gear units P1 to P3 each having one sun gear S1 to S3, one carrier C1 to C3, and one ring gear R1 to R3, and these gear units P1 to P3 are directly connected as transmission elements as appropriate. Thus, a simple connection three planetary gear train is configured. In relation to the shift elements of each gear unit P1 to P3,
Multiple disc clutches C1 to C3, band brake B-1, multiple disc brakes B-2 to B-4, one-way clutch F-1,
F-2 is provided. The connection configuration of these gear units and the arrangement of the clutch and brake are well known. The automatic transmission 10 has a clutch C-0.
C0 sensor SN1 for detecting the rotation of the drum of the clutch C2, a C2 sensor SN2 for detecting the rotation of the drum of the clutch C-2, and a slip speed sensor SN3 for detecting the slip speed Nfuki which is the number of rotations of the multiple disc clutches C1 to C3 on the releasing side. And so on. Although not shown in FIG. 2,
Each clutch and brake is provided with a hydraulic servo mechanism composed of a piston / cylinder mechanism for engaging and disengaging the friction members.

【0022】この自動変速機10では、図1に示したエ
ンジンEGの出力軸の回転は、トルクコンバータTを介
して副変速機構Dの入力軸INに伝達され、入力軸IN
に連結するキャリアC0を常時回転させている。このキ
ャリアC0の回転は、上記油圧制御装置20による制御
の下で各摩擦係合要素を解放した状態、あるいはブレー
キB−0のみ係合させた状態とすることにより、出力軸
OUに対して遮断され、いわゆるニュートラル状態とな
る。
In this automatic transmission 10, the rotation of the output shaft of the engine EG shown in FIG. 1 is transmitted to the input shaft IN of the auxiliary transmission mechanism D via the torque converter T, and the input shaft IN
Is constantly rotated. The rotation of the carrier C0 is interrupted to the output shaft OU by releasing each frictional engagement element under the control of the hydraulic control device 20 or by engaging only the brake B-0. And a so-called neutral state is established.

【0023】自動変速機10を第1速の変速状態とする
には、クラッチC−0を係合させて副変速機構Dを直結
とし、主変速機構MのクラッチC−1を係合し、ワンウ
ェイクラッチF−2を係合状態とする他は、他の摩擦係
合要素を全て解放とする。このとき、入力軸INの回転
は、リングギヤR0,上記クラッチC−1経由でギヤユ
ニットP3のサンギヤS3に入る。ギヤユニットP3の
リングギヤR3は、ワンウェイクラッチF−2により逆
回転が阻止されているので、入力軸INの回転は、最終
的には、キャリアC3から出力軸OUに、第1速回転と
して出力される。
To set the automatic transmission 10 to the first speed shift state, the clutch C-0 is engaged to directly connect the subtransmission mechanism D, and the clutch C-1 of the main transmission mechanism M is engaged. Except for the one-way clutch F-2 being engaged, all other frictional engagement elements are released. At this time, the rotation of the input shaft IN enters the sun gear S3 of the gear unit P3 via the ring gear R0 and the clutch C-1. Since the reverse rotation of the ring gear R3 of the gear unit P3 is prevented by the one-way clutch F-2, the rotation of the input shaft IN is finally output as the first speed rotation from the carrier C3 to the output shaft OU. You.

【0024】自動変速機10を第2速、第3速・・に各
々設定する場合の各摩擦係合要素の状態を図3に示し
た。図3では、○印はクラッチおよびブレーキについて
は係合状態にあることを示し、ワンウェイクラッチにつ
いてはロック状態にあることを示している。また、●印
は、エンジンブレーキ時のみの係合を示し、△印は、係
合または解放状態にあることを示す。更に、◎印は、動
力伝達に関与しない係合を示している。図3に示すよう
に、各係合要素の状態を制御することにより、自動変速
機10の出力軸OUは、ニュートラル状態、逆転状態
(車輌は後退)、第1,第2,第3,第4,第5速回転
を出力する状態の変速状態となる。各速回転を出力する
場合の副変速機構Dや主変速機構Mの動作状態は、上述
した第1速回転の場合と同様に考えればよいので、詳細
な説明は省略する。
FIG. 3 shows the state of each frictional engagement element when the automatic transmission 10 is set to the second speed, the third speed, and so on. In FIG. 3, a circle indicates that the clutch and the brake are in the engaged state, and that the one-way clutch is in the locked state. Further, the mark ● indicates engagement only during engine braking, and the mark Δ indicates engagement or release. Further, the mark ◎ indicates engagement that is not involved in power transmission. As shown in FIG. 3, by controlling the state of each engagement element, the output shaft OU of the automatic transmission 10 is set in the neutral state, the reverse rotation state (the vehicle moves backward), the first, second, third, and third states. The shift state is such that the fourth and fifth speed rotations are output. The operation states of the sub transmission mechanism D and the main transmission mechanism M when outputting each speed rotation can be considered in the same manner as in the case of the first speed rotation described above, and therefore, detailed description is omitted.

【0025】ここで、本実施例のクラッチ制御装置が直
接制御する対象について詳しく説明する。図4は、実施
例のクラッチ制御装置が制御する対象であるB−3コン
トロールバルブ25と、このB−3コントロールバルブ
25のパイロット圧を調整するソレノイドバルブSL3
と、B−3コントロールバルブ25から出力される作動
油圧により駆動されるブレーキB−3を示す模式図であ
る。ここで、ブレーキB−3は、その摩擦状態が可変さ
れることでギヤユニットP1を経由して出力される回転
数を変更するから、全体としては滑り回転数の制御がな
されるクラッチとして機能していると言える。ソレノイ
ドバルブSL3を制御するとにより、このB−3コント
ロールバルブ25、ひいてはこのクラッチにより制御さ
れる第2速回転における出力軸OUの回転数を調整する
ことができる。
Here, the objects directly controlled by the clutch control device of the present embodiment will be described in detail. FIG. 4 shows a B-3 control valve 25 to be controlled by the clutch control device of the embodiment, and a solenoid valve SL3 for adjusting the pilot pressure of the B-3 control valve 25.
FIG. 4 is a schematic diagram showing a brake B-3 driven by operating hydraulic pressure output from a B-3 control valve 25. Here, the brake B-3 changes the number of revolutions output via the gear unit P1 by changing its frictional state, so that the brake B-3 functions as a clutch that controls the number of slip revolutions as a whole. It can be said that. By controlling the solenoid valve SL3, the rotation speed of the output shaft OU in the second speed rotation controlled by the B-3 control valve 25, and thus the clutch, can be adjusted.

【0026】ソレノイドバルブSL3は、デューティ制
御される電磁弁であり、コイルに印加される電圧信号の
パルスのデューティを制御することにより、スプール弁
開度調整され、このスプール弁開度により定まるパイロ
ット圧がB−3コントロールバルブ25に供給される。
B−3コントロールバルブ25は、バネ22により一方
向に付勢されたスプール24を備え、ソレノイドバルブ
SL3を介して第1ポート25Aに供給されたパイロッ
ト圧と、スプール24のバネ22による付勢力との釣り
合いにより、スプール24を動作させる構造となってい
る。スプール24は、バネ22の付勢力とパイロット圧
とが釣り合う位置で停止するから、自動変速制御コンピ
ュータ30は、ソレノイドバルブSL3に印加する動作
電圧のデューティを制御することにより、パイロット圧
を調整して、スプール24の位置を自由に制御すること
ができる。なお、パイロット圧によりスプール24を上
向きに駆動しようとする力(制御力)FVが作用する
と、スプール24は、B−3コントロールバルブ25の
シリンダ25Dとの間の摩擦により、摩擦力FRDを生
じる。この摩擦は、スプール24が動き始めるまでは静
摩擦係数による摩擦力であり、一旦移動し始めると動摩
擦係数による摩擦力となるが、システムの設計を簡略化
するため、本実施例では、図5に示すように、パイロッ
ト圧とバネ22の付勢力との差圧によりスプール24に
作用する制御力に対して、摩擦力FRDは、駆動力FV
が所定範囲ではこれに比例し、所定範囲により大きい場
合には一定になるものとして近似した。
The solenoid valve SL3 is a solenoid valve that is duty-controlled, and the spool valve opening is adjusted by controlling the duty of the pulse of the voltage signal applied to the coil, and the pilot pressure determined by the spool valve opening is adjusted. Is supplied to the B-3 control valve 25.
The B-3 control valve 25 includes a spool 24 urged in one direction by a spring 22. The pilot pressure supplied to the first port 25A via the solenoid valve SL3 and the urging force of the spool 24 by the spring 22 , The spool 24 is operated. Since the spool 24 stops at a position where the biasing force of the spring 22 and the pilot pressure balance, the automatic transmission control computer 30 adjusts the pilot pressure by controlling the duty of the operating voltage applied to the solenoid valve SL3. , The position of the spool 24 can be controlled freely. When a force (control force) FV for driving the spool 24 upward by the pilot pressure acts, the spool 24 generates a frictional force FRD due to friction between the spool 24 and the cylinder 25D of the B-3 control valve 25. This friction is a frictional force due to the static friction coefficient until the spool 24 starts to move, and becomes a frictional force due to the kinetic friction coefficient once the spool 24 starts to move. However, in order to simplify the design of the system, FIG. As shown, the frictional force FRD is smaller than the driving force FV with respect to the control force acting on the spool 24 due to the differential pressure between the pilot pressure and the urging force of the spring 22.
Is proportional to this in a predetermined range, and becomes constant when it is larger than the predetermined range.

【0027】B−3コントロールバルブ25の第2ポー
ト25Bには、自動変速機10の作動用の元圧が供給さ
れている。ソレノイドバルブSL3を介して供給された
パイロット圧が上昇し、スプール24がバネ22の付勢
力に抗して押し上げられると、元圧の一部が第3ポート
25Cを介して出力され、主変速機構MのブレーキB−
3に供給される。この結果、ブレーキB3は供給された
元圧に応じた制動力を発生し、プラネタリギヤユニット
P1の動作状態を変更する。したがって、ソレノイドバ
ルブSL3のデューティduを変更してから、実際にプ
ラネタリギヤユニットP1が動作して、軸の回転数が変
換するまでには、大きな遅れが存在する。本実施例では
この遅れ(むだ時間)はおよそ50〜70[msec]程度
であった。
An original pressure for operating the automatic transmission 10 is supplied to a second port 25B of the B-3 control valve 25. When the pilot pressure supplied via the solenoid valve SL3 rises and the spool 24 is pushed up against the urging force of the spring 22, a part of the original pressure is output via the third port 25C, and the main transmission mechanism M brake B-
3 is supplied. As a result, the brake B3 generates a braking force according to the supplied original pressure, and changes the operation state of the planetary gear unit P1. Therefore, there is a large delay between the time when the duty du of the solenoid valve SL3 is changed and the time when the planetary gear unit P1 actually operates and the rotational speed of the shaft is converted. In this embodiment, the delay (dead time) is about 50 to 70 [msec].

【0028】次に、本実施例における制御上の構成につ
いて説明する。図6は、本実施例の対象となっているク
ラッチの制御システムのブロック構成図である。図示す
るように、制御の直接の対象となっているのは、B−3
コントロールバルブ25であり、このB−3コントロー
ルバルブ25から主変速機構Mに供給されるB3油圧が
調整され、この油圧によりギヤトレインとクラッチパッ
クが制御され、自動変速機10内のスリップ速度Nfu
kiが変化することになる。もっともスリップ速度Nf
ukiは、B3油圧のみでは決まらず、スロットル開度
θに基づいて運転されるエンジンEGの出力軸の回転に
より回転するトルクコンバータTの出力回転数によって
も影響を受ける。本実施例では、スリップ回転速度Nf
ukiを制御入力として受け取り、B−3コントロール
バルブ25をソレノイドバルブSL3に印加される電圧
のデューティにより制御するコントローラ100が、自
動変速制御コンピュータ30内に構成されている。コン
トローラ100の出力uがB−3コントロールバルブ2
5に対する操作量指令値に該当し、ソレノイドバルブS
L3のデューティ信号として出力される。
Next, a control configuration in this embodiment will be described. FIG. 6 is a block diagram of a clutch control system according to the present embodiment. As shown in the figure, the direct target of control is B-3
The B-3 oil pressure supplied from the B-3 control valve 25 to the main transmission mechanism M is adjusted, the gear train and the clutch pack are controlled by the oil pressure, and the slip speed Nfu in the automatic transmission 10 is controlled.
ki will change. Most slip speed Nf
The uki is not determined only by the B3 hydraulic pressure, but is also affected by the output rotation speed of the torque converter T that is rotated by the rotation of the output shaft of the engine EG operated based on the throttle opening θ. In this embodiment, the slip rotation speed Nf
A controller 100 that receives uki as a control input and controls the B-3 control valve 25 by the duty of the voltage applied to the solenoid valve SL3 is configured in the automatic transmission control computer 30. Output u of controller 100 is B-3 control valve 2
5 corresponds to the manipulated variable command value for the solenoid valve S
It is output as a duty signal of L3.

【0029】次に、このコントローラ100の設計手法
と、設計されたコントローラの内部構成などについて説
明する。最初に、コントローラ100の内部構成につい
て大まかに説明する。このコントローラ100は、図7
に示すように、状態予測制御器110、スライディング
モード制御器120、フィードフォワード制御器13
0、積分器140、および差分器150を備える。コン
トローラ100に対する制御入力であるスリップ速度N
fukiは、主変速機構M内部に設けられたセンサSN
3から入力される。このスリップ速度Nfukiの目標
値N*は、自動変速制御コンピュータ30の内部で、現
在のエンジンEGや自動変速機10の動作状態、車速な
どから決定される。
Next, the design method of the controller 100 and the internal configuration of the designed controller will be described. First, the internal configuration of the controller 100 will be roughly described. This controller 100 has the configuration shown in FIG.
As shown in the figure, the state prediction controller 110, the sliding mode controller 120, the feedforward controller 13
0, an integrator 140, and a differentiator 150. Slip speed N which is a control input to the controller 100
fuki is a sensor SN provided inside the main transmission mechanism M.
3 is input. The target value N * of the slip speed Nfuki is determined in the automatic transmission control computer 30 from the current operating state of the engine EG and the automatic transmission 10, the vehicle speed, and the like.

【0030】積分器140は、この実際のスリップ速度
Nfukiと目標値N*との偏差を累積するものであ
り、その出力x3(k)は、コントローラ100が扱う
状態量の一つとして状態予測制御器110に出力されて
いる。他方、差分器150は、所定のサンプリング時間
T以前と現在との間のスリップ速度Nfukiの偏差を
求めるものである。即ち、差分器150は、スリップ速
度Nfukiの微分値を求める手段であり、この差分器
150の出力x2(k)も、状態量の一つとして状態予
測制御器110に出力されている。状態予測制御器11
0は、これらの状態量x3(k),x2(k)と共に、
スリップ速度Nfuki自体も、状態量x1(k)とし
て入力している。これらの状態量x1(k)等は、サン
プリングタイム△Tで繰り返される制御のk回目におけ
る量として、即ち離散化されたものとして示した。
The integrator 140 accumulates the deviation between the actual slip speed Nfuki and the target value N *. The output x3 (k) of the integrator 140 is one of the state variables handled by the controller 100, and is used for state prediction control. Output to the container 110. On the other hand, the differentiator 150 obtains a deviation of the slip speed Nfuki between a time before the predetermined sampling time T and the current time. That is, the differentiator 150 is means for calculating a differential value of the slip speed Nfuki, and the output x2 (k) of the differentiator 150 is also output to the state prediction controller 110 as one of the state quantities. State prediction controller 11
0 together with these state quantities x3 (k) and x2 (k)
The slip speed Nfuki itself is also input as the state quantity x1 (k). These state quantities x1 (k) and the like are shown as quantities at the k-th time of the control repeated at the sampling time ΔT, that is, as discretized ones.

【0031】状態予測制御器110は、これら3つの状
態量x1(k),x2(k),x3(k)に基づいて、
むだ時間後の内部状態量xx1(k),xx2(k),
xx3(k)を求めるものである。ここで、xx(k)
とは、現在の制御タイミング(k)からサンプリングタ
イム△Tでn回後の時点の状態量の予測値を示してい
る。即ち、状態予測制御器110の出力する内部状態量
xx1(k)等は、むだ時間が経過した後の制御対象の
内部状態を先取りした予測値となっている。状態予測制
御器110の設計方法およびその内容については、後で
詳しく説明する。
The state prediction controller 110 calculates the three state quantities x1 (k), x2 (k) and x3 (k)
The internal state quantities xx1 (k), xx2 (k) after the dead time,
xx3 (k). Where xx (k)
Indicates the predicted value of the state quantity at the time point n times after the current control timing (k) at the sampling time ΔT. That is, the internal state quantities xx1 (k) and the like output by the state prediction controller 110 are prediction values that preempt the internal state of the control target after the dead time has elapsed. The design method of the state prediction controller 110 and its contents will be described later in detail.

【0032】次にスライディングモード制御器120に
ついて簡単に説明する。スライディングモード制御器1
20は、いわゆるスライディングモード制御理論に基づ
いてB−3コントロールバルブ25を制御するソレノイ
ドバルブSL3のデューティを制御する制御器である。
スライディングモード制御の理論については、「スライ
ディングモード制御」(コロナ社、野波健蔵・田宏奇共
著)に詳しいが、制御対象に対して用意した切り換え関
数により位相空間を二つの領域に切り分けて考察する
と、システムの位相空間上での挙動は、全く異なる二つ
の挙動から成り立っているとの知見に基づく可変構造制
御系の理論である。二つの異なる挙動の一つは、到達モ
ード(非スライディングモード)であり、位相平面上の
任意の場所から出発して軌跡は、切換線に向かって動
き、有限時間で切換線に到達する。もう一つの挙動は、
スライディングモードであり、この軌跡は位相平面上の
原点に漸近的に近づく。
Next, the sliding mode controller 120 will be briefly described. Sliding mode controller 1
Reference numeral 20 denotes a controller that controls the duty of the solenoid valve SL3 that controls the B-3 control valve 25 based on the so-called sliding mode control theory.
The theory of sliding mode control is described in detail in "Sliding Mode Control" (Corona, Kenzo Nonami, Hiroki Tahiro). However, when the phase space is divided into two regions using the switching function prepared for the controlled object, the system Is a theory of a variable structure control system based on the finding that the behavior in the topological space is composed of two completely different behaviors. One of the two different behaviors is the arrival mode (non-sliding mode), starting from any location on the phase plane, the trajectory moves towards the switching line and reaches the switching line in finite time. Another behavior is
In sliding mode, this trajectory asymptotically approaches the origin on the phase plane.

【0033】スライディングモード制御を実現するため
には、次の手法による。先ず制御対象が次式(1)によ
り表わされるものとする。
In order to realize the sliding mode control, the following method is used. First, it is assumed that the control target is represented by the following equation (1).

【0034】[0034]

【数1】 (Equation 1)

【0035】ここで、xは内部状態量を示すn次元のベ
クトルであり、uは系の制御入力を示すm次元のベクト
ルである。この時、σ(x)のようなベクトル表現でm
個の切換関数が表わされ、可変制御構造は、次式(2)
により表わされる。
Here, x is an n-dimensional vector indicating an internal state quantity, and u is an m-dimensional vector indicating a control input of the system. At this time, m is represented by a vector expression such as σ (x).
Switching functions, and the variable control structure is given by the following equation (2).
Is represented by

【0036】[0036]

【数2】 (Equation 2)

【0037】この結果、次の条件を満たすように切換面
σ(x)と可変構造制御入力を設計すれば、スライディ
ングモード制御が実現される。 与えられた制御対象の次数より低次数のシステムダイ
ナミクスを表わす切換面σ(x)を設計する 切換面の外にあるどのような状態xも、有限時間内に
切換面に到達するような可変構造制御入力u(x,t)
を設計する。 なお、で設計する低次数のシステムは、一般的にはn
−m次元とすることが望ましい。このように設計すれ
ば、切換面上では望ましいシステムダイナミクスに追従
するようにスライディングモードか発生する。この場
合、システム全体はグローバルに見て漸近安定となる。
なお、本実施例で用いるスライディングモード制御器1
20は、スリップ速度の目標値Nfukiが変化するサ
ーボ系であり、スライディングモード制御のサーボ制御
系の設計は、同書第141頁第1行目から第144頁第
2行目までに詳しい。
As a result, if the switching surface σ (x) and the variable structure control input are designed so as to satisfy the following conditions, the sliding mode control is realized. Design a switching surface σ (x) that represents a lower order system dynamics than a given controlled object order. A variable structure such that any state x outside the switching surface reaches the switching surface within a finite time. Control input u (x, t)
To design. It should be noted that a low-order system designed by
It is desirable to have −m dimensions. With this design, a sliding mode is generated on the switching surface so as to follow the desired system dynamics. In this case, the whole system becomes asymptotically stable on a global basis.
The sliding mode controller 1 used in the present embodiment
Reference numeral 20 denotes a servo system in which the slip speed target value Nfuki changes. The design of the servo control system for sliding mode control is detailed from page 141, line 1 to page 144, line 2 of the same book.

【0038】以上の構成を前提として、次に、本実施例
のクラッチ制御装置の設計方法と、その結果得られる制
御装置の内容について説明する。図8は、実施例のクラ
ッチ制御装置の設計方法を示す工程図である。この工程
図に従って、設計方法を説明する。 (1)工程S10−制御対象のうち油圧制御系のモデル
を同定する 最初に、制御対象のモデルを同定する作業を行なう。制
御対象は、図9に示すように、ソレノイドバルブSL3
のデューティuを操作量指令値として受け、このデュー
ティuにより油圧制御装置20内のB−3コントロール
バルブ25が動作し、B−3コントロールバルブ25か
ら供給される制御油圧PB3により自動変速機10のギ
ヤトレーン部が動作し、最終的に解放側のクラッチのス
リップ速度Nfukiが変化する系である。この系に対
して、操作指令値であるu,B−3コントロールバルブ
25の制御圧力PB3の関係を多数得て、クラッチ油圧
制御系のモデル同定する作業を行なう。
Next, a description will be given of a method of designing a clutch control device according to the present embodiment and the contents of the control device obtained as a result of the above-described configuration. FIG. 8 is a process chart illustrating a design method of the clutch control device of the embodiment. The design method will be described according to this process chart. (1) Step S10—Identify a Model of a Hydraulic Control System Among Control Targets First, an operation of identifying a model of a control target is performed. The control object is a solenoid valve SL3 as shown in FIG.
Is received as an operation amount command value, the B-3 control valve 25 in the hydraulic control device 20 is operated by the duty u, and the control hydraulic pressure PB3 supplied from the B-3 control valve 25 causes the automatic transmission 10 to operate. This is a system in which the gear train section operates and finally the slip speed Nfuki of the clutch on the release side changes. For this system, a number of relationships between the operation command value u and the control pressure PB3 of the B-3 control valve 25 are obtained, and an operation of identifying a model of the clutch hydraulic control system is performed.

【0039】(2)工程S20−制御対象のうちギヤト
レーン部のモデルを同定する 次に、制御対象の後段であるギヤトレーン部のモデル
を、制御油圧PB3を入力とし、スリップ速度Nfuk
iを出力として、多数のデータを取り、これらの入出力
データからギヤトレーン部のモデルを同定する作業を行
なう。
(2) Step S20—Identify the Model of the Gear Train Part of the Control Target Next, the model of the gear train part, which is the latter stage of the control target, is inputted with the control oil pressure PB3 and the slip speed Nfuk.
With i as an output, a large number of data are taken, and a work of identifying a model of the gear train portion from these input / output data is performed.

【0040】(3)工程S30−工程S10,S20で
求めたモデルを結合する 上記の二つの工程で求めたモデルを直列結合し、制御対
象全体を表わす同定モデルを作成する。
(3) Step S30-Combining the Models Obtained in Steps S10 and S20 The models obtained in the above two steps are connected in series to create an identification model representing the entire control target.

【0041】(4)工程S40−モデルの分離 工程S40で得たモデルを、むだ時間部分とダイナミク
ス部分に分離し、ダイナミクス部分は2次の線形モデル
で近似する処理を行なう。この工程で分離されたダイナ
ミクス部分は、連続時間系では次式(3)のように表わ
される。
(4) Step S40—Separation of Model The model obtained in step S40 is separated into a dead time part and a dynamics part, and the dynamics part is subjected to a process of approximating it with a second-order linear model. The dynamics part separated in this step is expressed by the following equation (3) in a continuous time system.

【0042】[0042]

【数3】 (Equation 3)

【0043】(5)工程S50−系の拡大 次に、この系を、目標値に追従してスリップ速度Nfu
kiが変化するサーボ系とするため、スリップ速度の目
標値N*と検出されたスリップ速度Nfukiとの偏差
を時間積分したものであるx3を用いて拡大する。即
ち、図7に示した積分器140の出力を付け加えるので
ある。拡大された系は次式(4)により表わされる。
(5) Step S50—Expansion of the System Next, this system is controlled by following the target value to determine the slip speed Nfu.
In order to use a servo system in which ki changes, the deviation is expanded using x3 which is a time integral of the deviation between the target slip speed N * and the detected slip speed Nfuki. That is, the output of the integrator 140 shown in FIG. 7 is added. The expanded system is represented by the following equation (4).

【0044】[0044]

【数4】 (Equation 4)

【0045】(6)工程S60−制御周期の決定 この制御系を、次の工程S70で離散時間モデルに変換
するために、制御周期(サンプリングタイム)△Tを決
定する処理を行なう。制御周期は、必要な行列演算を自
動変速制御コンピュータ30が行なうのに要する時間を
基礎として決定される。本実施例では、後述するよう
に、制御周期△Tは、約5ミリセカンドに決定された。
(6) Step S60-Determination of Control Period In order to convert this control system into a discrete time model in the next step S70, a process of determining a control period (sampling time) ΔT is performed. The control cycle is determined based on the time required for the automatic transmission control computer 30 to perform the required matrix operation. In this embodiment, as described later, the control period ΔT is determined to be about 5 milliseconds.

【0046】(7)工程S70−離散時間モデルへの変
換 次に、工程S60で決定された制御周期△Tを用いて、
式(4)を離散時間モデルに変換し、次式(5)の状態
方程式を得る。この式(5)は、制御周期△Tで繰り返
し制御される場合を示し、kは現在の制御のタイミング
を示す変数であり、k+1は次回の制御タイミングを示
す。また、X(k)は、x1(k),x2(k),x3
(k)からなるベクトルである。更に、Ad,Bd,C
dは、式(4)で表わされた連続時間モデルを3次の離
散時間モデルへ変換した場合の係数ベクトルである。
(7) Step S70—Conversion to Discrete Time Model Next, using the control cycle ΔT determined in step S60,
Equation (4) is converted to a discrete-time model to obtain a state equation of the following equation (5). Equation (5) shows a case where control is repeatedly performed at a control cycle ΔT, where k is a variable indicating the current control timing, and k + 1 indicates the next control timing. X (k) is x1 (k), x2 (k), x3
(K). Further, Ad, Bd, C
d is a coefficient vector when the continuous-time model represented by the equation (4) is converted to a third-order discrete-time model.

【0047】[0047]

【数5】 (Equation 5)

【0048】式(5)の状態方程式において扱われる状
態量は、スリップ速度Nfukiに相当する量x1
(k),スリップ速度Nfukiの微分値x2(k),
およびこの実スリップ速度Nfukiと目標値N*との
偏差の積分値x3(k)であり、微分値x2(k)と積
分値x3(k)とは次のように定義される。 x2(k)={x1(k)−x1(k−1)}/△T x3(k)=x3(k−1)+{N*−x1(k)}・
△T 以上でダイナミクス部分の設計が完了した。
The state quantity handled in the state equation of equation (5) is an amount x1 corresponding to the slip speed Nfuki.
(K), differential value x2 (k) of slip speed Nfuki,
And the integral value x3 (k) of the deviation between the actual slip speed Nfuki and the target value N *. The derivative value x2 (k) and the integral value x3 (k) are defined as follows. x2 (k) = {x1 (k) -x1 (k-1)} / {T x3 (k) = x3 (k-1) + {N * -x1 (k)}.
ΔT At this point, the design of the dynamics part was completed.

【0049】(8)工程S80−状態予測制御器110
の設計 以上の工程により得られた3次モデルとこの制御対象の
むだ時間とにより状態予測制御器110を設計する。こ
の状態予測制御器110は、むだ時間Lに相当する時間
後の制御対象の内部状態量を予測するものであり、式
(5)の状態方程式に基づいて、むだ時間に相当する過
去のn回分の操作量指令値u(k−n),u(k−(n
−1)),・・・u(k−1)と現在の状態量X(k)
とから、むだ時間L秒先の内部状態量の推定値xx1
(k),xx2(k),xx3(k)を求めるものであ
る。ここで、演算に用いる過去の操作量指令値の数n
は、n=L/△Tとして求めることができる(但し、n
は正の整数)。即ち、状態予測制御器110は、制御対
象となっているクラッチ速度の制御系のモデルを内部に
持つことにより、このモデルに従って、予測を行なう時
点の内部状態量X(k)と過去のn回分の操作量指令値
uとから、むだ時間L後の状態量を推定するものであ
る。式(5)に基づいて設計される状態予測制御器11
0は、次式(6)により表わすことができる。
(8) Step S80—State prediction controller 110
The state prediction controller 110 is designed based on the tertiary model obtained by the above steps and the dead time of the controlled object. The state prediction controller 110 predicts the internal state quantity of the control target after a time corresponding to the dead time L, and based on the state equation of Expression (5), the past n times corresponding to the dead time Command value u (kn), u (k- (n)
-1)),... U (k-1) and current state quantity X (k)
From this, the estimated value xx1 of the internal state quantity L time delay ahead
(K), xx2 (k), and xx3 (k). Here, the number n of the past manipulated variable command values used for the calculation
Can be obtained as n = L / △ T (where n
Is a positive integer). That is, the state prediction controller 110 has a model of the control system of the clutch speed to be controlled inside, and according to this model, the internal state quantity X (k) at the time of performing prediction and the past n times Is estimated from the manipulated variable command value u. State prediction controller 11 designed based on equation (5)
0 can be represented by the following equation (6).

【0050】[0050]

【数6】 (Equation 6)

【0051】以上の工程により、状態予測制御器110
の設計が完了した。次にスライディングモード制御器1
20を設計する。 (9)工程S90−スライディングモード制御器120
の設計 スライディングモード制御器120の各パラメータは、
上述した式(5)の3次モデルを基に設定する。まず、
スライディングモード制御器120の設計において、切
換平面を次式(7)のように措定する。なお、以下の説
明では、記載の煩雑を避けて、制御のタイミングを示す
添え字(k)は総て省略したが、スライディングモード
制御器120も状態予測制御器110と同様、離散時間
系で既述され、設計されることに変わりはない。
Through the above steps, the state prediction controller 110
The design has been completed. Next, the sliding mode controller 1
Design 20. (9) Step S90-Sliding Mode Controller 120
The parameters of the sliding mode controller 120 are
It is set based on the cubic model of the above equation (5). First,
In the design of the sliding mode controller 120, the switching plane is defined as in the following equation (7). In the following description, the suffix (k) indicating the control timing is omitted altogether to avoid complicating the description, but the sliding mode controller 120 is also a discrete time system like the state prediction controller 110. It is still described and designed.

【0052】[0052]

【数7】 (Equation 7)

【0053】ここで、 σ・(dσ/dt)<0 が満たされるように制御すればスライディングモードが
発生し、状態量は切換超平面σ=0に拘束される。式
(7)を満たす操作量指令値u(k)は、次式(8)に
示す二つの制御入力Ueq,Unlの和として構成され
る。
Here, if control is performed so that σ · (dσ / dt) <0 is satisfied, a sliding mode occurs, and the state quantity is constrained to the switching hyperplane σ = 0. The manipulated variable command value u (k) satisfying Expression (7) is configured as the sum of two control inputs Ueq and Unl shown in Expression (8).

【0054】[0054]

【数8】 (Equation 8)

【0055】上述した式(7)および式(8)に示した
ように、スライディングモード制御器120設計上のパ
ラメータは、S1,κ,ξの3つの係数がある。これら
の係数のうち、S1は閉ループ系の位相を進めるパラメ
ータであり、κはスリップ速度Nfuki(即ち状態量
x1)の応答性に直接関与するパラメータである。した
がって、これらのパラメータを適宜増減することによ
り、所望の応答性と安定性の下でスライディングモード
制御を実行するようスライディングモード制御器120
を設定することができる。
As shown in the above-described equations (7) and (8), the parameters in the design of the sliding mode controller 120 have three coefficients of S1, κ, and ξ. Among these coefficients, S1 is a parameter that advances the phase of the closed loop system, and κ is a parameter that directly affects the response of the slip speed Nfuki (that is, the state quantity x1). Therefore, by appropriately increasing or decreasing these parameters, the sliding mode controller 120 performs the sliding mode control with desired responsiveness and stability.
Can be set.

【0056】(10)工程S100−システムの結合 上述した状態予測制御器110とスライディングモード
制御器120とを結合し、全体としてコントローラ10
0を構成する。この結果、図7に示したコントローラ1
00が構成される。なお、図7では、フィードフォワー
ド制御器130が記載されているが、これは目標値N*
等が大きく変化した際、スリップ速度Nfukiの目標
値N*からのずれの検出を待つことなく、コントローラ
100の出力である操作量指令値uに所定の制御量を入
れて、制御の応答性を改善するものである。上述したス
ライディングモード制御器120は優れた安定性を備え
るから、目標値N*が大きく変化した場合などに、フィ
ードフォワード制御器130により、操作量指令値を所
定量調整しても、ハンチング等を起こすことなく、安定
な制御が実現される。
(10) Step S100—Connection of System The state prediction controller 110 and the sliding mode controller 120 described above are connected to each other to form the controller 10 as a whole.
0. As a result, the controller 1 shown in FIG.
00 is configured. Although FIG. 7 illustrates the feedforward controller 130, the feedforward controller 130 has a target value N *.
When a large change occurs in the control amount, a predetermined control amount is added to the operation amount command value u which is the output of the controller 100 without waiting for the detection of the deviation of the slip speed Nfuki from the target value N *. It will improve. Since the above-described sliding mode controller 120 has excellent stability, hunting and the like can be performed even when the operation amount command value is adjusted by a predetermined amount by the feedforward controller 130 when the target value N * greatly changes. Stable control is realized without causing any trouble.

【0057】以上の工程により得られたコントローラ1
00を用いて実際に自動変速機10のB−3コントロー
ルバルブ25を用いてスリップ速度Nfukiを制御し
た。以下に、この制御例を、従来の制御装置による制御
特性と対比しつつ示す。工程S50で求め、式(4)と
して表わされた制御対象の連続時間モデルにおける係数
として、本実施例では、 a1=269.0 a2=38.5 b=5.16 を得た。
The controller 1 obtained by the above steps
00, the slip speed Nfuki was actually controlled by using the B-3 control valve 25 of the automatic transmission 10. Hereinafter, this control example will be described in comparison with control characteristics of a conventional control device. In the present embodiment, a1 = 269.0 a2 = 38.5 b = 5.16 was obtained as a coefficient in the continuous-time model of the control object obtained in step S50 and expressed as equation (4).

【0058】これを工程70において、サンプリングタ
イム△Tを4[msec]として離散時間のモデルに変換し
たところ、状態方程式(5)の各係数Ad,Bd,Cd
は、次の通りとなった。
When this is converted into a discrete-time model in step 70 by setting the sampling time ΔT to 4 [msec], each coefficient Ad, Bd, Cd of the state equation (5) is obtained.
Was as follows.

【0059】[0059]

【数9】 (Equation 9)

【0060】この3次の離散時間系モデルの係数から状
態予測制御器110係数Adn ,Dを求め、次の値を得
た。なお、このスリップ速度Nfukiの制御系の遅れ
時間としては、初期値として64[msec]を見込んだの
で、状態予測制御器110が扱うn回分のデータとして
は、制御周期が4[msec]であることから、64/4=
16回分とした。
The coefficients Ad n and D of the state prediction controller 110 were obtained from the coefficients of the third-order discrete time model, and the following values were obtained. Since a delay time of the control system for the slip speed Nfuki is expected to be 64 [msec] as an initial value, the control cycle is 4 [msec] for the n-times data handled by the state prediction controller 110. Therefore, 64/4 =
16 times.

【0061】[0061]

【数10】 (Equation 10)

【0062】更に、式(7),(8)で表わされるスラ
イディングモード制御器120の各係数は、実験を繰り
返し以下の値に設定した。 S1=35,κ=8.75,α1=0,α2=0,α3
=30
Further, the coefficients of the sliding mode controller 120 represented by the equations (7) and (8) were set to the following values by repeating the experiment. S1 = 35, κ = 8.75, α1 = 0, α2 = 0, α3
= 30

【0063】次に、本実施例の自動変速制御コンピュー
タ30が実行する処理について説明する。自動変速制御
コンピュータ30は、内部に周知のCPU,RAM,R
OM等を有し、予めROMに記憶されたプログラムに従
って、自動変速機10の油圧制御装置20の各ソレノイ
ドバルブを制御している。自動変速制御コンピュータ3
0は、車速やアクセル開度開度等に基づいて、自動変速
機10の変速点を切り換える制御を行なうが、変速点制
御の一つとして、スリップ速度Nfukiを所望の値に
調整している。この制御は、上述したコントローラ10
0による制御であって、具体的には、自動変速制御コン
ピュータ30により行なわれる。即ち、コントローラ1
00、ひいてはその内部の状態予測制御器110,スラ
イディングモード制御器120は、自動変速制御コンピ
ュータ30が、これらの制御器に対応するプログラムを
実行することにより実現されるものである。図10は、
このスリップ速度Nfukiの制御の一例を示すフロー
チャートである。
Next, the processing executed by the automatic transmission control computer 30 of this embodiment will be described. The automatic transmission control computer 30 has a well-known CPU, RAM, R
It has OM and the like, and controls each solenoid valve of the hydraulic control device 20 of the automatic transmission 10 according to a program stored in the ROM in advance. Automatic transmission control computer 3
In the case of 0, control is performed to switch the shift point of the automatic transmission 10 based on the vehicle speed, the accelerator opening, and the like. As one of the shift point controls, the slip speed Nfuki is adjusted to a desired value. This control is performed by the controller 10 described above.
The control is performed by the automatic transmission control computer 30. That is, the controller 1
00, and furthermore, the internal state prediction controller 110 and the sliding mode controller 120 are realized by the automatic transmission control computer 30 executing programs corresponding to these controllers. FIG.
It is a flow chart which shows an example of control of this slip speed Nfuki.

【0064】図10に示したスリップ速度Nfuki制
御ルーチンが開始されると、まずスリップ速度Nfuk
i,スロットル開度θth等を入力する処理をおこなう
(ステップS200)。次に、スロットル開度θth等
に基づいて、目標回転数N*を求める処理を行ない(ス
テップS201)、実際のスリップ速度Nfukiと目
標回転数N*との偏差eを求める処理を行なう(ステッ
プS202)。更に、この偏差eを積分する処理(ステ
ップS203)と、スリップ速度Nfukiの微分値を
求める処理(ステップS204)とを行なう。偏差eの
積分値が、上述した式のx3に、微分値がx2に、スリ
ップ速度Nfukiがx1にそれぞれ相当する。そこ
で、次にこれらの状態量を上述した式(6)に算入し、
予測値xx1,xx2,xx3を求める処理を行ない
(ステップS205)、更にこれらの予測値を用いて、
スライディングモード制御の式(8)に基づいて、操作
量指令値u(k)であるソレノイドバルブSL3のデュ
ーティを求める処理を行なう(ステップS206)。こ
の操作量指令値u(k)は、実際にソレノイドバルブS
L3に出力される(ステップS207)。この結果、ソ
レノイドバルブSL3の開度の制御がなされ、B−3コ
ントロールバルブ25の動作量を介して、スリップ速度
Nfukiが目標回転数N*に調整されることになる。
When the slip speed Nfuki control routine shown in FIG. 10 is started, first, the slip speed Nfuk
i, a process of inputting the throttle opening θth and the like is performed (step S200). Next, based on the throttle opening degree θth and the like, a process of calculating a target rotation speed N * is performed (step S201), and a process of calculating a deviation e between the actual slip speed Nfuki and the target rotation speed N * is performed (step S202). ). Further, a process of integrating the deviation e (step S203) and a process of obtaining a differential value of the slip speed Nfuki (step S204) are performed. The integral value of the deviation e corresponds to x3 in the above equation, the differential value corresponds to x2, and the slip speed Nfuki corresponds to x1. Therefore, these state quantities are then included in the above equation (6),
A process of obtaining predicted values xx1, xx2, and xx3 is performed (step S205), and further, using these predicted values,
Based on the sliding mode control formula (8), a process for obtaining the duty of the solenoid valve SL3, which is the operation amount command value u (k), is performed (step S206). This operation amount command value u (k) is actually
Output to L3 (step S207). As a result, the opening degree of the solenoid valve SL3 is controlled, and the slip speed Nfuki is adjusted to the target rotation speed N * via the operation amount of the B-3 control valve 25.

【0065】かかる処理を繰り返し実行することによ
り、自動変速機10のスリップ速度Nfukiは常時目
標回転数N*に調整されることになるが、変速点が切り
換えられる場合には、目標回転数N*が変更される。こ
うした場合のスリップ速度Nfukiの制御例を、従来
のPID制御との比較において以下に示す。図11は、
自動変速機10のクラッチの解放側回転数、即ちスリッ
プ速度Nfukiの目標値が26rpmだけ増加した場
合の実際のスリップ速度Nfukiの制御の様子を示す
グラフである。このとき、自動変速機10の油圧制御装
置20内の油温80[℃]、B−3コントロールバルブ
25の摩擦係数0.13であった。目標回転数N*の変
化に対して本実施例のコントローラ100は、良好な応
答性、安定性を実現していることが分かる。これに対し
て、従来のPID制御による制御例を図12に示す。図
11および図12の比較からも、本実施例の状態予測制
御器110とスライディングモード制御器120とを備
えたコントローラ100の優れた制御特性は諒解される
が、本実施例のコントローラ100の優れた特性は、制
御対象であるB−3コントロールバルブ25やギヤトレ
インなどの特性が変動した場合に一層明らかになる。
By repeatedly executing this processing, the slip speed Nfuki of the automatic transmission 10 is constantly adjusted to the target rotation speed N *. However, when the shift point is switched, the target rotation speed N * is changed. Is changed. A control example of the slip speed Nfuki in such a case will be described below in comparison with the conventional PID control. FIG.
4 is a graph showing how the actual slip speed Nfuki is controlled when the target value of the clutch release rotational speed of the automatic transmission 10, that is, the slip speed Nfuki increases by 26 rpm. At this time, the oil temperature in the hydraulic control device 20 of the automatic transmission 10 was 80 [° C.], and the friction coefficient of the B-3 control valve 25 was 0.13. It can be seen that the controller 100 of the present embodiment achieves good responsiveness and stability with respect to the change in the target rotation speed N *. On the other hand, FIG. 12 shows a control example by the conventional PID control. From the comparison between FIG. 11 and FIG. 12, the excellent control characteristics of the controller 100 including the state prediction controller 110 and the sliding mode controller 120 of the present embodiment are understood, but the superior characteristics of the controller 100 of the present embodiment are understood. This characteristic becomes more apparent when the characteristics of the control target such as the B-3 control valve 25 and the gear train change.

【0066】図13は、制御対象であるB−3コントロ
ールバルブ25およびギヤトレインを含む系全体のむだ
時間が約30[msec]ほど増加した場合の実施例のコン
トローラ100による制御特性を示している。他方、同
様の条件下で、従来のPID制御装置の制御特性を図1
4に示した。図示するように、本実施例のコントローラ
100によれば、むだ時間が変動しても、制御特性はや
やアンダシュート,オーバシュートが大きくなった程度
であるが、従来のPID制御では、スリップ速度Nfu
kiは大きく変動し、収束せず、ハンチングを起こして
いる。これは、PID制御が制御対象の特性が大きくは
変わらないことを前提として諸係数を最適に合わせ込ん
でおり、制御対象のむだ時間などが変動すると、これに
対応できないからである。同様に、油圧制御装置20内
の作動油の温度が40[℃]に変化した場合、図15に
示すように、本実施例のコントローラ100による制御
では、目標回転数N*が変動してもスリップ速度Nfu
kiはこれに追従して制御されるのに対して、図16に
示すように、従来のPID制御ではスリップ速度Nfu
kiは大きく変動してしまう。更に、図17,図18
は、クラッチの摩擦係数が0.11に変化した場合のコ
ントローラ100と従来のPID制御との制御例を示し
ている。この場合にも、本実施例のコントローラ100
は優れた制御特性を示す。
FIG. 13 shows the control characteristics of the controller 100 of the embodiment when the dead time of the entire system including the B-3 control valve 25 to be controlled and the gear train increases by about 30 [msec]. . On the other hand, under the same conditions, the control characteristics of the conventional PID control device are shown in FIG.
The results are shown in FIG. As shown in the figure, according to the controller 100 of the present embodiment, even if the dead time fluctuates, the control characteristics are such that the undershoot and the overshoot slightly increase, but in the conventional PID control, the slip speed Nfu is reduced.
ki fluctuates greatly, does not converge, and causes hunting. This is because the PID control optimally adjusts the various coefficients on the assumption that the characteristics of the control target do not significantly change, and cannot cope with a change in the dead time of the control target. Similarly, when the temperature of the hydraulic oil in the hydraulic control device 20 changes to 40 [° C.], as shown in FIG. 15, in the control by the controller 100 of the present embodiment, even if the target rotation speed N * fluctuates. Slip speed Nfu
ki is controlled to follow this, whereas in the conventional PID control, the slip speed Nfu is controlled as shown in FIG.
ki fluctuates greatly. 17 and FIG.
8 shows a control example between the controller 100 and the conventional PID control when the friction coefficient of the clutch changes to 0.11. Also in this case, the controller 100 of the present embodiment
Shows excellent control characteristics.

【0067】更に、本実施例によれば、制御対象をむだ
時間部分と2次の線形モデルとに分離して設計した。こ
の結果、ダイナミクス部分は、基本的に2次の線形モデ
ル(サーボ系にするために最終的なモデルは3次)とい
う比較的単純なモデルを用いながら、極めて優れた制御
特性を得ることができた。本来むだ時間を含む系をその
まま表現しようとすると、高次のモデルを用いざるを得
ない。しかし、スライディングモード制御は、高次のモ
デルに対してはさほど有効性を示さない。また、高次の
モデルを用いる場合、解が複雑になり、実際の制御時に
おける演算量も大きくなって制御周期を短くすることが
困難である。これに対して、本実施例では、むだ時間部
分とダイナミクス部分を分離してから、ダイナミクス部
分にスライディングモード制御を適用しているので、単
純なモデルを用いることができ、構成の簡略化、制御周
期の短縮化に寄与するところは大きい。また、スライデ
ィングモード制御の優れた特性を十二分に引き出すこと
ができるので、制御対象の特性が大きく変動する場合
(例えば、摩擦係数の大きな変動、油温の大きな変動)
にも、応答性と安定性を満足した制御を実現することが
できる。更に、むだ時間部分に対しては状態予測制御器
110を用いてむだ時間後の状態量を予測しているの
で、むだ時間の大きな油圧および摩擦という現象を用い
た対象に対して、応答性を確保したまま安定性に優れた
制御を行なうことができる。
Further, according to the present embodiment, the control object is designed to be separated into a dead time portion and a quadratic linear model. As a result, in the dynamics part, it is possible to obtain extremely excellent control characteristics while using a relatively simple model of a second-order linear model (the final model is a third-order model for a servo system). Was. In order to express a system including dead time as it is, a higher-order model must be used. However, sliding mode control is less effective for higher order models. In addition, when a higher-order model is used, the solution becomes complicated, the amount of calculation during actual control increases, and it is difficult to shorten the control cycle. On the other hand, in this embodiment, since the dead time part and the dynamics part are separated, and the sliding mode control is applied to the dynamics part, a simple model can be used, and the configuration can be simplified and the control can be simplified. The contribution to shortening the cycle is significant. In addition, since the excellent characteristics of the sliding mode control can be sufficiently extracted, when the characteristics of the controlled object fluctuate greatly (for example, a large fluctuation of the coefficient of friction, a large fluctuation of the oil temperature)
In addition, control satisfying responsiveness and stability can be realized. Furthermore, since the state quantity after the dead time is predicted using the state prediction controller 110 for the dead time portion, the responsiveness can be improved for an object using the phenomenon of oil pressure and friction with a large dead time. Control with excellent stability can be performed while securing the same.

【0068】なお、むだ時間の予測は、状態予測制御器
110以外の構成によって行なうものとしても良い。例
えば、図19に示すスミス法によるむだ時間補償なども
採用可能である。図19では、スミス法補償部110に
よりむだ時間を補償した状態量xx1,xx2,xx3
と外乱に対する補償成分xM1,xM2,xM3とを加
算して、スライディングモード制御器120の状態量x
h1,xh2,xh3としている。スミス法によるむだ
時間補償は、伝達関数を用いて設計するものであり、む
だ時間が一定という前提で設計する周知のものである。
The prediction of the dead time may be performed by a configuration other than the state prediction controller 110. For example, dead time compensation by the Smith method shown in FIG. 19 can be adopted. In FIG. 19, the state quantities xx1, xx2, xx3 in which the dead time is compensated by the Smith method compensator 110 are shown.
And the compensation components xM1, xM2, xM3 for the disturbance, and the state quantity x of the sliding mode controller 120 is added.
h1, xh2, xh3. The dead time compensation by the Smith method is designed using a transfer function, and is a well-known method designed on the assumption that the dead time is constant.

【0069】次に本発明の第2実施例について説明す
る。第2実施例は、発明の制御装置をロックアップクラ
ッチのスリップ制御装置が適用したものである。図20
は、このスリップ制御装置が適用される車両用動力伝達
装置を示す図である。まず、実施例におけるクラッチの
スリップ制御装置のハードウェア構成について説明す
る。図20に示すように、エンジン210の動力は、ロ
ックアップクラッチ付トルクコンバータ212および3
組の遊星歯車ユニットなどから構成された有段式自動変
速機214、更には図示しない差動歯車装置などを経て
駆動輪へ伝達されるようになっている。トルクコンバー
タ212は、エンジン210のクランク軸216と連結
されているポンプ翼車218と、自動変速機214の入
力軸220とに固定されている。このトルクコンバータ
212は、ポンプ翼車218からのオイルを受けて回転
するタービン翼車222と、非回転部材であるハウジン
グ226に一方向クラッチ224を介して固定されたス
テータ翼車228と、ダンパ230を介して上記入力軸
220に連結されたロックアップクラッチ232とを備
えている。ロックアップクラッチ232は、トルクコン
バータ212の入出力部材、すなわちクランク軸216
および入力軸220を直結状態とするものである。トル
クコンバータ212の係合側油室235内の油圧が解放
側油室233よりも高められると、ロックアップクラッ
チ232が係合状態とされ、クランク軸216の回転は
そのまま入力軸220に伝達される。他方、トルクコン
バータ212内の解放側油室233内の油圧が係合側油
室235よりも高められると、ロックアップクラッチ2
32が非係合状態とされ、トルクコンバータ212は、
その本来の働き、即ち入出力回転速度比に応じた増幅率
でトルクを変換し、クランク軸216の回転を入力軸2
20に伝達する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, the control device of the invention is applied to a slip control device for a lock-up clutch. FIG.
FIG. 2 is a diagram showing a vehicle power transmission device to which the slip control device is applied. First, a hardware configuration of a clutch slip control device according to an embodiment will be described. As shown in FIG. 20, the power of engine 210 is supplied to torque converters 212 and 3 having lock-up clutches.
The transmission is transmitted to driving wheels via a stepped automatic transmission 214 composed of a set of planetary gear units and the like, and further through a differential gear device (not shown). Torque converter 212 is fixed to pump impeller 218 connected to crankshaft 216 of engine 210 and to input shaft 220 of automatic transmission 214. The torque converter 212 includes a turbine wheel 222 that rotates by receiving oil from a pump wheel 218, a stator wheel 228 fixed to a housing 226 that is a non-rotating member via a one-way clutch 224, and a damper 230. And a lock-up clutch 232 connected to the input shaft 220 through the lock shaft. The lock-up clutch 232 is an input / output member of the torque converter 212, that is, the crankshaft 216.
And the input shaft 220 is directly connected. When the oil pressure in the engagement-side oil chamber 235 of the torque converter 212 is higher than the release-side oil chamber 233, the lockup clutch 232 is engaged, and the rotation of the crankshaft 216 is transmitted to the input shaft 220 as it is. . On the other hand, when the oil pressure in the release-side oil chamber 233 in the torque converter 212 is higher than that in the engagement-side oil chamber 235, the lock-up clutch 2
32 is disengaged, and the torque converter 212
Its original function, that is, torque is converted at an amplification factor corresponding to the input / output rotation speed ratio, and rotation of the crankshaft 216 is
20.

【0070】自動変速機214は、この入力軸220と
出力軸234とを備え、複数の油圧式摩擦係合装置の作
動の組み合わせにより、複数の前進ギヤ段および後進ギ
ヤ段のうちの1つが選択的に噛み合った状態とされる有
段式遊星歯車装置として構成されている。この自動変速
機214のギヤ段を制御するための変速制御用油圧制御
回路244と、ロックアップクラッチ232の係合を制
御するための係合制御用油圧制御回路246とが設けら
れている。変速制御用油圧制御回路244は、よく知ら
れているようにソレノイドNo.1およびソレノイドN
o.2によってそれぞれオンオフ駆動される第1電磁弁
248および第2電磁弁250を備えており、それら第
1電磁弁248および第2電磁弁250の作動の組み合
わせによって、クラッチおよびブレーキが選択的に作動
させられ、第1速ないし第4速のうちのいずれかの変速
が実現される。
The automatic transmission 214 includes the input shaft 220 and the output shaft 234, and one of a plurality of forward gears and a reverse gear is selected by a combination of operations of a plurality of hydraulic friction engagement devices. It is configured as a stepped planetary gear device that is in a state of mechanical engagement. A shift control hydraulic control circuit 244 for controlling the gear position of the automatic transmission 214 and an engagement control hydraulic control circuit 246 for controlling engagement of the lock-up clutch 232 are provided. The shift control hydraulic control circuit 244 includes a solenoid no. 1 and solenoid N
o. 2 is provided with a first solenoid valve 248 and a second solenoid valve 250 which are respectively turned on and off by the second solenoid valve 250. The clutch and the brake are selectively operated by a combination of the operations of the first solenoid valve 248 and the second solenoid valve 250. Thus, any one of the first to fourth speeds is achieved.

【0071】係合制御用油圧制御回路246は、リニア
ソレノイド弁252と、切換弁254とスリップ制御弁
256とを備える。このリニアソレノイド弁252は、
変速制御用油圧制御回路244内で発生させられる一定
のモジュレータ圧Pmoduを元圧としており、リニアソレ
ノイドであるソレノイドNo.3に流される電流に応じ
てリニアに作動する。即ち、リニアソレノイド弁252
は、電子制御装置(ECT)242からの駆動電流Iso
1 の大きさに応じた大きさの出力圧Plin を連続的に発
生させる。この出力圧Plin は切換弁254およびスリ
ップ制御弁256に供給される。切換弁254は、ロッ
クアップクラッチ232を解放状態とする解放側位置と
ロックアップクラッチ232を係合状態とする係合側位
置とを有する。また、スリップ制御弁256は、変速制
御用油圧制御回路244内の図示しないクラッチ圧調圧
弁によりスロットル弁開度に応じて発生させられるレギ
ュレータ圧Pclを元圧として動作する。
The engagement control hydraulic control circuit 246 includes a linear solenoid valve 252, a switching valve 254, and a slip control valve 256. This linear solenoid valve 252 is
The constant modulator pressure Pmodu generated in the shift control hydraulic control circuit 244 is used as the base pressure, and the solenoid no. It operates linearly in response to the current flowing through 3. That is, the linear solenoid valve 252
Is the drive current Iso from the electronic control unit (ECT) 242.
The output pressure Plin of the magnitude corresponding to the magnitude of 1 is continuously generated. This output pressure Plin is supplied to the switching valve 254 and the slip control valve 256. The switching valve 254 has a release side position where the lockup clutch 232 is released and an engagement side position where the lockup clutch 232 is engaged. Further, the slip control valve 256 operates using the regulator pressure Pcl generated according to the throttle valve opening by a clutch pressure regulating valve (not shown) in the shift control hydraulic control circuit 244 as a base pressure.

【0072】上記切換弁254は、図示しないスプール
弁子を解放側位置へ向かって付勢するスプリング258
と、前記レギュレータ圧Pclが供給される第1ポート2
60と、スリップ制御弁256の出力圧が供給される第
2ポート262と、解放側油室233に接続された第3
ポート264と、係合側油室235に接続された第4ポ
ート266と、ドレンに接続された第5ポート268と
を備えている。切換弁254は、それに供給されるリニ
アソレノイド弁252の出力圧Plin が予め定められた
一定の値を下回ると、そのスプール弁子がスプリング2
58の付勢力に従って上記解放側位置(図20の状態)
とし、第2ポート262を閉塞させるとともに第1ポー
ト260と第3ポート264、および第4ポート266
と第5ポート268の間をそれぞれ連通する。このた
め、切換弁254のスプール弁子に作用するリニアソレ
ノイド弁252の出力圧Plin が予め定められた一定の
値を下回ると、切換弁254のスプール弁子がスプリン
グ258の付勢力に従って解放側位置に位置させられ
て、解放側油室233内の油圧Poff がレギュレータ圧
Pclとされると同時に係合側油室235内の油圧Ponが
大気圧とされてロックアップクラッチ232が解放され
る。従って、この時、トルクコンバータ212はトルク
を変換して伝達するトルクコンバータ本来の動作を行な
う。
The switching valve 254 is provided with a spring 258 for urging a spool valve (not shown) toward a release side position.
And a first port 2 to which the regulator pressure Pcl is supplied.
60, a second port 262 to which the output pressure of the slip control valve 256 is supplied, and a third port connected to the release-side oil chamber 233.
It has a port 264, a fourth port 266 connected to the engagement side oil chamber 235, and a fifth port 268 connected to the drain. When the output pressure Plin of the linear solenoid valve 252 supplied to the switching valve 254 falls below a predetermined value, the switching valve 254 switches its spool valve to the spring 2.
The release side position according to the urging force of 58 (the state of FIG. 20)
The second port 262 is closed, and the first port 260, the third port 264, and the fourth port 266 are closed.
And the fifth port 268. Therefore, when the output pressure Plin of the linear solenoid valve 252 acting on the spool valve of the switching valve 254 falls below a predetermined value, the spool valve of the switching valve 254 moves to the release side in accordance with the biasing force of the spring 258. At the same time, the hydraulic pressure Poff in the release-side oil chamber 233 is set to the regulator pressure Pcl, and at the same time, the hydraulic pressure Pon in the engagement-side oil chamber 235 is set to the atmospheric pressure, and the lock-up clutch 232 is released. Therefore, at this time, the torque converter 212 performs the original operation of the torque converter for converting and transmitting the torque.

【0073】他方、切換弁254のスプール弁子に作用
されるリニアソレノイド弁252の出力圧Plin が予め
定められた一定の値を超えると、切換弁254のスプー
ル弁子がスプリング258の付勢力に抗して係合側位置
へ切り換えられて、第5ポート268を閉塞するととも
に、第1ポート260と第4ポート266、および第2
ポート262と第3ポート264の間をそれぞれ連通す
る。このため、係合側油室235内の油圧Ponがレギュ
レータ圧Pclとされると同時に、解放側油室233内の
油圧Poff がスリップ制御弁256により圧力制御さ
れ、ロックアップクラッチ232がスリップ制御されあ
るいは係合される。
On the other hand, when the output pressure Plin of the linear solenoid valve 252 acting on the spool valve element of the switching valve 254 exceeds a predetermined value, the spool valve element of the switching valve 254 receives the urging force of the spring 258. The position is switched to the engagement side position to close the fifth port 268, and the first port 260, the fourth port 266, and the second
The port 262 and the third port 264 communicate with each other. Therefore, the hydraulic pressure Pon in the engagement-side oil chamber 235 is set to the regulator pressure Pcl, and at the same time, the hydraulic pressure Poff in the release-side oil chamber 233 is pressure-controlled by the slip control valve 256, and the lock-up clutch 232 is slip-controlled. Alternatively, they are engaged.

【0074】上記スリップ制御弁256は、図示しない
スプール弁子を出力圧増加側へ付勢するためのスプリン
グ270を備えている。このスプール弁子には、出力圧
増加側へ向かう推力を発生させるために係合側油室23
5内の油圧Ponが作用させられているとともに、出力圧
減少側へ向かう推力を発生させるために解放側油室23
3内の油圧Poff およびリニアソレノイド弁252の出
力圧Plin がそれぞれ作用させられている。このため、
スリップ制御弁256は、式(11)に示すように、ス
リップ量に対応する差圧△P(=Pon−Poff )がリニ
アソレノイド弁252の出力圧Plin に対応した値とな
るように作動する。ここで、式(11)において、Fは
スプリング270の付勢力、A1 はスプール弁子におけ
る油圧Ponの受圧面積、A2 (但しA1 =A2 )は油圧
Poff の受圧面積、A3 は出力圧Plin の受圧面積であ
る。
The slip control valve 256 includes a spring 270 for urging a spool valve (not shown) to increase the output pressure. This spool valve element has an engagement side oil chamber 23 for generating a thrust toward the output pressure increasing side.
5 is operated, and the release-side oil chamber 23 is used to generate a thrust toward the output pressure decreasing side.
3, the hydraulic pressure Poff and the output pressure Plin of the linear solenoid valve 252 are applied. For this reason,
The slip control valve 256 operates so that the differential pressure ΔP (= Pon−Poff) corresponding to the slip amount becomes a value corresponding to the output pressure Plin of the linear solenoid valve 252, as shown in Expression (11). In the equation (11), F is the biasing force of the spring 270, A1 is the pressure receiving area of the hydraulic pressure Pon at the spool valve, A2 (where A1 = A2) is the pressure receiving area of the hydraulic pressure Poff, and A3 is the pressure receiving area of the output pressure Plin. Area.

【0075】[0075]

【数11】 [Equation 11]

【0076】したがって、上記のように構成されている
係合制御用油圧制御回路246では、係合側油室235
内の油圧Ponおよび解放側油室233内の油圧Poff
は、図21に示すように、リニアソレノイド弁252の
出力圧Plin に応じて変化させられるので、リニアソレ
ノイド弁252の出力圧Plin によって切換弁254の
切換制御と、その切換弁254が係合位置へ切り換えら
れた後のロックアップクラッチ232のスリップ制御と
がそれぞれ行なわれ得るのである。
Therefore, in the engagement control hydraulic control circuit 246 configured as described above, the engagement side oil chamber 235 is provided.
And Poff in the release side oil chamber 233
Is changed according to the output pressure Plin of the linear solenoid valve 252, as shown in FIG. 21, so that the switching control of the switching valve 254 is performed by the output pressure Plin of the linear solenoid valve 252, and the switching valve 254 is engaged with the engagement position. Then, the slip control of the lock-up clutch 232 after being switched to can be performed.

【0077】次に、スリップ制御の処理を司る電子制御
装置242の構成およびその設計について詳細に説明す
る。電子制御装置242は、周知のCPU282、RO
M284、RAM286、図示しないインターフェース
回路などから成るいわゆるマイクロコンピュータであ
る。本実施例では、この電子制御装置242のインタフ
ェース回路には、エンジン210の吸気配管に設けられ
たスロットル弁開度を検出するスロットルセンサ28
8、エンジン210の回転速度を検出するエンジン回転
速度センサ290、自動変速機214の入力軸220の
回転速度を検出する入力軸回転センサ292、自動変速
機214の出力軸234の回転速度を検出する出力軸回
転センサ294、シフトレバー296の操作位置、すな
わちL、S、D、N、R、Pレンジのいずれかを検出す
るための操作位置センサ298が接続されている。電子
制御装置242は、これらのセンサから、インタフェー
ス回路を介して、スロットル弁開度θth、エンジン回転
速度Ne(ポンプ翼車回転速度NP )、入力軸回転速度
Nin(タービン翼車回転速度Nt )、出力軸回転速度
Nout 、シフトレバー296の操作位置Ps をそれぞれ
入力する。
Next, the configuration and the design of the electronic control unit 242 for controlling the slip control will be described in detail. The electronic control unit 242 includes a well-known CPU 282, an RO
This is a so-called microcomputer including an M284, a RAM 286, an interface circuit (not shown), and the like. In the present embodiment, the interface circuit of the electronic control unit 242 includes a throttle sensor 28 for detecting a throttle valve opening provided in an intake pipe of the engine 210.
8. An engine rotation speed sensor 290 for detecting the rotation speed of the engine 210, an input shaft rotation sensor 292 for detecting the rotation speed of the input shaft 220 of the automatic transmission 214, and a rotation speed of the output shaft 234 of the automatic transmission 214 An output shaft rotation sensor 294 and an operation position sensor 298 for detecting the operation position of the shift lever 296, that is, any one of the L, S, D, N, R, and P ranges are connected. From these sensors, the electronic control unit 242 receives a throttle valve opening degree θth, an engine rotation speed Ne (pump impeller rotation speed NP), an input shaft rotation speed Nin (turbine impeller rotation speed Nt), The output shaft rotation speed Nout and the operation position Ps of the shift lever 296 are input.

【0078】電子制御装置242のCPU282は、R
AM286をワークエリアとして利用しつつ、予めRO
M284に記憶されたプログラムに従って入力信号を処
理し、自動変速機214の変速制御およびロックアップ
クラッチ232の係合制御を実行するために第1電磁弁
248、第2電磁弁250およびリニアソレノイド弁2
52を適宜制御する。上記変速制御では、予めROM2
84に記憶された複数種類の変速線図から実際の変速ギ
ヤ段に対応した変速線図を選択し、その変速線図から車
両の走行状態、たとえばスロットル弁開度θthと出力軸
回転速度Noutから算出された車速SPDとに基づいて
変速ギヤ段を決定し、その変速ギヤ段が得られるように
第1電磁弁248、第2電磁弁250を駆動する。こう
して、自動変速機214のクラッチおよびブレーキの作
動が制御され、前進4段のうちのいずれかの噛み合わせ
が成立させ、所望の変速が実現される。
The CPU 282 of the electronic control unit 242
While using AM286 as a work area, RO
The first solenoid valve 248, the second solenoid valve 250, and the linear solenoid valve 2 are used to process the input signal according to the program stored in the M284 and execute the shift control of the automatic transmission 214 and the engagement control of the lock-up clutch 232.
52 is appropriately controlled. In the shift control, the ROM 2
A shift diagram corresponding to an actual shift speed is selected from a plurality of types of shift diagrams stored in 84, and from the shift diagram, a traveling state of the vehicle, for example, a throttle valve opening θth and an output shaft rotational speed Nout are determined. The shift speed is determined based on the calculated vehicle speed SPD, and the first solenoid valve 248 and the second solenoid valve 250 are driven so as to obtain the shift speed. In this way, the operations of the clutch and the brake of the automatic transmission 214 are controlled, and any one of the four forward speeds is engaged, so that a desired shift is realized.

【0079】以上説明したハードウェア構成を前提とし
て、ロックアップクラッチのスリップ回転速度NSLP
を、むだ時間+スライディングモード制御により制御す
ることローラが構成される。このコントローラ300
は、実際には電子制御装置242が実行する処理により
実現されるものであるが、理解の便を図って、図22に
制御ブロックとして図示した。このコントローラ300
は、第1実施例のコントローラ100に対応したもので
あり、第2実施例では、直接的にはリニアソレノイド弁
252を制御することにより、トルクコンバータ212
のスリップ回転速度NSLP を制御する。制御対象である
スリップ回転速度NSLP を可変する系は、リニアソレノ
イド252の印加電圧のデューティが変化すると、この
ソレノイド252からの出力圧Plinが変化し、この
油圧により切換弁254が切り換えられ、切換弁254
が係合位置へ切り換えられた後、ロックアップクラッチ
232のスリップ制御が行なわれる系であり、極めて大
きなむだ時間(本実施例では、300[msec]程度)を
有する。
Assuming the hardware configuration described above, the slip rotation speed NSLP of the lock-up clutch
Is controlled by the dead time + sliding mode control. This controller 300
Is actually realized by the processing executed by the electronic control unit 242, but is illustrated as a control block in FIG. 22 for convenience of understanding. This controller 300
Corresponds to the controller 100 of the first embodiment. In the second embodiment, the torque converter 212 is controlled by directly controlling the linear solenoid valve 252.
Is controlled. In the system for varying the slip rotation speed NSLP to be controlled, when the duty of the voltage applied to the linear solenoid 252 changes, the output pressure Plin from the solenoid 252 changes, and the switching valve 254 is switched by this oil pressure. 254
Is a system in which the slip control of the lock-up clutch 232 is performed after being switched to the engagement position, and has an extremely long dead time (about 300 [msec] in the present embodiment).

【0080】そこで、コントローラ300内には、第1
実施例と同様、状態予測制御器310とスライディング
モード制御器320と、これら付随する積分器340,
差分器350などが設けられている。これらの状態予測
制御器310,スライディングモード制御器320の設
計方法は、第1実施例と同様であり、図8に示したよう
に、制御量指令値uおよびリニアソレノイド252の出
力圧Plinとから、リニアソレノイド252のモデル
を同定し(工程S10)、次にこの出力圧Plinとス
リップ回転速度NSLP とから、ロックアップクラッチ2
32のモデルを同定し(工程S20)、両者を結合して
システム全体を表わすモデルを求める(工程S30)。
Therefore, the controller 300 includes the first
As in the embodiment, the state prediction controller 310, the sliding mode controller 320, and their associated integrators 340,
A differentiator 350 and the like are provided. The design method of the state prediction controller 310 and the sliding mode controller 320 is the same as that of the first embodiment. As shown in FIG. 8, the control method is based on the control amount command value u and the output pressure Plin of the linear solenoid 252. Then, a model of the linear solenoid 252 is identified (step S10), and then the lock-up clutch 2 is determined from the output pressure Plin and the slip rotation speed NSLP.
32 models are identified (step S20), and the two are combined to obtain a model representing the entire system (step S30).

【0081】その後、モデルをむだ時間部分とダイナミ
クス部分とに分子、ダイナミクス部分は2次線形モデル
で近似し(工程S40)、これを連続時間モデルとして
サーボ系にするための積分器を加えて3次のモデルに拡
大する(工程S50)。3次モデルを得た上で、一方で
は、制御周期の決定(工程S60)、離散時間モデルへ
の変換(工程S70)、状態予測制御器310の設計
(工程80)を行なって、状態予測制御器310を得
る。他方、この3次モデルに基づいて、スライディング
モード制御器320の各パラメータを設定する(工程9
0)。その上で、状態予測制御器310とスライディン
グモード制御器320を結合し、コントローラ300を
完成する(工程S100)。
Thereafter, the model is approximated to a dead time part and a dynamics part by a numerator and a dynamics part is approximated by a quadratic linear model (step S40), and an integrator for converting the model into a servo system as a continuous time model is added. The model is enlarged to the next model (step S50). After obtaining the tertiary model, on the one hand, the control cycle is determined (step S60), the conversion to the discrete time model (step S70), and the state prediction controller 310 is designed (step 80) to perform the state prediction control. The vessel 310 is obtained. On the other hand, each parameter of the sliding mode controller 320 is set based on the third order model (step 9).
0). Then, the state prediction controller 310 and the sliding mode controller 320 are combined to complete the controller 300 (step S100).

【0082】こうして得られた状態予測制御器310、
スライディングモード制御器320の各パラメータの一
例を以下に示す。状態予測制御器310は、第1実施例
同様、次式(12)の演算を、サンプリングタイム(制
御周期)32[msec]で繰り返し実行する。制御対象の
むだ時間は、およそ300[msec]であったので、状態
予測制御器310は、制御周期で9回後の状態量を予測
することになる。即ち、以下の式において、n=9であ
る。
The state prediction controller 310 thus obtained,
An example of each parameter of the sliding mode controller 320 is shown below. As in the first embodiment, the state prediction controller 310 repeatedly executes the operation of the following expression (12) at a sampling time (control cycle) of 32 [msec]. Since the dead time of the control target is about 300 [msec], the state prediction controller 310 predicts the state quantity nine times later in the control cycle. That is, in the following equation, n = 9.

【0083】[0083]

【数12】 (Equation 12)

【0084】本実施例では、各係数の値は次の通りであ
った。
In this embodiment, the values of the coefficients are as follows.

【数13】 (Equation 13)

【0085】スライディングモード制御器320の出力
する操作量指令値u(k)は、第1実施例同様、次式に
示す二つの制御入力Ueq,Unlの和として構成され
る。
As in the first embodiment, the manipulated variable command value u (k) output from the sliding mode controller 320 is configured as the sum of two control inputs Ueq and Unl shown in the following equations.

【0086】[0086]

【数14】 [Equation 14]

【0087】本実施例における各係数は、 S1=1.186,κ=0.75,α1=0,α2=
0,α3=2 であった。
The coefficients in this embodiment are as follows: S1 = 1.186, κ = 0.75, α1 = 0, α2 =
0, α3 = 2.

【0088】電子制御装置242の内部では、図23に
示す処理が実行される。図23は、電子制御装置242
が実行するスリップ制御処理ルーチンを示すフローチャ
ートである。電子制御装置242は、車両の運転状況か
ら、スリップ制御を行なう領域にあると判断すると、こ
のスリップ制御処理ルーチンを、数ミリセカンド程度の
インターバルで、この処理を繰り返し実行する。スリッ
プ制御を行なう条件か否かは、出力軸回転速度Nout と
スロットル弁開度θthとから判断されるが、この条件の
一例を図24に示す。
The processing shown in FIG. 23 is executed inside the electronic control unit 242. FIG. 23 shows the electronic control unit 242.
4 is a flowchart illustrating a slip control processing routine executed by the control unit. When the electronic control unit 242 determines from the driving situation of the vehicle that the vehicle is in the area where the slip control is to be performed, the electronic control unit 242 repeatedly executes the slip control processing routine at intervals of about several milliseconds. Whether or not the condition for performing the slip control is determined from the output shaft rotation speed Nout and the throttle valve opening θth, an example of this condition is shown in FIG.

【0089】図24に示すスリップ制御領域に入ってい
ると判断され場合、実施例では、図23に示すスリップ
制御処理ルーチンを起動し、まずインタフェース回路を
介してエンジン回転速度Ne,入力軸回転速度Nin,ス
ロットル弁開度θthを入力する処理を行なう(ステップ
S400)。続いて、入力した入力軸回転速度Ninとス
ロットル弁開度θthとから、目標スリップ回転速度NSL
P*を求める処理を行なう(ステップS410)。目標ス
リップ回転速度NSLP*は、予め3次元のマップとして、
三者の関係を記憶しておき、このマップを参照すること
により求めることができる。
When it is determined that the vehicle is in the slip control region shown in FIG. 24, in the embodiment, the slip control processing routine shown in FIG. 23 is started, and the engine speed Ne and the input shaft speed are first transmitted via the interface circuit. A process for inputting Nin and the throttle valve opening θth is performed (step S400). Subsequently, the target slip rotation speed NSL is calculated from the input shaft rotation speed Nin and the throttle valve opening θth.
A process for obtaining P * is performed (step S410). The target slip rotation speed NSLP * is calculated as a three-dimensional map in advance.
The relationship between the three can be stored and determined by referring to this map.

【0090】図25は、入力軸回転数Ninとスロットル
弁開度θthとから、目標スリップ回転速度NSLP*を定め
るためのマップである。この例では、目標スリップ回転
速度NSLP*は、スロットル弁開度θthと入力軸回転速度
Ninとから、50rpmもしくは150rpmとなる。
こうして目標スリップ回転速度NSLP*を定めた後(ステ
ップS410)、実際のトルクコンバータ212のスリ
ップ回転速度NSLP を求める処理を行なう(ステップS
420)。実際のスリップ回転速度NSLP は、エンジン
回転速度Neと入力軸回転速度Ninとの偏差として求め
ることができる。その後、目標スリップ回転速度NSLP*
と実際のスリップ回転速度NSLP との差を制御偏差量e
として求める処理を行なう(ステップS430)。
FIG. 25 is a map for determining the target slip rotation speed NSLP * from the input shaft rotation speed Nin and the throttle valve opening θth. In this example, the target slip rotation speed NSLP * is 50 rpm or 150 rpm from the throttle valve opening θth and the input shaft rotation speed Nin.
After the target slip rotation speed NSLP * is determined in this manner (step S410), a process for determining the actual slip rotation speed NSLP of the torque converter 212 is performed (step S410).
420). The actual slip rotation speed NSLP can be obtained as a deviation between the engine rotation speed Ne and the input shaft rotation speed Nin. After that, the target slip rotation speed NSLP *
And the actual slip rotation speed NSLP as the control deviation amount e
Is performed (step S430).

【0091】次に、この偏差eを積分して積分値x3を
求め、かつスリップ回転速度NSLPの微分値x2を求め
る処理を行なう(ステップS440)。これで、スリッ
プ回転速度NSLP を状態量x1として、第1実施例同
様、3つの状態量が得られたことになる。そこで、次に
これらの状態量x1,x2,x3を用いて、上述した式
(12)に従い、制御周期で9回先の状態量xx1,x
x2,xx3を予測する処理をおこなう(ステップS4
50)。
Next, the deviation e is integrated to obtain an integrated value x3, and a process is performed to obtain a differential value x2 of the slip rotation speed NSLP (step S440). Thus, assuming that the slip rotation speed NSLP is the state quantity x1, three state quantities are obtained as in the first embodiment. Then, using these state quantities x1, x2, and x3, the state quantities xx1, x9 that are nine times ahead in the control cycle in accordance with the above equation (12).
x2 and xx3 are predicted (step S4).
50).

【0092】以上の説明では、この処理ルーチンが繰り
返し実行される際の回数(何番目の処理か)という点は
特に説明しなかったが、実際の処理は、32ミリセカン
ドのインターバルで実行されており、何回目の処理であ
るかを区別可能な離散的な処理になっている。電子制御
装置242は、演算に必要な値については、現在起動さ
れた処理からn回前までの処理における各値を、RAM
286に保存している。電子制御装置242は、その
後、この予測値xx1,xx2,xx3を用い、上述し
たスライディングモード制御の式(14)に従い、リニ
アソレノイド弁252の印加電圧のデューティを制御量
指令値u(k)として求める処理を行ない(ステップS
460)、こうして求めた操作量指令値u(k)を、イ
ンタフェース回路を介して、リニアソレノイド弁252
に出力した後、「NEXT」に抜けて本処理ルーチンを
終了する。
In the above description, the number of times this process routine is repeatedly executed (the number of the process) is not specifically described. However, the actual process is executed at intervals of 32 milliseconds. This is a discrete process that can distinguish the number of processes. The electronic control unit 242 stores the values required for the calculation in the processes up to n times before the currently activated process in the RAM.
286. The electronic control unit 242 then uses the predicted values xx1, xx2, and xx3 to set the duty of the voltage applied to the linear solenoid valve 252 as the control amount command value u (k) according to the above-described equation (14) of the sliding mode control. Perform the required processing (step S
460), the manipulated variable command value u (k) obtained in this way is transmitted to the linear solenoid valve 252 via the interface circuit.
After that, the process exits to “NEXT” and ends the processing routine.

【0093】以上説明した第2実施例のロックアップク
ラッチのスリップ制御装置による制御例を図26に示
す。図において、上欄は、目標スリップ回転速度NSLP*
が、50rpmから150rmpまで変化した場合のス
リップ回転速度NSLP の制御の様子を示し、下欄は、こ
の場合のリニアソレノイド弁252に出力される操作量
指令値u(k)を示している。図26上欄において、実
線JJは、本実施例の制御装置による制御特性を示し、
破線BBは、従来のPID制御と状態予測制御器とを組
み合わせた場合の制御特性を示す。また、比較のため
に、図27に、状態予測制御器310を設けない場合の
制御例を示した。図27では、スライディングモード制
御の場合の制御特性を実線JNとして、従来のPID制
御の場合の制御特性を破線BNとして、各々示した。
FIG. 26 shows an example of control by the slip control device for the lock-up clutch according to the second embodiment described above. In the figure, the upper column shows the target slip rotation speed NSLP *
Shows the state of control of the slip rotation speed NSLP when the speed changes from 50 rpm to 150 rpm, and the lower column shows the manipulated variable command value u (k) output to the linear solenoid valve 252 in this case. In the upper part of FIG. 26, a solid line JJ indicates a control characteristic of the control device of the present embodiment,
A broken line BB shows control characteristics when the conventional PID control and the state prediction controller are combined. For comparison, FIG. 27 shows a control example in which the state prediction controller 310 is not provided. In FIG. 27, the control characteristic in the case of the sliding mode control is indicated by a solid line JN, and the control characteristic in the case of the conventional PID control is indicated by a broken line BN.

【0094】これらの比較から明確なように、第2実施
例のロックアップクラッチのスリップ制御装置によれ
ば、むだ時間の極めて大きな制御対象(この例では、む
だ時間は数百[msec])であっても、良好な安定性、応
答性を得ることができる。
As is clear from these comparisons, according to the lock-up clutch slip control device of the second embodiment, the control target having a very long dead time (in this example, the dead time is several hundred [msec]). Even so, good stability and responsiveness can be obtained.

【0095】更に、本実施例でも、第1実施例同様、制
御対象をむだ時間部分と2次の線形モデルとに分離して
設計した。この結果、ダイナミクス部分は、基本的に2
次の線形モデル(サーボ系にするために最終的なモデル
は3次)という比較的単純なモデルを用いながら、極め
て優れた制御特性を得ることができた。実施例では、む
だ時間部分とダイナミクス部分を分離してから、ダイナ
ミクス部分にスライディングモード制御を適用している
ので、単純なモデルを用いることができ、構成の簡略
化、制御周期の短縮化を実現している。また、むだ時間
部分に対しては状態予測制御器310を用いてむだ時間
後の状態量を予測しているので、むだ時間の大きな油圧
および摩擦という現象を用いた対象に対して、応答性を
確保したまま安定性に優れた制御を行なう制御装置を容
易に設計することができる。
Further, in this embodiment, similarly to the first embodiment, the control object is designed to be separated into a dead time portion and a second-order linear model. As a result, the dynamics part is basically 2
While using a relatively simple model of the following linear model (the final model is a third order in order to make a servo system), extremely excellent control characteristics could be obtained. In the embodiment, since the dead time part and the dynamics part are separated, and the sliding mode control is applied to the dynamics part, a simple model can be used, and the configuration is simplified and the control cycle is shortened. are doing. In addition, since the state quantity after the dead time is predicted using the state prediction controller 310 for the dead time portion, the responsiveness can be improved for an object using the phenomenon of oil pressure and friction with a large dead time. It is possible to easily design a control device that performs control with excellent stability while ensuring the control.

【0096】また、これら2つの実施例の制御装置の設
計方法によれば、こうした制御性能を、合わせ込みやカ
ットアンドエラーを繰り返すことなく達成することがで
き、しかも外乱や摩擦係数の変動といった特性変化など
に対しても安定に制御する制御装置を設計することがで
きるという利点が得られる。従来のコントローラでは、
動作条件や外乱が異なる複数の動作点での制御特性を考
慮した合わせ込みは、経験者の勘や試行錯誤程度では対
処することができず、ほとんど対応することができなか
った。本発明の制御装置の設計方法は、こうした問題を
定式的に解決できるので、設計工数や調整工数を短縮
し、開発の手間を格段に低減することができる。
Further, according to the control device designing method of these two embodiments, such control performance can be achieved without repeating the adjustment and the cut-and-error, and the characteristics such as the disturbance and the fluctuation of the friction coefficient can be achieved. An advantage is obtained in that a control device that can stably control a change or the like can be designed. With conventional controllers,
Matching in consideration of control characteristics at a plurality of operating points having different operating conditions and disturbances could not be dealt with by intuition of an experienced person or trial and error, and could hardly be dealt with. The control device designing method of the present invention can solve such a problem in a formal manner, so that the design man-hour and the adjustment man-hour can be reduced, and the labor for development can be remarkably reduced.

【0097】また、この実施例では、エンジン210の
動力を自動変速機214に伝達するクラッチのスリップ
制御に適用しており、エンジン210からのトルク変動
分を遮断しかつトルクの伝達効率を高めるという効果
を、定常状態はもとより、過渡運転状態、更には経年変
化により特性が変化した状態においても達成することが
できる。この結果、燃費向上といった効果も得られる。
こうした高い応答性と安定性との両立は、従来のスリッ
プ制御装置が安定性を維持した上で特性変化に対処する
ために、制御系の応答性を緩やかなものとし、定常的な
運転状態が長く続いた状態下でのみ、スリップ状態を目
標状態にできたに過ぎないものと較べて、際だってい
る。また、様々な運転条件が考えられるクラッチのスリ
ップ制御において、これらの運転条件の下での応答性を
一層改善することができるという効果も得られる。
Further, in this embodiment, the present invention is applied to the slip control of the clutch for transmitting the power of the engine 210 to the automatic transmission 214, thereby cutting off the torque fluctuation from the engine 210 and increasing the torque transmission efficiency. The effect can be achieved not only in a steady state but also in a transient operation state, and further in a state in which characteristics have changed due to aging. As a result, an effect of improving fuel efficiency can be obtained.
The balance between such high responsiveness and stability is achieved by reducing the responsiveness of the control system in order to cope with characteristic changes while maintaining the stability of the conventional slip control device. Only under long-lasting conditions, the slip condition is outstanding compared to just achieving the target condition. Further, in the clutch slip control in which various operating conditions are considered, an effect that the response under these operating conditions can be further improved can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第1実施例としてのクラッチのスリップ制御装
置の概略構成図である。
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a clutch slip control device as a first embodiment.

【図2】自動変速機10の構成を模式的に示した説明図
である。
FIG. 2 is an explanatory diagram schematically showing a configuration of the automatic transmission 10.

【図3】油圧制御装置20の各要素の動作状態を示す説
明図である。
FIG. 3 is an explanatory diagram showing an operation state of each element of the hydraulic control device 20.

【図4】B−3コントロールバルブ25を介してスリッ
プ速度Nfukiを制御する油圧系を示す説明図であ
る。
4 is an explanatory diagram illustrating a hydraulic system that controls a slip speed Nfuki via a B-3 control valve 25. FIG.

【図5】B−3コントロールバルブ25におけるスプー
ル24の駆動力FVと摩擦力との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between a driving force FV of a spool 24 and a frictional force in a B-3 control valve 25;

【図6】スリップ速度Nfukiを制御する系を示すブ
ロック図である。
FIG. 6 is a block diagram showing a system for controlling a slip speed Nfuki.

【図7】コントローラ100の内部構成を例示するブロ
ック線図である。
FIG. 7 is a block diagram illustrating an internal configuration of a controller 100;

【図8】実施例のコントローラ100を設計する工程を
示す工程図である。
FIG. 8 is a process chart showing a process of designing the controller 100 of the embodiment.

【図9】制御対象のモデルを同定するためのブロック図
である。
FIG. 9 is a block diagram for identifying a model to be controlled.

【図10】第1実施例における自動変速制御コンピュー
タ30の制御処理ルーチンを示すフローチャートであ
る。
FIG. 10 is a flowchart showing a control processing routine of the automatic transmission control computer 30 in the first embodiment.

【図11】本実施例のコントローラ100による制御例
を示すグラフである。
FIG. 11 is a graph showing a control example by the controller 100 of the embodiment.

【図12】図11に示す制御例と同一の条件下における
PID制御の制御例を示すグラフである。
FIG. 12 is a graph showing a control example of PID control under the same conditions as the control example shown in FIG. 11;

【図13】実施例においてむだ時間が変動した場合の制
御例を示すグラフである。
FIG. 13 is a graph showing a control example when the dead time fluctuates in the embodiment.

【図14】図13に示す制御例と同一の条件下における
PID制御の制御例を示すグラフである。
FIG. 14 is a graph showing a control example of PID control under the same conditions as the control example shown in FIG.

【図15】実施例において油圧制御装置20の油圧系の
油温が変動した場合の制御例を示すグラフである。
FIG. 15 is a graph showing a control example when the oil temperature of the hydraulic system of the hydraulic control device 20 fluctuates in the embodiment.

【図16】図14に示す制御例と同一の条件下における
PID制御の制御例を示すグラフである。
16 is a graph showing a control example of PID control under the same conditions as the control example shown in FIG.

【図17】実施例においてB−3コントロールバルブ2
5のスプールの摩擦係数が変動した場合の制御例を示す
グラフである。
FIG. 17 shows a B-3 control valve 2 in an embodiment.
5 is a graph illustrating a control example when the friction coefficient of the spool No. 5 changes.

【図18】図17に示す制御例と同一の条件下における
PID制御の制御例を示すグラフである。
18 is a graph showing a control example of PID control under the same conditions as the control example shown in FIG.

【図19】状態予測制御器110に代えるスミス法によ
る予測器の構成例を示すブロック線図である。
19 is a block diagram showing a configuration example of a predictor based on the Smith method instead of the state prediction controller 110. FIG.

【図20】第2実施例としてのロックアップクラッチの
スリップ回転数の制御装置の全体構成を示す概略構成図
である。
FIG. 20 is a schematic configuration diagram showing an overall configuration of a control device for a slip rotation speed of a lock-up clutch as a second embodiment.

【図21】リニアソレノイド弁252と出力圧Plin と
油圧Poff およびPonとの関係を例示するグラフであ
る。
FIG. 21 is a graph illustrating a relationship between a linear solenoid valve 252, an output pressure Plin, and oil pressures Poff and Pon.

【図22】第2実施例におけるコントローラ300の構
成を示すブロック図である。
FIG. 22 is a block diagram illustrating a configuration of a controller 300 according to the second embodiment.

【図23】第2実施例における電子制御装置242が実
行するスリップ制御処理ルーチンを示すフローチャート
である。
FIG. 23 is a flowchart illustrating a slip control processing routine executed by an electronic control unit 242 according to the second embodiment.

【図24】スリップ制御領域に入っているか否かを判断
するためのマップを示す説明図である。
FIG. 24 is an explanatory diagram showing a map for determining whether or not the vehicle is in a slip control area.

【図25】目標スリップ回転速度NSLP*を求めるための
グラフである。
FIG. 25 is a graph for obtaining a target slip rotation speed NSLP *.

【図26】第2実施例のコントローラ300による制御
例を示すグラフである。
FIG. 26 is a graph showing a control example by the controller 300 of the second embodiment.

【図27】図26に示す制御例と同一の条件下における
PID制御の制御例を示すグラフである。
FIG. 27 is a graph showing a control example of PID control under the same conditions as the control example shown in FIG. 26.

【図28】設計時の特性の固体間のバラツキを示すグラ
フである。
FIG. 28 is a graph showing the variation between solids in characteristics at the time of design.

【図29】クラッチにおけるゲイン・位相特性の経時的
な変化を示すグラフである。
FIG. 29 is a graph showing changes over time in gain / phase characteristics of a clutch.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10…自動変速機 20…油圧制御装置 22…バネ 24…スプール 25A…第1ポート 25B…第2ポート 25C…第3ポート 25D…シリンダ 30…自動変速制御コンピュータ 40…センサ群 50…エンジン制御コンピュータ 100…コントローラ 110…スミス法補償部 110…状態予測制御器 120…スライディングモード制御器 130…フィードフォワード制御器 140…積分器 150…差分器 210…エンジン 212…ロックアップクラッチ付トルクコンバータ 214…有段式自動変速機 216…クランク軸 218…ポンプ翼車 220…入力軸 222…タービン翼車 224…一方向クラッチ 226…ハウジング 228…ステータ翼車 230…ダンパ 232…ロックアップクラッチ 233…解放側油室 234…出力軸 235…係合側油室 242…電子制御装置 244…変速制御用油圧制御回路 246…係合制御用油圧制御回路 248…第1電磁弁 250…第2電磁弁 252…リニアソレノイド弁 254…切換弁 256…スリップ制御弁 258…スプリング 260…第1ポート 262…第2ポート 264…第3ポート 266…第4ポート 270…スプリング 282…CPU 284…ROM 286…RAM 288…スロットルセンサ 290…エンジン回転速度センサ 292…入力軸回転センサ 294…出力軸回転センサ 296…シフトレバー 298…操作位置センサ 300…コントローラ 310…状態予測器 320…スライディングモード制御器 340…積分器 350…差分器 DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Automatic transmission 20 ... Hydraulic control device 22 ... Spring 24 ... Spool 25A ... 1st port 25B ... 2nd port 25C ... 3rd port 25D ... Cylinder 30 ... Automatic transmission control computer 40 ... Sensor group 50 ... Engine control computer 100 ... Controller 110 ... Smith method compensator 110 ... State prediction controller 120 ... Sliding mode controller 130 ... Feed forward controller 140 ... Integrator 150 ... Differentiator 210 ... Engine 212 ... Torque converter with lock-up clutch 214 ... Stepped type Automatic transmission 216 ... Crank shaft 218 ... Pump impeller 220 ... Input shaft 222 ... Turbine impeller 224 ... One-way clutch 226 ... Housing 228 ... Stator impeller 230 ... Damper 232 ... Lock-up clutch 233 ... Release side oil chamber 234 ... Out Force shaft 235 ... engagement side oil chamber 242 ... electronic control device 244 ... shift control hydraulic control circuit 246 ... engagement control hydraulic control circuit 248 ... first solenoid valve 250 ... second solenoid valve 252 ... linear solenoid valve 254 ... Switching valve 256 Slip control valve 258 Spring 260 First port 262 Second port 264 Third port 266 Fourth port 270 Spring 282 CPU 284 ROM 286 RAM 288 Throttle sensor 290 Engine rotation Speed sensor 292 Input shaft rotation sensor 294 Output shaft rotation sensor 296 Shift lever 298 Operating position sensor 300 Controller 310 State predictor 320 Sliding mode controller 340 Integrator 350 Difference machine

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 河野 克己 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (72)発明者 中村 泰也 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自 動車株式会社内 (56)参考文献 特開 平4−370804(JP,A) 特開 平3−288902(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G05B 11/00 - 13/04 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Katsumi Kono 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (72) Inventor Yasuya Nakamura 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Inside Toyota Motor Corporation (56) References JP-A-4-370804 (JP, A) JP-A-3-288902 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) G05B 11/00-13 / 04

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 制御特性上大きなむだ時間を有する制御
対象の操作量指令値を求め、該操作量指令値を該制御対
象に出力することにより、該制御対象の状態を目標状態
に一致させる制御装置であって、 前記制御対象の制御状態を検出する制御状態検出手段
と、 該検出された制御状態から、前記むだ時間後の該制御対
象の複数の状態量を予測する状態予測手段と、 前記制御対象を低次の線形モデルにより同定して得られ
たモデルを用い、かつ前記予測された複数の状態量を入
力としてスライディングモード制御を行なって、前記操
作量指令値を出力するスライディングモード制御手段と
を備えた制御装置。
1. A control for obtaining an operation amount command value of a control object having a large dead time in terms of control characteristics and outputting the operation amount command value to the control object so that the state of the control object coincides with a target state. A control state detection unit that detects a control state of the control target; a state prediction unit that predicts a plurality of state quantities of the control target after the dead time from the detected control state; Sliding mode control means for performing a sliding mode control using a model obtained by identifying a controlled object by a low-order linear model, and inputting the plurality of predicted state quantities, and outputting the manipulated variable command value And a control device comprising:
【請求項2】 制御特性上大きなむだ時間を有する制御
対象の操作量指令値を求め、該操作量指令値を該制御対
象に出力することにより、該制御対象の状態を目標状態
に一致させる制御装置を設計する方法であって、 (a)前記制御対象の操作量指令値と制御状態との関係
から該制御対象のモデルを同定する工程、 (b)該モデルを、むだ時間部分とダイナミクス部分と
に分離する工程、 (c)該ダイナミクス部分については、低次の線形モデ
ルにより近似する工程、 (d)該線形モデルおよび前記むだ時間に基づいて状態
予測制御器を設計する工程、 (e)前記線形モデルに基づいて、前記状態予測制御器
の出力を制御入力とするスライディングモード制御の設
計パラメータを設定する工程を備えた制御装置の設計方
法。
2. A control for obtaining an operation amount command value of a control object having a large dead time in terms of control characteristics and outputting the operation amount command value to the control object so that the state of the control object coincides with a target state. A method of designing an apparatus, comprising: (a) a step of identifying a model of a controlled object from a relationship between an operation amount command value of the controlled object and a control state; (C) approximating the dynamics part with a lower-order linear model; (d) designing a state prediction controller based on the linear model and the dead time; (e) A design method of a control device, comprising: a step of setting design parameters for sliding mode control using an output of the state prediction controller as a control input based on the linear model.
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