BR102017020625A2

BR102017020625A2 - dispositivo de controle de planta

Info

Publication number: BR102017020625A2
Application number: BR102017020625-4A
Authority: BR
Inventors: Hayato Nakada
Original assignee: Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
Priority date: 2016-10-17
Filing date: 2017-09-26
Publication date: 2018-12-18
Also published as: CN107956575A; JP6508158B2; EP3309379A1; JP2018067046A; RU2660679C1; US20180107177A1; CN107956575B; KR20180042119A; EP3309379B1; KR101948436B1; US10260442B2

Abstract

dispositivo de controle de planta. trata-se de um dispositivo de controle de planta que inclui um controlador de realimentação (54) que determina uma entrada de controle de uma planta (56), e um condicionador de referência (52) que corrige um valor avo inicial e emite o valor alvo inicial corrigido para o controlador de realimentação (54). o condicionador de referência (52) determina um valor alvo satisfazendo a uma restrição de limite superior como sendo um candidato a valor alvo que minimiza um valor de uma função de avaliação. o condicionador de referência (52) determina o valor alvo satisfazendo à restrição de limite superior como sendo um valor da restrição de limite superior quando um valor obtido pela substituição, pelo valor da restrição de limite superior, de uma variável de uma função diferencial obtida por diferenciação da função de avaliação com respeito ao candidato a valor alvo, for maior do que ou igual a zero.

Description

“DISPOSITIVO DE CONTROLE DE PLANTA”

ANTECEDENTES DA INVENÇÃO

1. Campo da Invenção [001] A invenção refere-se a um dispositivo de controle de planta.

2. Descrição da Técnica Relacionada [002] Quando um dispositivo de controle de planta geral é provido de um valor alvo relacionado a uma saída de controle de uma planta, o dispositivo de controle de planta determina uma entrada de controle de uma planta pelo controle de realimentação que faz com que a saída de controle siga o valor alvo. No controle de planta real, podem existir diversas restrições em termos de equipamentos ou controle com relação à quantidade de estado da planta. Quando essas restrições não são satisfeitas, podem ser gerados danos aos equipamentos ou uma diminuição do desempenho de controle. A satisfação de restrições é um tipo de desempenho significativo exigido para o controle de planta, como fazer com que a saída de controle siga o valor alvo.

[003] Um meio eficaz para satisfazer às restrições é exemplificado por um condicionador de referência. O condicionador de referência inclui um modelo de predição como uma configuração que corrige o valor alvo da saída de controle a ser informado para um controlador de realimentação. O modelo de predição modela um sistema em malha fechada que inclui a planta e o controlador de realimentação. O condicionador de referência prediz o valor futuro da quantidade de estado da planta pelo modelo de predição. O condicionador de referência corrige o valor alvo da saída de controle baseado no valor futuro predito e em uma restrição imposta sobre o valor futuro.

[004] Na Publicação do Pedido de Patente JP Não-Examinado N^o 201661188 (JP 2016-61188 A), é revelado um dispositivo de controle de planta que aplica um condicionador de referência para controle de um motor a diesel que é uma planta

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2/31 de energia montada no veículo. O condicionador de referência inclui um modelo de predição que modela, como “tempo morto + sistema de vibração secundário”, uma característica dinâmica de um sistema em malha fechada relacionada ao controle de realimentação que faz com que a temperatura de leito de um filtro de partículas diesel (DPF) siga um valor alvo. No condicionador de referência, um valor que é obtido adicionando-se o valor atual da temperatura de leito do DPF a uma variável (por exemplo, 2ζβ/ωπ) representada usando um fator de amortecimento ζ e uma frequência angular natural (ω do modelo de predição e uma restrição de limite superior β é calculado como um candidato do valor alvo da temperatura de leito. Além disso, no condicionador de referência, o valor alvo da temperatura de leito é corrigido com base no candidato calculado.

[005] Em um condicionador de referência geral, o valor alvo da saída de controle da planta é corrigido reduzindo-se os candidatos do valor alvo da quantidade de estado através de um cálculo iterativo que utiliza o valor futuro da quantidade de estado obtido utilizando-se o modelo de predição e a restrição. Enquanto isso, no condicionador de referência, os candidatos do valor alvo da temperatura de leito são calculados adicionando-se o valor atual da temperatura de leito do DPF à variável incluindo o fator de amortecimento ζ do modelo de predição e a restrição de limite superior β. Isto é, um cálculo iterativo não é realizado no condicionador de referência no momento de correção do valor alvo. Por conseguinte, o dispositivo de controle de planta pode reduzir a carga de cálculo sobre a correção do valor alvo no condicionador de referência.

SUMÁRIO DA INVENÇÃO [006] O dispositivo de controle de planta assume o modelo de predição que modela a característica dinâmica do sistema em malha fechada relacionado ao controle de realimentação como “tempo morto + sistema de vibração secundário”. Assim, quando o modelo de predição não puder ser representado por “tempo morto

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3/31 + sistema de vibração secundário”, o valor alvo pode não ser corrigido. Além disso, no dispositivo de controle de planta, a restrição de limite superior β é definida para a quantidade de alteração da temperatura de leito do DPF por tempo unitário, e nenhuma restrição é imposta sobre a temperatura de leito do DPF. Assim, quando uma restrição é imposta sobre a temperatura de leito do DPF, o cálculo iterativo é necessário, levando assim a um aumento inevitável na carga de cálculo sobre a correção do valor alvo. Por conseguinte, são desejados aprimoramentos para alcançar alta versatilidade para o modelo de predição e para corrigir facilmente o alvo da quantidade de estado da planta com uma restrição imposta sobre a quantidade de estado.

[007] A invenção proporciona um dispositivo de controle de planta que pode alcançar alta versatilidade para um modelo de predição e reduzir a carga de cálculo sobre a correção de um valor alvo de uma quantidade de estado de uma planta com uma restrição imposta sobre a quantidade de estado.

[008] Um primeiro aspecto da invenção refere-se a um dispositivo de controle de planta incluindo um controlador de realimentação configurado para determinar uma entrada de controle de uma planta em um momento de entrada de um valor alvo de uma quantidade de estado predeterminada da planta de modo que a quantidade de estado siga o valor alvo, e um condicionador de referência configurado para corrigir um valor alvo inicial da quantidade de estado em um momento de entrada do valor alvo inicial de modo que uma restrição de limite superior imposta sobre a quantidade de estado seja satisfeita, e para transmitir o valor alvo inicial corrigido ao controlador de realimentação. O condicionador de referência é configurado para definir um valor alvo que satisfaça à restrição de limite superior para um candidato a valor alvo que é selecionado dentre candidatos de valores alvo incluindo o valor alvo inicial e que minimize um valor de uma função de avaliação predeterminada. A função de avaliação é representada usando um

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4/31 primeiro termo e um segundo termo, o primeiro termo sendo configurado para ter um valor maior em proporção a um quadrado de uma distância entre o candidato a valor alvo e o valor alvo inicial, e o segundo termo sendo configurado para ter um valor maior em proporção a uma quantidade de violação da restrição de limite superior por um valor futuro da quantidade de estado. O valor futuro da quantidade de estado é predito utilizando um modelo de função de enésima ordem tomando o candidato a valor alvo como uma variável, em que n é um número natural. O condicionador de referência é configurado para definir o valor alvo satisfazendo à restrição de limite superior para um valor da restrição de limite superior, quando um valor obtido substituindo-se, pelo valor da restrição de limite superior, uma variável de uma função diferencial obtida por diferenciação da função de avaliação com respeito ao candidato a valor alvo, for maior do que ou igual a zero em um momento de violação da restrição de limite superior pelo valor alvo inicial.

[009] No primeiro aspecto, o modelo de função de enésima ordem pode ser um modelo de função quíntica ou de ordem inferior, e o condicionador de referência pode ser configurado para definir o valor alvo satisfazendo à restrição de limite superior para um valor de uma intercepção no eixo horizontal da função diferencial desenhada em um plano tendo a função diferencial como um eixo vertical e o candidato a valor alvo como um eixo horizontal, quando o valor obtido substituindose a variável da função diferencial pelo valor da restrição de limite superior for menor do que zero no momento da violação da restrição de limite superior pelo valor alvo inicial.

[010] Um segundo aspecto da invenção refere-se a um dispositivo de controle de planta incluindo um controlador de realimentação configurado para determinar uma entrada de controle de uma planta em um momento de entrada de um valor alvo de uma quantidade de estado predeterminada da planta de modo que a quantidade de estado siga o valor alvo, e um condicionador de referência

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5/31 configurado para corrigir um valor alvo inicial da quantidade de estado em um momento de entrada do valor alvo inicial de modo que uma restrição de limite inferior imposta sobre a quantidade de estado seja satisfeita, e para transmitir o valor alvo inicial corrigido ao controlador de realimentação. O condicionador de referência é configurado para definir um valor alvo que satisfaça à restrição de limite inferior para um candidato a valor alvo que é selecionado dentre candidatos de valores alvo incluindo o valor alvo inicial e que minimize um valor de uma função de avaliação predeterminada. A função de avaliação é representada usando um primeiro termo e um segundo termo, o primeiro termo sendo configurado para ter um valor maior em proporção a um quadrado de uma distância entre o candidato a valor alvo e o valor alvo inicial, e o segundo termo sendo configurado para ter um valor maior em proporção a uma quantidade de violação da restrição de limite inferior por um valor futuro da quantidade de estado. O valor futuro da quantidade de estado é predito utilizando um modelo de função de enésima ordem tomando o candidato a valor alvo como uma variável, em que n é um número natural. O condicionador de referência é configurado para definir o valor alvo satisfazendo à restrição de limite inferior para um valor da restrição de limite inferior, quando um valor obtido substituindo-se, pelo valor da restrição de limite inferior, uma variável de uma função diferencial obtida por diferenciação da função de avaliação com respeito ao candidato a valor alvo, for menor do que ou igual a zero em um momento de violação da restrição de limite inferior pelo valor alvo inicial.

[011] No segundo aspecto, o modelo de função de enésima ordem pode ser um modelo de função quíntica ou de ordem inferior, e o condicionador de referência pode ser configurado para definir o valor alvo satisfazendo à restrição de limite inferior para um valor de uma intercepção no eixo horizontal da função diferencial desenhada em um plano tendo a função diferencial como um eixo vertical e o candidato a valor alvo como um eixo horizontal, quando o valor obtido substituindo

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6/31 se a variável da função diferencial pelo valor da restrição de limite inferior for maior do que zero no momento da violação da restrição de limite inferior pelo valor alvo inicial.

[012] O primeiro aspecto pode predizer um valor predito da quantidade de estado utilizando um modelo de função de enésima ordem tomando o candidato a valor alvo como uma variável, e, assim aumentar a versatilidade para um modelo de predição. Além disso, o primeiro aspecto pode determinar o valor alvo satisfazendo à restrição de limite superior como sendo o valor da restrição de limite superior, quando o valor obtido substituindo-se, pelo valor da restrição de limite superior, a variável da função diferencial obtida por diferenciação da função de avaliação com respeito ao candidato a valor alvo, for maior do que ou igual a zero no momento da violação da restrição de limite superior pelo valor alvo inicial informado para o condicionador de referência. Isto é, o primeiro aspecto pode não usar um cálculo iterativo ao determinar o valor alvo. Por conseguinte, a carga de cálculo sobre a determinação do valor alvo no condicionador de referência pode ser reduzida.

[013] O primeiro aspecto pode determinar o valor alvo satisfazendo à restrição de limite superior como sendo o valor da intercepção no eixo horizontal da função diferencial quando o valor é menor do que zero no momento do modelo de função de enésima ordem sendo um modelo de função quíntica ou de ordem inferior. Isto é, o primeiro aspecto pode não usar um cálculo iterativo ao determinar o valor alvo. Por conseguinte, a carga de cálculo sobre a determinação do valor alvo no condicionador de referência pode ser reduzida.

[014] O segundo aspecto pode predizer um valor predito da quantidade de estado utilizando um modelo de função de enésima ordem tomando o candidato a valor alvo como uma variável, e, assim aumentar a versatilidade para um modelo de predição. Além disso, o segundo aspecto pode determinar o valor alvo satisfazendo à restrição de limite inferior como sendo o valor da restrição de limite inferior, quando

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7/31 o valor obtido substituindo-se, pelo valor da restrição de limite inferior, a variável da função diferencial obtida por diferenciação da função de avaliação com respeito ao candidato a valor alvo, for menor do que ou igual a zero no momento da violação da restrição de limite inferior pelo valor alvo inicial informado para o condicionador de referência. Isto é, o segundo aspecto pode não usar um cálculo iterativo ao determinar o valor alvo. Por conseguinte, a carga de cálculo sobre a determinação do valor alvo no condicionador de referência pode ser reduzida.

[015] O segundo aspecto pode determinar o valor alvo satisfazendo à restrição de limite inferior como sendo o valor da intercepção no eixo horizontal da função diferencial quando o valor é maior do que zero em um momento do modelo de função de enésima ordem sendo um modelo de função quíntica ou de ordem inferior. Isto é, o segundo aspecto pode não usar um cálculo iterativo ao determinar o valor alvo. Por conseguinte, a carga de cálculo sobre a determinação do valor alvo no condicionador de referência pode ser reduzida.

DESCRIÇÃO RESUMIDA DOS DESENHOS [016] Os aspectos, vantagens e a significância técnica e industrial das concretizações ilustrativas da invenção serão descritos adiante com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais numerais similares indicam elementos similares, e nos quais:

[017] A FIG. 1 é um diagrama ilustrando um exemplo de configuração de um sistema de turbocompressor, ao qual é aplicado um dispositivo de controle de planta de acordo com uma primeira concretização da invenção;

[018] A FIG. 2 é um diagrama ilustrando uma estrutura de controle de realimentação de uma ECU 40 ilustrada na FIG. 1;

[019] A FIG. 3 é um diagrama ilustrando uma estrutura de controle de préalimentação obtida pela transformação equivalente da estrutura de controle de realimentação ilustrada na FIG. 2;

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8/31 [020] A FIG. 4 é um diagrama ilustrando um algoritmo do condicionador de referência geral e um problema do mesmo;

[021] A FIG. 5 é um diagrama ilustrando esquematicamente uma função de avaliação J(w) representada na Fórmula Geral (2) em um plano xy tendo um valor alvo corrigido w como um eixo x e a função de avaliação J(w) como um eixo y, com a função de avaliação J(w) decomposta no primeiro termo no lado direito e no segundo termo no lado direito;

[022] A FIG. 6 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (A)) de um gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (ii) no lado direito ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 5;

[023] A FIG. 7 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (B)) do gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (ii) no lado direito ilustrado na FIG. 5 ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 5;

[024] A FIG. 8 é um diagrama ilustrando um exemplo de um algoritmo do condicionador de referência da primeira concretização da invenção;

[025] A FIG. 9 é um diagrama ilustrando esquematicamente uma função de avaliação J(w) representada na Fórmula Geral (2) em um plano xy tendo o valor alvo corrigido w como um eixo x e a função de avaliação J(w) como um eixo y, com a função de avaliação J(w) decomposta no primeiro termo no lado direito e no segundo termo no lado direito;

[026] A FIG. 10 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (A)) de um gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (ii) no lado direito ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 9;

[027] A FIG. 11 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (B)) do gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (ii) no lado direito ilustrado na FIG. 9 ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 9;

[028] A FIG. 12 é um diagrama ilustrando um exemplo de um algoritmo do

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9/31 condicionador de referência de uma segunda concretização da invenção;

[029] A FIG. 13 é um diagrama ilustrando esquematicamente a função de avaliação J(w) representada na Fórmula Geral (4) em um plano xy tendo o valor alvo corrigido w como um eixo x e a função de avaliação J(w) como um eixo y, com a função de avaliação J(w) decomposta no primeiro termo no lado direito e no segundo termo no lado direito;

[030] A FIG. 14 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (C)) de um gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (iv) no lado direito ao gradiente do primeiro termo (iii) no lado direito ilustrado na FIG. 13;

[031] A FIG. 15 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (D)) do gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (iv) no lado direito ilustrado na FIG. 13 ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 13;

[032] A FIG. 16 é um diagrama ilustrando um exemplo de um algoritmo do condicionador de referência de uma terceira concretização da invenção;

[033] A FIG. 17 é um diagrama ilustrando um exemplo de um algoritmo do condicionador de referência de uma quarta concretização da invenção; e [034] A FIG. 18 é um diagrama ilustrando uma planta à qual a estrutura de controle de realimentação ilustrada na FIG. 2 pode ser aplicada, uma saída de controle na qual uma restrição é imposta, e um exemplo de combinação de uma quantidade de estado da planta e uma restrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA DAS CONCRETIZAÇÕES [035] Daqui em diante, concretizações da invenção serão descritas com base nos desenhos. Elementos em comum nos desenhos serão designados pelos mesmos sinais de referência e serão descritos uma vez. A invenção não se limita às concretizações seguintes.

[036] Primeira Concretização

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10/31 [037] Primeiramente, será descrita uma primeira concretização da invenção com referência às FIGS. 1 a 8.

[038] Descrição da Configuração do Sistema à qual o Dispositivo de Controle de Planta é Aplicado [039] Um dispositivo de controle de planta da primeira concretização da invenção é aplicado a um sistema de turbocompressor de um motor a diesel, que é uma planta de energia montada no veículo. A FIG. 1 é um diagrama ilustrando um exemplo de configuração do sistema de turbocompressor, ao qual é aplicado o dispositivo de controle de planta de acordo com a primeira concretização. O sistema de turbocompressor ilustrado na FIG. 1 inclui um corpo principal 2 de um motor a diesel de quatro cilindros em linha. Um coletor de admissão 4 e um coletor de escape 6 são conectados ao corpo principal 2. O combustível sob alta pressão é injetado em cada um dos cilindros do corpo principal 2 através de um injetor conectado a um tubo comum 8.

[040] Um caminho de admissão 10 no qual o ar captado proveniente de um filtro de ar 20 flui é conectado ao coletor de admissão 4. Um compressor 14a de um turbocompressor 14 é conectado ao caminho de admissão 10. Um trocador de calor intermediário (intercooler) 22 é disposto a jusante do compressor 14a. Um acelerador diesel 24 é disposto a jusante do trocador de calor intermediário 22. Um caminho de escape 12 no qual o gás de escape proveniente do corpo principal 2 flui é conectado ao coletor de escape 6. Uma turbina 14b do turbocompressor 14 é conectada ao caminho de escape 12. O turbocompressor 14 é um turbocompressor de geometria variável. Um bocal variável 16 é disposto na turbina 14b.

[041] O sistema de turbocompressor ilustrado na FIG. 1 inclui um dispositivo de recirculação de gases de escape (EGR) que recircula o gás de escape proveniente de um sistema de escape para um sistema de admissão. O dispositivo EGR é um dispositivo EGR em malha de alta pressão que conecta o caminho de

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11/31 admissão 10 no lado a jusante do acelerador diesel 24 e o coletor de escape 6 com um caminho EGR 30. Uma válvula EGR 32 é disposta no caminho EGR 30. O dispositivo EGR pode ser um dispositivo EGR em malha de baixa pressão que conecta o caminho de admissão 10 no lado a montante do compressor 14a e lado de escape 12 no lado a jusante da turbina 14b com um caminho EGR diferente do caminho EGR 30.

[042] Descrição da Configuração do Dispositivo de Controle de Planta [043] Uma unidade eletrônica de controle (ECU) 40 ilustrada na FIG. 1 corresponde ao dispositivo de controle de planta de acordo com a primeira concretização. A ECU 40 inclui uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória somente para leitura (ROM) uma CPU (microprocessador), entre outros similares. A ECU 40 obtém sinais de vários sensores montados em um veículo. Os diversos sensores incluem um sensor de velocidade de rotação 42 que mede a velocidade de rotação do motor, um sensor de quantidade de operação do pedal acelerador 44 que gera um sinal correspondendo à quantidade de operação de um pedal acelerador, entre outros. A ECU 40 processa os sinais obtidos a partir dos vários sensores. A ECU 40 opera um atuador fazendo a CPU executar um programa de controle predeterminado armazenado na RAM ou na ROM. O atuador operado pela ECU 40 inclui pelo menos o bocal variável 16. O programa de controle predeterminado inclui pelo menos um algoritmo ilustrado na FIG. 8.

[044] Na primeira concretização, a ECU 40 executa o controle de realimentação (controle de seguimento do valor alvo) da pressão de sobrealimentação do motor a diesel. Uma entrada de controle u do controle de realimentação é o grau de abertura do bocal variável. Uma quantidade de estado predeterminada x do motor a diesel usado no controle de realimentação é a pressão de sobrealimentação real. A “pressão de sobrealimentação real” é, por exemplo, a pressão de admissão do caminho de admissão 10 imediatamente a jusante do

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12/31 trocador de calor intermediário 22. Uma restrição em termos de equipamentos ou controle é imposta sobre a pressão de sobrealimentação, que é uma saída de controle y do controle de realimentação. A restrição não é definida como um valor limite que a pressão de sobrealimentação rigorosamente não deverá exceder, e é definida antecipadamente como um valor menos rigoroso do que o valor limite.

[045] No controle de realimentação da primeira concretização, o grau de abertura do bocal variável é determinado de modo que a pressão de sobrealimentação como a saída de controle y satisfaça uma restrição de limite superior yuplim e que a pressão de sobrealimentação real como a quantidade de estado x siga um valor alvo da mesma. Detalhes do controle de realimentação serão descritos com referência à FIG. 2 e à FIG. 3. Por conveniência de descrição, daqui em diante, a “pressão de sobrealimentação como a saída de controle y na qual a restrição é imposta” pode ser representada como uma “pressão de sobrealimentação y” e a “pressão de sobrealimentação real como a quantidade de estado x” pode ser representada como uma “pressão de sobrealimentação real x”.

[046] Descrição da Estrutura de Controle de Realimentação [047] A FIG. 2 é um diagrama ilustrando uma estrutura de controle de realimentação da ECU 40 ilustrada na FIG. 1. A estrutura de controle de realimentação ilustrada na FIG. 2 é uma configuração que é virtualmente realizada fazendo a CPU operar de acordo com o programa de controle armazenado na ROM da ECU 40. A estrutura de controle de realimentação inclui um mapa de valor alvo (MAP) 50, um condicionador de referência (RG) 52, um controlador de realimentação (FBC) 54, e uma planta 56.

[048] Quando o MAP 50 é fornecido com uma entrada extra d que indica uma condição operacional do motor a diesel, o MAP 50 gera um valor alvo inicial r da pressão de sobrealimentação para o RG 52. A entrada extra d inclui uma velocidade de rotação do motor e uma quantidade de injeção de combustível. Essas

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13/31 quantidades físicas incluídas na entrada extra d podem ser valores medidos ou valores estimados.

[049] Quando o RG 52 é provido do valor alvo inicial r da pressão de sobrealimentação y a partir do MAP 50, o RG 52 corrige o valor alvo inicial r de modo que a restrição de limite superior yuplim relacionada à pressão de sobrealimentação y seja satisfeita, e emite o valor alvo inicial corrigido r como um valor alvo corrigido w ao FBC 54. Detalhes da configuração do RG 52 serão descritos posteriormente.

[050] Quando o FBC 54 é provido do valor alvo corrigido W a partir do RG 52, o FBC 54 determina a entrada de controle u de modo que a pressão de sobrealimentação real x siga o valor alvo corrigido w. As especificações do FBC 54 não são limitadas, e um controlador de realimentação conhecido pode ser usado.

[051] A FIG. 3 é um diagrama ilustrando uma estrutura de controle de préalimentação obtida pela transformação equivalente da estrutura de controle de realimentação ilustrada na FIG. 2. Um sistema em malha fechada 58 envolvido por uma linha pontilhada na FIG. 2 é previamente projetado e descrito como um modelo na estrutura de pré-alimentação ilustrada na FIG. 3. A primeira concretização assume que um modelo de um sistema em malha fechada (daqui em diante chamado de “modelo de predição”) é representado por um modelo linear. Então, o modelo de predição é descrito pela Fórmula Geral (1) usando a pressão de sobrealimentação y, o valor alvo corrigido w, e um coeficiente de modelo Θ (Θ > 0).

y = Θw ... (1) [052] Problema do Cálculo Iterativo pelo Algoritmo do Condicionador de Referência [053] A FIG. 4 é um diagrama ilustrando um algoritmo do condicionador de referência geral e um problema do mesmo. No algoritmo ilustrado na Fig. 4, a predição de um valor futuro y^A da saída de controle y, o cálculo de uma função de

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14/31 avaliação J(w), o movimento para um próximo candidato do valor alvo corrigido w são iterados um número de vezes finito para o candidato do valor alvo corrigido w. A predição do valor futuro y^A é realizada utilizando, por exemplo, um modelo de predição que é projetado antecipadamente da mesma maneira que o modelo descrito na Fórmula Geral (1). O cálculo da função de avaliação J(w) é realizado utilizando, por exemplo, a Fórmula Geral (2).

[054] O primeiro termo no lado direito da Fórmula Geral (2) é uma função que toma o candidato do valor alvo corrigido w como uma variável. A função tem um valor maior à medida que a distância entre o valor alvo inicial r informado para o RG 52 a partir do MAP 50 ilustrado na FIG. 2 e o candidato do valor alvo corrigido w aumenta. O segundo termo no lado direito da Fórmula Geral (2) é uma função que toma o valor futuro y^A como uma variável. A função adiciona uma penalidade a uma função objetiva quando o valor futuro y^A viola a restrição de limite superior yuplim. A função assume zero quando o valor futuro yA não viola a restrição de limite superior yuplim, e tem um valor maior à medida que a quantidade de violação da restrição de limite superior yuplim pelo valor futuro yA é maior. Uma constante de ponderação ρ (ρ > 0) que pondera a penalidade é definida para a função.

[055] O algoritmo ilustrado na FIG. 4 será descrito em detalhes, assumindo que o número de iterações de uma série de operações ilustradas na FIG. 4 seja três. Neste caso, primeiro, o cálculo de um valor futuro yA usando o modelo de predição e o cálculo de uma função de avaliação J(wi) usando a função de avaliação J(w) como descrito na Fórmula Geral (2) são realizados para um candidato wi do valor alvo corrigido w (primeiro cálculo). O candidato wi é o valor alvo inicial r. Quando o primeiro cálculo é terminado, é realizado um movimento para um próximo candidato w2 do valor alvo corrigido w. O cálculo de um valor futuro y2A e o cálculo de uma função de avaliação J(w2) são realizados para o candidato w2 (segundo cálculo).

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Quando o segundo cálculo é terminado, é realizado um movimento para um próximo candidato W3 do valor alvo corrigido w. O cálculo de um valor futuro y3^A e o cálculo de uma função de avaliação J(w3) são realizados para o candidato W3 (terceiro cálculo).

[056] No algoritmo ilustrado na FIG. 4, uma determinação final do valor alvo corrigido w é realizada em um estágio em que o número de iterações da série de operações alcança o número finito. Por exemplo, quando o número de iterações é três, como descrito acima, o valor mínimo das três funções de avaliação J(wi), J(w2) e J(w3) calculado nas iterações é selecionado. Em seguida, o valor alvo corrigido w que é usado no cálculo do valor mínimo é finalmente determinado como o valor alvo corrigido w. O valor alvo corrigido determinado w é usado no controle de realimentação. O método de busca para o valor mínimo de uma função como a função de avaliação J(w) é amplamente conhecido como uma solução de busca ideal pelo método de gradiente.

[057] O número de iterações da série de operações representa um problema. Qualquer número de iterações da série pode ser definido. Geralmente, quanto maior o número de iterações, maior a possibilidade de poder selecionar um valor alvo corrigido w ideal. No entanto, quando o número de iterações da série é grande, a quantidade de cálculo para a seleção do valor alvo corrigido w aumenta. Além disso, a capacidade de processamento da CPU da ECU 40 ilustrada na FIG. 1 é limitada.

Aspectos da Primeira Concretização [058] A primeira concretização realiza a busca de solução ideal usando uma estrutura geométrica dos gradientes (valores derivativos) de cada termo da função de avaliação J(w) a fim de diminuir a quantidade de cálculo para seleção do valor alvo corrigido w. A FIG. 5 é um diagrama ilustrando esquematicamente a função de avaliação J(w) representada na Fórmula Geral (2) em um plano xy tendo o valor alvo corrigido w como um eixo x e a função de avaliação J(w) como um eixo y, com a

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16/31 função de avaliação J(w) decomposta no primeiro termo no lado direito e no segundo termo no lado direito. Uma parte (i) da FIG. 5 corresponde ao primeiro termo no lado direito, e uma parte (ii) da FIG. 5 corresponde ao segundo termo no lado direito. Como ilustrado na FIG. 5, o primeiro termo (i) no lado direito é representado como uma curva quadrática com J(w) = 0 quando o valor alvo corrigido w é igual ao valor alvo inicial r. O segundo termo (ii) no lado direito é representado como J(w) = 0 quando o valor alvo corrigido w é menor do que a restrição de limite superior yuplim, e é representado como J(w) = pOw - pOyuplim quando o valor alvo corrigido w é maior do que a restrição de limite superior yuplim.

[059] Na FIG. 5, o valor alvo inicial r tem um valor maior do que a restrição de limite superior yuplim. O valor alvo inicial r sendo maior do que a restrição de limite superior yuplim significa que o valor alvo inicial r está previamente acima da restrição de limite superior yuplim em um estágio em que o valor alvo inicial r é informado para o RG 52 a partir do MAP 50 ilustrado na FIG. 2.

[060] A FIG. 6 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (A)) de um gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (ii) no lado direito ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 5. A FIG. 7 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (B)) do gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (ii) no lado direito ilustrado na FIG. 5 ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 5. A FIG. 6 e a FIG. 7 são desenhadas como um plano xy tendo o valor alvo corrigido w como um eixo x e um gradiente dJ(w)/dw da função de avaliação J(w) como um eixo y. As linhas pontilhadas ilustradas na FIG. 6 e na FIG. 7 representam uma relação entre o valor alvo corrigido w e um gradiente d(i)/dw do primeiro termo (i) no lado direito. As linhas sólidas ilustradas na FIG. 6 e na FIG. 7 representam uma relação entre o valor alvo corrigido w e um gradiente d{(i) + (ii)}/dw obtido adicionando-se um gradiente d(ii)/dw do segundo termo (ii) no lado direito ao gradiente d(i)/dw.

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17/31 [061] Como descrito acima, o modelo de predição é descrito como um modelo linear na primeira concretização. Neste caso, o gradiente d(ii)/dw é como se segue.

[062] valor alvo corrigido w < restrição de limite superior yuplim: zero [063] (2) valor alvo corrigido w > restrição de limite superior yuplim: ρΘ [064] Por conseguinte, como ilustrado na FIG. 6 e na FIG. 7, o lugar geométrico do gradiente d{(i) + (ii)}/dw é dividido como se segue.

[065] Na região do alvo corrigido w < restrição de limite superior yuplim: uma linha reta correspondendo ao gradiente d(i)/dw [066] valor alvo corrigido w = restrição de limite superior yuplim: um segmento de linha paralelo ao eixo y [067] Na região do alvo corrigido w > restrição de limite superior yuplim: uma linha reta paralela ao gradiente d(i)/dw [068] A largura do segmento de linha quando o lugar geométrico do gradiente d{(i) + (ii)}/dw é paralelo ao eixo y é igual a ρΘ. Quando a largura do segmento de linha é pequena, uma coordenada P(yuplim,2yuplim - 2r + ρΘ) é posicionada abaixo do eixo x como ilustrado na FIG. 6. Inversamente, quando a largura do segmento de linha é grande, a coordenada P(yuplim,2yuplim - 2r + ρΘ) é posicionada abaixo do eixo x como ilustrado na FIG. 7. De qualquer forma, os casos são divididos em um caso (A) da FIG. 6 e um caso (B) da FIG. 7 pela posição da coordenada P(yuplim,2yuplim 2r + ρΘ) com o eixo x como uma referência, e não existe nenhum outro caso. A coordenada y da coordenada P é obtida com base no fato de que o gradiente d(i)/dw é representado por J(w) = 2w - 2r e que a largura do segmento de linha é igual a ρΘ.

[069] A função de avaliação J(w) possui o valor mínimo quando o gradiente dJ(w)/dw da função de avaliação J(w) é igual a zero. Isto é, a função de avaliação J(w) tem o valor mínimo quando o gradiente d{(i) + (ii)}/dw ilustrado na FIG. 6 ou na FIG. 7 é igual a zero, isto é, quando o valor alvo corrigido w é a intercepção no eixo x

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18/31 do gradiente d{(i) + (ii)}/dw. Mais especificamente, no “caso (A)” da FIG. 6, a função de avaliação J(w) tem o valor mínimo quando o valor alvo corrigido w é igual ao valor de coordenada x de uma coordenada Q(r - ρΘ/2,0). No “caso (B)” da FIG. 7, a função de avaliação J(w) tem o valor mínimo quando o valor alvo corrigido w é igual ao valor de coordenada x de uma coordenada R(restrição de limite superior yuplim,0). A coordenada x da coordenada Q é obtida como a intercepção no eixo x de uma linha reta linear tendo uma inclinação igual a 2 e passando a coordenada P(yuplim,2yuplim — 2r + ρΘ).

[070] A primeira concretização pode obter o valor alvo corrigido w quando a função de avaliação J(w) tem o valor mínimo, por dividir os casos pela posição da coordenada P(yuplim,2yuplim — 2r + ρΘ) com o eixo x como referência. Isto é, a solução ideal do valor alvo corrigido w pode ser buscada sem realizar um cálculo iterativo, como descrito na FIG> 4. Assim, a quantidade de cálculo para seleção do valor alvo corrigido w é diminuída, e a carga de cálculo da CPU pode ser reduzida.

[071] A FIG. 8 é um diagrama ilustrando um exemplo de um algoritmo do condicionador de referência da primeira concretização. Este algoritmo é executado quando o valor alvo inicial r calculado por ciclo de controle predeterminado (por exemplo, por ciclo de combustão de cada cilindro) é determinado como sendo maior do que ou igual à restrição de limite superior yuplim.

[072] No algoritmo ilustrado na FIG. 8, primeiro, uma determinação quanto a se 2yuplim — 2r + ρΘ > 0 é estabelecido é realizada (etapa S10). O processo da etapa é uma determinação quanto a se a coordenada y da coordenada P ilustrada na FIG. 6 e na FIG. 7 está posicionada acima do eixo x. Quando o resultado da determinação da etapa S10 é positivo, a solução ideal do valor alvo corrigido w é determinada como sendo a restrição de limite superior yuplim (etapa S12). O processo da etapa S12 determina a coordenada x da coordenada R ilustrada na FIG. 7 como a solução ideal do valor alvo corrigido w. Entretanto, quando o resultado da determinação da

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19/31 etapa S10 é negativo, a solução ideal do valor alvo corrigido w é determinada como sendo r - ρΘ/2 (etapa S14). O processo da etapa S14 determina a coordenada x da coordenada Q ilustrada na FIG. 6 como a solução ideal do valor alvo corrigido w. A solução ideal do valor alvo corrigido w determinado na etapa S12 ou na etapa S14 é transmitida para o FBC 54 ilustrado na FIG. 2.

[073] O algoritmo ilustrado na FIG. 8 pode obter a solução ideal do valor alvo corrigido w por uma simples declaração “se-então-senão” e um cálculo de interseção. Por conseguinte, a carga de cálculo da CPU quando a ECU 40 funciona como um condicionador de referência é minimizada, e recursos de cálculo podem ser economizados.

Segunda Concretização [074] Em seguida, uma segunda concretização da invenção será descrita com referência às FIGS. 9 a 12. Uma configuração de um dispositivo de controle de planta da segunda concretização é basicamente a mesma que na primeira concretização. Assim, a configuração do dispositivo de controle de planta e uma estrutura de controle de realimentação são descritas com referência apropriada à FIG. 2 e à FIG. 3.

[075] Na segunda concretização, o modelo do sistema em malha fechada ilustrado na FIG. 3 é descrito como, por exemplo, um modelo de função quadrática representado na Fórmula Geral (3) usando a pressão de sobrealimentação y, o valor alvo corrigido w, e um coeficiente de modelo Θ2 (Θ2 > 0), Θ1, e Θ0.

[076] y = Θ2w² + Θ'/ν + Θ0 ... (3)

Aspectos da Segunda Concretização [077] Como na primeira concretização, a segunda concretização realiza a busca de solução ideal usando uma estrutura geométrica do gradiente da função de avaliação J(w). A FIG. 9 é um diagrama ilustrando esquematicamente a função de avaliação J(w) representada na Fórmula Geral (2) em um plano xy tendo o valor alvo

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20/31 corrigido w como um eixo x e a função de avaliação J(w) como um eixo y, com a função de avaliação J(w) decomposta no primeiro termo no lado direito e no segundo termo no lado direito. Uma parte (i) da FIG. 9 corresponde ao primeiro termo no lado direito, e uma parte (ii) da FIG. 9 corresponde ao segundo termo no lado direito. Como ilustrado na FIG. 9, o primeiro termo (i) no lado direito é representado como uma curva quadrática com J(w) = 0 quando o valor alvo corrigido w é igual ao valor alvo inicial r. A parte descrita até aqui é igual à da primeira concretização. A diferença em relação à primeira concretização é o segundo termo (ii) no lado direito. Isto é, o segundo termo (ii) no lado direito é representado como J(w) = 0 quando o valor alvo corrigido w é menor do que a restrição de limite superior yuplim, e é representado como J(w) = 02w² + O1w + Θ0 - pOyuplim quando o valor alvo corrigido w é maior do que a restrição de limite superior yuplim.

[078] A FIG. 10 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (A)) de um gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (ii) no lado direito ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 9. A FIG. 11 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (B)) do gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (ii) no lado direito ilustrado na FIG. 9 ao gradiente do primeiro termo (i) no lado direito ilustrado na FIG. 9. Os tipos de linhas ilustrados na FIG. 10 e na FIG. 11 são basicamente os mesmos que na FIG. 6 e na FIG. 7. Ou seja, as linhas pontilhadas ilustradas na FIG. 10 e na FIG. 11 representam uma relação entre o valor alvo corrigido w e o gradiente d(i)/dw do primeiro termo (i) no lado direito. As linhas sólidas ilustradas na FIG. 10 e na FIG. 11 representam uma relação entre o valor alvo corrigido w e o gradiente d{(i) + (ii)}/dw obtido adicionandose o gradiente d(ii)/dw do segundo termo (ii) no lado direito ao gradiente d(i)/dw.

[079] Como descrito acima, o modelo de predição é descrito como um modelo de função quadrática na segunda concretização. Neste caso, o gradiente d(ii)/dw é como se segue.

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21/31 [080] valor alvo corrigido w < restrição de limite superior yuplim: zero [081] valor alvo corrigido w > restrição de limite superior yuplim: p(2O2W + Θ1) [082] Por conseguinte, como ilustrado na FIG. 10 e na FIG. 11, o lugar geométrico do gradiente d{(i) + (ii)}/dw é dividido como se segue.

[083] Na região do alvo corrigido w < restrição de limite superior yuplim: uma linha reta correspondendo ao gradiente d(i)/dw [084] valor alvo corrigido w = restrição de limite superior yuplim: um segmento de linha paralelo ao eixo y [085] Na região do alvo corrigido w > restrição de limite superior yuplim: uma linha reta possuindo um gradiente maior do que o gradiente d(i)/dw [086] A largura do segmento de linha quando o lugar geométrico do gradiente d{(i) + (ii)}/dw é paralelo ao eixo y é igual a p^2yuplim + Θ1). Quando a largura do segmento de linha é pequena, uma coordenada P(yuplim,2yuplim(1 + ΡΘ2) - 2r + ρΘ1) é posicionada abaixo do eixo x como ilustrado na FIG. 10. Inversamente, quando a largura do segmento de linha é grande, a coordenada P(yuplim,2yuplim(1 + ρΘ2) - 2r + ΡΘ1) é posicionada acima do eixo x como ilustrado na FIG. 11. De qualquer forma, os casos são divididos em um caso (A) da FIG. 10 e um caso (B) da FIG. 11 pela posição da coordenada P(yuplim,2yuplim(1 + ρΘ2) - 2r + ρΘ1) com o eixo x como uma referência, e não existe nenhum outro caso. A coordenada y da coordenada P é obtida com base no fato de que o gradiente d(i)/dw é representado por J(w) = 2w 2r e que a largura do segmento de linha é igual a 2ρΘ2yuplim + ρΘ1.

[087] Como descrito na primeira concretização, a função de avaliação J(w) possui o valor mínimo quando o gradiente dJ(w)/dw da função de avaliação J(w) é igual a zero. Mais especificamente, no “caso (A)” da FIG. 10, a função de avaliação J(w) tem o valor mínimo quando o valor alvo corrigido w é igual ao valor de coordenada x de uma coordenada Q((2r - ρΘ1)/2(1 + ρΘ2),0). No “caso (B)” da FIG. 11, a função de avaliação J(w) tem o valor mínimo quando o valor alvo corrigido w é

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22/31 igual ao valor de coordenada x de uma coordenada R(restrição de limite superior yupiim,0). A coordenada x da coordenada Q é obtida como a intercepção no eixo x de uma linha reta linear tendo uma inclinação de 2(1 + ρΘ2) e passando a coordenada P(yuplim,2yuplim(1 + ρΘ2) — 2r + ρΘ1).

[088] A segunda concretização pode obter o valor alvo corrigido w quando a função de avaliação J(w) possui o valor mínimo como na primeira concretização, mesmo quando o modelo de predição é descrito como um modelo de função quadrática. Assim, como na primeira concretização, a quantidade de cálculo para seleção do valor alvo corrigido w é diminuída, e a carga de cálculo da CPU pode ser reduzida.

[089] A FIG. 12 é um diagrama ilustrando um exemplo de um algoritmo do condicionador de referência da segunda concretização. Este algoritmo é executado quando o valor alvo inicial r calculado por ciclo de controle predeterminado é determinado como sendo maior do que ou igual à restrição de limite superior yuplim.

[090] No algoritmo ilustrado na FIG. 12, primeiro, uma determinação quanto a se 2yuplim(1 + ρΘ2) — 2r + ρΘ1 > 0 é estabelecido é realizada (etapa S20). O processo da etapa é uma determinação quanto a se a coordenada y da coordenada P ilustrada na FIG. 10 e na FIG. 11 está posicionada acima do eixo x. Quando o resultado da determinação da etapa S20 é positivo, a solução ideal do valor alvo corrigido w é determinada como sendo a restrição de limite superior yuplim (etapa S22). O processo da etapa S22 determina a coordenada x da coordenada R ilustrada na FIG. 11 como a solução ideal do valor alvo corrigido w. Entretanto, quando o resultado da determinação da etapa S20 é negativo, a solução ideal do valor alvo corrigido w é determinada como sendo (2r — ρΘ1)/2(1 + ρΘ2) (etapa S24). O processo da etapa S24 determina a coordenada x da coordenada Q ilustrada na FIG. 10 como a solução ideal do valor alvo corrigido w. A solução ideal do valor alvo corrigido w determinado na etapa S22 ou na etapa S24 é transmitida para o FBC 54

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23/31 ilustrado na FIG. 2.

[091] O algoritmo ilustrado na FIG. 12 pode obter a solução ideal do valor alvo corrigido w por uma simples declaração “se-então-senão” e um cálculo de interseção mesmo quando o modelo de predição é descrito como um modelo de função quadrática.

Terceira Concretização [092] Em seguida, uma terceira concretização da invenção será descrita com referência à FIG. 13 e à FIG. 16. Uma configuração de um dispositivo de controle de planta da terceira concretização é basicamente a mesma que na primeira concretização. Assim, a configuração do dispositivo de controle de planta e uma estrutura de controle de realimentação são descritas com referência apropriada à FIG. 2 e à FIG. 3.

[093] Como na primeira concretização, o modelo do sistema em malha fechada ilustrado na FIG. 3 é descrito por um modelo linear representado na Fórmula Geral (1) na terceira concretização.

[094] Aspectos da Terceira Concretização [095] Na primeira concretização, uma restrição de limite superior em termos de equipamento ou controle é imposta sobre a pressão de sobrealimentação. Entretanto, na terceira concretização, uma restrição de limite inferior em termos de equipamento ou controle é imposta sobre a pressão de sobrealimentação. A função de avaliação J(w) quando a restrição de limite inferior é definida é descrita, por exemplo, pela Fórmula Geral (4).

[096] O primeiro termo no lado direito da Fórmula Geral (4) é a mesma função que o primeiro termo no lado direito da Fórmula Geral (2). O segundo termo no lado direito da Fórmula Geral (4) é uma função que toma o valor futuro y^A como uma variável. A função adiciona uma penalidade a uma função objetiva quando o

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24/31 valor futuro y^A viola a restrição de limite inferior ylolim. A função assume zero quando o valor futuro y^A não viola a restrição de limite inferior yioiim, e tem um valor maior à medida que a quantidade de violação da restrição de limite inferior ylolim pelo valor futuro yA é maior. A constante de ponderação ρ (ρ > 0) que pondera a penalidade é definida para a função.

[097] A FIG. 13 é um diagrama ilustrando esquematicamente a função de avaliação J(w) representada na Fórmula Geral (4) em um plano xy tendo o valor alvo corrigido w como um eixo x e a função de avaliação J(w) como um eixo y, com a função de avaliação J(w) decomposta no primeiro termo no lado direito e no segundo termo no lado direito. Uma parte (iii) da FIG. 13 corresponde ao primeiro termo no lado direito, e uma parte (iv) da FIG. 13 corresponde ao segundo termo no lado direito. Como ilustrado na FIG. 13, o primeiro termo (iii) no lado direito é representado como uma curva quadrática com J(w) = 0 quando o valor alvo corrigido w é igual ao valor alvo inicial r. A parte descrita até aqui é igual à da primeira concretização. A diferença em relação à primeira concretização é o segundo termo (iv) no lado direito. Isto é, o segundo termo (iv) no lado direito é representado como J(w) = 0 quando o valor alvo corrigido w é maior do que a restrição de limite inferior ylolim, e é representado como J(w) = pOylolim - pOw quando o valor alvo corrigido w é menor do que a restrição de limite inferior ylolim.

[098] Na FIG. 13, o valor alvo inicial r tem um valor menor do que a restrição de limite inferior ylolim. O valor alvo inicial r sendo menor do que a restrição de limite inferior ylolim significa que o valor alvo inicial r está previamente abaixo da restrição de limite inferior ylolim em um estágio em que o valor alvo inicial r é informado para o RG 52 a partir do MAP 50 ilustrado na FIG. 2.

[099] A FIG. 14 é um diagrama ilustrando um exemplo (caso (C)) de um gradiente obtido pela adição do gradiente do segundo termo (iv) no lado direito ao gradiente do primeiro termo (iii) no lado direito ilustrado na FIG. 13. A FIG. 15 é um

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Dispositivo de controle de planta, CARACTERIZADO por compreender:

um controlador de realimentação (54) configurado para determinar uma entrada de controle de uma planta (56) em um momento de entrada de um valor alvo de uma quantidade de estado predeterminada da planta (56) de modo que a quantidade de estado siga o valor alvo; e um condicionador de referência (52) configurado para corrigir um valor alvo inicial da quantidade de estado em um momento de entrada do valor alvo inicial de modo que uma restrição de limite superior imposta sobre a quantidade de estado seja satisfeita, e para emitir o valor alvo inicial corrigido para o controlador de realimentação (54), em que:

o condicionador de referência (52) é configurado para definir um valor alvo satisfazendo à restrição de limite superior para um candidato a valor alvo que é selecionado dentre candidatos a valor alvo incluindo o valor alvo inicial e que minimize um valor de uma função de avaliação predeterminada;

a função de avaliação é representada usando um primeiro termo e um segundo termo, o primeiro termo sendo configurado para ter um valor maior em proporção a um quadrado de uma distância entre o candidato a valor alvo e o valor alvo inicial, e o segundo termo sendo configurado para ter um valor maior em proporção a uma quantidade de violação da restrição de limite superior por um valor futuro da quantidade de estado;

o valor futuro da quantidade de estado é predita utilizando um modelo de função de enésima ordem tomando o candidato a valor alvo como uma variável, em que n é um número natural; e o condicionador de referência (52) é configurado para definir o valor alvo satisfazendo à restrição de limite superior para um valor da restrição de limite superior, quando um valor obtido substituindo-se, pelo valor da restrição de limite

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2/3 superior, uma variável de uma função diferencial obtida por diferenciação da função de avaliação com respeito ao candidato a valor alvo, for maior do que ou igual a zero em um momento de violação da restrição de limite superior pelo valor alvo inicial.

2. Dispositivo de controle de planta, de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADO pelo fato de que:

o modelo de função de enésima ordem é um modelo de função quíntica ou de ordem inferior; e o condicionador de referência (52) é configurado para definir o valor alvo satisfazendo à restrição de limite superior para um valor de uma intercepção no eixo horizontal da função diferencial desenhada em um plano tendo a função diferencial como um eixo vertical e o candidato a valor alvo como um eixo horizontal, quando o valor obtido substituindo-se a variável da função diferencial pelo valor da restrição de limite superior for menor do que zero no momento da violação da restrição de limite superior pelo valor alvo inicial.
3. Dispositivo de controle de planta, CARACTERIZADO por compreender:

um controlador de realimentação (54) configurado para determinar uma entrada de controle de uma planta (56) em um momento de entrada de um valor alvo de uma quantidade de estado predeterminada da planta (56) de modo que a quantidade de estado siga o valor alvo; e um condicionador de referência (52) configurado para corrigir um valor alvo inicial da quantidade de estado em um momento de entrada do valor alvo inicial de modo que uma restrição de limite inferior imposta sobre a quantidade de estado seja satisfeita, e para emitir o valor alvo inicial corrigido para o controlador de realimentação (54), em que:

o condicionador de referência (52) é configurado para definir um valor alvo satisfazendo à restrição de limite inferior para um candidato a valor alvo que é selecionado dentre candidatos a valor alvo incluindo o valor alvo inicial e que

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3/3 minimize um valor de uma função de avaliação predeterminada;

a função de avaliação é representada usando um primeiro termo e um segundo termo, o primeiro termo sendo configurado para ter um valor maior em proporção a um quadrado de uma distância entre o candidato de valor alvo e o valor alvo inicial, e o segundo termo sendo configurado para ter um valor maior em proporção a uma quantidade de violação da restrição de limite inferior por um valor futuro da quantidade de estado;

o valor futuro da quantidade de estado é predita utilizando um modelo de função de enésima ordem tomando o candidato de valor alvo como uma variável, em que n é um número natural; e o condicionador de referência (52) é configurado para definir o valor alvo satisfazendo à restrição de limite inferior para um valor da restrição de limite inferior, quando um valor obtido substituindo-se, pelo valor da restrição de limite inferior, uma variável de uma função diferencial obtida por diferenciação da função de avaliação com respeito ao candidato a valor alvo, for menor do que ou igual a zero em um momento de violação da restrição de limite inferior pelo valor alvo inicial.
4. Dispositivo de controle de planta, de acordo com a reivindicação 3, CARACTERIZADO pelo fato de que:

o modelo de função de enésima ordem é um modelo de função quíntica ou de ordem inferior; e o condicionador de referência (52) é configurado para definir o valor alvo satisfazendo à restrição de limite inferior para um valor de uma intercepção no eixo horizontal da função diferencial desenhada em um plano tendo a função diferencial como um eixo vertical e o candidato a valor alvo como um eixo horizontal, quando o valor obtido substituindo-se a variável da função diferencial pelo valor da restrição de limite inferior for maior do que zero no momento da violação da restrição de limite inferior pelo valor alvo inicial.