CN101681151A - 反馈控制系统 - Google Patents

反馈控制系统 Download PDF

Info

Publication number
CN101681151A
CN101681151A CN200880017266A CN200880017266A CN101681151A CN 101681151 A CN101681151 A CN 101681151A CN 200880017266 A CN200880017266 A CN 200880017266A CN 200880017266 A CN200880017266 A CN 200880017266A CN 101681151 A CN101681151 A CN 101681151A
Authority
CN
China
Prior art keywords
integral
value
proportional
mentioned
gain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN200880017266A
Other languages
English (en)
Other versions
CN101681151B (zh
Inventor
中山茂树
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyota Motor Corp
Original Assignee
Toyota Motor Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyota Motor Corp filed Critical Toyota Motor Corp
Publication of CN101681151A publication Critical patent/CN101681151A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN101681151B publication Critical patent/CN101681151B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02M—SUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M26/00—Engine-pertinent apparatus for adding exhaust gases to combustion-air, main fuel or fuel-air mixture, e.g. by exhaust gas recirculation [EGR] systems
    • F02M26/49—Detecting, diagnosing or indicating an abnormal function of the EGR system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1409—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method using at least a proportional, integral or derivative controller
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D2041/1413—Controller structures or design
    • F02D2041/1422—Variable gain or coefficients
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0002—Controlling intake air
    • F02D41/0007—Controlling intake air for control of turbo-charged or super-charged engines
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00—Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/0025—Controlling engines characterised by use of non-liquid fuels, pluralities of fuels, or non-fuel substances added to the combustible mixtures
    • F02D41/0047—Controlling exhaust gas recirculation [EGR]
    • F02D41/0065—Specific aspects of external EGR control
    • F02D41/0072—Estimating, calculating or determining the EGR rate, amount or flow

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Exhaust-Gas Circulating Devices (AREA)
  • Output Control And Ontrol Of Special Type Engine (AREA)

Abstract

本发明的课题是提供可提高以可变值作为反馈增益的反馈控制的收敛性、稳定性的技术。本发明中，在将作为恒定值的基本增益或从大于基本增益的值衰减到基本增益的可变增益依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据以比例项和积分项这至少2项作为变量的函数算出输入值的反馈控制系统中，在该函数的比例项部分中代入用基本增益计算的基本比例项，积分项部分中代入用与控制系统的状态对应的反馈增益计算的通常积分项而获得的判定值大于上限值时，再计算积分项。积分项的再计算使得在该函数的比例项部分中代入基本比例项，积分项部分中代入再计算后的积分项而获得的值成为该上限值以下。再计算了积分项的场合，将在该函数的比例项部分中代入用与控制系统的状态对应的反馈增益计算的通常比例项，在积分项部分中代入再计算后的积分项而获得的值作为输入值。

Description

反馈控制系统
技术领域
本发明涉及反馈控制系统。
背景技术
已知有通过将反馈控制中的反馈增益作为依据控制系统的状态而变化的可变值，提高对输出值的目标值的跟随性和反馈控制的稳定性的技术。例如，特开2006-161605号公报公开了，对内燃机的EGR量进行反馈控制的EGR控制装置中，在内燃机从过渡状态切换到稳定状态时通过使控制增益逐渐减小而实现EGR量的控制的稳定化的技术。另外，特开2006-249962号公报公开了，对内燃机的EGR量进行反馈控制的EGR控制装置中，通过依据目标EGR率和实际EGR率的偏差的正负而改变控制增益来实现EGR率的控制的稳定化的技术。
发明内容
反馈控制中，对控制对象的输入值若过大(或过小)，则导致蛇行或过冲等，控制性恶化。为了对此进行抑制，有时对输入值设定上限值(或下限值)，在算出的输入值比上限值大的场合(比下限值小的场合)，进行将该上限值以下的规定值(或该下限值以上的规定值)作为对控制对象的输入值的保护处理。
进行PI控制或PID控制的反馈控制中，在算出过大(或过小)的输入值的场合，认为比例项、积分项或微分项也分别过大(或过小)。其中，特别是积分项，由于某时刻的积分项的值影响到其后算出的积分项甚至输入值的值，因此在积分项过大(或过小)的场合，有时进行积分项的再计算，以使其后的积分项成为适当大小的值。
图9表示PI控制中的保护处理和积分项的再计算的一例。图9(A)是目标值及输出值的变化的示图。图9(B)是比例项、积分项及输入值的变化的示图。斜线部分表示比例项Up，涂黑部分表示积分项Ui。这里，对控制对象的输入值作为用比例项Up和积分项Ui之和计算出的值。图9(C)是倍率相对于控制增益的基本增益的变化的示图。该例中，反馈增益总是为基本增益而恒定。即，相对于反馈增益的基本增益的倍率不依赖于控制系统的状态而恒定为1.O。
如图9(A)所示，在时刻t1和时刻t2之间，目标值若变化，则输出值与目标值的偏差扩大，时刻t2中的比例项Up(t2)及积分项Ui(t2)如图9(B)所示，成为分别大于时刻t1中的比例项Up(t1)及积分项Ui(t1)的值。从这些比例项Up(t2)及积分项Ui(t2)算出的输入值Up(t2)+Ui(t2)若如图9(B)所示大于上限值Xsup，则进行上述的保护处理，该例中，上限值Xsup作为对控制对象的输入值。图中，将进行保护处理前的阶段的输入值记为「伪输入值」。
此时，同时进行积分项的再计算。这里，作为从上限值Xsup减去比例项Up(t2)后的值，再计算积分项，再计算后的积分项成为Uical(t2)＝Xsup-Up(t2)。
时刻t3中的积分项Ui(t3)根据时刻t2中再计算的积分项Uical(t2)算出。即，使在时刻t2中再计算的积分项Uical(t2)加上从时刻t2到时刻t3间的偏差的时间积分而算出。从而，积分项的值增加，而随着偏差的缩小，比例项Up(t3)的值成为小于时刻t2中的比例项Up(t2)。从这些比例项Up(t3)及积分项Ui(t3)算出的伪输入值Up(t3)+Ui(t3)如图9(B)所示，成为与上限值Xsup近似相等的值的场合，不进行保护处理，也不进行积分项的再计算，而将伪输入值直接作为对控制对象的输入值。
时刻t4中，偏差进一步缩小，比例项Up(t4)的值也进一步变小，而积分项Ui(t4)变得比时刻t3中的积分项Ui(t3)大若干。从这些比例项Up(t4)及积分项Ui(t4)算出的伪输入值Up(t4)+Ui(t4)如图9(B)所示，成为小于上限值Xsup的场合，与上述时刻t3的场合同样，不进行保护处理及积分项的再计算，而将伪输入值直接作为对控制对象的输入值。
这样，目标值刚刚变化后，输入值逼近上限值Xsup，同时输出值逐渐接近目标值。
但是，目标值变化时，与稳定时比较，虽然将反馈增益设定成暂时大的值，但对于提高对输出值的目标值的跟随性是有效的。但是，以这样的可变值作为反馈增益的反馈控制中，若进行上述的保护处理及积分项的再计算，则有可能根据情况的不同而无法算出适当值的输入值，反而损害反馈控制的稳定性。该点参照图10进行说明。
图10表示以可变值作为反馈增益的PI控制中的保护处理和积分项的再计算的一例。该例中，如图10(C)所示，反馈增益在目标值无变化的稳定时，为基本增益而恒定，在目标值变化时作为可变值，该可变值暂时地变化为比基本增益大的值并以某时间常数衰减为与基本增益相等的值。
如图10(A)所示，在时刻t1和时刻t2之间，若目标值变化，则上述那样的可变值被设定成反馈增益。如图10(C)所示，目标值刚刚变化后的时刻t2中的反馈增益设定成显著比基本增益大的值。因此，时刻t2中的比例项Upvar(t2)及积分项Uivar(t2)分别成为显著大于时刻t1中用基本增益算出的比例项Ubase(t1)及积分项Uibase(t1)的值。
这里，下标「var」是表示以可变增益作为反馈增益而计算的值。另外，下标「base」是表示以基本增益作为反馈增益而计算的值。
如图10(B)所示，若从这些比例项Upvar(t2)及积分项Uivar(t2)算出的伪输入值Upvar(t2)+Uivar(t2)大于上限值Xsup，则进行上述的保护处理，与图9的例同样，上限值Xsup作为对控制对象的输入值。
此时，与图9的例同样，进行积分项的再计算。即，作为从上限值Xsup减去比例项Upvar(t2)而得到的值，再计算积分项，再计算后的积分项成为Uical(t2)＝Xsup-Upvar(t2)。
这里，用可变增益计算的比例项Upvar(t2)成为显著大的值，因此如上述那样再计算的积分项Uical(t2)与再计算前的积分项Uivar(t2)比较，显著减少。
时刻t3中的积分项Uivar(t3)，根据时刻t2中再计算的积分项Uical(t2)算出。即，在时刻t2中再计算的积分项Uical(t2)加上从时刻t2到时刻t3为止之间的偏差的时间积分而算出。这里，通过再计算，积分项Uical(t2)的大小显著减少，而且，从时刻t2到时刻t3，由于可变增益衰减到接近基本增益的值，时刻t3中的积分项Uivar(t3)难以从时刻t2中的积分项Uivar(t2)增加。另外，由于可变增益衰减，时刻t3中的比例项Upvar(t3)也不能成为象时刻t2中的比例项Upvar(t2)那样的显著大的值。从而，从这些积分项Uivar(t3)及比例项Upvar(t3)算出的输入值Upvar(t3)+Uivar(t3)有不能成为用于使时刻t3的输出值与目标值的偏差缩小的充分的值的危险。此时，如图10(A)所示，在时刻t3后，输出值从目标值偏离。
时刻t4中，与时刻t3以后的偏差的扩大对应，比例项及积分项增大。时刻t4以后的输出值如图10(A)所示，再次逐渐接近目标值。
这样，将与基本增益比较暂时地放大的可变值设定成反馈增益的反馈控制中，若进行保护处理及积分项的再计算，则积分项被减法处理成过小的值，输入值成为不连续，反而可能损害输出值对目标值的跟随性。
本发明鉴于这样的问题点而提出，目的是提供使以可变值作为反馈增益的反馈控制的收敛性和稳定性提高的技术。
为了达成上述目的，本发明的反馈控制系统，
将作为恒定值的基本增益和作为从大于该基本增益的值衰减到等于该基本增益的值的可变值的可变增益之一依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据以比例项Up和积分项Ui这至少2项作为变量的规定的关系f(Up，Ui)，算出对控制对象的输入值X，其特征在于，具有：
判定值计算单元，将上述关系f(Up，Ui)中，在比例项部分Up代入不依赖控制系统的状态而用上述基本增益计算的比例项即基本比例项Upbase且在积分项部分Ui代入用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项Uin而获得的值f(Upbase，Uin)，作为判定值Xid；和
积分项再计算单元，是上述判定值Xid大于规定的第1上限值Xsup时进行积分项的再计算的单元，其再计算积分项，使得上述关系f(Up，Ui)中，在比例项部分Up代入上述基本比例项Upbase且在积分项部分Ui代入该再计算的积分项Uical而获得的值f(Upbase，Uical)成为上述第1上限值Xsup以下，
上述积分项再计算单元进行了积分项的再计算时，将上述关系f(Up，Ui)中，在比例项部分Up代入用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项Upn且在积分项部分Ui代入上述再计算的积分项Uical而获得的值f(Upn，Uical)作为对控制对象的输入值X。
即，本发明的反馈系统中，输入值X在
(i)Xid＝f(Upbase，Uin)≤Xsup的场合，
X＝f(Upn，Uin)
(ii)Xid＝f(Upbase，Uin)＞Xsup的场合，
X＝f(Upn，Uical)
其中，Uical满足
f(Upbase，Uical)≤Xsup
这里，「以比例项Up和积分项Ui这至少2项作为变量的规定的关系f(Up，Ui)」，例如在标准的输入值是Xo这样的PI控制的场合，
成为f(Up，Ui)＝Xo+Up+Ui
在PID控制的场合，
成为f(Up，Ui)＝Xo+Up+Ui+Ud(Ud：微分项)
前述的发明要解决的课题的项例示的PI控制，不依赖于控制系统的状态，相当于Xo＝0，输入值X成为
X＝f(Up，Ui)＝Up+Ui
的情况。
另外，「用根据控制系统的状态设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项Upn」在控制系统的状态是将基本增益设定成反馈增益的状态的情况下，是基本比例项Upbase，成为
Upn＝Upbase。
另外，在控制系统的状态是将可变增益设定成反馈增益的状态的情况下，是可变比例项Upvar，成为
Upn＝Upvar。
这里，可变比例项Upvar是用可变增益算出的比例项。
积分项也同样，「用根据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项Uin」在控制系统的状态是将基本增益设定成反馈增益的状态的情况下，是基本积分项Uibase，成为
Uin＝Uibase。
另外，在控制系统的状态是将可变增益设定成反馈增益的状态的情况下，是可变积分项Uivar，成为
Uin＝Uvar。
根据本发明的反馈控制，用于判定积分项的再计算要否执行的判定值Xid是与输入值X独立算出的值，其比例项部分不依赖控制系统的状态，即不管反馈增益设定成基本增益还是可变增益，采用基本比例项Upbase。从而，不受与控制系统的状态相应的通常比例项的急剧变化所左右，可以正确判定积分项要否再计算。
例如，在控制系统的状态是将可变增益设定成反馈增益的状态的情况下，即使可变比例项Upvar的大小非常大而通常积分项Uin的大小不过大时，判定值Xid不成为大值，积分项的再计算判定为不必要。从而，可以抑制进行不需要的积分项的再计算。
该判定值Xid大于第1上限值Xsup时进行积分项的再计算。第1上限值Xsup是根据使以后的反馈控制中算出的积分项不会成为过大到损害反馈控制的稳定性的值的积分项的上限值而确定的值，预先进行确定。第1上限值Xsup可以是不依赖控制系统的状态的恒定值，也可以是按控制系统的状态确定的值。
例如，PI控制中，
f(Up，Ui)＝Xo+Up+Ui
时，判定值Xid成为
Xid＝Xo+Upbase+Uin，
当Xo+Upbase+Uin＞Xsup时，
进行积分项的再计算。
积分项的再计算中，求出再计算后的积分项Uical，使其满足
f(Upbase，Uical)≤Xsup。
例如，PI控制中，
f(Up，Ui)＝Xo+Up+Ui时，
进行积分项的再计算，使得再计算积分项Uical满足
Xo+Upbase+Uical≤Xsup。
例如，再计算积分项Uical成为
Uical＝Xsup-Xo-Upbase。
这样，积分项的再计算中的比例项部分不依赖控制系统的状态，即不管反馈增益设定成基本增益还是可变增益，采用基本比例项Upbase。从而，不受与控制系统的状态对应的通常比例项Upn的急剧变化所左右，可以再计算积分项，抑制再计算的积分项成为过小的值。
例如，在控制系统的状态是将可变增益设定成反馈增益的状态的情况下，可变比例项Upvar的大小即使变得非常大，也可以抑制再计算的积分项Uical成为过小的值。
在进行了积分项的再计算时，对控制对象的输入值X用
X＝f(Upn，Uical)
算出。根据上述那样再计算的积分项Uical求出输入值，因此，可以抑制输入值成为过小的值。
例如，PI控制中，
f(Up，Ui)＝Xo+Up+Ui时，
进行了积分项的再计算时的输入值X成为
X＝Xo+Upn+Uical。
如上所述，根据本发明的反馈控制，即使在反馈增益采用可变增益时进行积分项的再计算，也可抑制输入值算出为过小的值，因此，输出值难以从目标值偏离，可以提高反馈控制的收敛性、稳定性。
上述本发明的反馈控制系统中，根据从比例项Up及积分项Ui求出输入值X的关系f(Up，Ui)，进行判定值Xid和再计算积分项Uical的计算，但是尤其在进行PI控制的反馈控制系统的场合，也可以根据比例项Up和积分项Ui之和Up+Ui来进行判定值和再计算积分项的计算。
即，本发明的反馈控制系统，将作为恒定值的基本增益和作为从大于该基本增益的值衰减到等于该基本增益的值的可变值的可变增益之一依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据比例项Up与积分项Ui之和，算出对控制对象的输入值，其特征在于，
具有：
判定值计算单元，将不依赖控制系统的状态而用上述基本增益计算的比例项即基本比例项Upbase和用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项Uin之和作为判定值Xid2；和
积分项再计算单元，是上述判定值Xid2大于规定的第2上限值Xsup2时进行积分项的再计算的单元，其再计算积分项，使得该再计算的积分项Uical成为从上述第2上限值Xsup2减去上述基本比例项Upbase后的值以下的值，
上述积分项再计算单元进行了积分项的再计算时，根据用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项Upn和该再计算的积分项Uical之和，算出对控制对象的输入值。
即，该反馈控制系统中，输入值X为
(i)Xid2＝Upbase+Uin≤Xsup2的场合，
X ＝Upn+Uin
(ii)Xid2＝Upbase+Uin＞Xsup2的场合，
X＝Upn+Uical
其中，Uical满足
Upbase+Uical≤Xsup2。
该构成中，判定积分项的再计算要否执行的判定值Xid2不依赖于控制系统的状态，即不管反馈增益设定成基本增益还是可变增益，用基本比例项Upbase和通常积分项Uin之和Upbase+Uin算出。从而，不受与控制系统的状态对应的通常比例项的急剧变化所左右，可以正确判定积分项的再计算要否执行。
例如，在控制系统的状态是将可变增益设定成反馈增益的状态的情况下，即使在可变比例项Upvar的大小变得非常大而通常积分项Uin的大小不过大的场合，判定值Xid也不成为大的值，积分项的再计算判定为不需要。从而，可以抑制进行不需要的积分项的再计算。
该判定值Xid2大于第2上限值Xsup2时，即
Upbase+Uin＞Xsup2时，
进行积分项的再计算。第2上限值Xsup2是根据以后的反馈控制中算出的积分项不会成为过大到损害反馈控制的稳定性程度的值这样的积分项的上限值而确定的值，预先进行确定。第2上限值Xsup2可以是不依赖于控制系统的状态的恒定值，也可以是按控制系统的状态确定的值。
积分项的再计算中，求出再计算后的积分项Uical，使其满足
Upbase+Uical≤Xsup2。
例如，再计算积分项Uical求出为
Uical＝Xsup2-Upbase。
这样，积分项的再计算中的比例项部分不依赖于控制系统的状态，即不管反馈增益设定成基本增益还是可变增益，采用基本比例项Upbase。从而，不受与控制系统的状态对应的通常比例项Upn的急剧变化所左右，可以再计算积分项，抑制再计算的积分项成为过小的值。
例如，在控制系统的状态是将可变增益设定成反馈增益的状态的情况下，即使可变比例项Upvar的大小变得非常大，也可以抑制再计算的积分项Uical成为过小值。
进行了积分项的再计算时，对控制对象的输入值根据上述那样再计算的积分项Uical算出，因此可以抑制输入值成为过小值。
因此，即使在反馈增益采用可变增益时进行积分项的再计算，也可以抑制输入值算出为过小值，因此，输出值难以从目标值偏离，可以提高反馈控制的稳定性、收敛性。
本发明中，算出的输入值大于规定的第3上限值Xsup3时，也可以将该第3上限值以下的规定值作为对控制对象的输入值。
通过进行这样的对输入值的保护处理，可以抑制过大输入值被输入控制对象，抑制蛇行或过冲。另外，对该输入值的保护处理与上述说明的积分项的再计算的要否执行的判定独立进行，例如，有即使进行了积分项的再计算也不进行对输入值的保护处理的情况，反之，有即使不进行积分项的再计算也进行对输入值的保护处理的情况。这样，本发明中，积分项的再计算要否执行的判定和输入值的保护处理的判定分别进行，因此，再计算积分项及对控制对象的输入值这两者都可以算出适当值。
这里，第3上限值Xsup3可以根据对控制对象输入时不会导致蛇行或过冲那样的输入值的上限值确定。该第3上限值Xsup3是判定输入值的保护处理要否执行中采用的基准值，是与上述判定积分项的再计算的执行要否中采用的基准值即第1上限值Xsup、第2上限值Xsup2独立确定的值，但是为了简单，它们也可以设定成相等值。
将进行上述的保护处理前的阶段的输入值以下有时称为「伪输入值」，用Xd表示。此时，「输入值」意味着进行保护处理后的实际输入控制对象的值。
上述第一发明的反馈控制系统中，进行上述的保护处理时，
(i)没有进行积分项的再计算时，即，判定值Xid为
Xid＝f(Upbase，Uin)≤Xsup时，伪输入值Xd用
Xd＝f(Upn，Uin)
算出，
(a)Xd≤Xsup3时，输入值X成为
X＝Xd＝f(Upn，Uin)
(b)Xd＞Xsup3时，输入值X成为
X＝Xsup3。
另一方面，
(ii)进行了积分项的再计算时，即，判定值Xid为
Xid＝f(Upbase，Uin)＞Xsup时，伪输入值Xd用
Xd＝f(Upn，Uical)
算出，
(a)Xd≤Xsup3时，输入值X成为
X＝Xd＝f(Upn，Uical)
(b)Xd＞Xsup3时，输入值X成为
X＝Xsup3。
另外，上述第2发明的反馈控制系统中，进行上述的保护处理时，
(i)没有进行积分项的再计算时，即，判定值Xid2为
Xid2＝Upbase+Uin≤Xsup2时，
伪输入值Xd根据Upn+Uin算出，
(a)Xd≤Xsup3时，输入值X成为
X＝Xd
(b)Xd＞Xsup3时，输入值X成为
X＝Xsup3。
另一方面，
(ii)进行了积分项的再计算时，即，判定值Xid2为
Xid2＝Upbase+Uin＞Xsup2时，
伪输入值Xd根据Upn+Uical算出，
(a)Xd≤Xsup3时，输入值X成为
X＝Xd
(b)Xd＞Xsup3时，输入值X成为
X＝Xsup3。
以上，说明了本发明中的判定值或输入值大于上限值时的上限值侧的保护处理，但是本发明对于下限值侧的保护处理也同样适用。
适用于下限侧的保护处理时的本发明，将作为恒定值的基本增益和作为从大于该基本增益的值衰减到等于该基本增益的值的可变值的可变增益之一依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据以比例项和积分项这至少2项作为变量的规定的关系，算出对控制对象的输入值，其特征在于，
具有：
判定值计算单元，将上述规定的关系中，在比例项部分中代入不依赖控制系统的状态而用上述基本增益计算的比例项即基本比例项且在积分项部分中代入用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项而获得的值，作为判定值；和
积分项再计算单元，是上述判定值小于规定的第1下限值时进行积分项的再计算的单元，其再计算积分项，使得上述规定的关系中，在比例项部分中代入上述基本比例项且在积分项部分中代入该再计算的积分项而获得的值成为上述第1下限值以上，
上述积分项再计算单元进行了积分项的再计算时，将上述规定的关系中，在比例项部分中代入用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项且在积分项部分中代入上述再计算的积分项而获得的值作为对控制对象的输入值。
特别地，是进行PI控制的反馈控制系统时，本发明将作为恒定值的基本增益和作为从大于该基本增益的值衰减到等于该基本增益的值的可变值的可变增益之一依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据比例项与积分项之和，算出对控制对象的输入值，其特征在于，
具有：
判定值计算单元，将不依赖控制系统的状态而用上述基本增益计算的比例项即基本比例项和用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项之和作为判定值；和
积分项再计算单元，是上述判定值小于规定的第2下限值时进行积分项的再计算的单元，其再计算积分项，使得该再计算的积分项成为从上述第2下限值减去上述基本比例项后的值以上的值，
上述积分项再计算单元进行了积分项的再计算时，根据用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项和该再计算的积分项之和，算出对控制对象的输入值。
另外，关于对输入值的保护处理，输入值小于规定的第3下限值时，可以将该第3下限值以上的规定值作为对控制对象的输入值。
本发明中，也可以在目标值变化时将反馈增益设定成可变增益。
从而，可以提高输出值对目标值的跟随性。而且，根据本发明的反馈控制，即使将反馈增益设定成可变增益，也可以适当进行积分项的再计算要否执行的判定和积分项的再计算，算出适当的输入值，因此可抑制对反馈控制的收敛性、稳定性的损害。因此，可以使输出值更可靠地跟随目标值的变化。
本发明的反馈控制可以适用于内燃机的EGR率的反馈控制。
即，对于以包含将来自内燃机的排气的一部分从内燃机的排气系统返回吸气系统的EGR单元、调节由该EGR单元返回上述吸气系统的排气的量的EGR调节单元以及检测EGR率的EGR率检测单元的内燃机的EGR系统作为控制对象，以上述EGR调节单元的操作量作为对控制对象的输入值，以EGR率作为来自控制对象的输出值，控制上述EGR调节单元以使由上述EGR率检测单元检测的EGR率成为优选的目标EGR率的反馈控制系统，若应用本发明，可以更高精度地将内燃机的EGR率控制为目标EGR率。从而，可以进一步提高排气的排放。
作为EGR调节单元，可以例示EGR阀、吸气节流阀，排气节流阀等。EGR调节单元是具备EGR阀的EGR系统时，EGR调节单元的操作量是EGR阀开度。EGR调节单元是具备吸气节流阀的EGR系统时，EGR调节单元的操作量是吸气节流阀开度。EGR调节单元是具备排气节流阀的EGR系统时，EGR调节单元的操作量是排气节流阀开度。
另外，在EGR率的反馈控制中适用本发明时，也可以在EGR率的目标值变化时或内燃机的运转条件变化时将反馈增益设定成可变增益。
本发明的反馈控制可以适用于内燃机的过给压的反馈控制。
即，对于以包括对内燃机过给吸气的过给单元、调节该过给单元的过给效率的过给调节单元以及检测过给压的过给压检测单元的内燃机的过给系统作为控制对象，以上述过给调节单元的操作量作为对控制对象的输入值，以上述内燃机的过给压作为来自控制对象的输出值，控制上述过给效率调节单元以使上述过给压检测单元检测的过给压达到规定的目标过给压的反馈控制系统，若适用本发明，可以更高精度地将内燃机的过给压控制为目标过给压。从而，可以提高内燃机的输出和燃烧效率等。
作为过给调节单元，可以例示可变容量型涡轮增压机中的可变喷嘴。该场合，过给调节单元的操作量是喷嘴阀开度。
附图说明
图1是适用本发明实施例的EGR率的反馈控制系统的内燃机及其吸气系统及排气系统的概略构成的示图。
图2是表示本发明实施例的EGR率的反馈控制的控制逻辑的框线图。
图3是表示本发明实施例的EGR率的反馈控制中的反馈增益可变控制的控制逻辑的框线图。
图4是本发明实施例的EGR率的反馈控制中伴随目标EGR率或燃料喷射量的变化进行反馈增益可变控制时的增益可变系数的变化的一例的示图。
图5是本发明实施例的EGR率的反馈控制中的EGR阀开度的基本开度和上限值及下限值的关系的概念图。
图6是进行本发明实施例的EGR率的反馈控制时的判定值的变化和积分项的再计算的一例的示图。
图7是进行本发明实施例的EGR率的反馈控制时的伪开度指令值及开度指令值的变化和保护处理的一例的示图。
图8是表示本发明实施例的EGR率的反馈控制的例程的流程图。
图9是传统的反馈控制中的输入值的变化和积分项的再计算的一例的示图。
图10是传统的反馈控制中的输入值的变化和积分项的再计算的一例的示图。
具体实施方式
以下，根据附图说明本发明的优选实施例。本实施例记载的构成部件的尺寸、材质、形状、其相对配置等只要没有特定的记载，发明的技术范围就不限于此。
(实施例1)
本实施例是将本发明的反馈控制系统适用于内燃机的EGR率的控制的实施例。
首先，参照图1，说明本实施例的内燃机的EGR装置的概略构成。图1所示内燃机1是具有4个气筒2的水冷式4循环柴油机。
各气筒2的吸气端口(未图示)在吸气岐管17中集合，与吸气通路3连通。吸气通路3与后述的EGR通路63连接。EGR通路63的连接部位的上游的吸气通路3中，配置了调节流入吸气通路3的新气的量的节流阀62。节流阀62的上游的吸气通路3中，设置了测定吸入空气量的空气流量计7。以下，吸气通路3及吸气岐管17也总称为吸气系统。
各气筒2的排气端口(未图示)在排气岐管18中集合，与排气通路4连通。排气通路4中配置了排气净化装置65。排气净化装置65的下游的排气通路4中，连接了EGR通路63。以下，排气通路4及排气岐管18也总称为排气系统。
内燃机1中，具备将流向排气通路4的排气的一部分作为EGR气体导入吸气通路3而返回内燃机1的EGR装置61。EGR装置61具有将排气净化装置65的下游的排气通路4与节流阀62的下游的吸气通路3连接的EGR通路63，经由该EGR通路63，排气的一部分流入吸气通路3。在EGR通路63，配置了可变更EGR通路63的流路面积而调节在EGR通路63流通的EGR气体的量的EGR阀60。通过调节EGR阀60的开度可调节EGR气体量。
内燃机1中并排设置了控制内燃机1的电子控制装置(ECU)20。ECU20是具备CPU、ROM、RAM、输入输出端口等的微型计算机。ECU20中，除了上述空气流量计7外，还与输出在内燃机1的水套中循环的冷却水的温度所对应的电气信号的水温传感器14、输出油门踏板的操作量所对应的电气信号的油门开度传感器15以及在内燃机1的曲轴每旋转规定角度(例如10度)时输出脉冲信号的曲柄位置传感器16等的传感器电气连接，来自各传感器的输出信号输入ECU20。另外，ECU20与节流阀62、EGR阀60等的设备电气连接，通过从ECU20输出的控制信号控制这些设备。
ECU20根据从上述各传感器输入的信号，取得内燃机1的运转状态和运转者的要求。例如，ECU20根据曲柄位置传感器16输入的信号算出转速，根据油门开度传感器15输入的信号算出要求的负载。然后，根据算出的转速及负载，进行燃料喷射、EPR等的各机构的控制。
接着，说明本实施例中的EGR控制。如上所述，本实施例中，EGR控制是为了使实际EGR率与规定的目标EGR率一致，通过根据实际EGR率和目标EGR率的偏差来控制EGR阀60的反馈控制来进行的。即，本实施例的EGR率的反馈控制中，包含EGR装置61、吸排气系统的内燃机的EGR系统相当于本发明的反馈控制系统中的控制对象，从ECU20发送到EGR阀60的开度指令值相当于输入值，实际EGR率相当于来自控制对象的输出值。例如，根据(Gcyl-Gn)/Gcyl的关系，从被气筒2吸入的气体量Gcyl和被吸气通路3吸入的新气量Gn检测出实际EGR率。另外，目标EGR率根据排气排放的限定值等，由适合的操作等确定，作为根据内燃机1的运转条件(例如燃料喷射量和转速)确定的常数存储于ECU20的ROM。
以下，根据图2说明本实施例的EGR率的反馈控制。
图2是表示本实施例的EGR率的反馈控制的控制逻辑的框线图。如图2，本实施例的反馈控制是PI控制，开度指令值实际X基本上根据与EGR率Y和目标EGR率Y0的偏差ΔY(＝Y0-Y)成比例的比例项和与偏差ΔY的时间积分成比例的积分项算出。
比例项及积分项算出时的反馈增益采用可变值。如图2所示，该反馈增益通过作为恒定值的基本增益乘以作为可变值的增益可变系数而算出。
图3是表示反馈增益的可变控制的逻辑的一例的框线图。
如图3所示，目标EGR率若变化，则根据其变化量，算出增益可变系数mpege。另外，燃料喷射量若变化，则根据其变化量，算出增益可变系数mpegq。目标EGR率、燃料喷射量的变化量越大，这些增益可变系数算出为越大值。然后，将根据目标EGR率的变化量确定的增益可变系数mpege、根据燃料喷射量的变化量确定的增益可变系数mpegq以及该时刻的增益可变系数tmpeg中的最大值作为初始值，算出以时间常数T(这里是500ms)1次衰减的值，作为增益可变系数。然后，算出基本增益乘以该增益可变系数的值作为反馈增益。
图4是与目标EGR率或燃料喷射量的变化对应的增益可变系数的变化的一例的示图。
图4中，到在时刻tA目标EGR率变化为止的稳定运转时，增益可变系数恒定，为1.0。即，反馈增益设定成基本增益。在时刻tA目标EGR率变化时，算出与其变化量对应的增益可变系数mpege，增益可变系数设定成mpege。在时刻tA以后，增益可变系数以该mpege作为初始值，以时间常数T进行1次衰减。接着，在时刻tB(＞tA)燃料喷射量变化时，该时刻的增益可变系数tmpeg(tB)与根据燃料喷射量的变化量而确定的增益可变系数mpegq比较，此时如图所示，mpegq较大，因此增益可变系数设定成mpegq。在时刻tB以后，增益可变系数以该mpegq作为初始值，以时间常数T进行1次衰减。然后，在与时间常数T比较充分长的期间，若目标EGR率或燃料喷射量无变化的稳定运转状态继续，则增益可变系数衰减到1.0，反馈增益等于基本增益。
这样，根据本实施例的反馈增益可变控制，目标EGR率或燃料喷射量无变化的稳定运转时，作为恒定值的基本增益设定成反馈增益。另外，目标EGR率或燃料喷射量变化时，从大于基本增益的值以时间常数T衰减的可变值设定成反馈增益。从而，可提高目标EGR率或燃料喷射量变化时的实际EGR率对目标EGR率的跟随性。
另外，图3及图4中，作为反馈增益设定成可变值的条件，例示了目标EGR率或燃料喷射量变化的情况，除此以外，也可以根据与内燃机1的运转状态的变化对应的参数的变化，将反馈增益设定成可变值。本实施例的反馈控制中的目标EGR率或内燃机的运转状态在本发明的反馈控制中，相当于与其相应地将反馈增益设定成基本增益或可变增益时的「控制系统的状态」。以下，作为左右反馈增益设定成基本增益和可变增益之一的条件的「目标EGR率或内燃机的运转状态」也总称为「EGR控制系统的状态」。
另外，以根据该「EGR控制系统的状态」而设定的反馈增益计算的比例项以下称为「通常比例项Upn」。通常比例项Upn在EGR控制系统的状态为将基本增益设定成反馈增益的状态的情况下(即，EGR控制系统的状态变化后，在与增益可变系数的衰减时间常数比较充分长的期间，稳定运转状态继续的情况)，等于以基本增益计算的比例项即基本比例项Upbase，Upn＝Upbase。另外，EGR控制系统的状态为将可变增益设定成反馈增益的状态的情况下(即，EGR控制系统的状态变化后，在与增益可变系数的衰减时间常数比较充分长的期间，稳定运转状态未继续的情况)，等于以可变增益计算的比例项即可变比例项Upvar，Upn＝Upvar。
积分项也同样，以根据EGR控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项以下称为「通常积分项Uin」。通常积分项Uin在EGR控制系统的状态是将基本增益设定成反馈增益的状态的情况下，等于以基本增益计算的积分项即基本积分项Uibase，Uin＝Uibase。在EGR控制系统的状态是将可变增益设定成反馈增益的状态的情况下，等于以可变增益计算的积分项即可变积分项Uivar，Uin＝Uivar。
图2中的比例项及积分项分别是指上述的通常比例项Upn及通常积分项Uin。
本实施例的反馈控制中，对EGR阀60的开度指令值由通常比例项Upn、通常积分项Uin(进行了后述的积分项的再计算时再计算后的积分项Uical)及基本开度Xo之和算出。这里，基本开度Xo是用于使内燃机的某运转状态中的EGR率成为根据该运转状态而确定的目标EGR率的EGR阀60的开度，作为在每个内燃机的运转状态(这里是转速及燃料喷射量)确定的常数，预先通过适合的操作等求出并存储于ECU20的ROM。
本实施例的反馈控制中，作为对EGR阀60的输入值而算出的开度指令值大于规定的上限值Xsup时(或小于下限值Xinf时)，进行将实际输入EGR阀60的开度指令值限制为该上限值Xsup(或该下限值Xinf)的保护处理。以下，进行保护处理前的阶段的开度指令值称为「伪开度指令值」，用Xd表示。另外，保护处理后的最终开度指令值用X表示。通过进行保护处理，伪开度指令值Xd大于上限值Xsup时，最终开度指令值X设定成上限值Xsup。另外，伪开度指令值Xd小于下限值Xinf时，最终开度指令值X设定成下限值Xinf。另外，伪开度指令值Xd在下限值Xinf以上、上限值Xinf以下的场合，伪开度指令值Xd直接设定为最终开度指令值X。
通过进行这样的保护处理，可以抑制输入EGR阀60的开度指令值X过大(或过小)，抑制蛇行或过冲的发生，提高反馈控制的稳定性。
如图2所示，保护处理中的上限值Xsup设定成基本开度Xo与移动上限ΔXsup之和(Xo+ΔXsup)及绝对上限值Xmax中的较小值。
Xsup＝min(Xo+ΔXsup，Xmax)
另外，下限值Xinf设定成基本开度Xo与移动下限ΔXinf的差(Xo-ΔXinf)及绝对下限值Xmin中的较大值。
Xinf＝max(Xo-ΔXinf，Xmin)
这里，说明移动上限ΔXsup及移动下限ΔXinf、绝对上限值Xmax及绝对下限值Xmin。使EGR率与目标EGR率一致用的EGR阀开度，如上述那样作为基本开度Xo而预先求出，但是由于EGR阀的制造上的偏差、EGR系统(EGR阀、吸排气通路、EGR通路等)的劣化、经时变化等，EGR率与目标EGR率一致时的实际EGR阀开度，成为在基本开度Xo的周围具有某一程度的幅度的范围内的开度。移动上限ΔXsup及移动下限ΔXinf分别相当于该基本开度Xo的周围的幅度。另外，绝对上限值Xmax及绝对下限值Xmin意味着在EGR阀60的规格上不可能的开度，或者物理上不可能的开度(例如比全开进一步打开侧的开度、比全闭进一步闭合侧的开度等)。
图5是这样确定的上限值Xsup及下限值Xinf的概念示图。图5中，横轴作为燃料喷射量，纵轴作为EGR阀开度，为了简单起见，作为燃料喷射量的函数，表示了基本开度Xo。如图5所示，通过移动上限ΔXsup及移动下限ΔXinf，在基本开度Xo周围规定了带状区域。另外，通过绝对上限值Xmax及绝对下限值Xmin，规定了EGR阀开度的可取值的区域。比基本开度Xo大移动上限ΔXsup的值及绝对上限值Xmax中的较小值确定为上限值Xsup(上侧的粗线)。另外，比基本开度Xo小移动下限ΔXinf的值及绝对下限值Xmin中的较大值确定为下限值Xinf(下侧的粗线)。
但是，通过上述的保护处理将开度指令值X限制为上限值Xsup(或下限值Xinf)时，即伪开度指令值Xd过大(或过小)时，认为比例项和积分项也分别过大(或过小)。其中，尤其是积分项，由于某时刻的积分项的值影响此后算出的积分项的值，因此若积分项过大(或过小)，则有损害反馈控制的稳定性的危险。因而，本实施例的反馈控制中，积分项过大(或过小)时，进行积分项的再计算，以使此后的积分项成为适当大小的值。
具体地，如图2所示，通过通常积分项Uin、基本比例项Upbase及基本开度Xo之和，按Xid＝Xo+Upbase+Uin那样计算的判定值Xid从由上述的保护处理时采用的上限值Xsup及下限值Xinf规定的范围偏离时，进行积分项的再计算。
这里，计算判定值Xid的式中的比例项部分与EGR控制系统的状态无关，总是采用基本比例项Upbase。即，EGR控制系统的状态是将基本增益设定成反馈增益的状态时，判定值Xid用Xid＝Xo+Upbase+Uibase计算。另外，EGR控制系统的状态是将可变增益设定为反馈增益的状态时，判定值Xid用Xid＝Xo+Upbase+Uivar计算。
这样，算出判定值Xid时的比例项部分不采用通常比例项Upn而采用基本比例项Upbase是根据以下的理由。如图4所示，EGR控制系统的状态刚刚变化后的可变增益非常大，从而此时计算的通常比例项Upn(此时等于可变比例项Upvar)也成为非常大的值。这样的场合，判定值Xid的算出中的比例项部分若采用通常比例项Upn，即使积分项的大小没有大到需要再计算的程度，判定值Xid也超过上限值Xsup(或下限值Xinf)，结果，有进行了本来不需要的积分项的再计算的可能性。相对地，如本实施例，若判定值Xid的算出中的比例项部分与EGR控制系统的状态无关，总是采用基本比例项Upbase，则不受通常比例项Upn的值的急剧变化所左右，可以正确判定是否需要积分项的再计算。
积分项的再计算具体这样进行，使基本比例项Upbase、再计算后的积分项(以下为再计算积分项)Uical、及基本开度Xo之和等于上限值Xsup(或下限值Xinf)。即，判定值Xid大于上限值Xsup时，再计算积分项Uical成为Uical＝Xsup-Xo-Upbase。另外，判定值Xid小于下限值Xinf时，再计算积分项Uical成为Uical＝Xinf-Xo-Upbase。
这样，积分项的再计算中，从上限值Xsup(或下限值Xinf)减去的比例项部分与EGR控制系统的状态无关，总是采用基本比例项Upbase。即，无论EGR控制系统的状态是将基本增益设定成反馈增益的状态还是将可变增益设定成反馈增益的状态，根据从上限值Xsup(或下限值Xinf)减去了基本比例项Upbase的值求出再计算积分项Uical。
这是因为，存在上述那样EGR控制系统的状态刚刚变化后的通常比例项Upn成为非常大的值的情况，在该情况下，若从上限值Xsup(或下限值Xinf)减去通常比例项Upn而进行积分项的再计算，则再计算后的积分项Uical的大小可能变得过小。再计算积分项Uical的大小若过小，则在其影响下，此后的反馈控制中算出的积分项的大小成为过小，结果无法算出适当的开度指令值，有不能在使实际EGR率和目标EGR率的偏差缩小的方向上控制EGR阀开度的危险。相对地，如本实施例那样，若积分项的再计算中的比例项部分与EGR控制系统的状态无关，总是采用基本比例项Upbase，则不受通常比例项Upn的值的急剧变化所左右，可以算出适当值的再计算积分项Uical。
进行了积分项的再计算时，作为通常比例项Upn、再计算积分项Uical及基本开度Xo之和，伪开度指令值Xd算出为Xd＝Xo+Upn+Uical。另一方面，没有进行积分项的再计算时，换言之，判定值Xid满足Xinf≤Xid≤Xsup时，作为通常比例项Upn、通常积分项Uin、及基本开度Xo之和，伪开度指令值Xd算出为Xd＝Xo+Upn+Uin。对这样算出的伪输入值Xd，进行上述保护处理，算出最终开度指令值X。
另外，本实施例中，在积分项的再计算的要否执行的判定时，将对开度指令值的保护处理中采用的上限值Xsup及下限值Xinf用作判定值Xid的上限值及下限值，但是也可以不采用两者共用的上限值及下限值。
参照图6及图7说明以上说明的本实施例的EGR率的反馈控制中的保护处理及积分项的再计算的一例。
图6是积分项的再计算的一例的示意图。图6(A)是目标EGR率及实际EGR率的变化的示图。图6(B)是判定值Xid的变化和积分项的再计算例的示图。斜线部分表示比例项，涂黑部分表示积分项。图6中，为了能够与用前述发明要解决的课题的项参照的图9及图10进行对照，省略判定值Xid的计算或积分项的再计算中的基本开度Xo的项，判定值Xid设为通过基本比例项Upbase和通常积分项Uin之和求出。另外，再计算积分项Uical设为从上限值Xsup减去基本比例项Upbase而求出。本实施例的EGR率的反馈控制中，也可以考虑基本开度Xo总是恒定为0的特别的情况。图6(C)是增益可变系数的变化的示图。
图7是开度指令值的保护处理的一例的示意图。图7(A)及图7(C)分别与图6(A)及图6(C)相同。图7(B)是伪开度指令值Xd及开度指令值X的变化和保护处理的计算例的示图。与图6的情况同样，这里，省略伪开度指令值Xd或开度指令值X的计算中的基本开度Xo的项，伪开度指令值Xd设为通过通常比例项Upn与通常积分项Uin或再计算积分项Uical之和求出。
在时刻t1，如图6(A)所示，EGR控制系统的状态是稳定状态，判定值Xid是基本比例项Upbase和通常积分项Uin(此时是基本积分项Uibase)之和，计算为
Xid(t1)＝Upbase(t1)+Uibase(t1)
如图6(B)所示，
由于Xid(t1)≤Xsup，因此不进行积分项的再计算。因此，如图7(B)所示，伪开度指令值Xd是通常比例项Upn(此时是基本比例项Upbase)和通常积分项Uin(此时是基本积分项Uibase)之和，计算为
Xd(t1)＝Upbase(t1)+Uibase(t1)
如图7(B)所示，
由于Xd(t1)≤Xsup，因此不进行保护处理。因此，伪开度指令值直接作为开度指令值，成为
X(t1)＝Xd(t1)。
时刻t1和时刻t2之间，如图6(A)所示，目标EGR率若变化，则增益可变系数如图6(C)那样变化，反馈增益设定成可变增益。从而，时刻t2中的判定值Xid是基本比例项Upbase和通常积分项Uin(此时是可变积分项Uivar)之和，计算为
Xid(t2)＝Upbase(t2)+Uivar(t2)
如图6(B)所示，
由于Xid(t2)≤Xsup，因此不进行积分项的再计算。因此，如图7(B)所示，伪开度指令值Xd是通常比例项Upn(此时是可变比例项Upvar)和通常积分项Uin(此时是可变积分项Uivar)之和，计算为
Xd(t2)＝Upvar(t2)+Uivar(t2)
如图7(B)所示，
由于Xd(t2)＞Xsup，因此不进行保护处理。即，上限值作为开度指令值，成为X(t2)＝Xsup。
时刻t3中，如图6(C)所示，反馈增益是可变增益，判定值Xid是基本比例项Upbase和通常积分项Uin(此时是可变积分项Uivar)之和，计算为
Xid(t3)＝Upbase(t3)+Uivar(t3)
如图6(B)所示，由于Xid(t3)＞Xsup，因此进行积分项的再计算。再计算积分项Uical是从上限值Xsup减去基本比例项Upbase(t3)，计算为
Uical(t3)＝Xsup-Upbase(t3)。
因此如图7(B)所示，伪开度指令值Xd是通常比例项Upn(此时是可变比例项Upvar)和再计算积分项Uical之和，计算为
Xd(t3)＝Upvar(t3)+Uical(t3)。
如图7(B)所示，
由于Xd(t3)＞Xsup，因此进行保护处理。即，上限值作为开度指令值，
成为X(t3)＝Xsup。
时刻t4中，如图6(C)所示，反馈增益是基本增益，判定值Xid是基本比例项Upbase和通常积分项Uin(此时是基本积分项Uibase)之和，计算为
Xid(t4)＝Upbase(t4)+Uibase(t4)
如图6(B)所示，
由于Xid(t4)≤Xsup，因此不进行积分项的再计算。因此，如图7(B)所示，伪开度指令值Xd是通常比例项Upn(此时是基本比例项Upbase)和通常积分项Uin(此时是基本积分项Uibase)之和，计算为
Xd(t4)＝Upbase(t4)+Uibase(t4)。
如图7(B)所示，由于Xd(t4)≤Xsup，因此不进行保护处理。因此，伪开度指令值直接作为开度指令值，成为
X(t4)＝Xd(t4)。
这样，根据本实施例的EGR率的反馈控制，如图6(A)所示，即使可变增益设定为反馈增益时，实际EGR率也不偏离目标EGR率，可以更可靠地使实际EGR率接近目标EGR率。
这里，根据图8说明本实施例的EGR率的反馈控制的执行顺序。图8是本实施例的EGR率的反馈控制例程的流程图。该例程通过ECU20在内燃机1的运行中每隔规定时间反复执行。
首先，步骤S101中，ECU20取得内燃机1的运转状态。例如取得转速和燃料喷射量，作为表示运转状态的参数。
接着，步骤S102中，ECU20根据步骤S101取得的运转状态，求出EGR阀开度的基本开度Xo、上限值Xsup、下限值Xinf、反馈增益。
步骤S103中，ECU20采用步骤S102计算的反馈增益计算通常比例项Upn及通常积分项Uin，并计算基本比例项Upbase。
步骤S104中，ECU20计算判定值Xid(Xid＝Xo+Upbase+Uin)。
步骤S105中，ECU20判定步骤S104求出的判定值Xid是否大于上限值Xsup。步骤S105中是肯定判定时，ECU20执行步骤S106。另一方面，步骤S105中是否定判定时，ECU20执行步骤S108。
步骤S106中，ECU20进行积分项的再计算，求出再计算积分项Uical(Uical＝Xsup-Xo-Upbase)。
步骤S107中，ECU20根据步骤S103求出的通常比例项Upn和步骤S106求出的再计算积分项Uical，计算伪开度指令值Xd(Xd＝Xo+Upn+Uical)。
步骤S108中，ECU20判定步骤S104求出的判定值Xid是否小于下限值Xinf。步骤S108中是肯定判定时，ECU20执行步骤S109。另一方面，步骤S108中是否定判定时，ECU20执行步骤S111。
步骤S109中，ECU20进行积分项的再计算，求出再计算积分项Uical(Uical＝Xinf-Xo-Upbase)。
步骤S110中，ECU20根据步骤S103求出的通常比例项Upn和步骤S109求出的再计算积分项Uical，计算伪开度指令值Xd(Xd＝Xo+Upn+Uical)。
步骤S111中，ECU20根据步骤S103求出的通常比例项Upn及通常积分项Uin，计算伪开度指令值Xd(Xd＝Xo+Upn+Uin)。
步骤S112中，ECU20判定步骤S107、步骤S110或步骤S111求出的伪开度指令值Xd是否大于上限值Xsup。步骤S112中是肯定判定时，ECU20执行步骤S113。另一方面，步骤S112中是否定判定时，ECU20执行步骤S114。
步骤S113中，ECU20将开度指令值X设定成上限值Xsup。
步骤S114中，ECU20判定步骤S107、步骤S110或步骤S111求出的伪开度指令值Xd是否小于下限值Xinf。步骤S114中是肯定判定时，ECU20执行步骤S115。另一方面，步骤S114中是否定判定时，ECU20执行步骤S116。
步骤S115中，ECU20将开度指令值X设定成下限值Xinf。
步骤S116中，ECU20将开度指令值X设定成伪开度指令值Xd。
步骤S113、步骤S115或步骤S116执行后，ECU20暂时结束本例程的执行。
本实施例中，执行步骤S104的ECU20相当于本发明中的判定值计算单元。另外，执行步骤S106或步骤S109的ECU20相当于本发明中的积分项再计算单元。
另外，上述实施例是说明本发明的一例，在不脱离本发明的范围内，上述的实施例可以有各种变更。例如，上述实施例是将本发明的反馈控制系统应用于内燃机的EGR率的反馈控制的实施例，但是也可以广泛应用于其他反馈控制。另外，上述实施例说明了作为反馈控制采用了PI控制的情况，但是本发明也可以适用于进行PID控制的情况。
产业上的利用可能性
通过本发明，可提高以可变增益作为反馈增益的反馈控制的收敛性和稳定性。

Claims (9)

1.一种反馈控制系统，将作为恒定值的基本增益和作为从大于该基本增益的值衰减到等于该基本增益的值的可变值的可变增益之一依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据以比例项和积分项这至少2项作为变量的规定的关系，算出对控制对象的输入值，其特征在于，
具有：
判定值计算单元，将上述规定的关系中，在比例项部分中代入不依赖控制系统的状态而用上述基本增益计算的比例项即基本比例项且在积分项部分中代入用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项而获得的值，作为判定值；和
积分项再计算单元，是上述判定值大于规定的第1上限值时进行积分项的再计算的单元，其再计算积分项，使得上述规定的关系中，在比例项部分中代入上述基本比例项且在积分项部分中代入该再计算的积分项而获得的值成为上述第1上限值以下，
上述积分项再计算单元进行了积分项的再计算时，将上述规定的关系中，在比例项部分中代入用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项且在积分项部分中代入上述再计算的积分项而获得的值作为对控制对象的输入值。
2.一种反馈控制系统，将作为恒定值的基本增益和作为从大于该基本增益的值衰减到等于该基本增益的值的可变值的可变增益之一依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据比例项与积分项之和，算出对控制对象的输入值，其特征在于，
具有：
判定值计算单元，将不依赖控制系统的状态而用上述基本增益计算的比例项即基本比例项和用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项之和作为判定值；和
积分项再计算单元，是上述判定值大于规定的第2上限值时进行积分项的再计算的单元，其再计算积分项，使得该再计算的积分项成为从上述第2上限值减去上述基本比例项后的值以下的值，
上述积分项再计算单元进行了积分项的再计算时，根据用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项和该再计算的积分项之和，算出对控制对象的输入值。
3.权利要求1或2所述的反馈控制系统，其特征在于，
输入值大于规定的第3上限值时，将该第3上限值以下的规定值作为对控制对象的输入值。
4.一种反馈控制系统，将作为恒定值的基本增益和作为从大于该基本增益的值衰减到等于该基本增益的值的可变值的可变增益之一依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据以比例项和积分项这至少2项作为变量的规定的关系，算出对控制对象的输入值，其特征在于，
具有：
判定值计算单元，将上述规定的关系中，在比例项部分中代入不依赖控制系统的状态而用上述基本增益计算的比例项即基本比例项且在积分项部分中代入用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项而获得的值，作为判定值；和
积分项再计算单元，是上述判定值小于规定的第1下限值时进行积分项的再计算的单元，其再计算积分项，使得上述规定的关系中，在比例项部分中代入上述基本比例项且在积分项部分中代入该再计算的积分项而获得的值成为上述第1下限值以上，
上述积分项再计算单元进行了积分项的再计算时，将上述规定的关系中，在比例项部分中代入用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项且在积分项部分中代入上述再计算的积分项而获得的值作为对控制对象的输入值。
5.一种反馈控制系统，将作为恒定值的基本增益和作为从大于该基本增益的值衰减到等于该基本增益的值的可变值的可变增益之一依据控制系统的状态设定成反馈增益，根据比例项与积分项之和，算出对控制对象的输入值，其特征在于，
具有：
判定值计算单元，将不依赖控制系统的状态而用上述基本增益计算的比例项即基本比例项和用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的积分项即通常积分项之和作为判定值；和
积分项再计算单元，是上述判定值小于规定的第2下限值时进行积分项的再计算的单元，其再计算积分项，使得该再计算的积分项成为从上述第2下限值减去上述基本比例项后的值以上的值，
上述积分项再计算单元进行了积分项的再计算时，根据用依据控制系统的状态而设定的反馈增益计算的比例项即通常比例项和该再计算的积分项之和，算出对控制对象的输入值。
6.权利要求4或5所述的反馈控制系统，其特征在于，
输入值小于规定的第3下限值时，将该第3下限值以上的规定值作为对控制对象的输入值。
7.权利要求1～6任一项所述的反馈控制系统，其特征在于，
目标值变化时将反馈增益设定成可变增益。
8.权利要求1～7任一项所述的反馈控制系统，其特征在于，
上述控制对象是内燃机的EGR系统，其包含：使来自内燃机的排气的一部分从排气系统返回吸气系统的EGR单元；调节由该EGR单元返回上述吸气系统的排气的量的EGR调节单元；以及检测EGR率的EGR率检测单元，
对上述控制对象的输入值是上述EGR调节单元的操作量，
上述控制对象的输出值是EGR率，
控制上述EGR调节单元，使上述EGR率检测单元检测的EGR率达到规定的目标EGR率。
9.权利要求1～7任一项所述的反馈控制系统，其特征在于，
上述控制对象是内燃机的过给系统，其包含：对内燃机过给吸气的过给单元；调节该过给单元的过给效率的过给效率调节单元；以及检测过给压的过给压检测单元，
对上述控制对象的输入值是上述过给效率调节单元的操作量，
上述控制对象的输出值是过给压，
控制上述过给效率调节单元，使得上述过给压检测单元检测的过给压达到规定的目标过给压。
CN200880017266XA 2007-05-24 2008-05-22 反馈控制系统 Expired - Fee Related CN101681151B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007138269A JP4626630B2 (ja) 2007-05-24 2007-05-24 フィードバック制御システム
JP138269/2007 2007-05-24
PCT/JP2008/059860 WO2008143363A1 (ja) 2007-05-24 2008-05-22 フィードバック制御システム

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN101681151A true CN101681151A (zh) 2010-03-24
CN101681151B CN101681151B (zh) 2011-06-15

Family

ID=40032040

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN200880017266XA Expired - Fee Related CN101681151B (zh) 2007-05-24 2008-05-22 反馈控制系统

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8489309B2 (zh)
EP (1) EP2161635A1 (zh)
JP (1) JP4626630B2 (zh)
CN (1) CN101681151B (zh)
WO (1) WO2008143363A1 (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103576546A (zh) * 2012-07-31 2014-02-12 株式会社日立制作所 设备控制装置、设备控制方法以及设备控制程序
CN103946754A (zh) * 2011-11-22 2014-07-23 丰田自动车株式会社 反馈控制系统
CN112523878A (zh) * 2020-11-10 2021-03-19 东风汽车集团有限公司 一种基于egr率的egr阀闭环控制方法
CN114000950A (zh) * 2021-10-26 2022-02-01 华电浙江龙游热电有限公司 一种重型燃机燃料速比截止阀控制方法及装置

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006039300A1 (de) * 2006-08-22 2008-02-28 Knorr-Bremse Systeme für Nutzfahrzeuge GmbH Einrichtung und Verfahren zur Frischluftversorgung einer turboaufgeladenen Kolbenbrennkraftmaschine
JP5119131B2 (ja) 2008-02-22 2013-01-16 日本特殊陶業株式会社 アンモニアガスセンサ
JP5514635B2 (ja) * 2010-06-04 2014-06-04 本田技研工業株式会社 内燃機関の制御装置
CN103857896B (zh) * 2011-10-06 2016-08-17 丰田自动车株式会社 内燃机的控制装置
CN104969014B (zh) * 2013-01-31 2017-04-05 三菱电机株式会社 冷冻循环装置和冷冻循环装置的控制方法
JP5996476B2 (ja) * 2013-04-02 2016-09-21 愛三工業株式会社 エンジンの排気還流装置
JP6121352B2 (ja) * 2014-03-26 2017-04-26 本田技研工業株式会社 制御装置
US9341127B2 (en) 2014-06-06 2016-05-17 Ford Global Technologies, Llc Multivariable low-pressure exhaust gas recirculation control
US9683505B2 (en) * 2014-06-09 2017-06-20 Ford Global Technologies, Llc Identification and rejection of asymmetric faults
US10496057B2 (en) * 2015-01-19 2019-12-03 Lennox Industries Inc. HVAC system, a method for operating the HVAC system and a HVAC controller configured for the same
JP7055700B2 (ja) * 2018-05-23 2022-04-18 株式会社豊田自動織機 エンジンの制御装置

Family Cites Families (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03100801A (ja) * 1989-09-14 1991-04-25 Toshiba Corp 制御装置
JPH04148401A (ja) * 1990-10-12 1992-05-21 Toshiba Corp ディジタル制御装置
IT1260234B (it) * 1992-12-18 1996-04-02 Sistema di controllo a loop chiuso integrato, multifunzione, senza mappatura e auto-adattivo per motori endotermici
US5724952A (en) * 1995-06-09 1998-03-10 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Air-fuel ratio control system for internal combustion engines
US5954039A (en) * 1998-04-01 1999-09-21 Ford Global Technologies, Inc. Air/fuel ratio control system
US6308694B1 (en) * 1999-01-11 2001-10-30 Ford Global Technologies, Inc. Flow measurement and control
JP3869388B2 (ja) * 2002-06-26 2007-01-17 オムロン株式会社 温度調節器
US7086382B2 (en) * 2002-11-01 2006-08-08 Visteon Global Technologies, Inc. Robust multi-criteria MBT timing estimation using ionization signal
WO2004094800A1 (ja) * 2003-04-22 2004-11-04 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha 内燃機関の空燃比制御装置
JP2006161605A (ja) 2004-12-03 2006-06-22 Mitsubishi Fuso Truck & Bus Corp 内燃機関のｅｇｒ制御装置
JP2006249962A (ja) 2005-03-09 2006-09-21 Toyota Motor Corp 内燃機関のｅｇｒ制御装置
JP4610014B2 (ja) * 2005-08-26 2011-01-12 三菱電機株式会社 サーボシステムの制御装置および制御方法

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103946754A (zh) * 2011-11-22 2014-07-23 丰田自动车株式会社 反馈控制系统
CN103946754B (zh) * 2011-11-22 2016-07-06 丰田自动车株式会社 反馈控制系统
CN103576546A (zh) * 2012-07-31 2014-02-12 株式会社日立制作所 设备控制装置、设备控制方法以及设备控制程序
CN103576546B (zh) * 2012-07-31 2016-01-13 株式会社日立制作所 设备控制装置、设备控制方法
CN112523878A (zh) * 2020-11-10 2021-03-19 东风汽车集团有限公司 一种基于egr率的egr阀闭环控制方法
CN112523878B (zh) * 2020-11-10 2021-11-09 东风汽车集团有限公司 一种基于egr率的egr阀闭环控制方法
CN114000950A (zh) * 2021-10-26 2022-02-01 华电浙江龙游热电有限公司 一种重型燃机燃料速比截止阀控制方法及装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN101681151B (zh) 2011-06-15
JP4626630B2 (ja) 2011-02-09
WO2008143363A1 (ja) 2008-11-27
EP2161635A1 (en) 2010-03-10
US20100174471A1 (en) 2010-07-08
US8489309B2 (en) 2013-07-16
JP2008291752A (ja) 2008-12-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN101681151B (zh) 反馈控制系统
CN100507250C (zh) 发动机控制系统
CN100470035C (zh) 用于控制涡轮增压器压缩机喘振的系统
CN203271924U (zh) 发动机
US7905091B2 (en) Method and device for controlling or regulating the boost pressure of an internal combustion engine having a compressor
EP3078831B1 (en) Control device for supercharging system
US20180363541A1 (en) Surge avoidance control method and surge avoidance control device for exhaust turbine turbocharger
JPH051363B2 (zh)
US10309298B2 (en) Control device of an engine
CN106468210B (zh) 带增压器的内燃机的控制装置
WO2007055094A1 (ja) 内燃機関の制御装置
CN108730056A (zh) 采用温度传感器的涡前排气温度闭环控制装置及方法
JP5768404B2 (ja) 過給機付き内燃機関及びその制御方法
US6055811A (en) Apparatus and method for controlling the air flow into an engine
JP2017115662A (ja) 内燃機関の制御装置および内燃機関の制御方法
JP4835474B2 (ja) ターボ過給機制御システム
JP6344438B2 (ja) 内燃機関の制御装置
US20050000215A1 (en) Internal combustion engine
WO2006112385A1 (ja) 可変ベーン式ターボチャージャの制御装置
JP4186734B2 (ja) フィードバック制御装置
KR100826691B1 (ko) 내연기관 제어 방법
JP2006016975A (ja) フィードバック制御装置
US11098640B2 (en) Method for determining a basic boost pressure of a gas conducting system of an internal combustion engine, and engine controller for carrying out a method of this type
JP2014190173A (ja) エンジンの制御装置
CN103080516A (zh) 内燃机的控制装置

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
C17 Cessation of patent right
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20110615

Termination date: 20140522