DE10217596A1 - Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung - Google Patents
Regelsystem für eine Drosselventil-AktuatorvorrichtungInfo
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Abstract
Es wird ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung offenbart. Die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung enthält ein Drosselventil einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator zur Betätigung des Drosselventils. Zumindest ein Modellparameter eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung erhalten wird, wird berechnet. Ein Lernwert der Drosselventilöffnung, bei der sich eine Betätigungscharakteristik des Drosselventils ändert, wird berechnet. Die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung wird unter Verwendung des Lernwerts geregelt, so dass eine Öffnung des Drosselventils mit der Sollöffnung übereinstimmt. DOLLAR A Ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung wird offenbart. Die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung enthält ein Drosselventil einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator zur Betätigung des Drosselventils. Ein Geregeltes-Objekt-Modell wird durch Modellbildung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung definiert. Eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung wird auf der Basis eines Geregeltes-Objekt-Modells geregelt, so dass eine Öffnung des Drosselventils mit der Sollöffnung übereinstimmen.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem ersten Aspekt
ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung, die ein
Drosselventil einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator zur Betätigung
des Drosselventils enthält.
Eine bekannte Drosselventil-Aktuatorvorrichtung, die ein
Drosselventil einer Brennkraftmaschine für ein Fahrzeug, einen Motor zur
Betätigung des Drosselventils sowie einen Zwischenhebelanschlag zum
Halten des Drosselventils an einer vorbestimmten Öffnung enthält, ist z. B.
in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 9-72231 offenbart. Bei
dieser Drosselventil-Aktuatorvorrichtung wird das Drosselventil an der
vorbestimmten Öffnung gehalten, wenn der Normalbetrieb der
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung ausfällt, um es hierdurch dem Fahrzeug
möglich zu machen, zur Evakuierung zu fahren.
Da sich die auf das Drosselventil wirkende Erregungskraft der
Feder abrupt ändert, wenn sich die Drosselventilöffnung in der Nähe der
vorbestimmten Öffnung befindet, die durch den Zwischenhebelanschlag
definiert ist, besteht ein Problem darin, dass die Steuerbarkeit der
Drosselventilöffnung in der Nähe der vorbestimmten Öffnung abnimmt. Die
vorbestimmte Öffnung ändert sich in Abhängigkeit von der Differenz der
Eigenschaften der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung oder Alterung der
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung. Daher ist in der obigen Publikation ein
Verfahren gezeigt, um einen Lernwert der vorbestimmten Öffnung zu
berechnen und den Steuerbefehlswert für den Motor zu korrigieren, wenn
sich die Drosselventilöffnung in der Nähe des Lernwerts befindet.
Bei der obigen Publikation wird der Lernwert berechnet, wenn
eine Kupplung, die zwischen dem Drosselventil und dem das Drosselventil
betätigenden Motor vorgesehen ist, getrennt ist. Insbesondere wird die
Berechnung des Lernwerts während einer Zeitdauer ab dem Einschalten des
Zündschalters ausgeführt, bis das Anlassen der Maschine gestartet wird.
Daher ist die Frequenz der Aktualisierung des Lernwerts sehr gering, was
zu einer sehr geringen Genauigkeit des Lernwerts führt.
Die vorliegende Erfindung betrifft nach einem zweiten Aspekt
ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung, die ein
Drosselventil einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator zur Betätigung
des Drosselventils enthält.
Ein bekanntes Drosselventilöffnungs-Regelsystem für ein
Fahrzeug ist in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 8-261050
offenbart. Bei diesem Regelsystem wird eine Öffnung eines Drosselventils,
das durch einen Motor betätigt wird, mit einer PID-(Proportional, Integral
und Differential)-Regelung geregelt, und die Regelkonstanten der PID-
Regelung werden entsprechend einem Betriebszustand des Fahrzeugs
festgelegt.
Da jedoch die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung, die ein
geregeltes Objekt ist, nichtlineare Charakteristiken hat, verbleibt Raum für
Verbesserung in Bezug auf die herkömmliche PID-Regelung, die
Regelgenauigkeit, die Regelstabilität und die Folgercharakteristik
(Konvergenzcharakteristik) der Drosselventilöffnung zu einem Sollwert.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung des ersten
Aspekts, ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
vorzusehen, die einen akkuraten Lernwert der Drosselöffnung erhalten
kann, bei dem sich die Betriebscharakteristik ändert, und eine gute
Regelbarkeit der Drosselventilöffnung in der Nähe des Lernwerts einhalten
kann.
Zur Lösung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende
Erfindung ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10)
vor, die ein Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und ein
Aktuatormittel (6) zum Betätigen des Drosselventils (3) enthält. Das
Regelsystem enthält ein Identifiziermittel, ein Lernwert-Berechnungsmittel
und ein Regelmittel. Das Identifiziermittel (22) identifiziert zumindest einen
Modellparameter (a1, a2, b1, c1) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das
durch Modellbildung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) erhalten
wird. Das Lernwert-Berechnungsmittel berechnet einen Lernwert (THDEF-
thdefadp) einer Drosselventilöffnung (THDEF), bei der sich eine
Betätigungscharakteristik des Drosselventils ändert, gemäß dem zumindest
einen Modellparameter. Das Regelmittel regelt die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung unter Verwendung des Lernwerts (THDEF-thdefadp),
so dass eine Öffnung (TH) des Drosselventils mit einer Sollöffnung (THR)
übereinstimmt.
Die Drosselventilöffnung, bei der sich die
Betätigungscharakteristik des Drosselventils ändert, impliziert nicht nur die
unten beschriebene Standardöffnung THDEF, sondern auch die
vorbestimmte Öffnung, die durch den Zwischenhebelanschlag definiert ist,
der in der japanischen Patentoffenlegungsschrift Nr. Hei 9-72231 gezeigt
ist.
Mit der obigen Konfiguration wird ein oder mehrere
Modellparameter des Geregeltes-Objekt-Modells identifiziert, und der
Lernwert der Drosselventilöffnung, bei der sich eine
Betätigungscharakteristik des Drosselventils ändert, wird entsprechend dem
identifizierten einen oder mehreren Modellparameter berechnet. Demzufolge
wird der Lernwert während der Ausführung der Drosselventil-
Betätigungsregelung berechnet, was die Berechnungsfrequenz erhöht und
die Genauigkeit des Lernwerts verbessert.
Bevorzugt enthält die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10)
ein erstes Erregungsmittel (4) zum Erregen des Drosselventils (3) in einer
Schließrichtung sowie ein zweites Erregungsmittel (5) zum Erregen des
Drosselventils (3) in einer Öffnungsrichtung, und hält durch das erste und
zweite Erregungsmittel (4, 5) die Drosselventilöffnung (TH) an einer
Standardöffnung (THDEF), wenn das Drosselventil (3) nicht von dem
Aktuatormittel (6) betätigt wird, und das Lernwert-Berechnungsmittel (7)
berechnet den Lernwert (THDEF-thdefadp) der Standardöffnung (THDEF).
Mit dieser Konfiguration wird das Drosselventil durch das erste
Erregungsmittel in der Schließrichtung erregt und wird durch das zweite
Erregungsmittel in der Öffnungsrichtung erregt. Das Drosselventil wird an
der Standardöffnung gehalten, wenn das Aktuatormittel das Drosselventil
nicht betätigt. Der Lernwert der Standardöffnung wird durch das Lernwert-
Berechnungsmittel berechnet. Durch Berechnen des Lernwerts der
Standardöffnung und der Verwendung des berechneten Lernwerts bei der
Regelung kann die Regelbarkeit in der Nähe der Standardöffnung verbessert
werden, da sich die Betätigungscharakteristik des Drosselventils in der
Nähe der Standardöffnung abrupt ändert.
Bevorzugt ist das Geregeltes-Objekt-Modell durch einen oder
mehrere erste Modellparameter (a1, a2) definiert, der für eine Ausgabe der
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) relevant ist, einen zweiten
Modellparameter (b1), der für eine Leitgröße zu der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) relevant ist, sowie einen dritten Modellparameter
(c1), der für sowohl die Leitgröße als auch die Ausgabe der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) irrelevant ist.
Durch Verwendung des dritten Modellparameters, der für
sowohl die Leitgröße als auch die Ausgabe der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung irrelevant ist, ist es möglich, den Modellfehler
(Differenz zwischen den Charakteristiken der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung und den Charakteristiken des Geregeltes-Objekt-
Modells) in der Nähe der Standardöffnung zu reduzieren, wo die
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung stark nichtlineare Charakteristiken hat,
um die Genauigkeit der identifizierten Modellparameter zu verbessern.
Demzufolge ist die Genauigkeit des berechneten Lernwerts verbessert.
Bevorzugt berechnet das Lernwert-Berechnungsmittel den
Lernwert (THDEF-thdefadp) der Drosselventilöffnung, bei der sich die
Betätigungscharakteristik des Drosselventils (3) ändert, gemäß dem dritten
Modellparameter (c1).
Mit dieser Konfiguration wird der Lernwert der
Drosselventilöffnung, bei der sich die Betätigungscharakteristik des
Drosselventils ändert, gemäß dem dritten Modellparameter berechnet. Wenn
ein Abweichungsbetrag (DTH) zwischen der erfassten Drosselventilöffnung
und der Drosselventilöffnung, bei der sich die Betätigungscharakteristik des
Drosselventils ändert (nachfolgend als "Charakteristik-Änderungsöffnung"
bezeichnet), als eine Ausgabe des Geregeltes-Objekt-Modells verwendet
wird, bezeichnet der dritte Modellparameter (c1) eine Summe einer
Abweichung (thdefadp) der Charakteristik-Änderungsöffnung und der
Störung. Demzufolge wird die Abweichung (thdefadp) der Charakteristik-
Änderungsöffnung auf der Basis des dritten Modellparameters berechnet,
und der Lernwert (THDEF-thdefadp) der Charakteristik-Änderungsöffnung
kann unter Verwendung der Abweichung (thdefadp) der Charakteristik-
Änderungsöffnung berechnet werden. Daher kann die Charakteristik-
Änderungsöffnung, d. h. die Drosselventilöffnung, bei der sich die
Betätigungscharakteristik des Drosselventils ändert, während der
Ausführung der Betätigungsregelung des Drosselventils leicht berechnet
werden.
Bevorzugt enthält das Regelmittel einen Gleitmodusregler (21)
zum Regeln der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) mit der
Gleitmodusregelung unter Verwendung des zumindest einen
Modellparameters (a1, a2, b1, c1), der durch das Identifiziermittel (7)
identifiziert ist.
Mit dieser Konfiguration wird die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung mit der Gleitmodusregelung unter Verwendung von
einem oder mehreren der durch das Identifiziermittel identifizierten
Modellparameter geregelt. Da die Gleitmodusregelung besonders robust ist,
kann, auch in der Gegenwart eines Modellfehlers aufgrund einer Differenz
zwischen der tatsächlichen Totzeit der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
und der Totzeit des Geregeltes-Objekt-Modells, eine gute Stabilität und
Regelbarkeit der Regelung eingehalten werden.
Bevorzugt enthält die Leitgröße (Usl) von dem
Gleitmodusregler (21) zu der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) eine
Adaptiv-Vorschrift-Eingabe (Uadp).
Mit dieser Konfiguration wird auch in der Gegenwart von
Störung und/oder des Modellfehlers eine bessere Regelbarkeit erhalten.
Die vorliegende Erfindung sieht ferner ein Regelsystem für eine
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) vor, die ein Drosselventil (3) einer
Brennkraftmaschine, ein Aktuatormittel (6) zum Betätigen des
Drosselventils (3), ein erstes Erregungsmittel (4) zum Erregen des
Drosselventils (3) in eine Schließrichtung sowie ein zweites Erregungsmittel
(5) zum Erregen des Drosselventils (3) in eine Öffnungsrichtung enthält. Die
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) hält durch das erste und zweite
Erregungsmittel (4, 5) eine Öffnung (TH) des Drosselventils bei einer
Standardöffnung (THDEF), wenn das Drosselventil (3) nicht von dem
Aktuatormittel (6) betätigt wird. Das Regelsystem enthält: ein Lernwert-
Berechnungsmittel und ein Regelmittel. Das Lernwert-Berechnungsmittel (7)
berechnet einen Lernwert (THDEF-thdefadp) der Standardöffnung (THDEF),
wenn das Aktuatormittel (6) das Drosselventil (3) betätigt. Das Regelmittel
regelt die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des
Lernwerts (THDEF-thdefadp), so dass die Drosselventilöffnung (TH) mit
einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt.
Mit dieser Konfiguration wird der Lernwert der
Standardöffnung berechnet, wenn das Aktuatormittel das Drosselventil
betätigt. Das heißt, die Berechnung des Lernwerts wird während der
Ausführung der Drosselventil-Betätigungsregelung ausgeführt. Demzufolge
nimmt die Frequenz der Lernwertberechnung zu, so dass die Genauigkeit
des Lernwerts verbessert wird.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der
Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in Verbindung mit den
beigefügten Zeichnungen verständlich, die als Beispiel Ausführungen der
vorliegenden Erfindung darstellen.
Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung des zweiten
Aspekts, ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
anzugeben, die die Regelgenauigkeit, die Regelstabilität und die
Folgercharakteristik der Drosselventilöffnung auf einen Sollwert verbessern
kann.
Zur Lösung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende
Erfindung ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10)
vor, die ein Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und ein
Aktuatormittel (6) zum Betätigen des Drosselventils (3) enthält. Das
Regelsystem enthält ein Regelmittel (21) zum Regeln der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung auf der Basis eines Geregeltes-Objekt-Modells, so dass
eine Öffnung (TH) des Drosselventils (3) mit einer Sollöffnung (THR)
übereinstimmt. Das Regelobjektmodell ist durch Modellbildung der
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) definiert.
Mit der obigen Konfiguration wird die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung auf der Basis des Geregeltes-Objekt-Modells geregelt,
das durch Modellbildung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung erhalten ist.
Durch Regelung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung auf der Basis des
Geregeltes-Objekt-Modells kann die Folgercharakteristik der
Drosselventilöffnung zur Sollöffnung stark verbessert werden im Vergleich
zu herkömmlichen Regelverfahren, wie etwa der PID-Regelung. Ferner sind
auch die Regelgenauigkeit und die Regelstabilität verbessert.
Bevorzugt enthält die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10)
ein erstes Erregungsmittel (4) zum Erregen des Drosselventils (3) in einer
Schließrichtung sowie ein zweites Erregungsmittel (5) zum Erregen des
Drosselventils (3) in einer Öffnungsrichtung, und hält durch das erste und
zweite Erregungsmittel (4, 5) die Drosselventilöffnung (TH) bei einer
Standardöffnung (THDEF), wenn das Drosselventil (3) nicht von dem
Aktuatormittel (6) betätigt wird.
Mit dieser Konfiguration wird das Drosselventil in der
Schließrichtung durch das erste Erregungsmittel erregt und wird in der
Öffnungsrichtung durch das zweite Erregungsmittel erregt. Das
Drosselventil wird an der Standardöffnung gehalten, wenn das
Aktuatormittel das Drosselventil nicht betätigt. Auch wenn demzufolge ein
Fehler, dass etwa das Aktuatormittel nicht normal arbeitet, aufgetreten ist,
ist es möglich, der Brennkraftmaschine Luft zuzuführen, und das Fahrzeug,
das durch die Brennkraftmaschine angetrieben wird, zur Evakuierung zu
fahren.
Bevorzugt wird eine Ausgabe (DTH) des Geregeltes-Objekt-
Modells auf der Basis der Standardöffnung (THDEF) definiert. In anderen
Worten, wird die Ausgabe des Geregeltes-Objekt-Modells als Differenz
zwischen der Drosselventilöffnung (TH) und der Standardöffnung (THDEF)
definiert.
In der Nähe der Standardöffnung ändert sich eine
Betätigungscharakteristik (dynamische Charakteristik) der Drossel-
Aktuatorvorrichtung abrupt. Andererseits kann das Geregeltes-Objekt-
Modell die dynamische Charakteristik des geregelten Objekts in der Nähe
des Referenzausgangswerts des Geregeltes-Objekt-Modells höchst genau
anzeigen. Daher wird unter Verwendung der Standardöffnung als dem
Referenzausgangswert die Modellbildungsgenauigkeit des Geregeltes-
Objekt-Modells verbessert, was zu einer besseren Regelbarkeit führt.
Bevorzugt enthält das Regelsystem ferner ein Identifiziermittel
(22), um zumindest einen Modellparameter (a1, a2, b2, c1) des Geregeltes-
Objekt-Modells zu identifizieren, wobei das Regelmittel die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des zumindest einen
Modellparameters (a1, a2, b2, c1) regelt.
Mit dieser Konfiguration wird die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung unter Verwendung von einem oder mehreren
identifizierten Modellparametern geregelt. Demzufolge kann auch dann,
wenn sich die dynamische Charakteristik der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung durch Alterung geändert hat oder sich die
Umgebungsbedingungen geändert haben, eine gute Regelbarkeit der
Regelung eingehalten werden.
Bevorzugt regelt das Regelmittel (21) die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) mit einer Gleitmodusregelung.
Mit dieser Konfiguration wird die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung mit der Gleitmodusregelung geregelt. Da die
Gleitmodusregelung besonders robust ist, kann die gute Regelbarkeit der
Drosselventilöffnung zur Sollöffnung hin auch in der Gegenwart eines
Modellfehlers (einer Differenz zwischen den tatsächlichen Charakteristiken
der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung und den Charakteristiken des
Geregeltes-Objekt-Modells) erhalten werden. Zusätzlich ist die Regelung
stabiler.
Bevorzugt enthält die Leitgröße (Usl) von dem Regelmittel (21)
zu der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) eine Adaptiv-Vorschrift-
Eingabe (Uadp).
Mit dieser Konfiguration erhält man auch in der Gegenwart
einer Störung und/oder des Modellfehlers eine bessere Regelbarkeit.
Die obigen und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der
vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden Beschreibung in
Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen näher ersichtlich, die als
Beispiel Ausführungen der vorliegenden Erfindung darstellen.
Fig. 1 ist eine schematische Ansicht eines Drosselventil-
Regelsystems nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2A und 2B sind Diagramme, die die
Frequenzcharakteristik der in Fig. 1 gezeigten Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung zeigen;
Fig. 3 ist ein Funktionblockdiagramm, das Funktionen zeigt,
die von einer in Fig. 1 gezeigten elektronischen Steuereinheit (ECU)
realisiert werden;
Fig. 4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den
Regelcharakteristiken eines Gleitmodusreglers und dem Wert eines
Schaltfunktions-Setzparameters (VPOLE) zeigt;
Fig. 5 ist ein Diagramm, das einen Bereich zum Setzen von
Steuerstellfaktoren (F, G) des Gleitmodusreglers zeigt;
Fig. 6A und 6B sind Diagramme, die eine Drift von
Modellparametern darstellen;
Fig. 7A bis 7C sind Diagramme, die Funktionen zum
Korrigieren eines Identifizierfehlers zeigen;
Fig. 8 ist ein Diagramm, das darstellt, dass sich eine
Standardöffnungsabweichung eines Drosselventils auf einen
Modellparameter (c1') widerspiegelt;
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Drosselventilöffnungs-
Steuerprozess zeigt;
Fig. 10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Setzen
von Zustandsvariablen in dem in Fig. 9 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Durchführung von Berechnungen eines Modellparameter-Identifizierers in
dem in Fig. 9 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Berechnung eines Identifizierfehlers (ide) in dem in Fig. 11 gezeigten
Prozess zeigt;
Fig. 13A und 13B sind Diagramme, die einen Prozess der
Tiefpassfilterung an dem Identifizierfehler (ide) darstellen;
Fig. 14 ist ein Flussdiagramm, das den Totzonenprozess in
dem in Fig. 12 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 15 ist ein Diagramm, das eine Tabelle zeigt, die in dem in
Fig. 14 gezeigten Prozess verwendet wird;
Fig. 16 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Stabilisierung eines Modellparametervektors (B) in dem in Fig. 11 gezeigten
Prozess zeigt;
Fig. 17 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess
von Modellparametern (a1', a2') in dem in Fig. 16 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 18 ist ein Diagramm, das eine Änderung in den Werten
der Modellparameter in dem in Fig. 16 gezeigten Prozess darstellt;
Fig. 19 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess
eines Modellparameters (b1') in dem in Fig. 16 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 20 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess
eines Modellparameters (c1') in dem in Fig. 16 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 21 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Durchführung von Berechnungen eines Zustandsvorhersagers in dem in Fig.
9 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 22 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Berechnung einer Leitgröße (Usl) in dem in Fig. 9 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 23 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Berechnung eines vorhergesagten Schaltfunktionswerts (σpre) in dem in
Fig. 22 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 24 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Berechnung des Schaltfunktionsetzparameters (VPOLE) in dem in Fig. 23
gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 25A bis 25C sind Diagramme, die Kennfelder zeigen,
die in dem in Fig. 24 gezeigten Prozess verwendet werden;
Fig. 26 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Berechnung eines integrierten Werts des vorhergesagten
Schaltfunktionswerts (σpre) in dem in Fig. 22 gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 27 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Berechnung einer Reaching-Vorschrift-Eingabe (Urch) in dem in Fig. 22
gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 28 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Berechnung einer Adaptiv-Vorschrift-Eingabe (Uadp) in dem in Fig. 22
gezeigten Prozess zeigt;
Fig. 29 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Bestimmung der Stabilität des Gleitmodusreglers in dem in Fig. 9 gezeigten
Prozess zeigt;
Fig. 30 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Berechnung einer Standardöffnungsabweichung (thdefadp) in dem in Fig. 9
gezeigten Prozess zeigt.
Fig. 1 zeigt schematisch eine Konfiguration eines
Drosselventil-Regelsystems nach einer ersten Ausführung der vorliegenden
Erfindung. Eine Brennkraftmaschine (nachfolgend als "Maschine"
bezeichnet) 1 hat eine Einlasspassage 2 mit einem darin angeordneten
Drosselventil 3. Das Drosselventil 3 ist versehen mit einer Rückstellfeder 4
als erstem Erregungsmittel zum Erregen des Drosselventils 3 in eine
Schließrichtung, sowie einem elastischen Element 5 als zweitem
Erregungsmittel zum Erregen des Drosselventils 3 in eine Öffnungsrichtung.
Das Drosselventil 3 kann durch einen Motor 6 als einem Aktuatormittel
durch Getriebe (nicht gezeigt) betätigt werden. Wenn die Betätigungkraft
von dem Motor 6 nicht auf das Drosselventil 3 einwirkt, wird eine Öffnung
TH des Drosselventils 3 in einer Standardöffnung THDEF (z. B. 5 Grad)
gehalten, wo die Erregungskraft der Rückstellfeder 4 und die
Erregungskraft des elastischen Elements 5 im Gleichgewicht stehen.
Der Motor 6 ist mit einer elektronischen Steuereinheit
(nachfolgend als "ECU" bezeichnet) 7 verbunden. Der Betrieb des Motors
6 wird von der ECU 7 gesteuert. Dem Drosselventil 3 ist ein
Drosselventilöffnungssensor 8 zugeordnet, um die Drosselventilöffnung TH
zu erfassen. Ein Erfassungssignal von dem Drosselventilöffnungssensor 8
wird der ECU 7 zugeführt.
Ferner ist die ECU 7 mit einem Beschleunigersensor 9
verbunden, um den Niederdruckbetrag ACC eines Gaspedals zu erfassen,
um eine vom Fahrer des Fahrzeugs, an dem die Maschine 1 angebracht ist,
angeforderte Leistung zu erfassen. Ein Erfassungssignal von dem
Beschleunigersensor 9 wird der ECU 7 zugeführt.
Die ECU 7 hat eine Eingabeschaltung, einen A/D-Wandler, eine
zentrale Prozessoreinheit (CPU), eine Speichereinheit und einen
Ausgabeschalter. Der Eingabeschaltung werden die Erfassungssignale von
dem Drosselventilöffnungssensor 8 und dem Beschleunigersensor 9
zugeführt. Der A/D-Wandler wandelt die Eingangssignale in Digitalsignale.
Die CPU führt verschiedene Prozessoperationen durch. Die
Speicherschaltung hat ein ROM (Nur-Lesespeicher) zum Speichern von
durch die CPU ausgeführten Prozessen und Kennfeldern und Tabellen, auf
die in den Prozessen Bezug genommen wird, sowie ein RAM zum
Speichern von Ergebnissen von Ausführungsprozessen durch die CPU. Die
Ausgabeschaltung führt dem Motor 6 einen Erregungsstrom zu. Die ECU 7
bestimmt eine Sollöffnung THR des Drosselventils 3 entsprechend dem
Niederdruckbetrag ACC des Gaspedals, bestimmt eine Steuergröße DUT für
den Motor 6, um die erfasste Drosselventilöffnung TH mit der Sollöffnung
THR in Übereinstimmung zu bringen, und führt dem Motor 6 ein
elektrisches Signal zu, das der Steuergröße DUT entspricht.
In der vorliegenden Ausführung ist die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung 10, die das Drosselventil 3, die Rückstellfeder 4, das
elastische Element 5 und den Motor 6 enthält, ein geregeltes Objekt. Eine
an das geregelte Objekt angelegte Eingabe ist ein Tastverhältnis DUT des
an den Motor 6 angelegten elektrischen Signals. Eine Ausgabe von dem
geregelten Objekt ist die Drosselventilöffnung TH, die von dem
Drosselventilöffnungssensor 8 erfasst wird.
Wenn die Frequenzantwortcharakteristiken der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung 10 gemessen werden, werden die
Verstärkungscharakteristiken und Phasencharakteristiken, die in den
Fig. 2A und 2B mit den durchgehenden Linien angegeben sind,
erhalten. Ein durch die nachfolgend gezeigte Gleichung (1) definiertes
Modell wird als ein Geregeltes-Objekt-Modell festgelegt. Die
Frequenzantwortcharakteristiken des Modells sind in den Fig. 2A und
2B mit den unterbrochen linierten Kurven angegeben. Es bestätigte sich,
dass die Frequenzantwortcharakteristiken des Modells ähnlich den
Charakteristiken der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung 10 sind.
DTH(k+1) = a1 × DTH(k) + a2 × DTH(k-1)
+ b1 × DUT(k-d) + c1 (1)
wobi k ein Parameter ist, der die diskrete Zeit repräsentiert, und DTH(k) ein
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag ist, der durch die nachfolgend
gezeigte Gleichung (2) definiert ist. DTH(k+1) ist ein
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag zu einer diskreten Zeit (k+1).
DTH(k) = TH(k) - THDEF (2)
wobei TH eine erfasste Drosselventilöffnung ist und THDEF die
Standardöffnung ist.
In der Gleichung (1) sind a1, a2, b1 und c1 Parameter, die die
Charakteristiken des Geregeltes-Objekt-Modells bestimmen, und d ist eine
Totzeit. Die Totzeit ist eine Verzögerung zwischen der Eingabe und der
Ausgabe des Geregeltes-Objekt-Modells.
Das durch die Gleichung (1) definierte Modell ist ein DARX-
Modell (verzögertes autoregressives Modell mit exogener Eingabe) eines
Diskretzeitsystems, das verwendet wird, um die Anwendung einer
adaptiven Regelung zu erleichtern.
In der Gleichung (1) wird der Modellparameter c1, der für die
Eingabe und Ausgabe des geregelten Objekts irrelevant ist, verwendet,
zusätzlich zu den Modellparametern a1 und a2, die für den Ausgangs-
Abweichungsbetrag DTH relevant sind, und dem Modellparameter b1, der
für das Eingangstastverhältnis DUT relevant ist. Der Modellparameter c1 ist
ein Parameter, der einen Abweichungsbetrag der Standardöffnung THDEF
und Störung, die auf die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung 10 einwirkt,
repräsentiert. In anderen Worten, der Standardöffnungs-
Abweichungsbetrag und die Störung können identifiziert werden, indem der
Modellparameter c 1 gleichzeitig mit den Modellparametern a1, a2 und b1
durch einen Modellparameter-Identifizierer identifiziert werden.
Fig. 3 ist ein Funktionsblockdiagramm des Drosselventil-
Regelsystems, das durch die ECU 7 realisiert wird. Das so konfigurierte
Drosselventil-Regelsystem enthält einen adaptiven Gleitmodusregler 21,
einen Modellparameter-Identifizierer 22, einen Zustands-Vorhersager 23
zum Berechnen eines vorhergesagten Drosselventilöffnungs-
Abweichungsbetrags (nachfolgend als "vorhergesagter
Abweichungsbetrag" oder PREDTH(k) bezeichnet, wobei PREDTH(k)
(= DTH(k+d)), nachdem die Totzeit d abgelaufen ist, und eine Sollöffnungs-
Setzeinheit 24 zum Setzen einer Sollöffnung THR für das Drosselventil 3
gemäß dem Gaspedal-Niederdrückbetrag ACC.
Der adaptive Gleitmodusregler 21 berechnet ein Tastverhältnis
DUT gemäß einer adaptiven Gleitmodusregelung, um die erfasste
Drosselventilöffnung TH mit der Sollöffnung THR in Übereinstimmung zu
bringen, und gibt das berechnete Tastverhältnis DUT aus.
Durch Verwendung des adaptiven Gleitmodusreglers 21 ist es
möglich, die Antwortcharakteristiken der Drosselventilöffnung TH auf die
Sollöffnung THR unter Verwendung eines spezifischen Parameters (VPOLE)
zu ändern. Im Ergebnis ist es möglich, Stöße zu vermeiden, während sich
das Drosselventil 3 von einer offenen Stellung zu einer vollständig
geschlossenen Stellung bewegt, d. h. während das Drosselventil 3 in der
vollständig geschlossenen Stellung mit einem Anschlag zum Stoppen des
Drosselventils 3 zusammenstößt. Auch ist es möglich, die Reaktion der
Maschine entsprechend der Betätigung des Gaspedals variabel zu machen.
Ferner ist es auch möglich, eine gute Stabilität gegenüber Fehlern der
Modellparameter zu erhalten.
Der Modellparameter-Identifizierer 22 berechnet einen
korrigierten Modellparametervektor θL (θLT = [a1, a2, b1, c1]) und führt
den berechneten korrigierten Modellparametervektor θL dem adaptiven
Gleitmodusregler 21 zu. Insbesondere berechnet der Modellparameter-
Identifizierer 22 einen Modellparametervektor θ auf der Basis der
Drosselventilöffnung TH und des Tastverhältnisses DUT. Der
Modellparameter-Identifizierer 22 führt dann einen Begrenzungsprozess des
Modellparametervektors θ aus, um den korrigierten Modellparametervektor
θL zu berechnen, und führt den korrigierten Modellparametervektor θL dem
adaptiven Gleitmodusregler 21 zu. Auf diese Weise werden die
Modellparameter a1, a2 und b1, die optimal sind, damit das Drosselventil
TH der Sollöffnung THR folgt, erhalten, und auch wird der Modellparameter
c1, der eine Störung und einen Abweichungsbetrag der Standardöffnung
THDEF anzeigt, erhalten.
Durch Verwendung des Modellparameter-Identifizierers 22
zum Identifizieren der Modellparameter auf einer Echtzeitbasis sind eine
Adaptation an Änderungen der Maschinenbetriebszustände, Kompensation
von Variationen der Hardware-Charakteristiken, Kompensation von
Fluktuationen der Stromversorgungsspannung und Adaptation an
alterungsabhängige Änderungen der Hardware-Charakteristiken möglich.
Der Zustands-Vorhersager 23 berechnet eine
Drosselventilöffnung TH (vorhergesagter Wert), nachdem die Totzeit d
abgelaufen ist, oder genauer gesagt, einen vorhergesagten
Abweichungsbetrag PREDTH auf der Basis der Drosselventilöffnung TH und
des Tastverhältnisses DUT, und führt den berechneten Abweichungsbetrag
PREDTH dem adaptiven Gleitmodusregler 21 zu. Durch die Verwendung
des vorhergesagten Abweichungsbetrags PREDTH wird die Robustheit des
Regelsystems gegenüber der Totzeit des geregelten Objekts sichergestellt,
und die Regelbarkeit in der Nähe der Standardöffnung THDEF, wo die
Totzeit groß ist, wird verbessert.
Nachfolgend werden Arbeitsprinzipien des adaptiven
Gleitmodusreglers 21 beschrieben.
Zuerst wird ein Sollwert DTHR(k) als Abweichungsbetrag
zwischen der Sollöffnung THR(k) und der Standardöffnung THDEF durch
die folgende Gleichung (3) definiert.
DTHR(k) = THR(k) - THDEF (3)
Wenn eine Abweichung e(k) zwischen dem
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH und dem Sollwert DTHR
durch die folgende Gleichung (4) definiert wird, dann wird ein
Schaltfunktionswert a(k) des adaptiven Gleitmodusreglers durch die
folgende Gleichung (5) festgelegt.
e(k) = DTH(k) - DTHR(k) (4)
a(k) = e(k) + VPOLE × e(k-1)
= (DTH(k) - DTHR(k))
+ VPOLE × (DTH(k-1) - DTHR(k-1)) (5)
wobei VPOLE ein Schaltfunktionssetzparameter ist, der auf einen Wert
gesetzt ist, der größer ist als -1 und kleiner als 1.
An einer Phasenebene, die definiert ist durch eine vertikale
Achse, die die Abweichung e(k) repräsentiert, und eine horizontale Achse,
die die vorhergehende Abweichung e(k-1) repräsentiert, repräsentiert ein
Paar der Abweichung e(k) und der vorhergehenden Abweichung e(k-1), die
der Gleichung von "σ(k) = 0" genügt, eine gerade Linie. Die gerade Linie
wird allgemein als gerade Schaltlinie bezeichnet. Eine Gleitmodusregelung
ist eine Regelung, die sich mit dem Verhalten der Abweichung e(k) an der
geraden Schaltlinie befasst. Die Gleitmodusregelung wird so ausgeführt,
dass der Schaltfunktionswert σ(k) zu 0 wird, d. h. das Paar der Abweichung
e(k) und der vorhergehenden Abweichung e(k-1) auf der geraden Schaltlinie
an der Phasenebene existiert, um hierdurch eine robuste Regelung
gegenüber Störung und dem Modellbildungsfehler (der Differenz zwischen
den Charakteristiken eines tatsächlichen Geräts und den Charakteristiken
eines Geregeltes-Objekt-Modells) zu erzielen. Im Ergebnis wird der
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH mit guter Robustheit
geregelt, um dem Sollwert DTHR zu folgen.
Wie in Fig. 4 gezeigt ist, ist durch Ändern des Werts des
Schaltfunktions-Setzparameters VPOLE in Gleichung (5) möglich,
Dämpfcharakteristiken der Abweichung e(k) zu verändern, d. h. die
Folgecharakteristiken des Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrags DTH,
um dem Sollwert DTHR zu folgen. Insbesondere wenn VPOLE gleich -1 ist,
dann ist der Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH überhaupt
nicht in der Lage, dem Sollwert DTHR zu folgen. Wenn der Absolutwert
des Schaltfunktions-Setzparameters VPOLE reduziert wird, nimmt die
Geschwindigkeit, mit der der Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag
DTH dem Sollwert DTHR folgt, zu.
Das Drosselventil-Regelsystem muss den folgenden
Anforderungen A1 und A2 genügen:
- 1. Wenn das Drosselventil 3 in die vollständig geschlossene Stellung verstellt wird, sollte ein Zusammenstoß des Drosselventils 3 mit dem Anschlag zum Stoppen des Drosselventils 3 in der vollständig geschlossenen Stellung vermieden werden; und
- 2. die Regelbarkeit in Bezug auf die nichtlinearen Charakteristiken in der Nähe der Standardöffnung THDEF (eine Änderung in den Elastizitätscharakteristiken aufgrund des Gleichgewichts zwischen der Erregungskraft der Rückstellfeder 4 und der Erregungskraft des elastischen Elements 5, Spiel von Zahnrädern, die zwischen dem Motor 6 und dem Drosselventil 3 angeordnet sind, und einer Totzone, wo sich die Drosselventilöffnung auch dann nicht ändert, wenn sich das Tastverhältnis DUT ändert) sollte verbessert werden.
Daher ist es notwendig, die Geschwindigkeit zu senken, mit
der die Abweichung e(k) konvergiert, d. h. die Konvergiergeschwindigkeit
der Abweichung e(k) in der Nähe der vollständig geschlossenen Stellung
des Drosselventils, und die KonvergiergeschwindigkeitderAbweichung e(k)
in der Nähe der Standardöffnung THDEF zu erhöhen.
Gemäß der Gleitmodusregelung kann die
Konvergiergeschwindigkeit von e(k) leicht geändert werden, indem man
den Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE ändert. Daher wird in der
vorliegenden Ausführung der Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE
entsprechend der Drosselventilöffnung TH und einem Änderungsbetrag
DDTHR (= DTHR(k) - DTHR(k-1)) des Sollwerts DTHR gesetzt, um
hierdurch den Anforderungen A1 und A2 zu genügen.
Wie oben beschrieben, wird gemäß der Gleitmodusregelung
die Abweichung e(k) bei einer indizierten Konvergiergeschwindigkeit und
robust gegenüber Störung und dem Modellbildungsfehler auf 0 konvergiert,
indem das Paar der Abweichung e(k) und der vorhergesagten Abweichung
e(k-1) auf die gerade Schaltlinie eingeschränkt wird (das Paar von e(k) und
e(k-1) wird nachfolgend als "Abweichungszustandsgröße" bezeichnet).
Daher ist es bei der Gleitmodusregelung wichtig, wie die
Abweichungszustandsgröße auf der geraden Schaltlinie angeordnet und die
Abweichungszustandsgröße auf die gerade Schaltlinie eingeschränkt wird.
Vom obigen Standpunkt her wird eine Eingabe DUT(k) (auch
als Usl(k) bezeichnet) zu dem geregelten Objekt (einer Ausgabe des
Reglers) ausgedrückt als die Summe einer äquivalenten Regeleingabe
Ueq(k) einer Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch(k) und einer Adaptiv-
Vorschrift-Eingabe Uadp(k), wie mit der folgenden Gleichung (6)
angegeben:
DUT(k) = Usl(k)
= Ueq(k) + Urch(k) + Uadp(k) (6)
Die äquivalente Regeleingabe Ueq(k) ist eine Eingabe zum
Einschränken der Abweichungszustandsgröße auf die gerade Schaltlinie.
Die Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch(k) ist eine Eingabe zum Anordnen der
Abweichungszustandsgröße auf der geraden Schaltlinie. Die Adaptiv-
Vorschrift-Eingabe Uadp(k) ist eine Eingabe zum Anordnen der
Abweichungszustandsgröße auf der geraden Schaltlinie, während der
Modellbildungsfehler und der Störeffekt reduziert werden. Nachfolgend
werden Verfahren zur Berechnung dieser Eingaben Ueq(k), Urch(k) und
Uadp(k) beschrieben.
Da die äquivalente Regeleingabe Ueq(k) eine Eingabe zum
Beschränken der Abweichungszustandsgröße auf die gerade Schaltlinie ist,
wird eine zu erfüllende Bedingung durch die folgende Gleichung (7)
angegeben:
σ(k) = σ4(k+1) (7)
Unter Verwendung der Gleichungen (1), (4) und (5) wird das
der Gleichung (7) genügende Tastverhältnis DUT(k) durch die unten
gezeigte Gleichung (9) bestimmt. Das Tastverhältnis DUT(k), das mit der
Gleichung (9) berechnet ist, repräsentiert die äquivalente Regeleingabe
Ueq(k). Die Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch(k) und die Adaptiv-
Vorschrift-Eingabe Uadp(k) sind durch die unten gezeigten jeweiligen
Gleichungen (10) und (11) definiert.
wobei F und G jeweils einen Reaching-Vorschrift-Regelstellfaktor und einen
Adaptiv-Vorschrift-Regelstellfaktor repräsentierten, die wie unten
beschrieben festgelegt sind, und ΔT eine Regelperiode repräsentiert.
Das Berechnen der Gleichung (9) erfordert einen
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH(k+d) nach Ablauf der
Totzeit d sowie einen entsprechenden Sollwert DTHR(k+d + 1). Daher wird
der vorhergesagte Abweichungsbetrag PREDTH(k), der durch den
Zustandsvorhersager 23 berechnet ist, als der Drosselventilöffnungs-
Abweichungsbetrag DTH(k+d) nach Ablauf der Totzeit d verwendet, und
der jüngste Sollwert DTHR wird als der Sollwert DTHR(k+d + 1)
verwendet.
Nachfolgend werden der Reaching-Vorschrift-Regelstellfaktor
F und der Adaptiv-Vorschrift-Regelfaktor G so bestimmt, dass durch die
Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch und die Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp
die Abweichungszustandsgröße stabil auf der geraden Schaltlinie platziert
werden kann.
Insbesondere wird eine Störung V(k) angenommen, und eine
Stabilitätsbedingung zum Stabilhalten des Schaltfunktionswerts a(k)
gegenüber der Störung V(k) wird bestimmt, um eine Bedingung zum Setzen
der Stellfaktoren F und G zu erhalten. Im Ergebnis wurde als die
Stabilitätsbedingung erhalten, dass die Kombination der Stellfaktoren F und
G den folgenden Gleichungen (12) bis (14) genügt, in anderen Worten, die
Kombination der Stellfaktoren F und G in dem in Fig. 5 schraffiert gezeigten
Bereich angeordnet werden sollte.
F < 0 (12)
G < 0 (13)
F < 2 - (ΔT/2)G (14)
Wie oben beschrieben, werden die äquivalente Regeleingabe
Ueq/k), die Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch(k) und die Adaptiv-Vorschrift-
Eingabe Uadp(k) aus den Gleichungen (9) bis (11) berechnet, und das
Tastverhältnis DUT(k) wird als die Summe dieser Eingaben berechnet.
Der Modellparameter-Identifizierer 22 berechnet einen
Modellparametervektor des Geregeltes-Objekt-Modells auf der Basis der
Eingabe (DUT(k)) und Ausgabe (TH(k)) des geregelten Objekts, wie oben
beschrieben. Insbesondere berechnet der Modellparameter-Identifizierer 22
einen Modellparametervektor θ(k) gemäß eines sequenziellen
Identifizierungsalgorithmus (generalisierter sequenzieller Algorithmus der
Methode der kleinsten Quadrate, repräsentiert durch die folgende
Gleichung (15).
θ(k) = θ(k-1) + KP(k)ide(k) (15)
θ(k)T = [a1', a2', b1', c1'] (16)
wobei a1', a2', b1', c1' Modellparameter repräsentieren, bevor ein später
beschriebener Begrenzungsprozess ausgeführt wird, ide(k) einen
Identifizierungsfehler repräsentiert, der durch die unten gezeigten
Gleichungen (17), (18) und (19) definiert ist, wobei DTHHAT(k) einen
Schätzwert des Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrags DTH(k)
repräsentiert (nachfolgend als "geschätzter Drosselventilöffnungs-
Abweichungsbetrag" bezeichnet), der unter Verwendung des jüngsten
Modellparametervektors θ(k-1) berechnet wird, und KP(k) einen
Stellfaktorkoeffizientenvektor repräsentiert, der durch die unten
bezeichnete Gleichung (20) definiert ist. In Gleichung (20) repräsentiert P(k)
eine Quadratmatrix 4. Grades, die aus der unten gezeigten Gleichung (21)
berechnet ist.
ide(k) = DTH(k) - DTHHAT(k) (17)
DTHHAT(k) = θ(k-1)Tζ(k) (18)
ζ(k)T = [DTH(k-1), DTH(k-2), DUT(k-d-1),1] (19)
Entsprechend den Einstellungen der Koeffizienten λ1 und λ2
in Gleichung (21) wird der Identifikationsalgorithmus von den Gleichungen
(15) bis (21) einer der folgenden vier Identifikationsalgorithmen:
λ1 = 1, λ2 = 0 Algorithmus mit festem Stellfaktor
λ1 = 1, λ2 = 1 Algorithmus der Methode der kleinsten Quadrate
λ1 = 1, λ2 = λ Algorithmus mit degressivem Stellfaktor (λ ist ein von 0,1 abweichender gegebener Wert)
λ1 = λ, λ2 = 1 Algorithmus der gewichteten Methode der kleinsten Quadrate (λ ist ein von 0,1 abweichender gegebener Wert).
λ1 = 1, λ2 = 0 Algorithmus mit festem Stellfaktor
λ1 = 1, λ2 = 1 Algorithmus der Methode der kleinsten Quadrate
λ1 = 1, λ2 = λ Algorithmus mit degressivem Stellfaktor (λ ist ein von 0,1 abweichender gegebener Wert)
λ1 = λ, λ2 = 1 Algorithmus der gewichteten Methode der kleinsten Quadrate (λ ist ein von 0,1 abweichender gegebener Wert).
In der vorliegenden Ausführung ist es erforderlich, dass die
folgenden Anforderungen B1, B2 und B3 erfüllt sind:
- 1. Adaptation an quasi-statische Änderungen der dynamischen Charakteristiken und Variationen von Hardware- Charakteristiken
"Quasi-statische Änderungen der dynamischen
Charakteristiken" bedeuten langsame Änderungsraten der Charakteristiken,
wie etwa Fluktuationen der Stromversorgungsspannung und der Hardware-
Verschlechterung aufgrund Alterung.
- 1. Adaptation an hohe Änderungsraten der dynamischen Charakteristiken.
Insbesondere bedeutet dies die Adaptation an Änderungen der
dynamischen Charakteristiken in Abhängigkeit von Änderungen der
Drosselventilöffnung TH.
- 1. Verhindern der Drift von Modellparametern.
Die Drift, die eine übermäßige Zunahme der Absolutwerte der
Modellparameter ist, sollte verhindert werden. Die Drift von
Modellparametern wird durch den Effekt des Identifizierfehlers verursacht,
der sich auf die Modellparameter nicht widerspiegeln sollte, aufgrund
nichtlinearer Charakteristiken des geregelten Objekts.
Um den Anforderungen B1 und B2 zu genügen, werden die
Koeffizienten λ1 und λ2 jeweils auf einen gegebenen Wert λ und "0"
gesetzt, so dass der Algorithmus der gewichteten Methode der kleinsten
Quadrate angewendet wird.
Nachfolgend wird die Drift von Modellparametern beschrieben.
Wenn, wie in Fig. 6A und Fig. 6B gezeigt, der Restidentifizierfehler, der
durch nichtlineare Charakteristiken, wie etwa Reibcharakteristiken des
Drosselventils verursacht wird, vorhanden ist, nachdem die
Modellparameter auf ein bestimmtes Ausmaß konvergiert worden sind,
oder wenn eine Störung, deren Durchschnittswert nicht null ist, stetig
einwirkt, dann werden die Restidentifizierfehler akkumuliert, was eine Drift
der Modellparameter zur Folge hat.
Da ein solcher Restidentifizierfehler sich nicht auf die Werte
der Modellparameter widerspiegeln sollte, wird ein Totzonenprozess
ausgeführt, der eine Totzonenfunktion Fn1 verwendet, wie in Fig. 7A
gezeigt. Insbesondere wird ein korrigierter Identifikationsfehler iden(k) aus
der folgenden Gleichung (23) berechnet, und wird ein
Modellparametervektor θ(k) unter Verwendung des korrigierten
Identifikationsfehlers idenl(k) berechnet. Das heißt, anstatt der obigen
Gleichung (15) wie die folgende Gleichung (15a) verwendet. Auf diese
Weise kann die Anforderung B3 erfüllt werden.
idenl(k) = Fnl(ide(k)) (23)
θ(k) = 6(k-1) + KP(k)idenl(k) (15a)
Die Totzonenfunktion Fn1 ist nicht auf die in Fig. 7A gezeigte
Funktion beschränkt. Als die Totzonenfunktion Fni kann auch eine
diskontinuierliche Totzonenfunktion, wie in Fig. 7B gezeigt, oder eine
unvollständige Totzonenfunktion, wie in Fig. 7C gezeigt, verwendet
werden. Jedoch ist es unmöglich, die Drift vollständig zu verhindern, wenn
die unvollständige Totzonenfunktion verwendet wird.
Die Amplitude des Restidentifikationsfehlers ändert sich
entsprechend dem Änderungsbetrag der Drosselventilöffnung TH. In der
vorliegenden Ausführung wird ein Totzonenbreitenparameter EIDNRLMT,
der die Breite der in den Fig. 7A bis 7C gezeigten Totzone definiert,
gemäß dem quadratischen Mittelwert DDTHRSQA eines Änderungsbetrags
der Soll-Drosselventilöffnung THR gesetzt. Insbesondere wird der
Totzonenbreitenparameter EIDNRLMT derart gesetzt, dass er größer wird,
wenn der quadratische Mittelwert DDTHRSQA größer wird. Bei diesem
Setzen des Totzonenbreitenparameters EIDNRLMT wird verhindert, dass ein
Identifikationsfehler vernachlässigt wird, der sich auf die Werte der
Modellparameter als Restidentifikationsfehler widerspiegelt. In der
folgenden Gleichung (24) repräsentiert DDTHR einen Änderungsbetrag der
Soll-Drosselventilöffnung THR, der aus der folgenden Gleichung (25)
berechnet wird:
Da der Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH durch
den adaptiven Gleitmodusregler 21 auf den Sollwert DTHR geregelt wird,
kann der Sollwert DTHR in Gleichung (25) in den Drosselventilöffnungs-
Abweichungsbetrag DTH geändert werden. In diesem Fall kann ein
Änderungsbetrag DTH des Drosselventilöffnungs-Änderungsbetrags DTH
berechnet werden, und der Totzonenbreitenparameter EIDNRLMT kann
entsprechend dem quadratischen Mittelwert DDTHRSQA gesetzt werden,
der erhalten wird, indem in der Gleichung (24) DDTHR durch DDTH ersetzt
wird.
Zum weiteren Verbessern der Robustheit des Regelsystems ist
es wirkungsvoll, den adaptiven Gleitmodusregler 21 weiter zu stabilisieren.
In der vorliegenden Ausführung unterliegen die Elemente a1', a2', b1' und
c1' des aus Gleichung (15) berechneten Modellparametervektors θ(k) dem
Begrenzungsprozess, so dass ein korrigierter Modellparametervektor θL(k)
(θL(k)T = [a1, a2, b1, c1]) berechnet wird. Der adaptive Gleitmodusregler 21
führt eine Gleitmodusregelung unter Verwendung des korrigierten
Modellparametervektors θL(k) durch. Der Begrenzungsprozess wird später
im Detail in Bezug auf die Flussdiagramme beschrieben.
Nachfolgend wird ein Verfahren zum Berechnen des
vorhergesagten Abweichungsbetrags PREDTH in dem Zustandsvorhersager
23 beschrieben.
Zuerst werden die Matrices A, B und Vektoren X(k), U(k)
gemäß den folgenden Gleichungen (26) bis (29) definiert.
Durch Umschreiben der Gleichung (1), die das Geregeltes-
Objekt-Modell definiert, unter Verwendung der Matrices A, B und der
Vektoren X(k), U(k) erhält man die folgende Gleichung (30).
X(k+1) = AX(k) + BU(k-d) (30)
Durch Bestimmung von X(k+d) aus der Gleichung (30) erhält
man die folgende Gleichung (31).
Wenn die Matrices A' und B' durch die folgenden Gleichungen
(32), (33) definiert sind, unter Verwendung der Modellparameter a1', a2',
b1' und c1', die dem Begrenzungsprozess nicht unterworfen sind, ergibt
sich ein vorhergesagter Vektor XHAT(k+d) durch die folgende Gleichung
(34).
Das Element der ersten Reihe DTHHAT(k+d) des
vorhergesagten Vektors XHAT(k+d) entspricht dem vorhergesagten
Abweichungsbetrag PREDTH(k) und wird durch die folgende Gleichung (35)
angegeben.
PREDTH(k) = DTHHAT(k+d)
= a1 × DTH(k) + α2 × DTH(k-1)
+ β1 × DUT(k-1) + β2 × DUT(k-2) + . . .
+ βd × DUT(k-d) + γ1 + γ2 + . . . + γd (35)
= a1 × DTH(k) + α2 × DTH(k-1)
+ β1 × DUT(k-1) + β2 × DUT(k-2) + . . .
+ βd × DUT(k-d) + γ1 + γ2 + . . . + γd (35)
wobei a1 ein Element der ersten Reihe, ersten Spalte der Matrix A'd
repräsentiert, α2 ein Element der ersten Reihe, zweiten Spalte der Matrix
A'd repräsentiert, βi ein Element der ersten Reihe, ersten Spalte der Matrix
A'd-iB' repräsentiert und γi ein Element der ersten Reihe, zweiten Spalte der
Matrix A'd-iB' repräsentiert.
Durch Anwendung des aus Gleichung (35) berechneten
vorhergesagten Abweichungsbetrags PREDTH(k) auf Gleichung (9) und
durch Ersetzen der Sollwerte DTHR(k+d+1), DTHR(k+d) und ΔTHR(k+d-1)
jeweils durch DTHR(k), DTHR(k-1) und DTHR(k-2) erhält man die
folgende Gleichung (9a). Aus Gleichung (9a) wird die äquivalente
Regeleingabe Ueq(k) berechnet.
Unter Verwendung des vorhergesagten Abweichungsbetrags
PREDTH(k), der aus Gleichung (35) berechnet ist, wird durch die folgende
Gleichung (36) ein vorhergesagter Schaltfunktionswert apre(k) definiert.
Die Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch(k) und die Adaptiv-Vorschrift-Eingabe
Uadp(k) werden jeweils aus den folgenden Gleichungen (10a) und (11a)
berechnet.
σpre(k) = (PREDTH(k) - DTHR(k-1))
+ VPOLE(PREDTH(k-1) - DTHR(k-2) (36)
+ VPOLE(PREDTH(k-1) - DTHR(k-2) (36)
Der Modellparameter c1' ist ein Parameter, der eine
Abweichung der Standardöffnung THDEF und der Störung repräsentiert.
Daher ändert sich, wie in Fig. 8 gezeigt, der Modellparameter c1' mit der
Störung, kann jedoch innerhalb einer relativ kurzen Periode als im
Wesentlichen konstant angesehen werden. In der vorliegenden Ausführung
wird der Modellparameter c1' statistisch bearbeitet, und der Mittelwert
seiner Schwankungen wird als Standardöffnungsabweichung thdefadp
berechnet. Die Standardöffnungsabweichung thdefadp wird zur
Berechnung des Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrags DTH und des
Sollwerts DTHR verwendet.
Die Methode der kleinsten Quadrate ist als Methode des
statistischen Prozesses allgemein bekannt. In dem statistischen Prozess
nach der Methode der kleinsten Quadrate werden alle Daten, das sind alle
identifizierten Parameter c1', die in einer bestimmten Periode erhalten sind,
in einem Speicher gespeichert, und die gespeicherten Daten werden zu
einer bestimmten Zeit einer Stapelberechnung des statistischen Prozesses
unterworfen. Jedoch erfordert die Stapelberechnung einen Speicher mit
einer großen Speicherkapazität zum Speichern aller Daten, und es ist ein
erhöhter Rechenaufwand erforderlich, weil die Umkehrmatrixberechnungen
notwendig sind.
Daher wird nach der vorliegenden Ausführung der Algorithmus
der sequenziellen Methode der kleinsten Quadrate zur adaptiven Regelung,
der durch die Gleichungen (15) bis (21) angegeben ist, auf den
statistischen Prozess angewendet, und der Mittelwert der kleinsten
Quadrate des Modellparameters c1 wird als Standardöffnungsabweichung
thdefadp berechnet.
Insbesondere werden in den Gleichungen (15) bis (21), indem
man θ(k) und θ(k)T durch thdefadp ersetzt, ζ(k) und ζ(k)T durch "1" ersetzt,
ide(k) durch ecl(k) ersetzt, KP(k) durch KPTH(k) ersetzt, P(k) durch PTH(k)
ersetzt und λ1 und λ2 jeweils durch λ1' und λ2' ersetzt, die folgenden
Gleichungen (37) bis (40) erhalten.
Entsprechend der Festlegung der Koeffizienten λ1' und λ2'
kann einer der oben beschriebenen vier Algorithmen gewählt werden. In
der Gleichung (39) wird der Koeffizient λ1' auf einen von 0 oder 1
abweichenden gegebenen Wert gesetzt, und der Koeffizient λ2' wird auf 1
gesetzt, um hierdurch die gewichtete Methode der kleinsten Quadrate
anzuwenden.
Für die Berechnungen der Gleichungen (37) bis (40) sind die
zu speichernden Werte lediglich thdefadp(k+1) und PTh(k+1), und es sind
keine Umkehrmatrixberechnungen erforderlich. Daher kann durch
Verwendung des Algorithmus der sequenziellen Methode der kleinsten
Quadrate der Modellparameter c1 entsprechend der Methode der kleinsten
Quadrate statistisch bearbeitet werden, während der Nachteil der
allgemeinen Methode der kleinsten Quadrate überwunden wird.
Die Standardöffnungsabweichung thdefadp, die als Ergebnis
des statistischen Prozesses erhalten wird, wird auf die Gleichungen (2) und
(3) angewendet, und der Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH(k)
und der Sollwert DTHR(k) werden aus den folgenden Gleichungen (41) und
(42), anstatt der Gleichungen (2) und (3), berechnet.
DTH(k) = TH(k) - THDEF + thdefadp (41)
DTHR(k) = THR(k) - THDEF + thdefadp (42)
Unter Verwendung der Gleichungen (41) und (42) kann, auch
wenn sich die Standardöffnung THDEF von ihrem zugewiesenen Wert
aufgrund von Eigenschaftsvariationen oder Alterung der Hardware
verschiebt, die Verschiebung kompensiert werden, um einen akkuraten
Regelprozess auszuführen.
Nachfolgend werden die Operationsprozesse beschrieben, die
von der CPU in der ECU 7 ausgeführt werden, um die Funktionen des
adaptiven Gleitmodusreglers 21, des Modellparameter-Identifizierers 22 und
des Zustandsvorhersagers 23 zu realisieren.
Fig. 9 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Drosselventilöffnungsregelung zeigt. Der Prozess wird von der CPU in der
ECU 7 zu jeder vorbestimmten Zeitperiode (z. B. 2 msec) ausgeführt.
In Schritt S11 wird ein Prozess zum Setzen einer in Fig. 10
gezeigten Zustandsvariablen durchgeführt. Die Berechnungen der
Gleichungen (41) und (42) werden ausgeführt, um den
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH(k) und den Sollwert
DTHR(k) zu bestimmen (Schritte S21 und S22 in Fig. 10). Das Symbol (k),
das einen gegenwärtigen Wert repräsentiert, kann manchmal weggelassen
werden, wie in Fig. 10 gezeigt.
In Schritt S12 wird ein Prozess der Durchführung von
Berechnungen des Modellparameter-Identifizierers, wie in Fig. 11 gezeigt,
d. h. ein Prozess der Berechnung des Modellparametervektors θ(k) aus
Gleichung (15a) ausgeführt. Ferner wird der Modellparametervektor θ(k)
dem Begrenzungsprozess unterworfen, so dass der korrigierte
Modellparametervektor BL(k) berechnet wird.
In Schritt S13 wird ein Prozess der Durchführung von
Berechnungen des Zustandsvorhersagers, wie in Fig. 21 gezeigt,
ausgeführt, um den vorhergesagten Abweichungsbetrag PREDTH(k) zu
berechnen.
Dann wird, unter Verwendung des in Schritt S12 berechneten
korrigierten Modellparametervektors θL(k) ein Prozess zur Berechnung der
in Fig. 22 gezeigten Leitgröße Usl(k) in Schritt S14 ausgeführt.
Insbesondere werden die äquivalente Regeleingabe Ueq, die Reaching-
Vorschrift-Eingabe Urch(k) und die Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp(k)
berechnet, und die Leitgröße Usl(k) (= Tastverhältnis DUT(k)) wird als
Summe dieser Eingaben Ueq(k), Urch(k) und Uadp(k) berechnet.
In Schritt S16 wird ein Prozess der Stabilitätsbestimmung des
in Fig. 29 gezeigten Gleitmodusreglers ausgeführt. Insbesondere wird die
Stabilität auf der Basis eines Differenzialwerts einer Lyapunov-Funktion
bestimmt, und wird ein Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB gesetzt.
Wenn das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB auf "1" gesetzt ist, so
gibt dies an, dass der adaptive Gleitmodusregler 21 unstabil ist.
Wenn das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB auf "1"
gesetzt ist, was angibt, dass der adaptive Gleitmodusregler 21 unstabil ist,
dann wird der Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE auf einen
vorbestimmten Stabilisierungswert XPOLESTB gesetzt (siehe Schritte S231
und S232 in Fig. 24), und die äquivalente Regeleingabe Ueq wird auf "0"
gesetzt. Das heißt, der Regelprozess durch den adaptiven Gleitmodusregler
21 wird auf einen Regelprozess geschaltet, der nur auf der Reaching-
Vorschrift-Eingabe Urch und der Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp beruht,
um hierdurch die Regelung zu stabilisieren (siehe Schritte S206 und S208
in Fig. 22).
Wenn ferner der adaptive Gleitmodusregler 21 unstabil
geworden ist, werden die Gleichungen zur Berechnung der Reaching-
Vorschrift-Eingabe Urch und der Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp geändert.
Insbesondere werden die Werte des Reaching-Vorschrift-Regelfaktors F und
des Adaptiv-Vorschrift-Regelfaktors G auf Werte geändert, um den
adaptiven Gleitmodusregler 21 zu stabilisieren, und die Reaching-Vorschrift-
Eingabe Urch und die Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp werden berechnet,
ohne den Modellparameter b1 zu verwenden (siehe Fig. 27 und 28).
Gemäß dem obigen Stabilisierungsprozess ist es möglich, den unstabilen
Zustand des adaptiven Gleitmodusreglers 21 schnell zu beenden und den
adaptiven Gleitmodusregler 21 auf seinen stabilen Zustand
zurückzubringen.
Im Schritt S17 wird ein Prozess zur Berechnung der
Standardöffnungsabweichung thdefadp, wie in Fig. 30 gezeigt, ausgeführt,
um die Standardöffnungsabweichung thdefadp zu berechnen.
Fig. 11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Durchführung von Berechnungen des Modellparameter-Identifizierers 22
zeigt.
In Schritt S31 wird ein Stellfaktorkoeffizientenvektor KP(k) aus
Gleichung (20) berechnet. Dann wird der geschätzte Drosselventilöffnungs-
Abweichungsbetrag DTHHAT(k) aus Gleichung (18) in Schritt S32
berechnet. In Schritt S33 wird ein Prozess zur Berechnung des in Fig. 12
gezeigten Identifikationsfehlers idenl(k) ausgeführt. Der in Schritt S32
berechnete geschätzte Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag
DTHHAT(k) wird auf Gleichung (17) angewendet, um den
Identifikationsfehler ide(k) zu berechnen. Ferner wird in Schritt S32 der
Totzonenprozess unter Verwendung der in Fig. 7a gezeigten Funktion
ausgeführt, um den korrigierten Identifikationsfehler idenl zu berechnen.
In Schritt S34 wird der Modellparametervektor θ(k) aus
Gleichung (15a) berechnet. Dann wird der Modellparametervektor θ(k) in
Schritt S35 dem Stabilisierungsprozess unterworfen. Das heißt, jeder der
Modellparameter wird dem Begrenzungsprozess unterworfen, um den
korrigierten Modellparametervektor θL(k) zu berechnen.
Fig. 12 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Berechnung des Identifikationsfehlers idenl(k) zeigt, der im in Fig. 11
gezeigten Schritt S33 ausgeführt wird.
In Schritt S51 wird der Identifikationsfehler ide(k) aus der
Gleichung (17) berechnet. Dann wird bestimmt, ob der Wert eines Zählers
CNTIDST, der in Schritt S53 inkrementiert wird, größer als ein
vorbestimmter Wert XCNTIDST, der entsprechend der Totzeit d des
geregelten Objekts gesetzt ist, ist oder nicht (Schritt S52). Der
vorbestimmte Wert XCNTIDST wird zum Beispiel, entsprechend einer
Totzeit d = 2 auf "3" gesetzt. Da der Zähler CNTIDST einen Anfangswert
von "0" hat, geht der Prozess zuerst zu Schritt S53 weiter, worin der
Zähler CNTIDST um "1" inkrementiert wird. Dann wird in Schritt S54 der
Identifikationsfehler ide(k) auf "0" gesetzt, wonach der Prozess zu Schritt
S55 weitergeht. Unmittelbar nach dem Beginn der Identifikation des
Modellparametervektors θ(k) kann durch Gleichung (17) kein korrekter
Identifikationsfehler erhalten werden. Daher wird, anstatt der Verwendung
des berechneten Ergebnisses in Gleichung (17), der Identifikationsfehler
ide(k), entsprechend den Schritten S52 bis S54, auf "0" gesetzt.
Wenn die Antwort auf Schritt S52 positiv (JA) ist, dann geht
der Prozess sofort zu Schritt S55 weiter.
In Schritt S55 wird der Identifikationsfehler ide(k) einer
Tiefpassfilterung unterworfen. Insbesondere, wenn die Modellparameter
eines geregelten Objekts, das Tiefpasseigenschaften hat, identifiziert
werden, hat das Identifikationsgewicht des Algorithmus der Methode der
kleinsten Quadrate für den Identifikationsfehler ide(k)
Frequenzcharakteristiken, wie sie in Fig. 13A mit der durchgehenden Linie
L1 angegeben sind. Durch die Tiefpassfilterung des Identifikationsfehlers
ide(k) werden die Frequenzcharakteristiken, wie mit der durchgehenden
Linie L1 angegeben, auf Frequenzcharakteristiken geändert, wie sie mit der
unterbrochenen Linie L2 angegeben sind, wo die
Hochfrequenzkomponenten gedämpft sind. Der Grund für die Ausführung
der Tiefpassfilterung wird nachfolgend beschrieben.
Die Frequenzcharakteristiken des aktuell geregelten Objekts,
das Tiefpasscharakteristiken hat, und von dessen Geregeltes-Objekt-Modell
sind in Fig. 13B jeweils mit den durchgehenden Linien L3 bzw. L4
dargestellt. Insbesondere, wenn die Modellparameter durch den
Modellparameter-Identifizierer 22 in Bezug auf das geregelte Objekt
identifiziert werden, das Tiefpasscharakteristiken hat (Charakteristiken der
Dämpfung von Hochfrequenzkomponenten), werden die identifizierten
Modellparameter durch die Hochfrequenz-Sperrcharakteristiken stark
beeinflusst, so dass der Stellfaktor des Geregeltes-Objekt-Modells niedriger
wird als die tatsächlichen Charakteristiken in einem niederfrequenten
Bereich. Im Ergebnis korrigiert der Gleitmodusregler 21 die Regeleingabe zu
stark.
Durch Ändern der Frequenzcharakteristiken der Gewichtung
des Identifikationsalgorithmus zu den Charakteristiken, die in Fig. 13A mit
der unterbrochenen Linie L2 angegeben sind, gemäß der Tiefpassfilterung,
werden die Frequenzcharakteristiken des geregelten Objekts zu den
Frequenzcharakteristiken geändert, die in Fig. 13B mit der unterbrochenen
Linie L5 angegeben sind. Im Ergebnis werden die Frequenzcharakteristiken
des Geregeltes-Objekt-Modells mit den tatsächlichen
Frequenzcharakteristiken in Übereinstimmung gebracht, oder der
Niederfrequenz-Stellfaktor des Geregeltes-Objekt-Modells wird auf einen
Pegel korrigiert, der ein wenig höher ist als der tatsächliche Stellfaktor.
Demzufolge lässt sich verhindert, dass die Regeleingabe durch den
Gleitmodusregler 21 zu stark korrigiert wird, um hierdurch die Robustheit
des Regelsystems zu verbessern und das Regelsystem weiter zu
stabilisieren.
Die Tiefpassfilterung wird ausgeführt, indem vergangene
Werte ide(k-i) des Identifikationsfehlers (z. B. 10 vergangene Werte für i =
1 bis 10) in einem Ringpuffer gespeichert werden, die vergangenen Werte
mit Wichtungskoeffizienten multipliziert werden und die Produkte der
vergangenen Werte und die Wichtungskoeffizienten addiert werden.
Da der Identifikationsfehler ide(k) aus den Gleichungen (17),
(18) und (19) berechnet wird, kann der gleiche Effekt wie oben
beschrieben erhalten werden, indem die gleiche Tiefpassfilterung an dem
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH(k) und dem geschätzten
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTHHAT(k) ausgeführt wird,
oder indem die gleiche Tiefpassfilterung an den Drosselventilöffnungs-
Abweichungsbeträgen DTH(k-1), DTH(k-2) und dem Tastverhältnis
DUT(k-d-1) ausgeführt wird.
Zurück zu Fig. 12, worin der in Fig. 14 gezeigte
Totzonenprozess in Schritt S56 ausgeführt wird. (m in Fig. 14 gezeigten
Schritt S61 wird zum Beispiel "n" in Gleichung (24) auf zum Beispiel "5"
gesetzt, um den quadratischen Mittelwert DDTHRSQA eines
Änderungsbetrags der Soll-Drosselventilöffnung THR zu berechnen. Dann
wird eine in Fig. 15 gezeigte EIDNRLMT-Tabelle entsprechend dem
quadratischen Mittelwert DDTHRSQA abgefragt, um den
Totzonenbreitenparameter EIDNRLMT zu berechnen (Schritt S62).
In Schritt S63 wird bestimmt, ob der Identifikationsfehler
ide(k) größer als der Totzonenbreitenparameter EIDNRLMT ist oder nicht.
Wenn ide(k) größer als EIDNRLMT ist, wird der korrigierte
Identifikationsfehler idenl(k) aus der folgenden Gleichung (43) in Schritt
S67 berechnet.
idenl(k) = ide(k) - EIDNRLMT (43)
Wenn die Antwort auf Schritt S63 negativ (NEIN) ist, wird
bestimmt, ob der Identifikationsfehler ide(k) größer als der negative Wert
des Totzonenbreitenparameters EIDNRLMT mit einem Minus-Vorzeichen ist
oder nicht (Schritt S64).
Wenn ide(k) kleiner als -EIDNRLMT ist, wird der korrigierte
Identifikationsfehler idenl(k) aus der folgenden Gleichung (44) in Schritt
S65 berechnet.
idenl(k) = ide(k) + EIDNRLMT (44)
Wenn der Identifikationsfehler ide(k) in dem Bereich zwischen
+EIDNRLMT und -EIDNRLMT liegt, wird in Schritt S66 der korrigierte
Identifikationsfehler idenl(k) auf "0" gesetzt.
Fig. 16 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der
Stabilisierung des Modellparametervektors θ(k) zeigt, der im in Fig. 11
gezeigten Schritt S35 ausgeführt wird.
Im in Fig. 16 gezeigten Schritt S71 werden die Flags
FA1STAB, FA2STAB, FB1LMT und FC1LMT, die in diesem Prozess
verwendet werden, auf "0" initialisiert. In Schritt S72 wird der in Fig. 17
gezeigte Begrenzungsprozess der Modellparameter a1' und a2' ausgeführt.
In Schritt S73 wird der in Fig. 19 gezeigte Begrenzungsprozess des
Modellparameters b1' ausgeführt. In Schritt S74 wird der in Fig. 20
gezeigte Begrenzungsprozess des Modellparameters c1' ausgeführt.
Fig. 17 ist ein Flussdiagramm, das den Begrenzungsprozess
der Modellparameter a1' und a2' zeigt, die im in Fig. 16 gezeigten Schritt
S72 ausgeführt werden. Fig. 18 ist ein Diagramm, das den in Fig. 17
gezeigten Prozess darstellt, und bezieht sich auf Fig. 17.
In Fig. 18 sind Kombinationen der Modellparameter a1' und
a2', die begrenzt werden müssen, mit "x"-Symbolen bezeichnet, und der
Kombinationsbereich der Modellparameter a1' und a2', die stabil sind, ist
mit einem schraffierten Bereich bezeichnet (nachfolgend als "stabiler
Bereich" bezeichnet). Der in Fig. 17 gezeigte Begrenzungsprozess ist ein
Prozess zur Bewegung der Kombinationen der Modellparameter a1' und
a2', die sich außerhalb des stabilen Bereichs befinden, in den stabilen
Bereich hinein an Positionen, die mit "○"-Symbolen bezeichnet sind.
In Schritt S81 wird bestimmt, ob der Modellparameter a2'
größer als oder gleich einem vorbestimmten a2-Untergrenzwert XIDA2L ist
oder nicht. Der vorbestimmte a2-Untergrenzwert XIDA2L ist auf einen
negativen Wert größer als "-1" gesetzt. Stabil korrigierte Modellparameter
a1 und a2 werden erhalten, wenn der vorbestimmte a2-Untergrenzwert
XIDA2L auf "-1" gesetzt wird. Jedoch wird der vorbestimmte a2-
Untergrenzwert XIDA2L auf einen negativen Wert größer als "-1" gesetzt,
weil die durch Gleichung (26) definierte Matrix A zu der "n"-ten Potenz
gelegentlich unstabil werden könnte (was bedeutet, dass die
Modellparameter a1' und a2' nicht divergieren, sondern oszillieren).
Wenn in Schritt S81 a2' kleiner als XIDA2L ist, wird der
korrigierte Modellparameter a2 auf den Untergrenzwert XIDA2L gesetzt,
und ein a2-Stabilisierungsflag FA2STAB wird auf "1" gesetzt. Wenn das
a2-Stabilisierungsflag FA2STAB auf "1" gesetzt ist, so zeigt dies an, dass
der korrigierte Modellparameter a2 auf den Untergrenzwert XIDA2L gesetzt
ist. In Fig. 18 ist die Korrektur des Modellparameters in einem
Begrenzungsprozess P1 der Schritte S81 und S82 durch die Pfeillinien mit
"P1" bezeichnet.
Wenn die Antwort auf Schritt S81 positiv ist (JA), d. h. wenn
a2' größer als oder gleich XIDA2L ist, wird in Schritt S83 der korrigierte
Modellparameter a2 auf den Modellparameter a2' gesetzt.
In den Schritten S84 und S85 wird bestimmt, ob sich der
Modellparameter a1' in einem Bereich befindet, der durch einen
vorbestimmten a1-Untergrenzwert XIDA1L und einen vorbestimmten a1-
Obergrenzwert XIDAIH definiert ist, oder nicht. Der vorbestimmte a1-
Untergrenzwert XIDA1L ist auf einen Wert gesetzt, der gleich oder größer
als "-2" und kleiner als "0" ist, und der vorbestimmte a1-Obergrenzwert
XIDA1H ist zum Beispiel auf "2" gesetzt.
Wenn die Antworten auf die Schritte S84 und S85 positiv sind
(JA), d. h. wenn a1' größer als oder gleich XIDA1L und kleiner als oder
gleich XIDA1H, wird in Schritt S88 der korrigierte Modellparameter a1 auf
den Modellparameter a1' gesetzt.
Wenn in Schritt S84 a1' kleiner als XIDA1L ist, wird in Schritt
S86 der korrigierte Modellparameter a1 auf den Untergrenzwert XIDA1L
gesetzt und wird ein a1-Stabilisierungsflag FA1STAB auf "1" gesetzt.
Wenn in Schritt S85 a1' größer als XIDAIH ist, wird in Schritt S87 der
korrigierte Modellparameter a1 auf den Obergrenzwert XIDA1H gesetzt und
das a1-Stabilisierungsflag FA1STAB wird auf "1" gesetzt. Wenn das a1-
Stabilisierungsflag FA1STAB auf "1" gesetzt ist, so zeigt dies an, dass der
korrigierte Modellparameter a1 auf den Untergrenzwert XIDA1L oder den
Obergrenzwert XIDA1H gesetzt ist. In Fig. 18 ist die Korrektur des
Modellparameters in einem Begrenzungsprozess P2 der Schritte S84 bis
S87 durch die Pfeillinien mit "P2" bezeichnet.
In Schritt S90 wird bestimmt, ob die Summe des
Absolutwerts des korrigierten Modellparameters a1 und des korrigierten
Modellparameters a2 kleiner als oder gleich einem vorbestimmten
Stabilitätsbestimmungswert XA2STAB ist oder nicht. Der vorbestimmte
Stabilitätsbestimmungswert XA2STAB ist auf einen Wert in der Nähe von
"1" gesetzt, jedoch kleiner als "1" (z. B. 0,99").
Die in Fig. 18 gezeigten geraden Linien L1 und L2 genügen der
folgenden Gleichung (45).
a2 + |a1| = XA2STAB (45)
Daher wird in Schritt S90 bestimmt, ob die Kombination der
korrigierten Modellparameter a1 und a2 auf einer Position an oder unter
den in Fig. 18 gezeigten geraden Linien L1 und L2 platziert ist oder nicht.
Wenn die Antwort auf Schritt S90 positiv ist (JA), endet der
Begrenzungsprozess sofort, da sich die Kombination der korrigierten
Modellparameter a1 und a2 in dem in Fig. 18 gezeigten stabilen Bereich
befindet.
Wenn die Antwort auf Schritt S90 negativ ist (NEIN), wird
bestimmt, ob der korrigierte Modellparameter a1 kleiner als oder gleich
einem Wert ist oder nicht, der durch Subtraktion des vorbestimmten a2-
Untergrenzwerts XIDA2L von dem vorbestimmten
Stabilitätsbestimmungswert XA2STAB in Schritt S91 erhalten ist (da
XIDA2L kleiner als "0" ist, ist XA2STAB - XIDA2L größer als XA2STAB).
Wenn der korrigierte Modellparameter a1 gleich oder kleiner als (XA2STAB
- XIDA2L) ist, wird in Schritt S92 der korrigierte Modellparameter a2 auf
(XA2STAB -|a1|) gesetzt und wird das a2-Stabilisierungsflag FA2STAB
auf "1" gesetzt.
Wenn in Schritt S91 der korrigierte Modellparameter a1 größer
als (XA2STAB - XIDA2L) ist, wird in Schritt S93 der korrigierte
Modellparameter a1 auf (XA2STAB - XIDA2L) gesetzt. Ferner wird in
Schritt S93 der korrigierte Modellparameter a2 auf den vorbestimmten a2-
Untergrenzwert XIDA2L gesetzt, und werden in Schritt S93 das a1-
Stabilisierungsflag FA1STAB und das a2-Stabilisierungsflag FA2STAB auf
"1" gesetzt.
In Fig. 18 ist die Korrektur des Modellparameters in einem
Begrenzungsprozess P3 der Schritte S91 und S92 durch die Pfeillinien mit
"P3" bezeichnet, und die Korrektur des Modellparameters in einem
Begrenzungsprozess P4 in den Schritten S91 und S93 ist durch die
Pfeillinien mit "P4 bezeichnet.
Wie oben beschrieben, wird der in Fig. 17 gezeigte
Begrenzungsprozess ausgeführt, um die Modellparameter a1' und a2' in
den in Fig. 18 gezeigten stabilen Bereich zu bringen, um hierdurch die
korrigierten Modellparameter a1 und a2 zu berechnen.
Fig. 19 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess
des Modellparameters b1' zeigt, der im in Fig. 16 gezeigten Schritt S73
ausgeführt wird.
In den Schritten S101 und S102 wird bestimmt, ob sich der
Modellparameter b1' in einem Bereich befindet oder nicht, der durch einen
vorbestimmten b1-Untergrenzwert XIDB1L und einen vorbestimmten b1-
Obergrenzwert XIDB1H definiert ist. Der vorbestimmte b1-Untergrenzwert
XIDB1L wird zum Beispiel auf einen positiven Wert (z. B. "0,1") gesetzt,
und der vorbestimmte b1-Obergrenzwert XIDB1H wird zum Beispiel auf "1"
gesetzt.
Wenn die Antworten auf die Schritte S101 und S102 positiv
sind (JA), d. h. wenn b1' größer als oder gleich XIDB1L ist und kleiner als
oder gleich XIDB1H, wird in Schritt S105 der korrigierte Modellparameter
b1 auf den Modellparameter b1' gesetzt.
Wenn in Schritt S101 b1' kleiner als XIDB1L ist, wird in Schritt
S104 der korrigierte Modellparameter b1 auf den Untergrenzwert XIDB1L
gesetzt, und wird ein b1-Begrenzungsflag FB1LMT auf "1" gesetzt. Wenn
in Schritt S102 b1' größer als XIDB1H ist, dann wird in Schritt S103 der
korrigierte Modellparameter b1 auf den oberen Grenzwert XIDB1H gesetzt
und wird das b1-Begrenzungsflag FBILMT auf "1" gesetzt. Wenn das b1-
Begrenzungsflag FB1LMT auf "1" gesetzt ist, so zeigt dies an, dass der
korrigierte Modellparameter b1 auf den unteren Grenzwert XIDB1L oder
den oberen Grenzwert XIDB1H gesetzt ist.
Fig. 20 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess
des Modellparameters c1' zeigt, der im in Fig. 16 gezeigten Schritt S74
ausgeführt wird.
In den Schritten S111 und S112 wird bestimmt, ob die
Modellparameter c1' in einem Bereich liegen oder nicht, der durch einen
vorbestimmten c1-Untergrenzwert XIDC1L und einen vorbestimmten c1-
Obergrenzwert XIDC1H definiert ist. Der vorbestimmte c1-Untergrenzwert
XIDCIL wird zum Beispiel auf "-60" gesetzt, und der vorbestimmte c1-
Obergrenzwert XIDC1H wird zum Beispiel auf "60" gesetzt.
Wenn die Antworten auf die Schritte S111 und S112 positiv
sind (JA), d. h. wenn c1' größer als oder gleich XIDC1L ist und kleiner oder
gleich XIDC1H, wird in Schritt S115 der korrigierte Modellparameter c1 auf
den Modellparameter c1' gesetzt.
Wenn in Schritt S111 c1' kleiner als XIDC1L ist, wird in
Schritt S114 der korrigierte Modellparameter c1 auf den Untergrenzwert
XIDC1L gesetzt und wird ein c1-Begrenzungsflag FC1LMT auf "1" gesetzt.
Wenn in Schritt S112 c1' größer als XIDC1H ist, wird in Schritt S113 der
korrigierte Modellparameter c1 auf den Obergrenzwert XIDC1H gesetzt und
wird das c1-Begrenzungsflag FCILMT auf "1" gesetzt. Wenn das c1-
Begrenzungsflag FC1LMT auf "1" gesetzt ist, so zeigt dies an, dass der
korrigierte Modellparameter c1 auf den Untergrenzwert XIDC1L oder den
Obergrenzwert XIDC1H gesetzt ist.
Fig. 21 ist ein Flussdiagramm, das einen Berechnungsprozess
des Zustandsvorhersagers zeigt, der im in Fig. 9 gezeigten Schritt S13
ausgeführt wird.
In Schritt S121 werden die Matrix-Berechnungen ausgeführt,
um die Matrixelemente α1, α2, β1, β2, γ1 bis γd in der Gleichung (35) zu
berechnen.
In Schritt S122 wird der vorhergesagte Abweichungsbetrag
PREDTH(k) aus Gleichung (35) berechnet.
Fig. 22 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Berechnung der an die Drosselventilbetätigungsvorrichtung 10 angelegten
Regeleingabe Usl ( = DUT) zeigt, der im in Fig. 9 gezeigten Schritt S14
ausgeführt wird.
In Schritt S201 wird ein Prozess zur Berechnung des
vorhergesagten Schaltfunktionswerts apre, der in Fig. 23 gezeigt ist,
ausgeführt. In Schritt S202 wird ein Prozess zur Berechnung des
integrierten Werts des vorhergesagten Schaltfunktionswerts σpre, der in
Fig. 26 gezeigt ist, ausgeführt. In Schritt S203 wird die äquivalente
Regeleingabe Ueq aus Gleichung (9) berechnet. In Schritt S204 wird ein
Prozess zur Berechnung der Reaching-Vorschrift durch Eingabe Urch, die in
Fig. 27 gezeigt ist, ausgeführt. In Schritt S205 wird ein Prozess zur
Berechnung der Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp, die in Fig. 28 gezeigt ist,
ausgeführt.
In Schritt S206 wird bestimmt, ob das Stabilitäts-
Bestimmungsflag FSMCSTAB, das im in Fig. 29 gezeigten Prozess gesetzt
ist, "1" ist oder nicht. Wenn das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB
auf "1" gesetzt ist, so zeigt dies an, dass der adaptive Gleitmodusregler 21
unstabil ist.
Wenn in Schritt S206 FSMCSTAB "0" ist, was anzeigt, dass
der adaptive Gleitmodusregler 21 stabil ist, werden die Regeleingaben Ueq,
Urch und Uadp, die in den Schritten S203 bis S205 berechnet sind,
addiert, um hierdurch in Schritt S207 die Leitgröße Usl zu berechnen.
Wenn in Schritt S206 FSMCSTAB "1" ist, was anzeigt, dass
der adaptive Gleitmodusregler 21 unstabil ist, wird die Summe der
Reaching-Vorschrift durch Eingabe Urch und der Adaptiv-Vorschrift-Eingabe
Uadp als die Leitgröße Usl berechnet. Anders gesagt, die äquivalente
Regeleingabe Ueq wird zur Berechnung der Leitgröße Usl nicht verwendet,
um hierdurch zu verhindern, dass das Regelsystem unstabil wird.
In den Schritten S209 und S210 wird bestimmt, ob sich die
berechnete Leitgröße Usl in einem Bereich befindet oder nicht, der
zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert XUSLH und einem
vorbestimmten Untergrenzwert XUSLL definiert ist. Wenn sich die
Leitgröße Usl in dem Bereich zwischen XUSLH und XUSLL befindet, endet
der Prozess sofort. Wenn in Schritt S209 die Leitgröße Usl kleiner als oder
gleich dem vorbestimmten Untergrenzwert XUSLL ist, wird in Schritt S212
die Leitgröße Usl auf den vorbestimmten Untergrenzwert XUSLL gesetzt.
Wenn in Schritt S210 die Leitgröße Usl größer als oder gleich dem
vorbestimmten Obergrenzwert XUSLH ist, wird in Schritt S211 die
Leitgröße Usl auf den vorbestimmten Obergrenzwert XUSLH gesetzt.
Fig. 23 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Berechnung des vorhergesagten Schaltfunktionswerts apre zeigt, der im in
Fig. 22 gezeigten Schritt S201 ausgeführt wird.
In Schritt S221 wird der Prozess zur Berechnung des
Schaltfunktions-Setzparameters VPOLE, der in Fig. 24 gezeigt ist,
ausgeführt. Dann wird in Schritt S222 der vorhergesagte
Schaltfunktionswert apre(k) aus Gleichung (36) berechnet.
In den Schritten S223 und S224 wird bestimmt, ob sich der
berechnete vorhergesagte Schaltfunktionswert apre(k) in einem Bereich
befindet oder nicht, der zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert
XSGMH und einem vorbestimmten Untergrenzwert XSGML definiert ist.
Wenn sich der berechnete vorhergesagte Schaltfunktionswert opre(k) in
dem Bereich zwischen XSGMH und XSGML befindet, endet der in Fig. 23
gezeigte Prozess sofort. Wenn in Schritt S223 der berechnete
vorhergesagte Schaltfunktionswert opre(k) kleiner als oder gleich dem
vorbestimmten Untergrenzwert XSGML ist, wird in Schritt S225 der
berechnete vorhergesagte Schaltfunktionswert σpre(k) auf den
vorbestimmten Untergrenzwert XSGML gesetzt. Wenn in Schritt S224 der
berechnete vorhergesagte Schaltfunktionswert σpre(k) größer als oder
gleich dem vorbestimmten Untergrenzwert XSGMH ist, wird in Schritt
S226 der berechnete vorhergesagte Schaltfunktionswert upre(k) auf den
vorbestimmten Obergrenzwert XSGMH gesetzt.
Fig. 24 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Berechnung des Schaltfunktions-Setzparameters VPOLE zeigt, der im in Fig.
23 gezeigten Schritt S221 ausgeführt wird.
In Schritt S231 wird bestimmt, ob das Stabilitäts-
Bestimmungsflag FSMCSTAB "1" ist oder nicht. Wenn in Schritt S231
FSMCSTAB "1" ist, was anzeigt, dass der adaptive Gleitmodusregler 21
unstabil ist, wird in Schritt S232 der Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE
auf einen vorbestimmten Stabilisierungswert XPOLESTB gesetzt. Der
vorbestimmte Stabilisierungswert XPOLESTB wird auf einen Wert gesetzt,
der größer ist als "-1", jedoch sehr nahe bei "-1" (z. B. "-0,999").
Wenn FSMCSTAB "0" ist, was anzeigt, dass der adaptive
Gleitmodusregler 21 stabil ist, wird in Schritt S233 ein Änderungsbetrag
DDTHR(k) in dem Sollwert DTHR(k) aus der folgenden Gleichung (46)
berechnet.
DDTHR(k) = DTHR(k) - DTHR(k-1) (46)
In Schritt S234 wird ein VPOLE-Kennfeld gemäß dem
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH und dem in Schritt S233
berechneten Änderungsbetrag DDTHR abgefragt, um den Schaltfunktions-
Setzparameter VPOLE zu berechnen. Wie in Fig. 25A gezeigt, ist das
VPOLE-Kennfeld so gesetzt, dass der Schaltfunktions-Setzparameter
VPOLE größer wird, wenn der Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag
DTH einen Wert in der Nähe von "0" hat, d. h. wenn sich die
Drosselventilöffnung TH in der Nähe der Standardöffnung THDEF befindet,
und der Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE hat einen im Wesentlichen
konstanten Wert, der unabhängig von Änderungen des
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrags DTH ist, wenn der
Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH Werte hat, die nicht in der
Nähe von "0" liegen. Das VPOLE-Kennfeld wird auch so gesetzt, dass der
Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE größer wird, wenn der
Änderungsbetrag DDTHR in den Sollwert größer wird, wie in Fig. 25B mit
der durchgehenden Linie angegeben, und der Schaltfunktions-
Setzparameter VPOLE wird größer, wenn der Änderungsbetrag DDTHR in
dem Sollwert einen Wert in der Nähe von "0" hat, wie in Fig. 25B mit der
unterbrochenen Linie angegeben, wenn der Drosselventilöffnungs-
Abweichungsbetrag DTH einen Wert in der Nähe von "0" hat.
Insbesondere, wenn sich der Sollwert DTHR für die
Drosselventilöffnung in der abnehmenden Richtung stark ändert, wird der
Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE auf einen relativ kleinen Wert
gesetzt. Hierdurch lässt sich verhindern, dass das Drosselventil 3 mit dem
Anschlag zum Stoppen des Drosselventils 3 in der vollständig
geschlossenen Stellung zusammenstößt. In der Nähe der Standardöffnung
THDEF wird der Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE auf einen relativ
großen Wert gesetzt, was die Regelbarkeit in der Nähe der
Standardöffnung THDEF verbessert.
Wie in Fig. 25C gezeigt, kann das VPOLE-Kennfeld so gesetzt
sein, dass der Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE kleiner wird, wenn
sich die Drosselventilöffnung TH in der Nähe der vollständig geschlossenen
Öffnung oder der vollständig offenen Öffnung befindet. Wenn sich daher
die Drosselventilöffnung TH in der Nähe der vollständig geschlos 14856 00070 552 001000280000000200012000285911474500040 0002010217596 00004 14737senen
Öffnung oder der vollständig offenen Öffnung befindet, ist die
Geschwindigkeit, mit der die Drosselventilöffnung TH der Sollöffnung THR
folgt, reduziert. Im Ergebnis kann der Zusammenstoß des Drosselventils 3
mit dem Anschlag noch positiver vermieden werden (der Anschlag stoppt
auch das Drosselventil 3 in der vollständig offenen Stellung).
In den Schritten S235 und S236 wird bestimmt, ob sich der
berechnete Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE in einem Bereich befindet
oder nicht, der zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert XPOLEH und
einem vorbestimmten Untergrenzwert XPOLEL definiert ist. Wenn sich der
Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE in dem Bereich zwischen XPOLEH
und XPOLEL befindet, endet der gezeigte Prozess sofort. Wenn in Schritt
S236 der Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE kleiner als oder gleich dem
vorbestimmten Untergrenzwert VPOLEL ist, wird in Schritt S238 der
Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE auf den vorbestimmten
Untergrenzwert XPOLEL gesetzt. Wenn in Schritt S235 der
Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE größer als oder gleich dem
vorbestimmten Obergrenzwert XPOLEH ist, wird in Schritt S237 der
Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE auf den vorbestimmten
Obergrenzwert XPOLEH gesetzt.
Fig. 26 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Berechnung eines integrierten Werts von apre, SUMSIGMA, des
vorhergesagten Schaltfunktionswerts upre zeigt. Dieser Prozess wird im in
Fig. 22 gezeigten Schritt S202 ausgeführt. Der integrierte Wert
SUMSIGMA dient zur Berechnung der Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp im
in Fig. 28 gezeigten Prozess, was später beschrieben wird (siehe Gleichung
(11a)).
In Schritt S241 wird der integrierte Wert SUMSIGMA aus der
folgenden Gleichung (47) berechnet, wobei ΔT eine Berechnungsperiode
repräsentiert.
SUMSIGMA(k) = SUMSIGMA(k-1) + σpre × Δt (47)
In den Schritten S242 und S243 wird bestimmt, ob sich der
berechnete integrierte Wert SUMSIGMA in einem Bereich befindet oder
nicht, der zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert XSUMSH und
einem vorbestimmten Untergrenzwert XSUMSL definiert ist. Wenn der
integrierte Wert SUMSIGMA in dem Bereich zwischen XSUMSH und
XSUMSL liegt, endet der Prozess sofort. Wenn in Schritt S242 der
integrierte Wert SUMSIGMA kleiner als oder gleich dem vorbestimmten
Untergrenzwert XSUMSL ist, wird in Schritt S244 der integrierte Wert
SUMSIGMA auf den vorbestimmten Untergrenzwert XSUMSL gesetzt.
Wenn in Schritt S243 der integrierte Wert SUMSIGMA größer als oder
gleich dem vorbestimmten Obergrenzwert XSUMSH ist, wird in Schritt
S245 der integrierte Wert SUMSIGMA auf den vorbestimmten
Obergrenzwert XSUMSH gesetzt.
Fig. 27 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Berechnung der Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch zeigt, der im in Fig. 22
gezeigten Schritt S204 ausgeführt wird.
In Schritt S261 wird bestimmt, ob das Stabilitäts-
Bestimmungsflag FSMCSTAB "1" ist oder nicht. Wenn das Stabilitäts-
Bestimmungsflag FSMCSTAB "0" ist, was angibt, dass der adaptive
Gleitmodusregler 21 stabil ist, wird in Schritt S262 der Regelstellfaktor F
auf einen normalen Stellfaktor XKRCH gesetzt, und wird in Schritt S263
die Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch aus folgender Gleichung (48)
berechnet, die die gleiche ist wie die Gleichung (10a).
Urch = -F × σpre/b1 (48)
Wenn das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB "1" ist,
was angibt, dass der adaptive Gleitmodusregler 21 unstabil ist, wird in
Schritt S264 der Regelstellfaktor F auf einen vorbestimmten
Stabilisierungs-Stellfaktor XKRCHSTB gesetzt, und wird in Schritt S265 die
Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch gemäß der folgenden Gleichung (49)
berechnet, die den Modellparameter b1 nicht einschließt.
Urch = -F × σpre (49)
In den Schritten S266 und S267 wird bestimmt, ob sich die
berechnete Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch in einem Bereich befindet, der
zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert XURCHH und einem
vorbestimmten Untergrenzwert XURCHL definiert ist. Wenn sich die
Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch in dem Bereich zwischen XURCHH und
XURCHL befindet, endet der Prozess sofort. Wenn in Schritt S266 die
Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch kleiner als oder gleich dem
vorbestimmten Untergrenzwert XURCHL ist, wird in Schritt S268 die
Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch auf den vorbestimmten Untergrenzwert
XURCHL gesetzt. Wenn in Schritt S267 die Reaching-Vorschrift-Eingabe
Urch größer als oder gleich dem vorbestimmten Obergrenzwert XURCHH
ist, wird in Schritt S269 die Reaching-Vorschrift-Eingabe Urch auf den
vorbestimmten Obergrenzwert XURCHH gesetzt.
Wenn, wie oben beschrieben, der adaptive Gleitmodusregler
21 unstabil wird, wird der Regelstellfaktor F auf den vorbestimmten
Stabilisierungs-Stellfaktor XKRCHSTB gesetzt, und die Reaching-Vorschrift-
Eingabe Urch wird ohne Verwendung des Modellparameters b1 berechnet,
was den adaptiven Gleitmodusregler 21 auf seinen stabilen Zustand
zurückbringt. Wenn der von dem Modellparameter-Identifizierer 22
ausgeführte Identifizierungsprozess unstabil wird, wird der adaptive
Gleitmodusregler 21 unstabil. Daher kann unter Verwendung der Gleichung
(49), die den Modellparameter b1 nicht enthält, welcher unstabil geworden
ist, der adaptive Gleitmodusregler 21 stabilisiert werden.
Fig. 28 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Berechnung der Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp zeigt, der im in Fig. 22
gezeigten Schritt S205 ausgeführt wird.
In Schritt S271 wird bestimmt, ob das Stabilitäts-
Bestimmungsflag FSMCSTAB "1" ist oder nicht. Wenn das Stabilitäts-
Bestimmungsflag FSMCSTAB "0" ist, was anzeigt, dass der adaptive
Gleitmodusregler 21 stabil ist, wird in Schritt S272 der Regelstellfaktor G
auf einen normalen Stellfaktor XKADP gesetzt, und wird in Schritt S273 die
Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp aus der folgenden Gleichung (50)
berechnet, die der Gleichung (11a) entspricht.
Uadp = -G × SUMSIGMA/b1 (50)
Wenn das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB "1" ist,
was angibt, dass der adaptive Gleitmodusregler 21 unstabil ist, wird in
Schritt S274 der Regelstellfaktor G auf einen vorbestimmten
Stabilisierungs-Stellfaktor XKADPSTB gesetzt, und wird in Schritt S275 die
Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp gemäß der folgenden Gleichung (51)
berechnet, die den Modellparameter b1 nicht einschließt.
Uadp = -G × SUMSIGMA (51)
Wenn wie oben beschrieben der adaptive Gleitmodusregler 21
unstabil wird, wird der Regelstellfaktor G auf den vorbestimmten
Stabilisierungsfaktor XKADPSTB gesetzt, und wird die Adaptiv-Vorschrift-
Eingabe Uadp berechnet, ohne den Modellparameter b1 zu verwenden, was
den adaptiven Gleitmodusregler 21 zu seinem stabilen Zustand
zurückbringt.
Fig. 29 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Bestimmung der Stabilität des Gleitmodusreglers zeigt, der im in Fig. 9
gezeigten Schritt S16 ausgeführt wird. In diesem Prozess wird die Stabilität
auf der Basis eines Differenzialwerts einer Lyapunov-Funktion bestimmt,
und das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB wird entsprechend dem
Ergebnis der Stabilitätsbestimmung gesetzt.
In Schritt S281 wird ein Schaltfunktions-Änderungsbetrag
Dσpre aus der folgenden Gleichung (52) berechnet. Dann wird in Schritt
S282 ein Stabilitäts-Bestimmungsparameter SGMSTAB aus der folgenden
Gleichung (53) berechnet.
Dσpre = σpre(k) - σpre(k-1) (52)
SGMSTAB = Dσpre × σpre(k) (53)
In Schritt S283 wird bestimmt, ob der Stabilitäts-
Bestimmungsparameter SGMSTAB kleiner als oder gleich einem Stabilitäts-
Bestimmungsschwellenwert XSGMSTAB ist oder nicht. Wenn SGMSTAB
größer als XSGMSTAB ist, wird bestimmt, dass der adaptive
Gleitmodusregler 21 möglicherweise unstabil werden könnte, und in Schritt
S285 wird ein Unstabilitäts-Erfassungszähler CNTSMCST um "1"
inkrementiert. Wenn SGMSTAB kleiner als oder gleich XSGMSTAB ist, wird
der adaptive Gleitmodusregler 21 als stabil bestimmt, und in Schritt S284
wird der Zähler des Unstabilitäts-Erfassungszählers CNTSMCST nicht
inkrementiert, sondern gehalten.
In Schritt S286 wird bestimmt, ob der Wert des Unstabilitäts-
Erfassungszählers CNTSMCST kleiner als oder gleich einem vorbestimmten
Zähler XSSTAB ist oder nicht. Wenn CNTSMCST kleiner als oder gleich
XSSTAB ist, wird der adaptive Gleitmodusregler 21 als stabil bestimmt,
und in Schritt S287 wird ein erstes Bestimmungsflag FSMCSTAB1 auf "0"
gesetzt. Wenn CNTSMCST größer als XSSTAB ist, wird der adaptive
Gleitmodusregler 21 als unstabil bestimmt, und in Schritt S288 wird das
erste Bestimmungsflag FSMCSTAB1 auf "1" gesetzt. Der Wert des
Unstabilitäts-Erfassungszählers CNTSMCST wird auf "0" initialisiert, wenn
der Zündschalter eingeschaltet wird.
In Schritt S289 wird ein Stabilitäts-
Bestimmungsperiodenzähler CNTJUDST um "1" dekrementiert. In Schritt
S290 wird bestimmt, ob der Wert des Stabilitäts-
Bestimmungsperiodenzählers CNTJUDST "0" ist oder nicht. Der Wert des
Stabilitäts-Bestimmungsperiodenzählers CNTJUDST wird auf einen
vorbestimmten Bestimmungszähler XCJUDST initialisiert, wenn der
Zündschalter eingeschaltet wird. Anfänglich ist daher die Antwort auf
Schritt S290 negativ (NEIN), und der Prozess geht sofort zu Schritt S295
weiter.
Wenn nachfolgend der Zähler des Stabilitäts-
Bestimmungsperiodenzählers CNTJUDST "0" wird, geht der Prozess von
Schritt S290 zu Schritt S291, worin bestimmt wird, ob das erste
Bestimmungsflag FSMCSTAB1 "1" ist oder nicht. Wenn das erste
Bestimmungsflag FSMCSTAB1 "1" ist, wird in Schritt S293 ein zweites
Bestimmungsflag FSMCSTAB2 auf "0" gesetzt. Wenn das erste
Bestimmungsflag FSMCSTAB1 "1" ist, wird in Schritt S292 das zweite
Bestimmungsflag FSMCSTAB2 auf "1" gesetzt.
In Schritt S294 wird der Wert des Stabilitäts-
Bestimmungsperiodenzählers CNTJUDST auf den vorbestimmten
Bestimmungszähler XCJUDST gesetzt, und wird der Unstabilitäts-
Erfassungszähler CNTSMCST auf "0" gesetzt. Danach geht der Prozess zu
Schritt S295 weiter.
In Schritt S295 wird das Stabilitäts-Bestimmungsflag
FSMCSTAB auf die logische Summe des ersten Bestimmungsflags
FSMCSTAB1 und des zweiten Bestimmungsflags FSMCSTAB2 gesetzt. Das
zweite Bestimmungsflag FSMCSTAB2 wird auf "1" gehalten, bis der Wert
des Stabilitäts-Bestimmungsperiodenzählers CNTJUDST "0" wird, auch
wenn die Antwort auf Schritt S286 positiv (JA) wird und das erste
Bestimmungsflag FSMCSTAB1 auf "0" gesetzt ist. Daher wird das
Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB auch dann bei "1" gehalten, bis
der Wert des Stabilitäts-Bestimmungsperiodenzählers CNTJUDST "0" wird.
Fig. 30 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur
Berechnung der Standardöffnungsabweichung thdefadp zeigt, der im in Fig.
9 gezeigten Schritt S17 ausgeführt wird.
Im in Fig. 30 gezeigten Schritt S251 wird ein
Stellfaktorkoeffizient KPTH(k) gemäß der folgenden Gleichung (54)
berechnet.
KPTH(k) = PTH(k-1)/(1 + PTH(k-1)) (54)
wobei PTH(k-1) einen in Schritt S253 berechneten
Stellfaktorparameter repräsentiert, wenn der gegenwärtige Prozess in dem
vorhergehenden Zyklus ausgeführt wurde.
In Schritt S252 werden der Modellparameter c1', der im in
Fig. 11 gezeigten Berechnungsprozess des Modellparameter-Identifizierers
berechnet ist, und der Stellfaktorkoeffizient KPTH(k), der in Schritt S251
berechnet ist, an der folgenden Gleichung (55) angewendet, um eine
Standardöffnungsabweichung thdefadp(k) zu berechnen.
thdefadp(k) = thdefadp(k-1)
+ KPTH(k) × (c1' - thdefadp(k-1)) (55)
In Schritt S253 wird ein Stellfaktorparameter PTH(k) aus der
folgenden Gleichung (56) berechnet:
PTH(k) = {1 - PTH(k-1)}/(XDEFADPW + PTH(k-1))}
× PTH(k-1)/XDEFADPW (56)
Die Gleichung (56) wird erhalten, indem man λ1' und λ2' in
der Gleichung (39) jeweils auf einen vorbestimmten Wert XDEFADP und
"1" setzt.
Gemäß dem in Fig. 30 gezeigten Prozess wird der
Modellparameter c1' durch den Algorithmus der sequenziellen Methode der
gewichteten kleinsten Quadrate statistisch bearbeitet, um die
Standardöffnungsabweichung thdefadp zu berechnen.
In der vorliegenden Ausführung entspricht der
Modellparameter-Identifizierer 22 einem Identifizierungsmittel, und der
adaptive Gleitmodusregler bildet ein Lernwert-Berechnungsmittel.
Insbesondere entspricht der in Fig. 11 gezeigte Prozess dem
Identifiziermittel, und der in Fig. 30 gezeigte Prozess entspricht dem
Lernwert-Berechnungsmittel.
Obwohl bestimmte bevorzugte Ausführungen der vorliegenden
Erfindung gezeigt und im Detail beschrieben wurden, versteht es sich, dass
darin verschiedene Änderungen und Modifikationen vorgenommen werden
können, ohne vom Umfang der beigefügten Ansprüche abzuweichen.
Es wird ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
offenbart. Die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung enthält ein Drosselventil
einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator zur Betätigung des
Drosselventils. Zumindest ein Modellparameter eines Geregeltes-Objekt-
Modells, das durch Modellbildung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
erhalten wird, wird berechnet. Ein Lernwert der Drosselventilöffnung, bei
der sich eine Betätigungscharakteristik des Drosselventils ändert, wird
berechnet. Die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung wird unter Verwendung
des Lernwerts geregelt, so dass eine Öffnung des Drosselventils mit der
Sollöffnung übereinstimmt.
Es wird ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
offenbart. Die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung enthält ein Drosselventil
einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator zur Betätigung des
Drosselventils. Ein Geregeltes-Objekt-Modell wird durch Modellbildung der
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung definiert. Eine Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung wird auf der Basis eines Geregeltes-Objekt-Modells
geregelt, so dass eine Öffnung des Drosselventils mit der Sollöffnung
übereinstimmt.
Claims (26)
1. Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10), die ein
Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und ein Aktuatormittel (6)
zur Betätigung des Drosselventils (3) enthält, wobei das Regelsystem
umfasst:
ein Identifiziermittel (22, Fig. 11) zum Identifizieren zumindest eines Modellparameters (a1, a2, b1, c1) eines Geregeltes-Objekt- Modells, das durch Modellbildung der Drosselventil- Aktuatorvorrichtung (10) erhalten ist;
ein Lernwert-Berechnungsmittel (21, Fig. 30) zum Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) einer Drosselventilöffnung (THDEF), bei der sich eine Betätigungscharakteristik des Drosselventils (3) ändert, gemäß dem zumindest einen Modellparameter (a1, a2, b2, c1); und
ein Regelmittel (7) zum Regeln der Drosselventil- Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF- thdefadp), so dass eine Öffnung (TH) des Drosselventils (3) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt.
ein Identifiziermittel (22, Fig. 11) zum Identifizieren zumindest eines Modellparameters (a1, a2, b1, c1) eines Geregeltes-Objekt- Modells, das durch Modellbildung der Drosselventil- Aktuatorvorrichtung (10) erhalten ist;
ein Lernwert-Berechnungsmittel (21, Fig. 30) zum Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) einer Drosselventilöffnung (THDEF), bei der sich eine Betätigungscharakteristik des Drosselventils (3) ändert, gemäß dem zumindest einen Modellparameter (a1, a2, b2, c1); und
ein Regelmittel (7) zum Regeln der Drosselventil- Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF- thdefadp), so dass eine Öffnung (TH) des Drosselventils (3) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt.
2. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) ein erstes Erregungsmittel (4)
zum Erregen des Drosselventils (3) in eine Schließrichtung sowie ein
zweites Erregungsmittel (5) zum Erregen des Drosselventils (3) in
eine Öffnungsrichtung enthält und durch das erste und zweite
Erregungsmittel (4, 5) die Drosselventilöffnung (TH) bei einer
Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von
dem Aktuatormittel (6) betätigt wird, und
das Lernwert-Berechnungsmittel (7, Fig. 30) den Lernwert
(THDEF-thdefadp) der Standardöffnung (THDEF) berechnet.
3. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Geregeltes-Objekt-Modell durch einen oder mehrere erste
Modellparameter (a1, a2), der für eine Ausgabe der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) relevant ist, einen zweiten Modellparameter
(b1), der für eine Leitgröße zu der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
(10) relevant ist, sowie einen dritten Modellparameter (c1), der für
sowohl die Leitgröße als auch die Ausgabe der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) irrelevant ist, definiert ist.
4. Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das
Lernwert-Berechnungsmittel (21) den Lernwert (THDEF-thdefadp) der
Drosselventilöffnung, bei der sich die Betätigungscharakteristik des
Drosselventils (3) ändert, gemäß dem dritten Modellparameter (c1)
berechnet.
5. Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das
Regelmittel (7) einen Gleitmodusregler (21) zum Regeln der
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) mit der Gleitmodusregelung
unter Verwendung des zumindest einen Modellparameters (a1, a2,
b1, c1), der durch das Identifiziermittel (22, Fig. 11) identifiziert ist,
enthält.
6. Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die
Leitgröße (Usl) von dem Gleitmodusregler (21) zu der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) eine Adaptiv-Vorschrift-Eingabe (Uadp)
enthält.
7. Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10), die ein
Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine, ein Aktuatormittel (6)
zum Betätigen des Drosselventils (3), ein erstes Erregungsmittel (4)
zum Erregen des Drosselventils (3) in eine Schließrichtung sowie ein
zweites Erregungsmittel (5) zum Erregen des Drosselventils (3) in
eine Öffnungsrichtung enthält,
wobei die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) durch das erste und zweite Erregungsmittel (4, 5) eine Öffnung (TH) des Drosselventils bei einer Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von dem Aktuatormittel (6) betätigt wird;
wobei das Regelsystem umfasst:
ein Lernwert-Berechnungsmittel (21, Fig. 30) zum Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) der Standardöffnung (THDEF), wenn das Aktuatormittel (6) das Drosselventil (3) betätigt; und
ein Regelmittel (7, Fig. 11) zum Regeln der Drosselventil- Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF thdefadp), so dass die Drosselventilöffnung (TH) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt.
wobei die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) durch das erste und zweite Erregungsmittel (4, 5) eine Öffnung (TH) des Drosselventils bei einer Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von dem Aktuatormittel (6) betätigt wird;
wobei das Regelsystem umfasst:
ein Lernwert-Berechnungsmittel (21, Fig. 30) zum Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) der Standardöffnung (THDEF), wenn das Aktuatormittel (6) das Drosselventil (3) betätigt; und
ein Regelmittel (7, Fig. 11) zum Regeln der Drosselventil- Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF thdefadp), so dass die Drosselventilöffnung (TH) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt.
8. Regelverfahren zum Regeln einer Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
(10), die ein Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und einen
Aktuator (6) zum Betätigen des Drosselventils (3) enthält, wobei das
Regelverfahren die Schritte aufweist:
- a) Identifizieren zumindest eines Modellparameters (a1, a2, b1, c1) eines Geregeltes-Objekt-Modells, das durch Modellbildung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) erhalten wird;
- b) Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) einer Drosselventilöffnung (THDEF), bei der sich eine Betätigungscharakteristik des Drosselventils (3) ändert, gemäß dem zumindest einen Modellparameter (a1, a2, b1, c1); und
- c) Regeln der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF-thdefadp), so dass eine Öffnung (TH) des Drosselventils (3) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt.
9. Regelverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) ein erstes Erregungsmittel (4)
zum Erregen des Drosselventils (3) in eine Schließrichtung sowie ein
zweites Erregungsmittel (5) zum Erregen des Drosselventils (3) in
eine Öffnungsrichtung enthält und durch das erste und das zweite
Erregungsmittel (4, 5) die Drosselventilöffnung (TH) bei einer
Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) von dem
Aktuator (6) nicht betätigt wird, und der Lernwert (THDEF-thdefadp)
der Standardöffnung (THDEF) berechnet wird.
10. Regelverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das
Geregeltes-Objekt-Modell durch einen oder mehrere erste
Modellparameter (a1, a2), der für eine Ausgabe der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) relevant ist, einen zweiten Modellparameter
(b1), der für eine Leitgröße zu der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
(10) relevant ist, sowie einen dritten Modellparameter (c1), der für
sowohl die Leitgröße als auch die Ausgabe der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) irrelevant ist, definiert wird.
11. Regelverfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass
der Lernwert (THDEF-thdefadp) der Drosselventilöffnung (THDEF),
bei der sich die Betätigungscharakteristik des Drosselventils (3)
ändert, gemäß dem dritten Modellparameter (c1) berechnet wird.
12. Regelverfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) mit der Gleitmodusregelung
unter Verwendung des identifizierten zumindest einen
Modellparameters (a1, a2, b1, c1) geregelt wird.
13. Regelverfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitgröße (Usl) zur Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) eine
Adaptiv-Vorschrift-Eingabe (Uadp) enthält.
14. Regelverfahren zum Regeln einer Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
(10), die ein Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine, einen
Aktuator (6) zum Betätigen des Drosselventils (3), ein erstes
Erregungselement (4) zum Erregen des Drosselventils (3) in eine
Schließrichtung sowie ein zweites Erregungselement (5) zum Erregen
des Drosselventils (3) in eine Öffnungsrichtung enthält,
wobei die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) durch das erste und zweite Erregungsmittel (4, 5) eine Öffnung (TH) des Drosselventils bei einer Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von dem Aktuator (6) betätigt wird;
wobei das Regelverfahren die Schritte aufweist:
wobei die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) durch das erste und zweite Erregungsmittel (4, 5) eine Öffnung (TH) des Drosselventils bei einer Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von dem Aktuator (6) betätigt wird;
wobei das Regelverfahren die Schritte aufweist:
- a) Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) der Standardöffnung (THDEF), wenn der Aktuator (6) das Drosselventil (3) betätigt; und
- b) Regeln der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF-thdefadp), so dass die Drosselventilöffnung (TH) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt.
15. Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10), die ein
Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und ein Aktuatormittel (6)
zum Betätigen des Drosselventils (3) enthält, wobei das Regelsystem
ein Regelmittel (7, 21) zum Regeln der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) auf der Basis eines Geregeltes-Objekt-
Modells enthält, so dass eine Öffnung (TH) des Drosselventils (3) mit
einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt, wobei das Geregeltes-Objekt-
Modell durch Modellbildung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
(10) definiert ist.
16. Regelsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass die
Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) ein erstes Erregungsmittel (4)
zum Erregen des Drosselventils (3) in eine Schließrichtung sowie ein
zweites Erregungsmittel (5) zum Erregen des Drosselventils (3) in
eine Öffnungsrichtung enthält und die Drosselventilöffnung (TH)
durch das erste und zweite Erregungsmittel (4, 5) bei einer
Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von
dem Aktuatormittel (6) betätigt wird.
17. Regelsystem nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass eine
Ausgabe (DTH) des Geregeltes-Objekt-Modells auf der Basis der
Standardöffnung (THDEF) definiert ist.
18. Regelsystem nach Anspruch 15, gekennzeichnet durch ein
Identifiziermittel (22), um zumindest einen Modellparameter (a1, a2,
b2, c1) des Geregeltes-Objekt-Modells zu identifizieren,
wobei das Regelmittel (7) die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des zumindest einen
Modellparameters (a1, a2, b1, c1) regelt.
19. Regelsystem nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass das
Regelmittel (7, 21) die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) mit
einer Gleitmodusregelung regelt.
20. Regelsystem nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die
Leitgröße (Usl) von dem Regelmittel (7, 21) zu der Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) eine Adaptiv-Vorschrift-Eingabe (Uadp)
enthält.
21. Regelverfahren zum Regeln einer Drosselventil-Aktuatorvorrichtung
(10), die ein Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und einen
Aktuator (6) zur Betätigung des Drosselventils (3) enthält, wobei das
Regelverfahren die Schritte aufweist:
- a) Definieren eines Geregeltes-Objekt-Modells durch Modellbildung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10); und
- b) Regeln der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) auf der Basis des Geregeltes-Objekt-Modells, so dass eine Öffnung (TH) des Drosselventils (3) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt.
22. Regelverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) ein erstes
Erregungselement (4) zum Erregen des Drosselventils (3) in eine
Schließrichtung sowie ein zweites Erregungselement (5) zum Erregen
des Drosselventils (3) in eine Öffnungsrichtung enthält und die
Drosselventilöffnung (TH) durch das erste und zweite
Erregungselement (4, 5) bei einer Standardöffnung (THDEF) hält,
wenn das Drosselventil (3) nicht von dem Aktuator (6) betätigt wird.
23. Regelverfahren nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass
eine Ausgabe (DTH) des Geregeltes-Objekt-Modells auf der Basis der
Standardöffnung (THDEF) definiert wird.
24. Regelverfahren nach Anspruch 21, gekennzeichnet durch einen
Schritt der Identifizierung zumindest eines Modellparameters (a1, a2,
b1, c1) des Geregeltes-Objekt-Modells, worin die Drosselventil-
Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des zumindest einen
Modellparameters (a1, a2, b1, c1) geregelt wird.
25. Regelverfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass
die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) mit einer
Gleitmodusregelung geregelt wird.
26. Regelverfahren nach Anspruch 25, dadurch gekennzeichnet, dass
die Leitgröße (Usl) zu der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) eine
Adaptiv-Vorschrift-Eingabe (Uadp) enthält.
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