DE10217596B4

DE10217596B4 - Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung

Info

Publication number: DE10217596B4
Application number: DE2002117596
Authority: DE
Inventors: Yuji Wako Yasui; Yoshihisa Wako Iwaki; Jun Wako Takahashi
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2002-04-19
Publication date: 2006-07-13
Anticipated expiration: 2022-04-20
Also published as: DE10217596A1

Abstract

Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10), die ein Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator (6) zum Betätigen des Drosselventils (3) enthält, wobei die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) ein erstes Spannelement (4) zum Spannen des Drosselventils (3) in eine Schließrichtung sowie ein zweites Spannelement (5) zum Spannen des Drosselventils (3) in eine Öffnungsrichtung enthält,
wobei das Regelsystem umfasst:
einen Lernwertrechner (21) zum Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) einer Standardöffnung (THDEF) des Drosselventils (6); und
einen Regler (7) zum Ansteuern der Drosselventil-Aktuatorvonichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF-thdefadp), so dass die Drosselventilöffnung (TH) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt,
dadurch gekennzeichnet, dass der Lernwertrechner (21) den Lernwert (THDEF-thdefadp) dann berechnet, wenn das Drosselventil (3) von dem Aktuator (6) betätigt wird,
und dass die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) eine Öffnung (TH) des Drosselventils in der Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von dem Aktuator (6) betätigt wird.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Regelsystem und ein Regelverfahren 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 JP 090 72231 A offenbart. Bei dieser Drosselventil-Aktuatorvorrichtung wird das Drosselventil an der vorbestimmten Öffnung gehalten, wenn der Normalbetrieb der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung ausfällt, um das Fahrzeug sicher beiseite fahren zu können.

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.

Ein bekanntes Drosselventilöffnungs-Regelsystem für ein Fahrzeug ist in der JP 08-261050 A 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 Verbesserungen in Bezug auf die herkömmliche PID-Regelung, die Regelgenauigkeit, die Regelstabilität und die Folgercharakteristik (Konvergenzcharakteristik) der Drosselventilöffnung zu einem Sollwert.

In der EP 0 899 638 A2 ist ein Regelsystem für eine Drosselklappe beschrieben, wobei die Modellparameter im Laufe der Zeit adaptiv angepasst werden.

In der DE 34 15 183 A1 werden ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Adaption eines Stellgliedes beschrieben, wobei die Regelparameter in Abhängigkeit von der Regeldifferenz und den Störgrößen ständig neu berechnet werden.

Die DE 197 40 204 A1 zeigt einen Drosselventilaktuator mit zwei auf die Drosselklappenwelle wirkenden Federn. Die eine spannt die Drossel mit einer ersten Kraft in die Schließrichtung, und die andere spannt die Drossel mit einer zweiten Kraft in die Öffnungsrichtung, um den Anfangsöffnungsgrad der Drosselklappe zu bestimmen.

Es ist daher Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Regelsystem und ein Regelverfahren für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung anzugeben, die die Regelgenauigkeit, die Regelstabilität und die Folgercharakteristik der Drosselventilöffnung auf einen Sollwert verbessern können.

Zur Lösung der obigen Aufgabe sieht die vorliegende Erfindung ein Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung gemäß Anspruch 1 und ein Regelverfahren gemäß Anspruch 9 vor.

Der Lernwert der Standardöffnung wird berechnet, wenn der Aktuator das Drosselventil betätigt. Das heißt, die Berechnung des Lernwerts wird während der Ausführung der Drosselventil-Betätigung ausgeführt. Demzufolge nimmt die Frequenz der Lernwertberechnung zu, so dass die Genauigkeit des Lernwerts verbessert wird.

Hierbei wird das Drosselventil in der Schließrichtung durch das erste Spannelement gespannt und wird in der Öffnungsrichtung durch das zweite Spannelement gespannt. Das Drosselventil wird in der Standardöffnung gehalten, wenn der Aktuator das Drosselventil nicht betätigt. Auch wenn demzufolge ein Fehler, dass etwa der Aktuator nicht normal arbeitet, aufgetreten ist, ist es möglich, der Brennkraftmaschine Luft zuzuführen, und das Fahrzeug sicher beiseite fahren zu können.

Die Drosselventilöffnung, bei der sich die Betriebscharakteristik 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 JP 090 172231 A gezeigt ist.

Mit der obigen Konfiguration wird die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung auf der Basis eines Modells geregelt, das ein Modell der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung bildet. Durch Regelung der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung auf der Basis des 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 wird ein oder werden mehrere Modellparameter des Modells identifiziert, und der Lernwert der Drosselventilöffnung, bei der sich eine Betriebscharakteristik 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.

Mit der in Anspruch 2 angegebenen bevorzugten Konfiguration wird die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung unter Verwendung von einem oder mehreren 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.

Mit dieser Konfiguration erhält man auch in der Gegenwart einer Störung und/oder eines Modellfehlers eine bessere Regelbarkeit.

Bevorzugt wird eine Ausgabe des Modells auf der Basis der Standardöffnung definiert. In anderen Worten, wird die Ausgabe des Modells als Differenz zwischen der Drosselventilöffnung und der Standardöffnung definiert.

In der Nähe der Standardöffnung ändert sich eine Betriebscharakteristik (dynamische Charakteristik) der Drossel-Aktuatorvorrichtung abrupt. Andererseits kann das Modell die dynamische Charakteristik der Aktuatorrichtung in der Nähe des Referenzausgangswerts des Modells höchst genau anzeigen. Daher wird unter Verwendung der Standardöffnung als dem Referenzausgangswert die Modellbildungsgenauigkeit des Modells verbessert, was zu einer besseren Regelbarkeit führt.

Gemäß der in Anspruch 3 angegebenen bevorzugten Ausführung wird ein dritter Modellparameter verwendet, der für sowohl die Steuergröße als auch den Betrieb der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung irrelevant ist. Hierdurch ist es möglich, den Modellfehler (Differenz zwischen den Charakteristiken der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung und den Charakteristiken des 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 der Lernwertrechner den Lernwert der Drosselventilöffnung, bei der sich die Betätigungscharakteristik des Drosselventils ändert, gemäß dem dritten Modellparameter.

Mit dieser Konfiguration wird der Lernwert der Drosselventilöffnung, bei der sich die Betätigungscharakteristik des Drosselventils ändert, gemäß dem dritten Modellparameter berechnet. Wenn ein Abweichungsbetrag zwischen der erfassten Drosselventilöffnung und der Drosselventilöffnung, bei der sich die Betriebscharakteristik des Drosselventils ändert, als eine Ausgabe des Modells verwendet wird, bezeichnet der dritte Modellparameter eine Summe einer Abweichung der Betriebscharakteristik und der Störung. Demzufolge wird die Abweichung der Betriebscharakteristik auf der Basis des dritten Modellparameters berechnet, und der Lernwert der Betriebscharakteristik kann unter Verwendung der Abweichung der Betriebscharakteristik berechnet werden. Daher kann die Betriebscharakteristik, d.h. die Drosselventilöffnung, bei der sich die Betriebscharakteristik des Drosselventils ändert, während der Ausführung der Regelung des Drosselventils leicht berechnet werden.

Mit der in Anspruch 5 angegebenen bevorzugten Konfiguration wird die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung mit der Gleitmodusregelung unter Verwendung von einem oder mehreren der durch den Identifizierer bestimmten Modellparameter angesteuert. 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 Modells, eine gute Stabilität und Regelbarkeit der Regelung eingehalten werden.

Bevorzugt steuert das Regelmittel die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung mit einer Gleitmodusregelung an.

Mit dieser Konfiguration wird die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung mit der Gleitmodusregelung angesteuert. 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 Modells) erhalten werden. Zusätzlich ist die Regelung stabiler.

Bevorzugt enthält die Steuergröße von dem Lernwertrechner zu der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung eine adaptive Steuergröße.

Mit dieser Konfiguration wird auch in der Gegenwart eine Störung und/oder eines Modellfehlers eine bessere Regelbarkeit erhalten.

Die 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.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist eine schematische Ansicht eines Drosselventil-Regelsystems nach einer ersten Ausführung der vorliegenden Erfindung;
2A und 2B sind Diagramme, die die Frequenzcharakteristik der in 1 gezeigten Drosselventil-Aktuatorvorrichtung zeigen;
3 ist ein Funktionblockdiagramm, das Funktionen zeigt, die von einer in 1 gezeigten elektronischen Steuereinheit (ECU) realisiert werden;
4 ist ein Diagramm, das die Beziehung zwischen den Regelcharakteristiken eines Lernwertrechners und dem Wert eines Schaltfunktions-Setzparameters (VPOLE) zeigt;
5 ist ein Diagramm, das einen Bereich zum Setzen von Steuerstellfaktoren (F, G) des Lernwertrechners zeigt;
6A und 6B sind Diagramme, die eine Drift von Modellparametern darstellen;
7A bis 7C sind Diagramme, die Funktionen zum Korrigieren eines Identifizierfehlers zeigen;
8 ist ein Diagramm, das darstellt, dass sich eine Standardöffnungsabweichung eines Drosselventils auf einen Modellparameter (c1') widerspiegelt;
9 ist ein Flussdiagramm, das einen Drosselventilöffnungs-Steuerprozess zeigt;
10 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zum Setzen von Zustandsvariablen in dem in 9 gezeigten Prozess zeigt;
11 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung der Modellparameter in dem in 9 gezeigten Prozess zeigt;
12 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung eines Identifizierfehlers (ide) in dem in 11 gezeigten Prozess zeigt;
13A und 13B sind Diagramme, die einen Prozess der Tiefpassfilterung an dem Identifizierfehler (ide) darstellen;
14 ist ein Flussdiagramm, das die Totzonenbestimmung in dem in 12 gezeigten Prozess zeigt;
15 ist ein Diagramm, das eine Tabelle zeigt, die in dem in 14 gezeigten Prozess verwendet wird;
16 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Stabilisierung eines Modellparametervektors (⊝) in dem in 11 gezeigten Prozess zeigt;
17 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess von Modellparametern (a1', a2') in dem in 16 gezeigten Prozess zeigt;
18 ist ein Diagramm, das eine Änderung in den Werten der Modellparameter in dem in 16 gezeigten Prozess darstellt;
19 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess eines Modellparameters (b1') in dem in 16 gezeigten Prozess zeigt;
20 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess eines Modellparameters (c1') in dem in 16 gezeigten Prozess zeigt;
21 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Durchführung von Berechnungen eines Zustandsvorhersagens in dem in 9 gezeigten Prozess zeigt;
22 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung einer Steuergröße (Usl) in dem in 9 gezeigten Prozess zeigt;
23 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung eines vorhergesagten Schaltfunktionswerts (σpre) in dem in 22 gezeigten Prozess zeigt;
24 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung des Schaltfunktionsetzparameters (VPOLE) in dem in 23 gezeigten Prozess zeigt;
25A bis 25C sind Diagramme, die Kennfelder zeigen, die in dem in 24 gezeigten Prozess verwendet werden;
26 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung eines integrierten Werts des vorhergesagten Schaltfunktionswerts (σpre) in dem in 22 gezeigten Prozess zeigt;
27 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung einer Reaching-Vorschrift-Eingabe (Urch) in dem in 22 gezeigten Prozess zeigt;
28 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung einer Adaptiv-Vorschrift-Eingabe (Uadp) in dem in 22 gezeigten Prozess zeigt;
29 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Bestimmung der Stabilität des Lernwertrechners in dem in 9 gezeigten Prozess zeigt;
30 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Berechnung einer Standardöffnungsabweichung (thdefadp) in dem in 9 gezeigten Prozess zeigt.
DETAILBESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNG
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 Spannelement zum Spannen des Drosselventils 3 in eine Schließrichtung, sowie einem elastischen Element 5 als zweitem Spannelement zum Spannen des Drosselventils 3 in eine Öffnungsrichtung. Das Drosselventil 3 kann durch einen Motor 6 als einem Aktuator über ein 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 Gaspedalsensor 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 Gaspedalsensor 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 Gaspedalsensor 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, erhält man Charakteristiken, die in den 2A und 2B mit den durchgehenden Linien angegeben sind. Ein durch die nachfolgend gezeigte Gleichung (1) definiertes Modell wird als ein Modell festgelegt. Die Frequenzantwortcharakteristiken des Modells sind in den 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)wobei kein Parameter ist, der die diskrete Zeit repräsentiert, und DTH(k) ein Drosselventilöftnungs-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 Modells bestimmen, und d ist eine Totzeit. Die Totzeit ist eine Verzögerung zwischen der Eingabe und der Ausgabe des 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. Hierbei können der Abweichungsbetrag der Standardöffnung und die Störung identifiziert werden, indem der Modellparameter c1 gleichzeitig mit den Modellparametern a1, a2 und b1 durch einen Modellparameter-Identifizierer identifiziert werden.
3 ist ein Funktionsblockdiagramm des Drosselventil-Regelsystems, das durch die ECU 7 realisiert wird. Das so konfigurierte Drosselventil-Regelsystem enthält einen adaptiven Lernwertrechner 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 Lernwertrechner 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 Lernwertrechners 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 (θL^T = [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 Lernwertrechner 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 Lernwertrechners 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 σ(k) des Lernwertrechners durch die folgende Gleichung (5) festgelegt. e(k) = DTH(k) – DTHR(k) (4) σ(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 Modells) zu erzielen. Im Ergebnis wird der Drosselventilöffnungs-Abweichungsbetrag DTH mit guter Robustheit geregelt, um dem Sollwert DTHR zu folgen.
Wie in 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:

A1) 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
A2) die Regelbarkeit in Bezug auf die nichtlinearen Charakteristiken in der Nähe der Standardöffnung THDEF (eine Änderung in den Eiastizitätscharakteristiken 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 Konvergiergeschwindigkeit der Abweichung 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-Eingabe Urch(k) und einer adaptiven 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-Eingabe Urch(k) ist eine Eingabe zum Anordnen der Abweichungszustandsgröße auf der geraden Schaltlinie. Die adaptiven 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) = σ(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-Eingabe Urch(k) und die adaptive Eingabe Uadp(k) sind durch die unten gezeigten jeweiligen Gleichungen (10) und (11) definiert:
wobei F und G jeweils einen Reaching-Regelstellfaktor und einen adaptive 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-Regelstellfaktor F und der adaptive Regelfaktor G so bestimmt, dass durch die Reaching-Eingabe Urch und die adaptive 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 σ(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 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-Eingabe Urch(k) und die adaptive 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 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 ⊝(k) gemäß eines sequenziellen Identifizierungsalgorithmus (generalisiertet 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.
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).
In der vorliegenden Ausführung ist es erforderlich, dass die folgenden Anforderungen B1, B2 und B3 erfüllt sind:
B1) 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.
B2) Adaptation an hohe Änderungsraten der dynamischen Charakteristiken.
Insbesondere bedeutet dies die Adaptation an Änderungen der dynamischen Charakteristiken in Abhängigkeit von Änderungen der Drosselventilöffnung TH.
B3) 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 6A und 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 Restfehler der Identifikation akkumuliert, was eine Drift der Modellparameter zur Folge hat.
Da sich ein solcher Restfehler sich nicht auf die Werte der Modellparameter widerspiegeln sollte, wird ein Prozess ausgeführt, der eine Totzonenfunktion Fnl verwendet, wie in 7A gezeigt. Insbesondere wird ein korrigierter Identifikationsfehler idenl(k) aus der folgenden Gleichung (23) berechnet, und wird ein Modellparametervektor ⊝(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) = θ(k – 1) + KP(k)idenl(k)(15a)
Die Totzonenfunktion Fnl ist nicht auf die in 7A gezeigte Funktion beschränkt. Als die Totzonenfunktion Fnl kann auch eine diskontinuierliche Totzonenfunktion, wie in 7B gezeigt, oder eine unvollständige Totzonenfunktion, wie in 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 Breitenparameter EIDNRLMT, der die Breite der in den 7A bis 7C gezeigten Totzone definiert, gemäß dem quadratischen Mittelwert DDTHRSQA eines Änderungsbetrags der Soll-Drosselventilöffnung THR gesetzt. Insbesondere wird der Breitenparameter EIDNRLMT derart gesetzt, dass er größer wird, wenn der quadratische Mittelwert DDTHRSQA größer wird. Bei diesem Setzen des Breitenparameters EIDNRLMT wird verhindert, dass ein Identifikationsfehler vernachlässigt wird, der sich auf die Werte der Modellparameter als Restfehler der Identifikation 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 Lernwertrechner 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 Breitenparameter 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 Lernwertrechner 21 weiter zu stabilisieren. In der vorliegenden Ausführung unterliegen die Elemente a1', a2', b1' und c1' des aus Gleichung (15) berechneten Modellparametervektors ⊝(k) dem Begrenzungsprozess, so dass ein korrigierter Modellparametervektor ⊝L(k) (⊝L(k)^T = [a1, a2, b1, c1]) berechnet wird. Der Lernwertrechner 21 führt eine Gleitmodusregelung unter Verwendung des korrigierten Modellparametervektors ⊝L(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 Zustandsvorhersagen 23 beschrieben.
Zuerst werden die Matrizen A, B und Vektoren X(k), U(k) gemäß den folgenden Gleichungen (26) bis (29) definiert.
Durch Umschreiben der Gleichung (1), die das Modell definiert, unter Verwendung der Matrizen 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 Matrizen 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) = α1 × DTH(k) + α2 × DTH(k – 1) + β1 × DUT(k – 1) + β2 × DUT(k – 2) + + βd × DUT(k – d) + γ1 + γ2 + ... + γd (35)wobei α1 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 DTHR(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 σpre(k) definiert. Die Reaching-Eingabe Urch(k) und die adaptive Eingabe Uadp(k) werden jeweils aus den folgenden Gleichungen (10a) und (11a) berechnet.
Der Modellparameter c1' ist ein Parameter, der eine Abweichung der Standardöffnung THDEF und der Störung repräsentiert. Daher ändert sich, wie in 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 dir ECU 7 ausgeführt werden, um die Funktionen des adaptiven Lernwertrechners 21, des Modellparameter-Identifizierers 22 und des Zustandsvorhersagers 23 zu realisieren.
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 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 10). Das Symbol (k), das einen gegenwärtigen Wert repräsentiert, kann manchmal weggelassen werden, wie in 10 gezeigt.
In Schritt S12 wird ein Prozess zur Berechnung der Modellparameter wie in 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 θL(k) berechnet wird.
In Schritt S13 wird ein Prozess der Durchführung von Berechnungen des Zustandsvorhersagens, wie in 21 gezeigt, ausgeführt, um den vorhergesagten Abweichungsbetrag PREDTH(k) zu berechnen.
Dann wird, unter Verwendung des in Schritt S12 berechneten korrigierten Modellparametervektors ⊝L(k) ein Prozess zur Berechnung der in 22 gezeigten Leitgröße Usl(k) in Schritt S14 ausgeführt. Insbesondere werden die äquivalente Regeleingabe Ueq, die Reaching-Eingabe Urch(k) und die adaptive 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 29 gezeigten Lernwertrechners 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 Lernwertrechner 21 unstabil ist, dann wird der Schaltfunktions-Setzparameter VPOLE auf einen vorbestimmten Stabilisierungswert XPOLESTB gesetzt (siehe Schritte S231 und S232 in 24), und die äquivalente Regeleingabe Ueq wird auf "0" gesetzt. Das heißt, der Regelprozess durch den Lernwertrechner 21 wird auf einen Regelprozess geschaltet, der nur auf der Reaching-Eingabe Urch und der adaptiven Eingabe Uadp beruht, um hierdurch die Regelung zu stabilisieren (siehe Schritte S206 und S208 in 22).
Wenn ferner der Lernwertrechner 21 unstabil geworden ist, werden die Gleichungen zur Berechnung der Reaching-Eingabe Urch und der adaptiven Eingabe Uadp geändert. Insbesondere werden die Werte des Reaching-Vorschrift-Regelfaktors F und des adaptiven Regelfaktors G auf Werte geändert, um den Lernwertrechner 21 zu stabilisieren, und die Reaching-Eingabe Urch und die adaptive Eingabe Uadp werden berechnet, ohne den Modellparameter b1 zu verwenden (siehe 27 und 28). Gemäß dem obigen Stabilisierungsprozess ist es möglich, den unstabilen Zustand des Lernwertrechners 21 schnell zu beenden und den Lernwertrechner 21 auf seinen stabilen Zustand zurückzubringen.
im Schritt S17 wird ein Prozess zur Berechnung der Standardöffnungsabweichung thdefadp, wie in 30 gezeigt, ausgeführt, um die Standardöffnungsabweichung thdefadp zu berechnen.
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 Drosselventilöftnungs-Abweichungsbetrag DTHHAT(k) aus Gleichung (18) in Schritt S32 berechnet. In Schritt S33 wird ein Prozess zur Berechnung des in 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 die Totzonenbestimmung unter Verwendung der in 7 gezeigten Funktion ausgeführt, um den korrigierten Identifikationsfehler idenl zu berechnen.
In Schritt S34 wird der Modellparametervektor ⊝(k) aus Gleichung (15a) berechnet. Dann wird der Modellparametervektor ⊝(k) in Schritt S35 dem Stabilisierungsprozess unterworfen. Das heißt, jeder der Modellparameter wird dem Begrenzungsprozess unterworfen, um den korrigierten Modellparametervektor θL(k) zu berechnen.
12 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung des Identifikationsfehlers idenl(k) zeigt, der im in 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 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 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 Modells niedriger wird als die tatsächlichen Charakteristiken in einem niederfrequenten Bereich. Im Ergebnis korrigiert der Lernwertrechner 21 die Regeleingabe zu stark.
Durch Ändern der Frequenzcharakteristiken der Gewichtung des Identifikationsalgorithmus zu den Charakteristiken, die in 13A mit der unterbrochenen Linie L2 angegeben sind, gemäß der Tiefpassfilterung, werden die Frequenzcharakteristiken des geregelten Objekts zu den Frequenzcharakteristiken geändert, die in 13B mit der unterbrochenen Linie L5 angegeben sind. Im Ergebnis werden die Frequenzcharakteristiken des Modells mit den tatsächlichen Frequenzcharakteristiken in Übereinstimmung gebracht, oder der Niederfrequenz-Stellfaktor des Modells wird auf einen Pegel korrigiert, der ein wenig höher ist als der tatsächliche Stellfaktor. Demzufolge lässt sich verhindert, dass die Regeleingabe durch den Lernwertrechner 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-Abweichungsbefirägen DTH(k – 1), DTH(k – 2) und dem Tastverhältnis DUT(k – d – 1) ausgeführt wird.
Zurück zu 12, worin die in 14 gezeigte Totzonenbestimmung in Schritt S56 ausgeführt wird. Im in 14 gezeigten Schritt S61 wird zum Beispiel "n" in Gleichung (24) auf zum Beispiel "5" gesetzt, um den quadratischen Mittelwert DDTHRSQA eines Änderungsbetrags der Soff-Drosselventilöffnung THR zu berechnen. Dann wird eine in 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 Identifikationsfehfer idenl(k) auf "0" gesetzt.
16 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess der Stabilisierung des Modellparametervektors θ(k) zeigt, der im in 11 gezeigten Schritt S35 ausgeführt wird.
Im in 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 17 gezeigte Begrenzungsprozess der Modellparameter a1' und a2' ausgeführt. In Schritt S73 wird der in 19 gezeigte Begrenzungsprozess des Modellparameters b1' ausgeführt. In Schritt S74 wird der in 20 gezeigte Begrenzungsprozess des Modellparameters c1' ausgeführt.
17 ist ein Flussdiagramm, das den Begrenzungsprozess der Modellparameter a1' und a2' zeigt, die im in 16 gezeigten Schritt S72 ausgeführt werden. 18 ist ein Diagramm, das den in 17 gezeigten Prozess darstellt, und bezieht sich auf 17.
In 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 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 "o"-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 "–7 " 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 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 XIDA1H 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 XIDA1 H 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 XIDA1H 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 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 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 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 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 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 17 gezeigte Begrenzungsprozess ausgeführt, um die Modellparameter a1' und a2' in den in 18 gezeigten stabilen Bereich zu bringen, um hierdurch die korrigierten Modellparameter a1 und a2 zu berechnen.
19 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess des Modellparameters b1' zeigt, der im in 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 101 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 FB1LMT auf "1" gesetzt. Wenn das b1-Begrenzungsflag FB1 LMT 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.
20 ist ein Flussdiagramm, das einen Begrenzungsprozess des Modellparameters c1' zeigt, der im in 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 XIDC1L 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 FC1LMT auf "1" gesetzt. Wenn das 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 FC1LMT 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.
21 ist ein Flussdiagramm, das einen Berechnungsprozess des Zustandsvorhersagers zeigt, der im in 9 gezeigten Schritt S13 ausgeführt wird.
In Schritt S121 werden die Matrix-Berechnungen ausgeführt, um die Matrixelemente α1, α2, β1, β2, y1 bis yd in der Gleichung (35) zu berechnen.
In Schritt S122 wird der vorhergesagte Abweichungsbetrag PREDTH(k) aus Gleichung (35) berechnet.
22 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung der an die Drosselventilbetätigungsvorrichtung 10 angelegten Regeleingabe Usl (= DUT) zeigt, der im in 9 gezeigten Schritt S14 ausgeführt wird.
In Schritt S201 wird ein Prozess zur Berechnung des vorhergesagten Schaltfunktionswerts σpre, der in 23 gezeigt ist, ausgeführt. In Schritt S202 wird ein Prozess zur Berechnung des integrierten Werts des vorhergesagten Schaltfunktionswerts σpre, der in 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-Eingabe Urch, die in 27 gezeigt ist, ausgeführt. In Schritt S205 wird ein Prozess zur Berechnung der adaptiven Eingabe Uadp, die in 28 gezeigt ist, ausgeführt.
In Schritt S206 wird bestimmt, ob das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB, das im in 29 gezeigten Prozess gesetzt ist, "1" ist oder nicht. Wenn das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB auf "1" gesetzt ist, so zeigt dies an, dass der Lernwertrechner 21 unstabil ist.
Wenn in Schritt S206 FSMCSTAB "0" ist, was anzeigt, dass der Lernwertrechner 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 Steuergröße Usl zu berechnen.
Wenn in Schritt S206 FSMCSTAB "1" ist, was anzeigt, dass der Lernwertrechner 21 unstabil ist, wird die Summe der Reaching-Vorschrift durch Eingabe Urch und der adaptiven Eingabe Uadp als die Steuergröße Usl berechnet. Anders gesagt, die äquivalente Regeleingabe Ueq wird zur Berechnung der Steuergröße Usl nicht verwendet, um hierdurch zu verhindern, dass das Regelsystem unstabil wird.
In den Schritten S209 und S210 wird bestimmt, ob sich die berechnete Steuergröße Usl in einem Bereich befindet oder nicht, der zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert XUSLH und einem vorbestimmten Untergrenzwert XUSLL definiert ist. Wenn sich die Steuergröße Usl in dem Bereich zwischen XUSLH und XUSLL befindet, endet der Prozess sofort. Wenn in Schritt S209 die Steuergröße Usl kleiner als oder gleich dem vorbestimmten Untergrenzwert XUSLL ist, wird in Schritt S212 die Steuergröße Usl auf den vorbestimmten Untergrenzwert XUSLL gesetzt. Wenn in Schritt S210 die Steuergröße Usl größer als oder gleich dem vorbestimmten Obergrenzwert XUSLH ist, wird in Schritt S211 die Steuergröße Usl auf den vorbestimmten Obergrenzwert XUSLH gesetzt.
23 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung des vorhergesagten Schaltfunktionswerts σpre zeigt, der im in 22 gezeigten Schritt S201 ausgeführt wird.
In Schritt S221 wird der Prozess zur Berechnung des Schaltfunktions-Setzparameters VPOLE, der in 24 gezeigt ist, ausgeführt. Dann wird in Schritt S222 der vorhergesagte Schaltfunktionswert σpre(k) aus Gleichung (36) berechnet.
In den Schritten S223 und S224 wird bestimmt, ob sich der berechnete vorhergesagte Schaltfunktionswert σpre(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 σpre(k) in dem Bereich zwischen XSGMH und XSGML befindet, endet der in 23 gezeigte Prozess sofort. Wenn in Schritt S223 der berechnete vorhergesagte Schaltfunktionswert σpre(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 σpre(k) auf den vorbestimmten Obergrenzwert XSGMH gesetzt.
24 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung des Schaltfunktions-Setzparameters VPOLE zeigt, der im in 23 gezeigten Schritt S221 ausgeführt wird.
In Schritt S231 wird bestimmt, ob das Stabilitäts-Bestimmungsflag FSMCSTAB "1" ist oder nicht. Wenn in Schritt 231 FSMCSTAB "1" ist, was anzeigt, dass der Lernwertrechner 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 Lernwertrechner 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 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 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 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 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 geschlossenen 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.
26 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung eines integrierten Werts von σpre, SUMSIGMA, des vorhergesagten Schaltfunktionswerts σpre zeigt. Dieser Prozess wird im in 22 gezeigten Schritt S202 ausgeführt. Der integrierte Wert SUMSIGMA dient zur Berechnung der Adaptiv-Vorschrift-Eingabe Uadp im in 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.
27 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung der Reaching-Eingabe Urch zeigt, der im in 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 Lernwertrechner 21 stabil ist, wird in Schritt S262 der Regelstellfaktor F auf einen normalen Stellfaktor XKRCH gesetzt, und wird in Schritt S263 die Reaching-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 Lernwertrechner 21 unstabil ist, wird in Schritt S264 der Regelstellfaktor F auf einen vorbestimmten Stabilisierungs-Stellfaktor XKRCHSTB gesetzt, und wird in Schritt S265 die Reaching-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-Eingabe Urch in einem Bereich befindet, der zwischen einem vorbestimmten Obergrenzwert XURCHH und einem vorbestimmten Untergrenzwert XURCHL definiert ist. Wenn sich die Reaching-Eingabe Urch in dem Bereich zwischen XURCHH und XURCHL befindet, endet der Prozess sofort. Wenn in Schritt S266 die Reaching-Eingabe Urch kleiner als oder gleich dem vorbestimmten Untergrenzwert XURGHL ist, wird in Schritt S268 die Reaching-Eingabe Urch auf den vorbestimmten Untergrenzwert XURCHL gesetzt. Wenn in Schritt S267 die Reaching-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 Lernwertrechner 21 unstabil wird, wird der Regelstellfaktor F auf den vorbestimmten Stabilisierungs-Stellfaktor XKRCHSTB gesetzt, und die Reaching-Eingabe Urch wird ohne Verwendung des Modellparameters b1 berechnet, was den Lernwertrechner 21 auf seinen stabilen Zustand zurückbringt. Wenn der von dem Modellparameter-Identifizierer 22 ausgeführte Identifizierungsprozess unstabil wird, wird der Lernwertrechner 21 unstabil. Daher kann unter Verwendung der Gleichung (49), die den Modellparameter b1 nicht enthält, welcher unstabil geworden ist, der Lernwertrechner 21 stabilisiert werden.
28 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung der adaptiven Eingabe Uadp zeigt, der im in 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 Lernwertrechner 21 stabil ist, wird in Schritt S272 der Regelstellfaktor G auf einen normalen Stellfaktor XKADP gesetzt, und wird in Schritt S273 die adaptiven 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 Lernwertrechner 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 Lernwertrechner 21 unstabil wird, wird der Regelstellfaktor G auf den vorbestimmten Stabilisierungsfaktor XKADPSTB gesetzt, und wird die adaptive Eingabe Uadp berechnet, ohne den Modellparameter b1 zu verwenden, was den Lernwertrechner 21 zu seinem stabilen Zustand zurückbringt.
29 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Bestimmung der Stabilität des Lernwertrechners zeigt, der im in 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 Lernwertrechner 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 Lernwerfrechner 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 Lernwertrechner 21 als stabil bestimmt, und in Schritt S287 wird ein erstes Bestimmungsflag FSMCSTAB1 auf "0" gesetzt. Wenn CNTSMCST größer als XSSTAB ist, wird der Lernwerfrechner 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.
30 ist ein Flussdiagramm, das einen Prozess zur Berechnung der Standardöffnungsabweichung thdefadp zeigt, der im in 9 gezeigten Schritt S17 ausgeführt wird.
Im in 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 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 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.
Insbesondere entspricht der in 11 gezeigte Prozess dem Identifiziermittel, und der in 30 gezeigte Prozess entspricht dem Lernwertrechner.
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.

Claims

Regelsystem für eine Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10), die ein Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator (6) zum Betätigen des Drosselventils (3) enthält, wobei die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) ein erstes Spannelement (4) zum Spannen des Drosselventils (3) in eine Schließrichtung sowie ein zweites Spannelement (5) zum Spannen des Drosselventils (3) in eine Öffnungsrichtung enthält, wobei das Regelsystem umfasst: einen Lernwertrechner (21) zum Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) einer Standardöffnung (THDEF) des Drosselventils (6); und einen Regler (7) zum Ansteuern der Drosselventil-Aktuatorvonichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF-thdefadp), so dass die Drosselventilöffnung (TH) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lernwertrechner (21) den Lernwert (THDEF-thdefadp) dann berechnet, wenn das Drosselventil (3) von dem Aktuator (6) betätigt wird, und dass die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) eine Öffnung (TH) des Drosselventils in der Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von dem Aktuator (6) betätigt wird.
Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen Identifizierer (22) zum Bestimmen zumindest eines Modellparameters (a1, a2, b1, c1) eines Modells der Drosselventil-Aktuatorvonichtung (10); wobei der Lernwertrechner (21) den Lernwert (THDEF- thdefadp) der Standardöffnung (THDEF) in Abhängigkeit von dem zumindest einen Modellparameter (a1, a2, b2, c1) berechnet.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Modell durch einen oder mehrere erste Modellparameter (a1, a2), welche für den Betrieb der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) relevant sind, einen zweiten Modellparameter (b1), der für eine Steuergröße der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) relevant ist, sowie einen dritten Modellparameter (c1), der für die Steuergröße und den Betrieb der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) irrelevant ist, definiert ist.
Regelsystem nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Lernwertrechner (21) den Lernwert (THDEF-thdefadp) der Drosselventilöffnung, bei der sich die Betriebscharakteristik des Drosselventils (3) ändert, gemäß dem dritten Modellparameter (c1) berechnet.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (7) einen Lernwertrechner (21) zum Ansteuern der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) mit der Gleitmodusregelung unter Verwendung des zumindest einen Modellparameters (a1, a2, b1, c1), der durch den Identifizierer (22) bestimmt wird, enthält.
Regelsystem nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die vom Lernwertrechner (21) an die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) ausgegebene Steuergröße (Usl) eine adaptive Größe (Uadp) enthält.
Regelsystem nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch ein Identifizierer (22), mit dem zumindest ein Modellparameter (a1, a2, b2, c1) eines Modells der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) bestimmt werden kann, wobei der Regler (7) die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des zumindest einen Modellparameters (a1, a2, b1, c1) ansteuert.
Regelsystem nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Regler (7, 21) die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) mit einer Gleitmodusregelung ansteuert.
Verfahren zum Regeln einer Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10), die ein Drosselventil (3) einer Brennkraftmaschine und einen Aktuator (6) zum Betätigen des Drosselventils (3) enthält, wobei die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung ein erstes Spannelement (4) zum Spannen des Drosselventils (3) in eine Schließrichtung sowie ein zweites Spannelement (5) zum Spannen des Drosselventils (3) in eine Öffnungsrichtung enthält, und wobei das Regelverfahren die Schritte aufweist: a) Berechnen eines Lernwerts (THDEF-thdefadp) einer Standardöffnung (THDEF) des Drosselventils (3); und b) Regeln der Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) unter Verwendung des Lernwerts (THDEF-thdefadp), so dass die Drosselventilöffnung (TH) mit einer Sollöffnung (THR) übereinstimmt, dadurch gekennzeichnet, dass der Lernwert (THDEF-thdefadp) dann berechnet wird, wenn das Drosselventil (3) von dem Aktuator (6) betätigt wird, und dass die Drosselventil-Aktuatorvorrichtung (10) eine Öffnung (TH) des Drosselventils bei einer Standardöffnung (THDEF) hält, wenn das Drosselventil (3) nicht von dem Aktuator (6) betätigt wird.