JP2000500893A - 妨害予測器を有する制御ユニットと、このような制御ユニットによって制御されるシステムと、このような制御ユニットによって制御される電気アクチュエータと、このようなアクチュエータを設けたスロットル装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 システムの第１状態変数、例えば、内燃機関において使用するスロットル装置のスロットルバルブ（７）の回転角（φ）を制御する制御ユニット（７５）であって、前記システムは、動作中に妨害変数、例えば、前記スロットル装置において空気流変動によって生じる振動する負荷トルクによって影響を受ける。制御ユニット（７５）は、前記システムの数学モデルに基づいて前記妨害変数の値を計算する妨害観測器（１２５）と、前記妨害変数の値を、前記値が妨害観測器（１２５）によって計算される第１時点の予め決められた期間後の第２時点に対して予測する妨害予測器（１２８）とを具える。このようにして、前記システムに実際に影響を与える妨害変数と、前記システムによって実現される前記妨害変数に対する補償との間の位相シフトを、前記妨害変数の高い周波数において防ぐ。特別な実施形態において、妨害予測器（１２８）は、学習段階および試験段階を有する人工ニューラルネットワーク（２０７）を具える。他の実施形態において、妨害予測器（１２８）は、ニューラルネットワーク（２０７）が学習段階である場合、妨害観測器（１２５）によって計算された前記妨害変数の値に対応する信号を供給し、ニューラルネットワーク（２０７）が試験段階である場合、前記第２時点に対して予測される前記妨害変数の値に対応する信号を供給する。

Description

【発明の詳細な説明】 妨害予測器を有する制御ユニットと、このような制御ユニットによって制御され るシステムと、このような制御ユニットによって制御される電気アクチュエータ と、このようなアクチュエータを設けたスロットル装置 本発明は、動作中の妨害変数によって影響を受けるシステムの第１状態変数を 制御する制御ユニットに関係し、この制御ユニットは、前記妨害変数を前記シス テムの数学モデルに基づいて計算する妨害観測器を具え、この妨害観測器は、測 定可能な前記システムの第２状態変数に対応する入力信号を受ける少なくとも１ つの入力部と、第１時点において計算された前記妨害変数の値に対応する出力信 号を供給する出力部とを有する。 本発明は、さらに、動作中の妨害変数によって影響を受けるシステムの第１状 態変数を制御する制御ユニットと、前記システムの少なくとも第２状態変数を測 定する測定装置とを具えるシステムに関係する。 本発明は、第１アクチュエータボディと、前記第１アクチュエータボディに関 して回転軸の周囲の回転角を通じて回転可能な第２アクチュエータボディと、前 記第２アクチュエータボディにおいて電磁気トルクを加えるエネルギー供給手段 と、前記第２アクチュエータボディの回転角を制御する制御ユニットとを具え、 前記制御ユニットが、前記第２アクチュエータボディの必要とされる回転角に対 応する入力信号を受ける入力部と、前記エネルギー供給手段を流れる必要とされ る電流に対応する出力信号を供給する出力部とを具える、電気アクチュエータ手 段にも関係する。 本発明は、さらに、内燃機関の吸気口に使用するスロットル装置に関係し、こ のスロットル装置は、スロットルバルブハウジングと、前記吸気口に接続可能な 通気路と、前記通気路において回転可能となるように前記スロットルバルブハウ ジングにおいてジャーナル化したスロットルバルブと、前記スロットルバルブを 回転させる電気アクチュエータとを具える。 序章において言及した種類の制御ユニットおよびシステムは、ＣＩＲＰの年報 紀要、Ｖｏｌ．４３、Ｎｏ．１、１９９４において発表された、H．Van Brussel 、他による論文「拡張された極の位置決め方法および妨害観測器に基づく正確な 動きコントローラ設計」から既知である。この既知の制御ユニットは、工作機械 における駆動装置の位置を制御する動き制御ユニットである。前記駆動装置の位 置は、動作中、ベアリングのような機械的インタフェースにおいて存在する摩擦 力およびスティクション力のような内的妨害変数と、金属除去動作中に生じる切 断力のような外的妨害変数とによって影響を受ける。これらのような妨害変数は 、大きな困難を伴ってのみ、測定可能である。前記既知の制御ユニットの妨害観 測器は、前記妨害変数を、前記駆動装置および工作機械の数学モデルに基づいて 、すなわち、制御すべき前記システムの物理学を記述する一次微分方程式の組に 基づいて計算するために使用されている。この方法において、前記妨害変数の計 算された値と、前記システムに実際に影響する妨害変数の値との間の偏差を補償 するためにのみフィードバック制御ループを必要とし、その結果、前記妨害は前 記制御ユニットによって迅速に補償される。 前記既知の制御ユニットおよびシステムの欠点は、前記制御ユニットが、前記 妨害が前記妨害観測器によって計算される時点と、制御すべき前記システムが前 記計算された妨害の補償を実際に実現する時点との間の時間遅延による、比較的 高い周波数を有する振動する妨害に対して正確に補償しないことであり、前記時 間遅延は、前記制御ユニットおよびシステムの特性によって決定される。この結 果、前記システムは、前記振動する妨害が前記システムの共振周波数付近の周波 数を有する場合、共振する。前記時間遅延が、前記制御ユニットの特性によって 決定されるだけでなく、前記制御ユニットによって制御される前記システムの特 性によっても決定されるため、前記既知の制御ユニットの欠点を、前記制御ユニ ットの制御ループをフィードバックすることによって回避することはできない。 本発明の目的は、前記既知の制御ユニットおよびシステムの上述した欠点を回 避し、その結果、比較的高い周波数と、前記システムの共振周波数付近の周波数 とを有する振動する妨害を、前記制御ユニットによって正確に補償する、序章に おいて言及した種類の制御ユニットおよびシステムを提供することである。 本発明によれば、前記制御ユニットは、この目的に対して、前記妨害観測器の 出力信号を妨害予測器の入力部に供給し、前記妨害予測器が、前記第１時点の予 め決められた期間後の第２時点に対して予測される前記妨害変数の値に対応する 出力信号を供給する出力部を有することを特徴とする。 本発明によれば、前記システムは、この目的に対して、該システムに用いる前 記制御ユニットを、本発明による制御ユニットにしたことを特徴とする。 前記予め決められた期間は、前記妨害変数の値が前記妨害観測器によって計算 される前記第１時点と、前記第１時点において計算された妨害変数の補償が前記 システムによって実際に実現される他の時点との間に生じる時間遅延に対応し、 前記時間遅延は、前記制御ユニットおよびシステムの特性によって決定される。 この方法において、前記第１時点において前記妨害予測器によって予測され、前 記第２時点における前記妨害変数の値に対応する前記妨害変数の値は、前記第２ 時点において前記システムに実際に影響する前記変数の値に対応し、その結果、 前記制御ユニットおよびシステムの時間遅延は、前記妨害予測器によって補償さ れる。この方法において、前記システムによって実際に実現される妨害の補償は 、前記システムに実際に影響する妨害と実際的に同期し、その結果、前記制御ユ ニットは、前記妨害変数が比較的高い周波数であっても、前記妨害変数が前記シ ステムの共振周波数に近い周波数を有する場合であっても、前記妨害を正確に補 償する。 本発明による制御ユニットの特別な実施形態は、前記妨害予測器が、前記第１ 時点まででこの第１時点を含むＮ個（Ｎ≧４）の連続する時点において前記妨害 観測器によって計算される前記妨害変数のＮ個の値を格納する入力メモリと、各 々が妨害変数のＮ個の計算された値の重み付けされた値を供給するＭ個（Ｍ≧４ ）の中間ニューロンと、前記中間ニューロンによって供給されるＭ個の重み付け された値の重み付けされた値を供給する出力ニューロンとを有する人工ニューラ ルネットワークを具え、前記出力ニューロンの重み付けされた値が、前記第２時 点に対して予測される前記妨害変数の値に対応するようにしたことを特徴とする 。前記人工ニューラルネットワークは、前記第２時点に対する前記妨害変数の値 を、前記第１時点まででこの第１時点を含むＮ個の連続する時点において前記妨 害観測器によって計算される前記妨害変数のＮ個の値に基づいて予測する。前記 ニュ ーラルネットワークの数ＮおよびＭが十分に大きく、例えば、１０以上である場 合、前記妨害変数の極めて正確な予測が、前記妨害予測器によって、前記妨害変 数が複雑な調波特性を有している場合であっても行われる。 本発明による制御ユニットの特別な実施形態は、前記妨害予測器に、前記第２ 時点に対して予測される前記妨害変数の値を格納する出力メモリと、前記第２時 点に対して予測される前記妨害変数の値と前記第２時点において前記妨害観測器 によって計算される妨害変数の値との偏差を決定する比較器とを具える逆伝播ネ ットワークを設け、前記逆伝播ネットワークを、前記ニューラルネットワークの ニューロンを前記偏差に依存する前記ニューロンの重み付け係数の計算によって 訓練することに適合させたことを特徴とする。例えば、前記第２時点に対して前 記ニューラルネットワークによって予測される前記妨害変数の値と、前記第２時 点において前記妨害観測器によって計算される前記妨害変数の値との間の偏差に 基づく勾配探索方法によって、前記ニューラルネットワークのニューロンを訓練 する、すなわち、前記ニューロンの重み付け係数を計算する。この方法において 、前記妨害観測器の重み付け係数を、前記妨害変数の周波数または振幅のような 特性が変化した場合、適合させる。したがって、前記妨害予測器は、前記妨害変 数の特性が変化する場合でも前記妨害変数の値を正確に予測することができる、 自己学習ロバストシステムである。 本発明による制御ユニットの他の実施形態は、前記ニューラルネットワークが 、前記第２時点まででこの第２時点を含むＫ個（Ｋ≧１）の連続する時点に対し て予測される前記妨害変数のＫ個の値を各々供給するＫ個の出力ニューロンを具 え、前記逆伝播ネットワークが、前記出力ニューロンの各々に対して別個の出力 メモリおよび別個の比較器を具え、前記逆伝播ネットワークを、前記ニューラル ネットワークのニューロンを前記Ｋ個の比較器によって決定されるＫ個の偏差に 応じて訓練することに適合させたことを特徴とする。この前記制御ユニットの他 の実施形態において、前記ニューラルネットワークのニューロンを、前記Ｋ個の 連続する時点に対して前記ニューラルネットワークによって予測される前記妨害 変数のＫ個の値と、前記Ｋ個の連続する時点において前記妨害観測器によって計 算される前記妨害変数のＫ個の値との間のＫ個の偏差に基づいて訓練する。数Ｋ が十 分に大きい場合、前記ニューロンは効率的に訓練され、その結果、前記ニューロ ンの訓練に必要な時間は最短になる。 本発明による制御ユニットの依然として他の実施形態は、前記逆伝播ネットワ ークを、前記偏差が予め決められた限界以上である場合にのみ、前記ニューロン を訓練することに適合させたことを特徴とする。この前記制御ユニットの実施形 態において、前記ニューラルネットワークによって予測される前記妨害変数の値 を、前記妨害観測器によって計算される前記妨害変数の対応する値と連続的に比 較する。前記ニューロンの訓練に必要な時間は、前記予め決められた限界によっ て決定され、前記限界の比較的小さい値は、比較的長い訓練時間と前記妨害変数 の極めて正確な予測とを招き、前記限界の比較的大きい値は、比較的短い訓練時 間と前記妨害変数のあまり正確でない予測とを招く。 本発明による制御ユニットの特別な実施形態は、前記妨害予測器が、前記妨害 観測器の出力信号を受ける第１入力部と、前記第２時点に対して予測される前記 妨害変数の値に対応する重み付けされた値を受ける第２入力部と、前記妨害予測 器の出力部に結合され、前記偏差が前記予め決められた限界以上である場合、前 記妨害観測器の出力信号を供給し、前記偏差が前記予め決められた限界以下であ る場合、前記重み付けされた値に対応する信号を供給する出力部とを有するスイ ッチを具えることを特徴とする。前記偏差が前記限界以下である場合、前記妨害 予測器は、前記ニューラルネットワークによって予測される前記妨害変数の値に 対応する信号を供給する。前記偏差が前記限界以上である場合、前記ニューラル ネットワークは、学習段階になり、前記制御ユニットの安定性を妨害するかもし れない出力信号を供給する。前記ニューラルネットワークの学習段階中、前記ス イッチの出力部が前記妨害観測器の出力部に接続されることから、前記予測器の 出力部は、前記妨害観測器によって計算された前記妨害変数の値に対応する信号 を供給する。この方法において、前記ニューラルネットワークの学習段階中、前 記予測器の出力部が、前記ニューラルネットワークによって供給される信号を供 給することが防止される。 序章において言及した種類の電気アクチュエータおよびスロットル装置は、WO 95/34903 から既知である。この既知のスロットル装置は、車両の内燃機関の吸 気口において使用され、車両の運転者によってアクセルペダルによって調節可能 であり、前記既知のアクチュエータは、前記スロットルバルブに適切な電磁気ト ルクを加えることによって、前記スロットル装置のスロットルバルブを動かすた めに使用される。前記アクセルペダルは、前記スロットル装置のスロットルバル ブに機械的に結合されていないが、前記電気アクチュエータに、前記スロットル 装置の通気路におけるスロットルバルブの必要とされる回転角に対応する電気信 号を受ける電気入力部を設けてあり、前記電気信号を、例えば、前記内燃機関の 燃料噴射システムおよび点火システムも制御する電子モータ管理システムによっ て供給する。前記スロットル装置の通気路におけるスロットルバルブの回転角は 、前記モータ管理システムによって、前記アクセルペダル位置の関数としてだけ でなく、例えば、エンジンの回転数、吸気圧および吸気温度の関数として調節さ れる。この方法において、前記内燃機関の性能、燃料消費、および排気ガスの成 分が改善される。 動作中、前記既知のスロットル装置のスロットルバルブと、したがって前記既 知の電気アクチュエータの第２アクチュエータボディとは、空気流振動および乱 流によって主に生じる、変動する妨害負荷を受けやすい。さらに、前記スロット ルバルブおよび第２アクチュエータボディは、前記スロットルバルブのベアリン グの機械的摩擦と、前記第１アクチュエータボディによって前記第２アクチュエ ータボディに加えられる静磁気力とによって生じる妨害負荷を受けやすい。これ らの妨害負荷は、前記スロットルバルブの回転角に影響し、大きな困難を伴って のみ測定可能である妨害変数を構成する。前記空気流振動および乱流は、エンジ ンの動作原理によって、特に、エンジンの燃焼室の吸気バルブが、動作中、周期 的に開閉するという事実によって生じ、前記振動の周波数は、エンジン速度に比 例する。前記振動は、前記通気路におけるスロットルバルブの不必要な旋回心軸 振動を招き、この振動は、前記スロットルバルブのベアリングの磨耗を招くだけ でなく、前記通気路におけるスロットルバルブの回転角の不正確と、前記エンジ ンの燃焼室への空気流の不正確も招く。 本発明によれば、前記電気アクチュエータは、該電気アクチュエータに用いる 前記制御ユニットを、本発明による制御ユニットにしたことを特徴とする。 本発明によれば、前記スロットル装置は、該スロットル装置に用いる前記電気 アクチュエータを、本発明による電気アクチュエータにしたことを特徴とする。 前記電気アクチュエータの制御ユニットの妨害観測器および妨害予測器を使用 し、前記スロットルバルブに加えられる妨害負荷を予測する。この方法において 、前記電気アクチュエータが、前記スロットルバルブに加えられた妨害負荷と実 際的に同期した補償電磁気トルクを前記スロットルバルブに加え、その結果、前 記制御ユニットが、前記妨害負荷の周波数が比較的高くても、すなわち、比較的 高いエンジン速度においても、前記妨害負荷が前記スロットル装置の共振周波数 付近の周波数を有する場合であっても、前記妨害負荷を正確に補償することが達 成される。 本発明による電気アクチュエータの特別な実施形態は、前記制御ユニットが、 前記必要とされる回転角に対応する入力信号を受ける入力部、および、前記第２ アクチュエータボディにおける必要とされる電磁気トルクに対応する信号を供給 する出力部を有する第１制御部材と、前記必要とされる電磁気トルクに対応する 信号を受ける入力部、および、前記必要とされる電流に対応する出力信号を供給 する出力部を有する第２制御部材とを具え、前記第１制御部材が前記妨害観測器 および妨害予測器を結合し、前記妨害観測器が前記第２アクチュエータボディに おいて加えられる負荷トルクを計算するようにしたことを特徴とする。この実施 形態における前記アクチュエータの制御ユニットに、いわゆるカスケード制御構 造を与え、この構造において、前記第１制御部材は、前記アクチュエータの機械 的特性および前記妨害予測器によって予測される妨害負荷トルクを考慮する前記 必要とされる電磁気トルクの特別な計算を可能にし、前記第２制御部材は、前記 アクチュエータの電磁気特性を考慮する前記必要とされる電流の特別な計算を可 能にする。一方で前記アクチュエータの機械的特性および負荷トルクと、他方で 前記アクチュエータの電磁気特性とを別々に考慮することから、前記アクチュエ ータのこれらの特性についての知識は、比較的特別で詳細に考慮され、その結果 、前記第１および第２制御部材の計算は比較的正確であり、前記第１および第２ 制御部材間の協働は極めて効率的である。これは、必要とされる回転角が達成さ れる前に前記制御部材によって行わなければならない繰り返しの計算の数を制限 す る。 本発明による電気アクチュエータの特別な実施形態は、前記第１制御部材が、 前記必要とされる電磁気トルクに対応する信号を供給する出力部と、前記必要と される回転角に対応する入力信号によって決定されるフィードフォワード制御信 号を受ける第１入力部と、前記必要とされる回転角に対応する入力信号によると 共に、回転角センサによって供給され、前記第２アクチュエータボディの測定さ れた回転角に対応する信号によって決定されるフィードバック制御信号を受ける 第２入力部と、前記妨害予測器の出力信号を受ける第３入力部とを具える加算器 を具えることを特徴とする。前記フィードフォワードおよびフィードバック制御 信号を加算することによって、前記必要とされる電磁気トルクの高速かつ正確な 計算および制御が達成される。前記妨害予測器の出力信号の前記フィードフォワ ードおよびフィードバック制御信号への加算は、前記妨害負荷トルクの補償に必 要な電磁気トルクの成分を含むために、前記フィードバック制御信号を前記制御 ユニットのフィードバック制御ループにおいて計算する必要がないという結果を 有する。これは、前記フィードバック制御ループの必要な収束時間と、したがっ て前記制御ユニットの応答時間とを（一層）さらに改善する。 本発明による電気アクチュエータの他の実施形態は、前記制御ユニットが、前 記必要とされる電流に対応する信号を受ける第１入力部と、電流センサによって 供給され、前記エネルギー供給手段を流れる測定された電流に対応する信号を受 ける第２入力部と、前記必要とされる電流に対応する信号および前記測定された 電流に対応する信号間の差に比例する差信号を供給する出力部とを有する比較器 を具え、前記制御ユニットが、前記差信号を受ける入力部と、前記エネルギー供 給手段に供給すべき電流に対応する信号を供給する出力部とを有するレギュレー タをさらに具えることを特徴とする。前記比較器、電流センサおよびレギュレー タは、前記制御ユニットの電流制御ループに属する。前記レギュレータは、前記 エネルギー供給手段に供給される電流に対応する信号を、前記差信号がゼロに等 しくなるように決定し、その結果、前記エネルギー供給手段を流れる測定された 電流は、前記制御ユニットによって決定された必要とされる電流と正確に等しい 。 本発明による電気アクチュエータの依然として他の実施形態は、前記妨害観測 器が、前記測定された電流に対応する信号を受ける入力部を有し、前記妨害観測 器が、前記回転角と、前記第２アクチュエータボディの角速度と、前記負荷トル クとを、前記アクチュエータに関する３つの状態式に基づいて計算するようにし たことを特徴とする。前記測定された電流に対応する信号を、前記制御ユニット の電流制御ループにおいて使用する前記電流センサによって供給する。前記制御 ユニットが電流制御ループを具えることから、前記アクチュエータのエネルギー 供給手段を流れる電流の値は、前記電流制御ループによって与えられ、前記エネ ルギー供給手段に加えられる電圧によっては与えられない。したがって、前記エ ネルギー供給手段を流れる電流の値は前記電流制御ループによって規定され、そ の結果、前記妨害観測器の基礎になる前記アクチュエータの数学モデルは、加え られた電圧の関数としての前記電流の通常の微分方程式を省くことができる。こ れらの理由のために、前記数学モデルが３つの状態式のみを具えることから、前 記妨害観測器は、比較的簡単であり、オンライン計算に好適である。 本発明による電気アクチュエータの特別な実施形態において、前記妨害観測器 が、前記測定された回転角に対応する信号を受ける他の入力部と、前記測定され た回転角および計算された回転角の偏差を決定する比較器と、前記計算された回 転角、計算された角速度、および計算された負荷トルクを、前記偏差に比例する 値によって補償する加算器とを具えることを特徴とする。この実施形態において 、前記妨害観測器によって計算され、前記妨害観測器の基礎になる数学モデルに おける不正確によって生じる前記回転角、角速度および負荷トルクの値における 不正確は、フィードバックループによって補償される。補償された回転角は、前 記計算された回転角と、前記偏差および第１重み付け係数の積との和であり、補 償された角速度は、前記計算された角速度と、前記偏差および第２重み付け係数 の積との和であり、補償された負荷トルクは、前記計算された負荷トルクと、前 記偏差および第３重み付け係数の積との和であり、前記第１、第２および第３重 み付け係数は、いわゆる極の位置決め方法によって決定される。 本発明を、図面の参照と共に以下により詳細に説明する。 図１は、内燃機関の吸気口において使用する、本発明によるスロットル装置を 図式的に示す。 図２ａは、図１のスロットル装置において用いる、本発明による電気アクチュ エータの、無エネルギー供給状態における断面図である。 図２ｂは、図２ａの電気アクチュエータをエネルギー供給状態において示す。 図３は、図２ａの電気アクチュエータにおいて用いる、本発明による制御ユニ ットを図式的に示す。 図４ａは、エンジンのモータ管理システムによって電気アクチュエータの回転 角対時間のプロファイルを示す。 図４ｂは、図３の制御ユニットのプロファイル発生器によって発生された回転 角対時間のプロファイルを示す。 図５は、図３の制御ユニットの妨害観測器を図式的に示す。 図６ａは、図３の制御ユニットの妨害予測器を図式的に示す。 図６ｂは、図６ａの妨害予測器の１個の中間ニューロンを図式的に示す。 図７は、本発明による制御ユニットを具える発生装置を図式的に示す。 図１に示す本発明によるスロットル装置は、管状通気路３およびフランジ５を 有するスロットルバルブハウジング１を具え、このフランジ５によって、前記ス ロットル装置を、図示しない内燃機関の吸気口またはマニホルドに接続すること ができる。前記スロットル装置は、通気路３の直径を通って延在する軸９にすえ 付けられた円盤状スロットルバルブをさらに具える。軸９をスロットルバルブハ ウジング１のフランジ５において回転可能にジャーナル化し、スロットルバルブ ７が通気路３において回転可能となるようにする。スロットルバルブが回転した 場合、通気路３の開口と、前記内燃機関の燃焼室への空気流とは、変化する。 スロットルバルブ７を、通気路３において、スロットルバルブハウジング１の アクチュエータハウジング１５においてすえ付けられた第１アクチュエータボデ ィ１３と、軸９においてすえ付けられた第２アクチュエータボディ１７とを具え る電気アクチュエータ１１によって回転可能とする。図２ａおよび２ｂに示すよ うに、第２アクチュエータボディ１７は、直径方向に磁化されると共に北極Ｎお よび南極Ｓを有する円筒形永久磁石ロータボディ１９を具える。第１アクチュエ ータボディ１３は、焼結鉄のような高透磁性を有する材料製または磁石鋼積層の Ｕ字型ステータボディ２１を具える。Ｕ字型ステータボディ２１は、ベース２７ によって相互接続された２つのリム２３、２５を具える。電気アクチュエータ１ １は、ベース２７によって支持された電気コイル３１を有するエネルギー供給手 段２９をさらに具える。ステータボディ２１のリム２３、２５に、ポールシュー ３３、３５を各々設け、ポールシュー３３、３５は各々曲面３７、３９を有する 。図２ａおよび２ｂが示すように、ポールシュー３３、３５の曲面３７、３９は 、永久磁石ロータボディ１９を取り囲み、面３７は、ロータボディ１９およびポ ールシュー３３間の空気ギャップ４１を規定し、面３９は、ロータボディ１９お よびポールシュー３５間の空気ギャップ４３を規定する。さらに、第１ギャップ ４５および第２ギャップ４７がポールシュー３３、３５間に存在し、第１スロッ ト４９をポールシュー３３の面３７の中央に設け、第２スロット５１をポールシ ュー３５の面３９の中央に設ける。このように、面３７は、第１面部分５３およ び第２面部分５５に分割され、面３９は、第１面部分５７および第２面部分５９ に分割され、空気ギャップ４１は、第１空気ギャップ部分６１および第２空気ギ ャップ部分６３に分割され、空気ギャップ４３は、第１空気ギャップ部分６５お よび第２空気ギャップ部分６７に分割される。図２ａおよび２ｂが示すように、 直径方向に向かい合った空気ギャップ部分６１、６７の幅は、直径方向に向かい 合った空気ギャップ部分６３、６５の幅よりも狭い。 空気ギャップ部分６１、６７の幅が空気ギャップ部分６３、６５の幅よりも狭 いことから、静磁気トルクＴ_MSが、第１アクチュエータボディ１３によって、第 ２アクチュエータボディ１７に加えられ、第２アクチュエータボディ１７を、電 気コイル３１がエネルギー供給しない場合の図２ａに示す静止位置に強制する。 静磁気トルクＴ_MSを増すために、図２ａおよび２ｂにおいて破線で示す永久補助 磁石６９を代わりに、ポールシュー３３の第１表面部分５３においてと、ポール シュー３５の第２表面部分５９においてとにすえ付けてもよい。電気コイル３１ にエネルギー供給した場合、電磁気トルクＴ_EMが第２アクチュエータボディ１７ に加えられ、第２アクチュエータボディ１７は、図２ａに示す静止位置から、前 記静止位置に対する第２アクチュエータボディ１７の回転角φによって特徴付け られる図２ｂに示す位置の方に回転する。外力がスロットルバルブ７に加えられ ない場合、図２ｂに示す位置において、電磁気トルクＴ_EMは静磁気トルクＴ_MSに 等しい。コイル３１を流れる電流をスイッチオフした場合、第２アクチュエータ ボディ１７およびスロットルバルブ７は、静磁気トルクＴ_MSの影響を受けるこれ らの静止位置に再び戻る。図２ｂに示す位置における前記バルブの回転角φは、 電気コイル３１を流れる電流によって規定され、以下に説明する方法において、 コイル３１を流れる電流の調節によって調節される。 図２ａに示す電気アクチュエータ１１の静止位置は、第２アクチュエータボデ ィ１７に加えられる静磁気トルクＴ_MSがゼロである第２アクチュエータボディ１ ７およびスロットルバルブ７の位置に正確に対応しないことに注意されたい。図 １が示すように、前記スロットル装置は機械式ストッパ７１も具え、第２アクチ ュエータボディ１７は、コイル３１がエネルギー供給されない場合、ストッパ７ １にぶつかって静止するカム７３を具える。カム７３がストッパ７１にぶつかっ て静止する第２アクチュエータボディ１７の静止位置は、静磁気トルクＴ_MSがゼ ロである第２アクチュエータボディ１７の位置と僅かに異なるため、カム７３は 、静磁気トルクＴ_MS,0の影響を受けてストッパ７１にぶつかって静止する。図１ が示すように、この位置は、通気路３におけるスロットルバルブ７のいわゆるリ ムホームポジションに対応し、このリムホームポジションは、通気路３の開口が 最小であるスロットルバルブ７のいわゆるアイドリング位置とは僅かに異なる。 例えば、前記スロットル装置の電気エネルギー供給が止まった場合に生じるスロ ットルバルブ７のリムホームポジションにおいて、通気路３の開口は、前記内燃 機関の燃焼室に向かって小さい空気流を与え、その結果、前記エンジンの緊急動 作は、依然として可能である。ストッパ７１は、機械的に調節可能であり、その 結果、スロットルバルブ７のリムホームポジションにおいて通気路３を流れる空 気流は、調節可能である。通気路３の開口が各々最小および最大になるアイドリ ングおよびフルスロットル位置を含む、スロットルバルブ７のすべての他の位置 において、電流がコイル３１に供給される。 図１が示すように、電気アクチュエータ１１は、電気制御ユニット７５をされ に具え、この電気制御ユニット７５によって、スロットルバルブ７の回転角φを 制御する。制御ユニット７５を図３において図式的に示し、この制御ユニット７ ５は、第２アクチュエータボディ１７およびスロットルバルブ７の必要とされる 回転角φに対応する電気信号ｕφを受ける電気入力部７７と、アクチュエータ１ １のエネルギー供給手段２９を流れる電流を決定する電気信号ｕ_cを供給する電 気出力部７９とを具える。信号ｕφを前記内燃機関の電子モータ管理システムに よって供給し、このシステムは図示しない。前記電子モータ管理システムは、運 転者によって操作されるアクセルペダルの位置の関数であるだけでなく、例えば 、エンジンの回転数や、吸気圧および吸気温度や、エンジン温度のような他のパ ラメータの関数でもある信号ｕφの値を決定する。さらに、前記モータ管理シス テムは、エンジンの冷間起動中および後のエンジンのアイドリング速度も制御し 、その結果、通常の空気逃がしシステムは必要ない。前記モータ管理システムは 、エンジンの燃料噴射装置および点火装置も制御する。このように、エンジンの 燃料噴射装置、点火装置およびスロットル装置は、互いに調子を合わせ、その結 果、エンジンの性能、燃料消費、および排気ガスの成分が改善される。 図３がさらに示すように、制御ユニット７５は、第１制御部材８１および第２ 制御部材８３を具える。第１制御部材８１は、制御ユニット７５の電気入力部７ ７と、第２アクチュエータボディ１７に加えるべき必要とされる電磁気トルクＴ_EM に対応する電気信号ｕ_EMを供給する電気出力部８５とを具える。第２制御部材 ８３は、第１制御部材８１から信号ｕ_EMを受ける電気入力部８７と、エネルギー 供給手段２９を流れる必要とされる電流に対応する電気信号ｕ_Iを供給する電気 出力部８８とを具える。 図３が示すように、第１制御部材８１は、信号ｕφを受ける第１電気入力部９ １と、第２アクチュエータボディ１７およびスロットルバルブ７の測定された回 転角に対応する電気信号ｕφφを受ける第２電気入力部９３とを有するプロファ イル発生器８９を具える。信号ｕφφを、前記スロットル装置の回転角センサ９ ５によって、通常の高周波フィルタ９７を経て供給する。図１が示すように、回 転角センサ９５を、スロットルバルブハウジング１において、電気アクチュエー タ１１から離れた軸９の終端付近においてすえ付ける。プロファイル発生器８９ は、測定された実際の回転角φ_Mから必要とされる回転角φ_Rまで続く回転角対時 間プロファイルを発生する。図４ａは、前記必要とされる回転角がφ_Mから時間 ｔ₀におけるφ_Rに不連続に変化する場合に、前記モータ管理システムによっ て要求される回転角対時間プロファイルの一例を示す。必要な電磁気トルクが無 限大であるため、このようなプロファイルを電気アクチュエータ１１によって実 現することはできない。図４ｂは、前記回転角が、時点ｔ₀およびｔ₁間にφ_Mか らφ_Rに滑らかに変化する場合に、プロファイル発生器８９によって発生される 回転角対時間プロファイルを示す。図４ｃは、図４ｂの回転角対時間プロファイ ルに対応する角加速度対時間プロファイルを示す。プロファイル発生器８９は、 前記角加速度対時間プロファイルに従って要求される角加速度と、前記スロット ル装置の回転可能部品の慣性モーメントとの積であるフィードフォワード制御信 号ｕ_FFを供給する第１電気出力部９９を具える。したがって、信号ｕ_FFは、前記 角加速度を実現するために必要な電磁気トルク成分に対応する。プロファイル発 生器８９は、プロファイル発生器８９によって発生される回転角対時間プロファ イルに対応する電気基準信号ｕφ_Rを供給する第２電気出力部１０１をさらに具 える。このように、前記モータ管理システムによって供給される信号ｕφの瞬間 的な不連続変化は、プロファイル発生器９８によって、フィードフォワード制御 信号ｕ_FFおよび基準信号ｕφ_Rのプロファイルに転換でき、これらのプロファイ ルは、電気アクチュエータ１１の動的特性にかんがみて適しているだけでなく、 アクチュエータ１１の制御可能性にかんがみて適している。 図３がさらに示すように、第１制御部材８１は、信号ｕφφを受ける第１電気 入力部１０５と、基準信号ｕφ_Rを受ける第２電気入力部１０７とを有する比較 器１０３を具える。比較器１０３は、信号ｕφφおよびｕφ_R間の差に比例する 差信号ｕ_Dφを供給する電気出力部１０９を具える。差信号ｕ_Dφを、ＰＩＤレギ ュレータ１１３の電気入力部１１１に供給し、このＰＩＤレギュレータ１１３は 、フィードバック制御信号ｕ_FBを供給する電気出力部１１５をさらに具える。 フィードフォワード制御信号ｕ_FFおよびフィードバック制御信号ｕ_Fφを、第 １制御部材８１の電気加算器１２１の第１電気入力部１１７および第２電気入力 部１１９に各々供給する。図３が示すように、加算器１２１は、スロットルバル ブ７および第２アクチュエータボディ１７に加えられる予測される負荷トルクＴ_LP に対応する電気信号ｕ_PLTを受ける第３電気入力部１２３をさらに具える。動 作中、スロットルバルブ７および第２アクチュエータボディ１７は、上述したよ うに電磁気トルクＴ_EMおよび静磁気トルクＴ_MSを受けるだけでなく、軸９のベア リングの摩擦力によって生じるトルクや、通気路３を流れる空気によってスロッ トルバルブ７に加えられる空気流力によって生じるトルクのような他のトルクも 受ける。したがって前記スロットル装置は、第１状態変数、すなわちスロットル バルブ７の回転角が、妨害変数、すなわち、静磁気トルクＴ_MS、前記摩擦力によ って生じるトルクおよび空気流力によって生じるトルクから成る負荷トルクによ って影響を受けるシステムを構成する。前記第１状態変数の値を、電気アクチュ エータ１１の電磁気トルクＴ_EMを調節する制御ユニット７５によって制御する。 前記負荷トルクを、直接測定できないか、大きな困難を伴ってのみ測定できるこ とから、制御ユニット７５の第１制御部材８１は、前記妨害変数、すなわち、第 ２アクチュエータボディ１７およびスロットルバルブ７に加えられる負荷トルク を、前記スロットル装置および電気アクチュエータ１１の数学モデルに基づいて 計算する、いわゆる妨害観測器１２５を具える。以下により詳細に説明する妨害 観測器１２５は、第１時点において妨害観測器１２５によって計算された負荷ト ルクの値に対応する電気信号ｕ_CLTを供給する電気出力部１２６を具える。前記 信号ｕ_CLTを、妨害予測器１２８の電気入力部１２７に供給する。以下により詳 細に説明する妨害予測器１２８は、前記第１時点の予め決められた期間後の第２ 時点に対して予測される負荷トルクの値に対応する信号ｕ_PLTを供給する電気出 力部１２９を具える。妨害予測器１２８を使用する理由も、以下に説明する。 加算器１２１は、第２アクチュエータボディ１７に加えられるべき必要とされ る電磁気トルクに対応する電気信号ｕ_EMを出力する電気出力部１３１を具える。 信号ｕ_EMを、信号ｕ_FF、ｕ_FBおよびｕ_PLTの数学的な和とする。このように、必 要とされる電磁気トルクＴ_EMは、スロットルバルブ７の必要とされる角加速度を 実現するために必要な電磁気トルク成分と、前記予測される負荷トルクに対して 補償するために必要な電磁気トルク成分と、信号ｕ_FBによって表されるフィード バック電磁気トルク成分との和である。ＰＩＤレギュレータ１１３は、信号ｕ_FB を、差信号ｕ_Dφがゼロに等しくなるように決定し、その結果、スロットルバル ブ７の測定された回転角は、プロファイル発生器８９によって発生された前記回 転角対時間プロファイルに従って正確に変化する。比較器１０３が、通常のよう に、信号ｕφφおよびｕφ間の差を決定せず、信号ｕφφおよびｕφ_R間の差を 決定することから、ＰＩＤレギュレータ１１３による信号ｕ_FBの制御は極めて安 定し、その結果、ＰＩＤレギュレータ１１３の通常のワインドアップ効果および 動的オーバーシュートは生じない。さらに、ＰＩＤレギュレータ１１３による信 号ｕ_FBの制御は、加算器１２１の使用の結果として極めて高速である。信号ｕ_FF およびｕ_PLTを信号ｕ_FBに加算することから、ＰＩＤレギュレータ１１３は、ス ロットルバルブ７の必要とされる角加速度を実現するために必要な電磁気トルク 成分と、前記予測される負荷トルクに対して補償するために必要な電磁気トルク 成分とを計算する必要がない。フィードバック制御ループにおけるＰＩＤコント ローラによるこれらの電磁気トルク成分の計算は、静磁気トルクＴ_MSと回転角φ との関係が激しく非線形的になるほど、種々のコントローラ標本化時間を必要と し、その結果、制御ユニット７５の応答時間は悪化し、前記ＰＩＤコントローラ が不安定になる危険性は増す。加算器１２１によって、ＰＩＤレギュレータ１１ ３は、前記予測される負荷トルクと、スロットルバルブ７および第２アクチュエ ータボディ１７に実際に影響する負荷トルクとの間の比較的小さい偏差を計算す ることのみを必要とする。制御ユニット７５の応答時間および精度は、それによ って改善される。 図３が示すように、第１制御部材８１は、信号ｕ_EMが予め決められた値を越え た場合、信号ｕ_EMを制限する電気リミッタ１３３をさらに具える。前記信号ｕ_EM の制限値を、第２アクチュエータボディ１７およびスロットルバルブ７に加えら れる電磁気トルクが、予め決められた最大トルク値を決して越えないように決定 する。このように、電気アクチュエータ１１の機械的損傷または機能不全と、エ ネルギー供給手段２９のオーバーシュートとを回避する。加算器１２１によって 供給される信号ｕ_EMが前記予め決められた値を越えた場合、信号ｕ_EMの値を、リ ミッタ１３３によって前記制限値に調節する。 図３がさらに示すように、制御ユニット７５の第２制御部材８３は、第２制御 部材８３の入力部８７から信号ｕ_EMを受ける第１電気入力部１３７と、回転角セ ンサ９５から信号ｕφφを受ける第２電気入力部１３９と、必要とされる電磁気 トルクＴ_EMを達成するために必要なエネルギー供給手段２９の電気コイル３１を 流れる電流に対応する電気信号ｕ_Iを供給する電気出力部１４１とを有する電気 メモリ１３５を具える。電磁気トルクＴ_EMの値は、第２アクチュエータボディ１ ７の回転角φと、コイル３１を流れる電流の値とに依存する。電磁気トルクＴ_EM と、回転角φと、コイル３１を流れる電流との関係は、第１および第２アクチュ エータボディ１３、１７と、エネルギー供給手段２９との構造および構成に依存 する。前記関係を計算または測定し、表の形態においてメモリ１３５に格納する 。このように、前記測定された回転角において必要とされる電磁気トルクを達成 するために必要な前記電流値を、メモリ１３５から、正確且つ簡単に、実質的な 遅延なしに読み出す。前記必要とされる電流の通常の計算機による計算は、前記 電磁気トルクと、回転角と、電流との関係が激しく非線形的になるほど、相当の 時間を必要とすることに注意されたい。メモリ１３５の使用によって、加算器１ ２１との組み合わせにおいてＰＩＤレギュレータ１１３によって得られる制御ユ ニット７５の短い応答時間は、第２制御部材８３によって悪化しない。 制御ユニット７５は、第２制御部材８３の出力部８８から信号ｕ_Iを受ける第 １電気入力部１４５と、エネルギー供給手段２９を流れる測定された電流に対応 する電気信号ｕ_IIを受ける第２電気入力部１４７と、信号ｕ_Iおよびｕ_II間の差 に比例する差信号ｕ_DIを供給する電気出力部１４９とを有する比較器１４３をさ らに具える。信号ｕ_IIを、電流センサ１５１によって、通常の高周波フィルタ１ ５３を経て供給する。電流センサ１５１は、電気アクチュエータ１１のパワーエ ンドステージ１５５によってエネルギー供給手段２９に供給される電流を測定す る。図３において、電流センサ１５１およびパワーエンドステージ１５５を、図 式的にのみ示す。さらに、制御ユニット７５は、差信号ｕ_DIを受ける電気入力部 １５９と、パワーエンドステージ１５５によってエネルギー供給手段２９に供給 すべき電流に対応する電気信号ｕ’_Iを供給する電気出力部１６１とを有するＰ Ｉレギュレータ１５７を具える。ＰＩレギュレータ１５７は、信号ｕ’_Iを、差 信号ｕ_DIがゼロに等しくなるように決定し、その結果、パワーエンドステージ１ ５５によってエネルギー供給手段２９に供給された測定された電流は、第２制御 部材８３によって決定された必要とされる電流に等しくなる。 図３がさらに示すように、電気アクチュエータ１１のパワーエンドステージ１ ５５に、例えばバッテリから一定の電圧を印加する。パワーエンドステージ１５ ５は、４個のＮＰＮトランジスタ、すなわち、２個の上部トランジスタ１６３、 １６５と、２個の下部トランジスタ１６７、１６９と、２個の電気インバータ１ ７１、１７３とを具える。トランジスタ１６３、１６５、１６７、１６９および インバータ１７１、１７３を、通常のブリッジ配置において相互接続する。トラ ンジスタ１６３、１６５、１６７、１６９を、制御ユニット７５のパルス幅変調 器１７５によって通常の方法において駆動し、このパルス幅変調器１７５は、Ｐ Ｉレギュレータ１５７によって供給される信号ｕ’_Iを受ける第１電気入力部１ ７７と、電流センサ１５１によって供給されるｕ_IIを受ける第２電気入力部１７ ９とを具える。パルス幅変調器１７５の第１電気出力部１８１を、下部トランジ スタ１６７のベースに接続すると共に、インバータ１７１を経て上部トランジス タ１６３のベースに接続し、パルス幅変調器１７５の第２電気出力部１８３を、 下部トランジスタ１６９のベースに接続すると共に、インバータ１７３を経て上 部トランジスタ１６５のベースに接続する。信号ｕ’_Iを、パルス幅変調器１７ ５によって、パルス幅変調器１７５の第１および第２電気出力部１８１、１８３ の各々における、相補脈動駆動信号ｕ_cおよび−ｕ_cに変換する。駆動信号ｕ_cお よび−ｕ_cの極性に応じて、下部トランジスタ１６７および上部トランジスタ１ ６５を開にし、それによって、エネルギー供給手段２９における電流をある方向 において通すか、下部トランジスタ１６９および上部トランジスタ１６３を開に し、それによって、エネルギー供給手段２９における電流を逆方向において通す 。パルス幅変調器１７５は、電流センサ１５１によって供給される信号ｕ_IIが予 め決められた制限値を越えた場合、駆動信号ｕ_cおよび−ｕ_cのパルス幅を制限す る電気リミッタをさらに具える。このように、コイル３１を流れる電流のパルス 幅は、エネルギー供給手段２９の熱特性をかんがみて適切な値に制限される。エ ネルギー供給手段２９および電気アクチュエータ１１のオーバーシュートを導く 恐れがあるコイル３１における過電流は、このように回避される。 上述した制御ユニット７５は、いわゆるカスケード制御構造を有し、この構造 に従って、最初に、必要とされる回転角に対応する信号ｕφを必要とされる角加 速度に対応する信号に変換し、次に、この必要とされる角加速度に対応する信号 を必要とされる電磁気トルクに対応する信号ｕ_EMに変換し、最後に、この必要と される電磁気トルクに対応する信号ｕ_EMをエネルギー供給手段２９を流れる必要 とされる電流に対応する信号ｕ_Iに変換する。上述したように、第１および第２ 制御部材８１、８３を有するこの改善されたカスケード制御構造は、電気アクチ ュエータ１１の機械的特性、および、妨害予測器１２８によって予測される妨害 負荷トルクを考慮した必要とされる電磁気トルクＴ_EMの特別な計算と、アクチュ エータ１１の電磁気特性を考慮した前記必要とされる電流の特別な計算とを可能 にする。この改善されたカスケード制御構造は、前記必要とされる電流を中間制 御ステップが無いかより少ないフィードバック制御ループによる繰り返しの方法 において計算する一般的で普通の制御構造と比較して短い、制御ユニット７５の 応答時間を導く。前記一般的で普通の制御構造は、特に、前記必要とされる電流 および回転角間の関係が激しく非線形的であるため、多数の繰り返しの計算を必 要とし、したがって、長い応答時間を導く。 上述したように、妨害観測器１２５を、第２アクチュエータボディ１７および スロットルバルブ７に加えられる負荷トルクを、前記スロットル装置および電気 アクチュエータ１１の数学モデルに基づいて計算するために使用し、その結果、 前記負荷トルクの困難で信頼できない測定が回避される。妨害観測器１２５の下 に置く数学モデルは、以下のように示す３つの一次微分方程式に基づく。 Ｊ．ｄω／ｄｔ＝ｋ（φ）．Ｉ_ACT−Ｔ_LOAD［１］ ω＝ｄφ／ｄｔ［２］ ｄＴ_LOAD／ｄｔ＝０［３］ 式［１］は、スロットルバルブ７および第２アクチュエータボディ１７の運動方 程式であり、ここで、Ｊを前記スロットル装置の回転可能部品の慣性モーメント とし、ωを前記スロットル装置の回転可能部品の角速度とし、ｋ（φ）．Ｉ_ACT を第２アクチュエータボディ１７に加えられる電磁気トルクＴ_EMとし、ｋ（φ） を回転角φに依存する係数とし、Ｉ_ACTをエネルギー供給手段２９を流れる電流 とし、Ｔ_LOADをスロットルバルブ７および第２アクチュエータボディ１７に加え られる負荷トルクとする。式［２］は、スロットルバルブ７の角速度ωおよび回 転角φ間の関係を記述する。式［３］は、前記負荷トルクに関する単純化仮定、 すなわち、前記負荷トルクは一定であるということを具える。 エネルギー供給手段２９を流れる電流Ｉ_AcTが、制御ユニット７５のＰＩレギ ュレータによって決定され、電気アクチュエータ１１のパワーエンドステージ１ ５５に印加される電圧によっては決定されないことから、妨害観測器１２５の下 に置く数学モデルは、エネルギー供給手段２９を流れる電流と、エネルギー供給 手段２９に印加される電圧との間の関係を記述する第４の微分方程式をなしです ませることができる。図３が示すように、妨害観測器１２５は、電流センサ１５ １によって供給され、エネルギー供給手段２９を流れる測定された電流に対応す る信号ｕ_IIを受ける第１電気入力部１８５を有する。妨害観測器１２５は、回転 角φと、角速度ωと、負荷トルクＴ_LOADとを、入力信号ｕ_IIと、上述した３つの 微分方程式［１］、［２］および［３］とを基礎として計算する。妨害観測器１ ２５の下に置く数学モデルは、３つの一次微分方程式のみを具えることから、妨 害観測器１２５は、比較的簡単であり、オンラインオンライン計算に好適である 。 行列形態において、式［１］、［２］および［３］の組を以下のように示す。 さらに、妨害観測器１２５は、以下の分解に基づく。 φ_K+1＝φ_k＋Ｔ．ω_k＋Ｔ²／２Ｊ．ｋ（φ）．Ｉ_ACT −Ｔ²／２Ｊ．Ｔ_LOAD.k； ω_k+1＝ω_k＋Ｔ／Ｊ．ｋ（φ）．Ｉ_ACT−Ｔ／Ｊ．Ｔ_LOAD.k； ここで、φ_K+1およびω_k+1を時点ｋ＋１において妨害観測器１２５によって計算 される前記回転角および角速度の値とし、φ_k、ω_kおよびＴ_LOAD.kを時点ｋにお いて妨害観測器１２５によって計算される前記回転角、角速度および負荷トルク の値とし、Ｔを時点ｋおよびｋ＋１間の時間間隔とする。これらの分解によって 、行列形態における式［１］、［２］および［３］の組を以下のように表す。 ｘ_k-1＝Φ．ｘ_k＋Ｈ．ｋ（φ）Ｉ_ACT； であって、 ベクトルｘ_kおよびｘ_k+1を時点ｋおよびｋ＋１に関する状態ベクトルとし、行列 Φをシステム行列とし、行列Ｈを入力行列とする。 式［１］、［２］および［３］を、コンピュータプログラムの形態における妨 害観測器１２５において実現する。図５は、前記コンピュータプログラムを表す 多数の機能ブロックの形態における妨害観測器１２５を図式的に示す。上述した ように、妨害観測器１２５は、エネルギー供給手段２９を流れる測定された電流 Ｉ_ACTに対応する信号Ｕ_IIを受ける第１電気入力部１８５を具える。さらに、妨 害観測器１２５は、前記測定された回転角に対応する信号ｕφφを受ける第２電 気入力部１８７を具える。信号ｕφφを、以下に記述するように妨害観測器１２ ５によって使用する。図５がさらに示すように、妨害観測器１２５は、値Ｉ_ACT に係数ｋ（φ）の平均値を表す一定係数Ｋを乗算する第１機能ブロック１８９を 具える。代わりに、機能ブロック１８９は、ｋ（φ）およびφ間の関係を表の形 態において含んでもよく、この場合において、機能ブロック１８９は、入力信号 ｕφφを受ける入力部１９１を具える。図５において、代わりの入力部１９１を 破線で示す。妨害観測器１２５は、入力行列Ｈに、値Ｋ．Ｉ_ACTか、値ｋ（φ） ．Ｉ_ACTかを乗算する第２機能ブロック１９３をさらに具え、機能ブロック１９ ３の出力は、ベクトルＨ．ｋ（φ）．Ｉ_ACTを表す。妨害観測器１２５は、ベク トルＨ．ｋ（φ）．Ｉ_ACTと、以下に記述するベクトルｘ_CORRとを加算する第３ 機能ブロック１９５をさらに具え、第３機能ブロック１９５の出力は、新たな状 態ベクトルｘ_K+1を表す。さらに、妨害観測器１２５は、新たな状態ベクトルｘ_{K +1} を妨害観測器１２５の成分Ｔ_LOAD.k+1を出力部１２６に供給する第４機能ブ ロック１９７を具える。さらに、第４機能ブロック１９７は、状態ベクトルｘ_{k+ 1} を第５機能ブロック１９９に導き、この第５機能ブロック１９９は、状態ベク トルｘ_k+1にシステム行列Φを乗算する。第５機能ブロック１９９の出力は、値 Φ．ｘ_kを表す。 上述したように、妨害観測器１２５は、回転角φ、角速度ωおよび負荷トルク Ｔ_LOADを、式［１］、［２］および［３］の組に基づいて計算する。回転角φの 値は、回転角センサ９５によって測定もされることから、この回転角の測定値を 使用し、妨害観測器１２５の下に置く数学モデルにおける不正確と、式［１］、 ［２］および［３］の分解における不正確とを補償することができる。この目的 のために、妨害観測器１２５は、入力信号ｕφφによって表される回転角の測定 値を、第４機能ブロックによって供給される回転角の計算値φ_k+1と比較する第 ６機能ブロック２０１を具える。第６機能ブロック２０１の出力値Δφは、前記 測定された回転角と前記計算された回転角との間の偏差に対応し、補償行列Ｌに 値Δφを乗算する第７機能ブロック２０３に導かれる。補償行列Ｌは、前記回転 角の計算値、角速度の計算値および負荷トルクの計算値を各々補償する、第１重 み付け係数Ｌ₁、第２重み付け係数Ｌ₂および第３重み付け係数Ｌ₃を具え、前記 重み付け係数を、それ自体は既知であり通常のいわゆる極の位置決め方法によっ て決定する。第７機能ブロック２０３の出力ベクトルＬ．Δφを妨害観測器１２ ５の第８機能ブロック２０５に導き、この第８機能ブロック２０５を、第７機能 ブロック２０３の出力ベクトルＬ．ΔφとベクトルΦ．ｘ_kとを足し合わせるた めに使用する。このように、第８機能ブロック２０５の出力ベクトルｘ_CORRを以 下のように表す。 ｘ_CORR＝Φ．ｘ_k＋Ｌ．Δφ であって、 したがって、新たな状態ベクトルｘ_k+1を以下のように表す。 ｘ_K+1＝Φ．ｘ_k＋Ｈ．ｋ（φ）．Ｉ_ACT＋Ｌ．Δφ 上述したように、妨害観測器１２５は、第１時点において妨害観測器１２５に よって計算される負荷トルクの値に対応する電気信号ｕ_CLTを供給する。制御ユ ニット７５に妨害予測器１２８を設けていない場合、電気信号ｕ_CLTを、制御ユ ニット７５の第１制御部材８１および第２制御部材によってさらに処理し、最終 的に、電気アクチュエータ１１によって、前記計算された負荷トルクに対して補 償する電磁気トルク成分に変換する。制御ユニット７５が信号ｕ_CLTを処理する ために必要な時間と、電気アクチュエータ１１が前記計算された負荷トルクに対 して補償するために必要な電磁気トルクを発生するために必要な他の時間との結 果として、妨害観測器１２５が前記負荷トルクを計算する第１時点と、電気アク チュエータ１１が前記第１時点において妨害観測器１２５によって計算された負 荷トルクに対して補償する電磁気トルク成分を実際に実現する他の時点との間に 時間遅延が生じる。前記負荷トルクが比較的高い周波数を有する振動する負荷ト ルクである場合、前記振動する負荷トルクと、妨害観測器１２５によって計算さ れた負荷トルクに対して補償する電磁気トルク成分との間に比較的大きな位相シ フトが発生し、その結果、前記振動する負荷トルクは、電気アクチュエータ１１ によって正確に補償されない。前記振動する負荷トルクが、前記第１時点および 他の時点間の時間遅延と等しい周期を有する場合、スロットルバルブ７も共振す る。本発明によるスロットル装置において、このような比較的高い周波数を有す る振動する負荷トルクは、内燃機関の動作原理から、特にエンジンの燃焼室の吸 気バルブが、動作中、周期的に開閉するという事実から発生する空気流振動およ び乱流によって生じる。前記空気流振動は、通気路３におけるスロットルバルブ ７の不必要な振動する回転運動に至る。 上述したように、制御ユニット７５の妨害予測器１２８は、前記第１時点の予 め決められた期間後の第２時点に対して予測される前記負荷トルクの値に対応す る出力信号ｕ_PLTを供給する。前記予め決められた期間は、前記妨害観測器１２ ５が前記負荷トルクを計算する前記第１時点と、制御ユニット７５に妨害予測器 １２８を設けていない場合、電気アクチュエータ１１が前記第１時点において計 算された負荷トルクに対して補償する電磁気トルク成分を実際に実現する前記他 の時点との間に生じる時間遅延に対応する。このように、妨害予測器１２８は、 前記時間遅延に対して、妨害予測器１２８の入力信号ｕ_CLTを前記時間遅延に対 応する予め決められた期間まで予測する出力信号ｕ_PLTを供給することによって 補償する。したがって、妨害観測器１２５によって計算される負荷トルクに対し て補償する電磁気トルク成分は、スロットルバルブ７および第２アクチュエータ ボディ１７に実際に加えられる負荷トルクと実際的に同期し、その結果、電気ア クチュエータ１１は、前記負荷トルクに対して、この負荷トルクの周波数が高く ても、すなわち、内燃機関の回転数が高くても、正確に補償する。 図６ａが示すように、妨害予測器１２８は、コンピュータプログラムの形態に おける妨害予測器１２８において実現される人工ニューラルネットワーク２０７ を具える。図６ａは、妨害予測器１２８を、前記コンピュータプログラムを表す 多数の機能ブロックの形態において示す。ニューラルネットワーク２０７は、第 １時点ｔ₀まででこの第１時点ｔ₀を含む１１の連続する時点において妨害観測器 １２５によって計算される前記負荷トルクの１１の値を格納する１１のメモリ位 置ｚ⁰，ｚ^-1，．．．，ｚ^-10を有する入力メモリ２０９を具える。第１時点ｔ₀ において、妨害観測器１２５によって計算された前記負荷トルクの最後の値を、 メモリ位置ｚ⁰に格納し、前記計算された負荷トルクの前の値を、各々次のメモ リ位置ｚ^-1，ｚ^-2，．．．，ｚ^-10に押し下げる。ニューラルネットワーク２０ ７は、１１個の中間ニューロン２１３の層２１１をさらに具える。各々の中間ニ ューロン２１３は、入力メモリ２０９から前記計算された負荷トルクの１１の値 を受け、入力メモリ２０９と中間ニューロン２１３との接続を、図６ａにおいて 簡単にするために１本の線２１５によって示す。図６ｂは、１個の中間ニューロ ン２１３を図式的に示す。図６ｂが示すように、中間ニューロン２１３は、各々 、前記計算された負荷トルクの１１の値に重み付け係数を乗算する１１の機能ブ ロックｗ₀，ｗ₁，．．．，ｗ₁₀と、機能ブロックｗ₀，ｗ₁，．．．，ｗ₁₀によっ て供給される１１の値を足し合わせる加算器２１７とを具える。このように、各 々の中間ニューロン２１３の加算器２１７の出力値εは、前記計算された負荷ト ルクの１１の値の重み付けした値に対応する。前記出力値εを、それ自体は既知 であり通常の出力シグモイド機能を具え、中間ニューロン２１３の出力値ε’を 供給する、中間ニューロン２１３の他の機能ブロック２１９によって処 理する。図６ａがさらに示すように、妨害予測器１２８のニューラルネットワー ク２０７は、５個の出力ニューロン２２３、２２５、２２７、２２９および２３ １の層２２１をさらに具える。出力ニューロン２２３、２２５、２２７、２２９ および２３１は、各々、図６ｂにおいて示す中間ニューロン２１３の構造と同様 の構造を有する。各々の出力ニューロン２２３、２２５、２２７、２２９および ２３１は、１１個の中間ニューロン２１３によって供給される１１の重み付けさ れた値ε’を受け、１１個の中間ニューロン２１３と５個の出力ニューロン２２ ３、２２５、２２７、２２９および２３１との接続を、図６ｂにおいて簡単にす るために１本の線２３３によって示す。図６ａに示すように、出力ニューロン２ ２３は、中間ニューロン２１３の１１の重み付けされた値ε’の第１の重み付け された値ζ₁を供給し、出力ニューロン２２５、２２７、２２９および２３１は 、中間ニューロン２１３の１１の重み付けされた値ε’の第２の重み付けされた 値ζ₂、第３の重み付けされた値ζ₃、第４の重み付けされた値ζ₄および第５の 重み付けされた値ζ₅を各々供給する。後に説明するように、第５の重み付けさ れた値ζ₅は、時点ｔ₁＝ｔ₀＋Δｔに対して予測される前記負荷トルクの値に対 応し、第４の重み付けされた値ζ₄は、時点ｔ₂＝ｔ₀＋２Δｔに対して予測され る前記負荷トルクの値に対応し、第３の重み付けされた値ζ₃は、時点ｔ₃＝ｔ₀ ＋３Δｔに対して予測される前記負荷トルクの値に対応し、第２の重み付けされ た値ζ₂は、時点ｔ₄＝ｔ₀＋４Δｔに対して予測される前記負荷トルクの値に対 応し、第１の重み付けされた値ζ₁は、時点ｔ₅＝ｔ₀＋５Δｔに対して予測され る前記負荷トルクの値に対応し、前記時点ｔ₅は前記第２時点に対応し、期間５ Δｔは、上述した前記第１時点および第２時点間の予め決められた期間に対応す る。 図６ａがさらに示すように、妨害予測器１２８に、上述したようにニューラル ネットワーク２０７の中間ニューロン２１３と出力ニューロン２２３、２２５、 ２２７、２２９および２３１を訓練するのに適合した、いわゆる逆伝播ネットワ ーク２３５を設ける。逆伝播ネットワーク２３５は、５個のメモリ２３７、２３ ９、２４１、２４３および２４５と、５個の比較器２４７、２４９、２５１、２ ５３および２５５とを具える。メモリ２３７を、第２時点ｔ₅＝ｔ₀＋５Δｔに 対して予測される前記負荷トルクに対応する値ζ₁を、期間５Δｔ中に格納する ために使用する。その後、第２時点ｔ₅において、比較器２４７は、値ζ₁と、第 ２時点ｔ₅において妨害観測器１２５によって実際に計算される前記負荷トルク の値との間の偏差σ₁を決定する。同様に、メモリ２３９、２４１、２４３およ び２４５を、値ζ₂、ζ₃、ζ₄およびζ₅を、期間４Δｔ、３Δｔ、２Δｔおよび Δｔ中に格納するために各々使用し、比較器２４９、２５１、２５３および２５ ５を、値ζ₂と、時点ｔ₄において観測器１２５によって実際に計算される前記負 荷トルクの値との間の偏差σ₂と、値ζ₃と、時点ｔ₃において観測器１２５によ って実際に計算される前記負荷トルクの値との間の偏差σ₃と、値ζ₄と、時点ｔ₂ において観測器１２５によって実際に計算される前記負荷トルクの値との間の 偏差σ₄と、値ζ₅と、時点ｔ₁において観測器１２５によって実際に計算される 前記負荷トルクの値との間の偏差σ₅とを、各々決定するために使用する。偏差 σ₁σ₂、σ₃、σ₄およびσ₅を使用し、ニューラルネットワーク２０７の中間ニ ューロン２１３と出力ニューロン２２３、２２５、２２７、２２９および２３１ を訓練する、すなわち、ニューロン２１３、２２３、２２５、２２７、２２９お よび２３１の重み付け係数を、それ自体は既知であり通常の勾配探索方法に従っ て、前記偏差に応じて再計算する。この方法において、ニューロン２１３、２２ ３、２２５、２２７、２２９および２３１を、偏差σ₁σ₂、σ₃、σ₄およびσ₅ が最小になるように訓練し、その結果、第１時点において、値ζ₁、ζ₂、ζ₃、 ζ₄およびζ₅は、観測器１２５によって、前記第１時点の期間５Δｔ、４Δｔ、 ３Δｔ、２ΔｔおよびΔｔ後の時点において各々計算される前記負荷トルクの値 に対応し、ここで期間５Δｔは、上述したように、前記第１時点および第２時点 間の予め決められた期間に対応する。 図６ａに示す妨害予測器１２８において、ニューロン２１３、２２３、２２５ 、２２７、２２９および２３１は、偏差σ₁σ₂、σ₃、σ₄およびσ₅のうち少な くとも１つが予め決められた限界より上である場合にのみ訓練される。この場合 において、ニューラルネットワーク２０７は、いわゆる学習段階である。偏差σ₁ σ₂、σ₃、σ₄およびσ₅が各々前記予め決められた限界より下である場合、ニ ューロン２１３、２２３、２２５、２２７、２２９および２３１の重み付 け係数は、一定に保たれ、ニューラルネットワーク２０７は、いわゆる試験段階 である。動作中、ニューラルネットワーク２０７は、例えば、その周波数または 振幅のような負荷トルクの特性が変化した場合、前記試験モードから前記訓練モ ードに戻る。このようにして、妨害予測器１２８は、前記負荷トルクの特性が変 化する場合でも前記負荷トルクの値を正確に予測することができる、自己学習ロ バストシステムになる。図６ａがさらに示すように、妨害予測器１２８は、妨害 観測器１２５の出力信号ｕ_CLTを受ける妨害予測器１２８の入力部１２７に直接 接続した第１入力部２５９と、前記第２時点に対して予測される前記負荷トルク の値に対応する出力ニューロン２２３の重み付けされた値ζ₁を受ける第２入力 部２６１と、妨害予測器１２８の出力部１２８に接続した出力部２６３とを有す る他の機能ブロック２５７を具える。機能ブロック２５７は、切替え機能を有し 、図６ａにおいて線２６５によって図式的に示す比較器２４７、２４９、２５１ 、２５３および２５５と通信する。比較器２４７、２４９、２５１、２５３およ び２５５によって決定される偏差σ₁σ₂、σ₃、σ₄およびσ₅が各々前記予め決 められた限界より下であり、ニューラルネットワーク２０７が試験段階である場 合、切替え機能ブロック２５７の出力部２６３は、予測される値ζ₁に対応する 出力信号ｕ_PLTを供給し、ニューラルネットワーク２０７が訓練段階である場合 、切替え機能ブロック２５７の出力部２６３は、妨害観測器１２５の出力信号ｕ_CLT に対応する出力信号ｕ_CLTを供給する。ニューラルネットワーク２０７が訓練 段階である場合、ニューラルネットワーク２０７は、前記第２時点において実際 に加えられる前記負荷トルクの値から大きく逸脱する値ζ₁を発生するかもしれ ず、その結果、前記スロットル装置の安定性が妨げられるかもしれない。ニュー ラルネットワーク２０７が訓練段階である場合、切替え機能ブロック２５７の出 力部２６３を妨害予測器１２８の入力部１２７に直接接続することから、妨害予 測器１２８が、ニューラルネットワーク２０７の学習段階において、前記逸脱す る値ζ₁に対応する出力信号を供給することが回避される。 本発明による電気アクチュエータを、代わりに、軸の角度位置を一定または可 変の基準角度に制御すべき他の装置において用いてもよい。この電気アクチュエ ータを、例えば、化学工場および発電所におけるサーボ動作バルブにおいて、ま たは、航空機の検査面を撓ませる装置において使用してもよい。このアクチュエ ータを、トランスミッションがない、いわゆる一次アクチュエータとして使用し てもよく、この場合、このアクチュエータは、上述した本発明の実施形態におけ るように、動かすべきボディを直接駆動するか、回転運動を他の回転運動または 直線運動に変換するトランスミッションと組み合わせて駆動し、この場合、ボデ ィの直線位置を前記電気アクチュエータによって正確に制御することができる。 上述した電気アクチュエータ１１において、第１アクチュエータボディは、電 磁気トルクを第２アクチュエータボディ１７に加え、前記電磁気トルクは、第１ アクチュエータボディ１１に対する第２アクチュエータボディ１７の回転角に依 存する。本発明は、第１アクチュエータボディと、前記第１アクチュエータボデ ィに対して制限された回転角を通じて回転可能な第２アクチュエータボディと、 前記第２アクチュエータボディに電磁気トルクを加えるエネルギー供給手段と、 前記回転角を制御する制御ユニットとを有する、他の形式の電気アクチュエータ にも関係することに注意されたい。前記アクチュエータに、例えば、前記第２ア クチュエータボディに電磁気トルクの代わりに機械ばねトルクを加える機械ねじ りばねを設けてもよい。このような場合において、妨害観測器１２５は、前記機 械ばねのトルクも考慮する、前記電気アクチュエータの変更された数学モデルに 基づく。 上述したように、制御ユニット７５の妨害予測器１２８は、前記負荷トルクの 値を前記第２時点に対して予測する人工ニューラルネットワーク２０７を具える 。本発明によれば、制御ユニット７５の妨害予測器１２８は、別の種類のプロセ ッサを具えてもよいことにも注意されたい。このような代わりのプロセッサの一 例は、それ自体は通常で既知の、いわゆる複式メモリループである。このような メモリループは、多数のメモリ位置を具え、以下のように妨害予測器として使用 することができる。前記第１時点まででこの第１時点を含む時点において前記妨 害観測器によって連続的に計算される振動する妨害変数または負荷トルクの値を 、前記メモリループに格納する。予め決められた周期性規準に従って、前記メモ リループは、前記連続的に格納された値のどれが前記振動する妨害変数の１周期 に属するかを決定する。前記メモリループが前記妨害変数の１周期を決定した場 合、 前記妨害変数の前記第２時点に対する値を、前記決定された１周期から、前記第 １時点において前記予め決められた期間について計算される値を予測する値とし て決定することができる。前述の妨害予測器１２８のニューラルネットワーク２ ０７は、１１個のメモリ位置を有する入力メモリ２０９と、１１個の中間ニュー ロン２１３の層２１１と、５個の出力ニューロン２２３、２２５、２２７、２２ ９および２３１の層２２１とを具える。本発明によれば、ニューラルネットワー ク２０７は、異なる数のメモリ位置を有する入力メモリと、異なる数の中間ニュ ーロンと、異なる数の出力ニューロンとを代わりに具えてもよいことに注意され たい。高い精度の前記予測される妨害変数または負荷トルクの値を得るために、 ニューラルネットワーク２０７は、十分な数、例えば１０個以上のメモリ位置を 有する入力メモリと、十分な数、例えば１０個以上の中間ニューロンと、十分な 数、例えば５個以上の出力ニューロンとを含むべきである。しかしながら、例え ば、前記妨害変数が比較的低い周波数を有する場合に、より低い精度の前記予測 される妨害変数の値が許される場合、ニューラルネットワーク２０７は、より少 ない数、例えば４個以上のメモリ位置を有する入力メモリと、より少ない数、例 えば４個以上の中間ニューロンと、より少ない数、例えば１個以上の出力ニュー ロンとを含んでもよい。 本発明によれば、切替え機能ブロック２５７を妨害予測器１２８において省略 してもよいことにさらに注意されたい。本発明による制御ユニットのこのような 代わりの実施形態において、ニューラルネットワーク２０７の出力信号ζ₁を、 妨害予測器１２８の出力部１２９に常に供給する。例えば、前記振動する妨害変 数または負荷トルクの特性が極めて緩やかにのみ変化する場合、ニューラルネッ トワーク２０７の学習段階がニューラルネットワーク２０７の試験段階に比べて 短い場合に前記スロットルバルブの安定性を乱すことなく、切替え機能ブロック ２５７を妨害予測器１２８において省略することができる。 上述したように、制御ユニット７５を使用して第１状態変数を制御し、この第 １状態変数は、すなわちシステムの回転角φであり、このシステムは、すなわち 、動作中に妨害変数によって影響を受けるスロットルバルブ７を具えるスロット ル装置であり、この妨害変数は、すなわち、スロットルバルブ７に加えられる負 荷 トルクである。本発明は、制御ユニットを使用し、動作中に妨害変数によって影 響を受けるシステムの第１状態変数を制御する他の種類のシステムも包含するこ とに最後に注意されたい。前記第１状態変数を、例えば、位置としてもよく、前 記妨害変数を、前記位置に影響を与える外力としてもよい。しかしながら、前記 第１状態変数を、例えば、温度、圧力、または電圧としてもよく、前記妨害変数 を、例えば、前記温度に影響を与える電流または熱の流れか、前記圧力に影響を 与える外部熱源または外力か、前記電圧に影響を与える電磁場としてもよい。こ のような代わりのシステムの一例は、図７において図式的に示すような、一定電 圧Ｕ_SETを発生する発生装置である。この発生装置は、タービン２６７と、軸２ ７１を介してタービン２６７によって駆動される発電機２６９とを具える。発電 機２６９は、軸２７１の角速度ωによって決定される値を有する電圧Ｕを発生す る。一定の電圧Ｕを得るために、角速度ωを、できるかぎり一定にすべきである 。動作中、角速度ωは、例えば、軸２７１の高い速度において特に生じる、軸２ ７１、タービン２６７の回転部品、および発電機２６９の回転部品のベアリング の振動するベアリング力のような、多数の妨害変数によって乱される。 図７が示すように、この発生装置は、発電機２６９によって発生される電圧Ｕ を制御する制御ユニット２７３を具える。制御ユニット２７３は、電圧センサ２ ７９によって測定される電圧Ｕ_Mおよび必要とされる電圧Ｕ_SET間の偏差δＵを決 定する比較器２７７と、偏差δＵをゼロにするために必要な軸２７１に加えられ る制動力に対応する信号ｕ_FFBを決定するＰＩＤレギュレータ２８１とを具える 。さらに、制御ユニット２７３は、角速度センサ２８５によって測定される角速 度ω_Mの値に対応する信号を受ける入力部を有する妨害測定器２８３を具える。 妨害測定器２８３の出力信号ｕ_CDFは、前記発生装置の数学モデルに基づいて妨 害測定器２８３によって計算される妨害ベアリング力の値に対応する。制御ユニ ット２７５は、他の時点に対して予測される前記妨害ベアリング力の値に対応す る出力信号ｕ_PDFを供給する妨害予測器２８７をさらに具える。加算器２８９は 、信号ｕ_FFBおよびｕ_PDFを合計し、レギュレータ２９１は、信号ｕ_FFB＋ｕ_PDFを 、制動ユニット２９３に供給される信号に変換する。妨害予測器２８７は、観測 器２８３が前記ベアリング力を計算する第１時点と、制動ユニット２９３が前 記第１時点において計算された前記ベアリング力に対して補償する制動力を実際 に実現する第２時点との間の時間遅延に対して補償する。電圧Ｕの正確な制御は 、このように軸２１７の比較的高い角速度においても得られる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (54)【発明の名称】 妨害予測器を有する制御ユニットと、このような制御ユニットによって制御されるシステムと、 このような制御ユニットによって制御される電気アクチュエータと、このようなアクチュエータ を設けたスロットル装置 【要約の続き】 器（１２５）によって計算された前記妨害変数の値に対 応する信号を供給し、ニューラルネットワーク（２０ ７）が試験段階である場合、前記第２時点に対して予測 される前記妨害変数の値に対応する信号を供給する。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．動作中の妨害変数によって影響を受けるシステムの第１状態変数を制御する 制御ユニットであって、該制御ユニットが、前記妨害変数を前記システムの数学 モデルに基づいて計算する妨害観測器を具え、この妨害観測器が、測定可能な前 記システムの第２状態変数に対応する入力信号を受ける少なくとも１つの入力部 と、第１時点において計算された前記妨害変数の値に対応する出力信号を供給す る出力部とを有する制御ユニットにおいて、前記妨害観測器の出力信号を妨害予 測器の入力部に供給し、前記妨害予測器が、前記第１時点の予め決められた期間 後の第２時点に対して予測される前記妨害変数の値に対応する出力信号を供給す る出力部を有することを特徴とする制御ユニット。 ２．請求の範囲１に記載の制御ユニットにおいて、前記妨害予測器が、前記第１ 時点まででこの第１時点を含むＮ個（Ｎ≧４）の連続する時点において前記妨害 観測器によって計算される前記妨害変数のＮ個の値を格納する入力メモリと、各 々が妨害変数のＮ個の計算された値の重み付けされた値を供給するＭ個（Ｍ≧４ ）の中間ニューロンと、前記中間ニューロンによって供給されるＭ個の重み付け された値の重み付けされた値を供給する出力ニューロンとを有する人工ニューラ ルネットワークを具え、前記出力ニューロンの重み付けされた値が、 前記第２ 時点に対して予測される前記妨害変数の値に対応するようにしたことを特徴とす る制御ユニット。 ３．請求の範囲２に記載の制御ユニットにおいて、前記妨害予測器に、前記第２ 時点に対して予測される前記妨害変数の値を格納する出力メモリと、前記第２時 点に対して予測される前記妨害変数の値と前記第２時点において前記妨害観測器 によって計算される妨害変数の値との偏差を決定する比較器とを具える逆伝播ネ ットワークを設け、前記逆伝播ネットワークを、前記ニューラルネットワークの ニューロンを前記偏差に依存する前記ニューロンの重み付け係数の計算によって 訓練することに適合させたことを特徴とする制御ユニット。 ４．請求の範囲３に記載の制御ユニットにおいて、前記ニューラルネットワーク が、前記第２時点まででこの第２時点を含むＫ個（Ｋ≧１）の連続する時点に 対して予測される前記妨害変数のＫ個の値を各々供給するＫ個の出力ニューロン を具え、前記逆伝播ネットワークが、前記出力ニューロンの各々に対して別個の 出力メモリおよび別個の比較器を具え、前記逆伝播ネットワークを、前記ニュー ラルネットワークのニューロンを前記Ｋ個の比較器によって決定されるＫ個の偏 差に応じて訓練することに適合させたことを特徴とする制御ユニット。 ５．請求の範囲３または４に記載の制御ユニットにおいて、前記逆伝播ネットワ ークを、前記偏差が予め決められた限界以上である場合にのみ、前記ニューロン を訓練することに適合させたことを特徴とする制御ユニット。 ６．請求の範囲５に記載の制御ユニットにおいて、前記妨害予測器が、前記妨害 観測器の出力信号を受ける第１入力部と、前記第２時点に対して予測される前記 妨害変数の値に対応する重み付けされた値を受ける第２入力部と、前記妨害予測 器の出力部に結合され、前記偏差が前記予め決められた限界以上である場合、前 記妨害観測器の出力信号を供給し、前記偏差が前記予め決められた限界以下であ る場合、前記重み付けされた値に対応する信号を供給する出力部とを有するスイ ッチを具えることを特徴とする制御ユニット。 ７．動作中の妨害変数によって影響を受けるシステムの第１状態変数を制御する 制御ユニットと、前記システムの少なくとも第２状態変数を測定する測定装置と を具えるシステムにおいて、前記制御ユニットを、請求の範囲１、２、３、４、 ５または６に記載の制御ユニットにしたことを特徴とするシステム。 ８．第１アクチュエータボディと、前記第１アクチュエータボディに関して回転 軸の周囲の回転角を通じて回転可能な第２アクチュエータボディと、前記第２ア クチュエータボディにおいて電磁気トルクを加えるエネルギー供給手段と、前記 第２アクチュエータボディの回転角を制御する制御ユニットとを具え、前記制御 ユニットが、前記第２アクチュエータボディの必要とされる回転角に対応する入 力信号を受ける入力部と、前記エネルギー供給手段を流れる必要とされる電流に 対応する出力信号を供給する出力部とを具える、電気アクチュエータにおいて、 前記制御ユニットを、前記制御ユニットを、請求の範囲１、２、３、４、５また は６に記載の制御ユニットにしたことを特徴とする電気アクチュエータ。 ９．請求の範囲８に記載の電気アクチュエータにおいて、前記制御ユニットが、 前記必要とされる回転角に対応する入力信号を受ける入力部、および、前記第２ アクチュエータボディにおける必要とされる電磁気トルクに対応する信号を供給 する出力部を有する第１制御部材と、前記必要とされる電磁気トルクに対応する 信号を受ける入力部、および、前記必要とされる電流に対応する出力信号を供給 する出力部を有する第２制御部材とを具え、前記第１制御部材が前記妨害観測器 および妨害予測器を結合し、前記妨害観測器が前記第２アクチュエータボディに おいて加えられる負荷トルクを計算するようにしたことを特徴とする電気アクチ ュエータ。 10．請求の範囲９に記載の電気アクチュエータにおいて、前記第１制御部材が、 前記必要とされる電磁気トルクに対応する信号を供給する出力部と、前記必要と される回転角に対応する入力信号によって決定されるフィードフォワード制御信 号を受ける第１入力部と、前記必要とされる回転角に対応する入力信号によると 共に、回転角センサによって供給され、前記第２アクチュエータボディの測定さ れた回転角に対応する信号によって決定されるフィードバック制御信号を受ける 第２入力部と、前記妨害予測器の出力信号を受ける第３入力部とを具える加算器 を具えることを特徴とする電気アクチュエータ。 11．請求の範囲９または１０に記載の電気アクチュエータにおいて、前記制御ユ ニットが、前記必要とされる電流に対応する信号を受ける第１入力部と、電流セ ンサによって供給され、前記エネルギー供給手段を流れる測定された電流に対応 する信号を受ける第２入力部と、前記必要とされる電流に対応する信号および前 記測定された電流に対応する信号間の差に比例する差信号を供給する出力部とを 有する比較器を具え、前記制御ユニットが、前記差信号を受ける入力部と、前記 エネルギー供給手段に供給すべき電流に対応する信号を供給する出力部とを有す るレギュレータをさらに具えることを特徴とする電気アクチュエータ。 12．請求の範囲１１に記載の電気アクチュエータにおいて、前記妨害観測器が、 前記測定された電流に対応する信号を受ける入力部を有し、前記妨害観測器が、 前記回転角と、前記第２アクチュエータボディの角速度と、前記負荷トルクと を、前記アクチュエータに関する３つの状態式に基づいて計算するようにしたこ とを特徴とする電気アクチュエータ。 13．請求の範囲１２に記載の電気アクチュエータにおいて、前記妨害観測器が、 前記測定された回転角に対応する信号を受ける他の入力部と、前記測定された回 転角および計算された回転角の偏差を決定する比較器と、前記計算された回転角 、計算された角速度、および計算された負荷トルクを、前記偏差に比例する値に よって補償する加算器とを具えることを特徴とする電気アクチュエータ。 14．内燃機関の吸気口に使用するスロットル装置であって、該スロットル装置が 、スロットルバルブハウジングと、前記吸気口に接続可能な通気路と、前記通気 路において回転可能となるように前記スロットルバルブハウジングにおいてジャ ーナル化したスロットルバルブと、前記スロットルバルブを回転させる電気アク チュエータとを具えるスロットル装置において、前記電気アクチュエータを、請 求の範囲８、９、１０、１１、１２または１３に記載の電気アクチュエータにし たことを特徴とするスロットル装置。