JP2003202901A - Sliding mode controlling apparatus - Google Patents

Sliding mode controlling apparatus

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JP2003202901A
JP2003202901A JP2002308817A JP2002308817A JP2003202901A JP 2003202901 A JP2003202901 A JP 2003202901A JP 2002308817 A JP2002308817 A JP 2002308817A JP 2002308817 A JP2002308817 A JP 2002308817A JP 2003202901 A JP2003202901 A JP 2003202901A
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sliding mode controlling apparatus capable of satisfying a plurality of requirements without any contradiction at the time of controlling the behavior of an elastic system such as a spring mass system. <P>SOLUTION: An exhaust valve 1 is provided with a valve body 2 and an armature 34 coupled to a valve shaft 4. Then, the valve body 2 is attracted to its valve closing position by the electromagnetic force of a valve opening drive electromagnet 36 acting to the armature 34. Also, the valve body 2 is attracted to its valve closing direction by the electromagnetic force of a valve closing drive electromagnet 38 acting to the armature 34. At the time of controlling valve opening and valve closing, the displacement of the valve body 2 is detected by a displacement quantity sensor 42. Then, a sliding mode is controlled by using a switching hyperplane variably set in accordance with the detected displacement. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、バネマス系等の弾
性系を対象としてその挙動を制御するスライディングモ
ード制御装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sliding mode controller for controlling the behavior of an elastic system such as a spring mass system.

【0002】[0002]

【従来の技術】例えば下記特許文献1に示される電磁駆
動弁のごときバネマス系を有する制御系が周知である。
そして通常、こうした制御系においては、制御対象の変
位や変位速度等の状態量が所望の目標状態量に追従する
ように、PID制御等のフィードバック制御が行われて
いる。しかし、これらPID制御等の従来の制御手法で
は、外乱や制御対象の特性変化などに対するロバスト性
を十分に確保することが困難であった。
2. Description of the Related Art For example, a control system having a spring mass system such as an electromagnetically driven valve disclosed in Patent Document 1 below is well known.
Usually, in such a control system, feedback control such as PID control is performed so that the state quantities such as the displacement of the controlled object and the displacement speed follow the desired target state quantities. However, it has been difficult for these conventional control methods such as PID control to sufficiently secure robustness against disturbance and characteristic changes of the controlled object.

【0003】そこで、近年は、スライディングモード制
御をこうした制御系に適用することも行われている。こ
のスライディングモード制御では、高ゲイン制御によっ
て、制御対象の状態量を所望に設計された線形関数によ
って表現される切換超平面に収束させるとともに、この
切換超平面上に束縛するような制御が行われる。
Therefore, in recent years, sliding mode control has also been applied to such a control system. In this sliding mode control, high gain control is performed so that the state quantity of the controlled object is converged on the switching hyperplane expressed by a desired designed linear function, and is controlled on the switching hyperplane. .

【0004】このため、このスライディングモード制御
によれば、外乱や制御対象の特性変化などに対するロバ
スト性を十分に確保しつつ、制御対象の状態量を切換超
平面上に束縛することができるようになる。
Therefore, according to the sliding mode control, the state quantity of the controlled object can be bound on the switching hyperplane while sufficiently ensuring the robustness against the disturbance and the characteristic change of the controlled object. Become.

【0005】[0005]

【特許文献1】特開平9−217859号[Patent Document 1] JP-A-9-217859

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、このスライ
ディングモード制御を用いて制御対象を制御すべく制御
性能を決定しようとすると、複数の要求に基づき上記切
換超平面を設計する際に、それら複数の要求が互いに矛
盾しあうという問題が生じることがある。
By the way, when it is attempted to determine the control performance so as to control the controlled object by using this sliding mode control, when designing the switching hyperplane based on a plurality of requirements, a plurality of those switching hyperplanes are selected. The problem may arise that requirements conflict with each other.

【0007】例えば、上記公報に記載の電磁駆動弁の制
御に関しては、その作動安定性を確保することはもとよ
り、消費電力を極力抑えることや、弁体の開閉に伴う騒
音の発生を抑えることなどが、その性能を問う上で重要
な要素となっている。このような電磁駆動弁に対し、上
記スライディングモード制御を通じて例えば上記弁体の
開閉に伴う騒音の発生を抑制しようとする場合には、通
常、次のような切換超平面の設計がなされる。すなわ
ち、制御対象である弁体を一方の変位端から他方の変位
端側へ変位させる際の、他方の変位端直前での同弁体の
変位速度の低減を狙って、その振動を抑制すべく減衰性
を高めるような切換超平面の設計がなされる。しかし、
このような切換超平面が設定される場合、制御対象であ
る弁体が一方の変位端から他方の変位端へ変位するのに
要する変位時間が逆に延びることともなる。
For example, regarding the control of the electromagnetically driven valve described in the above publication, in addition to ensuring its operational stability, the power consumption is suppressed as much as possible, and the generation of noise accompanying the opening and closing of the valve body is suppressed. However, it is an important factor in questioning its performance. For such an electromagnetically driven valve, when it is intended to suppress the generation of noise associated with the opening and closing of the valve body through the sliding mode control, the following switching hyperplane is usually designed. That is, when displacing the valve body to be controlled from one displacement end to the other displacement end side, aiming to reduce the displacement speed of the valve body immediately before the other displacement end, the vibration thereof should be suppressed. A switching hyperplane is designed to enhance damping. But,
When such a switching hyperplane is set, the displacement time required for the valve body to be controlled to be displaced from one displacement end to the other displacement end is extended in reverse.

【0008】このように、スライディングモード制御に
かかる切換超平面の設計に際しては、その制御性能の向
上を図るべく複数の要素が考慮されることも多いが、そ
れら要求される要素が切換超平面の設計に対して互いに
矛盾しあうことも少なくない。そして、こうした要求要
素の矛盾が、その制御性能の向上に大きな障害となって
いる。
As described above, when designing a switching hyperplane for sliding mode control, a plurality of elements are often considered in order to improve the control performance, but the required elements are the switching hyperplanes. It often happens that design conflicts with each other. And, such a contradiction of the requirement elements is a major obstacle to the improvement of the control performance.

【0009】本発明はこうした実情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、バネマス系等の弾性系を対象と
してその挙動を制御する場合において、複数の要求要素
についてもこれらを矛盾なく満足させることのできるス
ライディングモード制御装置を提供することにある。
The present invention has been made in view of these circumstances, and an object thereof is to satisfy a plurality of requirement elements without contradiction when controlling the behavior of an elastic system such as a spring mass system. An object of the present invention is to provide a sliding mode control device capable of performing the above.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】以下、上記目的を達成す
るための手段及びその作用効果について記載する。請求
項1記載の発明は、弾性部材によって付勢力の付与され
る制御対象を一方の変位端側から他方の変位端側へと変
位させる際に切換超平面を設定し、前記制御対象の状態
量がこの設定された切換超平面上に収束するように同制
御対象を制御するスライディングモード制御装置であっ
て、前記制御対象の変位に応じて前記切換超平面を可変
設定する設定手段を備えることをその要旨とする。
[Means for Solving the Problems] Means for achieving the above-mentioned objects and their effects will be described below. The invention according to claim 1 sets a switching hyperplane when displacing a control target to which a biasing force is applied by an elastic member from one displacement end side to the other displacement end side, and the state quantity of the control target is set. Is a sliding mode control device for controlling the controlled object so as to converge on the set switched hyperplane, and comprising a setting means for variably setting the switched hyperplane according to the displacement of the controlled object. The summary will be given.

【0011】上記構成によれば、制御対象の変位に応じ
て前記切換超平面を可変設定することで、制御対象の制
御性能としての複数の要求要素を満足することができる
ようになる。
According to the above configuration, by variably setting the switching hyperplane according to the displacement of the controlled object, it becomes possible to satisfy a plurality of required factors as the control performance of the controlled object.

【0012】請求項2記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記設定手段は、前記制御対象の状態量に
ついての予め設定された規範モデルにその該当する変位
点で接する超平面として前記切換超平面を可変設定する
ものであることをその要旨とする。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect of the present invention, the setting means is a hyperplane that is in contact with a preset reference model for the state quantity of the control target at its corresponding displacement point. Its gist is to variably set the switching hyperplane.

【0013】上記構成によれば、予め設定された規範モ
デルにその該当する変位点で接する超平面として上記切
換超平面を設定することで、切換超平面の可変制御を簡
易に行うことができるようになる。
According to the above configuration, by setting the switching hyperplane as a hyperplane contacting a preset reference model at its corresponding displacement point, variable control of the switching hyperplane can be easily performed. become.

【0014】請求項3記載の発明は、請求項1記載の発
明において、前記切換超平面は、前記制御対象を規範モ
デルの動特性に追従させるに際して、その動特性の示す
状態量と同制御対象の実際の状態量との偏差に対して定
義されることをその要旨とする。
According to a third aspect of the present invention, in the invention according to the first aspect, when the switching hyperplane follows the dynamic characteristic of the reference model, the state quantity and the control object indicated by the dynamic characteristic are the same. The gist is that it is defined for the deviation from the actual state quantity of.

【0015】上記構成によれば、規範モデルの動特性へ
の実際の状態量の収束態様を弁体の変位に応じて可変設
定することができ、ひいては、制御対象の制御性能とし
ての複数の要求要素を満足することができるようにな
る。
According to the above configuration, it is possible to variably set the manner of convergence of the actual state quantity to the dynamic characteristics of the reference model according to the displacement of the valve body, and thus, a plurality of requirements as control performance of the controlled object. You will be able to satisfy the elements.

【0016】請求項4記載の発明は、請求項2又は3記
載の発明において、前記規範モデルは、前記弾性部材の
付勢力による前記制御対象の状態量の遷移に基づき設定
されることをその要旨とする。
According to a fourth aspect of the invention, in the invention according to the second or third aspect, the reference model is set based on a transition of the state quantity of the controlled object by the urging force of the elastic member. And

【0017】上記構成によれば、弾性部材及び制御対象
からなる物理系の有する固有振動を生かしつつ制御対象
の制御を行うことができるようになり、ひいては、制御
対象が一方の変位端側から他方の変位端側へ変位するの
に要する時間を短縮することができる。
According to the above configuration, it becomes possible to control the controlled object while making use of the natural vibration of the physical system including the elastic member and the controlled object. Consequently, the controlled object moves from one displacement end side to the other. It is possible to shorten the time required to displace the displacement end side of the.

【0018】請求項5記載の発明は、請求項4記載の発
明において、前記規範モデルは、前記制御対象の前記他
方の変位端近傍において超平面として設定されることを
その要旨とする。
A fifth aspect of the present invention is characterized in that, in the fourth aspect, the reference model is set as a hyperplane in the vicinity of the other displacement end of the controlled object.

【0019】上記構成によれば、他方の変位側近傍にお
いて、上記弾性部材及び制御対象からなる物理系の有す
る固有振動を低減しつつ制御対象を制御することができ
るようになる。
According to the above configuration, it becomes possible to control the controlled object while reducing the natural vibration of the physical system including the elastic member and the controlled object in the vicinity of the other displacement side.

【0020】請求項6記載の発明は、請求項2〜5のい
ずれかに記載の発明において、前記規範モデルは、前記
制御対象の複数に分割された変位領域毎に各異なる物理
的特性から導かれるモデルとして設定されてなることを
その要旨とする。
According to a sixth aspect of the invention, in the invention according to any one of the second to fifth aspects, the reference model is derived from different physical characteristics for each displacement region divided into a plurality of the controlled objects. The main point is that it is set as a model to be exposed.

【0021】上記構成によれば、変位領域毎に制御に対
する異なる要求がある場合に、それら要求を満たす規範
モデルを設定することができ、ひいては、制御対象の制
御性能としての複数の要求要素を満足することができる
ようになる。
According to the above construction, when different displacement regions have different requirements for control, it is possible to set a reference model satisfying those demands, and thus satisfy a plurality of requirement factors as control performance of the controlled object. You will be able to.

【0022】請求項7記載の発明は、請求項2〜6のい
ずれかに記載の発明において、前記設定手段により可変
設定される切換超平面に基づく前記制御対象の制御は、
同制御対象の都度検出される変位点よりも所定量だけ前
記他方の変位端側の変位点に対して可変設定される切換
超平面に基づいて行われることをその要旨とする。
According to a seventh aspect of the invention, in the invention according to any one of the second to sixth aspects, the control of the controlled object based on the switching hyperplane variably set by the setting means is:
The gist is that it is performed based on a switching hyperplane that is variably set with respect to the displacement point on the other displacement end side by a predetermined amount from the displacement point detected each time of the controlled object.

【0023】実際の制御機器においては、通常、制御対
象の制御に対して応答遅れを伴う。この点、上記構成に
よれば、検出される変位点よりも所定量だけ前記他方の
変位端側の変位点に対して可変設定される切換超平面に
基づいて制御対象の制御を行うことで、この応答遅れを
考慮することができる。
In actual control equipment, there is usually a response delay with respect to the control of the controlled object. In this respect, according to the above configuration, by performing control of the controlled object based on the switching hyperplane variably set with respect to the displacement point on the other displacement end side by a predetermined amount from the detected displacement point, This response delay can be taken into consideration.

【0024】請求項8記載の発明は、請求項1〜7のい
ずれかに記載の発明において、前記設定手段により可変
設定される切換超平面に基づく前記制御対象の制御は、
同制御対象の状態量が前記可変設定される切換超平面近
傍の領域にあるときには、他の領域にあるときと比較し
て当該切換超平面へと到達させるための外力を小さくす
ることをその要旨とする。
The invention according to claim 8 is the invention according to any one of claims 1 to 7, wherein the control of the controlled object based on the switching hyperplane variably set by the setting means is:
When the state quantity of the controlled object is in the region near the switching hyperplane that is variably set, it is essential to reduce the external force for reaching the switching hyperplane as compared with when it is in another region. And

【0025】サンプリング周期毎にスライディングモー
ド制御がなされる場合には、これに起因して一種の制御
遅延が生じるために、制御対象の状態量が超平面近傍で
高周波振動をするいわゆるチャタリングが生じることが
ある。この点、上記構成によれば、弁体の状態量が前記
切換超平面近傍の領域にあるときには、他の領域にある
ときと比較して前記切換超平面へと到達させるための外
力を小さくすることにより、チャタリングの発生を抑制
することができるようになる。
When the sliding mode control is performed every sampling period, a kind of control delay is caused due to this, so that so-called chattering occurs in which the state quantity of the controlled object vibrates at high frequencies in the vicinity of the hyperplane. There is. In this respect, according to the above configuration, when the state quantity of the valve body is in the region near the switching hyperplane, the external force for reaching the switching hyperplane is smaller than that in the other regions. As a result, it becomes possible to suppress the occurrence of chattering.

【0026】なお、上記請求項1〜8いずれかに記載の
発明は、請求項9記載の発明によるように、前記制御対
象はアーマチャと連結された弁体を備える内燃機関の機
関バルブであり、前記アーマチャに作用する電磁力によ
って前記弁体が前記一方の変位端側及び前記他方の変位
端側にそれぞれ吸引されることで前記機関バルブの状態
量が制御されるようにしてもよい。これにより、上記各
請求項1〜8記載の発明の作用効果を好適に奏すること
ができる。
The invention according to any one of claims 1 to 8 is, as in the invention according to claim 9, an engine valve of an internal combustion engine, wherein the control target is a valve body connected to an armature, The state quantity of the engine valve may be controlled by attracting the valve element to the one displacement end side and the other displacement end side by an electromagnetic force acting on the armature. As a result, the effects of the invention described in each of the first to eighth aspects can be suitably exhibited.

【0027】請求項10記載の発明は、請求項9記載の
発明において、前記弁体の状態量を前記可変設定される
切換超平面に到達させるためのフィードバックゲイン
を、当該機関の回転速度、及び機関負荷、及び前記弁体
の変位の少なくとも1つに応じて可変設定する手段を更
に備えることをその要旨とする。
According to a tenth aspect of the invention, in the ninth aspect of the invention, the feedback gain for causing the state quantity of the valve element to reach the switching hyperplane that is variably set is set to the rotational speed of the engine, and The gist of the present invention is to further include means for variably setting in accordance with at least one of the engine load and the displacement of the valve element.

【0028】上記構成によれば、弁体に加わる筒内圧等
の外力が機関運転状態によって変化することや、弾性部
材の付勢力やアーマチャに作用する電磁力が変位によっ
て変わることを考慮して制御を行うことができる。
According to the above configuration, the control is performed in consideration of the fact that the external force such as the cylinder pressure applied to the valve body changes depending on the engine operating state, and the biasing force of the elastic member and the electromagnetic force acting on the armature change depending on the displacement. It can be performed.

【0029】[0029]

【発明の実施の形態】(第1の実施形態)以下、本発明
にかかるスライディングモード制御装置を電磁駆動され
る機関バルブの制御装置に適用した第1の実施形態につ
いて図面を参照しつつ説明する。なお、機関バルブとし
ての吸気弁及び排気弁は、いずれもその構成及び駆動制
御態様が基本的に同じであるため、本実施形態では、機
関バルブとして排気弁を駆動制御する装置を例にとって
説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS (First Embodiment) A first embodiment in which a sliding mode control device according to the present invention is applied to a control device for an electromagnetically driven engine valve will be described below with reference to the drawings. . Since the intake valve and the exhaust valve as the engine valve are basically the same in configuration and drive control mode, in the present embodiment, a device for controlling the drive of the exhaust valve as the engine valve will be described as an example. .

【0030】本実施形態の制御装置において駆動制御対
象となる排気弁は、弁体を一方の変位端側に付勢する第
1の弾性部材と、これを他方の変位端側に付勢する第2
の弾性部材とを備えている。また、弁体にはアーマチャ
が連結されており、このアーマチャに電磁力が作用する
と同弁体が一方の変位端側及び他方の変位端側に吸引さ
れて、同弁体が電磁的に駆動される。
The exhaust valve to be driven and controlled in the control apparatus of the present embodiment includes a first elastic member for urging the valve element toward one of the displacement ends and a first elastic member for urging the elastic member toward the other of the displacement ends. Two
And an elastic member. An armature is connected to the valve body, and when electromagnetic force acts on the armature, the valve body is attracted to one displacement end side and the other displacement end side, and the valve body is electromagnetically driven. It

【0031】具体的には、図1に示されるように、排気
弁1は、弁軸4と、同弁軸4の一端に設けられた弁体2
と、上記第1及び第2の弾性部材に相当するスプリング
14及び24と、弁軸4をシリンダヘッド10において
往復動させる電磁駆動部30とを備えている。
Specifically, as shown in FIG. 1, the exhaust valve 1 includes a valve shaft 4 and a valve body 2 provided at one end of the valve shaft 4.
And springs 14 and 24 corresponding to the first and second elastic members, and an electromagnetic drive unit 30 that reciprocates the valve shaft 4 in the cylinder head 10.

【0032】ここで、シリンダヘッド10には、燃焼室
17に通じる排気ポート18が形成されており、また同
排気ポート18の開口周縁には上記弁体2が着座される
弁座16が形成されている。すなわち、弁軸4の往復動
に伴い、弁体2が弁座16に対し離着座されることによ
り排気ポート18が開閉される。
Here, an exhaust port 18 communicating with the combustion chamber 17 is formed in the cylinder head 10, and a valve seat 16 on which the valve element 2 is seated is formed at the peripheral edge of the opening of the exhaust port 18. ing. That is, as the valve shaft 4 reciprocates, the valve body 2 is seated on and away from the valve seat 16, so that the exhaust port 18 is opened and closed.

【0033】更に、この弁体2をその開方向及び閉方向
に付勢するスプリングが設けられている。すなわち、弁
軸4の、シリンダヘッド10に対して燃焼室17と反対
側の部分にロアリテーナ12が設けられており、このロ
アリテーナ12とシリンダヘッド10間に、上記第1の
付勢部材に相当するロアスプリング14が圧縮状態で配
設されている。このロアスプリング14の弾性力(付勢
力)によって、弁体2は閉弁方向に付勢されている。
Further, a spring for urging the valve body 2 in the opening direction and the closing direction is provided. That is, the lower retainer 12 is provided in a portion of the valve shaft 4 on the side opposite to the combustion chamber 17 with respect to the cylinder head 10. Between the lower retainer 12 and the cylinder head 10, the lower retainer 12 corresponds to the first biasing member. The lower spring 14 is arranged in a compressed state. The valve body 2 is biased in the valve closing direction by the elastic force (biasing force) of the lower spring 14.

【0034】一方、弁軸4の、弁体2と反対側の端部に
はアッパリテーナ22が設けられており、このアッパリ
テーナ22と上記電磁駆動部30の図示しないケーシン
グ内に設けられたアッパキャップ20との間に、上記第
2の付勢部材に相当するアッパスプリング24が圧縮状
態で配設されている。このアッパスプリング24の弾性
力(付勢力)により弁体2は開弁方向に付勢されてい
る。
On the other hand, an upper retainer 22 is provided at the end of the valve shaft 4 on the side opposite to the valve body 2, and an upper retainer 22 and an upper portion provided in a casing (not shown) of the electromagnetic drive unit 30. An upper spring 24 corresponding to the second biasing member is arranged in a compressed state between the cap 20 and the cap 20. The valve body 2 is biased in the valve opening direction by the elastic force (biasing force) of the upper spring 24.

【0035】また、電磁駆動部30は、上記弁軸4に固
定されたアーマチャ34と、このアーマチャ34を挟む
ように配設されたロアコア36C及びアッパコア38C
とを備えている。ここで、アーマチャ34は、円板状に
形成された高透磁率材料からなる。また、ロアコア36
C及びアッパコア38Cは、いずれも環状に形成された
高透磁率材料を有しており、それらの中央部に、弁軸4
が往復動可能に挿通されている。
The electromagnetic drive unit 30 includes an armature 34 fixed to the valve shaft 4, and a lower core 36C and an upper core 38C arranged so as to sandwich the armature 34.
It has and. Here, the armature 34 is made of a disc-shaped high magnetic permeability material. Also, the lower core 36
C and the upper core 38C both have a high magnetic permeability material formed in an annular shape, and the valve shaft 4
Is reciprocally inserted.

【0036】そして、ロアコア36Cにおいてアーマチ
ャ34と対向する面には、弁軸4の軸心を中心とする環
状の溝36hが形成され、同溝36h内には環状をなす
ロアコイル36cが配設されている。このロアコイル3
6cとロアコア36Cとによって、弁体2を開弁方向に
駆動する電磁石(開駆動用電磁石)36が構成される。
An annular groove 36h centering on the axis of the valve shaft 4 is formed on the surface of the lower core 36C facing the armature 34, and an annular lower coil 36c is provided in the groove 36h. ing. This lower coil 3
An electromagnet (opening drive electromagnet) 36 that drives the valve body 2 in the valve opening direction is configured by 6c and the lower core 36C.

【0037】一方、アッパコア38Cにおいてアーマチ
ャ34と対向する面には、弁軸4の軸心を中心とする環
状の溝38hが形成され、同溝38h内には環状をなす
アッパコイル38cが配設されている。このアッパコイ
ル38cとアッパコア38Cとによって、弁体2を閉弁
方向に駆動するの電磁石(閉駆動用電磁石)38が構成
される。
On the other hand, an annular groove 38h centering on the axial center of the valve shaft 4 is formed on the surface of the upper core 38C facing the armature 34, and an annular upper coil 38c is provided in the groove 38h. ing. The upper coil 38c and the upper core 38C constitute an electromagnet (close driving electromagnet) 38 for driving the valve body 2 in the valve closing direction.

【0038】なお、図1は、電磁石36、38のいずれ
にも電磁力が発生していないときの弁体2の状態を示し
ている。この状態では、アーマチャ34は、各電磁石3
6、38の電磁力によって吸引されることなく、各スプ
リング14及び24の弾性力が釣り合う位置、すなわち
ロアコア36C及びアッパコア38C間の略中間の位置
にて静止する。
FIG. 1 shows the state of the valve body 2 when no electromagnetic force is generated in any of the electromagnets 36 and 38. In this state, the armature 34 is attached to each electromagnet 3
The springs 14 and 24 are not attracted by the electromagnetic force of the solenoids 6 and 38, and stand still at a position where the elastic forces of the springs 14 and 24 are balanced, that is, at a position approximately in the middle between the lower core 36C and the upper core 38C.

【0039】そして、アーマチャ34に電磁石36や電
磁石38の電磁力が及ぼされると、同アーマチャ34は
ロアコア36C側やアッパコア38C側に吸引される。
この電磁力は、これら電磁石36、38の各コイル36
c、38cへの通電によって発生する。
When the electromagnetic force of the electromagnets 36 and 38 is applied to the armature 34, the armature 34 is attracted to the lower core 36C side and the upper core 38C side.
This electromagnetic force is applied to each coil 36 of these electromagnets 36 and 38.
It is generated by energizing c and 38c.

【0040】本実施形態では、こうした電磁石36、3
8の各コイル36c、38cへの通電制御を、排気弁1
(弁体2、弁軸4)の変位に基づいて行うようにしてい
る。具体的には、本実施形態にかかる機関バルブの制御
装置は、アッパキャップ20に変位量センサ42を備え
る。この変位量センサ42は、同センサ42とアッパリ
テーナ22との間の距離に応じて変化する電圧(検出信
号)を出力するものであり、この電圧に基づいてアッパ
リテーナ22の変位量、換言すれば、弁体2の変位量を
検出する。そして、この変位量センサ42の検出結果を
用いることで、排気弁1の変位に基づいて上記通電制御
を行う。
In this embodiment, the electromagnets 36, 3
8 to control the energization of the coils 36c and 38c of the exhaust valve 1
This is performed based on the displacement of (valve element 2, valve shaft 4). Specifically, the engine valve control device according to the present embodiment includes a displacement amount sensor 42 in the upper cap 20. This displacement amount sensor 42 outputs a voltage (detection signal) that changes according to the distance between the sensor 42 and the upper retainer 22, and the displacement amount of the upper retainer 22, in other words, based on this voltage. For example, the displacement amount of the valve body 2 is detected. Then, the energization control is performed based on the displacement of the exhaust valve 1 by using the detection result of the displacement amount sensor 42.

【0041】この通電制御は、内燃機関の各種制御を総
括して行う電子制御装置40によって行われる。この電
子制御装置40は、CPUやメモリ、電磁石36、38
の各コイル36c、38cに励磁電流を供給する駆動回
路の他、変位量センサ42の検出信号が取り込まれる入
力回路、この検出信号をA/D変換するA/D変換器
(いずれも図示略)等を備えている。
This energization control is performed by the electronic control unit 40 that collectively controls various controls of the internal combustion engine. The electronic control unit 40 includes a CPU, a memory, electromagnets 36 and 38.
In addition to a drive circuit that supplies an exciting current to each of the coils 36c and 38c, an input circuit that receives the detection signal of the displacement sensor 42, an A / D converter that performs A / D conversion of this detection signal (both not shown) And so on.

【0042】ここで、この電子制御装置40による排気
弁1への通電制御を通じて開閉駆動される排気弁1の動
作態様について説明する。この排気弁1の閉弁状態にお
いては、同排気弁1を全閉位置に保持するために、換言
すれば弁体2を弁座16に着座した位置にて保持するた
めに、保持電流が閉駆動用電磁石38に供給される。こ
の保持電流の供給により、アーマチャ34が閉駆動用電
磁石38の電磁力によりアッパコア38C側に吸引され
る。この吸引力により、アッパスプリング24の弾性力
に抗して弁体2が弁座16に着座するとともに、アーマ
チャ34がアッパコア38Cに接した状態が保持される
ようになる。
Here, the operation mode of the exhaust valve 1 which is driven to open and close by controlling the energization of the exhaust valve 1 by the electronic control unit 40 will be described. In the closed state of the exhaust valve 1, the holding current is closed in order to hold the exhaust valve 1 at the fully closed position, in other words, to hold the valve body 2 at the position where it is seated on the valve seat 16. It is supplied to the driving electromagnet 38. By the supply of the holding current, the armature 34 is attracted to the upper core 38C side by the electromagnetic force of the closing drive electromagnet 38. Due to this suction force, the valve body 2 is seated on the valve seat 16 against the elastic force of the upper spring 24, and the state in which the armature 34 is in contact with the upper core 38C is maintained.

【0043】次に、排気弁1の開駆動時期が到来する
と、保持電流の供給が中断される。これにより、アッパ
スプリング24の弾性力により、排気弁1が開弁する。
換言すれば、アーマチャ34がロアコア36C側に移動
することで、弁体2が弁座16から離れ、燃焼室17側
に向けて移動するようになる。
Next, when the opening drive timing of the exhaust valve 1 arrives, the supply of the holding current is interrupted. As a result, the exhaust valve 1 is opened by the elastic force of the upper spring 24.
In other words, when the armature 34 moves to the lower core 36C side, the valve body 2 moves away from the valve seat 16 and moves toward the combustion chamber 17 side.

【0044】そして、この排気弁1の全閉位置から全開
位置への変位過程において、開駆動用電磁石36の通電
制御が行われる。そして、例えばアーマチャ34がロア
コア36Cに接することで排気弁1が全開位置に達する
と、その状態を保持すべく開駆動用電磁石36に保持電
流が供給される。この保持電流の供給により、アーマチ
ャ34が開駆動用電磁石36の電磁力によりロアコア3
6C側に吸引される。この吸引力により、ロアスプリン
グ14による弾性力に抗して弁体2が全開位置にて保持
されるようになる。
In the process of displacement of the exhaust valve 1 from the fully closed position to the fully open position, the energization control of the opening drive electromagnet 36 is performed. Then, when the exhaust valve 1 reaches the fully open position by the armature 34 coming into contact with the lower core 36C, for example, a holding current is supplied to the open drive electromagnet 36 so as to hold the state. By supplying this holding current, the armature 34 is moved by the electromagnetic force of the open drive electromagnet 36.
6C is sucked. Due to this suction force, the valve body 2 is held in the fully open position against the elastic force of the lower spring 14.

【0045】これに対し、排気弁1の閉駆動時期が到来
すると、排気弁1を全開位置にて保持するための保持電
流の供給が中断される。これにより、排気弁1は、ロア
スプリング14の弾性力により、閉弁方向に向けて、換
言すれば、弁体2が弁座16へ向けて変位する。
On the other hand, when the closing drive timing of the exhaust valve 1 arrives, the supply of the holding current for holding the exhaust valve 1 in the fully open position is interrupted. As a result, the exhaust valve 1 is displaced by the elastic force of the lower spring 14 toward the valve closing direction, in other words, the valve body 2 is displaced toward the valve seat 16.

【0046】そして、この排気弁1の全開位置から全閉
位置への変位過程において、閉駆動用電磁石38の通電
制御が行われる。そして、弁体2が弁座16に着座する
全閉位置となると、その状態を保持すべく閉駆動用電磁
石38に保持電流が供給される。
In the process of displacement of the exhaust valve 1 from the fully open position to the fully closed position, the energization control of the closing drive electromagnet 38 is performed. Then, when the valve body 2 reaches the fully closed position where it is seated on the valve seat 16, a holding current is supplied to the closing drive electromagnet 38 in order to maintain this state.

【0047】このように、一方の変位端から他方の変位
端へ上記弁体2を変位させるに際し、本実施形態におい
ては、以下のようにして、スライディングモード制御を
用いて各電磁石36、38の通電制御を行う。なお、全
閉位置から全開位置への変位過程と、全開位置から全閉
位置への変位過程とにおいては、各電磁石36、38の
制御態様は同様であるため、以下では、全閉位置から全
開位置への変位過程を例にとって説明する。
In this way, when displacing the valve body 2 from one displacement end to the other displacement end, in the present embodiment, the sliding mode control is used to move each of the electromagnets 36, 38 as follows. Conduct energization control. In addition, in the displacement process from the fully closed position to the fully opened position and the displacement process from the fully opened position to the fully closed position, the control modes of the electromagnets 36 and 38 are the same. The process of displacement to the position will be described as an example.

【0048】本実施形態では、制御対象となる弁体2の
変位は、全閉位置と全開位置とを結ぶ1次元空間(線
分)であり、同弁体2の動的特性を示す状態量は、弁体
2の変位と変位速度となる。そして、これら弁体2の変
位及び変位速度を自由度とする2次元の線形空間上で、
これら弁体2の変位及び変位速度(状態量)を、上記2
次元空間内の(1次元)線形部分空間としての予め設定
された切換超平面(線分)へ収束させるように制御を行
う。そして、機関バルブの制御性能に関する複数の要求
要素を満足すべく、この切換超平面を、弁体2の変位に
応じて可変設定する。
In the present embodiment, the displacement of the valve body 2 to be controlled is a one-dimensional space (line segment) connecting the fully closed position and the fully open position, and the state quantity indicating the dynamic characteristic of the valve body 2 is obtained. Is the displacement and displacement speed of the valve body 2. Then, on a two-dimensional linear space having the displacement and displacement velocity of these valve bodies 2 as degrees of freedom,
The displacement and displacement velocity (state quantity) of these valve bodies 2 are calculated as
Control is performed so as to converge to a preset switching hyperplane (line segment) as a (one-dimensional) linear subspace in the dimensional space. Then, this switching hyperplane is variably set according to the displacement of the valve body 2 so as to satisfy a plurality of required elements concerning the control performance of the engine valve.

【0049】詳しくは、上記弁体2の状態量についての
予め設定された規範モデルにその該当する変位点で接す
る超平面として、上記切換超平面を設定する。具体的に
は、この規範モデルは、基本的には、外乱や減衰要素、
電磁力がないとの仮定のもとに想定される弁体2の変位
態様(弁体2の変位と変位速度との軌跡)に基づき設定
される。ただし、他方の変位端近傍においてはこの規範
モデルは、超平面として設定される。この超平面は、他
方の変位端において変位速度が「0」となるように設定
される。更に、この超平面は、他方の変位端近傍におい
て、その変位速度の変化率が、外乱や減衰要素、電磁力
がないとの仮定のもとに想定される弁体2の変位態様に
基づき設定される上記規範モデルのものよりも小さくな
るように設定されている。
More specifically, the switching hyperplane is set as a hyperplane that contacts a preset reference model for the state quantity of the valve body 2 at its corresponding displacement point. Specifically, this normative model basically consists of disturbances and damping factors,
It is set based on the displacement mode of the valve body 2 (the locus of the displacement of the valve body 2 and the displacement speed) that is assumed under the assumption that there is no electromagnetic force. However, in the vicinity of the other displacement end, this reference model is set as a hyperplane. This hyperplane is set so that the displacement speed is "0" at the other displacement end. Further, this hyperplane is set in the vicinity of the other displacement end based on the displacement mode of the valve body 2 which is assumed under the assumption that there is no disturbance, damping element, or electromagnetic force. It is set to be smaller than that of the above reference model.

【0050】これにより、切換超平面は、他方の変位端
近傍以外では、外乱や減衰要素、電磁力がないとの仮定
のもとに想定される弁体2の変位態様に基づき設定され
る上記規範モデルに基づき設定されることとなる。一
方、全開位置近傍においては、全開位置において変位速
度が「0」となる上記超平面として設定されることとな
る。
As a result, the switching hyperplane is set based on the displacement mode of the valve body 2 which is assumed under the assumption that there is no disturbance, damping element, or electromagnetic force except near the other displacement end. It will be set based on the normative model. On the other hand, in the vicinity of the fully open position, the displacement speed is set to "0" at the fully open position, and the hyperplane is set.

【0051】図2に、本実施形態にかかる切換超平面の
具体的な設定態様について示す。同図2に示すように、
Low端面(全開位置)近傍以外の弁体2の変位領域に
ついては、規範モデルは次のようになっている。すなわ
ち、弁体2が全閉位置にある状態からアッパスプリング
24及びロアスプリング14の付勢力のみによって全開
位置へと変位していく際の弁体2の変位及び変位速度の
軌跡となっている。
FIG. 2 shows a specific setting mode of the switching hyperplane according to this embodiment. As shown in FIG.
With respect to the displacement region of the valve body 2 other than the vicinity of the Low end face (fully open position), the reference model is as follows. That is, the locus of the displacement and the displacement speed of the valve body 2 when the valve body 2 is displaced from the fully closed position to the fully open position only by the urging force of the upper spring 24 and the lower spring 14 is shown.

【0052】この軌跡(規範モデル)は、ロアスプリン
グ14及びアッパスプリング24からなる弾性体及びこ
れに連結された排気弁1の可動部を物理系とする物理モ
デルから算出される2次の曲線となる。すなわち、可動
部の重量M、ロアスプリング14及びアッパスプリング
24からなる弾性体の弾性定数K、同弾性体の釣り合い
の位置を基準とした排気弁1(弁体2)の変位(検出
値)xとして、この物理系の運動方程式は、下式(c
1)となる。
This locus (reference model) is a quadratic curve calculated from a physical model in which the elastic body composed of the lower spring 14 and the upper spring 24 and the movable portion of the exhaust valve 1 connected to the elastic body is a physical system. Become. That is, the weight M of the movable part, the elastic constant K of the elastic body composed of the lower spring 14 and the upper spring 24, and the displacement (detection value) x of the exhaust valve 1 (valve body 2) based on the balanced position of the elastic body x The equation of motion of this physical system is
It becomes 1).

【0053】[0053]

【数1】 この式(c1)の解である弁体2の変位xは、周期関数
として求まり、これから、その微分値として変位速度が
同じく周期関数として求まる。そして、これら変位及び
変位速度によって、これらの関係式が図2に示す2次の
曲線として求まる。
[Equation 1] The displacement x of the valve body 2, which is the solution of the equation (c1), is obtained as a periodic function, and from this, the displacement velocity is also obtained as a periodic function as its differential value. Then, these relational expressions are obtained as a quadratic curve shown in FIG. 2 by the displacement and the displacement velocity.

【0054】また、同図2に示すように、Low端面
(全開位置)近傍の弁体2の変位領域については、上記
規範モデルを、上記2次曲線よりも変位に対する変位速
度の変化率の小さな1次元の超平面(線分)とする。
Further, as shown in FIG. 2, for the displacement region of the valve body 2 near the Low end face (fully open position), the reference model is used and the rate of change of displacement speed with respect to displacement is smaller than that of the quadratic curve. It is a one-dimensional hyperplane (line segment).

【0055】このような規範モデルに基づいて上記切換
超平面を弁体2の変位に応じて可変設定することで、排
気弁1の制御において要求される複数の要求要素の満足
を図る。すなわち、Low端面(全開位置)近傍以外に
おいては、上記弾性体の有する付勢力のみによって弁体
2を変位させるときの弁体2の変位態様に従うように実
際の弁体2の変位態様を制御することで、この物理系の
有する固有振動を生かして弁体2を変位させることがで
きる。これにより、Up端面(全閉位置)からLow端
面(全開位置)への変位に要する時間を低減することが
できる。
By variably setting the switching hyperplane according to the displacement of the valve body 2 based on such a reference model, a plurality of required elements required for controlling the exhaust valve 1 are satisfied. That is, except in the vicinity of the Low end face (fully open position), the actual displacement mode of the valve body 2 is controlled so as to follow the displacement mode of the valve body 2 when the valve body 2 is displaced only by the biasing force of the elastic body. As a result, the valve body 2 can be displaced by taking advantage of the natural vibration of this physical system. As a result, the time required for the displacement from the Up end face (fully closed position) to the Low end face (fully opened position) can be reduced.

【0056】これに対し、Low端面(全開位置)近傍
では、変位速度の変化率の小さな上記超平面上に上記状
態量を束縛することで、アーマチャ34のロアコア36
C上面への着座時の衝撃の抑制を図る。
On the other hand, in the vicinity of the Low end face (fully open position), the state quantity is bound to the hyperplane having a small change rate of the displacement velocity, whereby the lower core 36 of the armature 34 is bound.
C To reduce the impact when sitting on the upper surface.

【0057】このように弁体2の変位に応じて可変設定
される切換超平面上に上記状態量を束縛するように排気
弁1の制御を行うことで、変位時間を低減しつつも着座
時の衝撃を緩和する制御を行うことができる。これに対
し、例えば着座時の衝撃の緩和を図るべく図2で一点鎖
線で示す切換超平面を用いて排気弁1を制御する場合に
は、変位時間が増大する。
By controlling the exhaust valve 1 so as to constrain the above state quantity on the switching hyperplane which is variably set according to the displacement of the valve body 2, the displacement time is shortened while seated. It is possible to perform control to mitigate the impact of. On the other hand, when the exhaust valve 1 is controlled using the switching hyperplane shown by the alternate long and short dash line in FIG. 2 in order to reduce the impact when seated, the displacement time increases.

【0058】こうした切換超平面上へ状態量を束縛させ
るスライディングモード制御を行うための排気弁1への
通電制御態様の設定は、以下のようにして行われる。ま
ず、図2の2次の規範モデルに弁体2の変位xで接する
切換超平面(2次の規範モデルの変位xにおける接線)
と、同図2の1次の規範モデルを下式(c2)にて定義
する。
The setting of the energization control mode for the exhaust valve 1 for performing the sliding mode control for restraining the state quantity on the switching hyperplane is performed as follows. First, a switching hyperplane that is in contact with the secondary reference model of FIG. 2 at the displacement x of the valve body 2 (tangent line at the displacement x of the secondary reference model)
And the first-order reference model of FIG. 2 is defined by the following expression (c2).

【0059】[0059]

【数2】 この式(c2)において、係数a、bは、実際には、弁
体2の変位xの関数である。更に、これら切換超平面を
定義する線形関数である切換関数σを下式(c3)にて
定義する。
[Equation 2] In this equation (c2), the coefficients a and b are actually functions of the displacement x of the valve body 2. Further, a switching function σ, which is a linear function that defines these switching hyperplanes, is defined by the following expression (c3).

【0060】[0060]

【数3】 上式(c3)からもわかるように、切換関数σをゼロと
する超平面が切換超平面である。
[Equation 3] As can be seen from the above equation (c3), the hyperplane whose switching function σ is zero is the switching hyperplane.

【0061】次に、排気弁1の実際の物理系を、ロアス
プリング14及びアッパスプリング24が上記可動部に
連結されたものにおいて、可動部と固定部との間の摺動
抵抗と、アーマチャ34に作用する電磁力とが付与され
る系とする。この系の運動方程式は、上記重量M、弾性
定数K、バルブ変位xに加えて、可動部及び固定部間の
減衰係数C、及びスライディングモード状態でのアーマ
チャ34に作用する電磁力であるスライディングモード
入力Ulを用いて、下式(c4)で表記される。
Next, in the actual physical system of the exhaust valve 1, in the case where the lower spring 14 and the upper spring 24 are connected to the movable part, the sliding resistance between the movable part and the fixed part, and the armature 34. It is a system to which electromagnetic force acting on is applied. The equation of motion of this system includes the weight M, the elastic constant K, the valve displacement x, the damping coefficient C between the movable portion and the fixed portion, and the sliding mode which is the electromagnetic force acting on the armature 34 in the sliding mode state. It is expressed by the following expression (c4) using the input Ul.

【0062】[0062]

【数4】 スライディングモード状態では上記排気弁1の状態量は
切換超平面上に、換言すれば切換関数σがゼロとなる超
平面に束縛されている。このため、上記スライディング
モード入力Ulは、この運動方程式(c4)と切換関数
σの時間微分がゼロであることとを用いて、下式(c
5)で表される。
[Equation 4] In the sliding mode state, the state quantity of the exhaust valve 1 is bound on the switching hyperplane, in other words, on the hyperplane where the switching function σ becomes zero. Therefore, the sliding mode input Ul is expressed by the following equation (c) using this equation of motion (c4) and the time derivative of the switching function σ being zero.
It is represented by 5).

【0063】[0063]

【数5】 また、上記状態量が切換超平面から離間したときに、こ
れを切換超平面上に収束させる到達モード入力(フィー
ドバック入力)Unlを下式(c6)で定義する。
[Equation 5] An arrival mode input (feedback input) Unl that converges the state quantity on the switching hyperplane when the state quantity is separated from the switching hyperplane is defined by the following expression (c6).

【0064】[0064]

【数6】 ここで、フィードバックゲインGは、切換超平面へ到達
する条件、換言すればスライディングモードに到達する
条件である到達条件を満足するように設定する。この到
達条件を満たすゲインGを、本実施形態ではリアプノフ
関数法を用いて設定する。すなわち、例えばV=1/2
×σ×σTをリアプノフ関数として、下式(c7)で表
記されるこの時間微分が負となるようにゲインGを設定
する。
[Equation 6] Here, the feedback gain G is set so as to satisfy the condition for reaching the switching hyperplane, in other words, the condition for reaching the sliding mode. In this embodiment, the gain G satisfying this attainment condition is set using the Lyapunov function method. That is, for example, V = 1/2
The × σ × σ T as a Lyapunov function, and sets the gain G thus time derivative which is expressed by the following equation (c7) has a negative.

【0065】[0065]

【数7】 上式(c7)において、リアプノフ関数の時間微分が負
となるように、所定の絶対値を有しつつゲインGの正負
を設定することで、上記到達モード入力Unlを用いて
切換関数σがゼロへと収束するようになる。
[Equation 7] In the above equation (c7), by setting the positive / negative of the gain G while having a predetermined absolute value so that the time derivative of the Lyapunov function becomes negative, the switching function σ becomes zero using the arrival mode input Unl. Will converge to.

【0066】ここで、本実施形態にかかる排気弁1の開
弁制御について、図4を用いて説明する。図4は、同制
御の処理手順を示すフローチャートである。この処理
は、所定周期毎に繰り返し実行される。
Here, the valve opening control of the exhaust valve 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a processing procedure of the same control. This process is repeatedly executed every predetermined period.

【0067】この一連の処理においては、まずステップ
100において弁体2の変位が所定の閾値以下となった
か否かを判断し、同閾値以下となるとステップ110に
移行する。この閾値は、例えば開駆動用電磁石36によ
るアーマチャ34の吸引力が所定値以上となるときに設
定する。
In this series of processes, first, at step 100, it is judged whether or not the displacement of the valve body 2 is below a predetermined threshold value, and if it is below the same threshold value, the routine proceeds to step 110. This threshold value is set, for example, when the attraction force of the armature 34 by the opening drive electromagnet 36 becomes a predetermined value or more.

【0068】一方、ステップ110では、検出される弁
体2の変位xに基づき上記切換関数を算出する。これ
は、例えば上記電子制御装置40内に、予め先の図2に
示した規範モデルを格納する記憶機能を備えるととも
に、弁体2の変位xにおける同規範モデルの接線を算出
することで実現することができる。また、これに代え
て、弁体2の各変位xにおける上式(c3)の係数a及
びb等の切換関数に関するデータ(マップ等)を保持す
る記憶機能を、上記電子制御装置40内に備えるように
してもよい。
On the other hand, in step 110, the switching function is calculated based on the detected displacement x of the valve body 2. This is realized by, for example, having a storage function of storing the reference model shown in FIG. 2 in advance in the electronic control unit 40 and calculating the tangent line of the reference model at the displacement x of the valve body 2. be able to. Further, instead of this, the electronic control unit 40 is provided with a storage function for holding data (maps and the like) regarding switching functions such as the coefficients a and b of the above equation (c3) at each displacement x of the valve body 2. You may do it.

【0069】こうして算出された切換関数に基づき、ス
テップ120ではスライディングモード入力Ulを算出
する。すなわちここでは、上記変位xでの切換関数か
ら、上式(c5)を用いてスライディングモード入力U
lを算出する。更に、ステップ130においては、到達
モード入力Unlを、同じく変位xでの切換関数から上
式(c6)に基づいて算出する。
In step 120, the sliding mode input Ul is calculated based on the switching function thus calculated. That is, here, from the switching function at the displacement x, the sliding mode input U is calculated using the above equation (c5).
Calculate l. Further, at step 130, the arrival mode input Unl is calculated from the switching function at the displacement x based on the above equation (c6).

【0070】こうして算出されたスライディングモード
入力Ul及び到達モード入力Unlから、ステップ14
0において、アーマチャ34に作用する電磁力である制
御入力Uを算出する。そして、ステップ150におい
て、変位量センサ42によって検出される変位xに基づ
きアーマチャ34及びロアコア36C間のギャップを算
出するとともに、ステップ160において、このギャッ
プを用いて排気弁1への通電制御電流量を算出する。こ
の算出は、以下のようにして行う。
From the sliding mode input Ul and the reaching mode input Unl calculated in this way, step 14
At 0, the control input U, which is the electromagnetic force acting on the armature 34, is calculated. Then, in step 150, the gap between the armature 34 and the lower core 36C is calculated based on the displacement x detected by the displacement amount sensor 42, and in step 160, the energization control current amount to the exhaust valve 1 is calculated using this gap. calculate. This calculation is performed as follows.

【0071】すなわち、ギャップ及び電磁力から電磁石
36に通電される電流量を定める物理モデル式を記憶す
る機能を電子制御装置40に設けることによって制御電
流の算出を行う。ちなみに、上記アーマチャ34及びロ
アコア36C間のギャップと開駆動用電磁石36に通電
される電流量とによってアーマチャ34に作用する電磁
力が決定される。したがって、このギャップと電磁石3
6に通電される電流量とからアーマチャ34に作用する
電磁力を決定する物理モデル式を定義することができ
る。そしてこれから、ギャップと電磁力(制御入力U
1、U2…)とから電磁石36に通電される電流量を定
める物理モデル式を得ることができる。
That is, the control current is calculated by providing the electronic control unit 40 with the function of storing the physical model formula that determines the amount of current that is passed through the electromagnet 36 from the gap and the electromagnetic force. By the way, the electromagnetic force acting on the armature 34 is determined by the gap between the armature 34 and the lower core 36C and the amount of current supplied to the opening drive electromagnet 36. Therefore, this gap and the electromagnet 3
A physical model formula that determines the electromagnetic force acting on the armature 34 can be defined based on the amount of current passed through the armature 6. And from now on, the gap and the electromagnetic force (control input U
, U2 ...), it is possible to obtain a physical model formula that determines the amount of current that is applied to the electromagnet 36.

【0072】また、図3に示すように、ギャップ及び電
磁力と電磁石36に通電される電流量との関係を定めた
マップを記憶する機能を上記電子制御装置40内に設け
てもよい。なお、上記制御入力Uが負のときには、全閉
方向への力を付与する必要があるが、開駆動用電磁石3
6によってアーマチャ34に作用する電磁力は全開方向
の力であるため、通電制御量を「0」とする。
Further, as shown in FIG. 3, the electronic control unit 40 may be provided with a function of storing a map that defines the relationship between the gap and the electromagnetic force and the amount of current supplied to the electromagnet 36. When the control input U is negative, it is necessary to apply a force in the fully closing direction.
Since the electromagnetic force acting on the armature 34 by 6 is a force in the fully opening direction, the energization control amount is set to "0".

【0073】こうして制御電流が算出されると、これに
基づいてステップ170にて制御電流に基づく排気弁1
への通電制御を行う。以上説明した本実施形態では、以
下の効果が得られるようになる。
When the control current is calculated in this manner, the exhaust valve 1 based on the control current is calculated based on the calculated control current in step 170.
Energization control is performed. In the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

【0074】(1)弁体2の変位に応じて切換超平面を
可変設定することで、排気弁1の制御に関しての複数の
要求を満足することができるようになる。 (2)アッパスプリング24及びロアスプリング14の
付勢力のみによる弁体2の変位態様に基づく規範モデル
を設定するとともに、これと各変位点で接する超平面を
その該当する変位点での切換超平面とした。これによ
り、アッパスプリング24及びロアスプリング14と可
動部の質量によって得られる固有振動を生かしつつ排気
弁1を制御することができ、弁体2の変位に要する時間
を低減することができるようになる。
(1) By variably setting the switching hyperplane according to the displacement of the valve body 2, it becomes possible to satisfy a plurality of requirements regarding the control of the exhaust valve 1. (2) A reference model based on the displacement mode of the valve body 2 only by the urging force of the upper spring 24 and the lower spring 14 is set, and a hyperplane contacting this at each displacement point is a switching hyperplane at the corresponding displacement point. And As a result, the exhaust valve 1 can be controlled while making use of the natural vibration obtained by the upper spring 24, the lower spring 14, and the mass of the movable portion, and the time required for the displacement of the valve body 2 can be reduced. .

【0075】(3)Low端面において変位速度がゼロ
となるとともに、Low端面近傍において上記2次の規
範モデルよりも変位速度の変化率の小さな超平面を規範
モデルとした。換言すれば、Low端面において変位速
度がゼロとなるとともに、Low端面近傍において上記
2次の規範モデルよりも変位速度の変化率の小さな切換
超平面を設定した。これにより、Low端面に着座する
際の振動を好適に低減する制御を行うことができる。
(3) A hyperplane, which has a displacement velocity of zero at the Low end face and has a smaller rate of change in displacement velocity than the quadratic normative model near the Low end face, is used as the normative model. In other words, the switching hyperplane is set such that the displacement velocity becomes zero at the Low end face and the change rate of the displacement velocity is smaller in the vicinity of the Low end face than the quadratic reference model. As a result, it is possible to perform control for suitably reducing vibration when seated on the Low end surface.

【0076】(第2の実施形態)以下、本発明にかかる
スライディングモード制御装置を電磁駆動される機関バ
ルブの制御装置に適用した第2の実施形態について、上
記第1の実施形態との相違点を中心として図面を参照し
つつ説明する。
(Second Embodiment) The second embodiment, in which the sliding mode control device according to the present invention is applied to a control device for an electromagnetically driven engine valve, is different from the first embodiment. Will be mainly described with reference to the drawings.

【0077】本実施形態では、先の図2に示した規範モ
デルの動特性に追従させるように排気弁1を制御(モデ
ル規範形適応制御)する際に、同規範モデルの状態量へ
の実際の状態量の収束態様をスライディングモード制御
にて制御する。以下、これについて詳述する。
In the present embodiment, when the exhaust valve 1 is controlled (model reference adaptive control) so as to follow the dynamic characteristics of the reference model shown in FIG. The mode of convergence of the state quantity is controlled by sliding mode control. Hereinafter, this will be described in detail.

【0078】まず、実際の排気弁1の物理モデルを定義
する。これは、ロアスプリング14及びアッパスプリン
グ24が上記可動部に連結されたものにおいて、可動部
と固定部との間の摺動抵抗と、アーマチャ34に作用す
る電磁力と、筒内圧等、可動部に及ぼされる外力が付与
される系とする。この系の運動方程式は、上記重量M、
弾性定数K、バルブ変位xに加えて、可動部及び固定部
間の減衰係数C、及び上記外力f、及び上記規範モデル
の動特性に追従させるべくアーマチャ34に作用する電
磁力である入力uとして、
First, the physical model of the actual exhaust valve 1 is defined. This is because when the lower spring 14 and the upper spring 24 are connected to the movable part, the sliding resistance between the movable part and the fixed part, the electromagnetic force acting on the armature 34, the in-cylinder pressure, etc. A system to which an external force exerted on is applied. The equation of motion of this system is
In addition to the elastic constant K and the valve displacement x, the damping coefficient C between the movable part and the fixed part, the external force f, and the electromagnetic force acting on the armature 34 to follow the dynamic characteristics of the reference model are input u. ,

【0079】[0079]

【数8】 この運動方程式は、行列を用いて以下のように表記する
ことができる。
[Equation 8] This equation of motion can be expressed as follows using a matrix.

【0080】[0080]

【数9】 これに対し、排気弁1の状態量が所定の規範モデルに沿
う物理系の運動方程式を以下に示す。
[Equation 9] On the other hand, the equation of motion of the physical system in which the state quantity of the exhaust valve 1 follows a predetermined reference model is shown below.

【0081】[0081]

【数10】 この式において、行列Amや、ベクトルBm、更には入
力rを設定することで、所望の特性を有する規範モデル
の物理系を表現することができる。特に、先の図2に示
した規範モデルにおいて、2次のモデル部分は、例えば
上式(c8)から減衰項と電磁力の入力項とを除いた以
下の行列Am及びBmを用いて表現することができる。
[Equation 10] In this equation, by setting the matrix Am, the vector Bm, and the input r, the physical system of the reference model having desired characteristics can be expressed. In particular, in the reference model shown in FIG. 2, the quadratic model part is expressed using the following matrices Am and Bm obtained by removing the damping term and the electromagnetic force input term from the above equation (c8), for example. be able to.

【0082】[0082]

【数11】 また、先の図2に示す規範モデルのうち、1次のモデル
部分は、例えばバルブ変位に対する変位速度の変化率を
γとして、以下の行列Am及びBmによって表現するこ
とができる。
[Equation 11] In the reference model shown in FIG. 2, the first-order model portion can be represented by the following matrices Am and Bm, where γ is the rate of change of the displacement speed with respect to the valve displacement.

【0083】[0083]

【数12】 なお、上式(c11)や(c12)の代わりに、上式
(c10)の入力rを適宜設定することによって同様の
規範モデルを表現してもよい。
[Equation 12] A similar reference model may be expressed by appropriately setting the input r of the above equation (c10) instead of the above equations (c11) and (c12).

【0084】上式(c9)及び(c10)において、規
範モデルの動的特性を示す状態量と実際の排気弁1の状
態量との偏差を、ベクトルe=Xm−Xを用いて表記す
る。そして、このベクトルeを切換超平面上に設定する
ことで、排気弁1の状態量を規範モデルの動的特性を示
す状態量に所望の態様にて追従させる。以下、図5を参
照して本実施形態の切換超平面の設定態様について説明
する。
In the above equations (c9) and (c10), the deviation between the state quantity showing the dynamic characteristics of the reference model and the actual state quantity of the exhaust valve 1 is represented by the vector e = Xm-X. By setting this vector e on the switching hyperplane, the state quantity of the exhaust valve 1 is made to follow the state quantity showing the dynamic characteristics of the reference model in a desired manner. Hereinafter, the setting mode of the switching hyperplane according to the present embodiment will be described with reference to FIG.

【0085】図5(a)に、互いに異なる切換超平面が
設定される領域A及び領域Bを示す。この図5(a)に
は、排気弁1がUp端面からLow端面へと変位する際
のバルブ変位の遷移例が示されており、Low端面近傍
を境としてUp端面側が領域A、Low端面側が領域B
とそれぞれ設定されている。そして、図5(b)に領域
Aでの切換超平面の設定態様を、また図5(c)に領域
Bでの切換超平面の設定態様をそれぞれ示す。これら図
5(b)及び図5(c)に示すように、本実施形態にお
いては、領域Bにおける偏差xm−xに対するその時間
微分の傾きを領域Aのものよりも大きく設定する。この
ように設定することで、電磁力による上記アーマチャ3
4の引き付け能力が上昇するLow端面近傍において、
切換超平面の原点への収束速度を上昇させることができ
る。したがって、Low端面近傍において、規範モデル
への収束速度を上昇させることができるようになる。
FIG. 5A shows an area A and an area B in which different switching hyperplanes are set. FIG. 5 (a) shows a transition example of valve displacement when the exhaust valve 1 is displaced from the Up end face to the Low end face. The Up end face side is the region A and the Low end face side is the boundary near the Low end face. Area B
And are set respectively. Then, FIG. 5B shows a setting manner of the switching hyperplane in the area A, and FIG. 5C shows a setting manner of the switching hyperplane in the area B. As shown in FIGS. 5B and 5C, in the present embodiment, the slope of the time derivative with respect to the deviation xm-x in the region B is set to be larger than that in the region A. By setting in this way, the armature 3 by the electromagnetic force
In the vicinity of the Low end face where the attracting ability of 4 increases,
The convergence speed of the switching hyperplane to the origin can be increased. Therefore, the convergence speed to the reference model can be increased in the vicinity of the Low end surface.

【0086】なお、これら領域A及び領域Bに対応する
切換超平面を定義する切換関数に関するデータは、上記
電子制御装置40に保持される。ここで、上記規範モデ
ルの動的特性へ追従させるために、上記アーマチャ34
に作用させる電磁力の設定態様について説明する。
The data regarding the switching function that defines the switching hyperplanes corresponding to the areas A and B is held in the electronic control unit 40. Here, in order to follow the dynamic characteristics of the reference model, the armature 34
A setting mode of the electromagnetic force applied to the will be described.

【0087】まず、上式(c9)及び(c10)から、
ベクトルeの時間微分は、下記のようになる。
First, from the above equations (c9) and (c10),
The time derivative of the vector e is as follows.

【0088】[0088]

【数13】 ここで、切換関数σ=S・eと定義する。スライディン
グモード状態では、切換関数σの時間微分がゼロである
ことから、以下の式が成り立つ。
[Equation 13] Here, the switching function σ = S · e is defined. In the sliding mode state, since the time derivative of the switching function σ is zero, the following equation holds.

【0089】[0089]

【数14】 これにより、スライディングモード状態での入力(スラ
イディングモード入力)は、下式(c15)となる。
[Equation 14] Accordingly, the input in the sliding mode state (sliding mode input) is given by the following expression (c15).

【0090】[0090]

【数15】 この式(c15)において、上式(c9)や(c1
1)、先の図5に示す切換超平面Sを用い、また外力f
を「0」とすることでスライディングモード入力Ulを
設定する。ここで、外力fは、当該機関の運転状態等に
よって変化するものであるため、本実施形態では、この
外力fを加味せずにスライディングモード入力Ulを設
定し、この外力fの影響は、到達モード入力にて吸収す
ることとする。
[Equation 15] In this equation (c15), the above equations (c9) and (c1
1), the switching hyperplane S shown in FIG. 5 is used, and the external force f
Is set to "0" to set the sliding mode input Ul. Here, since the external force f changes depending on the operating state of the engine, in the present embodiment, the sliding mode input Ul is set without adding the external force f, and the influence of the external force f reaches It will be absorbed by mode input.

【0091】なお、実際の状態量が規範モデルの動特性
を示す状態量に収束するように切換超平面を設定すべ
く、この設定に際しては以下のような制約を課す。ま
ず、上式(c15)を、上記式(c14)に代入して、
下式(c16)を得る。
In order to set the switching hyperplane so that the actual state quantity converges to the state quantity showing the dynamic characteristics of the reference model, the following restrictions are imposed on this setting. First, by substituting the above equation (c15) into the above equation (c14),
The following formula (c16) is obtained.

【0092】[0092]

【数16】 この式(c16)において、マッチング条件Am−A=
B・K1、Bm=B・K2、f=B・K3を代入する
と、下式(c17)を得る。
[Equation 16] In this equation (c16), the matching condition Am-A =
Substituting B · K1, Bm = B · K2, and f = B · K3, the following formula (c17) is obtained.

【0093】[0093]

【数17】 この式(c17)において、上記状態量間の偏差eにか
かる係数行列が安定となるように切換関数(切換行列
S)を設定すれば、偏差eはゼロに収束するようにな
る。
[Equation 17] In this equation (c17), if the switching function (switching matrix S) is set so that the coefficient matrix related to the deviation e between the state quantities is stable, the deviation e will converge to zero.

【0094】ここで、本実施形態にかかる排気弁1の開
弁制御について、図6を用いて説明する。図6は、同制
御の処理手順を示すフローチャートである。この処理
は、所定周期ごとに繰り返し実行される。
Here, the valve opening control of the exhaust valve 1 according to this embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart showing a processing procedure of the control. This process is repeatedly executed every predetermined period.

【0095】この一連の処理においては、ステップ20
0において、先の図4のステップ100と同様、弁体2
の変位が所定の閾値以下となったか否かを判断し、同閾
値以下となるとステップ210に移行する。
In this series of processing, step 20
0, as in step 100 of FIG.
It is determined whether or not the displacement of is less than or equal to a predetermined threshold value, and if it is less than or equal to the threshold value, the process proceeds to step 210.

【0096】一方、ステップ210では、検出される弁
体2の変位が先の図5の領域A及び領域Bのいずれの領
域に属するかを判断するとともに、対応する領域の切換
関数を上記電子制御装置40内のメモリ等から読み込
む。
On the other hand, in step 210, it is judged whether the detected displacement of the valve body 2 belongs to the area A or the area B in FIG. 5, and the switching function of the corresponding area is electronically controlled. It is read from the memory or the like in the device 40.

【0097】次に、ステップ220において、当該処理
時における規範モデルの動的特性を示す状態量である目
標変位や変位速度(目標状態量)を算出する。これら目
標状態量は、排気弁1(弁体2)の開弁制御開始時若し
くは排気弁1の変位開始時から当該処理時までの時間に
基づき算出される。この算出は、上式(c10)に基づ
き上記電子制御装置40内で算出する構成としてもよ
く、また、各サンプリング時間毎の上記目標状態量をマ
ップとして記憶する機能を上記電子制御装置40に備え
る構成としてもよい。
Next, at step 220, a target displacement and a displacement velocity (target state amount) which are state amounts showing the dynamic characteristics of the reference model during the processing are calculated. These target state quantities are calculated based on the time from the start of valve opening control of the exhaust valve 1 (valve body 2) or the start of displacement of the exhaust valve 1 to the processing time. This calculation may be performed in the electronic control unit 40 based on the above formula (c10), and the electronic control unit 40 has a function of storing the target state quantity for each sampling time as a map. It may be configured.

【0098】そして、ステップ230では、こうした規
範モデルの動的特性を示す状態量や上記切換関数、更に
は検出される変位や変位速度を用い、上式(c15)か
らスライディングモード入力Ulを算出する。
Then, in step 230, the sliding mode input Ul is calculated from the above equation (c15) using the state quantity indicating the dynamic characteristics of the reference model, the switching function, and the detected displacement and displacement velocity. .

【0099】更に、ステップ240では、ステップ21
0で読み込まれた切換関数を用いて上式(c6)から到
達モード入力Unlを算出する。そして、先の図4のス
テップ140〜170の処理と同様の処理である、ステ
ップ250から280の処理を行いこの処理を一旦終了
する。
Further, in step 240, step 21
The arrival mode input Unl is calculated from the above equation (c6) using the switching function read at 0. Then, the processes of steps 250 to 280, which are the same as the processes of steps 140 to 170 in FIG. 4 described above, are performed, and this process is temporarily terminated.

【0100】以上説明した本実施形態では、以下の効果
が得られるようになる。 (4)モデル規範適応制御において、規範モデルの動的
特性を示す状態量と実際の状態量との偏差を切換超平面
上に束縛するとともに、この切換超平面を弁体2の変位
に基づき可変設定した。これにより、規範モデルの動的
特性への実際の状態量の収束態様を弁体2の変位に応じ
て可変設定することができる。このため、例えばアッパ
スプリング24及びロアスプリング14、開駆動用電磁
石36、閉駆動用電磁石38によって排気弁1に付与さ
れる動力が変位に応じて異なることを考慮した通電制御
を行うことができる。
In this embodiment described above, the following effects can be obtained. (4) In the model reference adaptive control, the deviation between the state quantity indicating the dynamic characteristics of the reference model and the actual state quantity is bound on the switching hyperplane, and the switching hyperplane is changed based on the displacement of the valve body 2. Set. As a result, it is possible to variably set the manner of convergence of the actual state quantity to the dynamic characteristics of the reference model according to the displacement of the valve body 2. Therefore, for example, energization control can be performed in consideration of the fact that the power applied to the exhaust valve 1 by the upper spring 24, the lower spring 14, the opening drive electromagnet 36, and the closing drive electromagnet 38 differs depending on the displacement.

【0101】(第3の実施形態)以下、本発明にかかる
スライディングモード制御装置を電磁駆動される機関バ
ルブの制御装置に適用した第3の実施形態について、上
記第1及び第2の実施形態との相違点を中心として図面
を参照しつつ説明する。
(Third Embodiment) A third embodiment, in which the sliding mode control device according to the present invention is applied to a control device for an electromagnetically driven engine valve, will be described below as the first and second embodiments. The differences will be mainly described with reference to the drawings.

【0102】上記各実施形態では、上式(c6)にて表
記される到達モード入力(フィードバック入力)Unl
のフィードバックゲインGを定数とした。これに対し、
本実施形態では、このゲインGを機関の回転速度NE、
機関負荷Q、及び弁体2の変位xに応じて可変設定す
る。すなわち、機関の回転速度NEや機関負荷Qが大き
いほど弁体2等にかかる外乱は大きなものとなるため、
回転速度NEや機関負荷Qが大きくなるほどゲインGを
大きく設定する。また、全開位置近傍においてはアッパ
スプリング24及びロアスプリング14によって弁体2
が全閉方向に付勢される力が強くなるために、ゲインG
を大きくして全開位置方向への引き付け力を強化する。
In each of the above embodiments, the arrival mode input (feedback input) Unl expressed by the above equation (c6) is used.
The feedback gain G of was set as a constant. In contrast,
In the present embodiment, this gain G is set to the engine speed NE,
It is variably set according to the engine load Q and the displacement x of the valve body 2. That is, the larger the engine speed NE and the engine load Q, the larger the disturbance applied to the valve body 2 and the like.
The larger the rotational speed NE and the engine load Q, the larger the gain G is set. Further, in the vicinity of the fully open position, the upper spring 24 and the lower spring 14 cause the valve element 2 to
Is increased in the direction of full closing, the gain G
To increase the attraction force toward the fully open position.

【0103】更に本実施形態では、実際の状態量が切換
超平面近傍の領域にあるとき、他の領域にあるときと比
較して上記切換超平面へと到達させる到達モード入力U
nlの大きさを小さく設定する。これにより、切換関数
が正となる領域と負となる領域とで到達モード入力Un
lが切り替わることによって、実際の状態量が切換超平
面近傍で高周波振動を引き起こすいわゆるチャタリング
の発生を抑制することができる。詳しくは、本実施形態
では、図7に示されるような平滑関数を用いる。
Further, in the present embodiment, when the actual state quantity is in the area near the switching hyperplane, the arrival mode input U is made to reach the switching hyperplane as compared with when it is in other areas.
Set the size of nl small. As a result, the arrival mode input Un is determined depending on whether the switching function is positive or negative.
By switching l, it is possible to suppress the occurrence of so-called chattering in which the actual state quantity causes high frequency vibration in the vicinity of the switching hyperplane. Specifically, in this embodiment, a smoothing function as shown in FIG. 7 is used.

【0104】こうして設定される本実施形態の到達モー
ド入力Unlを、下式(c18)に示す。
The arrival mode input Unl of this embodiment set in this way is shown in the following expression (c18).

【0105】[0105]

【数18】 以上説明した本実施形態によれば、以下の効果が得られ
るようになる。
[Equation 18] According to this embodiment described above, the following effects can be obtained.

【0106】(5)到達モード入力UnlのゲインG
を、機関回転速度、負荷、弁体2の変位に応じて可変設
定した。これにより、弁体2に加わる筒内圧等の外力が
機関運転状態によって変化することや、アーマチャ34
に作用する電磁力や排気弁1に作用するアッパスプリン
グ24及びロアスプリング14の付勢力が変位によって
変わることを考慮して制御を行うことができる。
(5) Gain G of arrival mode input Unl
Was variably set according to the engine rotation speed, the load, and the displacement of the valve body 2. As a result, the external force such as the in-cylinder pressure applied to the valve body 2 changes depending on the engine operating state, and the armature 34
The control can be performed in consideration of the electromagnetic force acting on the exhaust valve 1 and the urging force of the upper spring 24 and the lower spring 14 acting on the exhaust valve 1 depending on the displacement.

【0107】(6)実際の状態量が切換超平面近傍の領
域にあるときに上記到達モード入力Unlの大きさを他
の領域と比較して小さく設定することで、チャタリング
の発生を抑制することができる。
(6) When the actual state quantity is in the area near the switching hyperplane, the magnitude of the arrival mode input Unl is set smaller than the other areas to suppress the occurrence of chattering. You can

【0108】なお、上記各実施形態は以下のように変更
して実施してもよい。 ・先の図5では、弁体2の変位に応じて異なる2つの切
換超平面を設定したが、3つ以上でもよい。
The above embodiments may be modified and implemented as follows. -In FIG. 5 above, two different switching hyperplanes are set according to the displacement of the valve body 2, but three or more switching hyperplanes may be set.

【0109】・規範モデルの設定態様は、先の図2に示
したものに限らない。例えば図8に示すように、全開位
置から全閉位置まで全て外力や減衰項、電磁力がなくア
ッパスプリング24及びロアスプリング14の付勢力の
みによって想定される弁体2の状態量の遷移としてもよ
い。
The manner of setting the reference model is not limited to that shown in FIG. For example, as shown in FIG. 8, there is no external force or damping term from the fully open position to the fully closed position, there is no electromagnetic force, and the state quantity of the valve body 2 is assumed to be transitioned only by the urging force of the upper spring 24 and the lower spring 14. Good.

【0110】また、上記アッパスプリング24及びロア
スプリング14の付勢力によって想定される上記弁体2
の状態量の遷移に基づき設定される規範モデルとして
も、先の図2に示したものに限らない。要は、電磁力や
筒内圧等の外力がないとの想定の下での弁体2の状態量
の遷移に基づき規範モデルを設定すればよい。例えば上
式(c8)における可動部及び固定部間の減衰項を加え
たものとしてもよい。図9に、Low端面近傍以外では
アッパスプリング24及びロアスプリング14の付勢力
と上記減衰項とによる弁体2の遷移に基づく規範モデル
を、またLow端面及びその近傍では先の図2に示した
もと同様の超平面を規範モデルとして設定した例を示
す。
Further, the valve body 2 assumed by the urging force of the upper spring 24 and the lower spring 14 is used.
The normative model set based on the transition of the state quantity is not limited to that shown in FIG. In short, the reference model may be set based on the transition of the state quantity of the valve body 2 under the assumption that there is no external force such as electromagnetic force or cylinder pressure. For example, the damping term between the movable part and the fixed part in the above equation (c8) may be added. FIG. 9 shows a reference model based on the transition of the valve body 2 due to the urging forces of the upper spring 24 and the lower spring 14 and the damping term except for the vicinity of the Low end face, and FIG. 2 for the Low end face and its vicinity. An example in which the same hyperplane is set as a reference model will be shown.

【0111】・上記第3の実施形態において、到達モー
ド入力Unlを正とする領域のうち少なくとも切換超平
面がゼロとなる領域の近傍の領域においてこの到達モー
ド入力Unlを小さく設定しもよい。これにより、実際
の状態量を切換超平面上に制御する際に制御入力Uが負
の値となることを抑制することができる。
In the third embodiment, the arrival mode input Unl may be set small in at least the area near the area where the switching hyperplane is zero in the area where the arrival mode input Unl is positive. As a result, it is possible to prevent the control input U from taking a negative value when controlling the actual state quantity on the switching hyperplane.

【0112】ちなみに、先の図1に示した排気弁1は、
開駆動用電磁石36によるアーマチャ34の引き付け制
御によって制御される。すなわち、先の図4や図6に示
した制御入力Uは、開駆動用電磁石36がアーマチャ3
4に及ぼす電磁力によって生成される。したがって、開
駆動用電磁石36がアーマチャ34に及ぼす電磁力によ
ってアーマチャ34の動作方向と逆方向の力を加えるこ
とができないため、制御入力Uが負の場合には制御入力
Uはゼロに設定される。この点、制御入力Uが負となる
ことを抑制することで、電磁力による切換制御を適切に
行うことができる。
By the way, the exhaust valve 1 shown in FIG.
It is controlled by the attraction control of the armature 34 by the opening drive electromagnet 36. That is, in the control input U shown in FIGS. 4 and 6, the opening drive electromagnet 36 is the armature 3
4 is generated by the electromagnetic force. Therefore, the electromagnetic force exerted on the armature 34 by the opening drive electromagnet 36 cannot apply a force in the direction opposite to the operation direction of the armature 34, so that the control input U is set to zero when the control input U is negative. . In this regard, by suppressing the control input U from becoming negative, the switching control by the electromagnetic force can be appropriately performed.

【0113】(第4の実施形態)以下、本発明にかかる
スライディングモード制御装置を電磁駆動される機関バ
ルブの制御装置に適用した第4の実施形態について、上
記第1〜第3の実施形態及びその変形例との相違点を中
心として図面を参照しつつ説明する。
(Fourth Embodiment) The fourth embodiment in which the sliding mode control device according to the present invention is applied to a control device for an electromagnetically driven engine valve will be described below. The difference from the modification will be mainly described with reference to the drawings.

【0114】上記各実施形態及びその変形例では、一方
の変位端から他方の変位端へ、換言すれば全閉位置から
全開位置へ変位させる制御を行った。これに対し、本実
施形態では、一方の変位端から他方の変位端側へ、換言
すれば全閉位置から全開位置近傍へ変位させるととも
に、同全開位置近傍で固定制御を行う。このように、全
開位置近傍で弁体2を固定制御することで、アーマチャ
34がロアコア36Cに接する前にアーマチャ34を固
定させることができ、着座音の発生を回避することがで
きる。更に、各開弁動作時にアーマチャ34がロアコア
36Cに接しないために、これらの耐久性も向上する。
In each of the above-described embodiments and the modifications thereof, control is performed to displace from one displacement end to the other displacement end, in other words, from the fully closed position to the fully open position. On the other hand, in the present embodiment, the displacement control is performed from one displacement end to the other displacement end, in other words, from the fully closed position to the vicinity of the fully opened position, and the fixed control is performed near the fully opened position. In this way, by controlling the valve body 2 to be fixed near the fully open position, the armature 34 can be fixed before the armature 34 contacts the lower core 36C, and seating noise can be avoided. Furthermore, since the armature 34 does not contact the lower core 36C during each valve opening operation, the durability of these is also improved.

【0115】図10に、本実施形態にかかる排気弁1の
制御態様を示す。図10(a)は、弁体2が全閉位置
(Up端面)から全開位置(Low端面)側の変位点
(−xm)へと変位するまでの弁体2の変位態様の一例
を示すタイムチャートである。また、図10(b)には
閉駆動用電磁石38への通電電流を、図10(c)には
開駆動用電磁石36への通電電流をそれぞれ示す。すな
わち、弁体2を全閉位置にて保持するための保持電流の
閉駆動用電磁石38への供給を時刻t1に中止すること
で開弁制御がなされると、弁体2は全開位置側へ変位す
るようになる。そして、時刻t2から開駆動用電磁石3
6によって弁体2(アーマチャ34)を引き付ける制御
を行う。こうして時刻t3に弁体2が所定の変位点に到
着すると、その変位点にて弁体2を固定するための保持
電流が開駆動用電磁石36に供給される。
FIG. 10 shows a control mode of the exhaust valve 1 according to this embodiment. FIG. 10A is a time showing an example of a displacement mode of the valve body 2 from the fully closed position (Up end surface) to the displacement point (−xm) on the fully opened position (Low end surface) side. It is a chart. Further, FIG. 10 (b) shows the energizing current to the closing drive electromagnet 38, and FIG. 10 (c) shows the energizing current to the open drive electromagnet 36. That is, when the valve opening control is performed by stopping the supply of the holding current for holding the valve body 2 to the fully closed position to the closing drive electromagnet 38 at time t1, the valve body 2 is moved to the fully open position side. It will be displaced. Then, from time t2, the opening drive electromagnet 3
6 controls to attract the valve body 2 (armature 34). When the valve body 2 reaches the predetermined displacement point at time t3, the holding drive current for fixing the valve body 2 at the displacement point is supplied to the open drive electromagnet 36.

【0116】こうした制御を行うべく、本実施形態では
規範モデルを図11に例示すように設定する。すなわ
ち、ここでは、弁体2を固定制御する変位点(−xm)
よりも全閉側の変位点(−xl)までは、先の図9に示
すように、アッパスプリング24及びロアスプリング1
4の付勢力と、減衰項とによって弁体2の状態量が遷移
する軌跡(曲線)が規範モデルとなっている。そして、
上記変位点(−xl)の近傍においては、固定制御する
変位点(−xm)で変位速度がゼロとなり、且つ上記曲
線の規範モデルよりも変位に対する変位速度の変化率が
大きな超平面(線分)を規範モデルとして設定する。
In order to perform such control, the reference model is set as shown in FIG. 11 in this embodiment. That is, here, the displacement point (-xm) for fixedly controlling the valve body 2
Up to the displacement point (-xl) on the fully closed side of the upper spring 24 and the lower spring 1 as shown in FIG.
The trajectory (curve) in which the state quantity of the valve element 2 changes due to the biasing force of 4 and the damping term is a reference model. And
In the vicinity of the displacement point (-xl), the displacement speed becomes zero at the displacement point (-xm) to be fixedly controlled, and the rate of change of the displacement speed with respect to the displacement is larger than that of the reference model of the curve. ) Is set as a reference model.

【0117】こうした規範モデルを用いた排気弁1の開
弁制御は、先の第2の実施形態同様にすればよい。すな
わち、図11に示す規範モデルの動特性に追従させるよ
うに排気弁1を制御(モデル規範形適応制御)する際
に、同規範モデルの状態量への実際の状態量の収束態様
をスライディングモード制御にて制御するようにすれば
よい。また、これに代えて先の第1の実施形態のよう
に、図11に示す規範モデルに当該変位点で接する超平
面を切換超平面として設定してスライディングモード制
御を行ってもよい。
The valve opening control of the exhaust valve 1 using such a reference model may be performed in the same manner as in the second embodiment. That is, when the exhaust valve 1 is controlled so as to follow the dynamic characteristics of the reference model shown in FIG. 11 (model reference adaptive control), the mode of convergence of the actual state quantity to the state quantity of the reference model is set in the sliding mode. It may be controlled by control. Instead of this, as in the first embodiment, the sliding mode control may be performed by setting the hyperplane in contact with the reference model shown in FIG. 11 at the displacement point as the switching hyperplane.

【0118】なお、図11に例示する規範モデルに限ら
ず、固定制御する変位点(−xm)において変位速度が
ゼロとなる適宜の規範モデルを用いるようにすればよ
い。例えば全閉位置側の規範モデルとして先の図2等に
示したようにアッパスプリング24及びロアスプリング
14の付勢力によって弁体2の状態量が遷移する軌跡と
して規範モデルと設定するなどしてもよい。
Not limited to the reference model illustrated in FIG. 11, an appropriate reference model in which the displacement velocity is zero at the displacement point (-xm) to be fixedly controlled may be used. For example, as a reference model on the side of the fully closed position, as shown in FIG. 2 and the like, the reference model may be set as a locus in which the state quantity of the valve body 2 is transitioned by the urging forces of the upper spring 24 and the lower spring 14. Good.

【0119】以上説明した本実施形態によれば、以下の
効果が得られるようになる。 (7)排気弁1を全開位置近傍で固定制御するため、ア
ーマチャ34がロアコア36Cに接する前にアーマチャ
34を固定させることができ、着座音を低減させること
ができる。更に、各開弁動作時にアーマチャ34がロア
コア36Cに接しないために、これらの耐久性を向上さ
せることもできる。
According to this embodiment described above, the following effects can be obtained. (7) Since the exhaust valve 1 is fixedly controlled in the vicinity of the fully open position, the armature 34 can be fixed before the armature 34 contacts the lower core 36C, and seating noise can be reduced. Further, since the armature 34 does not contact the lower core 36C during each valve opening operation, it is possible to improve the durability of these.

【0120】なお、上記第4の実施形態は、以下のよう
に変更して実施してもよい。 ・弁体2を一方の変位端から他方の変位端側へ、換言す
れば全閉位置から全開位置近傍へ変位させるとともに同
全開位置近傍で固定制御を行うものに限らない。例え
ば、図12に例示すような制御でもよい。この図12で
は、弁体2が弁座16に着座する位置として定義される
全閉位置においては、アーマチャ34がアッパコア38
Cに接することは無いような設定がなされている。この
ため、全閉時におけるアーマチャ34及びアッパコア3
8C間の打音を回避することができる。
The fourth embodiment may be modified and implemented as follows. The valve body 2 is not limited to one in which the valve body 2 is displaced from one displacement end side to the other displacement end side, in other words, from the fully closed position to the vicinity of the fully opened position, and the fixed control is performed near the fully opened position. For example, the control shown in FIG. 12 may be used. In this FIG. 12, the armature 34 is located at the upper core 38 in the fully closed position defined as the position where the valve body 2 is seated on the valve seat 16.
It is set so that it does not touch C. Therefore, the armature 34 and the upper core 3 when fully closed.
It is possible to avoid tapping sound between 8C.

【0121】更に、図13に例示すように、リフト量可
変制御を行ってもよい。この図13では、弁体2の変位
が中立位置よりも全閉位置側にて固定制御される例を示
している。したがって、この場合、閉駆動用電磁石38
がアーマチャ34を引き付ける力によってスライディン
グモード制御を行う。
Further, as shown in the example of FIG. 13, variable lift amount control may be performed. FIG. 13 shows an example in which the displacement of the valve element 2 is fixedly controlled on the side of the fully closed position with respect to the neutral position. Therefore, in this case, the closing drive electromagnet 38
Performs sliding mode control by the force of attracting the armature 34.

【0122】(その他の実施形態)その他、上記各実施
形態に共通して変更可能な要素としては以下のものがあ
る。
(Other Embodiments) In addition, there are the following elements that can be changed in common with each of the above embodiments.

【0123】・開弁時において開駆動用電磁石36によ
るアーマチャ34の吸引力のみを利用したが、閉駆動用
電磁石38によるアーマチャ34の吸引力を併せ用いて
もよい。
While only the attraction force of the armature 34 by the opening drive electromagnet 36 is used when the valve is opened, the attraction force of the armature 34 by the closing drive electromagnet 38 may be used together.

【0124】・到達条件を満たすゲインの設定は、リア
プノフ関数法を用いるものに限らず例えば到達則法等、
任意の手法を用いてよく、また、到達モード入力も上式
(c6)や(c18)に例示したものに限らない。
The setting of the gain satisfying the reaching condition is not limited to the one using the Lyapunov function method, but the reaching law method or the like may be used.
Any method may be used, and the arrival mode input is not limited to those exemplified in the above equations (c6) and (c18).

【0125】・各変位点で定義される切換超平面に弁体
2の状態量が収束するようにこれを制御する代わりに、
この変位点よりも所定量だけ全開位置側の変位点におけ
る切換超平面に上記状態量が収束するように制御を行っ
てもよい。すなわち、例えば第1の実施形態において、
図14に模式的に示すように、検出される弁体2の変位
xyよりも所定量だけ後の変位点xzでの切換超平面を
用いてスライディングモード制御を行う。これは、例え
ば先の図4に示す手順において、実際に検出される変位
xyに対して所定の変位量Δxを加算した後、これを用
いてステップ110〜ステップ140までの処理を行う
ようにすればよい。これにより実際の制御に伴う電磁力
の応答遅れを考慮した制御を行うことができる。
-Instead of controlling the state quantity of the valve body 2 to converge on the switching hyperplane defined at each displacement point,
Control may be performed such that the state quantity converges on the switching hyperplane at the displacement point on the fully open position side by a predetermined amount from this displacement point. That is, for example, in the first embodiment,
As schematically shown in FIG. 14, sliding mode control is performed using a switching hyperplane at a displacement point xz that is a predetermined amount after the detected displacement xy of the valve body 2. This is because, for example, in the procedure shown in FIG. 4 above, after adding a predetermined displacement amount Δx to the actually detected displacement xy, the process from step 110 to step 140 is performed using this. Good. This makes it possible to perform control in consideration of the response delay of the electromagnetic force that accompanies actual control.

【0126】・弁体2に作用する外力を考慮してスライ
ディングモード入力を算出してもよい。これは例えば、
排気弁1にあっては筒内圧及び排気圧を検出しこれらの
差圧に応じて弁体2に作用する力を算出することで、ま
た、吸気弁にあっては筒内圧及び吸気圧を検出しこれら
の差圧に応じて弁体に作用する力を算出することで、そ
れぞれ考慮することができる。また、これに代えて、検
出可能な状態量からこの外乱を、換言すれば上記各差圧
を推定するようにしてもよい。この推定手法としては、
例えばオブザーバを設定することが考えられる。このオ
ブザーバは、例えば上式(c8)において外力fを除い
たものを弁体2の開閉動作をシミュレートするバネ・質
量振動モデルとして、このモデルに基づいて内部状態を
観測するものとして設定される。これにより、検出可能
な状態量から外力fを推定することができる。
The sliding mode input may be calculated in consideration of the external force acting on the valve element 2. This is for example
In the exhaust valve 1, the in-cylinder pressure and the exhaust pressure are detected, and the force acting on the valve body 2 is calculated according to the pressure difference between them, and in the intake valve, the in-cylinder pressure and the intake pressure are detected. However, by calculating the force acting on the valve body according to these pressure differences, it is possible to take them into consideration. Alternatively, this disturbance may be estimated from the detectable state quantity, in other words, each of the differential pressures may be estimated. As this estimation method,
For example, it is possible to set an observer. This observer is set, for example, as a spring / mass vibration model that simulates the opening / closing operation of the valve body 2 excluding the external force f in the above equation (c8), and observes the internal state based on this model. . Thus, the external force f can be estimated from the detectable state quantity.

【0127】・機関バルブの構成としては、先の図1に
例示したものに限らない。例えば各電磁石36や38内
に永久磁石を備えるようにし、これら永久磁石の磁力に
よって弁体2を全開位置や全閉位置に保持する制御等を
行ってもよい。この場合には、開弁制御時や閉弁制御時
に、弁体2を固定する永久磁石の磁束と反対向きの磁束
を各電磁石36及び38に発生させ、この弁体2を固定
制御する永久磁石の磁束を打ち消すようにする。また、
こうした構成においても、アッパスプリング24及びロ
アスプリング14の付勢力による弁体2の状態量の遷移
に基づく規範モデルの設定を、上記実施形態及びその変
形例のように設定することができる。すなわち、 (ア)アッパスプリング24及びロアスプリング14の
付勢力とが作用する場合の弁体2の変位態様。換言すれ
ば、永久磁石の電磁力や上式(c8)における外力fや
減衰項が存在しないときの弁体2の変位態様。 (イ)アッパスプリング24及びロアスプリング14の
付勢力と減衰項が作用する場合の弁体2の変位態様。換
言すれば、永久磁石の電磁力や上式(c8)における外
力fが存在しないときの弁体2の変位態様。
The structure of the engine valve is not limited to that shown in FIG. For example, permanent magnets may be provided in the electromagnets 36 and 38, and the magnetic force of these permanent magnets may be used to control the valve body 2 to be held in the fully open position or the fully closed position. In this case, at the time of valve opening control or valve closing control, a magnetic flux in the direction opposite to the magnetic flux of the permanent magnet that fixes the valve element 2 is generated in each electromagnet 36 and 38, and the permanent magnet that fixes and controls this valve element 2 is generated. Try to cancel the magnetic flux of. Also,
Even in such a configuration, the setting of the reference model based on the transition of the state quantity of the valve body 2 due to the urging force of the upper spring 24 and the lower spring 14 can be set as in the above embodiment and its modification. That is, (a) Displacement mode of the valve body 2 when the urging forces of the upper spring 24 and the lower spring 14 act. In other words, the displacement mode of the valve body 2 when the electromagnetic force of the permanent magnet, the external force f in the above equation (c8), or the damping term does not exist. (A) Displacement mode of the valve body 2 when the biasing forces of the upper spring 24 and the lower spring 14 and the damping term act. In other words, the displacement mode of the valve body 2 when the electromagnetic force of the permanent magnet or the external force f in the above equation (c8) does not exist.

【0128】また、例えば、ロアスプリング14やアッ
パスプリング24については、これを適宜の弾性部材と
してもよい。更に、排気弁1の両変位端のうち、一方の
変位端に付勢する弾性部材のみを備える構成としてもよ
い。更に、アーマチャと電磁石との間に吸引力を働かせ
る代わりに、同アーマチャと電磁石との間に斥力を働か
せることで、排気弁1を駆動制御してもよい。
Further, for example, for the lower spring 14 and the upper spring 24, these may be used as appropriate elastic members. Further, the exhaust valve 1 may be configured to include only an elastic member that urges one of the displacement ends of the exhaust valve 1. Further, the exhaust valve 1 may be drive-controlled by exerting a repulsive force between the armature and the electromagnet instead of exerting an attractive force between the armature and the electromagnet.

【0129】・排気弁1の変位を検出する手段として
は、上記変位量センサに限らない。例えば、弁体2や弁
軸4、アーマチャ34等の動作速度を検出するセンサを
用いてもよい。この場合、バルブ変位は検出される速度
の積分によって把握することができる。
The means for detecting the displacement of the exhaust valve 1 is not limited to the above displacement amount sensor. For example, a sensor that detects the operating speed of the valve body 2, the valve shaft 4, the armature 34, or the like may be used. In this case, the valve displacement can be grasped by integrating the detected speed.

【0130】・規範モデルを用いることなく、弁体2の
変位に応じて切換超平面を適宜可変設定するようにして
もよい。 ・更に、機関バルブに限らず、弾性部材による付勢力の
付与される任意の制御対象を一方の変位端側から他方の
変位端側へ変位させる際に、前記制御対象の状態量が切
換超平面上に収束するように同制御対象を制御するとき
には、本発明の適用は有効である。なお、この際、一方
の変位端側から他方の変位端側へ変位させる際の変位領
域は必ずしも1次元空間でなくてもよい。更に、この
際、この物理系の運動方程式や規範モデル、制御入力等
も線形関数にて表記できるものに限らない。
The switching hyperplane may be appropriately variably set according to the displacement of the valve body 2 without using the reference model. Further, not only the engine valve, but when displacing an arbitrary controlled object to which a biasing force is applied by an elastic member from one displacement end side to the other displacement end side, the state quantity of the controlled object is a switching hyperplane. The application of the present invention is effective when controlling the same control target so as to converge upward. At this time, the displacement region when the displacement is performed from one displacement end side to the other displacement end side does not necessarily have to be a one-dimensional space. Furthermore, at this time, the equation of motion of the physical system, the reference model, the control input, etc. are not limited to those that can be expressed by linear functions.

【0131】・制御対象の変位に応じて切換超平面を可
変設定する設定手段としては、上記電子制御装置に備え
られるものに限らない。
The setting means for variably setting the switching hyperplane according to the displacement of the controlled object is not limited to the one provided in the electronic control device.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明にかかるスライディングモード制御装置
を、機関バルブの制御装置に適用した第1の実施形態の
全体構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing an overall configuration of a first embodiment in which a sliding mode control device according to the present invention is applied to an engine valve control device.

【図2】同実施形態における切換超平面の設定態様を示
す図。
FIG. 2 is a diagram showing a setting manner of a switching hyperplane in the same embodiment.

【図3】ギャップ及び制御入力と通電電流量との関係を
定めたマップを示す図。
FIG. 3 is a diagram showing a map defining a relationship between a gap, a control input, and an energization current amount.

【図4】同実施形態にかかる排気弁の開弁制御手順を示
すフローチャート。
FIG. 4 is a flowchart showing an exhaust valve opening control procedure according to the embodiment.

【図5】本発明にかかるスライディングモード制御装置
を、機関バルブの制御装置に適用した第2の実施形態に
おける切換超平面の設定態様を示す図。
FIG. 5 is a diagram showing a setting mode of a switching hyperplane in a second embodiment in which the sliding mode control device according to the present invention is applied to a control device for an engine valve.

【図6】同実施形態にかかる排気弁の開弁制御手順を示
すフローチャート。
FIG. 6 is a flowchart showing an exhaust valve opening control procedure according to the embodiment.

【図7】本発明にかかるスライディングモード制御装置
を、機関バルブの制御装置に適用した第3の実施形態に
おける到達モード入力の設定態様を示す図。
FIG. 7 is a diagram showing a setting mode of arrival mode input in the third embodiment in which the sliding mode control device according to the invention is applied to an engine valve control device.

【図8】上記第1〜第3の実施形態の変形例において用
いられる規範モデルを示す図。
FIG. 8 is a diagram showing a reference model used in the modified examples of the first to third embodiments.

【図9】上記第1〜第3の実施形態の変形例において用
いられる規範モデルを示す図。
FIG. 9 is a view showing a reference model used in the modified examples of the first to third embodiments.

【図10】本発明にかかるスライディングモード制御装
置を、機関バルブの制御装置に適用した第4の実施形態
における排気弁の制御態様を示すタイムチャート。
FIG. 10 is a time chart showing an exhaust valve control mode in a fourth embodiment in which the sliding mode control device according to the present invention is applied to an engine valve control device.

【図11】同実施形態において用いられる規範モデルを
示す図。
FIG. 11 is a view showing a reference model used in the same embodiment.

【図12】同実施形態の変形例における排気弁の制御態
様を示すタイムチャート。
FIG. 12 is a time chart showing a control mode of an exhaust valve in a modified example of the same embodiment.

【図13】同実施形態の変形例における排気弁の制御態
様を示すタイムチャート。
FIG. 13 is a time chart showing a control mode of an exhaust valve in a modified example of the same embodiment.

【図14】上記第1〜第4の実施形態及びそれらの変形
例について、それらを更に変形した例を示す図。
FIG. 14 is a view showing a further modified example of the first to fourth embodiments and their modified examples.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…排気弁、2…弁体、4…弁軸、10…シリンダヘッ
ド、12…ロアリテーナ、14…ロアスプリング、16
…弁座、17…燃焼室、18…排気ポート、20…アッ
パキャップ、22…アッパリテーナ、24…アッパスプ
リング、30…電磁駆動部、34…アーマチャ、36…
開駆動用電磁石、36c…ロアコイル、36C…ロアコ
ア、36h…溝、38…閉駆動用電磁石、38c…アッ
パコイル、38C…アッパコア、38h…溝、40…電
子制御装置、42…変位量センサ。
1 ... Exhaust valve, 2 ... Valve body, 4 ... Valve shaft, 10 ... Cylinder head, 12 ... Lower retainer, 14 ... Lower spring, 16
... valve seat, 17 ... combustion chamber, 18 ... exhaust port, 20 ... upper cap, 22 ... upper retainer, 24 ... upper spring, 30 ... electromagnetic drive part, 34 ... armature, 36 ...
Open drive electromagnet, 36c ... lower coil, 36C ... lower core, 36h ... groove, 38 ... Close drive electromagnet, 38c ... upper coil, 38C ... upper core, 38h ... groove, 40 ... electronic control device, 42 ... displacement amount sensor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3G018 AB09 AB19 BA38 CA12 DA41 DA42 DA70 EA02 EA11 EA22 FA01 FA06 GA02 3G084 BA23 DA04 EB02 EB13 EC04 EC08 FA10 FA33 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05 DG09 DG10 EA01 EA02 EA03 EA04 EC02 EC06 FA09 HA11Z HA13Z HE01Z 5H004 GB12 GB20 HA14 HB07 JB01 KA74 KC39 LA12 LB06    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 3G018 AB09 AB19 BA38 CA12 DA41                       DA42 DA70 EA02 EA11 EA22                       FA01 FA06 GA02                 3G084 BA23 DA04 EB02 EB13 EC04                       EC08 FA10 FA33                 3G092 AA11 DA01 DA02 DA07 DF05                       DG09 DG10 EA01 EA02 EA03                       EA04 EC02 EC06 FA09 HA11Z                       HA13Z HE01Z                 5H004 GB12 GB20 HA14 HB07 JB01                       KA74 KC39 LA12 LB06

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】弾性部材によって付勢力の付与される制御
対象を一方の変位端側から他方の変位端側へと変位させ
る際に切換超平面を設定し、前記制御対象の状態量がこ
の設定された切換超平面上に収束するように同制御対象
を制御するスライディングモード制御装置であって、 前記制御対象の変位に応じて前記切換超平面を可変設定
する設定手段を備えることを特徴とするスライディング
モード制御装置。
1. A switching hyperplane is set when a control target to which a biasing force is applied by an elastic member is displaced from one displacement end side to the other displacement end side, and the state quantity of the control target is set by this. A sliding mode control device for controlling the controlled object so as to converge on the switched hyperplane, characterized by comprising setting means for variably setting the switched hyperplane according to the displacement of the controlled object. Sliding mode controller.
【請求項2】前記設定手段は、前記制御対象の状態量に
ついての予め設定された規範モデルにその該当する変位
点で接する超平面として前記切換超平面を可変設定する
ものである請求項1記載のスライディングモード制御装
置。
2. The setting means variably sets the switching hyperplane as a hyperplane in contact with a preset reference model for the state quantity of the controlled object at its corresponding displacement point. Sliding mode controller.
【請求項3】前記切換超平面は、前記制御対象を規範モ
デルの動特性に追従させるに際して、その動特性の示す
状態量と同制御対象の実際の状態量との偏差に対して定
義される請求項1記載のスライディングモード制御装
置。
3. The switching hyperplane is defined with respect to the deviation between the state quantity indicated by the dynamic characteristic and the actual state quantity of the controlled object when the controlled object follows the dynamic characteristic of the reference model. The sliding mode control device according to claim 1.
【請求項4】前記規範モデルは、前記弾性部材の付勢力
による前記制御対象の状態量の遷移に基づき設定される
請求項2又は3記載のスライディングモード制御装置。
4. The sliding mode control device according to claim 2, wherein the reference model is set based on a transition of the state quantity of the control target by the urging force of the elastic member.
【請求項5】前記規範モデルは、前記制御対象の前記他
方の変位端近傍において超平面として設定される請求項
4記載のスライディングモード制御装置。
5. The sliding mode control device according to claim 4, wherein the reference model is set as a hyperplane in the vicinity of the other displacement end of the controlled object.
【請求項6】前記規範モデルは、前記制御対象の複数に
分割された変位領域毎に各異なる物理的特性から導かれ
るモデルとして設定されてなる請求項2〜5のいずれか
に記載のスライディングモード制御装置。
6. The sliding mode according to claim 2, wherein the reference model is set as a model derived from different physical characteristics for each displacement region divided into a plurality of the controlled objects. Control device.
【請求項7】前記設定手段により可変設定される切換超
平面に基づく前記制御対象の制御は、同制御対象の都度
検出される変位点よりも所定量だけ前記他方の変位端側
の変位点に対して可変設定される切換超平面に基づいて
行われる請求項2〜6のいずれかに記載のスライディン
グモード制御装置。
7. The control of the controlled object based on the switching hyperplane variably set by the setting means is performed at a displacement point on the other displacement end side by a predetermined amount from a displacement point detected each time of the controlled object. The sliding mode control device according to any one of claims 2 to 6, which is performed based on a switching hyperplane that is variably set.
【請求項8】前記設定手段により可変設定される切換超
平面に基づく前記制御対象の制御は、同制御対象の状態
量が前記可変設定される切換超平面近傍の領域にあると
きには、他の領域にあるときと比較して当該切換超平面
へと到達させるための外力を小さくする請求項1〜7の
いずれかに記載のスライディングモード制御装置。
8. The control of the controlled object based on the switching hyperplane variably set by the setting means, when the state quantity of the controlled object is in the area near the variably set switching hyperplane, the other area is controlled. The sliding mode control device according to any one of claims 1 to 7, wherein an external force for reaching the switching hyperplane is made smaller than that in the above case.
【請求項9】請求項1〜8いずれかに記載のスライディ
ングモード制御装置において、 前記制御対象はアーマチャと連結された弁体を備える内
燃機関の機関バルブであり、前記アーマチャに作用する
電磁力によって前記弁体が前記一方の変位端側及び前記
他方の変位端側にそれぞれ吸引されることで前記機関バ
ルブの状態量が制御されることを特徴とするスライディ
ングモード制御装置。
9. The sliding mode control device according to claim 1, wherein the control target is an engine valve of an internal combustion engine including a valve body connected to an armature, and an electromagnetic force acting on the armature is used. A sliding mode control device, wherein the state quantity of the engine valve is controlled by sucking the valve body to the one displacement end side and the other displacement end side, respectively.
【請求項10】請求項9記載のスライディングモード制
御装置において、 前記弁体の状態量を前記可変設定される切換超平面に到
達させるためのフィードバックゲインを、当該機関の回
転速度、及び機関負荷、及び前記弁体の変位の少なくと
も1つに応じて可変設定する手段を更に備えることを特
徴とするスライディングモード制御装置。
10. The sliding mode control device according to claim 9, wherein a feedback gain for causing the state quantity of the valve element to reach the switching hyperplane that is variably set is set to a rotational speed of the engine and an engine load, And a sliding mode control device further comprising means for variably setting in accordance with at least one of the displacements of the valve element.
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