JP2003256004A - プラントの制御装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 目標値の微少な変化に対するプラント出力の
追従性が、摺動部材の摩擦によって低下することを防止
することができるプラントの制御装置を提供する。 【解決手段】 所定周期及び所定振幅のディザ信号値Ｆ
ｗａｖｅを発生させ、その振動信号の基本ゲインＫｗａ
ｖｅを、モデルパラメータベクトルの同定誤差ｉｄｅ
(k)の絶対値で補正することにより、ディザ入力ゲイン
ＫＷＩＤを算出する（Ｓ３１５）。ディザ信号値Ｆｗａ
ｖｅとディザ入力ゲインＫＷＩＤを乗算し、モデルパラ
メータｂ１で除算することにより、強制加振入力Ｕｗａ
ｖｅが算出される（Ｓ３２０）。強制加振入力Ｕｗａｖ
ｅを含む制御入力Ｕｓｌにより、プラントが制御され
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラントの制御装
置に関し、特に制御対象であるプラントをモデル化した
制御対象モデルのモデルパラメータを同定し、同定した
モデルパラメータを用いてプラントを制御するコントロ
ーラを備えたものに関する。

【０００２】

【従来の技術】プラントをモデル化した制御対象モデル
を用いて、スライディングモード制御により、プラント
を制御するスライディングモードコントローラは、従来
より知られている（例えば特開２０００−１１０６３６
号公報）。またＰＩＤ（比例積分微分）制御により、内
燃機関のスロットル弁の開度を目標開度に制御する制御
装置が、従来より知られている（特開平８−２６１０５
０号公報）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】スライディングモード
コントローラにより、例えば内燃機関のスロットル弁を
駆動するスロットル弁駆動装置を制御する場合には、以
下のような課題がある。スライディングモードコントロ
ーラは、スロットル弁の開度を目標開度に一致させるよ
うにスロットル弁駆動装置の制御を行うが、スロットル
弁駆動装置のような制御対象は、弁体を支持する部材な
どのように他の部材と接触して作動する部材（摺動部
材）を含むため、摺動部材の摩擦によって、目標開度の
微少な変化に対するスロットル弁開度の追従性が低下す
る。また上述したＰＩＤ制御によりスロットル弁開度を
目標開度に制御する制御装置においても、同様の問題が
発生する。

【０００４】本発明は、上述した点に鑑みなされたもの
であり、目標値の微少な変化に対するプラント出力の追
従性が、摺動部材の摩擦によって低下することを防止す
ることができるプラントの制御装置を提供することを目
的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、プラントをモデル化した制御対象モデルのモデルパ
ラメータベクトルを同定する同定手段と、該同定手段に
より同定されたモデルパラメータベクトルを用いて前記
プラントを制御するコントローラとを備えたプラントの
制御装置において、前記同定手段は、同定されるモデル
パラメータベクトルの同定誤差を算出する同定誤差算出
手段を備え、前記コントローラは、所定周期及び所定振
幅の振動信号を発生する振動信号発生手段と、該振動信
号の振幅を前記同定誤差に応じて補正することにより、
強制加振入力を算出する強制加振入力算出手段とを備
え、前記プラントへの制御入力は前記強制加振入力を含
むことを特徴とする。

【０００６】この構成によれば、所定周期及び所定振幅
の振動信号を発生し、該振動信号の振幅を、モデルパラ
メータベクトルの同定誤差に応じて補正することによ
り、強制加振入力が算出され、制御対象であるプラント
は、強制加振入力を含む制御入力により制御される。強
制加振入力を用いて、制御入力を微少に絶えず振動させ
ることにより、目標値の微小変化に対するプラント出力
の追従性が、摩擦によって低下することを防止すること
ができる。さらに、モデルパラメータベクトルの同定誤
差には、プラントに含まれる摺動部材の摩擦特性の変化
が反映されるので、同定誤差に応じて振動信号の振幅を
補正することにより、摩擦特性の変化に対応した適切な
強制加振入力を得ることができる。

【０００７】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
のプラントの制御装置において、前記所定周期は、前記
プラントの機械的共振周期より短く設定されていること
を特徴とする。

【０００８】この構成によれば、振動信号の所定周期
は、プラントの機械的共振周期より短く設定されるの
で、強制加振入力に起因する制御系の共振を防止するこ
とができる。

【０００９】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載のプラントの制御装置において、前記プラント
は、内燃機関のスロットル弁と、該スロットル弁を駆動
する駆動手段とを有するスロットル弁駆動装置を含み、
前記コントローラは、前記スロットル弁の開度を目標開
度に一致させるように、前記スロットル弁駆動装置への
制御入力を決定するパラメータを算出することを特徴と
する。

【００１０】この構成によれば、強制加振入力を含む制
御入力により、スロットル弁駆動装置が制御される。し
たがって、スロットル弁駆動装置に含まれる摺動部材の
摩擦の影響により、目標開度の微小変化に対する追従性
が低下することが防止される。また、摺動部材の摩擦特
性が経時変化しても、制御性能を維持することができ
る。

【００１１】前記強制加振入力算出手段は、前記同定誤
差の絶対値に応じて前記振動信号の振幅を補正すること
が望ましい。また、前記振動信号は、そのレベルが時間
経過に伴って徐々に変化することが望ましい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
参照して説明する。 （第１の実施形態）図１は本発明の第１の実施形態にか
かるスロットル弁制御装置の構成を示す図である。内燃
機関（以下「エンジン」という）１の吸気通路２には、
スロットル弁３が設けられている。スロットル弁３に
は、該スロットル弁３を閉弁方向に付勢する第１付勢手
段としてのリターンスプリング４と、該スロットル弁３
を開弁方向に付勢する第２付勢手段としての弾性部材５
とが取り付けられている。またスロットル弁３は、駆動
手段としてのモータ６によりギヤ（図示せず）を介して
駆動できるように構成されている。モータ６による駆動
力がスロットル弁３に加えられない状態では、スロット
ル弁３の開度ＴＨは、リターンスプリング４の付勢力
と、弾性部材５の付勢力とが釣り合うデフォルト開度Ｔ
ＨＤＥＦ（例えば５度）に保持される。

【００１３】モータ６は、電子制御ユニット（以下「Ｅ
ＣＵ」という）７に接続されており、その作動がＥＣＵ
７により制御される。スロットル弁３には、スロットル
弁開度ＴＨを検出するスロットル弁開度センサ８が設け
られており、その検出信号は、ＥＣＵ７に供給される。

【００１４】またＥＣＵ７には、エンジン１が搭載され
た車両の運転者の要求出力を検出するアクセルペダルの
踏み込み量ＡＣＣを検出するアクセルセンサ９が接続さ
れており、その検出信号がＥＣＵ７に供給される。ＥＣ
Ｕ７は、スロットル弁開度センサ８及びアクセルセンサ
９の検出信号が供給される入力回路、入力信号をディジ
タル信号に変換するＡＤ変換回路、各種演算処理を実行
する中央演算ユニット（ＣＰＵ）、ＣＰＵが実行するプ
ログラムやプログラムで参照されるマップやテーブルな
どを格納するメモリ回路、及びモータ６に駆動電流を供
給する出力回路を備えている。ＥＣＵ７は、アクセルペ
ダルの踏み込み量ＡＣＣに応じてスロットル弁３の目標
開度ＴＨＲを決定し、検出したスロットル弁開度ＴＨが
目標開度ＴＨＲと一致するようにモータ６の制御量ＤＵ
Ｔを決定し、制御量ＤＵＴに応じた電気信号をモータ６
に供給する。

【００１５】本実施形態では、スロットル弁３、リター
ンスプリング４、弾性部材５及びモータ６からなるスロ
ットル弁駆動装置１０を制御対象とし、該制御対象に対
する入力をモータ６に印加する電気信号のデューティ比
ＤＵＴとし、制御対象の出力をスロットル弁開度センサ
８により検出されるスロットル弁開度ＴＨとする。

【００１６】スロットル弁駆動装置１０の応答周波数特
性に応じて、下記式（１）で定義されるモデルを制御対
象モデルとして設定する。このモデルの応答周波数特性
は、スロットル弁駆動装置１０の特性に近似させること
が可能であることが確認されている。 ＤＴＨ(k+1)＝ａ１×ＤＴＨ(k)＋ａ２×ＤＴＨ(k-1) ＋ｂ１×ＤＵＴ(k-d)＋ｃ１ （１） ここで、ｋは第１の周期ΔＴ１で離散化されたサンプリ
ング時刻または制御時刻を表すパラメータであり、ＤＴ
Ｈ(k)は下記式（２）により定義されるスロットル弁開
度偏差量である。 ＤＴＨ(k)＝ＴＨ(k)−ＴＨＤＥＦ （２） ここで、ＴＨは検出したスロットル弁開度、ＴＨＤＥＦ
は前記デフォルト開度である。

【００１７】また式（１）のａ１，ａ２，ｂ１，ｃ１
は、制御対象モデルの特性を決めるモデルパラメータで
あり、ｄはむだ時間である。演算量低減のためには、む
だ時間ｄを「０」とした下記式（１ａ）で制御対象モデ
ルを定義することが有効である。むだ時間ｄを「０」と
することに起因するモデル化誤差（制御対象モデルの特
性と、実際の制御対象（プラント）の特性との差）は、
ロバスト性のあるスライディングモード制御を採用する
ことにより補償する。 ＤＴＨ(k+1)＝ａ１×ＤＴＨ(k)＋ａ２×ＤＴＨ(k-1) ＋ｂ１×ＤＵＴ(k)＋ｃ１ （１ａ）

【００１８】式（１ａ）においては、制御対象の出力で
ある偏差量ＤＴＨに関わるモデルパラメータａ１，ａ
２、制御対象の入力であるデューティ比ＤＵＴに関わる
モデルパラメータｂ１の他に、入出力に関わらないモデ
ルパラメータｃ１が採用されている。このモデルパラメ
ータｃ１は、デフォルト開度ＴＨＤＥＦのずれやスロッ
トル弁駆動装置に加わる外乱を示すパラメータである。
すなわち、後述するモデルパラメータ同定器により、モ
デルパラメータａ１，ａ２，ｂ１と同時にモデルパラメ
ータｃ１を同定することにより、デフォルト開度ずれや
外乱を同定できるようにしている。

【００１９】図２は、ＥＣＵ７により実現されるスロッ
トル弁制御装置の機能ブロック図であり、この制御装置
は、適応スライディングモードコントローラ２１と、モ
デルパラメータ同定器２２と、モデルパラメータスケジ
ューラ２５と、アクセルペダル踏み込み量ＡＣＣに応じ
てスロットル弁３の目標開度ＴＨＲを設定する目標開度
設定部２４と、減算器２６，２７とからなる。

【００２０】適応スライディングモードコントローラ２
１は、検出したスロットル弁開度ＴＨが目標開度ＴＨＲ
と一致するように、適応スライディングモード制御によ
りデューティ比ＤＵＴを算出し、該算出したデューティ
比ＤＵＴを出力する。適応スライディングモードコント
ローラ２１を用いることにより、スロットル弁開度ＴＨ
の目標開度ＴＨＲに対する応答特性を、所定のパラメー
タ（後述する切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥ）を用
いて適宜変更する（指定する）ことが可能となる。その
結果、スロットル弁開度に応じて最適な応答特性を指定
することができ、例えばスロットル弁３を開弁位置から
全閉位置に移動させる際の衝撃（スロットル全閉ストッ
パへの衝突）の回避、及びアクセル操作に対するエンジ
ンレスポンスの可変化が可能となる。また、スライディ
ングモード制御により、モデルパラメータの誤差に対す
る安定性を確保することが可能となる。

【００２１】モデルパラメータ同定器２２は、修正モデ
ルパラメータベクトルθＬ（θＬ^T＝［ａ１，ａ２，ｂ
１，ｃ１］）を算出し、適応スライディングモードコン
トローラ２１に供給する。より具体的には、モデルパラ
メータ同定器２２は、スロットル弁開度ＴＨ及びデュー
ティ比ＤＵＴに基づいて、モデルパラメータベクトルθ
を算出する。さらに、そのモデルパラメータベクトルθ
に対して第１リミット処理、オーバサンプリング及び移
動平均化処理、並びに第２リミット処理を行うことによ
り修正モデルパラメータベクトルθＬを算出し、該修正
モデルパラメータベクトルθＬを適応スライディングモ
ードコントローラ２１に供給する。このようにしてスロ
ットル弁開度ＴＨを目標開度ＴＨＲに追従させるために
最適なモデルパラメータａ１，ａ２，ｂ１が得られ、さ
らに外乱及びデフォルト開度ＴＨＤＥＦのずれを示すモ
デルパラメータｃ１が得られる。第１リミット処理、オ
ーバサンプリング及び移動平均化処理、並びに第２リミ
ット処理については、後述する。

【００２２】リアルタイムでモデルパラメータを同定す
るモデルパラメータ同定器２２を用いることにより、エ
ンジン運転条件の変化への適応、ハードウエアの特性ば
らつきの補償、電源電圧変動の補償、及びハードウエア
特性の経年変化への適応が可能となる。

【００２３】モデルパラメータスケジューラ２５は、下
記式（３）により目標開度ＴＨＲ(k)とデフォルト開度
ＴＨＤＥＦとの偏差量として定義される目標値ＤＴＨＲ
に応じて、基準モデルパラメータベクトルθｂａｓｅ
（θｂａｓｅ^T＝［ａ１ｂａｓｅ，ａ２ｂａｓｅ，ｂ１
ｂａｓｅ，ｃ１ｂａｓｅ］）を算出し、モデルパラメー
タ同定器２２に供給する。 ＤＴＨＲ(k)＝ＴＨＲ(k)−ＴＨＤＥＦ （３）

【００２４】減算器２６及び２７は、デフォルト開度Ｔ
ＨＤＥＦと、スロットル弁開度ＴＨ及び目標開度ＴＨＲ
との偏差量を、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨ及び目標
値ＤＴＨＲとして算出する（式（２）及び式（３）参
照）。

【００２５】［適応スライディングモードコントローラ
の概要］次に適応スライディングモードコントローラ２
１の動作原理を説明する。スロットル弁開度偏差量ＤＴ
Ｈと、目標値ＤＴＨＲとの偏差ｅ(k)を下記式（４）で
定義すると、適応スライディングモードコントローラの
切換関数値σ(k)は、下記式（５）にように設定され
る。 ｅ(k)＝ＤＴＨ(k)−ＤＴＨＲ(k) （４） σ(k)＝ｅ(k)＋ＶＰＯＬＥ×ｅ(k-1) （５） ＝（ＤＴＨ(k)−ＤＴＨＲ(k)） ＋ＶＰＯＬＥ×（ＤＴＨ(k-1)−ＤＴＨＲ(k-1)） ここで、ＶＰＯＬＥは、−１より大きく１より小さい値
に設定される切換関数設定パラメータである。

【００２６】縦軸を偏差ｅ(k)とし、横軸を前回偏差ｅ
(k-1)として定義される位相平面上では、σ(k)＝０を満
たす偏差ｅ(k)と、前回偏差ｅ(k-1)との組み合わせは、
直線となるので、この直線は一般に切換直線と呼ばれ
る。スライディングモード制御は、この切換直線上の偏
差ｅ(k)の振る舞いに着目した制御であり、切換関数値
σ(k)が０となるように、すなわち偏差ｅ(k)と前回偏差
ｅ(k-1)の組み合わせが位相平面上の切換直線上に載る
ように制御を行い、外乱やモデル化誤差に対してロバス
トな制御を実現するものである。その結果、スロットル
弁開度偏差量ＤＴＨは、目標値ＤＴＨＲに追従するよう
に、良好なロバスト性を持って制御される。

【００２７】また式（５）の切換関数設定パラメータＶ
ＰＯＬＥの値を変更することにより、図３に示すよう
に、偏差ｅ(k)の減衰特性、すなわちスロットル弁開度
偏差量ＤＴＨの目標値ＤＴＨＲへの追従特性を変更する
ことができる。具体的には、ＶＰＯＬＥ＝−１とする
と、全く追従しない特性となり、切換関数設定パラメー
タＶＰＯＬＥの絶対値を小さくするほど、追従速度を速
めることができる。このようにスライディングモードコ
ントローラは、偏差ｅ(k)の減衰特性を所望の特性に指
定可能であるので、応答指定型コントローラと呼ばれ
る。

【００２８】スライディングモード制御によれば、切換
関数設定パラメータＶＰＯＬＥを変更することにより、
容易に収束速度を変更できるので、本実施形態では、ス
ロットル弁開度偏差量ＤＴＨに応じて、切換関数設定パ
ラメータＶＰＯＬＥを設定し、スロットル弁３の作動状
態に適した応答特性を得られるようにしている。

【００２９】上述したようにスライディングモード制御
では、偏差ｅ(k)と前回偏差ｅ(k-1)の組み合わせ（以下
「偏差状態量」という）を切換直線上に拘束することに
より、偏差ｅ(k)を指定した収束速度で、かつ外乱やモ
デル化誤差に対してロバストに、０に収束させる。した
がって、スライディングモード制御では、如何にして偏
差状態量を切換直線に載せ、そこに拘束するかが重要と
なる。

【００３０】そのような観点から、制御対象への入力
（コントローラの出力）ＤＵＴ(k)（Ｕｓｌ(k)とも表記
する）は、基本的には下記式（６）に示すように、等価
制御入力Ｕｅｑ(k)、到達則入力Ｕｒｃｈ(k)及び適応則
入力Ｕａｄｐ(k)の和として算出される。 ＤＵＴ(k)＝Ｕｓｌ(k) ＝Ｕｅｑ(k)＋Ｕｒｃｈ(k)＋Ｕａｄｐ(k) （６）

【００３１】等価制御入力Ｕｅｑ(k)は、偏差状態量を
切換直線上に拘束するための入力であり、到達則入力Ｕ
ｒｃｈ(k)は、偏差状態量を切換直線上へ載せるための
入力であり、適応則入力Ｕａｄｐ(k)は、モデル化誤差
や外乱の影響を抑制し、偏差状態量を切換直線へ載せる
ための入力である。以下各入力Ｕｅｑ(k)，Ｕｒｃｈ(k)
及びＵａｄｐ(k)の算出方法を説明する。

【００３２】等価制御入力Ｕｅｑ(k)は、偏差状態量を
切換直線上に拘束するための入力であるから、満たすべ
き条件は下記式（７）で与えられる。 σ(k)＝σ(k+1) （７） 式（１）並びに式（４）及び（５）を用いて式（７）を
満たすデューティ比ＤＵＴ(k)を求めると、下記式
（８）が得られ、これが等価制御入力Ｕｅｑ(k)とな
る。さらに、到達則入力Ｕｒｃｈ(k)及び適応則入力Ｕ
ａｄｐ(k)を、それぞれ下記式（９）及び（１０）によ
り定義する。

【００３３】

【数１】

【００３４】ここで、Ｆ及びＧは、それぞれ到達則制御
ゲイン及び適応則制御ゲインであり、以下に述べるよう
に設定される。またΔＴ１は、制御周期である。制御周
期は、制御対象モデルの定義に使用されるサンプリング
周期と同一の第１の周期ΔＴ１としている。

【００３５】次に到達則入力Ｕｒｃｈ及び適応則入力Ｕ
ａｄｐにより、偏差状態量が安定に切換直線上に載せら
れるように、到達則制御ゲインＦ及び適応則制御ゲイン
Ｇの決定を行う。具体的には外乱Ｖ(k)を想定し、外乱
Ｖ(k)に対して切換関数値σ(k)が安定であるための条件
を求めることにより、ゲインＦ及びＧの設定条件を求め
る。その結果、ゲインＦ及びＧの組み合わせが、下記式
（１１）〜（１３）を満たすこと、換言すれば図４にハ
ッチングを付して示す領域内にあることが安定条件とし
て得られた。 Ｆ＞０ （１１） Ｇ＞０ （１２） Ｆ＜２−（ΔＴ／２）Ｇ （１３）

【００３６】以上のように、式（８）〜（１０）によ
り、等価制御入力Ｕｅｑ(k)、到達則入力Ｕｒｃｈ(k)及
び適応則入力Ｕａｄｐ(k)を算出し、それらの入力の総
和として、デューティ比ＤＵＴ(k)を算出することがで
きる。

【００３７】［モデルパラメータ同定器の概要］次にモ
デルパラメータ同定器２２の動作原理を説明する。モデ
ルパラメータ同定器２２は、前述したように制御対象の
入力（ＤＵＴ(k)）及び出力（ＴＨ(k)）に基づいて、制
御対象モデルのモデルパラメータベクトルを算出する。
具体的には、モデルパラメータ同定器２２は、下記式
（１４）による逐次型同定アルゴリズム（一般化逐次型
最小２乗法アルゴリズム）により、モデルパラメータベ
クトルθ(k)を算出する。 θ(k)＝θ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （１４） θ(k)^T＝［ａ１”，ａ２”，ｂ１”，ｃ１”］ （１５）

【００３８】ここで、ａ１”，ａ２”，ｂ１”及びｃ
１”は、後述する第１リミット処理を実施する前のモデ
ルパラメータである。またｉｄｅ(k)は、下記式（１
６）、（１７）及び（１８）により定義される同定誤差
である。ＤＴＨＨＡＴ(k)は、最新のモデルパラメータ
ベクトルθ(k-1)を用いて算出される、スロットル弁開
度偏差量ＤＴＨ(k)の推定値（以下「推定スロットル弁
開度偏差量」という）である。ＫＰ(k)は、下記式（１
９）により定義されるゲイン係数ベクトルである。ま
た、式（１９）のＰ(k)は、下記式（２０）により算出
される４次の正方行列である。

【００３９】

【数２】

【数３】

【００４０】式（２０）の係数λ１，λ２の設定によ
り、式（１４）〜（２０）による同定アルゴリズムは、
以下のような４つの同定アルゴリズムのいずれかにな
る。 λ１＝１，λ２＝０ 固定ゲインアルゴリズム λ１＝１，λ２＝１ 最小２乗法アルゴリズム λ１＝１，λ２＝λ 漸減ゲインアルゴリズム（λは
０，１以外の所定値） λ１＝λ，λ２＝１ 重み付き最小２乗法アルゴリズム
（λは０，１以外の所定値）

【００４１】演算量の低減のために固定ゲインアルゴリ
ズムを採用すると、式（１９）は、下記式（１９ａ）に
ように簡略化される。式（１９ａ）においてＰは、定数
を対角要素とする正方行列である。

【数４】

【００４２】式（１４）〜（１８），及び（１９ａ）に
より演算されるモデルパラメータは、所望値から徐々に
ずれていく場合がある。すなわち、図５に示すようにモ
デルパラメータがある程度収束した後に、スロットル弁
の摩擦特性などの非線形特性によって生じる残留同定誤
差が存在したり、平均値がゼロでない外乱が定常的に加
わるような場合には、残留同定誤差が蓄積し、モデルパ
ラメータのドリフトが引き起こされる。このようなモデ
ルパラメータのドリフトを防止すべく、モデルパラメー
タベクトルθ(k)は、上記式（１４）に代えて、下記式
（１４ａ）により算出される。 θ(k)＝θ(0)＋ＤＥＬＴＡ^k-1×ＫＰ(1)ｉｄｅ(1) ＋ＤＥＬＴＡ^k-2×ＫＰ(2)ｉｄｅ(2)＋…… ＋ＤＥＬＴＡ×ＫＰ(k-1)ｉｄｅ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （１４ａ）

【００４３】ここで、ＤＥＬＴＡは下記式（２１）で示
すように、忘却係数δｉ（ｉ＝１〜３）及び「１」を要
素とする忘却係数ベクトルである。 ＤＥＬＴＡ＝［δ１，δ２，δ３，１］ （２１） 忘却係数δｉは、０から１の間の値に設定され（０＜δ
ｉ＜１）、過去の同定誤差の影響を徐々に減少させる機
能を有する。式（２１）では、モデルパラメータｃ１の
演算にかかる係数が「１」に設定されており、過去値の
影響が保持されるようになっている。このように、忘却
係数ベクトルＤＥＬＴＡの要素の一部、すなわちモデル
パラメータｃ１の演算にかかる係数を「１」とすること
により、目標値ＤＴＨＲと、スロットル弁開度偏差量Ｄ
ＴＨとの定常偏差が発生することを防止することができ
る。また忘却係数ベクトルＤＥＬＴＡの他の要素δ１，
δ２及びδ３を「０」より大きく「１」より小さい値に
設定することにより、モデルパラメータのドリフトが防
止される。

【００４４】式（１４ａ）を漸化式形式に書き直すと、
下記式（１４ｂ）（１４ｃ）が得られる。前記式（１
４）に代えて下記式（１４ｂ）及び（１４ｃ）を用いて
モデルパラメータベクトルθ(k)を算出する手法を、以
下δ修正法といい、式（１４ｃ）で定義されるｄθ(k)
を「更新ベクトル」という。 θ(k)＝θ(0)＋ｄθ(k) （１４ｂ） ｄθ(k)＝ＤＥＬＴＡ・ｄθ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅ(k) （１４ｃ）

【００４５】δ修正法を用いたアルゴリズムによれば、
ドリフト防止効果とともに、モデルパラメータの安定化
効果も得られる。すなわち、初期値ベクトルθ(0)が常
に保存され、更新ベクトルｄθ(k)も忘却係数ベクトル
ＤＥＬＴＡの働きにより、その要素のとりうる値が制限
されるので、各モデルパラメータを初期値近傍に安定さ
せることができる。

【００４６】さらに実際の制御対象の入出力データに基
づいた同定により更新ベクトルｄθ(k)を調整しつつモ
デルパラメータを算出するので、実際の制御対象に適合
したモデルパラメータを算出できる。さらに上記式（１
４ｂ）の初期値ベクトルθ(0)に代えて、基準モデルパ
ラメータベクトルθｂａｓｅを用いる下記式（１４ｄ）
により、モデルパラメータベクトルθ(k)を算出するこ
とが望ましい。 θ(k)＝θｂａｓｅ＋ｄθ(k) （１４ｄ）

【００４７】基準モデルパラメータベクトルθｂａｓｅ
は、モデルパラメータスケジューラ２５により目標値Ｄ
ＴＨＲに応じて設定されるので、スロットル弁開度ＴＨ
の変化に対応する動特性の変化に適応させることができ
る。

【００４８】本実施形態では、さらに同定誤差ｉｄｅ
(k)のローパスフィルタ処理を行う。具体的には、ロー
パス特性を有する制御対象のモデルパラメータを同定す
る場合、同定アルゴリズムの、同定誤差ｉｄｅ(k)に対
する同定重みは、図６（ａ）に実線Ｌ１で示すような周
波数特性を有するが、これをローパスフィルタ処理によ
り、破線Ｌ２で示すように高周波成分を減衰させた特性
とする。これは、以下の理由による。

【００４９】ローパス特性を有する実際の制御対象及び
これをモデル化した制御対象モデルの周波数特性は、そ
れぞれ図６（ｂ）に実線Ｌ３及びＬ４で示すようにな
る。すなわち、ローパス特性（高周波成分が減衰する特
性）を有する制御対象について、モデルパラメータ同定
器２２によりモデルパラメータを同定すると、同定され
たモデルパラメータは高周波域阻止特性に大きく影響さ
れたものとなるため、低周波域での制御対象モデルのゲ
インが実際の特性より低くなる。その結果、スライディ
ングモードコントローラ２１による制御入力の補正が過
補正となる。

【００５０】そこで、ローパスフィルタ処理により同定
アルゴリズムの重みの周波数特性を、図６（ａ）に破線
Ｌ２で示すような特性とすることにより、制御対象モデ
ルの周波数特性を、同図（ｂ）に破線Ｌ５で示すような
特性とし、実際の周波数特性と一致させ、あるいは制御
対象モデルのゲインが実際のゲインよりやや高くなるよ
うに修正することとした。これにより、コントローラ２
１による過補正を防止し、制御系のロバスト性を高めて
制御系をより安定化させることができる。

【００５１】なお、ローパスフィルタ処理は、同定誤差
の過去値ｉｄｅ(k-i)（例えばi＝１〜１０に対応する１
０個の過去値）をリングバッファに記憶し、それらの過
去値に重み係数を乗算して加算することにより実行す
る。さらに、同定誤差ｉｄｅ(k)は、前記式（１６）、
（１７）及び（１８）を用いて算出しているため、スロ
ットル弁開度偏差量ＤＴＨ(k)と、推定スロットル弁開
度偏差量ＤＴＨＨＡＴ(k)とに同様のローパスフィルタ
処理を行うこと、あるいは、スロットル弁開度偏差量Ｄ
ＴＨ（k-1）及びＤＴＨ(k-2)と、デューティ比ＤＵＴ(k
-1)とに同様のローパスフィルタ処理を行うことによっ
ても同様の効果が得られる。

【００５２】ローパスフィルタ処理を施した同定誤差を
ｉｄｅｆ(k)と表すこととすると、前記式（１４ｃ）に
代えて、下記式（１４ｅ）を用いて更新ベクトルｄθ
(k)が算出される。 ｄθ(k)＝ＤＥＬＴＡ×ｄθ(k-1)＋ＫＰ(k)ｉｄｅｆ(k) （１４ｅ）

【００５３】［サンプリング周期の検討］ところで、上
述した制御対象モデルのサンプリング周期及び制御周期
に相当する第１の周期ΔＴ１を数ミリ秒程度（例えば２
ミリ秒程度）に設定した場合には、外乱の抑制能力が不
十分となること、及びハードウエア特性のばらつきや経
時変化への適応能力が不十分となることが、本願発明者
により確認された。以下この点を詳細に説明する。

【００５４】１）外乱抑制能力の不足 前記式（８）により算出される等価制御入力Ｕｅｑは、
スロットル弁開度偏差量ＤＴＨを目標値ＤＴＨＲへ追従
させるためのフィードフォワード入力である。したがっ
て、外乱（例えばスロットル弁３の弁体を支持する部材
が受ける摩擦力の変化や弁体が受ける圧力（弁体の両側
の圧力差に起因して弁体に加わる圧力）の変化など）の
影響の抑制に寄与するのは、前記式（９）及び（１０）
により到達則入力Ｕｒｃｈ及び適応則入力Ｕａｄｐであ
る。到達則入力Ｕｒｃｈ及び適応則入力Ｕａｄｐは、切
換関数値σに基づいて算出される。

【００５５】第１の周期ΔＴ１を数ミリ秒程度の小さな
値に設定すると、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨや目標
値ＤＴＨＲの変化速度が小さい場合には、制御偏差の今
回値ｅ(k)と前回値ｅ(k-1)は、ほぼ等しくなってしま
う。そのため、式（５）の切換関数設定パラメータＶＰ
ＯＬＥを「−１」に近い値に設定すると、切換関数値σ
(k)は、ほぼ「０」となってしまう。その結果、式
（９）及び（１０）により算出される到達則入力Ｕｒｃ
ｈ(k)及び適応則入力Ｕａｄｐ(k)は、ぼぼ「０」となっ
てしまい、適応スライディングモードコントローラの外
乱抑制能力が著しく低下する。すなわち、制御対象の出
力の変化速度（変化周期）と比較して、短いサンプル周
期を用いて制御対象モデルを定義すると、その制御対象
モデルに基づいて設計された適応スライディングモード
コントローラは、その外乱抑制能力が著しく低いものと
なる。

【００５６】２）ハードウエア特性のばらつきや経時変
化への適応能力の不足 ハードウエア特性のばらつきや経時変化への適応は、モ
デルパラメータ同定器２２によってモデルパラメータを
逐次的に同定することによって行われる。第１の周期Δ
Ｔ１を数ミリ秒程度に設定すると、サンプリング周波数
は数１００Ｈｚ（例えば５００Ｈｚ程度）となり、ナイ
キスト周波数ｆｎｙｑはその１／２の周波数となる。と
ころが、スロットル弁駆動装置１０の出力であるスロッ
トル弁開度偏差量ＤＴＨや目標値ＤＴＨＲの周波数成分
の大部分は、図７に示すようにナイキスト周波数ｆｎｙ
ｑに比べてかなり低い周波数帯域（５Ｈｚ未満の周波数
帯域）に存在する。図７においてΦｔｈはパワースペク
トルを示す。このため、図８に示すように変化速度の遅
いパラメータを相対的に短い周期でサンプリングする
と、その変化量を観測できなくなる。すなわち、スロッ
トル弁開度偏差量の今回値ＤＴＨ(k)と前回ＤＴＨ(k-1)
とは、ほぼ等しくなる。

【００５７】このような検出データを用いてモデルパラ
メータの同定を行うと、同定されるモデルパラメータａ
１”及びａ２”の和はほぼ「１」となり、モデルパラメ
ータｂ１”及びｃ１”は、いずれもほぼ「０」となって
しまう。すなわち、同定されるモデルパラメータは、制
御対象の動特性を正確に表現したものではなくなる。

【００５８】以上のように、制御対象の出力の変化速度
（変化周期）と比較して、短いサンプリング周期でサン
プリングしたデータに基づいてモデルパラメータの同定
を行うと、その精度が著しく低下し、制御対象特性のば
らつきや変化に対する適応能力が不十分となる。

【００５９】サンプリング周期が長すぎると、ナイキス
ト周波数ｆｎｙｑが低下し、制御性能が低下することは
明らかであるが、サンプリング周期が短いために問題が
発生することはないと、従来は考えられていた。ところ
が、制御対象の状態の変化に着目した制御を行う場合に
は、サンプリング周期が短すぎるために制御性能が低下
することがある点が明らかとなった。

【００６０】そこで本実施形態では、制御対象モデルの
サンプリング周期を制御対象の動作周波数帯域に応じ
て、より長い周期とすることにより、上述した課題を解
決している。ただし、摩擦などにように非線形な外乱に
対しては、経験的に制御周期を短くした方が制御性能が
向上するので、適応スライディングモードコントローラ
の制御周期は数ミリ秒程度に設定される第１の周期ΔＴ
１を採用し、制御対象モデルの定義に使用するサンプリ
ング周期を第１の周期ΔＴ１より長い第２の周期ΔＴ２
に設定するようにした。例えば制御対象の動作周波数帯
域の上限のカットオフ周波数が１Ｈｚである場合、制御
対象の動きを観測するための最低サンプル周波数は、サ
ンプリング定理により、２Ｈｚである。また、制御対象
の動きを表すモデルのモデルパラメータを正確に同定す
るための最高サンプル周波数は２０Ｈｚ程度であること
が実験により確認されている。したがって、制御対象モ
デルの定義に使用するサンプリング周期は、制御対象の
動作周波数帯域の上限のカットオフ周波数の３倍から３
０倍以下程度の周波数に対応する周期とすることが望ま
しい。第１の周期ΔＴ１及び第２の周期ΔＴ２に対応す
るナイキスト周波数をそれぞれｆｎｙｑ１及びｆｎｙｑ
２とすると、両者の関係は図９に示すようになる。図９
に示すｆｓｍｐ２は、第２の周期ΔＴ２に対応するサン
プリング周波数である。

【００６１】サンプリング周期を上限カットオフ周波数
の３０倍の周波数に対応する周期より短く設定すると、
上述したような問題点が発生し、上限カットオフ周波数
の３倍の周波数に対応する周期より長く設定するとナイ
キスト周波数が制御対象の動作周波数帯域に対して低す
ぎることとなり、制御性を低下させる。

【００６２】さらに本実施形態では、モデルパラメータ
同定器による同定演算周期は、第２の周期ΔＴ２と同一
とした。

【００６３】第２の周期ΔＴ２で離散化したサンプリン
グ時刻または制御時刻を「ｎ」で示すことにすると、制
御対象モデルを定義する前記式（１ａ）は、下記式（１
ｂ）のように書き直される。同様に前記式（３）（４）
及び（５）も下記式（３ａ）（４ａ）及び（５ａ）のよ
うに書き直される。以下、式（１ｂ）で定義される制御
対象モデルを「ΔＴ２モデル」といい、前記式（１ａ）
で定義される制御対象モデルを「ΔＴ１モデル」とい
う。 ＤＴＨ(n+1)＝ａ１×ＤＴＨ(n)＋ａ２×ＤＴＨ(n-1) ＋ｂ１×ＤＵＴ(n)＋ｃ１ （１ｂ） ＤＴＨＲ(n)＝ＴＨＲ(n)−ＴＨＤＥＦ （３ａ） ｅ(n)＝ＤＴＨ(n)−ＤＴＨＲ(n) （４ａ） σ(n)＝ｅ(n)＋ＶＰＯＬＥ×ｅ(n-1) （５ａ） ＝（ＤＴＨ(n)−ＤＴＨＲ(n)） ＋ＶＰＯＬＥ×（ＤＴＨ(n-1)−ＤＴＨＲ(n-1)）

【００６４】ここで、サンプリング周期を長くすること
が切換関数値σに与える影響について説明する。ΔＴ１
モデルにおける偏差ｅ(k)の減衰特性と、ΔＴ２モデル
における偏差ｅ(n)の減衰特性とが、時間ｔを横軸にと
った場合に図１０に示すように同一となるようにするに
は、例えば第２の周期ΔＴ２が第１の周期Ｔ１の５倍に
設定された場合には、切換関数設定パラメータＶＰＯＬ
Ｅの値を下記のように設定すればよい。 ΔＴ１モデルのＶＰＯＬＥ＝−０．９ ΔＴ２モデルのＶＰＯＬＥ＝−０．５９

【００６５】このように切換関数設定パラメータＶＰＯ
ＬＥを設定した場合において、図１１に示すような低周
波の正弦波状外乱によって、スロットル弁開度偏差量Ｄ
ＴＨを振動させると、各モデルの切換関数値σは、図１
２に示すようになる。偏差ｅの減衰特性が同一となるよ
うに設定された切換関数の、同じ外乱に対する値が異な
るものとなっており、ΔＴ２モデルの切換関数値σ(n)
の方が、ΔＴ１モデルの切換関数値σ(k)より大きくな
る。すなわち、サンプリング周波数を低下させることに
より、外乱に対する切換関数値σの感度が増加すること
が確認される。したがって、このように外乱に対する感
度が高められた切換関数値σ(n)を使用することによ
り、外乱抑制能力を向上させることができる。

【００６６】［ΔＴ２モデルに基づく適応スライディン
グモードコントローラの再設計］次にΔＴ２モデルの基
づいて適応スライディングモードコントローラの再設計
を行う。適応スライディングモードコントローラの出力
は、下記式（６ａ）で表される。 ＤＵＴ(n)＝Ｕｓｌ(n) ＝Ｕｅｑ(n)＋Ｕｒｃｈ(n)＋Ｕａｄｐ(n) （６ａ）

【００６７】等価制御入力Ｕｅｑ(n)は、前記式（８）
の「ｋ」を「ｎ」に置き換えることにより得られる。た
だし、実際には目標値の未来値であるＤＴＨＲ(n+1)を
得ることは困難であるので、本実施形態では、目標値Ｄ
ＴＨＲに関わる項を除いた下記式（８ａ）により、等価
制御入力Ｕｅｑ(n)を算出する。未来値ＤＴＨＲ(n+1)の
項のみを除き、今回の目標値ＤＴＨＲ(n)及び前回の目
標値ＤＴＨＲ(n-1)を残すと、コントローラが不安定化
することが実験的に確認されているので、式（８ａ）で
は今回目標値ＤＴＨＲ(n)及び前回目標値ＤＴＨＲ(n-1)
の項も除かれている。

【００６８】また、到達則入力Ｕｒｃｈ(n)及び適応則
入力Ｕａｄｐ(n)は、それぞれ下記式（９ａ）及び（１
０ａ）により算出する。

【数５】

【００６９】さらに、到達則入力Ｕｒｃｈ(n)及び適応
則入力Ｕａｄｐ(n)のゲインＦ及びＧは、切換関数値σ
(n)に応じて、図１３（ａ）に示すように設定すること
が望ましい。このようにゲインＦ及びＧを設定すること
により、切換関数値σ(n)の絶対値が増加するほどゲイ
ンが低下するので、目標値ＤＴＨＲが急激に変化した場
合でも、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨが目標値ＤＴＨ
Ｒに対してオーバシュートすることを防止することがで
きる。

【００７０】図１３（ａ）のような設定に代えて、同図
（ｂ）または（ｃ）に示すように、偏差ｅ(n)またはス
ロットル弁開度偏差量ＤＴＨ(n)に応じて、ゲインＦ及
びＧを設定するようにしてもよい。同図（ｂ）に示すよ
うに偏差ｅ(n)に応じてゲインＦ，Ｇを設定することに
より、偏差ｅ(n)の絶対値が増加するほどゲインが低下
するので、目標値ＤＴＨＲが急激に変化した場合でも、
スロットル弁開度偏差量ＤＴＨが目標値ＤＴＨＲに対し
てオーバシュートすることを防止することができる。

【００７１】また同図（ｃ）に示すように、スロットル
弁開度偏差量ＤＴＨ(n)に応じてゲインＦ及びＧを設定
することにより、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨ(n)が
「０」近傍にあるとき、すなわちスロットル弁開度ＴＨ
がデフォルト開度ＴＨＤＥＦ近傍にあるときの制御性を
向上させることができる。

【００７２】ただし、ゲインＦ，Ｇを可変化すると、以
下のような課題が発生する。すなわち、、図１４（ｂ）
に示すように、ゲインＦまたはＧを決定するパラメータ
が時刻ｔ１においてステップ状に変化することによりゲ
インＦまたはＧがステップ状に変化したときには、同図
（ａ）に破線で示すように到達則入力Ｕｒｃｈまたは適
応則入力Ｕａｄｐが急変し、スロットル弁開度ＴＨの急
変を招くおそれがある。したがって、前記式（９ａ）及
び（１０ａ）に代えて、下記式（９ｂ）及び（１０ｂ）
により、到達則入力Ｕｒｃｈ及び適応則入力Ｕａｄｐを
算出するようにしてもよい。これにより、ゲインＦ，Ｇ
が急変したときでも、到達則入力Ｕｒｃｈまたは適応則
入力Ｕａｄｐは、同図（ａ）に実線で示すように、緩や
かに変化させることができる。 Ｕｒｃｈ(n)＝Ｕｒｃｈ(n-1)−（Ｆ／ｂ１）（σ(n)−σ(n-1)） （９ｂ） Ｕａｄｐ(n)＝Ｕａｄｐ(n-1)−（ＧΔＴ２／ｂ１）×σ(n) （１０ｂ）

【００７３】［演算周期の検討］制御対象モデルのサン
プリング周期として第２の周期ΔＴ２を採用すると、図
１５に示すように、通常は制御周期も第１の周期ΔＴ１
より長い第２の周期ΔＴに設定される。ところが、制御
周期を長くすると以下のような課題が生じる。

【００７４】１）スロットル弁の駆動機構の摩擦などの
非線形な外乱によって生じる、目標値に対する出力の誤
差は、可能な限りその誤差を早く検知し、補正する方が
より良い制御性が得られる。サンプリング周期を長くす
ると、その誤差の検知が遅れるため、制御性が低下す
る。 ２）コントローラへの目標値の入力周期が長くなるた
め、目標値の変化に対する出力の追従におけるむだ時間
が長くなる。また高周波数（高速）の目標値変化を出力
へ反映できなくなる。

【００７５】そこで本実施形態では、適応スライディン
グモードコントローラ２１，モデルパラメータ同定器２
２及びモデルパラメータスケジューラ２５を第２の周期
ΔＴ２をサンプリング周期とするモデルに基づいて構成
し、適応スライディングモードコントローラ２１は第１
の周期ΔＴ１毎に、制御入力を演算し、モデルパラメー
タ同定器２２は、第２の周期ΔＴ２毎にモデルパラメー
タベクトルθを同定し、モデルパラメータスケジューラ
２５は、第２の周期ΔＴ２毎に基準モデルパラメータベ
クトルθｂａｓｅを算出するようにした。

【００７６】図１６は、ΔＴ２＝５ΔＴ１である場合に
おいて、上記各パラメータの演算タイミングを説明する
ためのタイムチャートである。この図では、モデルパラ
メータベクトルθ(n-1)は、時刻(n-1)（＝時刻(k-5)）
と時刻(n-2)（＝時刻(k-10)）とにおけるスロットル弁
開度偏差量ＤＴＨ、時刻(n-1)における制御入力ＤＵ
Ｔ、及び目標値ＤＴＨＲに基づいて、同時刻(n-1)にお
ける基準モデルパラメータベクトルθｂａｓｅ(n-1)を
用いて算出される。一方、制御入力ＤＵＴ(k-5)は、目
標値ＤＴＨＲ(k-5)、ＤＴＨＲ(k-10)、スロットル弁開
度偏差量ＤＴＨ(k-5)、ＤＴＨ(k-10)、及びモデルパラ
メータベクトルθ(n-1)を用いて算出され、制御入力Ｄ
ＵＴ(k-4)は、目標値ＤＴＨＲ(k-4)、ＤＴＨＲ(k-9)、
スロットル弁開度偏差量ＤＴＨ(k-4)、ＤＴＨ(k-9)、及
びモデルパラメータベクトルθ(n-1)を用いて算出さ
れ、制御入力ＤＵＴ(k-3)は、目標値ＤＴＨＲ(k-3)、Ｄ
ＴＨＲ(k-8)、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨ(k-3)、Ｄ
ＴＨ(k-8)、及びモデルパラメータベクトルθ(n-1)を用
いて算出される。

【００７７】以上のような演算タイミングを採用する
と、コントローラ２１による制御入力ＤＵＴの更新周期
より、制御入力ＤＵＴの演算に用いるモデルパラメータ
の更新周期の方が長くなるため、モデルパラメータの更
新周期が制御入力ＤＵＴに影響し、制御系の共振が発生
する可能性がある。

【００７８】そこで、本実施形態ではそのような共振を
防止すべく、第２の周期ΔＴ２で同定されるモデルパラ
メータを、制御周期である第１の周期ΔＴ１でサンプリ
ング（オーバサンプリング）してリングバッファに格納
し、そのリングバッファに格納したデータを移動平均化
処理して得られる値をモデルパラメータとして使用して
いる。

【００７９】図１７はそのような演算処理を説明するた
めのタイムチャートであり、図１６と同様にΔＴ２＝５
ΔＴ１である場合について示している。図示例では、オ
ーバサンプリングした最新の９個のデータの平均化処理
を行う様子が示されている。すなわち、３個のθ(n-2)
と、５個のθ(n-1)と、１個のθ(n)とを平均化すること
により得られるモデルパラメータが、時刻ｋにおけるス
ライディングモードコントローラの演算に使用される。
他のタイミング、例えば時刻（ｋ−３）では、１個のθ
(n-3)と、５個のθ(n-2)と、３個のθ(n-1)とを平均化
することにより得られるモデルパラメータが、スライデ
ィングモードコントローラの演算に使用される。なお、
図１７のモデルパラメータベクトルθ’は、後述する第
１リミット処理及びオーバサンプリング・移動平均化処
理が施されたモデルパラメータベクトルを示している。

【００８０】［適応スライディングモードコントローラ
の詳細］次に適応スライディングモードコントローラ２
１の詳細について説明する。なお、制御対象モデルは、
第２の周期ΔＴ２でモデル化したものを用いるが、上述
したように適応スライディングモードコントローラ２１
の演算周期は、第２の周期ΔＴ２ではなく第１の周期Δ
Ｔ１とすることとしたので、離散化時刻としては、
「ｎ」でななく「ｋ」を用いる。

【００８１】本実施形態では、目標値ＤＴＨＲの微小変
化に対する応答性の向上、及びスロットル弁開度偏差量
ＤＴＨの目標値ＤＴＨＲに対するオーバシュートの低減
を図るために、前記式（６ａ）に代えて、下記式（６
ｂ）により制御入力ＤＵＴ(k)を算出するようにしてい
る。式（６ｂ）では、等価制御入力Ｕｅｑ(k)、到達則
入力Ｕｒｃｈ(k)、及び適応則入力Ｕａｄｐ(k)に加え
て、非線形入力Ｕｎｌ(k)、強制加振入力Ｕｗａｖｅ
(k)、及びダンピング入力Ｕｄａｍｐ(k)を用いて制御入
力ＤＵＴ(k)が算出される。 ＤＵＴ(k)＝Ｕｓｌ(k) ＝Ｕｅｑ(k)＋Ｕｒｃｈ(k)＋Ｕａｄｐ(k) ＋Ｕｎｌ(k)＋Ｕｗａｖｅ(k)＋Ｕｄａｍｐ(k) （６ｂ）

【００８２】式（６ｂ）において、等価制御入力Ｕｅｑ
(k)、到達則入力Ｕｒｃｈ(k)及び適応則入力Ｕａｄｐ
(k)は、下記式（８ｂ）、（９）及び（１０ｃ）により
算出され、切換関数値σ(k)は、下記式（５ｂ）により
算出される。

【００８３】

【数６】

【００８４】ここで式（５ｂ）及び（８ｂ）のｋ０は、
切換関数値σの算出にかかる偏差ｅ(k)のサンプリング
時間間隔に相当するパラメータである。本実施形態で
は、パラメータｋ０を第２の周期ΔＴ２に相当する（Δ
Ｔ２／ΔＴ１）（例えば「５」）に設定している。この
ように切換関数値σの算出にかかる偏差ｅ(k)のサンプ
リング時間間隔を第２の周期ΔＴ２に設定することによ
り、制御対象モデルの特性とプラントの特性とがよく一
致している周波数領域に適した切換関数値に算出が行わ
れ、外乱やモデル化誤差の抑制能力をさらに向上させる
ことできる。

【００８５】モデル化のサンプリング周期を第２の周期
ΔＴ２とし、制御周期を第１の周期ΔＴ１としているた
めに、式（５ｂ）、（８ｂ）、及び（１０ｃ）は、前記
式（５）、（８ａ）及び（１０ｂ）とは異なっている。
非線形入力Ｕｎｌは、スロットル弁３の弁体を駆動する
減速ギヤのバックラッシなどの非線形モデル化誤差を抑
制し、偏差状態量を切換直線上に載せるための入力であ
る。強制加振入力Ｕｗａｖｅは、スロットル弁３の駆動
機構の摩擦などに起因する非線形特性を抑制するための
入力である。ダンピング入力Ｕｄａｍｐは、スロットル
弁開度偏差量ＤＴＨの目標値ＤＴＨＲに対するオーバシ
ュートを防止するための入力である。

【００８６】先ず非線形入力Ｕｎｌについて説明する。
減速ギヤを介して弁体を駆動する方式のスロットル弁駆
動装置では、微小変化する目標値ＤＴＨＲに対して、図
１８に示すような減速ギヤのバックラッシに起因する定
常偏差が生じ、それを解消するためにある程度時間を要
する。特に目標値ＤＴＨＲやスロットル弁開度偏差量Ｄ
ＴＨの変化方向が反転した後にその傾向が強くなる。

【００８７】非線形入力Ｕｎｌを含まない式（６ａ）を
用いたコントローラでは、適応則入力Ｕａｄｐと、等価
制御入力Ｕｅｑの演算式（８）に含まれるモデルパラメ
ータｃ１とによって、上記定常偏差が「０」に収束す
る。しかし、その収束速度が遅いため、十分な制御性が
得られなかった。図１８では、適応則入力Ｕａｄｐが変
化して定常偏差が「０」に収束する様子が示されてい
る。なお、式（６ａ）を用いた制御では、適応則入力Ｕ
ａｄｐ及びモデルパラメータｃ１のうち少なくとも一方
を用いることにより、定常偏差を「０」とすることがで
きる。

【００８８】本実施形態では、このような課題を解決す
るために下記式（２２）により算出される非線形入力Ｕ
ｎｌ(k)を用いることとした。 Ｕｎｌ(k)＝−Ｋｎｌ×ｓｇｎ（σ(k)）／ｂ１ （２２） ここで、ｓｇｎ（σ(k)）は、σ(k)が正の値のとき
「１」となり、σ(k)が負の値のとき「−１」となる符
号関数であり、Ｋｎｌは非線形入力ゲインである。

【００８９】非線形入力Ｕｎｌ(k)を用いると、微小変
化する目標値ＤＴＨＲに対する応答は、図１９（ａ）に
示すようになり、このとき非線形入力Ｕｎｌ(k)は、同
図（ｂ）に示すように変化する。すなわち、図１８に示
すように、定常偏差の収束が遅れることが防止される。

【００９０】ただし図１９からわかるように、非線形入
力Ｕｎｌを追加することにより、式（６ａ）による制御
では問題とならなかったスライディングモードコントロ
ーラ特有のチャタリング現象が発生する。本実施形態で
は、上記適応則入力Ｕａｄｐ及びモデルパラメータｃ１
を使用すること、及び強制加振入力Ｕｗａｖｅを使用す
ることにより、非線形入力Ｕｎｌによって補償すべきモ
デル化誤差を最小化し、非線形入力Ｕｎｌの振幅、すな
わちチャタリングの振幅を最小化している。

【００９１】さらに本実施形態では、非線形入力ゲイン
Ｋｎｌをスロットル弁開度偏差量ＤＴＨに応じて図２０
に示すように設定している。このように、スロットル弁
開度偏差量ＤＴＨが「０」近傍にあるとき、換言すれば
スロットル弁開度ＴＨがデフォルト開度ＴＨＤＥＦ近傍
にあるとき、非線形入力ゲインＫｎｌを大きくすること
により、定常偏差の発生を抑制している。

【００９２】次に強制加振入力Ｕｗａｖｅについて説明
する。スロットル弁駆動装置１０のような制御対象で
は、スロットル弁３の弁体を駆動するための摺動部材の
摩擦特性が、目標値の微小変化に対する制御性を低下さ
せる傾向がある。

【００９３】このような摩擦特性の補償としては、所定
周期のディザ入力を制御入力に加える方法があり、本実
施形態では、下記式（２３）により算出するようにし
た。 Ｕｗａｖｅ(k)＝Ｋｗａｖｅ×Ｆｗａｖｅ(k)×｜ｉｄｅ(n)｜／ｂ１ （２３） ここで、Ｋｗａｖｅはディザ入力基本ゲインであり、Ｆ
ｗａｖｅ(k)はディザ信号値であり、ｉｄｅ(n)は、モデ
ルパラメータの同定誤差である。

【００９４】ディザ信号値Ｆｗａｖｅを得るためのディ
ザ信号としては、図２１に示す基本波形の連続波を採用
し、その繰り返し周波数は、制御系の共振を回避するた
め、図２２に示すように、制御対象の共振周波数を外し
た周波数に設定した。図２２では、周波数ｆｒが制御系
の共振周波数を示し、ｆｗａｖｅがディザ信号の周波数
を示す。

【００９５】さらに、共振周波数ｆｒより低い周波数帯
域では、非線形入力Ｕｎｌが強制加振入力Ｕｗａｖｅと
同様の効果をもたらすので、ディザ信号周波数ｆｗａｖ
ｅは、共振周波数ｆｒより高い周波数、より具体的には
ローパス特性（高周波成分が減衰する特性）を有する制
御対象の阻止周波数帯域内（通過周波数帯域外）に設定
されている。

【００９６】また強制加振入力Ｕｗａｖｅも非線形入力
Ｕｎｌと同様にチャタリング現象の原因となる。したが
って、強制加振入力Ｕｗａｖｅは、制御対象の摩擦特性
に応じてその振幅を設定すべきである。ところが、スロ
ットル弁駆動装置の摩擦特性は、ハードウエアの特性ば
らつき、経年劣化、弁体に加わる圧力などにより変化す
るため、非線形入力Ｕｎｌのように、スロットル弁開度
（スロットル弁開度偏差量）に応じて設定するのは適切
でない。

【００９７】そこで本実施形態では、摩擦特性などの非
線形特性は、制御対象モデルが線形モデルであるため、
モデルパラメータに反映されず、同定誤差ｉｄｅとして
表れることに着目し、式（２３）に示したように、強制
加振入力Ｕｗａｖｅの振幅を、同定誤差ｉｄｅの絶対値
に応じて設定するようにした。これにより、摩擦特性の
変化に応じた振幅設定が可能となる。

【００９８】図２３は、強制加振入力Ｕｗａｖｅの効果
を説明するためのタイムチャートである。摩擦過大領域
への突入時（ｔ１）及び離脱時（ｔ２）において、同定
誤差ｉｄｅが大きくなり、したがって強制加振入力Ｕｗ
ａｖｅが大きくなって、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨ
の制御誤差が増加することが防止される。

【００９９】次にダンピング入力Ｕｄａｍｐについて説
明する。スロットル弁駆動装置の制御では、スロットル
弁の弁体を全閉位置へ移動させる際のストッパへの衝突
を回避することやエンジン駆動力が運転者の要求以上に
発生することを防止することが重要である。一方、スラ
イディングモード制御は、一般に高速の応答特性を有す
るが、目標値に対するオーバシュートを生じやすい特性
を有している。

【０１００】そこで、本実施形態では、オーバシュート
を抑制するための制御入力として、ダンピング入力Ｕｄ
ａｍｐを用いることとした。オーバシュートを抑制する
ためのダンピング入力Ｕｄａｍｐとしては、下記の３つ
の式で定義されるものが考えられる。 Ｕｄａｍｐ１(k)＝−Ｋｄａｍｐ１（ｅ(k)−ｅ(k-1)）／ｂ１ （２４） Ｕｄａｍｐ２(k)＝−Ｋｄａｍｐ２（σ(k)−σ(k-1)）／ｂ１ （２５） Ｕｄａｍｐ３(k)＝−Ｋｄａｍｐ３（ＤＴＨ(k)−ＤＴＨ(k-1)）／ｂ１ （２６） ここで、Ｋｄａｍｐ１，Ｋｄａｍｐ２，及びＫｄａｍｐ
３は、ダンピング制御ゲインである。

【０１０１】式（２４）及び（２５）で使用している偏
差ｅ(k)と切換関数値σ(k)の変化速度は、スロットル弁
開度偏差量ＤＴＨの変化速度が大きい場合と、目標値Ｄ
ＴＨＲの変化速度が大きい場合のいずれにおいても、大
きくなるため、ダンピング入力Ｕｄａｍｐの絶対値は増
加する。ダンピング入力Ｕｄａｍｐは、スロットル弁開
度偏差量ＤＴＨを目標値ＤＴＨＲに収束させる他の制御
入力を抑制する機能を有する。したがって、式（２４）
または（２５）により定義されるダンピング入力Ｕｄａ
ｍｐ１またはＵｄａｍｐ２を採用すると、目標値ＤＴＨ
Ｒが大きく変化したときに、その目標値ＤＴＨＲに追従
するための制御入力を抑制してしまうため、応答速度が
低下してしまう。

【０１０２】これに対し、式（２６）で定義されるダン
ピング入力Ｕｄａｍｐ３は、スロットル弁開度の変化速
度が大きくなったときのみ、その絶対値が増加して他の
制御入力の抑制を行う一方、目標値ＤＴＨＲが大きく変
化した場合には、他の制御入力の抑制は行わない。した
がって、式（２４）または（２５）により定義されるダ
ンピング入力Ｕｄａｍｐ１またはＵｄａｍｐ２では実現
できない、オーバシュート抑制と高い応答速度の両立を
実現することできる。

【０１０３】そこで本実施形態では、下記式（２７）に
よりダンピング入力Ｕｄａｍｐを算出することとした。 Ｕｄａｍｐ＝−Ｋｄａｍｐ（ＤＴＨ(k)−ＤＴＨ(k-1)）／ｂ１ （２７） 図２４は、ダンピング入力Ｕｄａｍｐによるオーバシュ
ート抑制効果を説明するためのタイムチャートである。
破線で示すように目標値ＤＴＨＲをステップ状に変化さ
せたときのスロットル弁開度偏差量ＤＴＨの応答特性が
示されており、同図（ａ）に示すオーバシュートは、ダ
ンピング入力Ｕｄａｍｐにより、同図（ｂ）に示すよう
に抑制される。

【０１０４】また式（２７）にはモデルパラメータｂ１
を含めるようにしたので、スロットル弁駆動装置１０の
動特性が変化した場合でも、適切にオーバシュートを抑
制することができる。さらに式（２７）のダンピング制
御ゲインＫｄａｍｐに関しては、スロットル弁開度偏差
量ＤＴＨ及び目標値ＤＴＨＲの状態に応じて可変化する
ことにより、制御性をより向上させることが可能であ
る。そこで、本実施形態では、スロットル弁開度偏差量
ＤＴＨに応じて図２５（ａ）に示すように、基本値Ｋｄ
ａｍｐｂｓを設定し、さらに目標値ＤＴＨＲの変化量の
移動平均値ＤＤＴＨＲＡＶに応じて同図（ｂ）に示すよ
うに、補正係数Ｋｋｄａｍｐを算出し、下記式（２８）
により、ダンピング制御ゲインＫｄａｍｐを算出するよ
うにしている。基本値Ｋｄａｍｐｂｓは、デフォルト開
度近傍（ＤＴＨ≒０）で小さな値に設定されるので、ダ
ンピング効果が低減され、高い応答速度が得られる。ま
た、補正係数Ｋｋｄａｍｐは、移動平均値ＤＤＴＨＲＡ
Ｖが正の所定値以上のとき、「１」より大きな値に設定
される。これは、スロットル弁開度ＴＨが増加するとき
オーバシュートが起きやすいことを考慮したものであ
る。 Ｋｄａｍｐ＝Ｋｄａｍｐｂｓ×Ｋｋｄａｍｐ （２８）

【０１０５】移動平均値ＤＤＴＨＲＡＶは下記式（２
９）により算出される。

【数７】 ここでｉＡＶは、例えば「５０」に設定される所定数で
ある。

【０１０６】［モデルパラメータ同定器の詳細］前述し
たようにモデルパラメータ同定器２２における同定演算
は、第２の周期ΔＴ２毎に行うこととしたので、モデル
パラメータ同定器の概要の説明で示した演算式の「ｋ」
を「ｎ」に変更した式を以下に示す。下記式（３０）の
ＬＦ（）は、前述した同定誤差のローパスフィルタ処理
を関数の形式で示したものである。 θ(n)＝θｂａｓｅ＋ｄθ(n) （１４ｆ） ｄθ(n)＝ＤＥＬＴＡ・ｄθ(n-1)＋ＫＰ(n)ｉｄｅｆ(n) （１４ｇ） ＫＰ(n)＝Ｐζ(n)／（１＋ζ^T(n)Ｐζ(n)） （１９ｂ） ｉｄｅｆ(n)＝ＬＦ（ｉｄｅ(n)） （３０） ｉｄｅ(n)＝ＤＴＨ(n)−ＤＴＨＨＡＴ(n) （１６ａ） ＤＴＨＨＡＴ(n)＝θ(n-1)^Tζ(n) （１７ａ） θ(n)^T＝［ａ１”(n)，ａ２”(n)，ｂ１”(n)，ｃ１”(n)］ （１５ａ） ζ(n)^T＝［ＤＴＨ(n-1)，ＤＴＨ(n-2)，ＤＵＴ(n-1)，１］ （１８ａ） ＤＥＬＴＡ＝［δ１，δ２，δ３，１］ （２１）

【０１０７】式（１４ｆ）により算出されるモデルパラ
メータベクトルθ(n)の要素ａ１”，ａ２”，ｂ１”，
及びｃ１”は、制御系のロバスト性を高めるために、以
下に説明するリミット処理が施される。

【０１０８】図２６は、モデルパラメータａ１”及びａ
２”のリミット処理を説明するための図であり、モデル
パラメータａ１”を横軸とし、モデルパラメータａ２”
を縦軸として定義される平面が示されている。モデルパ
ラメータａ１”及びａ２”は、同図にハッチングを付し
て示す安定領域の外側にあるときには、安定領域の外縁
部に対応する値に変更するリミット処理が行われる。

【０１０９】またモデルパラメータｂ１”は、上限値Ｘ
ＩＤＢ１Ｈと下限値ＸＩＤＢ１Ｌの範囲外であるとき
は、上限値ＸＩＤＢ１Ｈまたは下限値ＸＩＤＢ１Ｌに変
更するリミット処理が行われ、モデルパラメータｃ１”
は、上限値ＸＩＤＣ１Ｈと下限値ＸＩＤＣ１Ｌの範囲外
であるときは、上限値ＸＩＤＣ１Ｈまたは下限値ＸＩＤ
Ｃ１Ｌに変更するリミット処理が行われる。

【０１１０】以上のリミット処理（第１リミット処理）
を数式では下記式（３１）のように表現する。θ^*(n)
は、リミット処理後のモデルパラメータベクトルであ
り、その要素は下記式（３２）のように表す。 θ^*(n)＝ＬＭＴ（θ(n)） （３１） θ^*(n)^T＝［ａ１^*(n)，ａ２^*(n)，ｂ１^*(n)，ｃ１^*(n)］ （３２）

【０１１１】従来は、式（１４ｇ）により更新ベクトル
ｄθ(n)を算出する際に用いる、前回の更新ベクトルｄ
θ(n-1)と、式（１７ａ）により推定スロットル弁開度
偏差量ＤＴＨＨＡＴを算出する際に用いる前回のモデル
パラメータベクトルθ(n-1)とは、上記リミット処理を
行う前のモデルパラメータを用いていたが、本実施形態
では、前回の更新ベクトルｄθ(n)としては、下記式
（３３）で算出されるものを用い、推定スロットル弁開
度偏差量ＤＴＨＨＡＴの算出に使用する前回のモデルパ
ラメータベクトルとしては、下記式（１７ｂ）に示すよ
うに、リミット処理後のモデルパラメータベクトルθ
^*(n-1)を用いることとした。 ｄθ(n-1)＝θ^*(n-1)−θｂａｓｅ(n-1) （３３） ＤＴＨＨＡＴ(n)＝θ^*(n-1)^Tζ(n) （１７ｂ）

【０１１２】次にその理由を説明する。モデルパラメー
タａ１”及びａ２”で決まる座標（以下「モデルパラメ
ータ座標」という）が図２６（ｂ）の点ＰＡ１にある場
合には、リミット処理により、モデルパラメータ座標が
安定領域の外縁に位置する点ＰＡＬに移動する。このと
きスロットル弁開度偏差量ＤＴＨが変化し、モデルパラ
メータａ１”及びａ２”が収束すべきモデルパラメータ
座標が、点ＰＡ２へ変化した場合には、点ＰＡ１から点
ＰＡ２への移動は、点ＰＡＬからＰＡ２への移動に比べ
て遅くなる。つまり、適応スライディングモードコント
ローラ２１による制御を、制御対象の動特性変化へ適応
させる際にむだ時間が生じ、制御性が低下するおそれが
ある。

【０１１３】そこで本実施形態では、リミット処理後の
モデルパラメータベクトルθ^*(n-1)を式（３３）及び
（１７ｂ）に適用して、今回のモデルパラメータベクト
ルθ(n)を算出するようにした。第１リミット処理後の
モデルパラメータベクトルθ^*(n)を時刻ｋでオーバサン
プリングすることにより得られるモデルパラメータベク
トルθ^*(k)は、下記式（３２ａ）で表される。 θ^*(k)^T＝［ａ１^*(k)，ａ２^*(k)，ｂ１^*(k)，ｃ１^*(k)］ （３２ａ）

【０１１４】このオーバサンプリングしたモデルパラメ
ータベクトルθ^*(k)の移動平均化演算を行うことにより
得られるモデルパラメータベクトルθ’(k)を下記式
（３２ｂ）で表すこととすると、θ’(k)の要素ａ１’
(k)，ａ２’(k)，ｂ１’(k)，及びｃ１’(k)は、下記式
（３４）〜（３７）により算出される。 θ’(k)^T＝［ａ１’(k)，ａ２’(k)，ｂ１’(k)，ｃ１’(k)］ （３２ｂ）

【０１１５】

【数８】 ここで（ｍ＋１）は、移動平均化演算を行うデータの数
であり、「ｍ」は例えば「４」に設定される。

【０１１６】次に下記式（３８）に示すように、モデル
パラメータベクトルθ’(k)に対して、前述したリミッ
ト処理と同様のリミット処理（第２リミット処理）を行
うことにより、修正モデルパラメータベクトルθＬ(k)
（式（３９））を算出する。移動平均化演算により、モ
デルパラメータａ１’及び／またはａ２’が、図２６に
示した安定領域から外れる場合があるからである。モデ
ルパラメータｂ１’及びｃ１’については、移動平均化
演算によりリミット範囲から外れることはないので、実
質的にはリミット処理は行われない。 θＬ(k)＝ＬＭＴ（θ’(k)） （３８） θＬ(k)^T＝［ａ１，ａ２，ｂ１，ｃ１］ （３９）

【０１１７】［モデルパラメータスケジューラの詳細］
モデルパラメータスケジューラ２５により設定される基
準モデルパラメータａ１ｂａｓｅ，ａ２ｂａｓｅ，ｂ１
ｂａｓｅ，及びｃ１ｂａｓｅのうち、基準モデルパラメ
ータａ１ｂａｓｅ及びａ２ｂａｓｅは、目標値ＤＴＨＲ
に応じて図２７に示すように設定される。目標値ＤＴＨ
Ｒに応じて設定することにより、スロットル弁開度偏差
量ＤＴＨに応じて設定する場合に比べて、制御性、特に
即応性を向上させることができる。

【０１１８】また、基準モデルパラメータｃ１ｂａｓｅ
は、スロットル弁駆動装置の作動状態（目標値ＤＴＨＲ
またはスロットル弁開度偏差量ＤＴＨ）に依存しないた
め、常に「０」に設定される。また、制御入力ＤＵＴに
関わる基準モデルパラメータｂ１ｂａｓｅについては、
スロットル弁駆動装置の作動状態に拘わらず、常にモデ
ルパラメータｂ１の下限リミット値ＸＩＤＢ１Ｌに設定
される。

【０１１９】基準モデルパラメータｂ１ｂａｓｅを常に
下限リミット値ＸＩＤＢ１Ｌに設定する理由を以下に説
明する。

【０１２０】図２８（ｂ）に示すように、時刻ｔＳより
前において適応スライディングモードコントローラ２１
で使用されているモデルパラメータｂ１が、更新ベクト
ルｄθのｂ１成分であるｄｂ１（同図（ｃ））により補
正されて、基準モデルパラメータｂ１ｂａｓｅより小さ
い値である場合において、時刻ｔＳに目標値ＤＴＨＲが
同図（ａ）に示すように、値ＤＴＨＲ１からＤＴＨＲ２
へステップ状に変化したとき、目標値ＤＴＨＲが値ＤＴ
ＨＲ２に等しい状態で、モデルパラメータｂ１がとるべ
き値が同図（ｂ）に示すｂ１ｓであるとする。

【０１２１】このとき、モデルパラメータ同定器２２に
よる基準モデルパラメータｂ１ｂａｓｅの補正には、数
ステップを要するため、時刻ｔＳより前において基準モ
デルパラメータｂ１ｂａｓｅをマイナス方向に補正して
いた更新成分ｄｂ１が、時刻ｔＳ以後の適正値となるた
めには、数ステップを要する。したがって、その数ステ
ップの期間においては、モデルパラメータｂ１は、更新
成分ｄｂ１により所望値ｂ１ｓよりも大幅に小さい値と
なる。その結果、適応スライディングモードコントロー
ラ２１は、過大な補正を行う制御入力ＤＵＴを算出し、
同図（ａ）に示すように、スロットル弁開度偏差量ＤＴ
Ｈのオーバシュートが発生することがある。

【０１２２】そこで本実施形態では、基準モデルパラメ
ータｂ１ｂａｓｅは常に下限リミット値ＸＤＢ１Ｌに設
定することにより、図２８に示すような不具合が生じな
いようにしている。基準モデルパラメータｂ１ｂａｓｅ
を下限リミット値ＸＤＢ１Ｌに設定すると、更新成分ｄ
ｂ１は図２９（ｃ）に示すように、常に正の値となるた
め、例えばモデルパラメータｂ１の同定遅れが生じたと
しても、所望値ｂ１ｓに比べて大幅に小さな値となるこ
とが防止され（同図（ｂ））、同定遅れに起因して適応
スライディングモードコントローラ２１が過補正を行う
ことを防止することができる。その結果、同図（ａ）に
示すように、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨのオーバシ
ュートを抑制することができる。

【０１２３】［ＥＣＵ７のＣＰＵにおける演算処理］次
に上述した適応スライディングモードコントローラ２
１、モデルパラメータ同定器２２、及びモデルパラメー
タスケジューラ２３の機能を実現するための、ＥＣＵ７
のＣＰＵにおける演算処理を説明する。

【０１２４】図３０は、スロットル弁開度制御の全体フ
ローチャートであり、この処理は所定時間（例えば２ｍ
ｓｅｃ）毎にＥＣＵ７のＣＰＵで実行される。ステップ
Ｓ１１では、図３１に示す状態変数設定処理を実行す
る。すなわち、式（２）及び（３）の演算を実行し、ス
ロットル弁開度偏差量ＤＴＨ(k)及び目標値ＤＴＨＲ(k)
を算出する（図３１，ステップＳ３１及びＳ３２）。な
お、今回値であることを示す(k)または(n)は、省略して
示す場合がある。

【０１２５】ステップＳ１２では、カウンタＩＤＣＯＵ
ＮＴの値が「０」であるか否かを判別する。カウンタＩ
ＤＣＯＵＮＴは、最初は「０」に設定されているので、
ステップＳ１２からステップＳ１４に進み、図３２に示
すモデルパラメータの同定演算処理、すなわちモデルパ
ラメータベクトルθ(n)の算出処理を実行する。次い
で、図３４に示す第１リミット処理を実行し、モデルパ
ラメータベクトルθ^*(n)を算出する（ステップＳ１
５）。具体的には、モデルパラメータベクトルθ(n)の
リミット処理が実行され、モデルパラメータベクトルθ
^*(n)が算出される。算出されたモデルパラメータベクト
ルの要素ａ１^*(n)，ａ２^*(n)，ｂ１^*(n)，及びｃ１^*(n)
は、オーバサンプリング処理のためにそれぞれ所定数Ｎ
ずつリングバッファに格納される。すなわち、θ^*(k)，
θ^*(k+1)，…，θ^*(k+N-1)が、リングバッファに格納さ
れる。所定数Ｎは、第１の周期ΔＴ１と第２の周期ΔＴ
２との比（ΔＴ２／ΔＴ１）であり、例えば「５」に設
定される。

【０１２６】ステップＳ１６では、カウンタＩＤＣＯＵ
ＮＴに所定数Ｎが設定される。したがって、本処理の次
の実行時には、ステップＳ１２の答が否定（ＮＯ）とな
り、カウンタＩＤＣＯＵＮＴの値が「１」だけデクリメ
ントされ（ステップＳ１３）、ステップＳ１７に進む。
すなわち、ステップＳ１４〜Ｓ１６の処理は、Ｎ回に１
回の割合で実行される。

【０１２７】ステップＳ１７では、リミット処理後のモ
デルパラメータベクトルθ^*(n)の移動平均化演算により
モデルパラメータベクトルθ’(k)を算出する。具体的
には、前記リングバッファに格納されたモデルパラメー
タを式（３４）〜（３７）に適用して、モデルパラメー
タａ１’(k)，ａ２’(k)，ｂ１’(k)，及びｃ１’(k)が
算出される。

【０１２８】ステップＳ１８では、図３９に示す第２リ
ミット処理を実行する。すなわち、ステップＳ１７で算
出されたモデルパラメータａ１’(k)及びａ２’(k)のリ
ミット処理が実行され、修正モデルパラメータベクトル
θＬ(k)が算出される。尚、モデルパラメータｂ１’(k)
及びｃ１’(k)は、それぞれそのまま修正モデルパラメ
ータベクトルθＬ(k)の要素ｂ１(k)及びｃ１(k)とな
る。

【０１２９】ステップＳ１９では、図４０に示す制御入
力Ｕｓｌ(k)の演算処理を実行する。すなわち、等価制
御入力Ｕｅｑ(k)、到達則入力Ｕｒｃｈ(k)、適応則入力
Ｕａｄｐ(k)、非線形入力Ｕｎｌ(k)、強制加振入力Ｕｗ
ａｖｅ、及びダンピング入力Ｕｄａｍｐ(k)を算出し、
それらの入力の総和として、制御入力Ｕｓｌ(k)（＝デ
ューティ比ＤＵＴ(k)）を算出する。

【０１３０】ステップＳ２０では、図５０に示すスライ
ディングモードコントローラの安定判別処理を実行す
る。すなわち、リアプノフ関数の微分値に基づく安定判
別を行い、安定判別フラグＦＳＭＣＳＴＡＢの設定を行
う。この安定判別フラグＦＳＭＣＳＴＡＢは、制御入力
Ｕｓｌ(k)の演算実行時に参照される。

【０１３１】図３２は、図３０のステップＳ１４におい
てモデルパラメータの同定演算を行う処理のフローチャ
ートである。ステップＳ４１では、式（１９ｂ）により
ゲイン係数ベクトルＫＰ(n)を算出し、次いで式（１７
ｂ）により推定スロットル弁開度偏差量ＤＴＨＨＡＴ
(n)を算出する（ステップＳ４２）。

【０１３２】ステップＳ４３では、図３３に示すｉｄｅ
(n)の演算処理を実行し、同定誤差ｉｄｅ(n)を算出す
る。ステップＳ４４では、式（１４ｇ）及び（３３）に
より更新ベクトルｄθ(n)を算出し、次いで目標値ＤＴ
ＨＲに応じて図２７に示したθｂａｓｅテーブルを検索
し、基準モデルパラメータベクトルθｂａｓｅを算出す
る（ステップＳ４５）。θｂａｓｅテーブルには、実際
には基準モデルパラメータａ１ｂａｓｅ及びａ２ｂａｓ
ｅが設定されており、基準モデルパラメータｂ１ｂａｓ
ｅは、モデルパラメータｂ１の最小値ＸＩＤＢ１Ｌに設
定される。また、基準モデルパラメータｃ１ｂａｓｅ
は、「０」に設定される。ステップＳ４６では、式（１
４ｆ）によりモデルパラメータベクトルθ(n)を算出
し、本処理を終了する。

【０１３３】図３３は、図３２のステップＳ４３で実行
される同定誤差ｉｄｅ(n)の演算処理のフローチャート
である。ステップＳ５１では、式（１６ａ）により同定
誤差ｉｄｅ(n)を算出する。次いで、ステップＳ５３で
インクリメントされるカウンタＣＮＴＩＤＳＴの値が、
制御対象のむだ時間ｄに応じて設定される所定値ＸＣＮ
ＴＩＤＳＴ（本実施形態では、むだ時間ｄを「０」と近
似しているので、「２」に設定される）より大きいか否
かを判別する（ステップＳ５２）。カウンタＣＮＴＩＤ
ＳＴの初期値は「０」であるので、最初はステップＳ５
３に進み、カウンタＣＮＴＩＤＳＴを「１」だけインク
リメントし、同定誤差ｉｄｅ(k)を「０」に設定して
（ステップＳ５４）、ステップＳ５５に進む。モデルパ
ラメータベクトルθ(n)の同定を開始した直後は、式
（１６ａ）による演算で正しい同定誤差が得られないの
で、ステップＳ５２〜Ｓ５４により、式（１６ａ）によ
る演算結果を用いずに同定誤差ｉｄｅ(n)を「０」に設
定するようにしている。

【０１３４】ステップＳ５２の答が肯定（ＹＥＳ）とな
ると、直ちにステップＳ５５に進む。ステップＳ５５で
は、同定誤差ｉｄｅ(n)のローパスフィルタ処理を行
う。すなわち、図６を参照して説明したように制御対象
モデルの周波数特性を修正するための処理が実行され
る。

【０１３５】図３４は、図３０のステップＳ１５で実行
される第１リミット処理のフローチャートである。ステ
ップＳ７１では、この処理で使用されるフラグＦＡ１Ｓ
ＴＡＢ，ＦＡ２ＳＴＡＢ，ＦＢ１ＬＭＴ及びＦＣ１ＬＭ
Ｔをそれぞれ「０」に設定することにより、初期化を行
う。そして、ステップＳ７２では、図３５に示すａ１”
及びａ２”のリミット処理を実行し、ステップＳ７３で
は、図３７に示すｂ１”のリミット処理を実行し、ステ
ップＳ７４では、図３８に示すｃ１”のリミット処理を
実行する。

【０１３６】図３５は、図３４のステップＳ７２で実行
されるａ１”及びａ２”のリミット処理のフローチャー
トである。図３６は、図３５の処理を説明するための図
であり、図３５とともに参照する。図３６においては、
リミット処理が必要なモデルパラメータａ１”とａ２”
の組み合わせが「×」で示され、また安定なモデルパラ
メータａ１”及びａ２”の組み合わせの範囲がハッチン
グを付した領域（以下「安定領域」という）で示されて
いる。図３５の処理は、安定領域外にあるモデルパラメ
ータａ１”及びａ２”の組み合わせを、安定領域内
（「○」で示す位置）に移動させる処理である。

【０１３７】ステップＳ８１では、モデルパラメータａ
２”が、所定ａ２下限値ＸＩＤＡ２Ｌ以上か否かを判別
する。所定ａ２下限値ＸＩＤＡ２Ｌは、「−１」より大
きい負の値に設定される。所定ａ２下限値ＸＩＤＡ２Ｌ
は、「−１」に設定しても、安定なモデルパラメータａ
１^*，ａ２^*が得られるが、下記式（４０）で定義される
行列Ａのｎ乗が不安定となる（これは、ａ１”及びａ
２”が発散はしないが振動することを意味する）場合が
あるので、「−１」より大きな値に設定される。

【数９】

【０１３８】ステップＳ８１でａ２”＜ＸＩＤＡ２Ｌで
あるときは、モデルパラメータａ２ ^*を、この下限値Ｘ
ＩＤＡ２Ｌに設定するとともに、ａ２安定化フラグＦＡ
２ＳＴＡＢを「１」に設定する（ステップＳ８２）。ａ
２安定化フラグＦＡ２ＳＴＡＢは「１」に設定される
と、モデルパラメータａ２^*を下限値ＸＩＤＡ２Ｌに設
定したことを示す。図３６においては、ステップＳ８１
及びＳ８２のリミット処理Ｐ１によるモデルパラメータ
の修正が、「Ｐ１」を付した矢線（矢印を付した線）で
示されている。

【０１３９】ステップＳ８１の答が肯定（ＹＥＳ）、す
なわちａ２”≧ＸＩＤＡ２Ｌであるときは、モデルパラ
メータａ２^*はモデルパラメータａ２”に設定される
（ステップＳ８３）。ステップＳ８４及びステップＳ８
５では、モデルパラメータａ１”が、所定ａ１下限値Ｘ
ＩＤＡ１Ｌと所定ａ１上限値ＸＩＤＡ１Ｈできまる範囲
内にあるか否かを判別する。所定ａ１下限値ＸＩＤＡ１
Ｌは、−２以上且つ０より小さい値に設定され、所定ａ
１上限値ＸＩＤＡ１Ｈは、例えば２に設定される。

【０１４０】ステップＳ８４及びＳ８５の答がいずれも
肯定（ＹＥＳ）であるとき、すなわちＸＩＤＡ１Ｌ≦ａ
１”≦ＸＩＤＡ１Ｈであるときは、モデルパラメータａ
１^*はモデルパラメータａ１”に設定される（ステップ
Ｓ８８）。一方ａ１”＜ＸＩＤＡ１Ｌであるときは、モ
デルパラメータａ１^*を下限値ＸＩＤＡ１Ｌに設定する
とともに、ａ１安定化フラグＦＡ１ＳＴＡＢを「１」に
設定する（ステップＳ８４，Ｓ８６）。またａ１”＞Ｘ
ＩＤＡ１Ｈであるときは、モデルパラメータａ１^*を上
限値ＸＩＤＡ１Ｈに設定するとともに、ａ１安定化フラ
グＦＡ１ＳＴＡＢを「１」に設定する（ステップＳ８
５，Ｓ８７）。ａ１安定化フラグＦＡ１ＳＴＡＢは、
「１」に設定されると、モデルパラメータａ１^*を下限
値ＸＩＤＡ１Ｌまたは上限値ＸＩＤＡ１Ｈに設定したこ
とを示す。図３６においては、ステップＳ８４〜Ｓ８７
のリミット処理Ｐ２によるモデルパラメータの修正が、
「Ｐ２」を付した矢線で示されている。

【０１４１】ステップＳ９０では、モデルパラメータａ
１^*の絶対値とモデルパラメータａ２^*の和が、所定安定
判定値ＸＡ２ＳＴＡＢ以下であるか否かを判別する。所
定安定判定値ＸＡ２ＳＴＡＢは、「１」に近く「１」よ
り小さい値（例えば０．９９）に設定される。

【０１４２】図３６に示す直線Ｌ１及びＬ２は、下記式
（４１）を満たす直線である。 ａ２^*＋｜ａ１^*｜＝ＸＡ２ＳＴＡＢ （４１） したがって、ステップＳ９０は、モデルパラメータａ１
^*及びａ２^*の組み合わせが、図３６に示す直線Ｌ１及び
Ｌ２の線上またはその下側にあるか否かを判別してい
る。ステップＳ９０の答が肯定（ＹＥＳ）であるとき
は、モデルパラメータａ１^*及びａ２^*の組み合わせは、
図３６の安定領域内にあるので、直ちに本処理を終了す
る。

【０１４３】一方ステップＳ９０の答が否定（ＮＯ）で
あるときは、モデルパラメータａ１ ^*が、所定安定判定
値ＸＡ２ＳＴＡＢから所定ａ２下限値ＸＩＤＡ２Ｌを減
算した値（ＸＩＤＡ２Ｌ＜０であるので、ＸＡ２ＳＴＡ
Ｂ−ＸＩＤＡ２Ｌ＞ＸＡ２ＳＴＡＢが成立する）以下か
否かを判別する（ステップＳ９１）。そしてモデルパラ
メータａ１^*が（ＸＡ２ＳＴＡＢ−ＸＩＤＡ２Ｌ）以下
であるときは、モデルパラメータａ２^*を（ＸＡ２ＳＴ
ＡＢ−｜ａ１^*｜）に設定するとともに、ａ２安定化フ
ラグＦＡ２ＳＴＡＢを「１」に設定する（ステップＳ９
２）。

【０１４４】ステップＳ９１でモデルパラメータａ１^*
が（ＸＡ２ＳＴＡＢ−ＸＩＤＡ２Ｌ）より大きいとき
は、モデルパラメータａ１^*を（ＸＡ２ＳＴＡＢ−ＸＩ
ＤＡ２Ｌ）に設定し、モデルパラメータａ２^*を所定ａ
２下限値ＸＩＤＡ２Ｌに設定するとともに、ａ１安定化
フラグＦＡ１ＳＴＡＢ及びａ２安定化フラグＦＡ２ＳＴ
ＡＢをともに「１」に設定する（ステップＳ９３）。

【０１４５】図３６においては、ステップＳ９１及びＳ
９２のリミット処理Ｐ３によるモデルパラメータの修正
が、「Ｐ３」を付した矢線で示されており、またステッ
プＳ９１及びＳ９３のリミット処理Ｐ４によるモデルパ
ラメータの修正が、「Ｐ４」を付した矢線で示されてい
る。

【０１４６】以上のように図３５の処理により、モデル
パラメータａ１”及びａ２”が図１８に示す安定領域内
に入るようにリミット処理が実行され、モデルパラメー
タａ１^*及びａ２^*が算出される。

【０１４７】図３７は、図３４のステップＳ７３で実行
されるｂ１”のリミット処理のフローチャートである。
ステップＳ１０１及びＳ１０２では、モデルパラメータ
ｂ１”が、所定ｂ１下限値ＸＩＤＢ１Ｌと所定ｂ１上限
値ＸＩＤＢ１Ｈできまる範囲内にあるか否かを判別す
る。所定ｂ１下限値ＸＩＤＢ１Ｌは、正の所定値（例え
ば０．１）に設定され、所定ｂ１上限値ＸＩＤＢ１Ｈ
は、例えば「１」に設定される。

【０１４８】ステップＳ１０１及びＳ１０２の答がいず
れも肯定（ＹＥＳ）であるとき、すなわちＸＩＤＢ１Ｌ
≦ｂ１”≦ＸＩＤＢ１Ｈであるときは、モデルパラメー
タｂ１^*はモデルパラメータｂ１”に設定される（ステ
ップＳ１０５）。

【０１４９】一方ｂ１”＜ＸＩＤＢ１Ｌであるときは、
モデルパラメータｂ１^*を下限値ＸＩＤＢ１Ｌに設定す
るとともに、ｂ１リミットフラグＦＢ１ＬＭＴを「１」
に設定する（ステップＳ１０１，Ｓ１０４）。またｂ
１”＞ＸＩＤＢ１Ｈであるときは、モデルパラメータｂ
１^*を上限値ＸＩＤＢ１Ｈに設定するとともに、ｂ１リ
ミットフラグＦＢ１ＬＭＴを「１」に設定する（ステッ
プＳ１０２，Ｓ１０３）。ｂ１リミットフラグＦＢ１Ｌ
ＭＴは、「１」に設定されると、モデルパラメータｂ１
^*を下限値ＸＩＤＢ１Ｌまたは上限値ＸＩＤＢ１Ｈに設
定したことを示す。

【０１５０】図３８は、図３４のステップＳ７４で実行
されるモデルパラメータｃ１”のリミット処理のフロー
チャートである。ステップＳ１１１及びＳ１１２では、
モデルパラメータｃ１”が、所定ｃ１下限値ＸＩＤＣ１
Ｌと所定ｃ１上限値ＸＩＤＣ１Ｈできまる範囲内にある
か否かを判別する。所定ｃ１下限値ＸＩＤＣ１Ｌは、例
えば−６０に設定され、所定ｃ１上限値ＸＩＤＣ１Ｈ
は、例えば６０に設定される。

【０１５１】ステップＳ１１１及びＳ１１２の答がいず
れも肯定（ＹＥＳ）であるとき、すなわちＸＩＤＣ１Ｌ
≦ｃ１”≦ＸＩＤＣ１Ｈであるときは、モデルパラメー
タｃ１^*はモデルパラメータｃ１”に設定される（ステ
ップＳ１１５）。

【０１５２】一方ｃ１”＜ＸＩＤＣ１Ｌであるときは、
モデルパラメータｃ１^*を下限値ＸＩＤＣ１Ｌに設定す
るとともに、ｃ１リミットフラグＦＣ１ＬＭＴを「１」
に設定する（ステップＳ１１１，Ｓ１１４）。またｃ
１”＞ＸＩＤＣ１Ｈであるときは、モデルパラメータｃ
１^*を上限値ＸＩＤＣ１Ｈに設定するとともに、ｃ１リ
ミットフラグＦＣ１ＬＭＴを「１」に設定する（ステッ
プＳ１１２，Ｓ１１３）。ｃ１リミットフラグＦＣ１Ｌ
ＭＴは、「１」に設定されると、修正モデルパラメータ
ｃ１を下限値ＸＩＤＣ１Ｌまたは上限値ＸＩＤＣ１Ｈに
設定したことを示す。

【０１５３】図３９は、図３０のステップＳ１８で実行
される第２リミット処理のフローチャートである。この
処理は、図３５の処理の「ａ１”」及び「ａ２”」をそ
れぞれ「ａ１’」及び「ａ２’」に置換し、「ａ１^*」
及び「ａ２^*」をそれぞれ「ａ１」及び「ａ２」に置換
したものであり、処理の内容は実質的に同一である。す
なわち、移動平均化処理されたモデルパラメータａ１’
及びａ２’について、図３５と同様のリミット処理がス
テップＳ１２１〜Ｓ１３３で実行され、修正モデルパラ
メータａ１及びａ２が算出される。

【０１５４】図４０は、図３０のステップＳ１９で実行
されるＵｓｌ算出処理のフローチャートである。ステッ
プＳ２０１では、図４１に示す切換関数値σの演算処理
を実行し、ステップＳ２０２では、前記式（８ｂ）によ
り、等価制御入力Ｕｅｑを算出する。ステップＳ２０３
では、図４４に示す到達則入力Ｕｒｃｈの演算処理を実
行し、ステップＳ２０４では、図４５に示す適応則入力
Ｕａｄｐの演算処理を実行する。ステップＳ２０５で
は、図４６に示す非線形入力Ｕｎｌの演算処理を実行
し、ステップＳ２０６では、図４７に示す強制加振入力
Ｕｗａｖｅの演算処理を実行し、ステップＳ２０７で
は、図４９に示すダンピング入力Ｕｄａｍｐの演算処理
を実行する。

【０１５５】ステップＳ２０８では、後述する図５０の
処理で設定される安定判別フラグＦＳＭＣＳＴＡＢが
「１」であるか否かを判別する。安定判別フラグＦＳＭ
ＣＳＴＡＢは、「１」に設定されると、適応スライディ
ングモードコントローラ２１が不安定となっていること
を示す。

【０１５６】ステップＳ２０８でＦＳＭＣＳＴＡＢ＝０
であって適応スライディングモードコントローラ２１が
安定であるときは、ステップＳ２０２〜Ｓ２０７で算出
された制御入力Ｕｅｑ，Ｕｒｃｈ，Ｕａｄｐ，Ｕｎｌ，
Ｕｗａｖｅ，及びＵｄａｍｐを加算することにより、制
御入力Ｕｓｌを算出する（ステップＳ２０９）。

【０１５７】一方ＦＳＭＣＳＴＡＢ＝１であって適応ス
ライディングモードコントローラ２１が不安定となって
いるときは、到達則入力Ｕｒｃｈ及び適応則入力Ｕａｄ
ｐの和を、制御入力Ｕｓｌとして算出する。すなわち、
等価制御入力Ｕｅｑ、非線形入力Ｕｎｌ，強制加振入力
Ｕｗａｖｅ，及びダンピング入力Ｕｄａｍｐを、制御入
力Ｕｓｌの算出に使用しないようにする。これにより、
制御系が不安定化することを防止することができる。

【０１５８】続くステップＳ２１１及びＳ２１２では、
算出した制御入力Ｕｓｌが所定上下限値ＸＵＳＬＨ及び
ＸＵＳＬＬの範囲内にあるか否かを判別し、制御入力Ｕ
ｓｌが所定上下限値の範囲内にあるときは、直ちに本処
理を終了する。一方、制御入力Ｕｓｌが所定下限値ＸＵ
ＳＬＬ以下であるときは、制御入力Ｕｓｌを所定下限値
ＸＵＳＬＬに設定し（ステップＳ２１１，Ｓ２１４）、
制御入力Ｕｓｌが所定上限値ＸＵＳＬＨ以上であるとき
は、制御入力Ｕｓｌを所定上限値ＸＵＳＬＨに設定する
（ステップＳ２１２，Ｓ２１３）。

【０１５９】図４１は、図４０のステップＳ２０１で実
行される切換関数値σの演算処理のフローチャートであ
る。ステップＳ２２１では、図４２に示すＶＰＯＬＥ演
算処理実行し、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥを算
出する。次いで前記式（５ｂ）により、切換関数値σ
(k)を算出する（ステップＳ２２２）。

【０１６０】続くステップＳ２２３及びＳ２２４では、
算出した切換関数値σ(k)が所定上下限値ＸＳＧＭＨ及
びＸＳＧＭＬの範囲内にあるか否かを判別し、切換関数
値σ(k)が所定上下限値の範囲内にあるときは、直ちに
本処理を終了する。一方、切換関数値σ(k)が所定下限
値ＸＳＧＭＬ以下であるときは、切換関数値σ(k)を所
定下限値ＸＳＧＭＬに設定し（ステップＳ２２３，Ｓ２
２５）、切換関数値σ(k)が所定上限値ＸＳＧＭＨ以上
であるときは、切換関数値σ(k)を所定上限値ＸＳＧＭ
Ｈに設定する（ステップＳ２２４，Ｓ２２６）。

【０１６１】図４２は、図４１のステップＳ２２１で実
行されるＶＰＯＬＥ演算処理のフローチャートである。
ステップＳ２３１では、安定判別フラグＦＳＭＣＳＴＡ
Ｂが「１」であるか否かを判別し、ＦＳＭＣＳＴＡＢ＝
１であって適応スライディングモードコントローラ２１
が不安定となっているときは、切換関数設定パラメータ
ＶＰＯＬＥを安定化所定値ＸＰＯＬＥＳＴＢに設定する
（ステップＳ２３２）。安定化所定値ＸＰＯＬＥＳＴＢ
は、「−１」より大きく「−１」に非常に近い値（例え
ば−０．９９９）に設定される。

【０１６２】ＦＳＭＣＳＴＡＢ＝０であって適応スライ
ディングモードコントローラ２１が安定であるときは、
スロットル弁開度偏差量ＤＴＨに応じて図４３に示すＶ
ＰＯＬＥテーブルを検索し、切換関数設定パラメータＶ
ＰＯＬＥを算出する（ステップＳ２３４）。ＶＰＯＬＥ
テーブルは、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨが０近傍の
値をとるとき（スロットル弁開度ＴＨがデフォルト開度
ＴＨＤＥＦ近傍の値をとるとき）、ＶＰＯＬＥ値が増加
し、０近傍以外の値ではスロットル弁開度偏差量ＤＴＨ
の変化に対してはほぼ一定の値となるように設定されて
いる。したがって、スロットル弁開度ＴＨがデフォルト
開度ＴＨＤＥＦ近傍にあるときは、切換関数設定パラメ
ータＶＰＯＬＥが比較的大きな値に設定され、デフォル
ト開度ＴＨＤＥＦ近傍における制御性を向上させること
ができる。

【０１６３】続くステップＳ２３５及びＳ２３６では、
算出した切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが所定上下
限値ＸＰＯＬＥＨ及びＸＰＯＬＥＬの範囲内にあるか否
かを判別し、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが所定
上下限値の範囲内にあるときは、直ちに本処理を終了す
る。一方、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥが所定下
限値ＸＰＯＬＥＬ以下であるときは、切換関数設定パラ
メータＶＰＯＬＥを所定下限値ＸＰＯＬＥＬに設定し
（ステップＳ２３６，Ｓ２３８）、切換関数設定パラメ
ータＶＰＯＬＥが所定上限値ＸＰＯＬＥＨ以上であると
きは、切換関数設定パラメータＶＰＯＬＥを所定上限値
ＸＰＯＬＥＨに設定する（ステップＳ２３５，Ｓ２３
７）。

【０１６４】図４４は、図４０のステップＳ２０３で実
行される到達則入力Ｕｒｃｈの演算処理のフローチャー
トである。ステップＳ２６１では、安定判別フラグＦＳ
ＭＣＳＴＡＢが「１」であるか否かを判別する。安定判
別フラグＦＳＭＣＳＴＡＢが「０」であって適応スライ
ディングモードコントローラ２１が安定であるときは、
切換関数値σに応じて図１３（ａ）に示すように制御ゲ
インＦを設定する（ステップＳ２６２）。

【０１６５】次いで、下記式（４２）（前記式（９）と
同一の式）により、到達則入力Ｕｒｃｈを算出する（ス
テップＳ２６３）。 Ｕｒｃｈ＝−Ｆ×σ／ｂ１ （４２） 一方安定判別フラグＦＳＭＣＳＴＡＢが「１」であって
適応スライディングモードコントローラ２１が不安定と
なったときは、制御ゲインＦを、所定安定化ゲインＸＫ
ＲＣＨＳＴＢに設定し（ステップＳ２６４）、モデルパ
ラメータｂ１を使わない下記式（４３）により到達則入
力Ｕｒｃｈを算出する（ステップＳ２６５）。 Ｕｒｃｈ＝−Ｆ×σ （４３）

【０１６６】続くステップＳ２６６及びＳ２６７では、
算出した到達則入力Ｕｒｃｈが所定上下限値ＸＵＲＣＨ
Ｈ及びＸＵＲＣＨＬの範囲内にあるか否かを判別し、到
達則入力Ｕｒｃｈが所定上下限値の範囲内にあるとき
は、直ちに本処理を終了する。一方、到達則入力Ｕｒｃ
ｈが所定下限値ＸＵＲＣＨＬ以下であるときは、到達則
入力Ｕｒｃｈを所定下限値ＸＵＲＣＨＬに設定し（ステ
ップＳ２６６，Ｓ２６８）、到達則入力Ｕｒｃｈが所定
上限値ＸＵＲＣＨＨ以上であるときは、到達則入力Ｕｒ
ｃｈを所定上限値ＸＵＲＣＨＨに設定する（ステップＳ
２６７，Ｓ２６９）。

【０１６７】このように適応スライディングモードコン
トローラ２１が不安定となったときは、制御ゲインＦを
所定安定化ゲインＸＫＲＣＨＳＴＢに設定するととも
に、モデルパラメータｂ１を使用しないで到達則入力Ｕ
ｒｃｈを算出することにより、適応スライディングモー
ドコントローラ２１を安定な状態に戻すことができる。
モデルパラメータ同定器２２による同定が不安定となっ
た場合に、適応スライディングモードコントローラ２１
が不安定となるので、不安定となったモデルパラメータ
ｂ１を使わないことによって、適応スライディングモー
ドコントローラ２１を安定化することができる。

【０１６８】図４５は、図４０のステップＳ２０４で実
行される適応則入力Ｕａｄｐの演算処理のフローチャー
トである。ステップＳ２７１では、切換関数値σが所定
下限値−ＸＳＧＭＳＬ以下であるか否かを判別し、σ≦
−ＸＳＧＭＳＬであるときは、切換関数パラメータＳＧ
ＭＳをその所定下限値ＸＳＧＭＳＬに設定する（ステッ
プＳ２７２）。σ＞−ＸＳＧＭＳＬであるときは、切換
関数値σが所定上限値ＸＳＧＭＳＬ以上であるか否かを
判別する（ステップＳ２７３）。そして、σ≧ＸＳＧＭ
ＳＬであるときは、切換関数パラメータＳＧＭＳをその
上限値ＸＳＧＭＳＬに設定する（ステップＳ２７４）。
また切換関数値σが所定下限値−ＸＳＧＭＳＬと所定上
限値ＸＳＧＭＳＬとの間にあるときは、切換関数パラメ
ータＳＧＭＳを切換関数値σに設定する（ステップＳ２
７５）。

【０１６９】ステップＳ２７１〜Ｓ２７５により、適応
則入力Ｕａｄｐに使用する切換関数値σのリミット処理
が行われる。切換関数パラメータＳＧＭＳは、リミット
処理後の切換関数値σに相当するパラメータである。こ
のリミット処理により、目標値ＤＴＨＲが急変した場合
において、スロットル弁開度偏差量ＤＴＨの目標値ＤＴ
ＨＲに対するオーバシュートが発生することを防止する
ことができる。

【０１７０】続くステップＳ２７６では、安定判別フラ
グＦＳＭＣＳＴＡＢが「１」であるか否かを判別し、Ｆ
ＳＭＣＳＴＡＢ＝０であって適応スライディングモード
コントローラ２１が安定であるときは、切換関数値σに
応じて制御ゲインＧを、図１３（ａ）に示すように設定
する（ステップＳ２７９）。

【０１７１】次いで下記式（４４）に切換関数パラメー
タＳＧＭＳ、制御ゲインＧを適用して、適応則入力Ｕａ
ｄｐ(k)を算出する（ステップＳ２８０）。式（４４）
は、前記式（１０ｃ）の切換関数値σ(k)を切換関数パ
ラメータＳＧＭＳに置き換えたものである。 Ｕａｄｐ(k)＝Ｕａｄｐ(k-1)−Ｇ×ＳＧＭＳ×ΔＴ１／ｂ１ （４４）

【０１７２】一方ステップＳ２７６でＦＳＭＣＳＴＡＢ
＝１であって適応スライディングモードコントローラ２
１が不安定であるときは、制御ゲインＧを所定安定化ゲ
インＸＫＡＤＰＳＴＢに設定し（ステップＳ２７７）、
下記式（４５）により、適応則入力Ｕａｄｐ(k)を算出
する（ステップＳ２７８）。式（４５）は式（４４）の
モデルパラメータｂ１を削除することにより得られる式
である。 Ｕａｄｐ(k)＝Ｕａｄｐ(k-1)−Ｇ×ＳＧＭＳ×ΔＴ１ （４５）

【０１７３】続くステップＳ２８１及びＳ２８２では、
算出した適応則入力Ｕａｄｐが所定上下限値ＸＵＡＤＰ
Ｈ及びＸＵＡＤＰＬの範囲内にあるか否かを判別し、適
応則入力Ｕａｄｐが所定上下限値の範囲内にあるとき
は、直ちに本処理を終了する。一方、適応則入力Ｕａｄ
ｐが所定下限値ＸＵＡＤＰＬ以下であるときは、適応則
入力Ｕａｄｐを所定下限値ＸＵＡＤＰＬに設定し（ステ
ップＳ２８２，Ｓ２８４）、適応則入力Ｕａｄｐが所定
上限値ＸＵＡＤＰＨ以上であるときは、適応則入力Ｕａ
ｄｐを所定上限値ＸＵＡＤＰＨに設定する（ステップＳ
２８１，Ｓ２８３）。

【０１７４】図４６は、図４０のステップＳ２０５で実
行される非線形入力Ｕｎｌの演算処理のフローチャート
である。ステップＳ３０１では、スロットル弁開度偏差
量ＤＴＨに応じて非線形入力ゲインＫｎｌを算出する
（図２０参照）。ステップＳ３０２では、切換関数値σ
が所定下限値−ＸＮＬＴＨ以下であるか否かを判別し、
σ＞−ＸＮＬＴＨであるときは、切換関数値σが所定上
限値ＸＮＬＴＨ以上であるか否かを判別する（ステップ
Ｓ３０４）。切換関数値σが所定上限値ＸＮＬＴＨと所
定下限値−ＸＮＬＴＨの間にあるときは、非線形入力パ
ラメータＳＮＬを切換関数値σに設定する（ステップＳ
３０６）。

【０１７５】切換関数値σが所定下限値−ＸＮＬＴＨ以
下であるときは、非線形入力パラメータＳＮＬを「−
１」に設定し（ステップＳ３０３）、切換関数値σが所
定上限値ＸＮＬＴＨ以上であるときは、非線形入力パラ
メータＳＮＬを「１」に設定する（ステップＳ３０５） 続くステップＳ３０７では、下記式（４６）により、非
線形入力Ｕｎｌ(k)を算出する。 Ｕｎｌ(k)＝−Ｋｎｌ×ＳＮＬ／ｂ１ （４６）

【０１７６】図４６の処理では、前記式（２２）の符号
関数ｓｇｎ（σ(k)）に代えて、非線形入力パラメータ
ＳＮＬを用い、切換関数値σの絶対値が小さい所定範囲
内では、切換関数値σをそのまま適用される。これによ
り、非線形入力Ｕｎｌに起因する微少振動（チャタリン
グ）を抑制することができる。

【０１７７】図４７は、図４０のステップＳ２０６で実
行される強制加振入力Ｕｗａｖｅの演算処理のフローチ
ャートである。ステップＳ３１１では、時間パラメータ
ｔｗａｖｅ(k)を下記式（４７）により算出する。 ｔｗａｖｅ(k)＝ｔｗａｖｅ(k-1)＋ＸＴＷＡＶＥＩＮＣ （４７） ここで、ＸＴＷＡＶＥＩＮＣは、例えば本処理の実行周
期に設定される経過時間である。

【０１７８】ステップＳ３１２では、時間パラメータｔ
ｗａｖｅ(k)が所定周期ＴＰＥＲＩＯＤ（例えば１秒）
以上か否かを判別し、ｔｗａｖｅ(k)＜ＴＰＥＲＩＯＤ
であるときは直ちにステップＳ３１４に進む。ｔｗａｖ
ｅ(k)≧ＴＰＥＲＩＯＤであるときは、時間パラメータ
ｔｗａｖｅ(k)を「０」にリセットして（ステップＳ３
１３）、ステップＳ３１４に進む。

【０１７９】ステップＳ３１４では、時間パラメータｔ
ｗａｖｅ(k)に応じて図４８に示すＦｗａｖｅテーブル
を検索し、ディザ信号値Ｆｗａｖｅを算出する。なお、
図４８に示す波形は、図２１に示す波形と若干異なって
いる。図２１に示す波形となるように、Ｆｗａｖｅテー
ブルを設定してもよい。ステップＳ３１５では、下記式
（４８）にディザ入力基本ゲインＫｗａｖｅ及び同定誤
差ｉｄｅ(k)を適用し、ディザ入力ゲインＫＷＩＤを算
出する。 ＫＷＩＤ＝Ｋｗａｖｅ×｜ｉｄｅ(k)｜ （４８）

【０１８０】続くステップＳ３１６では、ディザ入力ゲ
インＫＷＩＤが所定上限値ＸＫＷＩＤＬより小さいか否
かを判別し、ＫＷＩＤ＜ＸＫＷＩＤＬであるときは、直
ちにステップＳ３２０に進む。一方、ディザ入力ゲイン
ＫＷＩＤが所定上限値ＸＫＷＩＤＬ以上であるときは、
ディザ入力ゲインＫＷＩＤを所定上限値ＸＫＷＩＤＬに
設定する（ステップＳ３１８）。ステップＳ３２０で
は、下記式（４９）により、強制加振入力Ｕｗａｖｅ
(k)を算出する。式（４９）は、前記式（２３）と実質
的に同一の式である。 Ｕｗａｖｅ(k)＝ＫＷＩＤ×Ｆｗａｖｅ／ｂ１ （４９）

【０１８１】図４９は、図４０のステップＳ２０７で実
行されるダンピング入力Ｕｄａｍｐの演算処理のフロー
チャートである。

【０１８２】ステップＳ３３１では、前記式（２９）に
より、目標値ＤＴＨＲの変化量の移動平均値ＤＤＴＨＲ
ＡＶを算出する。ステップＳ３３２では、スロットル弁
開度偏差量ＤＴＨに応じてダンピング制御ゲインの基本
値Ｋｄａｍｐｂｓを算出する（図２５（ａ）参照）。ス
テップＳ３３３では、移動平均値ＤＤＴＨＲＡＶに応じ
てダンピング制御ゲインの補正係数Ｋｋｄａｍｐを算出
する（図２５（ｂ）参照）。

【０１８３】ステップＳ３３４では、基本値Ｋｄａｍｐ
ｂｓに補正係数Ｋｋｄａｍｐを乗算することによりダン
ピング制御ゲインＫｄａｍｐを算出する。次いで下記式
（２７）（再掲）により、ダンピング入力Ｕｄａｍｐ
(k)を算出する。 Ｕｄａｍｐ(k)＝−Ｋｄａｍｐ×（ＤＴＨ(k)−ＤＴＨ(k-1)）／ｂ１ （２７）

【０１８４】図５０は、図３０のステップＳ２０で実行
されるスライディングモードコントローラの安定判別処
理のフローチャートである。この処理では、リアプノフ
関数の微分項に基づく安定判別を行い、安定判別結果に
応じて安定判別フラグＦＳＭＣＳＴＡＢの設定を行う。

【０１８５】ステップＳ３５１では下記式（５０）によ
り、切換関数変化量Ｄσを算出し、次いで下記式（５
１）により、安定性判別パラメータＳＧＭＳＴＡＢを算
出する（ステップＳ３５２）。 Ｄσ＝σ(k)−σ(k-k0) （５０） ＳＧＭＳＴＡＢ＝Ｄσ×σ(k) （５１）

【０１８６】ステップＳ３５３では、安定性判別パラメ
ータＳＧＭＳＴＡＢが安定性判定閾値ＸＳＧＭＳＴＡＢ
以下か否かを判別し、ＳＧＭＳＴＡＢ＞ＸＳＧＭＳＴＡ
Ｂであるときは、コントローラ２１が不安定である可能
性があると判定して不安定検知カウンタＣＮＴＳＭＣＳ
Ｔを「１」だけインクリメントする（ステップＳ３５
５）。また、ＳＧＭＳＴＡＢ≦ＸＳＧＭＳＴＡＢである
ときは、コントローラ２１が安定であると判定して不安
定検知カウンタＣＮＴＳＭＣＳＴのカウント値をインク
リメントすることなく保持する（ステップＳ３５４）。

【０１８７】ステップＳ３５６では、不安定検知カウン
タＣＮＴＳＭＣＳＴの値が所定カウント値ＸＳＳＴＡＢ
以下か否かを判別する。ＣＮＴＳＭＣＳＴ≦ＸＳＳＴＡ
Ｂであるときは、コントローラ２１は安定していると判
定し、第１判定フラグＦＳＭＣＳＴＡＢ１を「０」に設
定する（ステップＳ３５７）。一方ＣＮＴＳＭＣＳＴ＞
ＸＳＳＴＡＢであるときは、コントローラ２１は不安定
となっていると判定し、第１判定フラグＦＳＭＣＳＴＡ
Ｂ１を「１」に設定する（ステップＳ３５８）。なお、
不安定検知カウンタＣＮＴＳＭＣＳＴは、イグニッショ
ンスイッチオン時にそのカウント値が「０」に初期化さ
れる。

【０１８８】続くステップＳ３５９では、安定判別期間
カウンタＣＮＴＪＵＤＳＴを「１」だけデクリメント
し、次いでその安定判別期間カウンタＣＮＴＪＵＤＳＴ
の値が「０」であるか否かを判別する（ステップＳ３６
０）。安定判別期間カウンタＣＮＴＪＵＤＳＴは、イグ
ニッションスイッチオン時に所定判別カウント値ＸＣＪ
ＵＤＳＴに初期化される。したがって、最初はステップ
Ｓ３６０の答は否定（ＮＯ）となり、直ちにステップＳ
３６５に進む。

【０１８９】その後安定判別期間カウンタＣＮＴＪＵＤ
ＳＴが「０」となると、ステップＳ３６０からステップ
Ｓ３６１に進み、第１判定フラグＦＳＭＣＳＴＡＢ１が
「１」であるか否かを判別する。そして、第１判定フラ
グＦＳＭＣＳＴＡＢ１が「０」であるときは、第２判定
フラグＦＳＭＣＳＴＡＢ２を「０」に設定し（ステップ
Ｓ３６３）、第１判定フラグＦＳＭＣＳＴＡＢ１が
「１」であるときは、第２判定フラグＦＳＭＣＳＴＡＢ
２を「１」に設定する（ステップＳ３６２）。

【０１９０】続くステップＳ３６４では、安定判別期間
カウンタＣＮＴＪＵＤＳＴの値を所定判別カウント値Ｘ
ＣＪＵＤＳＴに設定するとともに、不安定検知カウンタ
ＣＮＴＳＭＣＳＴの値を「０」に設定し、ステップＳ３
６５に進む。ステップＳ３６５では、安定判別フラグＦ
ＳＭＣＳＴＡＢを、第１判定フラグＦＳＭＣＳＴＡＢ１
と第２判定フラグＦＳＭＣＳＴＡＢ２の論理和に設定す
る。第２判定フラグＦＳＭＣＳＴＡＢ２は、ステップＳ
３５６の答が肯定（ＹＥＳ）となり、第１判定フラグＦ
ＳＭＣＳＴＡＢ１が「０」に設定されても、安定判別期
間カウンタＣＮＴＪＵＤＳＴの値が「０」となるまで
は、「１」に維持される。したがって、安定判別フラグ
ＦＳＭＣＳＴＡＢも、安定判別期間カウンタＣＮＴＪＵ
ＤＳＴの値が「０」となるまでは、「１」に維持され
る。

【０１９１】本実施形態では、スロットル弁駆動装置１
０及びＥＣＵ７の一部（モータ６に駆動電流を供給する
出力回路）がプラントに相当し、ＥＣＵ７がスライディ
ングモードコントローラ、同定手段、振動信号発生手
段、及び強制加振入力算出手段を構成する。より具体的
には、図３０のステップＳ１９（図４０の処理）がスラ
イディングモードコントローラに相当し、図３０のステ
ップＳ１２〜Ｓ１８が同定手段に相当し、図４７のステ
ップＳ３１１〜Ｓ３１４が振動信号発生手段に相当し、
ステップＳ３１５〜Ｓ３２０が強制加振入力算出手段に
相当する。

【０１９２】（第２の実施形態）図５１は、本発明の第
２の実施形態にかかるプラントの制御装置、すなわち油
圧位置決め装置と、その制御装置の構成を示す図であ
る。このような油圧位置決め装置は、例えば内燃機関の
吸排気弁のバルブタイミングを連続的に変化させる連続
可変バルブタイミング機構に使用される。連続可変バル
ブタイミング機構は、吸排気弁を駆動するカムの回転位
相を変更することにより、吸排気弁の開閉タイミングを
ずらし、充填効率の向上とポンピングロスの低減を図る
ものである。

【０１９３】油圧位置決め装置は、ピストン６４と、ピ
ストン６４が嵌装された油圧シリンダ６１と、電動スプ
ール弁６７と、油圧ポンプ６５と、油圧ポンプ６５から
電動スプール弁６７に油圧を供給する油圧供給路６６
と、第１の油圧Ｐ１を油圧シリンダ６１の第１油圧室６
２に供給する第１の油路６８と、第２の油圧Ｐ２を油圧
シリンダ６１の第２油圧室６３に供給する第２の油路６
９と、電動スプール弁６７から排出される作動油をオイ
ルパン（図示せず）に戻す油圧放出路７０とを備えてい
る。

【０１９４】またピストン６４の位置ＰＡＣＴを検出す
るポテンショメータ７１が設けられており、検出位置Ｐ
ＡＣＴを示す信号が電子制御ユニット（ＥＣＵ）７２に
供給される。ＥＣＵ７２には、目標位置ＰＣＭＤが入力
され、ＥＣＵ７２は、検出位置ＰＡＣＴを目標位置ＰＣ
ＭＤに一致させるように、制御量ＤＵＴを算出し、制御
量ＤＵＴに応じた電気信号を電動スプール弁６７へ供給
する。

【０１９５】電動スプール弁６７は、制御量ＤＵＴに応
じて弁体（図示せず）の位置を移動させ、弁体の位置に
応じた第１及び第２の油圧Ｐ１，Ｐ２を出力する。第１
及び第２の油圧Ｐ１，Ｐ２の差圧ＤＰ（＝Ｐ１−Ｐ２）
が正の値であるときは、ピストン６４は図の右方向へ移
動し、逆に差圧ＤＰが負の値であるときは、ピストン６
４は図の左方向へ移動する。検出位置ＰＡＣＴが目標位
置ＰＣＭＤに一致した状態では、差圧ＤＰは「０」に保
持される。

【０１９６】図５２は、図５１に示す油圧位置決め装置
を適応スライディングモードコントローラを用いて制御
する場合の制御系の構成を示すブロック図である。制御
装置８０は、同定器８１と、適応スライディングモード
コントローラ８２と、スケジューラ８３と、減算器８５
及び８６とからなり、ＥＣＵ７２のＣＰＵで実行される
演算処理により実現される。

【０１９７】減算器８５は、検出位置ＰＡＣＴから基準
値ＰＢＡＳＥを減算することにより、検出位置偏差量Ｄ
ＰＡＣＴを算出し、減算器８６は、目標位置ＰＣＭＤか
ら基準値ＰＢＡＳＥを減算することにより、目標値ＤＰ
ＣＭＤを算出する。なお、基準値ＰＢＡＳＥは、油圧位
置決め装置の作動特性に基づいて予め最適な値に設定さ
れる。

【０１９８】本実施形態における検出位置ＰＡＣＴ及び
検出位置偏差量ＤＰＡＣＴが、第１の実施形態における
スロットル弁開度ＴＨ及びスロットル弁開度偏差量ＤＴ
Ｈに対応し、目標位置ＰＣＭＤ及び目標値ＤＰＣＭＤ
が、それぞれ第１の実施形態における目標開度ＴＨＲ及
び目標値ＤＴＨＲに対応する。

【０１９９】スケジューラ８３は、第１の実施形態にお
けるモデルパラメータスケジューラ２５と同様に、目標
値ＤＰＣＭＤに応じて基準モデルパラメータベクトルθ
ｂａｓｅを算出し、その基準モデルパラメータベクトル
θｂａｓｅを同定器８１に供給する。

【０２００】同定器８１は、制御入力としての制御量Ｄ
ＵＴ及び制御出力としての検出位置偏差量ＤＰＡＣＴに
応じて、第１の実施形態のモデルパラメータ同定器２２
と同様に、修正モデルパラメータベクトルθＬ(k)を算
出する。すなわち、同定誤差ｉｄｅ(n)が下記式（５
２）及び（５３）により算出される。ここで、入出力パ
ラメータベクトルζ(n)は、下記式（５４）で定義され
る。 ｉｄｅ(n)＝ＤＰＡＣＴ(n)(k)−ＤＰＡＣＴＨＡＴ(n) （５２） ＤＰＡＣＴＨＡＴ(n)＝θ^*(n-1)^Tζ(n) （５３） ζ^T(n)＝ ［ＤＰＡＣＴ(n-1)，ＤＰＡＣＴ(n-2)，ＤＵＴ(n-1)，１］ （５４）

【０２０１】そして同定誤差ｉｄｅ(n)を前記式（３
０）に適用するとともに、前記式（１４ｆ）、（１４
ｇ）、（１９ｂ）及び（３３）を用いることにより、モ
デルパラメータベクトルθ(n)が算出される。さらに算
出されたモデルパラメータベクトルθ(n)に対して、第
１の実施形態と同様の第１リミット処理を行うことによ
り、モデルパラメータベクトルθ^*(n)が算出される。さ
らにモデルパラメータベクトルθ^*(n)のオーバサンプリ
ング及び移動平均化処理を行うことにより、モデルパラ
メータベクトルθ’(k)を算出し、モデルパラメータベ
クトルθ’(k)に対して第１の実施形態と同様に第２リ
ミット処理を行うことにより、修正モデルパラメータベ
クトルθＬ(k)が算出される。

【０２０２】適応スライディングモードコントローラ８
２は、第１の実施形態の適応スライディングモードコン
トローラ２１と同様に、検出位置偏差量ＤＰＡＣＴを下
記式（５５）に適用して、等価制御入力Ｕｅｑ(k)を算
出する。さらに適応スライディングモードコントローラ
８２は、下記式（５６）により切換関数値σ(k)を算出
し、前記式（９）及び（１０ｃ）に切換関数値σ(k)を
適用して、到達則入力Ｕｒｃｈ(k)及び適応則入力Ｕａ
ｄｐ(k)を算出する。ただし、切換関数設定パラメータ
ＶＰＯＬＥ、制御ゲインＦ及びＧの設定は、本実施形態
の制御対象（油圧位置決め装置）に適したものとする。 Ｕｅｑ(k)＝(１／ｂ１){(１−ａ１−ＶＰＯＬＥ）ＤＰＡＣＴ(k) ＋（ＶＰＯＬＥ−ａ２）ＤＰＡＣＴ(k-kO)−ｃ１｝ （５５） σ(k)＝（ＤＰＡＣＴ(k)−ＤＰＣＭＤ(k)） ＋ＶＰＯＬＥ（ＤＰＡＣＴ(k-k0)−ＤＰＣＭＤ(k-k0)） （５６）

【０２０３】さらに適応スライディングモードコントロ
ーラ８２は、式（５６）により算出される切換関数値σ
(k)を前記式（２２）に適用して、非線形入力Ｕｎｌ(k)
を算出する。ただし、非線形入力ゲインＫｎｌの設定
は、本実施形態の制御対象に適したものとする。

【０２０４】さらに適応スライディングモードコントロ
ーラ８２は、式（５２）により算出される同定誤差ｉｄ
ｅ(n)を前記式（２３）に適用することにより、強制加
振入力Ｕｗａｖｅを算出する。ただし、ディザ入力基本
ゲインＫｗａｖｅ及びディザ信号値Ｆｗａｖｅの設定
は、本実施形態の制御対象に適したものとする。

【０２０５】さらに適応スライディングモードコントロ
ーラ８２は、下記式（５７）によりダンピング入力Ｕｄ
ａｍｐ(k)を算出する。ただし、ダンピング制御ゲイン
Ｋｄａｍｐの設定は、本実施形態の制御対象に適したも
のとする。 Ｕｄａｍｐ(k)＝−Ｋｄａｍｐ×（ＤＡＣＴ(k)−ＤＡＣＴ(k-1)）／ｂ１ （５７） そして、適応スライディングモードコントローラ８２
は、等価制御入力Ｕｅｑ、到達則入力Ｕｒｃｈ(k)、適
応則入力Ｕａｄｐ(k)、非線形入力Ｕｎｌ(k)、強制加振
入力Ｕｗａｖｅ(k)、及びダンピング入力Ｕｄａｍｐ(k)
を加算することにより、制御入力Ｕｓｌ（＝ＤＵＴ）を
算出する。

【０２０６】したがって、制御装置８０によれば、第１
の実施形態における制御出力ＴＨ及び目標開度ＴＨＲ
を、それぞれ制御出力ＰＡＣＴ及び目標位置ＰＣＭＤに
置き換えた制御が実行されるので、第１の実施形態と同
様に、制御出力ＰＡＣＴは目標位置ＰＣＭＤに追従する
ように良好なロバスト性をもって制御される。

【０２０７】本実施形態では、図５２の油圧位置決め装
置がプラントに相当し、ＥＣＵ７２が、スライディング
モードコントローラ、同定手段、振動信号発生手段、及
び強制加振入力算出手段を構成する。

【０２０８】なお本発明は上述した実施形態に限るもの
ではなく、種々の変形が可能である。例えば第２の実施
形態では、油圧式の位置決め装置を示したが、油圧に代
えて空気圧を用いる空気圧位置決め装置について、第２
の実施形態に示した制御装置８０による制御を適用する
ようにしてもよい。

【０２０９】また制御対象の出力を目標値に一致させる
フィードバック制御を実行し、その制御偏差の減衰特性
を指定可能な応答指定型コントローラは、適応スライデ
ィングモードコントローラに限らず、スライディングモ
ード制御と同様な制御結果を実現するバックステッピン
グ制御を行うコントローラであってもよい。

【０２１０】また上述した実施形態では、モデルパラメ
ータの同定演算の周期は、第２の周期ΔＴ２と同一とし
たが、必ずしも同一としなくてもよく、第１の周期ΔＴ
１と第２の周期ΔＴ２の間の周期に設定したり、第２の
周期ΔＴ２より長い周期に設定するようにしてもよい。

【０２１１】また上述した実施形態では、切換関数σの
算出にかかる偏差ｅ(k)のサンプリング時間間隔を示す
パラメータｋ０を、第２の周期ΔＴ２に相当する離散時
間であるΔＴ２／ΔＴ１に設定したが、「１」より大き
い他の整数値に設定するようにしてもよい。

【０２１２】

【発明の効果】以上詳述したように請求項１に記載の発
明によれば、所定周期及び所定振幅の振動信号を発生
し、該振動信号の振幅を、モデルパラメータベクトルの
同定誤差に応じて補正することにより、強制加振入力が
算出され、制御対象であるプラントは、強制加振入力を
含む制御入力により制御される。強制加振入力を用い
て、制御入力を微少に絶えず振動させることにより、目
標値の微小変化に対するプラント出力の追従性が、摩擦
によって低下することを防止することができる。さら
に、モデルパラメータベクトルの同定誤差には、プラン
トに含まれる摺動部材の摩擦特性の変化が反映されるの
で、同定誤差に応じて振動信号の振幅を補正することに
より、摩擦特性の変化に対応した適切な強制加振入力を
得ることができる。

【０２１３】請求項２に記載の発明によれば、振動信号
の所定周期は、プラントの機械的共振周期より短く設定
されるので、強制加振入力に起因する制御系の共振を防
止することができる。

【０２１４】請求項３に記載の発明によれば、強制加振
入力を含む制御入力により、スロットル弁駆動装置が制
御される。したがって、スロットル弁駆動装置に含まれ
る摺動部材の摩擦の影響により、目標開度の微小変化に
対する追従性が低下することが防止される。また、摺動
部材の摩擦特性が経時変化しても、制御性能を維持する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は本発明の第１の実施形態にかかるスロッ
トル弁駆動装置及びその制御装置の構成を示す図であ
る。

【図２】図１の電子制御ユニット（ＥＣＵ）により実現
される機能を示す機能ブロック図である。

【図３】スライディングモードコントローラの制御特性
と、切換関数設定パラメータ（ＶＰＯＬＥ）の値との関
係を示す図である。

【図４】スライディングモードコントローラの制御ゲイ
ン（Ｆ，Ｇ）の設定範囲を示す図である。

【図５】モデルパラメータのドリフトを説明するための
図である。

【図６】同定誤差（ｉｄｅ）のローパスフィルタ処理を
説明するための図である。

【図７】制御対象の出力の周波数成分を説明するための
図である。

【図８】制御対象の出力の変化速度に対してサンプリン
グ周期が短い場合を説明するための図である。

【図９】サンプリング周波数の設定を説明するための図
である。

【図１０】制御偏差（ｅ(k)）の減衰特性を示す図であ
る。

【図１１】スロットル弁開度偏差量（ＤＴＨ）の変化波
形を示す図である。

【図１２】図１１の変化波形に対応する切換関数値
（σ）の変化波形を示す図である。

【図１３】スライディングモードコントローラの制御ゲ
イン（Ｆ，Ｇ）の設定方法を説明するための図である。

【図１４】制御ゲイン（Ｆ，Ｇ）が急変した場合の問題
点を説明するためのタイムチャートである。

【図１５】第２の周期（ΔＴ２）を制御周期とした場合
を説明するためのタイムチャートである。

【図１６】モデルパラメータを第２の周期（ΔＴ２）で
算出し、制御周期を第１の周期（ΔＴ１）とした場合を
説明するためのタイムチャートである。

【図１７】モデルパラメータの移動平均化演算を説明す
るためのタイムチャートである。

【図１８】適応則入力（Ｕａｄｐ）による定常偏差の収
束を示すタイムチャートである。

【図１９】非線形入力（Ｕｎｌ）を説明するためのタイ
ムチャートである。

【図２０】非線形入力ゲイン（Ｋｎｌ）を算出するため
のテーブルを示す図である。

【図２１】ディザ信号値（Ｆｗａｖｅ）の推移を示すタ
イムチャートである。

【図２２】強制加振入力の周波数（ｆｗａｖｅ）と、制
御対象の共振周波数（ｆｒ）との関係を示す図である。

【図２３】強制加振入力（Ｕｗａｖｅ）による同定誤差
（ｉｄｅ）の低減効果を説明するためのタイムチャート
である。

【図２４】スロットル弁開度偏差量（ＤＴＨ）のオーバ
シュートとその改善を説明するためのタイムチャートで
ある。

【図２５】ダンピング制御ゲインの基本値（Ｋｄａｍｐ
ｂｓ）及び補正係数（Ｋｋｄａｍｐ）を設定するための
テーブルを示す図である。

【図２６】モデルパラメータ（ａ１”，ａ２”）のリミ
ット処理を説明するための図である。

【図２７】基準モデルパラメータ（ａ１ｂａｓｅ，ａ２
ｂａｓｅ，ｂ１ｂａｓｅ）の設定方法を説明するための
図である。

【図２８】従来の基準モデルパラメータ（ｂ１ｂａｓ
ｅ）の設定方法の問題点を説明するためのタイムチャー
トである。

【図２９】本実施形態のおける基準モデルパラメータ
（ｂ１ｂａｓｅ）の設定方法を説明するためのタイムチ
ャートである。

【図３０】スロットル弁開度制御処理の全体構成を示す
フローチャートである。

【図３１】図３０の処理で実行される状態変数設定処理
のフローチャートである。

【図３２】図３０の処理で実行されるモデルパラメータ
の同定演算処理のフローチャートである。

【図３３】図３２の処理で実行される同定誤差（ｉｄ
ｅ）の演算処理のフローチャートである。

【図３４】図３０の処理で実行される第１リミット処理
のフローチャートである。

【図３５】図３４の処理で実行されるモデルパラメータ
（ａ１”，ａ２”）のリミット処理のフローチャートで
ある。

【図３６】図３５の処理を説明するための図である。

【図３７】図３４の処理で実行されるモデルパラメータ
（ｂ１”）のリミット処理のフローチャートである。

【図３８】図３４の処理で実行されるモデルパラメータ
（ｃ１”）のリミット処理のフローチャートである。

【図３９】図３０の処理で実行される第２リミット処理
のフローチャートである。

【図４０】図３０の処理で実行される制御入力（Ｕｓ
ｌ）の算出処理のフローチャートである。

【図４１】図４０の処理で実行される切換関数値（σ）
の演算処理のフローチャートである。

【図４２】図４１の処理で実行される切換関数設定パラ
メータ（ＶＰＯＬＥ）の演算処理のフローチャートであ
る。

【図４３】図４２の処理で使用されるテーブルを示す図
である。

【図４４】図４０の処理で実行される到達則入力（Ｕｒ
ｃｈ）の演算処理のフローチャートである。

【図４５】図４０の処理で実行される適応則入力（Ｕａ
ｄｐ）の演算処理のフローチャートである。

【図４６】図４０の処理で実行される非線形入力（Ｕｎ
ｌ）の演算処理のフローチャートである。

【図４７】図４０の処理で実行される強制加振入力（Ｕ
ｗａｖｅ）の演算処理のフローチャートである。

【図４８】図４７の処理で使用されるテーブルを示す図
である。

【図４９】図４０の処理で実行されるダンピング入力
（Ｕｄａｍｐ）の演算処理のフローチャートである。

【図５０】図３０の処理で実行されるスライディングモ
ードコントローラの安定判別処理のフローチャートであ
る。

【図５１】本発明の第２の実施形態にかかる油圧位置決
め装置の構成を示す図である。

【図５２】図５１に示す装置を含む制御系の構成を示す
ブロック図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ３ スロットル弁 ７ 電子制御ユニット １０ スロットル弁駆動装置 ２１ 適応スライディングモードコントローラ（振動信
号発生手段、強制加振入力算出手段） ２２ モデルパラメータ同定器（同定手段） ２４ 目標開度設定部 ２５ モデルパラメータスケジューラ ７２ 電子制御ユニット ８１ 同定器（同定手段） ８２ 適応スライディングモードコントローラ（振動信
号発生手段、強制加振入力算出手段） ８３ スケジューラ

フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｇ０５Ｂ 13/02 Ｇ０５Ｂ 13/02 Ｄ (72)発明者 橋本 英史 埼玉県和光市中央１丁目４番１号 株式会 社本田技術研究所内 Ｆターム(参考） 3G065 CA00 DA05 FA11 GA41 KA36 3G301 JA11 LA01 LA03 LC03 ND01 ND41 PA11A PA11Z 5H004 GA03 GA14 GB20 HA07 HB07 JA03 KA32 KA74 KB28 KC45 LA02 LA03 LA07 LA12 MA12 MA36

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 プラントをモデル化した制御対象モデル
   のモデルパラメータベクトルを同定する同定手段と、該
   同定手段により同定されたモデルパラメータベクトルを
   用いて前記プラントを制御するコントローラとを備えた
   プラントの制御装置において、 前記同定手段は、同定されるモデルパラメータベクトル
   の同定誤差を算出する同定誤差算出手段を備え、前記コ
   ントローラは、所定周期及び所定振幅の振動信号を発生
   する振動信号発生手段と、該振動信号の振幅を前記同定
   誤差に応じて補正することにより、強制加振入力を算出
   する強制加振入力算出手段とを備え、前記プラントへの
   制御入力は前記強制加振入力を含むことを特徴とするプ
   ラントの制御装置。
2. 【請求項２】 前記所定周期は、前記プラントの機械的
   共振周期より短く設定されていることを特徴とする請求
   項１に記載のプラントの制御装置。
3. 【請求項３】 前記プラントは、内燃機関のスロットル
   弁と、該スロットル弁を駆動する駆動手段とを有するス
   ロットル弁駆動装置を含み、前記コントローラは、前記
   スロットル弁の開度を目標開度に一致させるように、前
   記スロットル弁駆動装置への制御入力を決定するパラメ
   ータを算出することを特徴とする請求項１または２に記
   載のプラントの制御装置。