JP2005003071A

JP2005003071A - Shift ratio control device for continuously variable transmission

Info

Publication number: JP2005003071A
Application number: JP2003166399A
Authority: JP
Inventors: Yutaka Kaneko; 金子　　豊; Kazutaka Adachi; 和孝安達
Original assignee: Nissan Motor Co Ltd
Current assignee: Nissan Motor Co Ltd
Priority date: 2003-06-11
Filing date: 2003-06-11
Publication date: 2005-01-06

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an excessive change in the output of a feedforward compensator even when an operated condition is changed. <P>SOLUTION: A shift ratio control device comprises a means for estimating the high order transmission function of a continuously variable transmission depending on the operated condition, an arrival shift ratio computing means for computing an arrival shift ratio, a responsiveness compensation part B32 for computing a target shift ratio in accordance with the arrival shift ratio and standard response, a dynamic property compensation output correction part B34 for computing a feedback correction amount for a shift ratio command value in accordance with a deviation between a target shift ratio and an actual shift ratio, a dynamic property compensation part B31 for computing a dynamic property compensation output with feedforward from the standard response and a reverse system for the high order transmission function, a means for correcting the shift ratio command value in accordance with the feedback correction amount and the feedforward dynamic property compensation output, and a means for controlling the continuously variable transmission in accordance with the shift ratio command value. The dynamic property compensation part B31 estimates the coefficient of the high order transmission function of the continuously variable transmission in accordance with the operated condition and sets a coefficient d<SB>0</SB>of the minimum order constituting the denominator out of the coefficients constituting the high order transmission function, as a constant term. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、無段変速機の変速比を制御する変速比制御システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ステップモータ等を用いて変速制御弁を駆動することで可変プーリのプーリ溝幅を変更し、設計者が希望する動特性で変速比が目標とする変速比に追従するように変速制御を行うＶベルト式無段変速機が知られている。
【０００３】
このようなＶベルト式無段変速機の変速比制御システムとしては、例えば、特開平２０００−２４０７８０号公報等に開示されたものがある。
【０００４】
このような変速比制御システムでは、設計者が希望する変速比応答を実現する動特性補償部と、目標変速比と実変速比の偏差から動特性補償部の出力を補正する応答性補償部から構成される。この制御系は２自由度設計であるため、設計者は希望する変速比応答（以下規範応答とする）を安定性とは独立して設定できる。動特性補償部は、規範応答Ｇ_Ｔ（ｓ）と制御対象Ｇ_ｐ（ｓ）の逆系を掛け合わせたフィードフォワード補償器Ｇ_Ｆ（ｓ）から構成される。制御対象Ｇ_ｐ（ｓ）は、同定実験に基づき作成した高次の伝達関数の係数（制御対象パラメータ）マップを参照して算出され、車速、ライン圧、実変速比等の運転状況により変わる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２４０７８０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記従来例では、制御対象の数式モデルＧ_ｐ（ｓ）が車速の変化など運転状態の変化があると、上述のフィードフォワード補償器Ｇ_Ｆ（ｓ）の出力が急変し、変速比応答が悪化するという問題点があった。
【０００７】
特に、サーボ入力が一定の場合でも制御対象Ｇ_ｐ（ｓ）のパラメータが変化することで、フィードフォワード補償器Ｇ_Ｆ（ｓ）の出力が大きく変化してしまい、変速応答性が悪化するという問題があった。
【０００８】
また、制御対象の数式モデルが高次になるほど、変化するパラメータが多いので、上記のようなフィードフォワード補償器の出力の過大な変化が顕著に現れる、という問題がある。
【０００９】
そこで、本発明は上記問題点に鑑みてなされたもので、運転状態が変化した場合でも、フィードフォワード補償器の出力の過大な変化を抑制して変速比応答の悪化を防ぐことを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、運転状態に応じて無段変速機の高次伝達関数を推定する伝達関数推定手段と、運転状態に応じて無段変速機の到達変速比を演算する到達変速比演算手段と、前記到達変速比と、所定の規範応答に基づいて目標変速比を演算する目標変速比演算手段と、前記目標変速比と実変速比との偏差に基づき変速比指令値のフィードバック補正量を演算するフィードバック補正量演算手段と、前記規範応答と前記高次伝達関数の逆系を掛け合わせてフィードフォワードによる動特性補償出力を演算するフィードフォワード補償手段と、前記フィードバック補正量とフィードフォワード動特性補償出力に基づいて前記変速比指令値を補正する変速比指令値補正手段と、補正後の変速比指令値に基づき無段変速機を制御する制御手段と、を備えた無段変速機の変速比制御装置において、
前記伝達関数推定手段は、前記無段変速機の高次伝達関数の係数を運転状態に基づいて推定し、前記高次伝達関数を構成する係数のうち分母を構成する最低次数の係数を定数項とする。
【００１１】
【発明の効果】
したがって、本発明は、制御対象の伝達特性を変えることなく無段変速機の高次伝達関数を構成する係数のうち分母を構成する最低次数の係数を常時一定にすることにより、車速などの運転状態が急変した場合でも、フィードフォワード補償手段の出力が急変するのを抑制しながらも、良好な変速応答を得ることができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を添付図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は、発明を適用したＶベルト式無段変速機の変速比制御装置の概略構成図を示し、変速比制御システムは、無段変速機４と、その変速比を制御するＣＶＴコントロールユニット１とから構成される。
【００１４】
無段変速機４は、前後進切替機構１０及びトルクコンバータ１１を介して図示しないエンジンに接続される変速機構部１７と、変速機構部１７への油圧供給を制御する油圧コントロールユニット３と、油圧コントロールユニット３内の図示しない変速制御弁を駆動するステップモータ２とを備える。
【００１５】
変速機構部１７は、プーリ溝幅を変更可能な一対の可変プーリ５、６と、それらに掛け回されるＶベルト７とを備えたいわゆるＶベルト式無段変速機構であり、可変プーリ５、６のプーリ溝幅を変更することで変速比を無段階に変更することができる。
【００１６】
油圧コントロールユニット３内の変速制御弁は、ステップモータ２の角位置に応じて駆動され、可変プーリ５、６の可動円錐板の背面に設けられた油圧シリンダ８、９に供給される油圧が調整される。この結果、可変プーリ５、６のプーリ溝幅が相反的に変更され、変速機構部１７の変速比が変更される。
【００１７】
ＣＶＴコントロールユニット１には、スロットル開度センサ１２からのスロットル開度信号ＴＶＯ（またはアクセル操作量に応じた信号）、インヒビタースイッチ１３からのシフトレバー位置信号、油温センサ１４からの油温信号の他、変速機構部１７の入力回転速度センサ１５からの入力回転速度信号Ｎ_ｐｒｉ、出力回転速度センサ１６からの出力回転速度信号Ｎ_ｓｅｃ等が入力される。
【００１８】
ＣＶＴコントロールユニット１は、これら各種入力信号に基づき最終的な目標変速比である到達変速比ｉ_ＰＴを演算し、変速機構部１７の実変速比ｉ_ＰＲが所定の動特性で到達変速比ｉ_ＰＴに近づくよう変速比指令値ｉ_ＰＣＦを演算する。変速比指令値ｉ_ＰＣＦはＣＶＴコントロールユニット１で角位置指令値θ_Ｃに変換された後ステップモータ２に出力される。
【００１９】
ＣＶＴコントロールユニット１の内部構成を図２に示す。
【００２０】
図２に示すように、ＣＶＴコントロールユニット１は、到達変速比演算部Ｂ１と、実変速比演算部Ｂ２と、変速比指令値演算部Ｂ３と、変速比指令値変換部Ｂ４から構成される。到達変速比演算部Ｂ１は、上述したスロットル開度信号ＴＶＯ、入力軸回転信号（入力軸回転速度）Ｎ_ｐｒｉ、出力軸回転信号（出力軸回転速度）Ｎ_ＳＥＣ等に基づき到達変速比ｉ_ＰＴを演算し、それを変速比指令値演算部Ｂ３に出力する。
【００２１】
到達変速比ｉ_ＰＴは、例えば、スロットル開度ＴＶＯをパラメータとして出力軸回転信号Ｎ_ｓｅｃに応じた到達変速比ｉ_ＰＴを設定したマップを参照することにより求められる。
【００２２】
実変速比演算部Ｂ２は、変速機構部１７の入力軸回転信号Ｎ_ｐｒｉと出力軸回転信号Ｎ_ｓｅから、
【００２３】
【数１】

により、変速機構部１７の実変速比ｉ_ＰＲを演算し、それを変速指令値演算部Ｂ３に出力する。
【００２４】
変速指令値演算部Ｂ３は、到達変速比ｉ_ＰＴと実変速比ｉ_ＰＲに基づき、設計者が希望する変速比応答を実現するための変速比指令値ｉ_ＰＣＦを演算し、それを変速比指令値変換部Ｂ４に出力する。
【００２５】
変速比指令値変換部Ｂ４は、変速比指令値ｉ_ＰＣＦをステップモータ２の角位置と変速機構部１７の変速比との関係を規定するマップを参照して角位置指令値θｃに変換し、それをステップモータ２に出力する。
【００２６】
次に、図２から図３を参照しながら、ＣＶＴコントロールユニット１が実行する変速比制御について詳述する。なお、図３は、変速比制御システムのブロック図である。
【００２７】
変速比制御システムは大きく分けて動特性補償部Ｂ３１と、応答性補償部Ｂ３２と、変速比指令値変換部Ｂ４と、無段変速機４（ステップモータ２、油圧コントロールユニット３、変速機構部１７）とから構成される。
【００２８】
ここで無段変速機４の動特性は次式に示すような３次／４次の高次伝達関数で表すことができる。
【００２９】
【数２】

ただし、Ｋ_Ｐ：無段変速機４のゲイン
ｎ_３、ｎ_２、ｎ_１、ｎ_０、ｄ_４、ｄ_３、ｄ_２、ｄ_１、ｄ_０：無段変速機の動特性を表すパラメータ（係数）である。
【００３０】
ステップモータ２の角位置に対する変速機構部１７の変速比は、図５に示すように比例関係にないので、無段変速機４のゲインＫ_Ｐは変速機構部１７の実変速比ｉ_ＰＲに応じて算出される。なお、図５は、ステップモータ２の角位置（ステップ数）と変速比の関係を示している。
【００３１】
また、無段変速機４の動特性を表わす上記（２）式の各係数は、出力軸回転速度Ｎ_ｓｅｃに応じて変化するので、出力軸回転速度Ｎ_ｓｅｃから同定実験に基づき作成した図６に示すマップを参照して算出される。
【００３２】
なお、無段変速機のゲインはＫ_Ｐで表すため、伝達特性を示す項の定常ゲインが１となるように各係数を決める。
【００３３】
以上のことを踏まえ、図３に示す変速比制御システムの各要素について説明する。まず、動特性補償部Ｂ３１について説明すると、動特性補償部Ｂ３１はいわゆるフィードフォワード補償器であり、設計者が希望する変速比応答が次の（３）式
【００３４】
【数３】

ただし、ξ、ω：設計者が希望する変速比応答を得るためのパラメータ
で与えられると、実変速比ｉ_ＰＲが動特性Ｇ_Ｔ（ｓ）で追従するように次の（４）式に基づきフィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦを演算する。つまり、動特性補償部Ｂ３１は、４次／５次フィルタで構成される。
【００３５】
【数４】

この（４）式の動特性補償部Ｂ３１のブロック図を図４に示す。ただし、各ゲインｇａｉｎ０〜ｇａｉｎ１１は、
【００３６】
【数５】

より決定される。
【００３７】
しかし、同定実験によって得られた図６に示すマップに基づき各係数から無段変速機４の動特性を推定してフィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦを算出した場合、出力軸回転速度Ｎ_ｓｅｃの変化に伴い上記（２）、（４）および（５）式おける制御対象の各係数が変化し、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦが急変することで、変速比応答が悪化してしまう問題点がある。
【００３８】
ここで、同定実験により求めた各係数ｄ_０〜ｄ_４及びｎ_０〜ｎ_３は、上記（２）式の高次の伝達関数において、係数ｄ_０〜ｄ_４が図６（Ａ）の分母の係数であり、係数ｎ_０〜ｎ_３は図６（Ｂ）の分子の係数となる。
【００３９】
各係数ｄ_０〜ｄ_４及びｎ_０〜ｎ_３は出力軸回転速度（図中ＯＵＴＲＥＶ）または車速に応じて変化するもので上記（５）式に示した各ｇａｉｎも車速に応じて変化することになる（ただし、図６（Ａ）において係数ｄ_４は、一定であるので、ゲインｇａｉｎ９は車速に拘わらず一定となる）。
【００４０】
ここで、上記（５）式のｇａｉｎ５、ｇａｉｎ１０は、それぞれ係数ｎ_０とｄ_０に応じて変化し、係数ｎ_０、ｄ_０は図６（Ａ）、（Ｂ）で示すように出力軸回転速度が０〜２０００［ｒｐｍ］で大きく変化する。特に、図４で示すように、ｇａｉｎ１０＝ｎ_０／ｄ_０はフィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦを大きく変化させることができ、また、ｇａｉｎ５＝ｄ_０はステップモータの角位置を示す値であるのでフィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦに大きな影響を与えるので、この係数ｄ_０、ｎ_０の変化がフィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦに大きく影響してしまう。
【００４１】
この結果、サーボ入力（到達変速比）が一定の場合でも、出力軸回転数の変化に呼応して、係数ｎ_０、ｄ_０が変化するとフィードフォワード動特性補償出力（フィードフォワード出力）ｉ_ＰＦＦが大きく変化するため変速応答性が悪化する場合が生じる。
【００４２】
そこで、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦに大きな影響を与えるｇａｉｎ０、ｇａｉｎ５を構成する係数ｎ_０、ｄ_０を、図７（Ａ）、（Ｂ）で示すように、出力軸回転数または車速に係わらず一定の値に設定する。特に、定常ゲイン（Ｋ_Ｐ）が１のときには、係数ｎ_０、ｄ_０を同値とするのが望ましい。
【００４３】
これにより、上記（２）式に示した無段変速機の高次の伝達関数Ｇ_Ｐ（ｓ）のうちゲインＫ_Ｐを除く０次の係数ｎ_０、ｄ_０を定数項として扱うことにより、車速が急変した場合でも、フィードフォワード補償器の出力ｉ_ＰＦＦが急変するのを抑制でき、良好な変速応答を得ることができるのである。特に、上記のように係数ｎ_０、ｄ_０を同値の定数としておけば、ｇａｉｎ１０＝ｎ_０／ｄ_０は常に１であるから車速の影響を受けることがなく、過剰な変速応答を抑制できる。
【００４４】
さらに、少なくとも、上記（２）式の伝達関数ＧＰ（ｓ）のうち分母の０次の係数でステップモータの角位置を示す値であるｄ_０を定数とするだけでも良く、上記ｇａｉｎ５を一定にし、ｇａｉｎ１０の分母を一定とすることにより、車速（出力軸回転数）の変化によるフィードフォワード補償器の出力の過大な変化を抑制して変速応答の悪化を抑制することが可能となるのである。
【００４５】
次に、応答性補正部Ｂ３２について説明する。この応答性補正部Ｂ３２は目標変速比演算部Ｂ３３と動特性補償出力補正部Ｂ３４から構成される。
【００４６】
目標変速比演算部Ｂ３３では、到達変速比ｉ_ＰＴを入力として設計者が希望する変速比応答である目標変速比ｉ_ＰＭを次の（６）式に基づき演算する。なお、目標変速比ｉ_ＰＭは実変速比ｉ_ＰＲが最終的な到達変速比ｉ_ＰＴに至るまでの過渡的な目標変速比である。
【００４７】
【数６】

動特性補償出力補正部Ｂ３４では、積分特性を有し、制御対象のパラメータの変化に対し安定性が補償されているフィルタを用いてフィードバック動特性補償出力補正値ｉ_ＰＦＢを規範応答ｉ_ＰＭと実変速比ｉ_ＰＲから算出する。
【００４８】
上記フィードバック動特性補償補正出力ｉ_ＰＦＢ、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦから変速比指令値ｉ_ｐｃは次の（７）式より算出される。
【００４９】
【数７】

この（７）式から算出される最終変速比指令値ｉｐｃを用いることにより、パラメータ変動や外乱の影響を受けにくく、かつ設計者が希望する変速比応答が得られる。
【００５０】
ただし、上記図５で示したように、変速機構部１７の変速比とステップモータ２の角位置は比例関係にないので、変速比指令値変換部Ｂ４において、図５に示したマップを参照して変速比指令値ｉｐｃをステップモータ角位置指令値θｃに変換し、これをステップモータ２に出力する。
【００５１】
以上のように、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦに大きな影響を与えるｇａｉｎ１０の係数ｎ_０、ｄ_０を、出力軸回転速度または車速に係わらず一定の値に設定し、係数ｎ_０、ｄ_０を定数項として扱うことにより、車速が急変した場合でも、フィードフォワード補償器の出力が急変するのを抑制でき、良好な変速応答を得ることができるのである。
【００５２】
図８は、第２の実施形態を示し、前記第１実施形態の図７に示した係数のマップを変更したもので、その他の構成は前記第１実施形態と同様である。
【００５３】
この図８のマップは、上記（２）式に示した伝達関数の分母分子を定数項ｄ_０、ｎ_０で除算し、その係数をもとに作成した出力軸回転速度（または車速）に関する各係数ｄ_０〜ｄ_４、ｎ_０〜ｎ_３のマップである。この図８のマップを用いて制御対象を推定し、上記（４）式および図４のブロック図からフィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦを算出する。
【００５４】
この場合も、前記第１実施形態と同様に、フィードフォワード補償器の出力が急変するのを抑制でき、良好な変速応答を得ることができる。
【００５５】
次に、従来の変速比制御システムと本発明の変速比応答について比較を行う。
【００５６】
図９は従来の変速比制御システム、図１０は本発明の変速比制御システムを用いて、変速比指令値を一定にし、車両を加速して出力軸回転速度を変化させた結果である。
【００５７】
従来のシステムでは、出力軸回転速度の変化により上記（４）式で用いる制御対象のパラメータ（係数ｎ_０、ｄ_０）が図６に応じて変化することで、フィードフォワード動特性補償出力も変化し、変速比指令値が一定にもかかわらず、実変速比が変化している。
【００５８】
これに対して本発明の変速比制御システムは、上記第１実施形態及び第２実施形態ともに、上記（２）式に示した無段変速機の伝達関数Ｇ_Ｐ（ｓ）のうちゲインＫ_Ｐを除く０次の係数ｎ_０、ｄ_０を定数項として扱うことにより、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦは一定であり、実変速比ｉ_ＰＲも変化しない。
【００５９】
次に、ダウン方向のスイッチ変速（例えば、キックダウン変速）中に出力軸回転速度を変化させた結果について、図１１から図１３に示す。
【００６０】
図１１は従来の変速比制御システムであり、出力軸回転速度（図中ＯＵＴＲＥＶ）の変化に伴い、係数ｎ_０、ｄ_０が図６に応じて変化することで、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦも変化し、ハンチングした変速比応答を示している。
【００６１】
これに対して図１２は、本発明における第１実施形態の変速比制御システムであり、伝達関数Ｇ_Ｐ（ｓ）のうちゲインＫ_Ｐを除く０次の係数ｎ_０、ｄ_０を定数項としたので、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦは出力軸回転速度（図中ＯＵＴＲＥＶ）の変化の影響を受けておらず、実変速比ｉ_ＰＲにハンチング等を生じることなく良好な変速比応答を示している。
【００６２】
こうして、運転状態が変化した場合でも、フィードフォワード補償器の出力の過大な変化を抑制しながらも、良好な変速応答を確保することができるのである。
【００６３】
しかしながら、上記第１実施形態では、図７に示すマップを用いて制御対象を推定しているため、上記（４）式を計算する際、モデル化誤差を生じており、規範応答ｉ_ＰＭと実変速比ｉ_ＰＲに微小な偏差が生じている。
【００６４】
図１３は、本発明における第２実施形態の変速比制御システムであり、出力軸回転速度（図中ＯＵＴＲＥＶ）の影響がなく、かつ、モデル化誤差も生じておらず、実変速比ｉＰＲ、規範応答ｉ_ＰＭはほぼ一致して良好な変速比応答を示している。
【００６５】
以上、本発明をＶベルト式無段変速機の変速比制御システムに適用した実施形態について説明したが、本発明の適用可能な範囲はこれに限定されるものでは無く、ステップモータ等を用いて変速比制御を行う変速比制御システムであれば広く適用できるものである。また、変速比制御システムのブロック図もここで示したものに限定されるものではなく、これらと等価なものであればよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態を示す無段変速機の変速制御システムの概略構成図。
【図２】同じくコントローラの概略構成図。
【図３】変速比制御システムのブロック図。
【図４】動特性補償部Ｂ３１のブロック図。
【図５】ステップモータの角位置と変速比の関係を示すマップである。
【図６】各係数を示すマップで、（Ａ）は分母の係数ｄ_０〜ｄ_４と出力軸回転速度の関係を示すマップで、（Ｂ）の分子の係数ｎ_０〜ｎ_３と出力軸回転速度の関係を示すマップである。
【図７】各係数のうちｄ_０とｎ_０を定数項としたマップで、（Ａ）は分母の係数ｄ_０〜ｄ_４と出力軸回転速度の関係を示すマップで、（Ｂ）の分子の係数ｎ_０〜ｎ_３と出力軸回転速度の関係を示すマップである。
【図８】第２の実施形態を示し、各係数のうちｄ_０とｎ_０を定数項としたマップで、（Ａ）は分母の係数ｄ_０〜ｄ_４と出力軸回転速度の関係を示すマップで、（Ｂ）の分子の係数ｎ_０〜ｎ_３と出力軸回転速度の関係を示すマップである。
【図９】従来の変速比制御システムにおける変速比指令値、実変速比、出力軸回転速度、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦ、到達変速比ｉ_ＰＴと時間の関係を示すグラフである。
【図１０】本発明の変速比制御システムにおける変速比指令値、実変速比、出力軸回転速度、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦ、到達変速比ｉ_ＰＴと時間の関係を示すグラフである。
【図１１】従来の変速比制御システムでスイッチ変速を行ったときの変速比指令値、実変速比、出力軸回転速度、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦ、到達変速比ｉ_ＰＴと時間の関係を示すグラフである。
【図１２】本発明の第１実施形態の変速比制御システムでスイッチ変速を行ったときの変速比指令値、実変速比、出力軸回転速度、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦ、到達変速比ｉ_ＰＴと時間の関係を示すグラフである。
【図１３】本発明の第２実施形態の変速比制御システムでスイッチ変速を行ったときの変速比指令値、実変速比、出力軸回転速度、フィードフォワード動特性補償出力ｉ_ＰＦＦ、到達変速比ｉ_ＰＴと時間の関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１ＣＶＴコントロールユニット
４無段変速機
Ｂ１到達変速比演算部
Ｂ２実変速比演算部
Ｂ３変速比指令値演算部
Ｂ４変速比指令値変換部
Ｂ３１動特性補償部
Ｂ３２応答性補償部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gear ratio control system for controlling a gear ratio of a continuously variable transmission.
[0002]
[Prior art]
By changing the pulley groove width of the variable pulley by driving the speed change control valve using a step motor or the like, the speed change control is performed so that the speed change ratio follows the target speed change ratio with the dynamic characteristics desired by the designer. A belt type continuously variable transmission is known.
[0003]
An example of such a transmission ratio control system for a V-belt continuously variable transmission is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2000-240780.
[0004]
In such a gear ratio control system, a dynamic characteristic compensator that realizes the gear ratio response desired by the designer, and a responsiveness compensator that corrects the output of the dynamic characteristic compensator from the deviation between the target gear ratio and the actual gear ratio. Composed. Since this control system has a two-degree-of-freedom design, the designer can set a desired transmission ratio response (hereinafter referred to as a reference response) independently of stability. The dynamic characteristic compensation unit includes a feedforward compensator G _F (s) obtained by multiplying the normative response G _T (s) by the inverse system of the control target G _p (s). The control target G _p (s) is calculated with reference to a high-order transfer function coefficient (control target parameter) map created based on the identification experiment, and changes depending on driving conditions such as vehicle speed, line pressure, and actual gear ratio.
[0005]
[Patent Document 1]
Japanese Patent Laid-Open No. 2000-240780
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described conventional example, when the mathematical model G _p (s) to be controlled has a change in driving state such as a change in vehicle speed, the output of the feedforward compensator G _F (s) suddenly changes, and the gear ratio response There was a problem of getting worse.
[0007]
In particular, even when the servo input is constant, the output of the feedforward compensator G _F (s) changes greatly due to a change in the parameter of the control target G _p (s), and the shift response is deteriorated. was there.
[0008]
In addition, there is a problem that an excessive change in the output of the feedforward compensator as described above appears remarkably because the higher the order of the mathematical model to be controlled, the more parameters are changed.
[0009]
Therefore, the present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to prevent an excessive change in the output of the feedforward compensator and prevent deterioration of the gear ratio response even when the operating state changes. .
[0010]
[Means for Solving the Problems]
The present invention includes a transfer function estimating unit that estimates a high-order transfer function of a continuously variable transmission according to a driving state, a reaching gear ratio calculating unit that calculates a reaching gear ratio of the continuously variable transmission according to a driving state, A target transmission ratio calculation means for calculating a target transmission ratio based on the ultimate transmission ratio and a predetermined normative response; and a feedback correction amount of the transmission ratio command value based on a deviation between the target transmission ratio and the actual transmission ratio. Feedback correction amount calculation means, feedforward compensation means for calculating dynamic characteristic compensation output by feedforward by multiplying the reference system and the inverse system of the higher-order transfer function, and the feedback correction amount and feedforward dynamic characteristic compensation output And a control means for controlling the continuously variable transmission based on the corrected gear ratio command value. In the transmission ratio control device for a transmission,
The transfer function estimation means estimates a coefficient of a high-order transfer function of the continuously variable transmission based on an operating state, and a coefficient of the lowest order constituting a denominator among coefficients constituting the high-order transfer function is a constant term. And
[0011]
【The invention's effect】
Therefore, the present invention makes it possible to operate the vehicle speed and the like by constantly making the lowest order coefficient constituting the denominator constant among the coefficients constituting the higher order transfer function of the continuously variable transmission without changing the transfer characteristics of the controlled object. Even when the state suddenly changes, a good shift response can be obtained while suppressing the sudden change in the output of the feedforward compensation means.
[0012]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
[0013]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a transmission ratio control device for a V-belt type continuously variable transmission to which the invention is applied. The transmission ratio control system includes a continuously variable transmission 4 and a CVT control unit 1 for controlling the transmission ratio. It consists of.
[0014]
The continuously variable transmission 4 includes a transmission mechanism unit 17 connected to an engine (not shown) via a forward / reverse switching mechanism 10 and a torque converter 11, a hydraulic control unit 3 that controls supply of hydraulic pressure to the transmission mechanism unit 17, and hydraulic pressure. And a step motor 2 for driving a shift control valve (not shown) in the control unit 3.
[0015]
The transmission mechanism 17 is a so-called V-belt type continuously variable transmission mechanism including a pair of variable pulleys 5 and 6 capable of changing the pulley groove width and a V-belt 7 wound around them. The gear ratio can be changed steplessly by changing the pulley groove width of 6.
[0016]
The shift control valve in the hydraulic control unit 3 is driven according to the angular position of the step motor 2, and the hydraulic pressure supplied to the

hydraulic cylinders

8, 9 provided on the back of the movable conical plates of the variable pulleys 5, 6 is adjusted. Is done. As a result, the pulley groove widths of the variable pulleys 5 and 6 are reciprocally changed, and the speed ratio of the speed change mechanism portion 17 is changed.
[0017]
The CVT control unit 1 includes a throttle opening signal TVO from the throttle opening sensor 12 (or a signal corresponding to the accelerator operation amount), a shift lever position signal from the inhibitor switch 13, and an oil temperature signal from the oil temperature sensor 14. In addition, an input rotation speed signal N _pri from the input rotation speed sensor 15 of the transmission mechanism unit 17, an output rotation speed signal N _sec from the output rotation speed sensor 16, and the like are input.
[0018]
The CVT control unit 1 calculates a final transmission speed ratio i _PT that is a final target speed ratio based on these various input signals, and the actual transmission speed ratio i _PR of the transmission mechanism unit 17 has a predetermined dynamic characteristic and reaches the transmission speed ratio i _PT. The gear ratio command value i _PCF is calculated so as to approach. The gear ratio command value i _PCF is converted to the angular position command value θ _C by the CVT control unit 1 and then output to the step motor 2.
[0019]
The internal configuration of the CVT control unit 1 is shown in FIG.
[0020]
As shown in FIG. 2, the CVT control unit 1 includes an ultimate transmission ratio calculation unit B1, an actual transmission ratio calculation unit B2, a transmission ratio command value calculation unit B3, and a transmission ratio command value conversion unit B4. The arrival speed ratio calculation unit B1 calculates the arrival speed ratio i _PT based on the throttle opening signal TVO, the input shaft rotation signal (input shaft rotation speed) N _pri , the output shaft rotation signal (output shaft rotation speed) N _{SEC and the} like. It calculates and outputs it to the gear ratio command value calculator B3.
[0021]
The ultimate speed ratio i _PT is obtained, for example, by referring to a map in which the ultimate speed ratio i _PT corresponding to the output shaft rotation signal N _sec is set with the throttle opening TVO as a parameter.
[0022]
The actual transmission ratio calculation unit B2 is based on the input shaft rotation signal N _pri and the output shaft rotation signal N _se of the transmission mechanism unit 17,
[0023]
[Expression 1]

By calculates the real speed ratio i _PR of the transmission mechanism 17, and outputs it to the shift command value calculating unit B3.
[0024]
Shift command value calculation unit B3, based on the attained gear ratio i _PT and the actual speed ratio i _PR, calculates the speed ratio command value i _PCF for realizing the speed change ratio in response to the designer desires, gear ratio command it Output to the value conversion unit B4.
[0025]
The transmission ratio command value conversion unit B4 converts the transmission ratio command value i _PCF into an angular position command value θc with reference to a map that defines the relationship between the angular position of the step motor 2 and the transmission ratio of the transmission mechanism unit 17, It is output to the step motor 2.
[0026]
Next, the gear ratio control executed by the CVT control unit 1 will be described in detail with reference to FIGS. FIG. 3 is a block diagram of the transmission ratio control system.
[0027]
The transmission ratio control system is roughly divided into a dynamic characteristic compensation unit B31, a response compensation unit B32, a transmission ratio command value conversion unit B4, and a continuously variable transmission 4 (step motor 2, hydraulic control unit 3, transmission mechanism unit 17). ).
[0028]
Here, the dynamic characteristics of the continuously variable transmission 4 can be expressed by a third-order / fourth-order higher-order transfer function as shown in the following equation.
[0029]
[Expression 2]

However, K _P : Gain n ₃ , n ₂ , n ₁ , n ₀ , d ₄ , d ₃ , d ₂ , d ₁ , d _{0 of the} continuously variable transmission 4: a parameter that represents the dynamic characteristics of the continuously variable transmission ( Coefficient).
[0030]
As shown in FIG. 5, the speed ratio of the speed change mechanism portion 17 with respect to the angular position of the step motor 2 is not in a proportional relationship. Therefore, the gain K _P of the continuously variable transmission 4 depends on the actual speed ratio i _PR of the speed change mechanism portion 17. Is calculated. FIG. 5 shows the relationship between the angular position (number of steps) of the step motor 2 and the gear ratio.
[0031]
Further, the coefficients of the equation (2) representing the dynamic characteristic of the continuously variable transmission 4 varies in accordance with an output shaft rotation speed N _sec, was prepared on the basis of identification experiment from the output shaft rotation speed N _sec 6 It is calculated with reference to the map shown in FIG.
[0032]
Since the gain of the continuously variable transmission is represented by K _P , each coefficient is determined so that the steady-state gain of the term indicating the transfer characteristics is 1.
[0033]
Based on the above, each element of the gear ratio control system shown in FIG. 3 will be described. First, the dynamic characteristic compensator B31 will be described. The dynamic characteristic compensator B31 is a so-called feedforward compensator, and the gear ratio response desired by the designer is expressed by the following equation (3):
[Equation 3]

However, ξ, ω: When given by parameters for obtaining a gear ratio response desired by the designer, based on the following equation (4) so that the actual gear ratio i _PR follows the dynamic characteristic G _T (s). The feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF is calculated. That is, the dynamic characteristic compensation unit B31 is configured with a fourth-order / fifth-order filter.
[0035]
[Expression 4]

A block diagram of the dynamic characteristic compensator B31 of the equation (4) is shown in FIG. However, the gains gain 0 to gain 11 are
[0036]
[Equation 5]

More determined.
[0037]
However, when the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF is calculated by estimating the dynamic characteristic of the continuously variable transmission 4 from each coefficient based on the map shown in FIG. 6 obtained by the identification experiment, the output shaft rotational speed N _sec is calculated. Along with the change, each coefficient to be controlled in the above equations (2), (4) and (5) is changed, and the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF is suddenly changed, so that the gear ratio response is deteriorated. There is.
[0038]
Here, identification experiment each coefficient _d 0 to d _4, and _n 0 ~n ₃ determined by the denominator of the above in order of the transfer function of equation (2), the coefficient _d 0 to d ₄ in FIG. 6 (A) The coefficients n _{0 to} n ₃ are numerator coefficients in FIG. 6B.
[0039]
The coefficients d _{0 to} d ₄ and n _{0 to} n ₃ change according to the output shaft rotational speed (OUTREV in the figure) or the vehicle speed, and each gain shown in the above equation (5) also changes according to the vehicle speed. to become (where coefficient _{d 4} in FIG. 6 (a) since it is constant, the gain gain9 becomes constant regardless of the vehicle speed).
[0040]
Here, the equation (5) gain5, gain10 are each varied depending on the coefficient _{n 0} and _{d 0,} the coefficient _n 0, _{d 0} FIG. 6 (A), the output shaft rotates as shown by (B) The speed changes greatly from 0 to 2000 [rpm]. In particular, as shown in FIG. 4, gain10 = n ₀ / d ₀ can greatly change the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF , and gain5 = d ₀ is a value indicating the angular position of the step motor. Therefore, since the feed forward dynamic characteristic compensation output i _PFF is greatly affected, the change of the coefficients d ₀ and n ₀ greatly affects the feed forward dynamic characteristic compensation output i _PFF .
[0041]
As a result, even when the servo input (reaching gear ratio) is constant, if the coefficients n ₀ and d ₀ change in response to the change in the output shaft speed, the feedforward dynamic characteristic compensation output (feedforward output) i _PFF is Due to the large change, the speed change response may be deteriorated.
[0042]
Therefore, the coefficients n ₀ and d ₀ constituting gain ₀ and gain 5 that have a large influence on the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF are set to the output shaft rotational speed or the vehicle speed as shown in FIGS. 7 (A) and (B). Regardless, set to a constant value. In particular, when the steady gain (K _P ) is 1, it is desirable to set the coefficients n ₀ and d ₀ to the same value.
[0043]
Thus, by treating the zero-order coefficients n ₀ and d ₀ excluding the gain K _P among the high-order transfer function G _P (s) of the continuously variable transmission shown in the above equation (2) as constant terms, Even when the vehicle speed changes suddenly, the output i _PFF of the feedforward compensator can be prevented from changing suddenly, and a good shift response can be obtained. In particular, if the coefficients n ₀ and d ₀ are constant constants as described above, gain 10 = n ₀ / d ₀ is always 1, so that it is not affected by the vehicle speed, and an excessive shift response can be suppressed.
[0044]
Furthermore, at least d ₀ , which is a value indicating the angular position of the step motor by the 0th-order coefficient of the denominator of the transfer function GP (s) in the above equation (2), may be set as a constant, and the gain 5 is made constant. By making the denominator of gain 10 constant, an excessive change in the output of the feedforward compensator due to a change in the vehicle speed (output shaft speed) can be suppressed, and deterioration of the shift response can be suppressed.
[0045]
Next, the response correction unit B32 will be described. The responsiveness correction unit B32 includes a target gear ratio calculation unit B33 and a dynamic characteristic compensation output correction unit B34.
[0046]
The target speed ratio calculating unit B33, the designer inputs the attained gear ratio i _PT is calculated based the target speed ratio i _PM is a lever ratio desired response in the following equation (6). The target speed ratio i _PM is a transient target speed ratio until the actual speed ratio i _PR reaches the final reach speed ratio i _PT .
[0047]
[Formula 6]

In dynamic characteristic compensation output correction unit B34, integral characteristic has the control target parameters with a filter stability is compensated feedback dynamic characteristic compensation output correction value i _PFB a nominal response i _PM and the real relative change calculated from the gear ratio _{i PR.}
[0048]
The gear ratio command value i _pc is calculated from the feedback dynamic characteristic compensation correction output i _PFB and the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF by the following equation (7).
[0049]
[Expression 7]

By using the final speed ratio command value ipc calculated from the equation (7), the speed ratio response that is less susceptible to parameter fluctuations and disturbances and that the designer desires can be obtained.
[0050]
However, as shown in FIG. 5 above, the gear ratio of the transmission mechanism 17 and the angular position of the step motor 2 are not in a proportional relationship, so the gear ratio command value conversion unit B4 refers to the map shown in FIG. Then, the gear ratio command value ipc is converted into a step motor angular position command value θc, which is output to the step motor 2.
[0051]
As described above, the coefficients n ₀ and d ₀ of the gain 10 that greatly influence the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF are set to constant values regardless of the output shaft rotational speed or the vehicle speed, and the coefficients n ₀ and d ₀ are set. By treating as a constant term, even when the vehicle speed changes suddenly, the output of the feedforward compensator can be prevented from changing suddenly, and a good shift response can be obtained.
[0052]
FIG. 8 shows the second embodiment, in which the coefficient map shown in FIG. 7 of the first embodiment is changed, and the other configurations are the same as those of the first embodiment.
[0053]
The map of FIG. 8 is obtained by dividing the denominator of the transfer function shown in the above equation (2) by the constant terms d ₀ and n ₀ and regarding the output shaft rotational speed (or vehicle speed) created based on the coefficients. This is a map of coefficients d _{0 to} d ₄ and n _{0 to} n ₃ . The control target is estimated using the map of FIG. 8, and the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF is calculated from the above equation (4) and the block diagram of FIG.
[0054]
In this case as well, similar to the first embodiment, it is possible to suppress a sudden change in the output of the feedforward compensator and to obtain a good shift response.
[0055]
Next, the speed ratio response of the conventional speed ratio control system and the present invention will be compared.
[0056]
FIG. 9 shows the result of changing the output shaft rotation speed by accelerating the vehicle using the conventional transmission ratio control system, and FIG. 10 using the transmission ratio control system of the present invention, with the transmission ratio command value kept constant.
[0057]
In the conventional system, the feedforward dynamic characteristic compensation output also changes as the control target parameters (coefficients n ₀ , d ₀ ) used in the above equation (4) change according to FIG. 6 due to the change in the output shaft rotation speed. However, the actual gear ratio changes even though the gear ratio command value is constant.
[0058]
On the other hand, the transmission ratio control system of the present invention has a gain K _P of the transfer function G _P (s) of the continuously variable transmission shown in the above equation (2) in both the first and second embodiments. By treating the 0th-order coefficients n ₀ and d ₀ except for as constant terms, the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF is constant and the actual speed ratio i _PR does not change.
[0059]
Next, FIG. 11 to FIG. 13 show the results of changing the output shaft rotation speed during the down-direction switch shift (for example, kick-down shift).
[0060]
FIG. 11 shows a conventional transmission ratio control system. The coefficients n ₀ and d ₀ change according to FIG. 6 as the output shaft rotational speed (OUTREV in the figure) changes, so that the feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF also changes to indicate a hunted transmission ratio response.
[0061]
On the other hand, FIG. 12 shows the transmission ratio control system according to the first embodiment of the present invention. In the transfer function G _P (s), zero-order coefficients n ₀ and d ₀ excluding the gain K _P are used as constant terms. since the feed-forward dynamic characteristic compensation output i _PFF showed good speed ratio response without causing hunting in the output shaft rotational speed not affected by the change of (in the figure OUTREV), the real speed ratio i _PR ing.
[0062]
Thus, even when the operating state changes, it is possible to ensure a good shift response while suppressing an excessive change in the output of the feedforward compensator.
[0063]
However, in the first embodiment, since the control target is estimated using the map shown in FIG. 7, a modeling error occurs when calculating the above equation (4), and the reference response i _PM and the actual response are calculated. small deviation occurs in the transmission ratio i _PR.
[0064]
FIG. 13 shows the speed ratio control system according to the second embodiment of the present invention, which is not affected by the output shaft rotational speed (OUTREV in the figure) and has no modeling error. The response i _PM almost coincides and shows a good gear ratio response.
[0065]
As mentioned above, although embodiment which applied this invention to the transmission ratio control system of V belt type continuously variable transmission was described, the applicable range of this invention is not limited to this, A step motor etc. are used. Any gear ratio control system that performs gear ratio control can be widely applied. Further, the block diagram of the gear ratio control system is not limited to the one shown here, and any block diagram equivalent thereto may be used.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram of a transmission control system for a continuously variable transmission showing an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the controller.
FIG. 3 is a block diagram of a transmission ratio control system.
FIG. 4 is a block diagram of a dynamic characteristic compensation unit B31.
FIG. 5 is a map showing the relationship between the angular position of the step motor and the gear ratio.
6A is a map showing coefficients, and FIG. 6A is a map showing the relationship between the denominator coefficients d _{0 to} d ₄ and the output shaft rotation speed, and FIG. 6B is a numerator coefficient n _{0 to} n ₃ and the output shaft. It is a map which shows the relationship of rotational speed.
FIG. 7 is a map in which d ₀ and n ₀ are constant terms among the coefficients, (A) is a map showing the relationship between the denominator coefficients d _{0 to} d ₄ and the output shaft rotation speed, and the numerator of (B). is a map coefficient n ₀ ~n ₃ and showing the relationship between the output shaft rotational speed.
8 is a map showing the second embodiment, in which d ₀ and n ₀ are constant terms among the coefficients, and (A) shows the relationship between the denominator coefficients d _{0 to} d ₄ and the output shaft rotation speed. FIG. in the map, a map showing the coefficient n ₀ ~n ₃ and the output shaft rotation speed of the relationship of the molecule (B).
FIG. 9 is a graph showing a relationship between a transmission ratio command value, an actual transmission ratio, an output shaft rotation speed, a feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF , an ultimate transmission ratio i _PT and time in a conventional transmission ratio control system.
FIG. 10 is a graph showing a relationship between a speed ratio command value, an actual speed ratio, an output shaft rotation speed, a feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF , an ultimate speed ratio i _PT and time in the speed ratio control system of the present invention.
FIG. 11 is a relationship between a transmission gear ratio command value, an actual transmission gear ratio, an output shaft rotational speed, a feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF , an ultimate transmission gear ratio i _PT and time when a switch gear shift is performed in a conventional transmission gear ratio control system. It is a graph which shows.
FIG. 12 is a transmission ratio command value, actual transmission ratio, output shaft rotational speed, feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF , and ultimate transmission ratio when a switch shift is performed in the transmission ratio control system according to the first embodiment of the present invention; It is a graph which shows the relationship between _iPT and time.
FIG. 13 is a transmission ratio command value, actual transmission ratio, output shaft rotational speed, feedforward dynamic characteristic compensation output i _PFF , and ultimate transmission ratio when a switch shift is performed in the transmission ratio control system according to the second embodiment of the present invention; It is a graph which shows the relationship between _iPT and time.
[Explanation of symbols]
1 CVT Control Unit 4 Continuously Variable Transmission B1 Achievable Transmission Ratio Calculation Unit B2 Actual Transmission Ratio Calculation Unit B3 Transmission Ratio Command Value Calculation Unit B4 Transmission Ratio Command Value Conversion Unit B31 Dynamic Characteristic Compensation Unit B32 Response Compensation Unit

Claims

Transfer function estimating means for estimating a high-order transfer function of the continuously variable transmission according to the driving state; reaching speed ratio calculating means for calculating a reaching gear ratio of the continuously variable transmission according to the driving state; And target gear ratio calculating means for calculating a target gear ratio based on a predetermined normative response;
Feedback correction amount calculating means for calculating a feedback correction amount of the gear ratio command value based on a deviation between the target gear ratio and the actual gear ratio;
Feedforward compensation means for calculating a dynamic characteristic compensation output by feedforward by multiplying the reference response and an inverse system of the higher-order transfer function;
Transmission ratio command value correcting means for correcting the transmission ratio command value based on the feedback correction amount and feedforward dynamic characteristic compensation output;
A control means for controlling the continuously variable transmission based on the corrected gear ratio command value, and a gear ratio control device for a continuously variable transmission,
The gear ratio control apparatus for a continuously variable transmission, wherein the transfer function estimating means uses a coefficient of the lowest order constituting a denominator among coefficients constituting the higher order transfer function as a constant term.

2. The transfer function estimating means uses a constant term for a coefficient of a lowest order constituting a denominator and a coefficient of a lowest order constituting a numerator among coefficients constituting the higher order transfer function. A gear ratio control device for a continuously variable transmission as described.

3. The continuously variable transmission according to claim 2, wherein when the steady-state gain of the high-order transfer function is 1, the denominator of the high-order transfer function and the coefficient of the lowest order of the numerator are constant terms of the same value. Gear ratio control device.

The speed ratio control apparatus for a continuously variable transmission according to any one of claims 1 to 3, wherein the lowest order coefficient is a zeroth order coefficient.