JP2005233346A - 能動型防振制御システムにおける制御データの設定方法及び制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 能動型防振制御システムにおいて、アクチュエータに対する制御データを設定するに、エンジン回転に係る、実測されるパルス信号が設定周波数より高い場合に適応制御法で前記制御データを設定し、設定周波数以下である場合に、予め設定されたデータマップから運転状態に適合する適合制御データを選択して、この適合制御データと実測定データに基づいて前記制御データを設定する。
【選択図】 図1
Description
この適応制御を行う場合、上記Filter−X LMS或いはDXHS LMSと、適応フィルタが設けられ、前者により振幅補償係数、位相補償係数が導出されるとともに、適応フィルタにより振幅補償、位相補償が成されて、制御データが生成される。結果、この制御は、文字通り、制御対象の現状に良好に適応した制御となり、適応性において優れている。
マップ制御は、その応答性において優れている。
特許文献1に開示の技術を採用する場合、エンジンのクランクパルスを検出することで、エンジン振動の位相を推定し、推定したエンジン振動の位相に基づいて加振器を制御する場合と、予め設定したエンジン振動の位相に基づいて加振器を制御する2形態に制御を切り換えるため、推定値、設定値と実際の振幅、位相に誤差若しくは相違がある場合は、必ずしも有効な防振性能を発揮できない。
一方、エンジン回転数が高い走行状態にあっては、様々な車両の運転状態項目が、乗り手が感知する振動に影響することより、その能動型防振制御に高い適応性が求められる。
さらに、エンジンユニットが暖まっていない等、システムが温度変化の影響を大きく受けている場合、或いは、経時変化により振動伝達状況が変化している場合、予め用意されているデータマップでは、その変化に適応し難いという問題がある。
車両に設けられた加振器付マウントであるアクティブマウントに対し、車両の振動発生源からの周期性のパルス信号を適用して、車体振動を抑制する能動型防振制御システムにおける制御データの設定方法の特徴手段は、設定周波数により制御法を選択することにあるとともに、データマップを備えた制御を実行するに、本願にいう適応性を有するマップ制御を実行することにある。
イ 制御法の選択構成としては、以下の構造を採用する。
即ち、実測される前記パルス信号が設定周波数より高い場合に、適応制御法に基づいて前記制御データを設定し、
車両の各種運転状態において、加振器を制御動作させて好適な制御状態を実現可能な制御データからなるデータマップを備え、
前記実測されるパルス信号が設定周波数以下である場合に、前記データマップから、制御時の運転状態に適合する適合制御データを選択して、前記適合制御データに基づいて前記制御データを設定する。
ここで、適合制御データに基づいたとは、適合制御データを実測定データに基づいて僅かに補償して使用することを意味する。
一方、高周波数時には、車両振動に影響する要素が多々あるため、その制御を所謂、制御マップを基本する制御とするのは、マップの数、その生成等との観点から実質的に不可能である。従って、この状況においては、適応制御を行うものとする。
即ち、前記実測されるパルス信号が設定周波数以下である場合に、前記制御データを設定するに、
前記運転状態に適合する適合制御データからの、制御データと同じ物理量で観測される車両特定部位での振動の実測定データの偏差を求めるとともに、求められた偏差に基づいて前記適合制御データを補償して、前記制御データを設定する、
或いは、
前記運転状態に適合する適合制御データからの、車両特定部位での振動の実測定データ及び、加振器内での動作信号の制御データの実測定データの偏差を求めるとともの、求められた偏差に基づいて前記適合制御データを補償して、前記制御データを設定するものとする。
このようにすると、制御装置から出力される制御データは、車両の運転状態に適合して選択される適合制御データを、実側データを加味した偏差により補償するため、制御時の防振制御状態にさらに適した制御データを得ることができ、結果的に、本願に言う適応性を有するマップ制御を実行することができる。
また、前記適合制御データの補償に際して、偏差に対するフィルタ係数を設け、前記適合制御データ、前記偏差及び前記フィルタ係数に基づいて前記補償済み適合制御データを得ることが好ましい。
偏差の導出を実行するとともに、この偏差に対してフィルタ係数が作用するフィルタ処理を行って適合制御データに対する補償値を容易に生成して、補償済みの適合制御データを得ることができる。
適合制御データを十分に生かしながら補償を行うには、フィルタ係数が0.2以下でも、その目的を達成でき、偏差に対する乗算で補償値を求めるようにすると、最も簡単な演算形態で、応答性を殆ど阻害することなく、本願にいう応答性を有するマップ制御を実現できる。
設定周波数以下では、実質的に応答性に優れているマップ制御の特徴を活かして且つマップ制御のロバスト性に欠けていた欠点を補うことで、有効な防振性能を発揮させることができる。
そして、適合制御データを補償する構成を採用すると、設定周波数に係らず、推定値を演算に使用しないために実測値との誤差が発生せず、有効な防振性能を発揮することができる。
設定周波数以下では、最適値に対して微修正を施すため応答性を損なわないで有効な防振性能を発揮させることを可能となる。
設定周波数以下では、最適値と実測値の偏差を演算するため、経時変化などにより最適設定された値と、実測値との偏差が生じた場合でも有効な防振性能を発揮させることを可能となる。
設定周波数より大きいと、適応制御を採用するため、エンジンパルスを実測値から制御データを演算するので走行状態の変化や経時変化に対して適応性がある。
設定周波数以下では、データマップ値と実測値の偏差を演算し、出力値に補償する際には、フィルタ係数を設けておくと、ゲインを容易に調節でき、有効な防振性能を発揮させることができる。
図1は、本願に係る制御方法を使用する能動型防振制御システム1の概略を示したものであり、図2は、このシステム1において制御対象である加振器2を備えたエンジンマウント3の概略を断面で示したものである。
1−1 全体構成
本願に係る能動型防振制御システム1は、振動発生源としてのエンジンEにより発生される振動が座席シートS側に伝達され、乗り心地が悪化するのを防止する目的で設けられるものであり、エンジンEを支持するエンジンマウント3に加振器2を備え、この加振器2を制御装置Cからの指令に従って適切に動作させることで、所定の防振効果を得ることができる。
システム1に備えられる検出器としては、エンジンEの回転数を検出するための回転検出器s1(クランク軸の回転数をパルスとして検出する回転数センサ、もしくはイグニッションパルス信号の信号伝達系統等)と、座席シートS下部に備えられるピックアップ加速度センサs2、及び、加振器2に流れる電流を検出する電流検出器s3がある。
エンジンマウント3は、所謂、加振器付マウントであり、例えば図2に示すような構成とされている。
図2に示すように、このエンジンマウント3は、筒状のケース31内に、防振ゴム32と、防振ゴム32の下側に電磁式アクチュエータである加振器2を備えて構成されている。
防振ゴム32の下部領域は、ケース31の内壁に固定されると共に、その上部領域は固定金具34に取り付けられている。この固定金具34を収納するように防振ゴム32にはストッパ部32aがケース31の一端(図示、上側)に向けて設けられている。
一方、ケース31の図示下側の他端には、固定軸36が設けられている。
制御装置Cは一般のCPUを用いて構成されており、上述のように適応性を有するマップ制御部C1と、適応制御部C2とを備えている。
図1に示すように、前述のマップ制御部C1、適応制御部C2の他、制御形態選択部C3、周波数判定部C4、データマップ設定部C5、データマップ記憶部C6、実データ保持部C7及び出力処理部C8が設けられている。
制御形態選択部C3は、振動制御において、適応性を有するマップ制御を実行するか、適応制御を実行するかの選択判断を、エンジンEの回転周波数ωによって行う。
即ち、エンジンEの回転周波数が所定の設定周波数(例えば、50Hz)以下の場合は、主要な制御部としてマップ制御部C1を働かせて、本願にいう適応性を有するマップ制御を実行するのであり、前記設定周波数より大きい場合は、主要な制御部として適応制御部C2を働かせて適応制御を実行する。
周波数判定部C4は、前記適応性を有するマップ制御或いは適応制御の実行時において、制御すべき周波数(最も制御効果を得やすい周波数)を特定周波数ωnとして特定するとともに、この特定周波数の信号を下手側に送る部位である。
さらに具体的には、回転検出器s1でパルス形態で検出されてくる現在のエンジンEの回転周波数を考慮して、能動型防振を実行するのに最も有効な周波数を特定周波数ωnとするとともに、この周波数の回転信号を正弦波として下手側に送る。
データマップ設定部C5は、本願の適応性を有するマップ制御を実行するのに必要となるデータマップを、初期的に、或いは適宜、生成・設定する部位である。このデータマップ設定部C5により、運転状態毎に生成・設定されるデータマップが、データマップ記憶部C6に記憶され、適応性を有するマップ制御時に使用される。
データマップ記憶部C6には、車両の運転状態に応じて、シートSにおける防振を良好に達成できる、加振器2に出力されるべき制御データ(電圧振幅若しくは電流振幅)及び位相値が、予め記憶されている。これら振幅値及び位相値は、エンジンの回転周波数(ω 複数種)、変速器のシフトポジション(D,N,Rの3種)、エアコンスイッチのON/OFF(ON、OFFの2種)で、区分されたものである。
適応性を有するマップ制御の実行に際しては、車両の運転状態に従って、その時点での好適な制御データである適合制御データ(MAPamp,MAPph,MAPIm)を呼び出すことができる。
実データ保持部C7にあっては、検出系から得えられる現在の回転周波数ω、実振幅Reamp、実位相Reph、実電流ReImが記憶・保持されるとともに、後述する現在及び過去の偏差Δ、適合制御データから偏差Δを考慮して補償済みの適合制御データを得る場合に使用する補償用のフィルタ係数μ(現在値及び過去値)等も記憶・保持される。
出力処理部C8は、生成される制御データを加振器2の動作に適合する形態に変換するドライバーである。
この制御を実行する場合の制御形態を、図3に示した。
同図において、振動発生源はエンジンEであり、信号検出部は上述の実振幅Reamp、実位相Reph及び実電流ReImの検出部位であり、別途、検出される運転状態(シフトポジションD/N/R、エアコンスイッチのON/OFF)もマップ制御部C1に入力される。このマップ制御部C1では、データマップ記憶部C6に記憶されたデータマップが使用される。
さらに、周波数判定部C4および実データ保持部C7は図1の説明で示したものである。
偏差演算部C11では、実際に検出される実振幅(電圧Reamp及び電流ReIm)、実位相Reph、と、運転状態からデータマップを参照して特定される適合制御データとの偏差Δが求められ、前記出力合成部C12で、導出された適合制御データと偏差とを考慮して、補償済み適合制御データが導出される。
この工程において、加振器2への制御データが電圧振幅amp及びその位相phの場合は、振動の実測データを利用して、偏差Δの導出、補償が行われる。
一方、加振器2への制御データが電流振幅Im及びその位相phの場合は、振動の実測データの位相Rephのみを採用し、電流振幅に関しては加振器2内を流れる電流の振幅ReImを使用して、偏差Δの導出、補償が行われる。
出力合成部C12で合成・生成された制御データは加振器2側に出力される。
加振器2側への制御指令が電流の場合は、制御データは電流振幅をIm、位相phとして、y=Im×sin(ωn×t+ph)として決まり、電圧の場合は電圧振幅をampと、位相phとして、y=amp×sin(ωn×t+ph)として決まる。ωnは、先に説明した周波数判定部C4で特定された特定周波数ωnを、さらにtは時間を示す。
以下、制御指令が電流である場合を例にとって、これらの部位の働きに関して具体的に説明する。
制御データの記載形態としては、(振幅、位相)を一体として記載する。
さらに、時間ステップをnで記載し、n+1等は時間の進行側を、n−1、n−2,・・・は、時間の後退側を示す。このサフィックスを記載しないものは、現時点のものに対応する。
合成信号の生成形態として、本願では4例を示す。
下記する、第一の実施形態は適合制御データと偏差を使用する最も基本的な形態であり、第二の実施形態は過去値を使用する形態を、第三の実施形態はフィルタ係数μを過去値毎に設ける形態を、第四の実施形態は、偏差の加重平均を使用する例を示す。
何れの形態においても、データマップから運転状態に適合して選択・特定される適合制御データ(MAPIm、MAPph)に対して、偏差演算部C11で適合制御データと実データ(ReIm,Reph)との偏差Δが求められ、求められた偏差Δに基づいた補償が出力合成部C12で適合制御データに加えられ、補償済み適合制御データが生成され、制御データとされる。
数式を用いて、以下説明する。
[数1]
出力合成部C12における処理
電流:Im(n+1)=MAPIm−μ×ΔIm
位相:ph(n+1)=MAPph−μ×ΔPH
ここで、
電流:ΔIm=MAPIm−ReIm
位相:ΔPH=MAPph−Reph
μは補償用のフィルタ係数である。
これらの演算で使用する過去値は、先に示したように実データ保持部C7に記憶保持しておく。
数1に記載の形態に習って、この実施形態を記載すると以下のようになる。
出力合成部C12における処理
電流:Im(n+1)=
MAPIm−μ×ΔIm(n−1)−μ×ΔIm(n−2)・・・
位相:ph(n+1)=
MAPph−μ×ΔPH(n−1)−μ×ΔPH(n−2)・・・
数1に記載の形態に習って、この実施形態を記載すると以下のようになる。
出力合成部C12における処理
電流:Im(n+1)=
MAPIm−μ(n−1)×ΔIm(n−1)−μ(n−2)×ΔIm(n−2)・・
位相:ph(n+1)=
MAPph−μ(n−1)×ΔPH(n−1)−μ(n−2)×ΔPH(n−2)・・
数1に記載の形態に習って、この実施形態を記載すると以下のようになる。
出力合成部C12における処理
電流:Im(n+1)=
MAPIm−{μ×ΔIm(n−1)+μ×ΔIm(n−2)・・}/N
位相:ph(n+1)=
MAPph−{μ×ΔPH(n−1)+μ×ΔPH(n−2)・・}/N
ここで、Nは補償に使用するデータ数
適応制御
適応制御を実行する場合の制御形態を図4に示した。
図4において、振動発生源E、周波数判定部C4に関しては、図1に示す場合と同様である。
適応制御において採用する制御方法は、本実施の形態では、遅延調和シンセサイザ最小平均自乗フィルタ(以下、DXHS LMSと記す)である。
この入力信号xは、適応フィルタC22のフィルタ係数により振幅補償及び位相補償され、かつ正弦波の出力信号yに合成されて出力される。出力信号yは、制御対象系の伝達経路(伝達関数G)40を通過後、処理信号zとなる。
処理信号zにはエンジンEの振動等が伝達系41(伝達関数G′)を経で伝達される外力dが加算され、観測点において観測値として検出される。
データマップの生成
本願のマップ制御を実行する場合に使用するデータマップの生成・設定方法に関して、図5を参照して説明する。
本願では、上記したデータ設定部C5により、システム1内で適応制御を実行しながら、生成・設定時の車の運転状態に対応したデータマップが順次、生成・設定される。データマップの数は、先に説明した運転状態の種分けに従ったものとされる。
ここで、データ設定部C5の機能は、データマップの生成・設定時の運転状態の特定、及び、その制御状態における適応フィルタC22のフィルタ係数のデータマップへの写し込みである。
ステップ1(#1)で運転状態の取り込みを継続しながら、ステップ2(#2)で適応制御を実行する。この例にあっては、運転状態としては、シフトポジションD/N/B及びエアコンのON/OFFのみが認識されるものとして説明する。
ステップ3(#3)で、適応制御において認識されている誤差eの値が最小もしくは許容できる所定の範囲内になったと判断された際に、ステップ4(#4)において、設定された適応フィルタC22のフィルタ係数を、現状の運転状態で特定されるデータマップの特定箇所の制御データ(マップデータ)として、電圧若しくは電流振幅・位相の形態で記憶する。ステップ3(#3)において誤差eの値が未だ最小になっていないと判断されれば、再度、適応制御を繰り返す。
本願の別実施の形態に関して、以下説明する。
(1) 上記の実施の形態にあっては、設定周波数として50Hzの場合を示したが、制御手法の切り換えを行う設定周波数としては、他の周波数で切り換えするようにしてもよい。
(2) 上記の実施の形態にあっては、適応制御を実行するに、DXHS LMSを使用する場合を示したが、例えば、適応最小平均自乗フィルタを用いた適応制御を採用してもよい。
2 加振器
3 エンジンマウント
31 ケース
32 防振ゴム
34 固定金具
35 固定具
36 固定軸
40 制御対象系の伝達経路
41 伝達系
B 車体
C 制御装置
C1 マップ制御部
C2 適応制御部
C3 制御形態選択部
C4 周波数判定部
C5 データマップ設定部
C6 データマップ記憶部
C7 実データ保持部
C8 出力処理部
E エンジン
S シート
s1 回転検出器
s2 ピックアップ加速度センサ
s3 電流検出器
Claims (6)
- 車両に設けられた加振器付マウントであるアクティブマウントに対し、車両の振動発生源からの周期性のパルス信号を適用して、車体振動を抑制する能動型防振制御システムにおける制御データの設定方法であって、
実測される前記パルス信号が設定周波数より高い場合に、適応制御法に基づいて前記制御データを設定し、
車両の各種運転状態において、加振器を制御動作させて好適な制御状態を実現可能な制御データからなるデータマップを備え、
前記実測されるパルス信号が設定周波数以下である場合に、前記データマップから、制御時の運転状態に適合する適合制御データを選択して、前記適合制御データに基づいて前記制御データを設定する構成で、
前記実測されるパルス信号が設定周波数以下である場合に、前記制御データを設定するに、
前記運転状態に適合する適合制御データからの、前記制御データと同じ物理量で観測される車両特定部位での振動の実測定データの偏差を求めるとともに、求められた偏差に基づいて前記適合制御データを補償して、前記制御データを設定する能動型防振制御システムにおける制御データの設定方法。 - 車両に設けられた加振器付マウントであるアクティブマウントに対し、車両の振動発生源からの周期性のパルス信号を適用して、車体振動を抑制する能動型防振制御システムにおける制御データの設定方法であって、
実測される前記パルス信号が設定周波数より高い場合に、適応制御法に基づいて前記制御データを設定し、
車両の各種運転状態において、加振器を制御動作させて好適な制御状態を実現可能な制御データからなるデータマップを備え、
前記実測されるパルス信号が設定周波数以下である場合に、前記データマップから、制御時の運転状態に適合する適合制御データを選択して、前記適合制御データに基づいて前記制御データを設定する構成で、
前記実測されるパルス信号が設定周波数以下である場合に、前記制御データを設定するに、
前記運転状態に適合する適合制御データからの、前記制御データと同じ物理量で観測される車両特定部位での振動の実測定データ、及び前記加振器内の制御信号の実測定データの偏差を求めるとともに、求められた偏差に基づいて前記適合制御データを補償して、前記制御データを設定する能動型防振制御システムにおける制御データの設定方法。 - 前記適合制御データの補償に際して、前記偏差に対するフィルタ係数を設けておき、前記適合制御データ、前記偏差及びフィルタ係数に基づいて前記制御データを設定する請求項1又は2記載の能動型防振制御システムにおける制御データの設定方法。
- 前記フィルタ係数が可変である請求項3記載の能動型防振制御システムにおける制御データの設定方法。
- 前記適合制御データを補償するに、前記フィルタ係数が0.2以下の有限値とされるとともに、前記偏差と前記フィルタ係数との乗算値に基づいて、適合制御データを補償する請求項3又は4記載の能動型制御システムにおける制御データの生成方法。
- 前記請求項1〜5のいずれか一項に記載の能動型制御システムにおける制御データの生成方法により生成される前記制御データで前記加振器を動作させる能動型制御システムにおける制御方法。
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