JP2008040706A

JP2008040706A - リニアソレノイドの電流制御装置

Info

Publication number: JP2008040706A
Application number: JP2006212824A
Authority: JP
Inventors: Kazunori Mayama; 一徳眞山
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 2006-08-04
Filing date: 2006-08-04
Publication date: 2008-02-21

Abstract

【課題】リニアソレノイドの電流制御装置において、工数やコストをかけずに機差バラツキ及び特性変動を補償する。
【解決手段】リニアソレノイドの電流をフィードバック制御する際、規範モデルからリニアソレノイドの時定数を考慮した理想出力値を算出する。この理想出力値と電流センサで検知した実出力値との差から同定誤差を算出し、この値が０になるよう適応機構に基づき制御定数を決定する。決定した制御定数をフィードバック演算に使用することで、電源電圧や環境温度がどのような状態においても一定の応答性を実現し、さらに、機差バラツキを補償する。
【選択図】図５

Description

本発明は、自動適合を実施するリニアソレノイドの電流制御装置に関するものである。

図１は、従来のリニアソレノイドの電流制御装置を示す。この電流制御装置は、リニアソレノイドの出力値を検知する電流センサ、リニアソレノイドの電源電圧を検知する電源電圧センサ、リニアソレノイドの環境温度を検知する温度センサを備え、これらのセンサからのデータが入力されるECU（Electronic Control Unit）を備え、該ECUは、CPU、ROM、RAMを搭載して、リニアソレノイドに出力されるPWM（Pulse Width Modulator）を制御するものであり、このような構成により、電源電圧や環境温度が変化しても一定の応答性を実現するように、リニアソレノイドの電源電圧特性や温度特性に基づいた制御を行うものである。図４は、このような制御を実現するために、環境温度と電源電圧をそれぞれ変化させて得られた電源電圧特性と温度特性を、コントローラに記憶させる制御ブロック図を示す。

これに対し、制御対象の理想出力値と実出力値の差を０に収束する制御定数を算出し、この定数をフィードバック演算に使用することで、どんな環境においても一定の応答性を実現する手法が知られている。（非特許文献１参照）
また、特許文献１は、フィードバック制御の制御定数を、応答性要因となる状態値の領域毎に設定し、これらをECU毎にROM定数として記憶させることにより、機差バラツキを補償すると同時に、電源電圧や環境温度がどのような状態となっても、一定の応答性を実現する車載制御装置を開示している。

特開２００３−６７００６号公報鈴木隆著、アダプティブコントロール、コロナ社、２００１年

しかし、図４が示す方法では、リニアソレノイドの電源電圧特性や温度特性を測定する工数が発生する上に、コントローラに記憶させる特性は代表機種により測定した代表的な値であるため、機差によるバラツキを補償することはできないという課題が生じる。

また、特許文献１が開示する「車載制御装置」では、フィードバック制御の制御定数を算出するために、応答性要因となる状態値の各値に対する応答性を取得する必要があり、そうして得られた定数をECU毎に記憶させるには、製造工数が増大するという課題が生じる。さらに、電源電圧センサや温度センサを装備する必要があるので、システム構築コストも増大するという課題も生じる。

上記した種々の課題に対して、本発明に係るリニアソレノイドの電流制御装置は、要するに、フィードバック制御定数を常時調整することにより解決を図るものである。

請求項１に記載のリニアソレノイドの電流制御装置は、リニアソレノイドの出力電流値を検出するセンサと、リニアソレノイドの目標電流値と該出力電流値との差に基づいてリニアソレノイドへの入力値を制御するコントローラとを備えたフィードバック制御手段と、該目標電流値を入力して理想出力値を求める規範モデルとを備え、該理想出力値と前記出力電流値との差を算出し、該差に基づいて前記コントローラのフィードバック制御定数を決定することを特徴とするものである。

請求項２に記載のリニアソレノイドの電流制御装置は、リニアソレノイドの出力電流値を検出するセンサと、リニアソレノイドの目標電流値と該出力電流値との差に基づいてリニアソレノイドへの入力値を制御するコントローラとを備えたフィードバック制御手段と、該目標電流値を入力して理想出力値を求める規範モデルとを備え、該理想出力値と前記出力電流値との差を算出し、該差を０に収束させるような前記コントローラのフィードバック制御定数を算出することを特徴とするものである。

請求項３に記載のリニアソレノイドの電流制御装置は、リニアソレノイドの出力電流値を検出するセンサと、リニアソレノイドの目標電流値と該出力電流値との差に基づいてリニアソレノイドへの入力値を制御するコントローラとを備えたフィードバック制御手段と、該目標電流値を入力して理想出力値を求める規範モデルとを備え、該電流制御が開始されると初回の演算であるかどうかの判定手段を備え、該判定手段が初回の演算であると判定した場合には予め記憶されたフィードバック制御定数を用い、該判定手段が初回の演算でないと判定した場合には上記規範モデルに上記目標電流値を入力して理想出力値とを算出し、該理想出力値と前記出力電流値との差を算出し、該差を０に収束させるような前記コントローラのフィードバック制御定数を算出し、上記したフィードバック制御定数の算出を制御が終了するまで繰りかえすことを特徴とするものである。

上記のとおり、本発明のリニアソレノイドの電流制御装置は、出力電流値（実出力値）のフィードバック制御において、その制御定数の調整を常時行うことにより、電源電圧や環境温度が変化しても、一定の応答性を確保するものであり、また、機差バラツキを補償し、更に、制御定数を同定誤差から算出するため、ECU毎に制御定数を記憶させる製造工数も発生しないという利点があるものである。加えて、電源電圧センサや温度センサを必要としないため、システム構築する際にコストの削減となる。本発明は、以上のとおり、従来技術と比較して顕著な効果を奏するものである。

図２は、本発明に係るリニアソレノイドの電流制御装置の実施例を示す。この実施例は、リニアソレノイドの実出力値を検知する電流センサを備え、このセンサからのデータが入力されるECU（Electronic Control Unit）を備え、該ECUは、CPU、ROM、RAMを搭載して、リニアソレノイドに出力されるPWM（Pulse Width Modulator）を制御するものであり、このような構成により、電流センサによってリニアソレノイドに流れる電流を検知し、その検知した電流に基づき、CPU、ROM、RAMを使用してPWMのDUTY幅を演算し、これを調節することでリニアソレノイドに流れる電流を制御する。

図３は、本発明に係るリニアソレノイドの電流制御装置の実施例の回路構成図を示す。

図５は、本発明に係るリニアソレノイドの電流制御装置の実施例における制御方法の概要を示すブロック線図である。図６は、同じく実施例の制御方法の手順を示すフローチャートである。

図６において、リニアソレノイドの電流制御が開始されると、まず、電流センサにより検知されたリニアソレノイドの出力電流（実出力値）を読み込む。

次に、初回の演算であるかどうかの判定し、初回の演算の場合には、ROMに記憶されている制御定数でフィードバック演算を実行する。ここにおける制御定数は、従来のフィードバック制御で使用されている制御定数、すなわち、ある所定条件下におけるリニアソレノイドのインダクタンスや抵抗値から算出される制御定数の使用でよい。

上記の判定において、初回の演算でない場合には、規範モデルに基づいた理想出力値を算出する。図５に示されているように、理想出力値とは、規範モデルに目標電流値を入力することで算出される。ここでの規範モデルとは、ある所定条件下におけるリニアソレノイドの回路特性式であるから、この規範モデルに基づいて演算される理想出力値とは、ある所定条件下におけるリニアソレノイドの時定数が考慮された値である。

一方、電流センサで検知されるリニアソレノイドの出力電流（実出力値）は、必ずしも上記の理想出力値と一致しない。例えば、リニアソレノイドの環境温度が高くなると、規範モデルで設定した抵抗値よりも高い抵抗値を示すようになるので、出力電流（実出力値）は理想出力値よりも低い値となる。このような状態下、仮に、初回の演算で使用した制御定数のままフィードバック演算を行ってリニアソレノイドへの入力値、すなわちPWMのDUTY幅を決定する方法をとると、最終的には目標電流値に到達するものの、その応答時間は長くなってしまう。

そこで、規範モデルにより算出された理想出力値と電流センサで検知されたリニアソレノイドの出力電流（実出力値）とに差が生じた場合は、この差を０に収束させる制御定数を算出する。図５に示された適応機構は、このような制御定数を算出するものであるが、かかる適応機構での演算方法については、一般に周知の方法が適用可能であって、理想出力値とリニアソレノイドの実出力値との差から算出するものであればよく、特定の方法に限定されるものではない。

上記の適応機構で算出した制御定数をフィードバック制御に使用することにより、リニアソレノイドの出力電流（実出力値）を理想出力値に一致させて、リニアソレノイドの環境温度が変化したり電源電圧が変化した場合でも、規範モデルの場合と同じ応答時間でリニアソレノイドの出力電流（実出力値）を目標電流値に到達させることができる。このような手法は、リニアソレノイドの機差バラツキによるインダクタンスや抵抗値に相違がある場合にも適用可能であって、規範モデルと同じ応答時間でリニアソレノイドの出力電流（実出力値）を目標電流値に到達させることができる。

上記した一連の処理は、制御装置の作動が終了するまで一定周期毎に行われる。すなわち、制御定数の調整を常時行うことにより、電源電圧や環境温度がどのような状態となっても、一定の応答性を実現し、また、機差バラツキも補償するものである。さらに、制御定数もROM定数として記憶するのではなく、理想出力値と実出力値の差である同定誤差から演算されるため、ECU毎に定数を記憶させる製造工数も発生しない。その上、システム構築に際し、電源電圧センサや温度センサの要素を必要としないため、コストの削減を図ることができる。

従来のリニアソレノイドの電流制御装置の構成図を示す。本発明に係るリニアソレノイドの電流制御装置の実施例の構成図を示す。本発明に係るリニアソレノイドの電流制御装置の実施例の回路構成図を示す。図１に示す従来のリニアソレノイドの電流制御装置の制御ブロック図本発明に係るリニアソレノイドの電流制御装置の実施例における制御方法の概要を示すブロック線図である。本発明に係るリニアソレノイドの電流制御装置の実施例における制御方法の手順を示すフローチャートである。

Claims

リニアソレノイドの出力電流値を検出するセンサと、リニアソレノイドの目標電流値と該出力電流値との差に基づいてリニアソレノイドへの入力値を制御するコントローラとを備えたフィードバック制御手段と、該目標電流値を入力して理想出力値を求める規範モデルとを備え、
該理想出力値と前記出力電流値との差を算出し、該差に基づいて前記コントローラのフィードバック制御定数を決定することを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。
リニアソレノイドの出力電流値を検出するセンサと、リニアソレノイドの目標電流値と該出力電流値との差に基づいてリニアソレノイドへの入力値を制御するコントローラとを備えたフィードバック制御手段と、該目標電流値を入力して理想出力値を求める規範モデルとを備え、
該理想出力値と前記出力電流値との差を算出し、該差を０に収束させるような前記コントローラのフィードバック制御定数を算出することを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。
リニアソレノイドの出力電流値を検出するセンサと、リニアソレノイドの目標電流値と該出力電流値との差に基づいてリニアソレノイドへの入力値を制御するコントローラとを備えたフィードバック制御手段と、該目標電流値を入力して理想出力値を求める規範モデルとを備え、
該電流制御が開始されると初回の演算であるかどうかの判定手段を備え、
該判定手段が初回の演算であると判定した場合には予め記憶されたフィードバック制御定数を用い、該判定手段が初回の演算でないと判定した場合には上記規範モデルに上記目標電流値を入力して理想出力値とを算出し、
該理想出力値と前記出力電流値との差を算出し、該差を０に収束させるような前記コントローラのフィードバック制御定数を算出し、
上記したフィードバック制御定数の算出を制御が終了するまで繰りかえすことを特徴とするリニアソレノイドの電流制御装置。