JP2012167577A - Engine control program and engine control device - Google Patents
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Abstract
Description
本技術は、エンジンの制御技術に関する。 The present technology relates to engine control technology.
近年のディーゼルエンジンにおいては、エミッションの低減と燃費の向上を目的として、新気量(MAF:Mass Air Flow)及び吸気圧(MAP:Manifold Air Pressure)が吸気系制御器により最適に制御されている。 In recent diesel engines, new air volume (MAF: Mass Air Flow) and intake air pressure (MAP: Manifold Air Pressure) are optimally controlled by an intake system controller to reduce emissions and improve fuel efficiency. .
一般的に、図1に示すように、ディーゼルエンジンの吸気制御系は、吸気圧制御系と新気量制御系を含み、吸気圧と新気量は、互いに独立に制御されている。吸気圧制御系は、排気中のスス(PM:Particulate Matter)を低減するために、可変ノズルターボVNT(Variable Nozzle Turbo)のノズル径を制御して吸気圧を吸気圧目標値に追従するようにコントロールしている。一方、新気量制御系は、排気中の窒素酸化物(NOx)を低減するために、排気をシリンダ内に再循環させる排気循環器EGR(Exhaust Gas Recirculation)のバルブ開度を制御して新気量を新気量目標値に追従するようにコントロールしている。 In general, as shown in FIG. 1, the intake control system of a diesel engine includes an intake pressure control system and a fresh air amount control system, and the intake pressure and the fresh air amount are controlled independently of each other. The intake pressure control system controls the nozzle diameter of a variable nozzle turbo VNT (Variable Nozzle Turbo) to reduce the soot (PM) in the exhaust so that the intake pressure follows the intake pressure target value. Controlling. On the other hand, the new air quantity control system controls the valve opening of an exhaust gas recirculation (EGR) that recirculates exhaust gas into the cylinder to reduce nitrogen oxide (NOx) in the exhaust gas. The air volume is controlled to follow the new air volume target value.
これらの制御系に対しては、後に述べる計画器において、運転条件(エンジン回転数rpm及び燃料噴射量q)に応じて、最適な吸気圧及び新気量が目標値として、また最適なVNTのノズル開度とEGRのバルブ開度の基準値がフィードフォワード値として決定されて、吸気制御系に出力される。 For these control systems, in the planner described later, the optimum intake pressure and fresh air amount are set as target values and the optimum VNT is set according to the operating conditions (engine speed rpm and fuel injection amount q). The reference values of the nozzle opening and the EGR valve opening are determined as feedforward values and output to the intake control system.
従来、吸気圧制御系と新気量制御系は、図2のように独立に構成されていた(SISO: Single Input Single Output)。すなわち、吸気制御系は、上段の新気量制御系と下段の吸気圧制御系の2つを含む。新気量制御系は、EGRのバルブ開度を調節して新気量をコントロールしている。一方、吸気圧制御系は、VNTのノズル開度を調節して吸気圧をコントロールしている。具体的には、運転条件(燃料噴射量及びエンジン回転数の設定)が入力された計画器は、対応する新気量目標値及び吸気圧目標値とEGR基準値及びVNT基準値とを出力する。そして、新気量制御器は、新気量目標値と新気量測定値との差に応じて制御値を出力する。そうすると、当該制御値とEGR基準値との和がEGRのバルブ開度としてエンジンに入力される。一方、吸気圧制御器は、吸気圧目標値と吸気圧測定値との差に応じて制御値を出力する。そうすると、当該制御値とVNT基準値との和がVNTのノズル開度としてエンジンに入力される。 Conventionally, the intake pressure control system and the new air volume control system were configured independently as shown in FIG. 2 (SISO: Single Input Single Output). That is, the intake control system includes two parts, an upper fresh air amount control system and a lower intake pressure control system. The new air quantity control system controls the new air quantity by adjusting the valve opening of the EGR. On the other hand, the intake pressure control system controls the intake pressure by adjusting the nozzle opening of the VNT. Specifically, the planner to which the operating conditions (setting of the fuel injection amount and the engine speed) are input outputs the corresponding new air amount target value, intake pressure target value, EGR reference value, and VNT reference value. . Then, the fresh air amount controller outputs a control value according to the difference between the new air amount target value and the fresh air amount measurement value. Then, the sum of the control value and the EGR reference value is input to the engine as the EGR valve opening. On the other hand, the intake pressure controller outputs a control value according to the difference between the intake pressure target value and the intake pressure measurement value. Then, the sum of the control value and the VNT reference value is input to the engine as the VNT nozzle opening.
しかしながら、エンジンは干渉要素を有する。すなわちVNTのノズル開度に応じて新気量が変化したり、EGRのバルブ開度に応じて吸気圧が変化したりする。従って、吸気圧と新気量を同時に目標に追従させることが難しい。このため、図3のように、新気量の誤差に応じてVNTノズル開度を変化させるための第1干渉補償と吸気圧の誤差に応じてEGRバルブ開度を変化させるための第2干渉補償を設けて、2つの制御系の干渉を補償する。この干渉補償に加えて、VNTノズル開度及びEGRバルブ開度の操作量に飽和がある場合に適用可能な協調制御系(MIMO:Multi Input Multi Output)が提案されている。そして、このような協調制御系において、制御系に干渉があり且つ飽和のある場合に有効なモデル予測制御理論による制御系も提案されている。 However, the engine has an interference element. That is, the amount of fresh air changes according to the VNT nozzle opening, or the intake pressure changes according to the EGR valve opening. Therefore, it is difficult to make the intake pressure and the fresh air amount simultaneously follow the target. Therefore, as shown in FIG. 3, the first interference compensation for changing the VNT nozzle opening in accordance with the fresh air amount error and the second interference for changing the EGR valve opening in accordance with the intake pressure error. Compensation is provided to compensate for interference between the two control systems. In addition to this interference compensation, a cooperative control system (MIMO: Multi Input Multi Output) is proposed that can be applied when the manipulated variables of the VNT nozzle opening and the EGR valve opening are saturated. In such a cooperative control system, a control system based on a model predictive control theory that is effective when there is interference and saturation in the control system has been proposed.
図4を用いてモデル予測制御について説明する。時刻kにおける目標値sが設定されると、制御対象であるプラントからの、時刻kにおける観測軌道y(k)(=状態x(k))に応じて、予測区間Nにおける参照軌道r(k)(以下で述べるように実質的な目標値であるから目標値r(k)とも記す。)を算出する。この参照軌道r(k)にできるだけ近付くように、時刻kから制御区間Huにおける操作量u(k)、u(k+1)、...u(k+Hu−1)を算出する。但し、Hu=Nの場合もある。そして、操作量u(k)のみを採用してプラントに出力する。以下、時刻k+1以降同様の処理を実施する。 Model prediction control will be described with reference to FIG. When the target value s at the time k is set, the reference trajectory r (k) in the prediction section N according to the observation trajectory y (k) (= state x (k)) at the time k from the plant to be controlled. ) (Because it is a substantial target value as described below, it is also referred to as a target value r (k).). The manipulated variables u (k), u (k + 1),... In the control section Hu from the time k so as to be as close as possible to the reference trajectory r (k). . . u (k + Hu-1) is calculated. However, there are cases where Hu = N. Then, only the manipulated variable u (k) is adopted and output to the plant. Thereafter, the same processing is performed after time k + 1.
一般的に、モデル予測制御では、以下で詳細に述べるように目標値r(k)と状態x(k)との追従誤差と操作量u(k)についての評価関数を作成して当該評価関数の値が最小になるように操作量u(k)を算出する。従来においては、操作量u(k)そのものについて評価するか、予測区間Nにおける各サンプル点においてその1サンプル前の操作量との差Δu(k)=u(k)−u(k−1)を評価している。しかしながら、従来のモデル予測制御により算出されるEGR及びVNTへの操作量の出力値(指令値とも呼ぶ)は、例えば図5及び図6に示すように高周波成分を多く含んだ変動が激しい値となる。図5及び図6では、横軸は周波数を表し、縦軸はパワーを表す。図5では、他の手法によるEGR操作量指令値のパワーの周波数成分を、他の手法によるものと従来のモデル予測制御(MPC)によるものとを併せて示している。明らかに従来のモデル予測制御の方が高周波のパワーが高くなっている。同様に、図6では、他の手法によるVNT操作量指令値のパワーの周波数成分を、他の手法によるものと従来のモデル予測制御(MPC)によるものとを併せて示している。この場合も、明らかに従来のモデル予測制御の方が高周波のパワーが高くなっている。 Generally, in model predictive control, as will be described in detail below, an evaluation function for the tracking error between the target value r (k) and the state x (k) and the manipulated variable u (k) is created, and the evaluation function The operation amount u (k) is calculated so that the value of is minimized. Conventionally, the operation amount u (k) itself is evaluated, or the difference Δu (k) = u (k) −u (k−1) from the operation amount of the previous sample at each sample point in the prediction interval N. Is evaluated. However, the output values (also referred to as command values) of the manipulated variables to EGR and VNT calculated by the conventional model predictive control are values having a large fluctuation including a lot of high frequency components as shown in FIGS. 5 and 6, for example. Become. 5 and 6, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents power. In FIG. 5, the frequency components of the power of the EGR manipulated variable command value according to another method are shown together with those according to another method and those according to conventional model predictive control (MPC). Obviously, the conventional model predictive control has higher high-frequency power. Similarly, in FIG. 6, the frequency components of the power of the VNT manipulated variable command value by another method are shown together with those by another method and those by conventional model predictive control (MPC). Also in this case, obviously, the conventional model predictive control has a higher high frequency power.
この操作量指令値は、EGR及びVNTのサーボ系に与えられるので、これらのサーボ系の応答周波数を超える周波数帯域に強い周波数成分を含んでいると、バルブやターボが応答しきれなくなって発振してしまい、ダメージを与え問題となる場合がある。 This manipulated variable command value is given to the servo system of EGR and VNT, so if a strong frequency component is included in the frequency band exceeding the response frequency of these servo systems, the valve or turbo cannot respond and oscillates. May cause damage and damage.
なお、モデルを用いて予測を行いながら制御を行う従来技術も存在しているが、図4で示すようなスキームに従ったモデル予測制御の改善ではない。 Note that there is a conventional technique in which control is performed while performing prediction using a model, but this is not improvement of model prediction control according to a scheme as shown in FIG.
従って、本技術の目的は、エンジンに対する操作量指令値の急激な変動を抑制するためのモデル予測制御技術を提供することである。 Accordingly, an object of the present technology is to provide a model predictive control technology for suppressing rapid fluctuations in the operation amount command value for the engine.
第1の態様に係るエンジン制御方法は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、吸気圧の測定値及び新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、を加算して得られる、(b3)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成するステップと、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出すると共に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップとを含む。
The engine control method according to the first aspect includes (A) a setting value of a fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a setting value of an engine speed, a measured value of an intake pressure of the engine, and a fresh air amount. (B) and (b1) a target time series value corresponding to a set value of fuel injection amount and a set value of engine speed, a measured value of intake pressure, and a measured value of fresh air amount The first time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the variable nozzle turbo obtained by multiplying the matrix related to the error with the corresponding response time series value by the main control matrix of model predictive control A matrix of first time-series values of the manipulated variable of the nozzle opening, and (b2) the value of one unit time before the current time and the nozzle opening of the variable nozzle turbo of the manipulated variable of the valve opening of the
第2の態様に係るエンジン制御方法は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、吸気圧の測定値及び新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列とから、(b3)排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出して加算するステップと、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップとを含む。
The engine control method according to the second aspect includes (A) a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of engine intake pressure, and a fresh air amount. (B) and (b1) a target time series value corresponding to a set value of fuel injection amount and a set value of engine speed, a measured value of intake pressure, and a measured value of fresh air amount The first time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the variable nozzle turbo obtained by multiplying the matrix related to the error with the corresponding response time series value by the main control matrix of model predictive control A matrix of first time-series values of the manipulated variable of the nozzle opening, and (b2) the value of one unit time before the current time and the nozzle opening of the variable nozzle turbo of the manipulated variable of the valve opening of the
第3の態様に係るエンジン制御方法は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と吸気圧の測定値及び新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、を加算して得られる、(b3)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成するステップと、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出して前置補償器で処理し、当該前置補償器によって処理された後の排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップとを含む。 The engine control method according to the third aspect includes (A) a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of engine intake pressure, and a fresh air amount. (B), (b1) a target time series value corresponding to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, the internal state output value of the pre-compensator and the intake pressure Of the valve opening of the exhaust circulatory system obtained by multiplying the matrix related to the error between the measured time value and the response time series value corresponding to the measured value of the fresh air volume by the main control matrix of model predictive control A matrix of the first time-series value of the quantity and the first time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (b2) one unit time of the current time for the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator Previous value and variable nozzle turbo nozzle opening The amount of operation of the valve opening of the exhaust circulator that suppresses fluctuations in the amount of operation of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the value one unit time before the current time. (B3) obtained by adding the second time-series value and the matrix of the second time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, (b3) A step of generating a third time series value and a third time series value matrix of manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (C) a third time series of manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator From the matrix of the value and the third time series value of the variable nozzle turbo nozzle opening, the value after one unit time of the current time of the valve opening of the exhaust circulator and the variable nozzle turbo nozzle opening Pre-compensator by extracting the value after 1 unit time of the current time The value of the manipulated value of the valve opening of the exhaust circulator after the first time after processing and the current value of the manipulated value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo after being processed by the precompensator. Add the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the setting value of the fuel injection amount and the setting value of the engine speed to the value after one unit time. And calculating a command value of the valve opening of the exhaust circulator and a command value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo.
第4の態様に係るエンジン制御方法は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と吸気圧の測定値及び新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列とから、(b3)排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出して加算するステップと、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に対して前置補償器で処理して、当該前置補償器によって処理された後の排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと含む。 An engine control method according to a fourth aspect includes: (A) a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine, and a fresh air amount (B) (b1) a target time series value corresponding to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, the internal state output value of the pre-compensator, and the intake pressure The manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulatory system obtained by multiplying the matrix related to the error between the measured value and the response time series value according to the measured value of the fresh air volume by the main control matrix of model predictive control A first time series value and a matrix of first time series values of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (b2) one unit time before the current time of the manipulated value of the valve opening of the exhaust circulator Value and variable nozzle turbo nozzle operation The second of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator, which suppresses fluctuations in the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the value one unit time before the current time. (B3) A value after one unit time of the current time of the valve opening operation amount of the exhaust circulator from the matrix of the second time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo And a step of extracting and adding a value after one unit time of the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (C) the addition result of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the variable nozzle turbo The result of addition of the manipulated variable of the nozzle opening is processed by the precompensator, and the result of adding the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator after being processed by the precompensator and the variable nozzle turbo The result of adding the manipulated variable of the nozzle opening of the The valve opening of the exhaust circulator is added by adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the setting value of the shot amount and the setting value of the engine speed. And calculating a command value for the nozzle opening of the variable nozzle turbo.
モデル予測制御をエンジンの制御に適用した場合、エンジンに対する操作量指令値の急激な変動を抑制できるようになる。 When model predictive control is applied to engine control, it is possible to suppress rapid fluctuations in the manipulated variable command value for the engine.
[実施の形態1]
まず、一般的なモデル予測制御を説明して本実施の形態との差を明確化する。制御対象のプラントモデル(例えばディーゼルエンジン)は、以下のように表される。但し、線形時不変システムとする。
[Embodiment 1]
First, general model predictive control will be described to clarify the difference from the present embodiment. A plant model to be controlled (for example, a diesel engine) is expressed as follows. However, it shall be a linear time-invariant system.
状態x(k)は、新気量xmaf(k)及び吸気圧xmap(k)を含み、操作量u(k)は、EGRバルブ開度の操作量uegr(k)及びVNTノズル開度の操作量uvntを含み、観測軌道y(k)は、状態(k)と一致している。 The state x (k) includes the new air amount x maf (k) and the intake pressure x map (k), and the operation amount u (k) indicates the operation amount u egr (k) of the EGR valve opening and the VNT nozzle opening. It includes every manipulated variable u vnt, observed trajectory y (k) is consistent with the state (k).
このような制御系を、以下のような評価関数を最小とする操作量を求める有限時間最適制御問題として解く。 Such a control system is solved as a finite-time optimal control problem for obtaining an operation amount that minimizes the evaluation function as follows.
ここで、(4)式の第1行目における第1項は、状態x(k)の、目標値r(k)(時刻kにおける参照軌道の値)に対する追従誤差の2乗和を示し、第2項は操作量u(k)の二乗和(エネルギー)を示している。Q及びRは、それぞれの項に対する重みである。この問題は、第1項と第2項との和が最適になるようにu(k)を求める問題となる。 Here, the first term in the first row of the equation (4) indicates the sum of squares of the tracking error with respect to the target value r (k) (the value of the reference trajectory at time k) in the state x (k). The second term represents the sum of squares (energy) of the manipulated variable u (k). Q and R are weights for the respective terms. This problem is a problem of obtaining u (k) so that the sum of the first term and the second term is optimal.
そして、重みQとRの設定により、第1項と第2項とはトレードオフ関係となる。具体的には、Rが一定で、重みQを大きくすることは、同じu(k)のエネルギーで、目標値への追従誤差を相対的に小さくするような解が得られ、逆に重みQを小さくすることは、目標値への追従誤差は相対的に大きくてもよいというような解が得られる。一方、重みQが一定で、Rを大きくすることは、少ないエネルギーで一定の目標値追従性を達成することを意味し、逆に小さくすることは、大きなエネルギーで一定の目標値追従性を達成することを意味している。このような評価関数は、実際には図4に示したような高周波帯域の成分が高止まりするような操作量をもたらすことになる。 The first term and the second term are in a trade-off relationship by setting the weights Q and R. Specifically, when R is constant and the weight Q is increased, a solution that relatively reduces the tracking error to the target value with the same energy of u (k) is obtained. Decreasing the value provides a solution that the tracking error to the target value may be relatively large. On the other hand, when the weight Q is constant and R is increased, it means that a constant target value followability is achieved with less energy. Conversely, when the weight Q is small, a constant target value followability is achieved with large energy. Is meant to do. Such an evaluation function actually causes an operation amount such that a component in the high frequency band as shown in FIG. 4 remains high.
ここで予測期間Nに対応するため拡大系を定義すると、(1)式は以下のように書き換えられる。 Here, when the expansion system is defined to correspond to the prediction period N, the expression (1) is rewritten as follows.
さらに、目標値r(k)に関しても2N次元の目標値ベクトルとして以下のように表す。 Further, the target value r (k) is expressed as a 2N-dimensional target value vector as follows.
(6)式と(8)式とを用いて(4)式の評価関数を書き換えると以下のようになる。 When the evaluation function of equation (4) is rewritten using equations (6) and (8), the result is as follows.
さらに、(5)式の関係を(9)式に代入すると以下のようになる。 Furthermore, substituting the relationship of equation (5) into equation (9) yields the following.
但し、γはUに無関係の項をまとめたものである。 However, γ is a summary of terms unrelated to U.
(11)式におけるJ(k)を最適化するUopt(k)は、以下の条件を満す。 Uopt (k) that optimizes J (k) in equation (11) satisfies the following conditions.
従って、以下のように表される。 Therefore, it is expressed as follows.
従って、Uopt(k)は、以下のように表される。 Therefore, Uopt (k) is expressed as follows.
最終的に、時刻kにおけるVNTノズル開度及びEGRバルブ開度の操作量の最適値uopt(k)は、以下のように表される。 Finally, the optimum values u opt (k) of the manipulated variables of the VNT nozzle opening and the EGR valve opening at time k are expressed as follows.
このような制御を行う場合におけるブロック線図を図7に示す。エンジン回転数及び燃料噴射量が入力されると、計画器は、それらに応じた基準値uref(k)及び目標値s(k)を出力する。目標値s(k)には、参照軌道行列Tが乗じられて参照軌道、すなわち目標ベクトルT(k)が生成される。 A block diagram in the case of performing such control is shown in FIG. When the engine speed and the fuel injection amount are input, the planner outputs a reference value u ref (k) and a target value s (k) corresponding to them. The target value s (k) is multiplied by a reference trajectory matrix T to generate a reference trajectory, that is, a target vector T (k).
念のため目標ベクトルT(k)について示しておく。本実施の形態では、ステップ応答で1次遅れ要素を介したときの応答の、時刻kからk+Nまでの時系列値を目標ベクトルT(k)とする。伝達関数で表すと以下のとおりである。 As a precaution, the target vector T (k) is shown. In the present embodiment, the time series value from time k to k + N of the response when the step response is via the first-order lag element is set as the target vector T (k). The transfer function is as follows.
ここでTrは参照軌道の1次遅れの時定数である。Trを短くすると、即応性のある応答を、長くすると、ゆっくりした応答となる。 Here, Tr is a time constant of the first order delay of the reference trajectory. When Tr is shortened, a quick response is obtained, and when Tr is lengthened, a slow response is obtained.
これを時間応答に変換すると以下のように表される。 When this is converted into a time response, it is expressed as follows.
これは、以下のようなベクトルで表される。 This is represented by the following vector.
そして、Tsをサンプリング周期として、t=Ts×i、iは1からNとすると以下のように展開される。 Then, assuming that Ts is a sampling period, t = Ts × i, and i is 1 to N, the following is developed.
時刻t0をTs×kと置くと、以下のように表される。 When time t 0 is set as Ts × k, it is expressed as follows.
但し、s(k)は[smaf,smap]Tであるから、参照軌道行列Tは、2N行×2列の以下のような行列である。 However, since s (k) is [s maf , s map ] T , the reference trajectory matrix T is a 2N row × 2 column matrix as follows.
ここで、参照軌道の時定数Trについて、MAFとMAPをTrmaf、Trmapとして、個別に設定してもよい。 Here, regarding the time constant Tr of the reference trajectory, MAF and MAP may be individually set as Trmaf and Trmap.
一方、エンジン特性の測定値x(k)には(7)式のΨが乗じられて、Ψx(k)が算出される。そして、E(k)=T(k)−Ψx(k)が算出されて、MPCの主制御器に入力され、M2x2NH-1ΘTQ~(Q~又はQbarはQバーを表す)がE(k)に乗じられる。MPCの主制御器の出力であるuopt(k)は、計画器が出力した基準値uref(k)と加算されて、エンジンに入力される。 On the other hand, the measured value x (k) of the engine characteristic is multiplied by Ψ in Expression (7) to calculate Ψx (k). Then, E (k) = T (k) −Ψx (k) is calculated and input to the main controller of the MPC, and M 2x2N H −1 Θ T Q˜ ( Q˜ or Q bar represents Q bar) ) Is multiplied by E (k). U opt (k), which is the output of the main controller of the MPC, is added to the reference value u ref (k) output from the planner and input to the engine.
これに対して、本実施の形態では、予測期間Nにおける各操作量と現在時刻kの1サンプル前の値との差分で評価関数を定義するものである。1サンプル前の操作量をu~=u(k−1)(u~又はubarはuバーを表す)とすると、評価関数J(k)は以下のように表される。 On the other hand, in this embodiment, the evaluation function is defined by the difference between each operation amount in the prediction period N and the value one sample before the current time k. If the operation amount one sample before is u ~ = u (k-1) (u ~ or u bar represents u bar), the evaluation function J (k) is expressed as follows.
なお、(2−1)式の2行目で明らかなように、予測期間Nにおいて全ての操作量について現時点kの1サンプル前の操作量を引いた上で評価する点において特徴がある。このような差を小さくするように操作量を算出することで、操作量の変動が小さくなる。 Note that, as is apparent from the second line of the equation (2-1), there is a feature in that all the operation amounts in the prediction period N are evaluated after subtracting the operation amount one sample before the current k. By calculating the operation amount so as to reduce such a difference, fluctuations in the operation amount are reduced.
ここで以下のような定義を行う。 Here, the following definitions are made.
この(2−2)式をさらに用いて(4)式から(11)式への変換と同様な変換を、(2−1)式にも行うと、以下のようになる。 When the same conversion as the conversion from the expression (4) to the expression (11) is performed on the expression (2-1) by further using the expression (2-2), the result is as follows.
そして、(2−3)式におけるJ(k)を最小化するUopt(k)は、以下の条件を満たす。 Uopt (k) that minimizes J (k) in equation (2-3) satisfies the following condition.
そうすると、以下のように(2−3)式は表される。 Then, the expression (2-3) is expressed as follows.
従って、Uopt(k)は、以下のように表される。 Therefore, Uopt (k) is expressed as follows.
(2−5)式は、(14)式と比較すると、第2項が加わっていることが分かる。この第2項によって、後に述べるように、操作量の急激な変動を抑制できるようになる。 It can be seen that the second term is added to the expression (2-5) when compared with the expression (14). As will be described later, this second term makes it possible to suppress rapid fluctuations in the operation amount.
最終的には、uopt(k)は以下のように表される。 Finally, u opt (k) is expressed as follows:
本実施の形態では、(2−7)式に基づく制御を行う。図8に、本技術の実施の形態に係るエンジンの一例としてディーゼルエンジンを示す。エンジン本体1には、エンジン本体1からの排ガスを供給する排気循環器EGRと、排ガスの圧力にてタービンを回して新気(Fresh Air)を圧縮してエンジン本体1に供給する可変ノズルターボVNTとが接続されている。可変ノズルターボVNTのノズル開度を調整することによって、可変ノズルターボVNTのタービンの回転が調整され、吸気圧(MAP)センサで測定される吸気圧(MAP)が調整される。一方、排気循環器EGRに設けられているEGRバルブのバルブ開度を調整することによって、新気量(MAF)センサで測定される新気量(MAF)が調整される。
In the present embodiment, control based on equation (2-7) is performed. FIG. 8 shows a diesel engine as an example of an engine according to an embodiment of the present technology. The
本実施の形態に係るエンジン制御装置1000には、MAPセンサからの吸気圧測定値と、MAFセンサからの新気量測定値と、外部から与えられる燃料噴射量の設定値と、同じく外部から与えられるエンジン回転数の設定値とが入力されるようになっている。また、エンジン制御装置1000からは、EGRバルブのバルブ開度の操作量がEGRバルブに出力され、VNTノズルのノズル開度の操作量がVNTノズルに出力されるようになっている。
In the
本実施の形態に係るエンジン制御装置1000のブロック線図を図9に示す。すなわち、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とが入力されて、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応付けてEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値の組み合わせと新気量MAFの基準値及び吸気圧MAPの基準値の組み合わせが登録されている計画器110から、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応するEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値s(k)と、新気量MAFの基準値及び吸気圧MAPの基準値uref(k)とを読み出す。
FIG. 9 shows a block diagram of
なお、計画器110は、例えば燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とを行列設定器112に出力する。燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値ではなく、目標値及び基準値を特定する際に用いた他のパラメータ値であってもよい。行列設定器112は、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値に応じて適切な行列A、B、Q及びRを特定して、(2−7)式の計算を行うのに用いられる他の行列を算出して、MPC主制御部114及び変動抑制部118に設定する。T及びΨについても設定がなされる。このような行列の設定は、例えば所定期間ごと、又は大幅に燃料噴射量とエンジン回転数とのうち少なくとも何れかが変化した場合などに実施する。
The
そして、計画器110が出力したEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値s(k)に、参照軌道行列Tを乗じて2N次元の目標ベクトルT(k)を算出すると共に、エンジン特性120の測定値x(k)にΨを乗じて2N次元の応答ベクトルΨx(k)を算出する。そうすると、2N次元の誤差ベクトルE(k)=T(k)−Ψx(k)が得られる。
Then, the 2N-dimensional target vector T (k) is calculated by multiplying the target value s (k) of the EGR valve opening and the target value s (k) of the VNT nozzle opening output from the
この誤差ベクトルE(k)は、MPC主制御部114に入力される。MPC主制御部114は、M2x2NH-1ΘTQ~をE(k)に乗じて出力する。MPC主制御部114の出力と変動抑制部118の出力とが加算されて、最適操作量uopt(k)が算出される。この最適操作量uopt(k)は、計画器110が出力したフィードフォワード値uref(k)と加算されてエンジン特性120に出力される。すなわち、uopt(k)+uref(k)によって、VNTノズル開度及びEGRバルブ開度が制御される。
The error vector E (k) is input to the MPC main control unit 114. The MPC main control unit 114 multiplies E (k) by M 2 × 2N H −1 Θ T Q˜ and outputs the result. The output of the MPC main control unit 114 and the output of the
なお、前操作量行列生成部116は、uopt(k)を1サンプル時間遅延させた上で(2−2)式の行列U~を生成して変動抑制部118に出力する。変動抑制部118は、U~に対して(2−7)式の第2項であるM2x2NH-1R~を乗じてM2x2NH-1R~U~(R~又はRbarはRバーを表す。)を算出する。そうすると、次のサンプル時間でMPC主制御部114の出力と加算される。
The pre-operation amount matrix generation unit 116 delays u opt (k) by one sample time, generates a matrix U˜ of the equation (2-2), and outputs the generated matrix U˜ to the
次に、エンジン制御装置1000の詳細な処理内容について図10及び図11を用いて説明する。
Next, detailed processing contents of the
まず、エンジン制御装置1000は、k=0に設定する(図10:ステップS1)。また、エンジン制御装置1000は、初期設定を実施する(ステップS3)。具体的には、行列設定器112が、例えばk=0におけるエンジン回転数及び燃料噴射量に応じたプラント行列A及びBを取得すると共に、重み行列Q及びR、予測期間N、初期値x(0)及びu(0)、初期U~(U~又はUbarはUバーを表す。)及び参照軌道行列Tのための時定数Tr等を取得する。これらのデータについては、予めメモリなどに保持しておき、該当データを読み出す。
First, the
さらに、エンジン制御装置1000の行列設定器112は、初期計算として、上で述べたように参照軌道行列Tを算出し、設定する(ステップS5)。さらに、行列設定器112は、MPC主制御部114及び変動抑制部118で用いる行列H-1=(ΘTQ~Θ)-1及びΘTQ~などを算出し、設定する。また、初期U~を用いて初期のR~U~を算出して設定する。さらに、H-1ΘTQ~を算出し設定する(ステップS7)。処理は端子Aを介して、図11の処理に移行する。
Further, the
図11の処理の説明に移行して、エンジン制御装置1000は、kを1インクリメントし(ステップ9)、MAPセンサ及びMAFセンサから状態x(k)を取得し、現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値を取得すると共にそれらに対応する目標値s(k)を計画器110から取得する(ステップS11)。なお、エンジン制御装置1000は、計画器110から現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量に対応する基準値urefも取得する。
Shifting to the description of the processing in FIG. 11, the
そして、エンジン制御装置1000は、目標値ベクトルT(k)(=Ts(k)を算出する(ステップS13)。また、エンジン制御装置1000は、目標ベクトルT(k)と応答ベクトルΨx(k)との誤差ベクトルE(k)を算出する(ステップS15)。そして、エンジン制御装置1000は、U~を考慮した最適操作量ベクトルUopt(k)を算出する(ステップS17)。このステップでは、誤差ベクトルE(k)に対してMPC主制御部114でH-1ΘTQ~を乗じる。また、k−1=0の場合を除きUopt(k−1)からU~ベクトルを生成し、k−1=0の場合には初期U~をそのまま用い、当該U~ベクトルを用いて変動抑制部118によりH-1R~U~を算出する。MPC主制御部114の出力と変動抑制部118の出力との和によりUopt(k)が算出される。
Then,
また、エンジン制御装置1000は、ステップS17の結果に対してM2x2Nを乗じて、現時刻kにおける最適操作量uopt(k)を算出し(ここでは抽出し)、さらに基準値uref(k)を加算することで操作量の指令値を算出し、当該指令値をエンジン1のVNTノズル及びEGRバルブに出力する(ステップS19)。
Further, the
この部分の演算については、行列の性質を用いて変更することができる。具体的には、MPC主制御部114でM2x2Nを乗じてしまい、さらに変動抑制部118でもM2x2Nを乗じてしまうようにしても良い。
The calculation of this part can be changed using the property of the matrix. Specifically, the MPC main control unit 114 may multiply M 2x2N , and the
さらに、エンジン制御装置1000の前操作量行列生成部116は、u(k-1)=uopt(k)と設定して、u(k-1)から新たなU~を生成してメモリに保持する(ステップS21)。新たなU~については次にkを1インクリメントした後に使用する。
Further, the pre-operation amount matrix generation unit 116 of the
そして、エンジン制御装置1000は、kが予め設定された最大値kmaxに達したか判断する(ステップS23)。kがkmaxに達していない場合には、処理はステップS9に戻る。一方、kがkmaxに達した場合には、処理を終了する。例えば、ステップS1に戻って、初期設定から処理を開始する。
Then,
以上のような処理を実施することで、操作量指令値の急激な変動を抑制することができる。なお、図10のステップS3の内、システム行列A、B、重みQ、R、Urefの読み込み、および、ステップS7の定数行列の計算を、図11のステップS9とステップS11の間に入れることにより、毎回、運転条件が変わってシステム行列が変化する場合に対応することもできる。具体的な実験結果を図12及び図13に示す。図12では、横軸は周波数を表し、縦軸はパワー(dB)を表す。太線は本実施の形態におけるEGRバルブ開度の操作量指令値を表し、細線は従来のMPCによるEGRバルブに対する操作量指令値を表す。このように高周波帯域におけるパワーが従来のMPCよりも下がっている。また、図13でも、横軸は周波数を表し、縦軸はパワー(dB)を表す。太線は本実施の形態におけるVNTノズルに対する操作量指令値を表し、細線は従来のMPCによるVNTノズルに対する操作量指令値を表している。このようにVNTノズルに対する操作量指令値についても、高周波帯域におけるパワーが従来のMPCより下がっていることが分かる。このように、操作量指令値の急激な変動を抑制して安定的な制御が行われるようになる。 By performing the processing as described above, it is possible to suppress a rapid fluctuation in the operation amount command value. In step S3 in FIG. 10, the system matrix A, B, weights Q, R, Uref are read, and the constant matrix calculation in step S7 is inserted between step S9 and step S11 in FIG. Each time, it is possible to cope with a case where the operating conditions change and the system matrix changes. Specific experimental results are shown in FIGS. In FIG. 12, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents power (dB). The thick line represents the operation amount command value for the EGR valve opening in the present embodiment, and the thin line represents the operation amount command value for the EGR valve by the conventional MPC. Thus, the power in the high frequency band is lower than that of the conventional MPC. Also in FIG. 13, the horizontal axis represents frequency and the vertical axis represents power (dB). The thick line represents the operation amount command value for the VNT nozzle in the present embodiment, and the thin line represents the operation amount command value for the VNT nozzle by the conventional MPC. Thus, it can be seen that the operation amount command value for the VNT nozzle also has a lower power in the high frequency band than in the conventional MPC. In this way, stable control is performed while suppressing rapid fluctuations in the manipulated variable command value.
[実施の形態2]
EGRバルブ及びVNTノズルは、開閉されるものであるから、全閉が0、全開が1又は100といったように、制約を有する。従って、このような制約を考慮して前述したような評価関数J(k)を最小にする解を求めることになる。すなわち、モデル予測制御では、このような制約条件の下での最適化問題を解くことになる。
[Embodiment 2]
Since the EGR valve and the VNT nozzle are opened and closed, there are restrictions such that the fully closed state is 0 and the fully open state is 1 or 100. Therefore, a solution that minimizes the evaluation function J (k) as described above is obtained in consideration of such restrictions. That is, in model predictive control, the optimization problem under such a constraint condition is solved.
より具体的には、操作量に対する制約条件は以下のように表される。 More specifically, the constraint condition on the operation amount is expressed as follows.
ここで、a,bは、EGRの下限値、上限値を、c,dは、VNTの下限値、上限値を示す。 Here, a and b are the lower limit and upper limit of EGR, and c and d are the lower and upper limits of VNT.
(3−1)式を以下のような形式で表現することを考える。 Consider expressing the expression (3-1) in the following format.
まず、(3−1)式は以下のように変形される。 First, equation (3-1) is modified as follows.
そして(3−3)式は以下のように表現される。 The expression (3-3) is expressed as follows.
さらに、U(k)の全ての要素について上記の制約が課される。すなわち、以下のように表される。 Furthermore, the above constraints are imposed on all elements of U (k). That is, it is expressed as follows.
これをまとめると以下のように表される。 This can be summarized as follows.
一方、制御量に対する制約条件は、以下のように表される。なお、上限値及び下限値に同じa,b,c,dを使用しているが、上で述べたa,b,c,dとは異なる。 On the other hand, the constraint condition for the controlled variable is expressed as follows. Although the same a, b, c, and d are used for the upper limit value and the lower limit value, they are different from the above-described a, b, c, and d.
ここで、a,bは、MAFの下限値、上限値を、c,dは、MAPの下限値、上限値を示す。 Here, a and b are the lower limit value and upper limit value of MAF, and c and d are the lower limit value and upper limit value of MAP.
(3−9)式は、以下のような形式で表現することを考える。 The expression (3-9) is considered to be expressed in the following format.
さらに(3−11)式は以下のように表すこともできる。 Furthermore, the expression (3-11) can also be expressed as follows.
さらに、X(k)の全ての要素について上記の制約が課される。すなわち、以下のように表される。 Furthermore, the above constraints are imposed on all elements of X (k). That is, it is expressed as follows.
従って、これをまとめると以下のように表される。 Therefore, this can be summarized as follows.
(3−14)式にX(k)=Ψx(k)+ΘU(k)を代入すると以下のように表される。 Substituting X (k) = Ψx (k) + ΘU (k) into the expression (3-14), it is expressed as follows.
以上の制約条件をまとめると以下のように表される。 The above constraint conditions are summarized as follows.
(3−17)式を満たさないようなU(k)が算出された場合には、以下のような(3−17)式の制約条件を満たし且つ(2−3)式のJ(k)を最小化するU(k)を見つけるという最適化問題を解くことになる。すなわち、最適化問題は以下のように表される。 When U (k) that does not satisfy the expression (3-17) is calculated, the following constraint condition of the expression (3-17) is satisfied, and J (k) of the expression (2-3) The optimization problem of finding U (k) that minimizes. That is, the optimization problem is expressed as follows.
(3−18)式の解法としては、QP問題、ラグランジュ乗数法、アクティブセット法、内点法などが存在しているので、ここでは詳しく述べない。 There are QP problems, a Lagrange multiplier method, an active set method, an interior point method, and the like as a solution method of the expression (3-18), and thus will not be described in detail here.
このような制約条件を考慮した場合のブロック線図の一例を図14に示す。具体的には、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とが入力されて、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応付けてEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値の組み合わせと新気量MAFの基準値及び吸気圧MAPの基準値の組み合わせが登録されている計画器210から、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応するEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値s(k)と、新気量MAFの基準値及び吸気圧MAPの基準値uref(k)とを読み出す。
FIG. 14 shows an example of a block diagram in consideration of such a constraint condition. Specifically, the fuel injection amount setting value and the engine speed setting value are input, and the target value of the EGR valve opening and the VNT nozzle opening are associated with the fuel injection amount value and the engine speed value. EGR corresponding to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed from the
なお、計画器210は、例えば燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とを行列設定器212に出力する。燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値ではなく、目標値及び基準値を特定する際に用いた他のパラメータ値であってもよい。行列設定器212は、例えば燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値に応じて適切な行列A、B、Q、Rを特定し、(2−7)式及び(3−17)式の計算を行うのに用いられる他の行列を算出して、最適化器214等に設定する。T及びΨについても設定がなされる。このような行列の設定は、例えば所定期間ごと、又は大幅に燃料噴射量とエンジン回転数とのうち少なくとも何れかが変化した場合などに実施する。
The
そして、計画器210が出力したEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値s(k)に、参照軌道行列Tを乗じて2N次元の目標ベクトルT(k)を算出すると共に、エンジン特性120の測定値x(k)にΨを乗じて2N次元の応答ベクトルΨx(k)を算出する。そうすると、2N次元の誤差ベクトルE(k)=T(k)−Ψx(k)が得られる。
Then, the 2N-dimensional target vector T (k) is calculated by multiplying the target value s (k) of the EGR valve opening and the target value s (k) of the VNT nozzle opening output from the
この誤差ベクトルE(k)は、最適化器214に入力される。最適化器214は、第1の実施の形態におけるMPC主制御部114、前操作量行列生成部116及び変動抑制部118の機能と、最適化演算部の機能とを含む。具体的には、U(k)=H-1ΘTQ~E(k)+H-1R~U~を算出し、(3−17)式を満たすか否かを判断する。(3−17)式を満たす場合には、最適化演算部での処理を省略して、U(k)=Uopt(k)としてM2x2NUopt(k)=uopt(k)を生成する。一方、(3−17)式が満たされない場合には、最適化演算部は(3−18)式を解く処理を実施する。(3−18)式の解をUopt(k)としてM2x2NUopt(k)=uopt(k)を生成する。
なお,(3−17)式におけるfに含まれる、EGRとVNTに関する制約のa,b,c,dの値は、フィードフォワード値uref(k)を加算した値が飽和しているか否かを判定できるような値に設定されているものとする
This error vector E (k) is input to the
It should be noted that the values of a, b, c, d of the constraints on EGR and VNT included in f in the expression (3-17) are values obtained by adding the feedforward value u ref (k) or not. Is set to a value that can determine
そして、最適化器214の出力である最適操作量uopt(k)は、計画器210が出力したフィードフォワード値uref(k)と加算されてエンジン特性120に出力される。すなわち、uopt(k)+uref(k)によって、VNTノズル開度及びEGRバルブ開度が制御される。
The optimum manipulated variable u opt (k), which is the output of the
なお、最適化器214では、uopt(k)を1サンプル時間遅延させて(2−2)式の行列を生成してメモリに保持しておく。
Note that the
次に、エンジン制御装置1000の詳細な処理内容について図15及び図16を用いて説明する。
Next, detailed processing contents of the
まず、エンジン制御装置1000は、k=0に設定する(図15:ステップS31)。また、エンジン制御装置1000は、初期設定を実施する(ステップS33)。具体的には、行列設定器212が、例えばk=0におけるエンジン回転数及び燃料噴射量に応じたプラント行列A及びBを取得すると共に、重み行列Q及びR、予測期間N、初期値x(0)及びu(0)、初期U~及び時定数Tr等を取得する。これらのデータについては、予めメモリなどに保持しておき、該当データを読み出す。
First, the
さらに、エンジン制御装置1000の行列設定器212は、メモリなどに格納されている制約条件(上の説明におけるa,b,c及びd2セット。具体的には、VNTノズル開度の上限値及び下限値、EGRバルブ開度の上限値及び下限値、xmafの上限値及び下限値、並びにxmapの上限値及び下限値)を取得する(ステップS35)。
Further, the
また、エンジン制御装置1000は、初期計算として、参照軌道行列Tを算出し、設定する(ステップS37)。さらに、行列設定器212は、最適化器214で用いる定数行列H-1=(ΘTQ~Θ)-1及びΘTQ~等、制約拡大行列f、F、g及びGを算出し、設定する。また、初期U~を用いて初期のR~U~(R~はRのバーを表す)を算出して設定する。さらに、H-1ΘTQ~も算出して設定する(ステップS39)。処理は端子Bを介して、図16の処理に移行する。
Further, the
図16の処理の説明に移行して、エンジン制御装置1000は、kを1インクリメントし(ステップS41)、MAPセンサ及びMAFセンサから状態x(k)を取得し、現時刻kにおけるエンジン回転数及び燃料噴射量を取得して計画器210から当該エンジン回転数及び燃料噴射量に対応する目標値s(k)を取得する(ステップS43)。なお、エンジン制御装置1000は、計画器210から現時刻kにおけるエンジン回転数及び燃料噴射量に対応する基準値uref(k)も取得する。
Shifting to the description of the processing in FIG. 16, the
そして、エンジン制御装置1000は、目標値ベクトルT(k)(=Ts(k)を算出する(ステップS45)。また、エンジン制御装置1000は、目標ベクトルT(k)と応答ベクトルΨx(k)との誤差ベクトルE(k)を算出する(ステップS47)。そして、エンジン制御装置1000の最適化器214は、U~を考慮した最適操作量ベクトルU(k)を算出する(ステップS49)。このステップでは、誤差ベクトルE(k)に対してH-1ΘTQ~を乗じる。また、k−1=0の場合を除きUopt(k−1)からU~ベクトルを生成し、k−1=0の場合には初期U~をそのまま用い、当該U~ベクトルからH-1R~U~を算出する。そして、U(k)=H-1ΘTQ~E(k)+H-1R~U~が算出される。
Then,
そして、エンジン制御装置1000は、(3−17)式の制約条件を満たしているかを判断する(ステップS51)。制約条件を満たしているU(k)が得られた場合には、ステップS49で得られたU(k)=Uopt(k)としてステップS55に移行する。一方、制約条件を満たしているU(k)が得られなかった場合には、エンジン制御装置1000の最適化器214は、(3−18)式に従って最適化処理を実施してUopt(k)を算出する(ステップS53)。なお、(3−17)式におけるfに含まれる,EGRとVNTに関する制約のa,b,c,dの値は、フィードフォワード値uref(k)を加算した値が飽和しているか否かを判定できるような値に設定されているものとする。
Then, the
また、エンジン制御装置1000の最適化器214は、ステップS49又はS53の結果に対してM2x2Nを乗じて、現時刻kにおける最適操作量uopt(k)を算出し(ここでは抽出し)、さらに基準値uref(k)を加算することで操作量の指令値を算出し、当該指令値をエンジン1のVNTノズル及びEGRバルブに出力する(ステップS55)。
Further, the
さらに、エンジン制御装置1000の最適化器214は、u(k-1)=uopt(k)と設定し、新たなU~を生成してメモリに保持する(ステップS57)。新たなU~については次にkを1インクリメントした後に使用する。
Further, the
そして、エンジン制御装置1000は、kが予め設定された最大値kmaxに達したか判断する(ステップS59)。kがkmaxに達していない場合には、処理はステップS41に戻る。一方、kがkmaxに達した場合には、処理を終了する。例えば、ステップS31に戻って、初期設定から処理を開始する。
Then,
以上のような処理を実施することで、制約条件を満たしつつ、急激な変動を抑制することができるようになる。なお、図15のステップS33の内、システム行列A、B、重みQ、R、ステップS35の制約条件の取得、および、ステップS39の定数行列や制約拡大行列の計算を、図16のステップS41とステップS43の間に入れることにより、毎回、運転条件が変わってシステム行列が変化する場合に対応することもできる。 By performing the processing as described above, rapid fluctuations can be suppressed while satisfying the constraint conditions. In step S33 in FIG. 15, the acquisition of the system matrices A and B, the weights Q and R, the constraint conditions in step S35, and the calculation of the constant matrix and the constraint expansion matrix in step S39 are the same as step S41 in FIG. By inserting it in step S43, it is possible to cope with a case where the operating conditions change and the system matrix changes every time.
[実施の形態3]
本実施の形態では、高周波帯域における操作量指令値の成分を抑制するために、ローパスフィルタ特性を有する前置補償器を導入する場合を考える。
[Embodiment 3]
In the present embodiment, a case is considered where a predistorter having a low-pass filter characteristic is introduced in order to suppress a component of an operation amount command value in a high frequency band.
本実施の形態では、制御対象のプラント(例えばディーゼルエンジン)を以下のように表す。 In the present embodiment, a plant to be controlled (for example, a diesel engine) is represented as follows.
また、導入した前置補償器の伝達関数は以下のように表されるものとする。 In addition, the transfer function of the introduced predistorter is assumed to be expressed as follows.
ここで、Td11,Td22は、前置補償器のローパス特性を記述する時定数であり、大きな値にすることで、ローパス特性をより強く指定することが可能となる。この特性をクロス項に指定することも可能である。 Here, Td11 and Td22 are time constants that describe the low-pass characteristics of the predistorter, and the low-pass characteristics can be specified more strongly by setting a large value. It is also possible to specify this characteristic as a cross term.
このような前置補償器の離散状態方程式は以下のようになる。 The discrete state equation of such a precompensator is as follows:
ここで(4−1)式と(4−5)式の合成系を考える。そこで、合成系の状態方程式を以下のように表す。 Here, a synthesis system of the equations (4-1) and (4-5) is considered. Therefore, the state equation of the synthetic system is expressed as follows.
但し、x(k)は6行1列の状態ベクトルを表し、uは2行1列の操作量ベクトルを表し、yは2行1列の測定ベクトルを表し、Aは6行6列の行列を表し、Bは6行2列の行列を表し、Cは2行6列の行列を表す。 Where x (k) represents a 6 × 1 state vector, u represents a 2 × 1 manipulated variable vector, y represents a 2 × 1 measurement vector, and A represents a 6 × 6 matrix. B represents a 6 × 2 matrix, and C represents a 2 × 6 matrix.
このように合成系を表現すれば、解くべき有限時間最適制御問題は、第1の実施の形態における評価式J(k)と同じ形になる。なお、u~=u(k−1)であり、現時刻の1サンプル前の操作量を表す。また、Q及びRは重み係数である。 If the synthesis system is expressed in this way, the finite time optimal control problem to be solved has the same form as the evaluation formula J (k) in the first embodiment. Note that u˜ = u (k−1), which represents an operation amount one sample before the current time. Q and R are weighting factors.
また、Yを2N行の測定ベクトル、Uを2N行の操作量ベクトルとして拡大系を定義すると、(4−1)式は以下のように表される。 Further, when the expansion system is defined with Y being a measurement vector of 2N rows and U being an operation amount vector of 2N rows, the equation (4-1) is expressed as follows.
さらに、T、U~、Q~、R~及びγについては第1の実施の形態で定義したものと同じとすると、(4−9)式は、以下のように表される。 Further, assuming that T, U˜, Q˜, R˜, and γ are the same as those defined in the first embodiment, equation (4-9) is expressed as follows.
この評価関数J(k)を最小化するUopt(k)は、第1の実施の形態と同様に導出すると、以下のように表される。 When Uopt (k) that minimizes the evaluation function J (k) is derived in the same manner as in the first embodiment, it is expressed as follows.
最終的に最適操作量uopt(k)は、以下のように表される。 Finally, the optimum operation amount u opt (k) is expressed as follows.
本実施の形態では(4−17)式に基づき制御を行う。 In the present embodiment, control is performed based on the equation (4-17).
次に、本実施の形態に係るエンジン制御装置1000のブロック線図を図17に示す。すなわち、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とが入力されて、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応付けてEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値の組み合わせと新気量MAFの基準値及び吸気圧MAPの基準値の組み合わせが登録されている計画器310から、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応するEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値s(k)と、新気量MAFの基準値及び吸気圧MAPの基準値uref(k)とを読み出す。
Next, FIG. 17 shows a block diagram of
なお、計画器310は、例えば燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とを行列設定器312に出力する。燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値ではなく、目標値及び基準値を特定する際に用いた他のパラメータ値であってもよい。行列設定器312は、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値に応じて適切な行列A、B、Q及びRを特定して、(4−17)式の計算を行うのに用いられる他の行列を算出して、第2MPC主制御部314、第2変動抑制部318、応答ベクトル生成部322に設定する。Tについても設定がなされる。このような行列の設定は、例えば所定期間ごと、又は大幅に燃料噴射量とエンジン回転数とのうち少なくともいずれかが変化した場合などに実施する。
The
そして、計画器310が出力したEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値s(k)に、参照軌道行列Tを乗じて2N次元の目標ベクトルT(k)を算出する。一方、応答ベクトル生成部322は、エンジン特性120の測定値xp(k)と前置補償器320の内部状態出力値xd(k)とから状態ベクトルx(k)を生成した上で、Ψcを乗じて2N次元の応答ベクトルΨcx(k)を算出する。そうすると、2N次元の誤差ベクトルE(k)=T(k)−Ψcx(k)が得られる。
Then, the 2N-dimensional target vector T (k) is calculated by multiplying the target value s (k) of the EGR valve opening and the target value s (k) of the VNT nozzle opening output by the
この誤差ベクトルE(k)は、第2MPC主制御部314に入力される。第2MPC主制御部314は、M2x2NH-1ΘTQ~をE(k)に乗じて出力する。第2MPC主制御部314の出力と第2変動抑制部318の出力とが加算されて、操作量u(k)が算出される。ローパスフィルタ特性を有する前置補償器320は、この操作量u(k)を処理して、操作量up(k)を出力する。出力されたup(k)は、フィードフォワード値uref(k)と加算されてエンジン特性120に出力される。すなわち、up(k)+uref(k)によって、VNTノズル開度及びEGRバルブ開度が制御される。
The error vector E (k) is input to the second MPC
なお、前操作量行列生成部316は、u(k)を1サンプル時間遅延させて(2−2)式の行列を生成して第2変動抑制部318に出力する。第2変動抑制部318は、(4−17)式の第2項であるM2x2NHc-1R~をU~に乗じてM2x2NHc-1R~U~を算出する。そうすると、第2変動抑制部318の出力は、次のサンプル時間で第2MPC主制御部314の出力と加算される。
Note that the pre-operation amount
次に、エンジン制御装置1000の詳細な処理内容について図18及び図19を用いて説明する。
Next, detailed processing contents of the
まず、エンジン制御装置1000は、k=0に設定する(図18:ステップS61)。また、エンジン制御装置1000は、初期設定を実施する(ステップS63)。具体的には、行列設定器312が、k=0におけるエンジン回転数及び燃料噴射量に応じたプラント行列A及びBを取得すると共に、重み行列Q及びR、予測期間N、初期値x(0)及びu(0)、初期U~及び時定数Tr等を取得する。なお、A及びBについては第1の実施の形態とは異なる。また、これらのデータについては、予めメモリなどに保持しておき、該当データを読み出す。
First, the
さらに、エンジン制御装置1000の行列設定器312は、初期計算として、参照軌道行列Tを算出し、設定する(ステップS65)。さらに、行列設定器312は、第2MPC主制御部314及び第2変動抑制部318で用いる行列Hc-1=(ΘcTQ~Θc)-1及びΘcTQ~などを算出し、設定する(ステップS67)。また、初期U~を用いて初期のR~U~(R~はRのバーを表す)を算出して設定する。さらに、Hc-1ΘcTQ~も算出して設定する。処理は端子Cを介して、図19の処理に移行する。
Further, the
図19の処理の説明に移行して、エンジン制御装置1000は、kを1インクリメントし(ステップS69)、MAPセンサ及びMAFセンサから状態xp(k)を取得し、前置補償器320から内部状態出力xd(k)を取得し、さらに現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量を取得して当該エンジン回転数及び燃料噴射量に対応する目標値s(k)を取得する(ステップS71)。なお、エンジン制御装置1000は、計画器310から現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量に対応する基準値urefも取得する。
19, the
そして、エンジン制御装置1000は、目標値ベクトルT(k)(=Ts(k)を算出する(ステップS73)。また、エンジン制御装置1000の応答ベクトル生成部322は、xd(k)とxp(k)とからx(k)を生成してさらに応答ベクトルΨcx(k)を算出する。そして、エンジン制御装置1000は、目標ベクトルT(k)と応答ベクトルΨcx(k)との誤差ベクトルE(k)=T(k)−Ψcx(k)を算出する(ステップS75)。そして、エンジン制御装置1000は、U~を考慮した最適操作量uopt(k)を算出する(ステップS77)。
Then,
このステップでは、誤差ベクトルE(k)に対して第2MPC主制御部314でHc-1ΘTQ~を乗じる。また、k−1=0の場合を除きUopt(k−1)からU~ベクトルを生成し、k−1=0の場合には初期U~をそのまま用い、当該U~ベクトルを用いて第2変動抑制部318によりHc-1R~U~を算出する。MPC主制御部314の出力と変動抑制部318の出力との和によりUopt(k)が算出される。エンジン制御装置1000は、このUopt(k)に対してM2x2Nを乗ずることで最適操作量uopt(k)を算出する。
In this step, the second MPC
なお、第2MPC主制御部314で、誤差ベクトルE(k)に対してM2x2NH-1ΘTQ~を乗じ、第2変動抑制部318では、M2x2NHc-1R~U~を算出し、最終的にエンジン制御装置1000がそれらの演算結果を加算するようにしても良い。
The second MPC
さらに、前置補償器320は、最適操作量uopt(k)を処理し、エンジン制御装置1000は、前置補償器320の出力と、基準値uref(k)を加算することで操作量の指令値を算出し、当該指令値をエンジン1のVNTノズル及びEGRバルブに出力する(ステップS79)。
Further, the pre-compensator 320 processes the optimum operation amount u opt (k), and the
さらに、エンジン制御装置1000の前操作量行列生成部316は、u(k-1)=uopt(k)と設定して、新たなU~を生成して保持する(ステップS81)。新たなU~については次にkを1インクリメントした後に使用する。
Further, the pre-operation amount
そして、エンジン制御装置1000は、kが予め設定された最大値kmaxに達したか判断する(ステップS83)。kがkmaxに達していない場合には、処理はステップS69に戻る。一方、kがkmaxに達した場合には、処理を終了する。例えば、ステップS61に戻って、初期設定から処理を開始する。
Then,
以上のように、前置補償器320を設けてさらに高周波帯域におけるパワーを抑えることができ、全体として操作量指令値の急激な変動を抑制することができる。 As described above, the pre-compensator 320 can be provided to further suppress the power in the high frequency band, and as a whole, sudden fluctuations in the manipulated variable command value can be suppressed.
[実施の形態4]
第1の実施の形態に対して第2の実施の形態において制約条件を考慮することを示したが、第3の実施の形態に対して制約条件を考慮する実施の形態を示す。
[Embodiment 4]
Although it has been shown in the second embodiment that the constraint condition is taken into consideration with respect to the first embodiment, an embodiment in which the constraint condition is taken into consideration with respect to the third embodiment is shown.
基本的な考え方は第2の実施の形態と同じであるが、前置補償器を導入することによって影響がある部分についてのみ説明する。具体的には、Θ及びΨに代ってΘc及びΨcを用いる。従って、制約条件は以下のように表される。 The basic idea is the same as that of the second embodiment, but only the portion that is affected by the introduction of the predistorter will be described. Specifically, Θc and ψc are used instead of Θ and ψ. Therefore, the constraint condition is expressed as follows.
(5−1)式を満たすような操作量ベクトルU(k)が計算できれば、そのままU(k)からuopt(k)を抽出する。一方、(5−1)式を満たすような操作量ベクトルU(k)が計算できなければ、以下のような最適化問題を解くことになる。 If the manipulated variable vector U (k) that satisfies the equation (5-1) can be calculated, u opt (k) is extracted from U (k) as it is. On the other hand, if the manipulated variable vector U (k) that satisfies the equation (5-1) cannot be calculated, the following optimization problem is solved.
このような制約条件を考慮した場合のブロック線図の一例を図20に示す。具体的には、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とが入力されて、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応付けてEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値の組み合わせと新気量MAFの基準値及び吸気圧MAPの基準値の組み合わせが登録されている計画器410から、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応するEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値s(k)と、新気量MAFの基準値及び吸気圧MAPの基準値uref(k)とを読み出す。
FIG. 20 shows an example of a block diagram in consideration of such a constraint condition. Specifically, the fuel injection amount setting value and the engine speed setting value are input, and the target value of the EGR valve opening and the VNT nozzle opening are associated with the fuel injection amount value and the engine speed value. EGR corresponding to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed from the
なお、計画器410は、例えば燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とを行列設定器412に出力する。燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値ではなく、目標値及び基準値を特定する際に用いた他のパラメータ値であってもよい。行列設定器412は、例えば燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値に応じて適切な行列A、B、Q、Rを特定し、(4−15)式及び(5−1)式の計算を行うのに用いられる他の行列を算出して、第2最適化器414及び第2応答ベクトル生成部422に設定する。Tについても設定がなされる。このような行列の設定は、例えば所定期間ごと、又は大幅に燃料噴射量とエンジン回転数との少なくとも何れかが変化した場合などに実施する。
The
そして、計画器410が出力したEGRバルブ開度の目標値及びVNTノズル開度の目標値s(k)に、参照軌道行列Tを乗じて2N次元の目標ベクトルT(k)を算出すると共に、エンジン特性120の測定値xp(k)と前置補償器420の内部状態出力xd(k)とから生成される状態ベクトルx(k)にΨcを乗じて2N次元の応答ベクトルΨcx(k)を算出する。そうすると、2N次元の誤差ベクトルE(k)=T(k)−Ψcx(k)が得られる。
Then, the target value s (k) of the EGR valve opening and the target value s (k) of the VNT nozzle opening output by the
この誤差ベクトルE(k)は、第2最適化器414に入力される。最適化器414は、第3の実施の形態における第2MPC主制御部314、前操作量行列生成部316及び第2変動抑制部318の機能と、最適化演算部の機能とを含む。具体的には、U(k)=Hc-1ΘcTQ~E(k)+Hc-1R~U~を算出し、(5−1)式を満たすか否かを判断する。
This error vector E (k) is input to the
(5−1)式を満たす場合には、最適化演算部での処理を省略して、U(k)=Uopt(k)としてM2x2NUopt(k)=uopt(k)を生成する。一方、(5−1)式が満たされない場合には、最適化演算部は(5−2)式を解く処理を実施する。そして(5−2)式の解をUopt(k)としてM2x2NUopt(k)=uopt(k)を生成する。
なお、(5−2)式におけるfに含まれる、EGRとVNTに関する制約のa,b,c,dの値は、フィードフォワード値uref(k)を加算した値が飽和しているか否かを、判定できるような値に設定されているものとする。
When the expression (5-1) is satisfied, the processing in the optimization calculation unit is omitted, and M 2x2N Uopt (k) = u opt (k) is generated as U (k) = Uopt (k). On the other hand, when Expression (5-1) is not satisfied, the optimization calculation unit performs processing for solving Expression (5-2). Then, M 2x2N Uopt (k) = u opt (k) is generated with the solution of the equation (5-2) as Uopt (k).
It should be noted that the values of a, b, c, d of the constraints on EGR and VNT included in f in the equation (5-2) are saturated with the value obtained by adding the feedforward value u ref (k). Is set to a value that can be determined.
第2最適化器414の出力uopt(k)は、前置補償器420に入力され、前置補償器420で処理されて、操作量up(k)が出力される。
The output u opt (k) of the
そして、前置補償器420の出力である操作量up(k)は、計画器410が出力したフィードフォワード値uref(k)と加算されてエンジン特性120に出力される。すなわち、up(k)+uref(k)によって、VNTノズル開度及びEGRバルブ開度が制御される。
The manipulated variable u p (k) that is the output of the
なお、第2最適化器414では、up(k)を1サンプル時間遅延させて(2−2)式の行列を生成してメモリに保持しておく。
In the
このように使用する行列の形が第2の実施の形態とは異なるが、処理フローの形は同様であるから、説明を省略する。 Although the form of the matrix used in this way is different from that of the second embodiment, the form of the processing flow is the same, and the description is omitted.
以上のような処理を行うことで、前置補償器を設ける場合においても、制約条件を考慮した形で、高周波帯域におけるパワーを下げて急激な変動を抑えることができるようになる。なお、図18のステップS63の内、システム行列A、B、重みQ、R、ステップS35の制約条件の取得、および、ステップS67の定数行列や制約拡大行列の計算を、図19のステップS69とステップS71の間に入れることにより、毎回、運転条件が変わってシステム行列が変化する場合に対応することもできる。 By performing the processing as described above, even when a predistorter is provided, it is possible to suppress rapid fluctuations by reducing the power in the high-frequency band in consideration of the constraint conditions. In step S63 in FIG. 18, the acquisition of the system matrices A and B, the weights Q and R, the constraint conditions in step S35, and the calculation of the constant matrix and the constraint expansion matrix in step S67 are the same as step S69 in FIG. By inserting it in step S71, it is possible to deal with a case where the operating conditions change and the system matrix changes every time.
以上本技術の実施の形態を説明したが、本技術はこれに限定されるものではない。例えば、ブロック線図に従ったプログラムモジュール構成ではなくてもよい。また、処理フローについても、処理結果が変わらない限り処理順番を入れ替えたり、並列実施しても良い。 Although the embodiment of the present technology has been described above, the present technology is not limited to this. For example, the program module configuration may not be according to the block diagram. In addition, regarding the processing flow, as long as the processing result does not change, the processing order may be changed or may be performed in parallel.
なお、上で述べたエンジン制御装置1000は、コンピュータ装置であって、図21に示すように、RAM(Random Access Memory)2501とプロセッサ2503とROM(Read Only Memory)2507とセンサ群2515とがバス2519で接続されている。本実施の形態における処理を実施するための制御プログラム(及び存在している場合にはオペレーティング・システム(OS:Operating System))は、ROM2507に格納されており、プロセッサ2503により実行される際にはROM2507からRAM2501に読み出される。プロセッサ2503は、センサ群(吸気圧センサ及び新気量センサ。場合によっては燃料噴射量測定部及びエンジン回転数測定部など。)を制御して、測定値を取得する。また、処理途中のデータについては、RAM2501に格納される。なお、プロセッサ2503は、ROM2507を含む場合もあり、さらに、RAM2501を含む場合もある。本技術の実施の形態では、上で述べた処理を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスクに格納されて頒布され、ROMライタによってROM2507に書き込まれる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたプロセッサ2503、RAM2501、ROM2507などのハードウエアと制御プログラム(場合によってはOSも)とが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。
The
但し、エンジン制御装置全体をハードウエアのみにて実装することも可能である。以上述べた本実施の形態をまとめると以下のようになる。 However, it is also possible to mount the entire engine control device only by hardware. The above-described embodiment can be summarized as follows.
本実施の形態の第1態様に係るエンジン制御方法は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、吸気圧の測定値及び新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、を加算して得られる、(b3)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成するステップと、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出すると共に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップとを含む。 The engine control method according to the first aspect of the present embodiment includes (A) a fuel injection amount setting value, an engine speed setting value, and an engine intake pressure measurement value for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo. And (B) (b1) a target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, the measured value of the intake pressure, and the fresh air amount The first time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator obtained by multiplying the matrix related to the error with the response time series value according to the measured value by the main control matrix of the model predictive control And a matrix of the first time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (b2) the value of one unit time before the current time and the variable nozzle turbo of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator The current time for the operation amount of the nozzle opening The second time series of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator, which suppresses fluctuations in the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the value one unit time ago. (B3) Third time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator, obtained by adding the value and the matrix of the second time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo And a step of generating a matrix of third time series values of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (C) a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the variable nozzle turbo From the matrix of the third time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening, the value of the manipulated variable of the exhaust circulator valve opening one unit time after the current time and the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo Extracts the value one unit time after the current time and sets the fuel injection amount By adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the setting value of the engine speed, the command value of the exhaust circulator and the variable nozzle Calculating a command value for the turbo nozzle opening.
このように、モデル予測制御において、予測期間中の各操作量について現在時刻の1単位時間前の操作量との差を評価するように評価関数を変形することで、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列が導入されるようになる。そうすると、操作量の指令値の急激な変動を抑制できるようになる。 As described above, in the model predictive control, the valve opening degree of the exhaust circulator is obtained by modifying the evaluation function so as to evaluate the difference between each operation amount during the prediction period and the operation amount one unit time before the current time. A matrix of the second time series value of the operation amount and the second time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo is introduced. As a result, it is possible to suppress rapid fluctuations in the command value of the operation amount.
本実施の形態の第1態様に係るエンジン制御方法は、(D)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値が、排気循環器のバルブ開度及び可変ノイズターボのノズル開度の飽和による制約条件を満たすか判断するステップと、(E)制約条件が満たされないと判断された場合には、制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量と現在時刻の1単位時間前の操作量との差に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値を計算し直すステップとを含むようにしても良い。 The engine control method according to the first aspect of the present embodiment includes (D) a third time-series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and a third operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo. A step of determining whether the time series value satisfies a constraint condition due to saturation of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opening of the variable noise turbo; and (E) if it is determined that the constraint condition is not satisfied, While satisfying the conditions, the valve of the exhaust circulator is minimized so as to minimize the value of the evaluation function obtained by weighted addition of the value related to the tracking error and the value related to the difference between the operation amount and the operation amount one unit time before the current time. And recalculating the third time series value of the manipulated variable of the opening degree and the third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening degree of the variable nozzle turbo.
このようにすれば、排気循環器の開度及び可変ノズルターボの開度についての制約を満たしつつ、操作量の指令値の急激な変動を抑制できるようになる。 In this way, it is possible to suppress rapid fluctuations in the command value of the operation amount while satisfying the restrictions on the opening degree of the exhaust circulator and the opening degree of the variable nozzle turbo.
本実施の形態の第2態様に係るエンジン制御方法は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、吸気圧の測定値及び新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列とから、排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出して加算するステップと、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップとを含む。 The engine control method according to the second aspect of the present embodiment includes (A) a fuel injection amount setting value, an engine speed setting value, and an engine intake pressure measurement value for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo. And (B) (b1) a target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, the measured value of the intake pressure, and the fresh air amount The first time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator obtained by multiplying the matrix related to the error with the response time series value according to the measured value by the main control matrix of the model predictive control And a matrix of the first time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (b2) the value of one unit time before the current time and the variable nozzle turbo of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator The current time for the operation amount of the nozzle opening Second time-series value of the manipulated value of the valve opening of the exhaust circulator, which suppresses fluctuations in the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the value one unit time before And the second time series value matrix of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the value after one unit time of the current time of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opening of the variable nozzle turbo A step of extracting and adding a value after one unit time of the current time of the operation amount of time, (C) the addition result of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator, and the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo By adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, Command value of variable valve opening and variable nozzle And calculating a command value of the nozzle opening degree of the turbo.
第1態様とは異なる演算方法を採用しても、操作量の指令値の急激な変動を抑制できるようになる。 Even if a calculation method different from that of the first mode is adopted, it is possible to suppress a rapid fluctuation of the command value of the operation amount.
本実施の形態の第3態様に係るエンジン制御方法は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と吸気圧の測定値及び新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、を加算して得られる、(b3)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成するステップと、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出して前置補償器で処理し、当該前置補償器によって処理された後の排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップとを含む。
The engine control method according to the third aspect of the present embodiment includes (A) a fuel injection amount setting value, an engine speed setting value, and an engine intake pressure measurement value for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo. And (B) (b1) a target time series value corresponding to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, and an internal state output of the precompensator The exhaust circulatory valve is obtained by multiplying the matrix related to the error between the response time series value according to the measured value, the measured value of the intake pressure and the measured value of the fresh air amount by the main control matrix of the model predictive control A matrix of a first time-series value of the operation amount of the opening and a first time-series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (b2) the current time of the operation amount of the valve opening of the
急激な変動を抑制するために前置補償器を導入する場合においても、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列を導入することで、操作量の指令値の急激な変動を抑制できるようになる。 Even when a pre-compensator is introduced in order to suppress rapid fluctuations, the second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the second manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are used. By introducing the time-series value matrix, it is possible to suppress sudden fluctuations in the command value of the manipulated variable.
本実施の形態の第3形態に係るエンジン制御方法は、(D)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値が、排気循環器のバルブ開度及び可変ノイズターボのノズル開度の飽和による制約条件を満たすか判断するステップと、(E)制約条件が満たされないと判断された場合には、制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量と現在時刻の1単位時間前の操作量との差に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値を計算し直すステップとをさらに含むようにしてもよい。前置補償器を採用する場合においても、排気循環器の開度及び可変ノズルターボの開度についての制約を満たしつつ、操作量の指令値の急激な変動を抑制できるようになる。 The engine control method according to the third embodiment of the present embodiment includes (D) a third time-series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and a third operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo. A step of determining whether the time series value satisfies a constraint condition due to saturation of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opening of the variable noise turbo; and (E) if it is determined that the constraint condition is not satisfied, While satisfying the conditions, the valve of the exhaust circulator is minimized so as to minimize the value of the evaluation function obtained by weighted addition of the value related to the tracking error and the value related to the difference between the operation amount and the operation amount one unit time before the current time. The method may further include a step of recalculating the third time series value of the manipulated variable of the opening degree and the third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening degree of the variable nozzle turbo. Even when the pre-compensator is adopted, it is possible to suppress rapid fluctuations in the command value of the operation amount while satisfying the restrictions on the opening degree of the exhaust circulator and the opening degree of the variable nozzle turbo.
本実施の形態の第4態様に係るエンジン制御方法は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と吸気圧の測定値及び新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列とから、排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出して加算するステップと、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に対して前置補償器で処理して、当該前置補償器によって処理された後の排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと含む。
The engine control method according to the fourth aspect of the present embodiment includes (A) a fuel injection amount setting value, an engine speed setting value, and an engine intake pressure measurement value for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo. And (B) (b1) a target time series value corresponding to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, and the internal state output value of the predistorter The valve opening of the exhaust circulator is obtained by multiplying the matrix related to the error between the response time series value corresponding to the measured value of the intake air pressure and the measured value of the fresh air volume by the main control matrix of model predictive control. The first time-series value of the operation amount of the degree and the matrix of the first time-series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (b2) the operation amount of the valve opening of the
第3形態とは異なる演算方法を採用しても、操作量の指令値の急激な変動を抑制できるようになる。 Even if a different calculation method from that of the third embodiment is adopted, it is possible to suppress a rapid fluctuation in the command value of the operation amount.
なお、モデル予測制御の主制御行列などに含まれる行列を、例えば一定期間ごと、又は排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値との少なくとも何れかが閾値以上変化した場合に、変更するようにしても良い。 Note that the matrix included in the main control matrix of the model predictive control is, for example, at least one of a set value of the fuel injection amount and an engine speed set value for an engine having a certain period or an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo. It may be changed when is changed by more than a threshold value.
さらに、本実施の形態の第4態様に係るエンジン制御装置(図22:4000)は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジン(図22:1)に対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部(図22:4100)と、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、吸気圧の測定値及び新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、を加算して得られる、(b3)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成する制御演算部(図22:4200)と、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出すると共に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出する指令値算出部(図22:4300)とを有する。 Furthermore, the engine control apparatus (FIG. 22: 4000) according to the fourth aspect of the present embodiment includes (A) a set value of a fuel injection amount for an engine (FIG. 22: 1) having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, A data acquisition unit (FIG. 22: 4100) for acquiring a set value of the engine speed, a measured value of the intake air pressure of the engine, and a measured value of the fresh air amount, and (B) (b1) a set value of the fuel injection amount and the engine speed Multiply the matrix related to the error between the target time series value according to the set value of the number and the response time series value according to the measured value of the intake pressure and the measured value of the fresh air amount by the main control matrix of the model predictive control A matrix of the first time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the first time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, and (b2) the exhaust circulator 1 unit of the current time for the operation amount of the valve opening of Suppressing fluctuations in the valve opening of the exhaust circulator and the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the previous value and the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the value one unit time before the current time The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the matrix of the second time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are obtained by adding (b3 ) Control arithmetic unit for generating a matrix of the third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo (FIG. 22: 4200) And (C) a matrix of the third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening of the exhaust circulator is determined. The value of the operation amount of 1 degree after 1 unit time of the current time and the variable nozzle turbo Extracts the value after 1 unit time of the current time of the manipulated variable of the throttle opening, and changes the reference value and variable of the valve opening of the exhaust circulator according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed A command value calculation unit (FIG. 22: 4300) that calculates the command value of the valve opening of the exhaust circulator and the command value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo by adding the reference value of the nozzle opening of the nozzle turbo. Have
また、本実施の形態の第5態様に係るエンジン制御装置(図22:4000)は、(A)排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジン(図22:1)に対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部(図22:4100)と、(B)(b1)燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、(b2)排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、を加算して得られる、(b3)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成する制御演算部(図22:4200)と、(C)排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値を抽出して前置補償器で処理し、当該前置補償器によって処理された後の排気循環器のバルブ開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の現在時刻の1単位時間後の値に、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出する指令値算出部(図22:4300)とを有する。 In addition, the engine control apparatus (FIG. 22: 4000) according to the fifth aspect of the present embodiment includes (A) a fuel injection amount set value for an engine (FIG. 22: 1) having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, A data acquisition unit (FIG. 22: 4100) for acquiring a set value of the engine speed, a measured value of the intake air pressure of the engine, and a measured value of the fresh air amount, and (B) (b1) a set value of the fuel injection amount and the engine speed Matrix relating to errors between the target time series value according to the set value of the number and the response time series value according to the internal state output value of the pre-compensator, the measured value of the intake pressure, and the measured value of the fresh air amount Is obtained by multiplying the main control matrix of model predictive control with the first time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the first time of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo. Matrix of series values and (b2) valve opening of exhaust circulator Exhaust circulator valve opening and variable nozzle turbo nozzle opening according to the value of the operation amount one unit time before the current time and the variable nozzle turbo nozzle opening operation amount according to the value one unit time before the current time A second time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and a matrix of the second time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, which suppresses fluctuations in the operation amount of the exhaust circulator. (B3) Control to generate a matrix of the third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo obtained by adding Matrix of calculation unit (FIG. 22: 4200), (C) third time-series value of manipulated variable of valve opening of exhaust circulator and third time-series value of manipulated variable of nozzle opening of variable nozzle turbo To 1 unit of the current time of the manipulated variable of the exhaust circulator valve The exhaust value circulation after extracting the value after 1 unit time of the current time and the value after the current time of the manipulated value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo after extracting the value after the processing and the processing by the precompensator The set value of the fuel injection amount and the engine speed are set to the value after 1 unit time of the current time of the valve opening degree and the value after 1 unit time of the current time of the variable nozzle turbo nozzle opening. By adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the number, the command value of the valve opening of the exhaust circulator and the variable nozzle turbo A command value calculation unit (FIG. 22: 4300) that calculates a command value of the nozzle opening.
なお、上記方法による処理をプロセッサに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、CD−ROM、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。 A program for causing the processor to perform the processing according to the above method can be created, and the program can be a computer-readable storage medium such as a flexible disk, a CD-ROM, a magneto-optical disk, a semiconductor memory, a hard disk, or the like. It is stored in a storage device. The intermediate processing result is temporarily stored in a storage device such as a main memory.
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。 The following supplementary notes are further disclosed with respect to the embodiments including the above examples.
(付記1)
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
を加算して得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出すると共に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
を、プロセッサに実行させるための制御プログラム。
(Appendix 1)
Obtaining a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine and a measured value of fresh air;
According to an error between a target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, and a response time series value according to the measured value of the intake pressure and the measured value of the fresh air amount A first time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a manipulated variable of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, which are obtained by multiplying the matrix by the main control matrix of model predictive control. A matrix of time series values of 1;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
Generating a matrix of a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, obtained by adding When,
From the matrix of the third time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening degree of the exhaust circulator is determined. Extracting the value after one unit time of the current time of the current amount and the value after one unit time of the current time of the amount of operation of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the set value of the fuel injection amount, and the By adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the engine speed, the command value of the valve opening of the exhaust circulator And calculating a command value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo,
Is a control program for causing a processor to execute.
(付記2)
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値が、前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノイズターボのノズル開度の飽和による制約条件を満たすか判断するステップと、
前記制約条件が満たされないと判断された場合には、前記制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量と現在時刻の1単位時間前の操作量との差に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値を計算し直すステップと、
をさらに、前記プロセッサに実行させるための付記1記載の制御プログラム。
(Appendix 2)
A third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are the valve opening and the variable of the exhaust circulator. A step of determining whether or not a constraint condition due to saturation of the noise turbo nozzle opening is satisfied;
When it is determined that the constraint condition is not satisfied, the value regarding the tracking error and the value regarding the difference between the operation amount and the operation amount one unit time before the current time are weighted and added while satisfying the constraint condition. Calculate a third time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo so as to minimize the value of the evaluation function Step to redo,
The control program according to
(付記3)
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出して加算するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
を、プロセッサに実行させるための制御プログラム。
(Appendix 3)
Obtaining a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine and a measured value of fresh air;
According to an error between a target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, and a response time series value according to the measured value of the intake pressure and the measured value of the fresh air amount A first time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a manipulated variable of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, which are obtained by multiplying the matrix by the main control matrix of model predictive control. A matrix of time series values of 1;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
From this, the value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator after one unit time of the current time and the value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo after one unit time of the current time are extracted. Adding and
According to the addition value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the addition result of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed. By adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the command value of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opening of the variable nozzle turbo Calculating a command value;
Is a control program for causing a processor to execute.
(付記4)
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
を加算して得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出して前記前置補償器で処理し、当該前置補償器によって処理された後の前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
を、プロセッサに実行させるための制御プログラム。
(Appendix 4)
Obtaining a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine and a measured value of fresh air;
A target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, an internal state output value of the predistorter, a measured value of the intake pressure, and a measured value of the fresh air amount A first time series value of the manipulated variable of the valve opening degree of the exhaust circulator and the variable obtained by multiplying a matrix related to an error with a corresponding response time series value by a main control matrix of model predictive control A matrix of first time series values of the operation amount of the nozzle opening of the nozzle turbo;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
Generating a matrix of a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, obtained by adding When,
From the matrix of the third time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening degree of the exhaust circulator is determined. A value after one unit time of the current time of the operation amount and a value after one unit time of the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are extracted and processed by the precompensator, A value after one unit time of the current time of the valve opening manipulated variable of the exhaust circulator after being processed by the pre-compensator and 1 of the current time of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed are set to the value after the unit time. By adding up the valve opening of the exhaust circulator Calculating a decree value and the command value of the nozzle opening degree of the variable nozzle turbo,
Is a control program for causing a processor to execute.
(付記5)
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値が、前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノイズターボのノズル開度の飽和による制約条件を満たすか判断するステップと、
前記制約条件が満たされないと判断された場合には、前記制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量と現在時刻の1単位時間前の操作量との差に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値を計算し直すステップと、
をさらに、前記プロセッサに実行させるための付記4記載の制御プログラム。
(Appendix 5)
A third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are the valve opening and the variable of the exhaust circulator. A step of determining whether or not a constraint condition due to saturation of the noise turbo nozzle opening is satisfied;
When it is determined that the constraint condition is not satisfied, the value regarding the tracking error and the value regarding the difference between the operation amount and the operation amount one unit time before the current time are weighted and added while satisfying the constraint condition. Calculate a third time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo so as to minimize the value of the evaluation function Step to redo,
The control program according to appendix 4, for causing the processor to execute
(付記6)
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出して加算するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に対して前記前置補償器で処理して、当該前置補償器によって処理された後の前記排気循環器のバルブ開度の操作量の加算結果及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の加算結果に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
を、プロセッサに実行させるための制御プログラム。
(Appendix 6)
Obtaining a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine and a measured value of fresh air;
A target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, an internal state output value of the predistorter, a measured value of the intake pressure, and a measured value of the fresh air amount A first time series value of the manipulated variable of the valve opening degree of the exhaust circulator and the variable obtained by multiplying a matrix related to an error with a corresponding response time series value by a main control matrix of model predictive control A matrix of first time series values of the operation amount of the nozzle opening of the nozzle turbo;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
From this, the value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator after one unit time of the current time and the value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo after one unit time of the current time are extracted. Adding and
The addition result of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the addition result of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are processed by the pre-compensator and processed by the pre-compensator. After adding the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the addition result of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed Accordingly, by adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the command value of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle of the variable nozzle turbo Calculating a command value for the opening;
Is a control program for causing a processor to execute.
(付記7)
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
を加算して得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成する制御演算部と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出すると共に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。
(Appendix 7)
A data acquisition unit for acquiring a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine, and a measured value of fresh air amount;
According to an error between a target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, and a response time series value according to the measured value of the intake pressure and the measured value of the fresh air amount A first time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a manipulated variable of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, which are obtained by multiplying the matrix by the main control matrix of model predictive control. A matrix of time series values of 1;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
For generating a matrix of a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo obtained by adding An arithmetic unit;
From the matrix of the third time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening degree of the exhaust circulator is determined. Extracting the value after one unit time of the current time of the current amount and the value after one unit time of the current time of the amount of operation of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the set value of the fuel injection amount, and the By adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the engine speed, the command value of the valve opening of the exhaust circulator And a command value calculation unit for calculating a command value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo,
An engine control device.
(付記8)
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
を加算して得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成する制御演算部と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出して前記前置補償器で処理し、当該前置補償器によって処理された後の前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。
(Appendix 8)
A data acquisition unit for acquiring a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine, and a measured value of fresh air amount;
A target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, an internal state output value of the predistorter, a measured value of the intake pressure, and a measured value of the fresh air amount A first time series value of the manipulated variable of the valve opening degree of the exhaust circulator and the variable obtained by multiplying a matrix related to an error with a corresponding response time series value by a main control matrix of model predictive control A matrix of first time series values of the operation amount of the nozzle opening of the nozzle turbo;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
For generating a matrix of a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo obtained by adding An arithmetic unit;
From the matrix of the third time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening degree of the exhaust circulator is determined. A value after one unit time of the current time of the operation amount and a value after one unit time of the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are extracted and processed by the precompensator, A value after one unit time of the current time of the valve opening manipulated variable of the exhaust circulator after being processed by the pre-compensator and 1 of the current time of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed are set to the value after the unit time. By adding up the valve opening of the exhaust circulator A command value calculation unit for calculating a decree value and the command value of the nozzle opening degree of the variable nozzle turbo,
An engine control device.
1 エンジン本体
1000 エンジン制御装置
110 計画器
112 行列設定器
114 MPC主制御部
116 前操作量行列生成部
118 変動抑制部
120 エンジン特性
DESCRIPTION OF
Claims (6)
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
を加算して得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出すると共に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
を、プロセッサに実行させるための制御プログラム。 Obtaining a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine and a measured value of fresh air;
According to an error between a target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, and a response time series value according to the measured value of the intake pressure and the measured value of the fresh air amount A first time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a manipulated variable of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, which are obtained by multiplying the matrix by the main control matrix of model predictive control. A matrix of time series values of 1;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
Generating a matrix of a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, obtained by adding When,
From the matrix of the third time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening degree of the exhaust circulator is determined. Extracting the value after one unit time of the current time of the current amount and the value after one unit time of the current time of the amount of operation of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the set value of the fuel injection amount, and the By adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the engine speed, the command value of the valve opening of the exhaust circulator And calculating a command value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo,
Is a control program for causing a processor to execute.
前記制約条件が満たされないと判断された場合には、前記制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量と現在時刻の1単位時間前の操作量との差に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値を計算し直すステップと、
をさらに、前記プロセッサに実行させるための請求項1記載の制御プログラム。 A third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are the valve opening and the variable of the exhaust circulator. A step of determining whether or not a constraint condition due to saturation of the noise turbo nozzle opening is satisfied;
When it is determined that the constraint condition is not satisfied, the value regarding the tracking error and the value regarding the difference between the operation amount and the operation amount one unit time before the current time are weighted and added while satisfying the constraint condition. Calculate a third time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo so as to minimize the value of the evaluation function Step to redo,
The control program according to claim 1, further causing the processor to execute.
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
を加算して得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成するステップと、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出して前記前置補償器で処理し、当該前置補償器によって処理された後の前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
を、プロセッサに実行させるための制御プログラム。 Obtaining a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine and a measured value of fresh air;
A target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, an internal state output value of the predistorter, a measured value of the intake pressure, and a measured value of the fresh air amount A first time series value of the manipulated variable of the valve opening degree of the exhaust circulator and the variable obtained by multiplying a matrix related to an error with a corresponding response time series value by a main control matrix of model predictive control A matrix of first time series values of the operation amount of the nozzle opening of the nozzle turbo;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
Generating a matrix of a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, obtained by adding When,
From the matrix of the third time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening degree of the exhaust circulator is determined. A value after one unit time of the current time of the operation amount and a value after one unit time of the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are extracted and processed by the precompensator, A value after one unit time of the current time of the valve opening manipulated variable of the exhaust circulator after being processed by the pre-compensator and 1 of the current time of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed are set to the value after the unit time. By adding up the valve opening of the exhaust circulator Calculating a decree value and the command value of the nozzle opening degree of the variable nozzle turbo,
Is a control program for causing a processor to execute.
前記制約条件が満たされないと判断された場合には、前記制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量と現在時刻の1単位時間前の操作量との差に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値を計算し直すステップと、
をさらに、前記プロセッサに実行させるための請求項3記載の制御プログラム。 A third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are the valve opening and the variable of the exhaust circulator. A step of determining whether or not a constraint condition due to saturation of the noise turbo nozzle opening is satisfied;
When it is determined that the constraint condition is not satisfied, the value regarding the tracking error and the value regarding the difference between the operation amount and the operation amount one unit time before the current time are weighted and added while satisfying the constraint condition. Calculate a third time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time-series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo so as to minimize the value of the evaluation function Step to redo,
The control program according to claim 3, further causing the processor to execute.
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値に応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
を加算して得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成する制御演算部と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出すると共に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。 A data acquisition unit for acquiring a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine, and a measured value of fresh air amount;
According to an error between a target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, and a response time series value according to the measured value of the intake pressure and the measured value of the fresh air amount A first time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a manipulated variable of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, which are obtained by multiplying the matrix by the main control matrix of model predictive control. A matrix of time series values of 1;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
For generating a matrix of a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo obtained by adding An arithmetic unit;
From the matrix of the third time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening degree of the exhaust circulator is determined. Extracting the value after one unit time of the current time of the current amount and the value after one unit time of the current time of the amount of operation of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the set value of the fuel injection amount, and the By adding the reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the engine speed, the command value of the valve opening of the exhaust circulator And a command value calculation unit for calculating a command value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo,
An engine control device.
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた目標時系列値と、前置補償器の内部状態出力値と前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値とに応じた応答時系列値との誤差に係る行列に対してモデル予測制御の主制御行列を乗じることで得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第1の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第1の時系列値の行列と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量について現在時刻の1単位時間前の値に応じて前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の変動を抑制させる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第2の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第2の時系列値の行列と、
を加算して得られる、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列を生成する制御演算部と、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の第3の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の第3の時系列値の行列から、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値を抽出して前記前置補償器で処理し、当該前置補償器によって処理された後の前記排気循環器のバルブ開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の前記現在時刻の1単位時間後の値に、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出する指令値算出部と、
を有するエンジン制御装置。 A data acquisition unit for acquiring a set value of fuel injection amount for an engine having an exhaust circulator and a variable nozzle turbo, a set value of engine speed, a measured value of intake pressure of the engine, and a measured value of fresh air amount;
A target time series value according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed, an internal state output value of the predistorter, a measured value of the intake pressure, and a measured value of the fresh air amount A first time series value of the manipulated variable of the valve opening degree of the exhaust circulator and the variable obtained by multiplying a matrix related to an error with a corresponding response time series value by a main control matrix of model predictive control A matrix of first time series values of the operation amount of the nozzle opening of the nozzle turbo;
The exhaust circulator according to the value of one unit time before the current time for the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the value of one unit time before the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The second time-series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and the nozzle opened value of the variable nozzle turbo are configured to suppress fluctuations in the manipulated variable of the variable valve turbo and the variable nozzle turbo. A matrix of second time series values of manipulated variables;
For generating a matrix of a third time series value of the manipulated variable of the valve opening of the exhaust circulator and a third time series value of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo obtained by adding An arithmetic unit;
From the matrix of the third time series value of the operation amount of the valve opening of the exhaust circulator and the third time series value of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo, the valve opening degree of the exhaust circulator is determined. A value after one unit time of the current time of the operation amount and a value after one unit time of the current time of the operation amount of the nozzle opening of the variable nozzle turbo are extracted and processed by the precompensator, A value after one unit time of the current time of the valve opening manipulated variable of the exhaust circulator after being processed by the pre-compensator and 1 of the current time of the manipulated variable of the nozzle opening of the variable nozzle turbo The reference value of the valve opening of the exhaust circulator and the reference value of the nozzle opening of the variable nozzle turbo according to the set value of the fuel injection amount and the set value of the engine speed are set to the value after the unit time. By adding up the valve opening of the exhaust circulator A command value calculation unit for calculating a decree value and the command value of the nozzle opening degree of the variable nozzle turbo,
An engine control device.
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JP2011027935A JP2012167577A (en) | 2011-02-10 | 2011-02-10 | Engine control program and engine control device |
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- 2011-02-10 JP JP2011027935A patent/JP2012167577A/en not_active Withdrawn
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2015094258A (en) * | 2013-11-11 | 2015-05-18 | 富士通株式会社 | Engine control system, engine control method, and engine control program |
EP2886837A1 (en) | 2013-11-11 | 2015-06-24 | Fujitsu Limited | Engine control apparatus and method |
US10006388B2 (en) | 2013-11-11 | 2018-06-26 | Fujitsu Limited | Engine control apparatus and method |
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