JP3248358B2 - Engine control method and device - Google Patents

Engine control method and device

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JP3248358B2
JP3248358B2 JP19507894A JP19507894A JP3248358B2 JP 3248358 B2 JP3248358 B2 JP 3248358B2 JP 19507894 A JP19507894 A JP 19507894A JP 19507894 A JP19507894 A JP 19507894A JP 3248358 B2 JP3248358 B2 JP 3248358B2
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Japan
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control
deviation
gain
sign
engine
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充孝 堀
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Meidensha Corp
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1403Sliding mode control

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエンジン試験等におい
て、スロットルアクチュエータを制御対象に含むと共
に、スライディングモード制御(SM制御)を導入した
エンジン制御方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine control method and apparatus in which a throttle actuator is included in a control target in an engine test or the like and sliding mode control (SM control) is introduced.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

<記号について>明細書及び図面中に表われる記号のう
ち、小文字のsはラプラス演算子であり、大文字のSは
スライディングライン定数である。また、変数を一般化
してAとしたとき、Aの時間tに関する微分(dA/d
t)をA(1) と表わし、Aの時間tに関する2階微分
(d2A/dt2 )をA(2)と表わし、Aの時間tに関す
る微分(∫Adt)と∫Aと表わす。更に、制御指令と
制御量の偏差をx1 としたとき、x1 (1) [=dx1/d
t]をx2 と表わし、x1 (2)[=d21/dt2]をx2
(1) と表わすことがある。
<Symbols> Among symbols appearing in the description and drawings, lowercase s is a Laplace operator and uppercase S is a sliding line constant. When the variable is generalized to A, the derivative of A with respect to time t (dA / d
The t) represents the A (1), 2-order derivative with respect to time t A a (d 2 A / dt 2) indicates the A (2), expressed as ∫A and differential (∫Adt) with respect to time t of the A. Further, when the control command and the controlled variable of the deviation and the x 1, x 1 (1) [= dx 1 / d
t] is expressed as x 2, and x 1 (2) [= d 2 x 1 / dt 2 ] is expressed as x 2
It may be expressed as (1) .

【0003】<エンジン試験の概要>エンジン試験にお
いては、エンジンのスロットルバルブの開閉をエンジン
制御装置によりスロットルアクチュエータを制御して操
作し、そのときの吸気圧、トルク、回転数(回転速度)
等を制御する。最近は地球の環境問題から、NOxやS
Oxの規制が厳しくなり、エンジンから排出されるガス
が問題となっている。このため、エンジン性能の高度化
が重要となり、これに伴いエンジンを試験する装置の高
性能化が必要となっている。
<Outline of Engine Test> In an engine test, the opening and closing of a throttle valve of an engine is controlled and operated by an engine control device by an engine control device, and the intake pressure, torque and rotation speed (rotation speed) at that time are operated.
And so on. Recently, NOx and S
Ox regulations are becoming stricter, and gas emitted from engines has become a problem. For this reason, it is important to improve the engine performance, and accordingly, it is necessary to improve the performance of a device for testing the engine.

【0004】エンジン試験のうち、排気ガスを測定する
試験は、対象エンジンのトルクと回転数を所定のパター
ン通りに変化させてエンジンを運転することにより、行
われる。このエンジンの運転は前述のように、エンジン
制御装置によりスロットルアクチュエータを制御してス
ロットルバルブを開閉操作することにより、行われる。
[0004] Among the engine tests, a test for measuring exhaust gas is performed by operating the engine while changing the torque and the number of revolutions of the target engine according to a predetermined pattern. As described above, the operation of the engine is performed by controlling the throttle actuator by the engine control device to open and close the throttle valve.

【0005】例えばエンジン制御装置によりトルクを制
御する場合は、エンジンに連結した動力計(ダイナモ)
で回転数を目標値に制御しながら、エンジン制御装置で
スロットルアクチュエータを制御してスロットルバルブ
を開閉操作し、トルクを目標値に制御する。逆に、エン
ジン制御装置により回転数を制御する場合は、動力計で
トルクを目標値に制御しながら、エンジン制御装置でス
ロットルアクチュエータを制御してスロットルバルブを
開閉操作し、回転数を目標値に制御する。
[0005] For example, when torque is controlled by an engine control device, a dynamometer (dynamo) connected to the engine is used.
While controlling the number of revolutions to the target value, the engine actuator controls the throttle actuator to open and close the throttle valve, thereby controlling the torque to the target value. Conversely, when controlling the rotation speed with the engine control device, control the torque to the target value with the dynamometer, control the throttle actuator with the engine control device to open and close the throttle valve, and set the rotation speed to the target value. Control.

【0006】<従来のエンジン制御装置>従来は、主と
してPI(比例積分)制御を適用したエンジン制御装置
が用いられている。図11はこの種のエンジン制御装置
の構成例を示す図であり、図12は制御系のブロック線
図である。
<Conventional Engine Control Device> Conventionally, an engine control device mainly applying PI (proportional-integral) control has been used. FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of this type of engine control device, and FIG. 12 is a block diagram of a control system.

【0007】エンジン制御装置50の制御対象60には
スロットルアクチュエータ70が含まれ、後述する如く
スロットルアクチュエータ70にワイヤ82を介してエ
ンジン80のスロットルバルブ81が連結されている。
エンジン80には動力計(ダイナモ)90が連結され
る。スロットルアクチュエータ70はACサーボモータ
等のモータ71と、このモータ71の回転を減速するギ
ヤ72と、この減速ギヤ72とモータ71間に設けたク
ラッチ73と、減速ギヤ72に連結したプーリ74から
なる。エンジン80のスロットルバルブ81にはワイヤ
82の一端が接続され、このワイヤ82の他端がスロッ
トルアクチュエータ70のプーリ74に巻回される。ワ
イヤ82はアウタ83内に通されて支持される。図中、
84はスロットルバルブ81を初期状態(スロットル開
度0%)に戻すためのばねである。従って、モータ71
の回転によりプーリ74が回転してワイヤ82を巻き付
けたり、巻き戻すことにより、スロットルバルブ81が
開閉する。
The control target 60 of the engine control device 50 includes a throttle actuator 70, and a throttle valve 81 of an engine 80 is connected to the throttle actuator 70 via a wire 82 as described later.
A dynamometer (dynamo) 90 is connected to the engine 80. The throttle actuator 70 includes a motor 71 such as an AC servomotor, a gear 72 for reducing the rotation of the motor 71, a clutch 73 provided between the reduction gear 72 and the motor 71, and a pulley 74 connected to the reduction gear 72. . One end of a wire 82 is connected to a throttle valve 81 of the engine 80, and the other end of the wire 82 is wound around a pulley 74 of a throttle actuator 70. The wire 82 is passed through the outer 83 and supported. In the figure,
Reference numeral 84 denotes a spring for returning the throttle valve 81 to the initial state (throttle opening 0%). Therefore, the motor 71
The pulley 74 rotates by the rotation of, and the wire 82 is wound or unwound, whereby the throttle valve 81 opens and closes.

【0008】なお、エンジンのトルクTorをフィードバ
ック用に検出するために、エンジン80とダイナモ90
との間にトルク検出器54が設けられる。また、スロッ
トルバルブ81のスロットル開度θをフィードバック用
に知る必要があるために、スロットルアクチュエータ7
0のプーリ74にギヤ55を設けてアクチュエータ位置
を検出し、これを擬似的にスロットル開度θとしてい
る。
The engine 80 and the dynamo 90 are used to detect the engine torque Tor for feedback.
And a torque detector 54 is provided therebetween. Also, since it is necessary to know the throttle opening θ of the throttle valve 81 for feedback, the throttle actuator 7
The gear 55 is provided on the zero pulley 74 to detect the position of the actuator, which is artificially used as the throttle opening θ.

【0009】エンジン制御装置50はスロットルアクチ
ュエータ位置指令の演算部51と、スロットルアクチュ
エータ位置の制御部52と、モータ71に対するドライ
バ部53からなる。演算部51は図12に示すように、
トルク指令Tor * と現行トルクTorとの偏差x1(=T
or *−Tor)から、PI制御によりスロットルアクチュ
エータ位置指令θ* を作成し、制御部52に与える。制
御部52は図12に示すように、スロットルアクチュエ
ータ位置指令θ* と現行のスロットルアクチュエータ位
置θとの偏差(θ* −θ)からP(比例)制御によりア
クチュエータ速度指令ω* を作成し、更に、このアクチ
ュエータ速度指令ω* とセンサーによっ検出されるアク
チュエータ速度ωとの偏差(ω* −ω)から、PI制御
によりモータ制御信号56を作成し、ドライバ53に与
える。ドライバ53はモータ制御信号56に応じてモー
タ71に電流を流して、モータ71を回転させる。
The engine controller 50 comprises a throttle actuator position command calculator 51, a throttle actuator position controller 52, and a driver 53 for a motor 71. As shown in FIG.
The deviation x 1 between the torque command T or * and the current torque T or (= T
or * −T or ), a throttle actuator position command θ * is created by PI control and given to the control unit 52. The controller 52 creates an actuator speed command ω * by P (proportional) control from a deviation (θ * −θ) between the throttle actuator position command θ * and the current throttle actuator position θ, as shown in FIG. From the deviation (ω * −ω) between the actuator speed command ω * and the actuator speed ω detected by the sensor, a motor control signal 56 is created by PI control and given to the driver 53. The driver 53 supplies a current to the motor 71 according to the motor control signal 56 to rotate the motor 71.

【0010】従って、図11に示された従来のエンジン
制御装置50では、エンジン80のトルクを制御量とし
た場合、トルク指令Tor * と現行トルクTorとの偏差
(x1=Tor * −Tor)が零となるようなスロットルア
クチュエータ位置指令θ* をPI制御により作成し、更
に、スロットルアクチュエータ位置指令θ* と現行のス
ロットルアクチュエータ位置θとの偏差(θ* −θ)が
零となるようなモータ制御信号56をP制御とPI制御
により作成し、ドライバ53を介してスロットルアクチ
ュエータ70を制御する。
Accordingly, in the conventional engine control device 50 shown in FIG. 11, when the amount of control the torque of the engine 80, the torque command T or * and the current torque T or the deviation (x 1 = T or * -T or) is prepared by a throttle actuator position command theta * PI control such that the zero, further, deviation between the throttle actuator position command theta * and the current throttle actuator position θ (θ * -θ) is zero Such a motor control signal 56 is generated by P control and PI control, and the throttle actuator 70 is controlled via the driver 53.

【0011】なお図12において、AΘRはアクチュエ
ータ位置制御系、ASRはアクチュエータ速度制御系、
ATRはエンジントルク制御系である。更に、KT はモ
ータトルク定数、1/Js はスロットルアクチュエータ
70の回転部分の総合慣性に基づく定数、1/sはアク
チュエータ速度ωからスロットル開度θへの変換を表わ
す積分要素である。
In FIG. 12, AΘR is an actuator position control system, ASR is an actuator speed control system,
ATR is an engine torque control system. Further, K T is a motor torque constant, 1 / J s is a constant based on the total inertia of the rotating portion of the throttle actuator 70, and 1 / s is an integral element representing conversion from the actuator speed ω to the throttle opening θ.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、スロットルア
クチュエータ70、スロットルバルブ81、並びにこれ
らを直結するワイヤ82には、機械的に非線形な要素例
えばヒステリシス要素やガタ要素があり、また機械的摩
擦があり、これらが制御系への外乱となる。更に、エン
ジン特性も変化し、多様性がある。
However, the throttle actuator 70, the throttle valve 81, and the wire 82 directly connecting them have mechanically non-linear elements such as a hysteresis element and a play element, and have mechanical friction. These are disturbances to the control system. In addition, engine characteristics change and there is diversity.

【0013】そのため、従来のPI制御を主としたエン
ジン制御装置50では、制御が不安定状態あるいはリミ
ットサイクル状態になることがある。即ち、制御対象6
0の特性は図13のように表わすことができるから、ワ
イヤ82のヒステリシス要素が大きい場合は、図14に
示すような制御応答例となり、ハンチング現象が生じて
不安定である。図15にワイヤ82のヒステリシス要素
が小さい場合の制御応答例を示す。
Therefore, in the conventional engine control device 50 mainly using PI control, the control may be in an unstable state or a limit cycle state. That is, the control target 6
Since the characteristic of 0 can be represented as shown in FIG. 13, when the hysteresis element of the wire 82 is large, an example of a control response as shown in FIG. 14 is obtained, and a hunting phenomenon occurs to be unstable. FIG. 15 shows an example of a control response when the hysteresis element of the wire 82 is small.

【0014】本発明は上述したPI制御を主とした従来
技術の問題点に鑑み、スライディングモード制御を導入
して、ヒステリシス要素やガタ要素、更にはエンジン特
性の多様性に対して安定な制御応答を得ることができる
エンジン制御方法及び装置を提供することを目的とす
る。
The present invention has been made in view of the above-described problems of the prior art, mainly PI control, and introduces a sliding mode control to provide a stable control response to a hysteresis element, a play element, and a variety of engine characteristics. It is an object of the present invention to provide an engine control method and apparatus capable of obtaining the above.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
第1の発明に係るエンジン制御方法は、スロットルアク
チュエータを制御対象に含むエンジン制御方法におい
て:前記制御対象の制御に対するゲインを、該制御対象
のスライディングライン定数が零に向うように可変制御
すること;前記制御対象に対する操作量に、外乱による
定常偏差を抑圧するようにディザ信号を付加すること;
前記ディザ信号の付加を、制御偏差が許容誤差範囲内の
ときは中止すること;を含むことを特徴とする。更に、
第2の発明に係るエンジン制御方法は、スロットルアク
チュエータを制御対象に含むエンジン制御方法におい
て:前記制御対象の制御に対するゲインを、該制御対象
のスライディングライン定数が零に向うように可変制御
すること;前記スライディングライン定数が制御偏差に
比例した成分、該制御偏差の時間微分に比例した成分及
び該制御偏差の時間積分に比例した成分からなること;
前記制御対象に対する操作量に、外乱による定常偏差を
抑圧するようにディザ信号を付加すること;前記ディザ
信号の付加を、制御偏差が許容誤差範囲内のときは中止
すること;前記制御対象に対する操作量に、一次遅れの
フィルタ処理を施すこと;を含むことを特徴とするエン
ジン制御方法。
The engine control method according to the first invention for achieving the Means for Solving the Problems] The foregoing objects, in the engine control method comprising the slot Le actuator to the controlled object: a gain for the control of the control target, the control Variably controlling the target sliding line constant toward zero; adding a dither signal to the manipulated variable for the control target so as to suppress a steady-state deviation due to disturbance;
Stopping the addition of the dither signal when the control deviation is within an allowable error range. Furthermore,
An engine control method according to a second invention is an engine control method including a throttle actuator as a control target: variably controlling a gain for the control of the control target so that a sliding line constant of the control target is zero; The sliding line constant is composed of a component proportional to a control deviation, a component proportional to a time derivative of the control deviation, and a component proportional to a time integral of the control deviation ;
The manipulated variable for the control object, it adds a dither signal to suppress the steady-state error due to the disturbance; operation with respect to the controlled object; to cancel the addition of the dither signal, when the control deviation is within the tolerance range Filtering the quantity with a first order lag.

【0016】上述した目的を達成する第3の発明に係る
エンジン制御装置はスロットルアクチュエータを制御対
象に含むエンジン制御装置において、スロットルアクチ
ュエータの伝達関数を1/(1+sT1)、エンジンの
伝達関数を1/(1+sT2)、cを0<c<(T1+T
2)/(T12 )、x1 を制御指令L* と制御量Lとの
偏差、x1 (1) を偏差x1 の時間微分、Φを偏差x1
対するゲイン、αをα>c(T1+T2)−T122
1、βをβ<c(T1+T2)−T122 −1、Kf
ディザ信号値とするとき: 制御指令L* と現行の制御量Lとの偏差x1 を求める手
段と; 偏差x1 と予め定めた係数cとから、S=c・x1+x1
(1) なる演算によりスライディングライン定数Sを求め
る手段と; 偏差x1 とスライディングライン定数Sとの積x1・S
を求める手段と; 積x1・Sの正負を判定し、ゲインΦをx1・S>0のと
きは予め定めた値αに、x1・S<0のときは予め定め
た値βに切り換える手段と; ゲインΦをトルク偏差x1 に乗じ、Φ・x1 を操作量の
1つとする手段と: スライディングライン定数Sの正負を判定し、ディザ信
号値をS>0のときはKf に、S<0のときは−Kf
切り換え、Kf・sign(S)を操作量の1つとする手段
と; 制御指令L* と前記操作量Φ・x1 及びKf・sign
(S)とを加味して基本操作量uB を求める手段と; 基本操作量uB に一次遅れのフィルタ処理を施して制御
対象に対する最終操作量uとする手段と; 前記偏差x1 と予め定めた許容誤差emin とを比較し、
−emin<x1<eminのときは、ディザ信号値Kf を零
にする手段と; を具備することを特徴とする。
An engine control apparatus according to a third aspect of the present invention for achieving the above-mentioned object is an engine control apparatus including a throttle actuator as a control object, wherein the transfer function of the throttle actuator is 1 / (1 + sT 1 ) and the transfer function of the engine is 1 / (1 + sT 2 ), where c is 0 <c <(T 1 + T
2) / (T 1 T 2 ), the deviation between the control commands the x 1 L * and the controlled variable L, x 1 (1) the time differential of the deviation x 1, gain Φ for deviations x 1, the alpha alpha> c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2
1. When β is β <c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2 −1 and K f is a dither signal value: A deviation x 1 between the control command L * and the current control amount L is obtained. From the deviation x 1 and a predetermined coefficient c, S = c · x 1 + x 1
(1) means for obtaining a sliding line constant S by the following operation: a product x 1 · S of the deviation x 1 and the sliding line constant S
Means for determining the sign of the product x 1 · S, and setting the gain Φ to a predetermined value α when x 1 · S> 0, and to a predetermined value β when x 1 · S <0. Means for switching; gain Φ is multiplied by torque deviation x 1 , and Φ · x 1 is one of the manipulated variables: Judgment of the positive or negative of the sliding line constant S, and K f when the dither signal value is S> 0 a, S <switched -K f when the 0, K f · sign (S ) means for one of the operation amount; control instruction L * and the manipulated variable [Phi · x 1 and K f · sign
Means the final control u for the basic manipulated variable u controlled object by performing filtering processing of the primary delay to B;; (S) and adding to the means for obtaining the basic manipulated variable u B in advance with the deviation x 1 Compare with the set tolerance e min ,
Means for setting the dither signal value Kf to zero when -e min <x 1 <e min .

【0017】第4の発明に係るエンジン制御装置はスロ
ットルアクチュエータを制御対象に含むエンジン制御装
置において、スロットルアクチュエータの伝達関数を1
/(1+sT1)、エンジンの伝達関数を1/(1+s
2)、2ξωn を2ξωn<(T1+T2)/(T
12)、x1 を制御指令L* と制御量Lとの偏差、x1
(1)を偏差x1 の時間微分、∫x1 を偏差x1 の時間積
分、Φ1 を偏差x1 に対するゲイン、Φ2 を積分∫x1
に対するゲイン、α1 をα1>[(T1+T2)−2ξωn
12]2ξωn−1+T12ωn 2 、β1 をβ1
[(T1+T2)−2ξωn12]2ξωn−1+T12
ωn 2 、α2 をα2>(T1+T2)ωn 2−2ξωn 3
12、β2 をβ2<(T1+T2)ωn 2−2ξωn 3 1
2 、Kf をディザ信号値とするとき: 制御指令L* と制御量Lとの偏差x1 を求める手段と; 偏差x1 と予め定めた係数2ξωn 及びωn 2 とから、
S=x1 (1) +2ξωn1+ωn 2∫x1 なる演算により
スライディングライン定数Sを求める手段と; 偏差x1 とスライディングライン定数Sとの積S・x1
を求める手段と; 積S・x1 の正負を判定し、ゲインΦ1 をS・x1>0
のときは予め定めた値α1 に、S・x1<0のときは予
め定めた値β1 に切り換える手段と; ゲインΦ1 を偏差x1 に乗じ、Φ 1 ・x1 を操作量の1
つとする手段と: 偏差の積分∫x1とスライディングライン定数Sとの積
S・∫x1を求める手段と; この積S・∫x1の正負を判定し、ゲインΦ2 をS・∫
1>0のときは予め定めた値α2 に、S・∫x1<0の
ときは予め定めた値β2 に切り換える手段と; ゲインΦ2 を偏差偏差の∫x1 に乗じて、Φ2・∫x1
を操作量の1つとする手段と: スライディングライン定数Sの正負を判定し、ディザ信
号値をS>0のときはKf に、S<0のときは−Kf
切り換え、Kf・sign(S)を操作量の1つとする手段
と; 制御指令L* と前記操作量Φ1・x1 、Φ2・∫x1 及び
f・sign(S)とを加算して制御対象に対する操作量
とする手段と; を具備することを特徴とする。
An engine control device according to a fourth aspect of the present invention is an engine control device including a throttle actuator as a control object, wherein the transfer function of the throttle actuator is 1
/ (1 + sT 1 ) and the transfer function of the engine is 1 / (1 + s
T 2 ), 2ξω n is calculated as 2ξω n <(T 1 + T 2 ) / (T
1 T 2 ), x 1 is the deviation between control command L * and control amount L, x 1
(1) the time differential of the deviation x 1, the time integral of the deviation x 1 to ∫X 1, gain [Phi 1 for deviation x 1, integrating the Φ 2 ∫x 1
, And α 1 is α 1 > [(T 1 + T 2 ) −2ξω n
T 1 T 2 ] 2ξω n -1 + T 1 T 2 ω n 2 , β 1 is β 1 <
[(T 1 + T 2 ) -2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n -1 + T 1 T 2
Let ω n 2 and α 2 be α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2 -2 ξω n 3 T
Let 1 T 2 and β 2 be β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 2 −2 ξω n 3 T 1 T
From the deviation x 1 with a predetermined coefficient 2Kushiomega n and omega n 2 Prefecture; control instruction L * a control amount L and means for determining the deviation x 1 in 2, when the K f a dither signal value
S = x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2 ∫x 1 becomes operational by obtaining the sliding line constants S means and; deviation x 1 and the product S · x 1 with sliding line constant S
Means for determining the sign of the product S · x 1 and setting the gain Φ 1 to S · x 1 > 0
Means for switching to a predetermined value α 1 when S · x 1 <0, and a means for switching to a predetermined value β 1 when S · x 1 <0; Gain Φ 1 is multiplied by deviation x 1 , and Φ 1 · x 1 is 1
Means for bracts: means for determining the product S · ∫x 1 with integral ∫X 1 and sliding line constant S of the deviation; determining the sign of the product S · ∫x 1, the gain [Phi 2 S · ∫
means for switching to a predetermined value α 2 when x 1 > 0, and to a predetermined value β 2 when S · ∫x 1 <0; multiplying the gain Φ 2 by the deviation deviation ∫x 1 , Φ 2・ ∫x 1
Means for one of the manipulated variable: determining the sign of sliding line constant S, a dither signal value to a K f when the S> 0, when the S <0 switched -K f, K f · sign Means for setting (S) as one of the manipulated variables; and adding a control command L * to the manipulated variables Φ 1 · x 1 , Φ 2 · ∫x 1 and K f · sign (S) to perform an operation on the control target. And means for measuring the amount.

【0018】第5の発明は、第4の発明に加えて、制御
指令L* と操作量Φ1・x1 、Φ2・∫x1 及びKf・sig
n(S)が加算されてなる前記操作量に一次遅れのフィ
ルタ処理を施して最終操作量とする手段と; 前記偏差x1 と予め定めた許容誤差emin とを比較し、
−emin<x1<eminのときは、ディザ信号値Kf を零
にする手段と; を具備することを特徴とする。
According to a fifth aspect, in addition to the fourth aspect , the control command L * , the manipulated variables Φ 1 · x 1 , Φ 2 · ∫x 1, and K f · sig
means the amount of operation n (S) is formed by adding performs a filtering process of first order lag and final control; comparing the tolerance e min a predetermined said deviation x 1,
Means for setting the dither signal value Kf to zero when -e min <x 1 <e min .

【0019】[0019]

【作用】本発明ではスライディングモード制御を基本と
するから、ガタ要素やヒステリシス要素を含む制御対象
に対し、オーバーシュート量も少なく、安定に制御する
ことが可能である。特に、制御対象に対する操作量に一
次遅れのフィルタ処理を施すことにより、チャタリング
を抑制することができる。また、操作量に加えるディザ
信号を制御偏差に応じて零にすることにより、チャタリ
ングを抑制することができる。これらのチャタリング抑
制に伴い、制御対象に含まれる機械系の経時変化や故障
が及ぼす制御への悪影響を緩和することができる。更
に、スライディングライン定数に制御偏差に比例した成
分と、その時間微分に比例した成分と、時間積分に比例
した成分とを含ませることにより、ディザ信号を小さく
しても定常偏差が生じない。
Since the present invention is based on the sliding mode control, it is possible to stably control the control object including the play element and the hysteresis element with a small amount of overshoot. In particular, chattering can be suppressed by performing a first-order lag filter process on the operation amount for the control target. Also, chattering can be suppressed by setting the dither signal added to the operation amount to zero according to the control deviation. Along with the suppression of chattering, it is possible to mitigate adverse effects on control due to aging or failure of a mechanical system included in the control target. Further, by including a component proportional to the control deviation, a component proportional to the time derivative thereof, and a component proportional to the time integral to the sliding line constant, a steady deviation does not occur even if the dither signal is reduced.

【0020】<S=c・x1+x1 (1) とするスライディ
ングモード制御の原理>図2を参照して、スライディン
グライン定数SとしてS=c・x1+x1 (1) を用いるス
ライディングモード制御の原理を簡単に説明する。一般
に、制御指令L* と制御量Lとの間には偏差x1 が存在
し、x1=L*−Lなる関係がある。この時、偏差x1
時間tに関して微分した微分偏差x1 (1)[=dx1/d
t]と、元の偏差x1 との関係は図2に示すように位相
平面で表わすことができる。
<Principle of Sliding Mode Control with S = c · x 1 + x 1 (1) > Referring to FIG. 2, sliding mode using S = c · x 1 + x 1 (1) as sliding line constant S The principle of the control will be briefly described. In general, there are deviations x 1 between the control instruction L * and the controlled variable L, x 1 = L * -L becomes relevant. At this time, the differential deviation x 1 the deviation x 1 obtained by differentiating with respect to time t (1) [= dx 1 / d
and t], the relationship between the original deviation x 1 can be expressed by the phase plane as shown in FIG.

【0021】図2に示す位相平面では、(x1
1 (1))=(0,0)を満たす点が定常偏差もなく、安
定な状態である。そこで、点(x1 ,x1 (1))をc・x
1+x1 (1)=0なるラインに沿って漸近的に安定状態
(0,0)に向かわせる制御が考えられ、従来のPI制
御に比べて、制御対象にガタやヒステリシスが含まれる
場合は、制御が安定化する。但し、c>0とする。つま
り、スライディングライン定数SをS=c・x1+x1
(1) として検出し、S=c・x1+x1 (1) =0に向かう
ように制御すれば良い。これが、スライディングモード
制御であり、スライディングライン定数Sに応じて偏差
1 に対するゲインΦを切り換える。また、外乱による
定常偏差を抑圧するために操作量にディザ信号を加え、
その値Kf をスライディングライン定数Sに応じて正負
に切り換える。
In the phase plane shown in FIG. 2, (x 1 ,
x 1 (1) ) = (0,0) is a stable state without a steady-state deviation. Therefore, the point (x 1 , x 1 (1) ) is converted to c · x
1 + x 1 (1) = 0 becomes the control to direct the asymptotically stable state (0,0) along a line is considered, as compared with the conventional PI control, if included backlash and hysteresis in the control subjects , Control is stabilized. However, c> 0. That is, the sliding line constant S is expressed as S = c × x 1 + x 1
It may be detected as (1) and controlled so that S = c · x 1 + x 1 (1) = 0. This is the sliding mode control, switch the gain Φ for the deviation x 1 in accordance with the sliding line constants S. In addition, a dither signal is added to the manipulated variable to suppress the steady-state error due to disturbance,
It switched to positive or negative in accordance with the value K f to sliding line constants S.

【0022】例えば、図2に示す位相平面でスライディ
ングライン定数Sが零よりも大きい領域にあるときは、
スライディングライン定数Sが零よりも小さい領域に向
うような制御、即ち、スライディングライン定数Sを時
間tに関して微分した微分スライディングライン定数S
(1)[=dS/dt]がS(1)<0となるようにゲインΦ
及びディザ信号値Kf の切換制御を行えば、スライディ
ングライン定数Sが安定状態となる。
For example, when the sliding line constant S is in a region larger than zero in the phase plane shown in FIG.
A control such that the sliding line constant S is directed to a region smaller than zero, that is, a differential sliding line constant S obtained by differentiating the sliding line constant S with respect to time t.
(1) Gain Φ such that [= dS / dt] becomes S (1) <0
And by performing the switching control of the dither signal value K f, sliding line constant S is a stable state.

【0023】一方、図2に示す位相平面でスライディン
グライン定数Sが零よりも小さい領域にあるときは、ス
ライディングライン定数Sが零よりも大きい領域に向う
ような制御、即ち、微分スライディングライン定数S
(1)[=dS/dt]がS(1)>0となるようにゲインΦ
及びディザ信号値Kf の切換制御を行えば、スライディ
ングライン定数Sが安定状態となる。
On the other hand, when the sliding line constant S is in a region smaller than zero in the phase plane shown in FIG. 2, control is performed so that the sliding line constant S is larger than zero, that is, the differential sliding line constant S
(1) Gain Φ such that [= dS / dt] becomes S (1) > 0
And by performing the switching control of the dither signal value K f, sliding line constant S is a stable state.

【0024】従って、スライディングモード制御では、
上記2つの条件を満たすように次式(1)で表わされる
制御を行う。
Therefore, in the sliding mode control,
The control represented by the following equation (1) is performed so as to satisfy the above two conditions.

【0025】[0025]

【数1】 (Equation 1)

【0026】<制御対象の誤差システム>図3に示すよ
うに、エンジン制御装置1の制御対象60であるスロッ
トルアクチュエータ70とエンジン80の特性をそれぞ
れ一次遅れ系1/(1+sT1)と1/(1+sT2)で
モデル化すると、制御対象60の誤差システムは次式
(2)で表わされる。その理由は下記の通りである。な
お、小文字のsはラプラス演算子、T1 とT2 は時定
数、uは制御対象60への制御入力(操作量)、x2
1 (1)、x2 (1)=dx1 (1)/dt=d21/dt2 であ
る。
<Error System of Controlled Object> As shown in FIG. 3, the characteristics of the throttle actuator 70 and the engine 80, which are the controlled object 60 of the engine control device 1, are first-order lag systems 1 / (1 + sT 1 ) and 1 / ( 1 + sT 2 ), the error system of the control target 60 is expressed by the following equation (2). The reason is as follows. Incidentally, the time constant is lowercase s Laplace operator, T 1 and T 2 are, u is the control input to the controlled object 60 (operation amount), x 2 =
x 1 (1), x 2 (1) = dx 1 (1) is / dt = d 2 x 1 / dt 2.

【0027】[0027]

【数2】 (Equation 2)

【0028】まず、制御対象60の制御入力uから制御
量Lまでの伝達関数L/uは、次式(3)で表わされ
る。
First, a transfer function L / u from the control input u of the control target 60 to the control amount L is expressed by the following equation (3).

【0029】[0029]

【数3】 L/u=[1/(1+sT1)][1/(1+sT2)] =1/[T122 +(T12)s+1] ……式(3)L / u = [1 / (1 + sT 1 )] [1 / (1 + sT 2 )] = 1 / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 T 2 ) s + 1] Equation (3)

【0030】今、伝達関数L/uにおける状態変数をx
=Lとすれば、次式(4)で表わされるので、制御量L
を時間tに関して2階微分したL(2) は、ラプラス変換
の定理を利用すると、制御量Lを時間に関して微分した
(1) と、制御入力uとにより、次式(7)で表わされ
る。
Now, let the state variable in the transfer function L / u be x
= L, the control amount L is expressed by the following equation (4).
Using the Laplace transform theorem, L (2) that is second-order differentiated with respect to time t is expressed by the following equation (7) by L (1) that differentiates control amount L with respect to time and control input u. .

【0031】[0031]

【数4】 x=L=u/[T122+(T1+T2)s+1] ……式(4)X = L = u / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1] Equation (4)

【数5】 L(1) =s・u/[T122+(T1+T2)s+1]……式(5)L (1) = s · u / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1] (5)

【数6】 u=L[T122+(T1+T2)s+1] ……式(6)U = L [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1] Equation (6)

【数7】 L(2)=s2・u/[T1T2s2+(T1+T2)s+1) = (T1T2s2+(T1+T2)s+1)/(T1T2) ・u/ T1T2s2+(T1+T2)s+1 − (T1+T2)/(T1T2) ・s・u/ T1T2s2+(T1+T2)s+1 −[1/(T1T2)]・u/[T1T2s2+(T1+T2)s+1 =−[(T1+T2) /(T1T2)]・L(1)−L/(T1T2)+u/(T1T2) ……式(7)[Equation 7] L (2) = s 2 · u / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2) s + 1) = (T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2) s + 1) / (T 1 T 2 ) ・ u / T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1-(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) ・ s ・ u / T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2) s + 1 - [1 / (T 1 T 2)] · u / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2) s + 1 = - [(T 1 + T 2) / (T 1 T 2)] L (1) −L / (T 1 T 2 ) + u / (T 1 T 2 ) Equation (7)

【0032】次に状態変数xが変化した場合の状態変数
1 を、x1=L*−Lで表わすと、x1 の時間tに関す
る微分x1 (1) は次式(8)で表わされる。更に、x1
(1) を状態変数x2 として、この状態変数x2 を時間t
に関して微分したx2 (1)は式(7)より、次式(9)で
表わされる。従って、これら式(8)(9)より、前式
(2)が誤差システムを表わすことが判る。
[0032] Then the state variables x 1 when the state variable x is changed, is represented by x 1 = L * -L, the derivative with respect to time t x 1 (1) is x 1 represented by the following formula (8) It is. Furthermore, x 1
Let (1) be a state variable x 2 and this state variable x 2 be the time t
X 2 (1) differentiated with respect to is expressed by the following equation (9) from the equation (7). Therefore, it can be seen from the equations (8) and (9) that the equation (2) represents the error system.

【0033】[0033]

【数8】 x1 (1) =−L(1)=x2 ……式(8)X 1 (1) = − L (1) = x 2 Equation (8)

【数9】 x2 (1) =−L(2) = (T1+T2)/(T1T2)]・L(1)+L(T1T2)−u/(T1T2) =− (T1+T2)/(T1T2)]・x2−(x1−L*)/(T1T2)−u/(T1T2) ……式(9)X 2 (1) = − L (2) = (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 )] · L (1) + L (T 1 T 2 ) −u / (T 1 T 2) ) = − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 )] · x 2 − (x 1 −L * ) / (T 1 T 2 ) −u / (T 1 T 2 ) Equation (9)

【0034】図3中の制御対象60を前式(2)で表わ
される誤差システムに置き換えたものを、図4に示す。
FIG. 4 shows an example in which the control target 60 in FIG. 3 is replaced by an error system represented by the above equation (2).

【0035】<スライディングモード制御における制約
>次に、スライディングモード制御を表わす前式(1)
について考える。微分スライディングライン定数S(1)
を算出する際に、x2=x1 (1)=S−c・x1を利用し、
且つ制御入力uとして仮にu=Φ・x1+Kf・sign
(S)を代入すると、誤差システムの式(2)を利用し
て、次式(10)が得られる。
<Restriction in Sliding Mode Control> Next, the following equation (1) representing the sliding mode control.
think about. Differential sliding line constant S (1)
When calculating x, use x 2 = x 1 (1) = S−c · x 1 ,
Assuming that u = Φ · x 1 + K f · sign as the control input u
When (S) is substituted, the following equation (10) is obtained using equation (2) of the error system.

【0036】[0036]

【数10】 S(1) =c・x1 (1)+x1 (2)=c・x1 (1)+x2 (1) =c・x2− (T1+T2)/(T1+T2) ・x2−(x1−L*)/(T1T2) −[Φ・x1+Kf・sign(S)]/(T1T2) =[c−(T1+T2)/(T1+T2) (S−c・x1)−(x1−L*)/(T1T2) −[Φ・x1+Kf・sign(S)]/(T1T2) =S[c−(T1+T2)/(T1T2) −x1[c2−c(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2)+Φ/(T1T2)] −[Kf・sign(S)−L*]/(T1T2) ……式(10)S (1) = c · x 1 (1) + x 1 (2) = c · x 1 (1) + x 2 (1) = c · x 2 − (T 1 + T 2 ) / (T 1 ) + T 2) · x 2 - (x 1 -L *) / (T 1 T 2) - [Φ · x 1 + K f · sign (S)] / (T 1 T 2) = [c- (T 1 + T 2 ) / (T 1 + T 2 ) (S−c · x 1 ) − (x 1 −L * ) / (T 1 T 2 ) − [Φ × x 1 + K f · sign (S)] / (T 1 T 2 ) = S [c− (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) −x 1 [c 2 −c (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 ) + Φ / (T 1 T 2 )] − [K f · sign (S) −L * ] / (T 1 T 2 ) Equation (10)

【0037】よって、S・S(1) は、次式(11)とな
る。
Therefore, S · S (1) is given by the following equation (11).

【0038】[0038]

【数11】 S・S(1) =S2[c−(T1+T2)/(T1T2) −x1・S c2−c(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2)+Φ/(T1T2) −S Kf・sign(S)−L*] ……式(11)S · S (1) = S 2 [c− (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) −x 1 · S c 2 −c (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 ) + Φ / (T 1 T 2 ) −SK f · sign (S) −L * ] (11)

【0039】S・S(1)<0の条件を満たすためには、
式(11)より、下記条件〜を満足させれば良いこ
とになる。 c<(T1+T2)/(T12)であること。 x1・S>0の場合は、Φ=α>c(T1+T2)−
122 −1であること。 x1・S<0の場合は、Φ=β<c(T1+T2)−
122 −1であること。 Kf>|L*max 、即ちディザ信号値Kf が制御指
令L* の絶対値における最大値よりも大きいこと。 S>0の場合にはKf・sign(S)=+Kf とし、
S<0の場合にはKf・sign(S)=−Kf とするこ
と。
To satisfy the condition of S · S (1) <0,
From the equation (11), it suffices to satisfy the following conditions. c <(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ). When x 1 · S> 0, Φ = α> c (T 1 + T 2 ) −
It is T 1 T 2 c 2 -1. When x 1 · S <0, Φ = β <c (T 1 + T 2 ) −
It is T 1 T 2 c 2 -1. K f> | L * | max , i.e. a dither signal value K f is larger than the maximum value in the absolute value of the control command L *. In the case of S> 0 is a K f · sign (S) = + K f,
Be K f - K f · sign ( S) = in the case of S <0.

【0040】<u=Φ・x1+Kf・sign(S)とした場
合の課題と対策>Φ・x1+Kf・sign(S)だけを制御
対象60への制御入力uとすると、スライディングモー
ド制御の状態x1・Sの符号によりゲインΦがαとβに
切り換わるため、チャタリングが発生する。また、外乱
抑圧のためのディザ信号値Kf がスライディングライン
定数Sの符号により正負(+Kf と−Kf )に切り換わ
るため、チャタリングが増大する。Kf>|L*max
あるので、この傾向が強い。
<Problems and Countermeasures When u = Φ · x 1 + K f · sign (S)> If only Φ · x 1 + K f · sign (S) is the control input u to the controlled object 60, sliding Since the gain Φ switches between α and β depending on the sign of the mode control state x 1 · S, chattering occurs. Further, the dither signal value K f for disturbance suppression is for switching the sign of the sliding line constant S positive and negative (+ K f and -K f), chattering is increased. Since K f > | L * | max , this tendency is strong.

【0041】そこで、次の対策(i)〜(iii)によりチ
ャタリングの発生を抑制する。 (i)操作量(制御入力)に制御指令L* をフィードフ
ォワード的に足し込み、uB =Φ・x1+Kf・sign
(S)+L* を基本操作量とする。これにより、前式
(11)の右辺第3項が−S・Kf・sign(S)のみと
なり、Kf はKf>0なる小さな値で良いことになり、
チャタリングが緩和する。 (ii)また、基本操作量uB に一次遅れのフィルタ処理
を施して、最終的な操作量uとする。これにより、ゲイ
ンΦの切り換え及びディザ信号値Kf の符号変化に対し
て操作量uが変化し難くなり、チャタリングが更に緩和
する。 (iii)更に、制御偏差x1(=L*−L)の絶対値が所定
の許容誤差emin 未満の場合は、ディザ信号値Kf をK
f>0からKf=0に変える。これにより、図2に示した
位相平面における安定状態(0,0)の近傍でのチャタ
リングが一層緩和する。
Therefore, occurrence of chattering is suppressed by the following measures (i) to (iii). (I) The control command L * is added to the manipulated variable (control input) in a feed-forward manner, and u B = Φ · x 1 + K f · sign
Let (S) + L * be the basic manipulated variable. As a result, the third term on the right side of the equation (11) becomes only -S · K f · sign (S), and K f may be a small value satisfying K f > 0.
Chatter is reduced. (Ii) Further, the basic operation amount u B is subjected to a first-order lag filter process to obtain a final operation amount u. This makes difficult to change the operation amount u to the code changes in the switching and dither signal value K f of the gain [Phi, chattering further relaxation. (iii) Further, when the absolute value of the control deviation x 1 (= L * −L) is smaller than the predetermined allowable error e min , the dither signal value K f is set to K
Change from f > 0 to Kf = 0. Thereby, chattering in the vicinity of the stable state (0, 0) on the phase plane shown in FIG. 2 is further reduced.

【0042】<S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1
するスライディングモード制御の原理>先に説明したス
ライディングライン定数SをS=c・x1+x1 (1) とし
た制御ではKf =0のときにT12/(1+Φ)なる定
常偏差が生じる。つまり、外乱fd に対する制御偏差x
1(=L*−L)は、e=x1 とすると、前記誤差システ
ムの式(2)から、下記導出過程により、次式(14)
で表わされる。但し、u=Φ・e+Kf・sign(S)+
*、小文字のsはラプラス演算子、e(1) =se、e
(2)=s2eである。
[0042] The sliding line constants S described previously <S = x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2 ∫x 1 principle of the sliding mode control to> S = c · x 1 + x 1 (1) and With this control, when K f = 0, a steady-state deviation of T 1 T 2 / (1 + Φ) occurs. That is, the control deviation x with respect to the disturbance f d
1 (= L * -L), when the e = x 1, from equation (2) of the error system, the following derivation process, the following equation (14)
Is represented by Where u = Φ · e + K f · sign (S) +
L * , lower case s is Laplace operator, e (1) = se, e
(2) = s 2 e.

【0043】[0043]

【数12】 e(2)=− (T1+T2)/(T1T2) e(1)− 1/(T1T2) e− 1/(T1T2) u + 1/(T1T2) L*+fd ……式(12)E (2) = − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) e (1) −1 / (T 1 T 2 ) e−1 / (T 1 T 2 ) u + 1 / (T 1 T 2 ) L * + f d ...... Equation (12)

【数13】 e[s2+s(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2) =− 1/(T1T2) (Φ・e+Kf・sign(S)+L*) + 1/(T1T2) L*+fd ……式(13)[Equation 13] e [s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 ) = − 1 / (T 1 T 2 ) (Φ · e + K f · sign (S) + L * ) + 1 / (T 1 T 2 ) L * + f d Equation (13)

【数14】 e= -Kf・sign(S)/(T1T2)+fd / s2+s(T1+T2)/(T1T2)+(1+Φ)/(T1T2) ……式(14)E = −K f · sign (S) / (T 1 T 2 ) + f d / s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + (1 + Φ) / (T 1 T 2 ) ...... Equation (14)

【0044】式(14)において、Kf=0とすると、
外乱fdに対する誤差は、ステップ状外乱fdm/sを考
慮してラプラスの最終値の定理から、次式(15)によ
りT12/(1+Φ)となる。但し、外乱の大きさは規
準化して、fdm=1とする。
In equation (14), if K f = 0, then
The error with respect to the disturbance f d is T 1 T 2 / (1 + Φ) according to the following equation (15) from the Laplace's final value theorem in consideration of the step-like disturbance f dm / s. However, the magnitude of the disturbance is standardized and f dm = 1.

【0045】[0045]

【数15】 (Equation 15)

【0046】この定常偏差T12/(1+Φ)をなくす
ためには±Kf(Kf>0)なるディザ信号が必要である
が、これが前述の如くチャタリング増大の要因であっ
た。
In order to eliminate the steady-state deviation T 1 T 2 / (1 + Φ), a dither signal of ± K f (K f > 0) is necessary, which is a factor of the chattering increase as described above.

【0047】そこで、制御偏差x1 とその時間微分x1
(1)に加え、制御偏差x1 を時間tに関して積分した積
分偏差∫x1(=∫x1dt)を導入すると、図5に示す
ような三次元の位相空間でこれらの関係を表わすことが
できる。
Therefore, the control deviation x 1 and its time derivative x 1
In addition to (1) , when an integral deviation ∫x 1 (= ∫x 1 dt) obtained by integrating the control deviation x 1 with respect to time t is introduced, these relationships can be expressed in a three-dimensional phase space as shown in FIG. Can be.

【0048】そして、図5の位相空間で二次振動形を考
慮してS=x1 (1)+2ξωn1+ω n 2∫x1をスライデ
ィングライン定数Sとして検出し、このラインがS=x
1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1 =0に向かうように制御
偏差x1 に対するゲインΦ1とその積分偏差∫x1 に対
するゲインΦ2 とを切り換える。これによりディザ信号
値Kf がKf =0であっても、外乱fd に対する定常偏
差が発生しなくなる。以下にその理由及び、係数2ξω
n の条件、ゲインΦ1 とΦ2 の切換条件を説明する。
Then, a secondary vibration type is considered in the phase space of FIG.
S = x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ω n Two∫x1The slide
Is detected as a scanning line constant S, and this line is S = x
1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn Two∫x1Control to go to = 0
Deviation x1Gain Φ1And its integral deviation ∫x1To
Gain ΦTwoAnd. This produces a dither signal
Value KfIs Kf= 0, the disturbance fdSteady bias for
No difference occurs. Below, the reason and the coefficient 2ξω
nCondition, gain Φ1And ΦTwoWill be described.

【0049】<2ξωn ,Φ1 及びΦ2 について>前述
のスライディングモード制御の式(1)中のS・S(1)
は、S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1 であることか
ら、x1 (2)=x2 (1)、x1 (1)=x2 であることと前式
(9)を考慮すると、次式(16)が得られる。
<2ξω n , Φ 1 and Φ 2 > S · S (1) in the above-described sliding mode control equation (1)
Is, S = x 1 (1) + 2ξω n since it is x 1 + ω n 2 ∫x 1 , x 1 (2) = x 2 (1), x 1 (1) = it is x 2 and Equation Considering (9), the following equation (16) is obtained.

【0050】[0050]

【数16】 S・S(1) =S・ d(x1 (1)+2ξωnx1+ωn 2∫x1)/dt =S・ x1 (2)+2ξωnx1 (1)+ωn 2x1 =S・ - (T1+T2)/(T1T2) x2− 1/(T1T2) x1+ 1/(T1T2) L* − 1/(T1+T2) u +2ξωnx2+ωn 2x1] =S・ - (T1+T2)/(T1T2) x2+2ξωnx2− 1/(T1T2) x1+ωn 2x1 − 1/(T1T2) u+ 1/(T1T2) L*] ……式(16)[Number 16] S · S (1) = S · d (x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2 ∫x 1) / dt = S · x 1 (2) + 2ξω n x 1 (1) + ω n 2 x 1 = S-(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) x 2 -1 / (T 1 T 2 ) x 1 + 1 / (T 1 T 2 ) L * -1 / (T 1 + T 2 ) u + 2ξω n x 2 + ω n 2 x 1 ] = S ·-(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) x 2 + 2ξω n x 2 −1 / (T 1 T 2 ) x 1 + ω n 2 x 1 - 1 / (T 1 T 2) u + 1 / (T 1 T 2) L *] ...... formula (16)

【0051】式(16)を、x2 =S−2ξωn1−ω
n 2∫x1(=x1 (1) )を用いて整理し、且つu=Φ1
1+Φ2・∫x1+Kf・sign(S)+L*を考慮する
と、次式(17)が得られる。なお、L* は式(16)
中の[1/(T12)]L*の項をフィードフォワード的
に補償するために操作量uを足し込むこととしている。
The equation (16) is calculated as follows: x 2 = S− 2n x 1 −ω
n 2 ∫x 1 (= x 1 (1) ), and u = Φ 1 ·
Considering x 1 + Φ 2 · ∫x 1 + K f · sign (S) + L * , the following equation (17) is obtained. Note that L * is calculated by the equation (16).
The operation amount u is added to compensate for the term [1 / (T 1 T 2 )] L * in the feedforward manner.

【0052】[0052]

【数17】 S・S(1) =S・ −(T1+T2)/(T1T2)+2ξωn (S−2ξωnx1−ωn 2∫x1) + −1/(T1T2)+ωn 2 x1− 1/(T1T2) u+ 1/(T1T2) L*] =S・ −(T1+T2)/(T1T2)+2ξωn (S−2ξωnx1−ωn 2∫x1) + −1/(T1T2)+ωn 2 x1− 1/(T1T2) (Φ1・x1+Φ2・∫x1 +Kf・sign(S)+L*) + 1/(T1T2) L* =[−(T1+T2)/(T1+T2)+2ξωn S2 + −(T1+T2)/(T1T2) +2ξωn (−2ξωn)+ −1/(T1T2)+ωn 2 −Φ1/(T1T2) S・x1 + −(T1+T2)/(T1T2)+2ξωn (−ωn 2)−Φ2/(T1T2) S・∫x1 − Kf・sign(S)/(T1T2) S ……式(17)S (1) = S · − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 2ξω n (S−2ξω n x 1 −ω n 2 ∫x 1 ) + − 1 / ( T 1 T 2 ) + ω n 2 x 1 −1 / (T 1 T 2 ) u + 1 / (T 1 T 2 ) L * ] = S · − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 2ξω n (S−2ξω n x 1 −ω n 2 ∫x 1 ) + − 1 / (T 1 T 2 ) + ω n 2 x 1 −1 / (T 1 T 2 ) (Φ 1 × 1 + Φ 2・ ∫ x 1 + K f · sign (S) + L * ) + 1 / (T 1 T 2 ) L * = [− (T 1 + T 2 ) / (T 1 + T 2 ) + 2ξω n S 2 + − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 2ξω n (−2ξω n ) + − 1 / (T 1 T 2 ) + ω n 2 −Φ 1 / (T 1 T 2 ) S · x 1 + − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 2ξω n (−ω n 2 ) −Φ 2 / (T 1 T 2 ) S · ∫x 1 −K f · sign (S) / (T 1 T 2 ) S …… Equation (17)

【0053】式(17)より、S・S(1)<0を満たす
ためには、下記条件〜を満足すれば良いことにな
る。 S2 の項より、2ξωn<(T1+T2)/(T
12)であること。これが成立する限り、ωn 2 は任意
である。 S・x1 の項よりS・x1>0の場合はΦ1=α1
[(T1+T2)−2ξωn12]2ξωn−1+T12
ωn 2 であること。 S・x1<0の場合は、Φ1=β1<[(T1+T2
−2ξωn12]2ξωn−1+T12ωn 2 であるこ
と。 S・∫x1の項より、S・∫x1>0の場合はΦ2
α2>(T1+T2)ωn 2−2ξωn 312 であること。 S・∫x1<0の場合は、Φ2=β2<[(T1
2)ωn 2 −2ξωn 312 であること。 Sの項より、S>0の場合はKf・sigh(S)>0
即ち+Kf、S<0の場合はKf・sign(S)<0即ち−
f、であること。但し、許容誤差をemin としたと
き、|x1|<emin であれば、Kf=0としても良い。
From equation (17), in order to satisfy S · S (1) <0, it suffices that the following condition (1) is satisfied. From the term of S 2 , 2ξω n <(T 1 + T 2 ) / (T
1 T 2 ). As long as this holds, ω n 2 is arbitrary. Φ 1 = α 1 in the case of than the term of the S · x 1 S · x 1 >0>
[(T 1 + T 2 ) -2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n -1 + T 1 T 2
ω n 2 . When S · x 1 <0, Φ 1 = β 1 <[(T 1 + T 2 )
−2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n -1 + T 1 T 2 ω n 2 . From section S · ∫x 1, in the case of S · ∫x 1> 0 Φ 2 =
α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2 −2 ξω n 3 T 1 T 2 . When S · ∫x 1 <0, Φ 2 = β 2 <[(T 1 +
T 2 ) ω n 2 −2 ξω n 3 T 1 T 2 . According to the term of S, when S> 0, K f · sigh (S)> 0
That is, if + K f , S <0, then K f · sign (S) <0, ie, −
K f . However, if | x 1 | <e min when the allowable error is e min , K f = 0 may be set.

【0054】<定常偏差について>外乱fd が加わった
場合の制御対象60の誤差システムは、前出の式(2)
に外乱fd の項を加えれば良いから、次式(18)で表
わされる。
<Regarding the Steady-State Deviation> The error system of the controlled object 60 when the disturbance f d is applied is given by the above equation (2).
Since it may be added to the section of the disturbance f d to be expressed by the following equation (18).

【0055】[0055]

【数18】 (Equation 18)

【0056】u=Φ1・x1+Φ2・∫x1+Kf・sign
(S)+L* であること及びラプラスの定理を利用し、
式(18)の誤差システムより、外乱fdに対する制御
偏差x1 はe=x1 とすると、下記導出過程を経て、次
式(22)で表わされる。
U = Φ1・ X1+ ΦTwo・ ∫x1+ Kf・ Sign
(S) + L*And Laplace's theorem,
From the error system of equation (18), the disturbance fdControl over
Deviation x1 Is e = x1Then, through the following derivation process,
It is represented by equation (22).

【0057】[0057]

【数19】 e(2) =− (T1+T2)/(T1T2) e(1)− 1/(T1T2) e− 1/(T1T2) u + 1/(T1T2) L*+fd ……式(19)E (2) = − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) e (1) −1 / (T 1 T 2 ) e−1 / (T 1 T 2 ) u +1 / (T 1 T 2 ) L * + f d ...... Equation (19)

【0058】[0058]

【数20】 e s2+s(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2)]=− 1/(T1T2) Φ1・e +Φ2・(e/s)+Kf・ sign(S)+L*]+ 1/(T1T2) L*+fd ……式(20)Es 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 )] = − 1 / (T 1 T 2 ) Φ 1 · e + Φ 2 · (e / S) + K f · sign (S) + L * ] + 1 / (T 1 T 2 ) L * + f d Equation (20)

【0059】[0059]

【数21】 e s2+s(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2)+Φ1/(T1T2)+Φ2/(T1T2s) =− 1/(T1+T2) Kf・ sign(S) +fd ……式(21)Es 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 ) + Φ 1 / (T 1 T 2 ) + Φ 2 / (T 1 T 2 s) = −1 / (T 1 + T 2 ) K f · sign (S) + f d Equation (21)

【0060】[0060]

【数22】 e= −Kf・ sign(S)/(T1T2)+fd / s2+s(T1+T2)/(T1T2) +(1+Φ1)/(T1T2)+Φ2/(T1T2s) ……式(22)E = −K f · sign (S) / (T 1 T 2 ) + f d / s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + (1 + Φ 1 ) / (T 1 T 2 ) + Φ 2 / (T 1 T 2 s) ...... Equation (22)

【0061】式(22)においてKf=0とすると、外
乱fd に対する誤差eは次式(23)で与えられる。従
って、ステップ外乱fdm/sに対する誤差eはラプラス
の最終定理により次式(24)から零となり、外乱によ
る定常偏差は発生しない。但し、外乱の大きさは規準化
して、fdm=1とする。
Assuming that K f = 0 in the equation (22), the error e with respect to the disturbance f d is given by the following equation (23). Therefore, the error e with respect to the step disturbance f dm / s becomes zero from the following equation (24) by the Laplace's last theorem, and no steady-state error occurs due to the disturbance. However, the magnitude of the disturbance is standardized and f dm = 1.

【0062】[0062]

【数23】 e/fd=s/ s2+s(T1+T2)/(T1T2)+(1+Φ1)/(T1T2)+Φ2/(T1T2s) ……式(23)E / f d = s / s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + (1 + Φ 1 ) / (T 1 T 2 ) + Φ 2 / (T 1 T 2 s) …… Equation (23)

【0063】[0063]

【数24】 (Equation 24)

【0064】[0064]

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明のエンジン制
御装置について図面を参照して詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an engine control device according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

【0065】<第1実施例>図1を参照し、本発明の第
1実施例として、S=c・x1+x1 (1) をスライディン
グ定数Sとするエンジン制御装置の構成を説明する。図
1において、エンジン制御装置1はトルク偏差の演算部
2と、スライディングライン定数の演算部3と、ゲイン
部7と、ディザ信号値の可変切換部11と、加算部12
と、フィルタ部13からなる。更に、演算部3は係数乗
算部4と、微分演算部5と、加算部6からなる。また、
ゲイン部7はゲイン切換判定用データの演算部8と、ゲ
イン切換部9と、乗算部10からなる。これら各部2〜
13はコンピュータとそのソフトウェアにより実現する
ことができる。
<First Embodiment> With reference to FIG. 1, as a first embodiment of the present invention, a configuration of an engine control apparatus in which S = c × x 1 + x 1 (1) is set as a sliding constant S will be described. In FIG. 1, an engine control device 1 includes a torque deviation calculation unit 2, a sliding line constant calculation unit 3, a gain unit 7, a dither signal value variable switching unit 11, and an addition unit 12.
And a filter unit 13. Further, the calculation section 3 includes a coefficient multiplication section 4, a differentiation calculation section 5, and an addition section 6. Also,
The gain unit 7 includes a calculation unit 8 for gain switching determination data, a gain switching unit 9, and a multiplication unit 10. Each of these parts 2
13 can be realized by a computer and its software.

【0066】また、制御対象60は図11に詳細を示し
たものであり、スロットルアクチュエータ70とエンジ
ン80を含む。スロットルアクチュエータ70は一次遅
れ系で模擬し、1/(1+sT1)を伝達関数に持つ。
エンジン80も一次遅れ系で模擬し、1/(1+s
2)を持つものとしている。但し、sはラプラス演算
子、T1 とT2 は時定数である。
The control target 60 is shown in detail in FIG. 11, and includes a throttle actuator 70 and an engine 80. The throttle actuator 70 is simulated by a first-order lag system, and has 1 / (1 + sT 1 ) as a transfer function.
The engine 80 was also simulated with a first-order lag system, and 1 / (1 + s
T 2 ). Here, s is a Laplace operator, and T 1 and T 2 are time constants.

【0067】図1において、演算部2はトルク指令Tor
*と現行トルクTorとの偏差x1(=Tor *−Tor)を求
め、スライディングライン定数の演算部3,ゲイン部
7,ディザ信号値の切換部11及び加算部12にそれぞ
れ与える。なお、トルク指令Tor * はエンジン試験装置
に用いられているコンピュータなど外部から与えられ
る。現行トルクTorは図11に示したトルク検出器54
などから与えられる。
In FIG. 1, the operation unit 2 includes a torque command T or
* And the deviation x 1 of the current torque T or seek (= T or * -T or) , arithmetic unit 3 of the sliding line constants, gain unit 7, giving respectively the switching unit 11 and the adding unit 12 of the dither signal value. The torque command T or * is given from outside such as a computer used in the engine test apparatus. Current torque T or the torque detector 54 shown in FIG. 11
And so on.

【0068】演算部3はトルク偏差x1(=Tor *
or)から、S=c・x1+x1 (1) なる演算によりスラ
イディングライン定数Sを求め、ゲイン部7及びディザ
信号値の可変切換部9に与える。ここで、x2
1 (1) 、即ちx2 はx1 を時間tに関して微分してな
る微分トルク偏差(x2=x1 (1)=dx1/dt)であ
る。cは係数であり、制御対象60の時定数T1 ,T2
により、0<c<(T1 +T2)/(T1+T2)の範囲
で設定される。
The calculation unit 3 calculates the torque deviation x 1 (= T or *
From T or), determine the sliding line constant S by S = c · x 1 + x 1 (1) consisting operation, provided to the variable switching unit 9 of the gain section 7 and a dither signal value. Where x 2 =
x 1 (1) , that is, x 2 is a differential torque deviation (x 2 = x 1 (1) = dx 1 / dt) obtained by differentiating x 1 with respect to time t. c is a coefficient, and the time constants T 1 and T 2 of the control target 60
Is set in the range of 0 <c <(T 1 + T 2 ) / (T 1 + T 2 ).

【0069】上述した演算のために演算部3では乗算部
4と、微分演算部5と、加算部6が次のように動作す
る。乗算部4はトルク偏差x1 に係数cを乗じてc・x
1 を求め、微分演算部5はs/(1+sT3 )なる伝達
関数によりトルク偏差x1 からその微分トルク偏差x1
(1)を求め、これらを加算部6が加算してスライディン
グライン定数S(=c・x1+x1 (1))を求める。な
お、sはラプラス演算子、T3 は時定数である。
For the above operation, the operation unit 3 includes a multiplication unit
4, the differential operation unit 5, and the addition unit 6 operate as follows.
You. The multiplication unit 4 calculates the torque deviation x1Multiplied by the coefficient c
1And the differential operation unit 5 calculates s / (1 + sTThree) Become transmission
Torque deviation x by function1And its differential torque deviation x1
(1)Are added by the adder 6 to obtain the sliding
Grine constant S (= c · x1+ X1 (1)). What
Contact, s is Laplace operator, TThree Is a time constant.

【0070】ゲイン部7はスライディングライン定数S
とトルク偏差x1 との積S・x1 を求め、この値をゲイ
ン切換判定用データとし、S・x1>0の場合はゲイン
ΦをΦ=α>c(T1+T2)−T122−1としてト
ルク偏差x1 に乗じ、S・x1 <0の場合はゲインΦを
Φ=β<c(T1+T2)+T122 −1としてトルク
偏差x1 に乗じて、Φ・x1 を操作量の1つとして加算
部12に与える。
The gain section 7 has a sliding line constant S
And torque deviation x1Product S · x1And this value is gay
S · x1Gain> 0
Let Φ be Φ = α> c (T1+ TTwo) -T1TTwocTwoAs -1
Luc deviation x1Multiplied by S x1 If <0, the gain Φ
Φ = β <c (T1+ TTwo) + T1TTwocTwoTorque as -1
Deviation x1And Φ · x1Is added as one of the manipulated variables
To the part 12.

【0071】上述した演算のためゲイン部7では演算部
8と、ゲイン切換部9と、乗算部10が次のように動作
する。演算部8は、スライディングライン定数Sにより
トルク偏差x1 (=Tor * −Tor)を乗じる演算を行
い、得られた積x1・Sをゲイン切換判定データとして
ゲイン切換部9に与える。ゲイン切換部9はゲイン切換
判定用データx1・Sの符号を判定し、x1・S>0の場
合Φ=α>c(T1+T2)−T122−1に、x1・S
<0の場合Φ=β<c(T1+T2)−T122−1に
ゲインΦの値を切り換えて乗算部10に与える。x1
S=0のときはαとβいずれをとっても良いが、前回の
値を持続すると良い。なお、デジタル制御のためサンプ
リング時間がヒステリシスの要素を持つ。乗算部10は
ゲインΦ(=α又はβ)をトルク偏差x1(=Tor *−T
or)に乗じてΦ・x1 を、操作量の1つとして加算部1
2に与える。
In the gain section 7, the operation section 8, the gain switching section 9, and the multiplication section 10 operate as follows for the above-described operation. Computing unit 8, sliding line constant S by the torque deviation x 1 (= T or * -T or) performs a calculation of multiplying a, gives the resulting product x 1 · S to gain switcher 9 as a gain switching determination data. The gain switching unit 9 determines the sign of the gain switching determination data x 1 · S, and when x 1 · S> 0, Φ = α> c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2 −1, x 1 · S
In the case of <0, the value of the gain Φ is switched to Φ = β <c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2 −1 and provided to the multiplication unit 10. x 1
When S = 0, either α or β may be used, but it is preferable to keep the previous value. The sampling time has a hysteresis element for digital control. The multiplication unit 10 calculates the gain Φ (= α or β) by the torque deviation x 1 (= T or * −T
or ) and Φ · x 1 as one of the manipulated variables.
Give to 2.

【0072】ディザ信号値の可変切換部11は基本的に
はスライディングライン定数S(=c・x1+x1 (1)
の符号に応じてディザ信号の値を+Kfまたは−Kf(K
f>0)に切り換え、Kf・sign(S)を操作量の1つと
して加算部12に与える。但し、トルク偏差x1 の絶対
値|x1|が予め設定した許容範囲emin 未満であるか
否かをx1とeminとの比較により判定し、|x1|<e
min 即ち−emin <x1<emin の場合には、Kf=0と
変化させる。即ち、ディザ信号を加算部12に対し実質
的に出力しないようにする。ここで、Kf・sign(S)
の意味は、いうまでもなくS>0の場合は+Kf 、S<
0の場合は−Kf である。S=0のときは+Kf、−Kf
のいずれをとってもかまわないが、前回の符号を持続す
ると良い。なお、デジタル制御のためサンプリング時間
がヒステリシスの要素を持つ。
The variable dither signal value switching section 11 basically has a sliding line constant S (= c.x 1 + x 1 (1) ).
The value of the dither signal is changed to + K f or −K f (K
f > 0), and gives K f · sign (S) to the adding unit 12 as one of the manipulated variables. However, it is determined whether or not the absolute value | x 1 | of the torque deviation x 1 is smaller than a predetermined allowable range e min by comparing x 1 with e min and | x 1 | <e
min, that is, in the case of −e min <x 1 <e min , K f = 0 is changed. That is, the dither signal is not substantially output to the adder 12. Here, K f · sign (S)
Needless to say, when S> 0, + K f and S <
In the case of 0 is -K f. When S = 0, + K f , −K f
May be taken, but it is preferable to keep the previous sign. The sampling time has a hysteresis element for digital control.

【0073】加算部12はΦ・x1 と、Kf・sign
(S)とを加算して第1の基本操作量(=Φ・x1+Kf
・sign(S))とし、更にトルク指令Tor * をフィード
フォワード的に加算し、Φ・x1+Kf・sign(S)+T
or * を第2の基本操作量uB として、フィルタ部13に
与える。
The adder 12 calculates Φ · x 1 and K f · sign
(S) and the first basic manipulated variable (= Φ · x 1 + K f
Sign (S)), and further adds the torque command T or * in a feed-forward manner to obtain Φ · x 1 + K f · sign (S) + T
The or * a second basic manipulated variable u B, giving the filter unit 13.

【0074】フィルタ部1は第2の基本操作量uB に1
/(1+sT4 )なる伝達関数により一次遅れのフィル
タ処理を施し、その結果uを最終的な操作量として適宜
ドライバを通して制御対象60のスロットルアクチュエ
ータ70に与え、そのモータを駆動する。なお、sはラ
プラス演算子、T4 は時定数である。
The filter unit 1 sets the second basic manipulated variable u B to 1
First-order lag filter processing is performed by a transfer function of / (1 + sT 4 ), and as a result, u is given to the throttle actuator 70 of the control target 60 through a driver as a final operation amount, and the motor is driven. Incidentally, s is the time constant Laplace operator, T 4 is.

【0075】上述した第1実施例(図1)のエンジン制
御装置1では、基本的には、スライディングライン定数
Sをトルク偏差x1とその時間微分x1 (1) 及び係数cと
から、S=c・x1+x1 (1) なる演算で検出し、Sとx
1 の積S・x1 の符号に応じてトルク偏差x1 に対する
ゲインΦをαとβの間で切り換え、また、Sの符号に応
じてディザ信号をKf・sign(S)即ちKf と−Kf
の間で切り換える。その際、加算部12によりトルク偏
差x1 をフィードフォワード的に操作量uに足し込むこ
とにより、ディザ信号値Kf を小さくすることができ
る。従ってディザ信号の符号切り換えに基因するチャタ
リングが減少する。また、フィルタ部13により操作量
uに一次遅れのフィルタ処理を施すことにより、ゲイン
切り換え及びディザ信号の符号切り換えに対して制御対
象60への制御入力の急激な変動を抑える。従い、これ
らに基因するチャタリングが減少する。更に、ディザ信
号値の可変切換部11により|x1|<emin の場合は
ディザ信号値をKf>0からKf=0に変える。従って、
許容誤差emin 内即ち図2の位相平面の安定状態(0,
0)近傍では、ディザ信号に基因するチャタリングが皆
無となり、制御応答が安定化する。
In the engine control apparatus 1 of the first embodiment (FIG. 1) described above, basically, the sliding line constant S is calculated based on the torque deviation x 1 , its time derivative x 1 (1), and the coefficient c. = C · x 1 + x 1 (1)
The gain Φ with respect to the torque deviation x 1 switchable between α and β in accordance with the first sign of the product S · x 1, also a dither signal according to the sign of S K f · sign (S) ie K f It switched between the -K f. At that time, the way to push adding torque deviation x 1 in the feedforward manipulated variable u by adding section 12, it is possible to reduce the dither signal value K f. Therefore, chattering due to switching of the sign of the dither signal is reduced. Further, by performing a first-order lag filtering process on the operation amount u by the filter unit 13, a sudden change in the control input to the control target 60 with respect to the gain switching and the sign switching of the dither signal is suppressed. Accordingly, chattering due to these is reduced. Further, the variable switching unit 11 of the dither signal value | x 1 | <For e min dither signal value K f> vary from 0 to K f = 0. Therefore,
Within the allowable error e min , that is, the stable state (0,
In the vicinity of 0), there is no chattering due to the dither signal, and the control response is stabilized.

【0076】第1実施例に係るスライディングモード制
御を導入したエンジン制御装置1のトルクTorのステッ
プ応答結果を図6及び図7に示す。また、比較のために
従来のPI制御を用いたエンジン制御装置50のトルク
orのステップ応答結果を図8に示す。これらの図から
判るように、従来に比べて本発明では良好な制御応答が
得られる。但し、条件は下記の通りである。 (i)図6では、T1 =0.002秒、T2 =1秒、T
4 =0.05秒、Kf=0.2、α=8〜12、β=−
6〜−10とし、emin をトルク指令Tor * の0.78
%とした。 (ii)図7では、T1=0.002秒、T2=1秒、T4
=0.13秒、Kf=0.2、α=8〜12、β=−6
〜−10とし、emin をトルク指令Tor * の0.78%
とした。 (iii)図8では、T2 =1秒、PI制御におけるKP
I をそれぞれKP=5、KI=5とした。
FIGS. 6 and 7 show the results of the step response of the torque Tor of the engine control device 1 incorporating the sliding mode control according to the first embodiment. Further, Figure 8 shows the step response results of the torque T or the engine controller 50 using a conventional PI control for comparison. As can be seen from these figures, a better control response can be obtained in the present invention than in the prior art. However, the conditions are as follows. (I) In FIG. 6, T 1 = 0.002 sec, T 2 = 1 sec, T
4 = 0.05 seconds, K f = 0.2, α = 8~12, β = -
6 to -10 and e min is 0.78 of the torque command T or * .
%. (Ii) In FIG. 7, T 1 = 0.002 seconds, T 2 = 1 second, T 4
= 0.13 seconds, K f = 0.2, α = 8~12, β = -6
-10 and e min is 0.78% of torque command T or *
And (iii) In FIG. 8, T 2 = 1 second, K P in PI control,
K I was set to K P = 5 and K I = 5, respectively.

【0077】なお、上述した第1実施例ではエンジン制
御装置1がトルクTorを制御量とし、トルク指令Tor *
を制御指令としているが、制御量を回転数や吸気圧と
し、これに対応して制御指令を回転数指令や吸気圧指令
等に置き換えれば、スロットルアクチュエータ70を制
御してエンジン80の回転数や吸気圧を制御することが
できる。
In the above-described first embodiment, the engine control unit 1 uses the torque Tor as a control amount, and sets the torque command Tor *.
Is used as a control command. If the control amount is a rotation speed or an intake pressure, and the control command is replaced with a rotation speed command or an intake pressure command, the throttle actuator 70 is controlled to control the rotation speed of the engine 80 or the like. The intake pressure can be controlled.

【0078】<第2実施例>次に、図9を参照して本発
明の第2実施例として、S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2
∫x1 をスライディングライン定数とするエンジン制御
装置の構成を説明する。図9において、エンジン制御装
置21はトルク偏差の演算部22と、スライディングラ
イン定数の演算部23と、第1のゲイン部29と、第2
のゲイン部33と、ディザ信号値の切換部37と、加算
部38から構成される。更に、演算部23は微分演算部
24と、係数乗算部25と、積分演算部26と、係数乗
算部27と、加算部28から構成される。また、第1の
ゲイン部29はゲイン切換判定用データの演算部30
と、ゲイン切換部31と、乗算部32から構成され、第
2のゲイン部33はゲイン切換判定用データの演算部3
4と、ゲイン切換部35と、乗算部36から構成され
る。これら各部22〜38はコンピュータとそのソフト
ウェアにより構成することができる。
[0078] <Second Embodiment> Next, a second embodiment of the present invention with reference to FIG. 9, S = x 1 (1 ) + 2ξω n x 1 + ω n 2
Illustrating the configuration of an engine control apparatus according to sliding line constant ∫x 1. In FIG. 9, an engine control device 21 includes a torque deviation calculation unit 22, a sliding line constant calculation unit 23, a first gain unit 29,
, A dither signal value switching unit 37, and an adding unit 38. Further, the calculation unit 23 includes a differentiation calculation unit 24, a coefficient multiplication unit 25, an integration calculation unit 26, a coefficient multiplication unit 27, and an addition unit 28. Further, the first gain unit 29 is provided with an operation unit 30 for the gain switching determination data.
, A gain switching unit 31, and a multiplication unit 32, and the second gain unit 33 is provided with a gain switching determination data calculation unit 3
4, a gain switching section 35, and a multiplication section 36. Each of these units 22 to 38 can be constituted by a computer and its software.

【0079】制御対象60は図1の第1実施例と同じ
く、スロットルアクチュエータ70とエンジン80を含
み、スロットルアクチュエータ70の伝達関数を1/
(1+sT1 )、エンジン80の伝達関数を1/(1+
sT2 )としている。
The control object 60 includes a throttle actuator 70 and an engine 80 as in the first embodiment shown in FIG.
(1 + sT 1 ), the transfer function of the engine 80 is 1 / (1+
sT 2 ).

【0080】図9において、演算部22はトルク指令T
or * とその制御量である現行トルクTorとの偏差x
1(=Tor *−Tor)を求め、スライディングライン定数
の演算部23、第1のゲイン部29及び第2のゲイン部
33に与える。なお、トルク指令Tor * はエンジン試験
装置に用いられているコンピュータなど外部から与えら
れ、現行トルクTorは図11に示したトルク検出器54
などから与えられる。
In FIG. 9, the operation unit 22 calculates the torque command T
or * and the deviation x between the current torque T or which is the controlled variable
1 (= T or * -T or ) the determined, calculation unit 23 of the sliding line constants are given in the first gain portion 29 and the second gain portion 33. The torque command T or * is supplied from the outside such as a computer used in the engine testing apparatus, the torque detector current torque T or shown in FIG. 11 54
And so on.

【0081】演算部23はトルク偏差x1(=Tor *−T
or)から、二次の振動形としてS=x1 (1)+2ξωn1
+ωn 2∫x1 なる演算により、スライディングライン定
数Sを求め、第1のゲイン部29、第2のゲイン部33
及びディザ信号値の切換部37に与える。ここで、x1
(1)はトルク偏差x1 を時間tに関して微分してなる微
分トルク偏差(=dx1/dt)であり、x2 とも表示
(x2=x1 (1))する。∫x1 はトルク偏差x1を時間t
に関して積分して積分トルク偏差(=∫x1dt)であ
る。更に、ξとωn は二次振動形の減衰率(ξ)と速度
(ωn)を表わす係数であり、制御対象60の時定数T
1 ,T2 により、2ξωn<(T1+T2)/(T12
を満たす範囲で設定される。
The calculation unit 23 calculates the torque deviation x 1 (= T or * −T
from or), S = x 1 ( 1 as a secondary vibration type) + 2ξω n x 1
+ Ω n 2 ∫x 1 , the sliding line constant S is obtained, and the first gain unit 29 and the second gain unit 33 are calculated.
And a dither signal value switching unit 37. Where x 1
(1) is a differential torque deviation (= dx 1 / dt) obtained by differentiating the torque deviation x 1 with respect to time t, and x 2 is also displayed (x 2 = x 1 (1) ). ∫x 1 is the torque deviation x 1 time t
And integrated torque deviation (= ∫x 1 dt). Further, ξ and ω n are coefficients representing the damping rate (ξ) and speed (ω n ) of the secondary vibration type, and the time constant T
1 and T 2 , 2ξω n <(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 )
Is set within the range that satisfies.

【0082】上述した演算のためにスライディングライ
ン定数Sの演算部23は微分演算部24と、係数乗算部
25と、積分演算部26と、係数乗算部27と、加算部
28からなる。微分演算部24はs/(1+sT3 )な
る伝達関数によりトルク偏差x1 からその微分トルク偏
差x1 (1)(=x2 )を求める。係数乗算部25はトルク
偏差x1 に係数2ξωn を乗じて2ξωn1を求める。
積分演算部26は1/sを伝達関数に持ちトルク偏差x
1 から積分トルク偏差∫x1 を求め、係数乗算部27は
この積分トルク偏差∫x1 に係数ωn 2を乗じてωn 2∫x
1 を求める。加算部28がこれらを加算して、スライデ
ィングライン定数SをS=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2
1 として求める。
For the above operation, the operation unit 23 of the sliding line constant S includes a differentiation operation unit 24, a coefficient multiplication unit 25, an integration operation unit 26, a coefficient multiplication unit 27, and an addition unit 28. The differential operation unit 24 obtains the differential torque deviation x 1 (1) (= x 2 ) from the torque deviation x 1 using a transfer function of s / (1 + sT 3 ). The coefficient multiplying unit 25 obtains 2ξω n x 1 by multiplying the torque deviation x 1 by a coefficient 2ξω n .
The integral operation unit 26 has 1 / s as a transfer function and has a torque deviation x
Seeking integration torque deviation ∫X 1 from 1, the coefficient multiplying unit 27 the integral torque deviation ∫x 2 ω n is multiplied by a coefficient omega n 2 to 1 ∫X
Seek 1. Adding unit 28 adds them, a sliding line constants S S = x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2 ∫
determined as x 1.

【0083】第1のゲイン部29はトルク偏差x1とス
ライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn1+ωn
2∫x1)との積x1・Sを求め、この値をゲイン切換判
定用データとし、x1・S>0の場合はゲインΦ1 をΦ
1 =α1>[(T1+T2)−2ξωn12]・2ξωn
−1+(T12)ωn 2 としてトルク偏差x1 に乗じ、
1・S<0の場合はゲインΦ1 をΦ1=β1<[(T1
2)−2ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn
2 としてトルク偏差x1 に乗じて、Φ1・x1 を操作量
の1つとして加算部38に与える。
The first gain unit 29 calculates the torque deviation x 1 and the sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n
2 ∫x 1) obtains the product x 1 · S with this value as the gain switching determination data, in the case of x 1 · S> 0 the gain [Phi 1 [Phi
1 = α 1 > [(T 1 + T 2 ) −2ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n
-1+ (T 1 T 2) multiplied by the torque deviation x 1 as omega n 2,
When x 1 · S <0, the gain Φ 1 is changed to Φ 1 = β 1 <[(T 1 +
T 2 ) -2ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n -1+ (T 1 T 2 ) ω n
By multiplying the torque deviation x 1 by 2 , Φ 1 · x 1 is given to the adding unit 38 as one of the manipulated variables.

【0084】上述した演算のために第1のゲイン部29
はゲイン切換判定用データの演算部30と、ゲイン切換
部31と、乗算部32からなる。即ち、演算部30はト
ルク偏差x1とスライディングライン定数Sとの積x1
Sを求めてゲイン切換判定用データとしてゲイン切換部
31に与える。ゲイン切換部31は、x1・Sの正負の
符号を判定し、x1・S>0の場合はゲインΦ1 をα1
とし、x1・S<0の場合はゲインΦ1 をβ1 として乗
算部32に与える。乗算部32はトルク偏差x1にゲイ
ンΦ1 を乗じ、Φ1・x1=α1・x1またはΦ1・x1=β
1・x1 を操作量の1つとして加算部38に与える。
The first gain unit 29
Comprises a gain switching determination data calculation unit 30, a gain switching unit 31, and a multiplication unit 32. That is, the calculation unit 30 calculates the product x 1 ·· of the torque deviation x 1 and the sliding line constant S.
S is obtained and given to the gain switching section 31 as gain switching determination data. Gain switcher 31 determines the sign of x 1 · S, x 1 · S> Gain [Phi 1 and alpha 1 if 0
When x 1 · S <0, the gain Φ 1 is given to the multiplier 32 as β 1 . Multiplication unit 32 multiplies the gain [Phi 1 to the torque deviation x 1, Φ 1 · x 1 = α 1 · x 1 or Φ 1 · x 1 = β
1 × 1 is given to the adding unit 38 as one of the operation amounts.

【0085】ここで、α1 はα1>[(T1+T2)−2
ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn 2 の範囲
で予め設定される。またβ1 はβ1<[(T1+T2)−
2ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn 2 の範
囲で予め設定される。x1・S=0の場合はΦ1=α1
たはΦ1=β1 いずれをとってもかまわないが、前回の
値を持続すると良い。なお、デジタル制御のためのサン
プリング時間がヒステリシスの要素を持つ。
Here, α 1 is α 1 > [(T 1 + T 2 ) −2
ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n −1+ (T 1 T 2 ) ω n 2 . Β 1 is β 1 <[(T 1 + T 2 ) −
2ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n -1+ (T 1 T 2 ) ω n 2 . When x 1 · S = 0, either Φ 1 = α 1 or Φ 1 = β 1 may be used, but it is preferable to keep the previous value. The sampling time for digital control has a hysteresis element.

【0086】第2のゲイン部33は積分トルク偏差∫x
1 とスライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn
1+ωn 2∫x1)との積S・∫x1 を求め、この値をゲ
イン切換判定用データとし、S・∫x1>0の場合はゲ
インΦ2をΦ2=α2>[(T1+T2)ωn 2−2ξωn 31
2としてトルク偏差∫x1 に乗じ、S・∫x1<0の場
合はゲインΦ2 をΦ2=β2<[(T1+T2)−2ξωn 3
12としてトルク偏差∫x1 に乗じて、Φ2・∫x1
を操作量の1つとして加算部38に与える。
The second gain section 33 calculates the integrated torque deviation ∫x
1 and sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n
x 1 + ω n 2 ∫x 1 ), the value S · と し x 1 is obtained, and this value is used as gain switching determination data. If S · ∫x 1 > 0, the gain Φ 2 is set to Φ 2 = α 2 > [(T 1 + T 2 ) ω n 2 -2 ξω n 3 T 1
Multiply the torque deviation ∫x 1 as T 2 , and if S · ∫x 1 <0, then multiply the gain Φ 2 by Φ 2 = β 2 <[(T 1 + T 2 ) −2ξω n 3
By multiplying the torque deviation ∫X 1 as T 1 T 2, Φ 2 · ∫x 1
Is given to the adding unit 38 as one of the operation amounts.

【0087】上述した演算のために第2のゲイン部33
はゲイン切換判定用データの演算部34と、ゲイン切換
部35と、乗算部36からなる。即ち、演算部34は積
分トルク偏差∫x1 とスライディングライン定数Sとの
積S・∫x1 を求めてゲイン切換判定用データとしてゲ
イン切換部35に与える。ゲイン切換部35は、S・∫
1の正負の符号を判定し、S・∫x1>0の場合はゲイ
ンΦ2 をα2 とし、S・∫x1<0の場合はゲインΦ2
β2 として乗算部36に与える。乗算部36は積分トル
ク偏差∫x1 にゲインΦ2 を乗じ、Φ2・∫x1=α2
∫x1またはΦ2・∫x1=β2・∫x1 を操作量の1つと
して加算部38に与える。
For the above-described calculation, the second gain unit 33
Comprises a gain switching determination data calculation unit 34, a gain switching unit 35, and a multiplication unit 36. That is, the computing unit 34 calculates the product S · Δx 1 of the integrated torque deviation Δx 1 and the sliding line constant S, and gives the result to the gain switching unit 35 as gain switching determination data. The gain switching unit 35 is configured as follows:
The sign of x 1 is determined, and when S · ∫x 1 > 0, the gain Φ 2 is set to α 2 , and when S · ∫x 1 <0, the gain Φ 2 is set to β 2 and given to the multiplier 36. . Multiplying unit 36 multiplies the gain [Phi 2 in the integral torque deviation ∫x 1, Φ 2 · ∫x 1 = α 2 ·
∫x 1 or Φ 2 · ∫x 1 = β 2 · ∫x 1 is given to the adding unit 38 as one of the manipulated variables.

【0088】ここで、α2 はα2>(T1+T2)ωn 2
2ξωn 3 12の範囲で予め設定される。またβ2
β2 <(T1+T2)ωn 2−2ξωn 312の範囲で予め
設定される。S・∫x1=0の場合はΦ2=α2 またはΦ
2=β2 いずれをとってもかまわないが、前回の値を持
続すると良い。なお、デジタル制御のためのサンプリン
グ時間がヒステリシスの要素を持つ。
Here, α 2 is α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2
It is set in advance in the range of 2ξω n 3 T 1 T 2 . Β 2 is set in advance in the range of β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 2 -2ξω n 3 T 1 T 2 . Φ 2 = α 2 or Φ when S · ∫x 1 = 0
2 = β 2 It does not matter which, but it is good to keep the previous value. The sampling time for digital control has a hysteresis element.

【0089】ディザ信号値の切換部37は、スライディ
ングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2
1)の符号に応じて、ディザ信号の値を+Kf または
−Kf(K f>0)に切り換え、Kf・ sign(S)を操作
量の1つとして加算部38に与える。但し、S>0のと
きKf・ sign(S)=Kf、S<0のときKf・ sign
(S)=−Kf である。S=0ときは+Kf、−Kfいず
れでもかまわないが、前回の符号を持続すると良い。な
お、デジタル制御のためのサンプリング時間がヒステリ
シスの要素を持つ。
The dither signal value switching unit 37 is
Lining constant S (= x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn Two
x1), The value of the dither signal is set to + KfOr
-Kf(K f> 0) and Kf・ Operate sign (S)
This is given to the adding unit 38 as one of the quantities. However, if S> 0
Kf・ Sign (S) = Kf, S <0, Kf・ Sign
(S) =-KfIt is. + K when S = 0f, -KfIzu
It doesn't matter, but it is good to keep the previous sign. What
Sampling time for digital control
It has a cis element.

【0090】加算部38はΦ1・x1 と、Φ2・∫x
1と、Kf・sign(S)とを加算し、更にトルク指令Tor
*をフィードフィワード的に加算し、その結果u=Φ1
1+Φ2・∫x1+Kf・sign(S)+Tor * を操作量と
して適宜なドライバを通して制御対象60のスロットル
アクチュエータ70に与え、そのモータを駆動する。
[0090] adding section 38 and Φ 1 · x 1, Φ 2 · ∫x
1 and K f · sign (S) are added, and the torque command T or
* Is added feed-forward, and as a result u = Φ 1
x 1 + Φ 2 · ∫x 1 + K f · sign (S) + T or * is given as an operation amount to the throttle actuator 70 of the control target 60 through an appropriate driver, and the motor is driven.

【0091】上述した第2実施例(図9)のエンジン制
御装置21では、S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1
としてスライディングライン定数Sを求め、トルク偏差
1に対するゲインΦ1 を積S・x1の符号に応じてα1
とβ1 との間で切り換え、また積分トルク偏差∫x1
対するゲインΦ2 を積S・∫x1 の符号に応じてα2
β2との間で切り換えることにより、図5に示した三次
元の位相空間(x1,x 1 (1),∫x1)でS=x1 (1)+2
ξωn1+ωn 2∫x1=0のラインに沿って漸近的に安
定状態(0,0,0)に向かわせる制御が行われる。そ
の結果、ディザ信号値Kf が仮に零(Kf =0)であっ
ても外乱による定常偏差は発生しない。なお、操作量u
にトルク指令Tor * をフィードフォワード的に足し込む
ことにより、ディザ信号値Kf を小さくできるように
し、チャタリングの増大を抑制している。
The engine control of the second embodiment (FIG. 9) described above
In the control device 21, S = x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn Two∫x1
To determine the sliding line constant S as
x1Gain Φ1Is the product S · x1Α according to the sign of1
And β1And the integrated torque deviation ∫x1To
Gain ΦTwoThe product S · ∫x1Α according to the sign ofTwoWhen
βTwoAnd the third order shown in FIG.
Original phase space (x1, X 1 (1), ∫x1) And S = x1 (1)+2
ξωnx1+ Ωn Two∫x1= Asymptotically low along the 0 line
Control for moving to the fixed state (0, 0, 0) is performed. So
As a result, the dither signal value KfIs temporarily zero (Kf= 0)
However, no steady-state error occurs due to disturbance. The operation amount u
Torque command Tor *Feed-forward
Thus, the dither signal value KfSo that
In addition, an increase in chattering is suppressed.

【0092】なお、上述した第2実施例でもエンジン制
御装置21がトルクTorを制御量とし、トルク指令Tor
* を制御指令としているが、制御量を回転数や吸気圧と
し、これに対応して制御指令を回転数指令や吸気圧指令
等に置き換えれば、スロットルアクチュエータ70を制
御してエンジン80の回転数や吸気圧を制御することが
できる。
In the second embodiment described above, the engine control unit 21 uses the torque T or as a control amount and sets the torque command T or.
* Is a control command, but if the control amount is a rotation speed or an intake pressure, and the control command is correspondingly replaced with a rotation speed command or an intake pressure command, the throttle actuator 70 is controlled to control the rotation speed of the engine 80. And the intake pressure can be controlled.

【0093】<第3実施例>次に、図10を参照して本
発明の第3実施例に係るエンジン制御装置を説明する。
図10に示すエンジン制御装置41は、図9の第2実施
例のエンジン装置21を下記2つの点で変形したもので
ある。 加算部38の出力側に図1の第1実施例と同じくフ
ィルタ部13を設け、チャタリングの発生を緩和する。 ディザ信号値の切換部37に代えて、図1の第1実
施例と同じディザ信号値の可変切換部11を設け、許容
誤差emin 未満でのディザ信号値の切り換えによるチャ
タリングの発生をなくす。
<Third Embodiment> Next, an engine control device according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
An engine control device 41 shown in FIG. 10 is obtained by modifying the engine device 21 of the second embodiment shown in FIG. 9 in the following two points. The filter unit 13 is provided on the output side of the adder unit 38 as in the first embodiment of FIG. 1 to reduce the occurrence of chattering. In place of the dither signal value switching unit 37, the same dither signal value variable switching unit 11 as in the first embodiment of FIG. 1 is provided to eliminate the occurrence of chattering due to the dither signal value switching within the allowable error e min .

【0094】従って、図10に示すエンジン制御装置4
1の構成及び動作は、先の第1実施例と第2実施例の説
明で明白であるが、念のため以下に説明する。
Therefore, the engine control device 4 shown in FIG.
The configuration and operation of the first embodiment are clear in the description of the first and second embodiments, but will be described below just in case.

【0095】図10において、エンジン制御装置41は
トルク偏差の演算部22と、スライディングライン定数
の演算部23と、第1のゲイン部29と、第2のゲイン
部33と、ディザ信号値の可変切換部11と、加算部3
8と、フィルタ部13から構成される。更に、演算部2
3は微分演算部24と、係数変換部25と、積分演算部
26と、係数乗算部27と、加算部28から構成され
る。また、第1のゲイン部29はゲイン切換判定用デー
タの演算部30と、ゲイン切換部31と、乗算部32か
ら構成され、第2のゲイン部33はゲイン切換判定用デ
ータの演算部34と、ゲイン切換部35と、乗算部36
から構成される。これら各部22〜38はコンピュータ
とそのソフトウェアにより構成することができる。
In FIG. 10, an engine control unit 41 includes a torque deviation calculating unit 22, a sliding line constant calculating unit 23, a first gain unit 29, a second gain unit 33, and a variable dither signal value. Switching section 11 and adding section 3
8 and a filter unit 13. Further, the operation unit 2
Reference numeral 3 includes a differential operation unit 24, a coefficient conversion unit 25, an integration operation unit 26, a coefficient multiplication unit 27, and an addition unit 28. The first gain section 29 includes a gain switching determination data calculation section 30, a gain switching section 31, and a multiplication section 32, and the second gain section 33 includes a gain switching determination data calculation section 34. , Gain switching unit 35 and multiplication unit 36
Consists of Each of these units 22 to 38 can be constituted by a computer and its software.

【0096】制御対象60は図1、図9の各実施例と同
じく、スロットルアクチュエータ70とエンジン80を
含み、スロットルアクチュエータ70の伝達関数を1/
(1+sT1)、エンジン80の伝達関数を1/(1+
sT2)としている。
The controlled object 60 includes a throttle actuator 70 and an engine 80, as in the embodiments shown in FIGS.
(1 + sT 1 ), the transfer function of the engine 80 is 1 / (1+
sT 2 ).

【0097】図10において、演算部22はトルク指令
or * とその制御量である現行トルクTorとの偏差x1
(=Tor *−Tor)を求め、スライディングライン定数
の演算部23、第1のゲイン部29及び第2のゲイン部
33に与える。なお、トルク指令Tor * はエンジン試験
装置に用いられているコンピュータなど外部から与えら
れ、現行トルクTorは図11に示したトルク検出器54
などから与えられる。
In FIG. 10, the calculation unit 22 calculates a deviation x 1 between the torque command Tor * and the current torque Tor which is a control amount thereof.
(= T or * -T or) the determined, calculation unit 23 of the sliding line constants are given in the first gain portion 29 and the second gain portion 33. The torque command T or * is supplied from the outside such as a computer used in the engine testing apparatus, the torque detector current torque T or shown in FIG. 11 54
And so on.

【0098】演算部23はトルク偏差x1(=Tor *−T
or)から、二次の振動形としてS=x1 (1)+2ξωn1
+ωn 2∫x1 なる演算により、スライディングライン定
数Sを求め、第1のゲイン部29、第2のゲイン部33
及びディザ信号値の可変切換部11に与える。ここで、
1 (1)はトルク偏差x1 を時間tに関して微分してなる
微分トルク偏差(=dx1/dt)であり、x2 とも表
示(x2=x1 (1))する。∫x1 はトルク偏差x1を時間
tに関して積分して積分トルク偏差(=∫x1dt)で
ある。更に、ξとωn は二次振動形の減衰率(ξ)と速
度(ωn)を表わす係数であり、制御対象60の時定数
1 ,T2 により、2ξωn<(T1+T2)/(T
12)を満たす範囲で設定される。
The calculation unit 23 calculates the torque deviation x 1 (= T or * −T
from or), S = x 1 ( 1 as a secondary vibration type) + 2ξω n x 1
+ Ω n 2 ∫x 1 , the sliding line constant S is obtained, and the first gain unit 29 and the second gain unit 33 are calculated.
And the dither signal value to the variable switching unit 11. here,
x 1 (1) is a differential torque deviation (= dx 1 / dt) obtained by differentiating the torque deviation x 1 with respect to time t, and x 2 is also indicated (x 2 = x 1 (1) ). ∫x 1 is an integrated torque deviation (= ∫x 1 dt) obtained by integrating the torque deviation x 1 with respect to time t. Further, ξ and ω n are coefficients representing the damping rate (ξ) and speed (ω n ) of the secondary vibration type, and 2に よ り ω n <(T 1 + T 2 ) according to the time constants T 1 and T 2 of the controlled object 60. ) / (T
It is set in a range that satisfies 1 T 2 ).

【0099】上述した演算のためにスライディングライ
ン定数Sの演算部23は微分演算部24と、係数乗算部
25と、積分演算部26と、係数乗算部27と、加算部
28からなる。微分演算部24はs/(1+sT3 )な
る伝達関数によりトルク偏差x1 からその微分トルク偏
差x1 (1)(=x2 )を求める。係数乗算部25はトルク
偏差x1 に係数2ξωn を乗じて2ξωn1を求める。
積分演算部26は1/sを伝達関数に持ちトルク偏差x
1 から積分トルク偏差∫x1 を求め、係数乗算部27は
この積分トルク偏差∫x1 に係数ωn 2を乗じてωn 2∫x
1 を求める。加算部28がこれらを加算して、スライデ
ィングライン定数SをS=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2
1 として求める。
For the above operation, the operation unit 23 of the sliding line constant S comprises a differentiation operation unit 24, a coefficient multiplication unit 25, an integration operation unit 26, a coefficient multiplication unit 27, and an addition unit 28. The differential operation unit 24 obtains the differential torque deviation x 1 (1) (= x 2 ) from the torque deviation x 1 using a transfer function of s / (1 + sT 3 ). The coefficient multiplying unit 25 obtains 2ξω n x 1 by multiplying the torque deviation x 1 by a coefficient 2ξω n .
The integral operation unit 26 has 1 / s as a transfer function and has a torque deviation x
Seeking integration torque deviation ∫X 1 from 1, the coefficient multiplying unit 27 the integral torque deviation ∫x 2 ω n is multiplied by a coefficient omega n 2 to 1 ∫X
Seek 1. Adding unit 28 adds them, a sliding line constants S S = x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2 ∫
determined as x 1.

【0100】第1のゲイン部29はトルク偏差x1とス
ライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn1+ωn
2∫x1)との積x1・Sを求め、この値をゲイン切換判
定用データとし、x1・S>0の場合はゲインΦ1 をΦ1
=α1>[(T1+T2)−2ξωn12]2ξωn−1
+(T1+T2)ωn 2 としてトルク偏差x1 に乗じ、x1
・S<0の場合はゲインΦ1 をΦ1=β1<[(T1
2)−2ξωn12]・2ξωn−1+(T1+T2
ωn 2 としてトルク偏差x1 に乗じて、Φ1・x1 を操作
量の1つとして加算部38に与える。
The first gain section 29 calculates the torque deviation x 1 and the sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n
2 ∫x 1) obtains the product x 1 · S with this value as the gain switching determination data, the gain [Phi 1 For x 1 · S> 0 Φ 1
= Α 1 > [(T 1 + T 2 ) -2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n -1
+ (T 1 + T 2 ) ω n 2 multiplied by the torque deviation x 1 , x 1
When S <0, the gain Φ 1 is increased by Φ 1 = β 1 <[(T 1 +
T 2 ) −2ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n -1+ (T 1 + T 2 )
By multiplying the torque deviation x 1 as ω n 2 , Φ 1 · x 1 is given to the adding unit 38 as one of the manipulated variables.

【0101】上述した演算のために第1のゲイン部29
はゲイン切換判定用データの演算部30と、ゲイン切換
部31と、乗算部32からなる。即ち、演算部30はト
ルク偏差x1とスライディングライン定数Sとの積x1
Sを求めてゲイン切換判定用データとしてゲイン切換部
31に与える。ゲイン切換部31は、x1・Sの正負の符
号を判定し、x1・S>0の場合はゲインΦ1 をα1
し、x1・S<0の場合はゲインΦ1 をβ1 として乗算
部32に与える。乗算部32はトルク偏差x1 にゲイン
Φ1 を乗じ、Φ1・x1=α1・x1またはΦ1・x1=β1
・x1を操作量の1つとして加算部38に与える。
The first gain section 29 is used for the above-described calculation.
Comprises a gain switching determination data calculation unit 30, a gain switching unit 31, and a multiplication unit 32. That is, the calculation unit 30 calculates the product x 1 ·· of the torque deviation x 1 and the sliding line constant S.
S is obtained and given to the gain switching section 31 as gain switching determination data. Gain switcher 31 determines the sign of x 1 · S, x 1 · S> 0 in the case of the gain [Phi 1 and α 1, x 1 · S < 1 gain [Phi 1 beta if 0 To the multiplier 32. Multiplication unit 32 multiplies the gain [Phi 1 to the torque deviation x 1, Φ 1 · x 1 = α 1 · x 1 or Φ 1 · x 1 = β 1
X1 is given to the adding unit 38 as one of the manipulated variables.

【0102】ここで、α1 はα1>[(T1+T2)−2
ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn 2 の範囲
で予め設定される。またβ1 はβ1<[(T1+T2)−
2ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn 2 の範
囲で予め設定される。x1・S=0の場合はΦ1=α1
たはΦ1=β1 いずれをとってもかまわないが、前回の
値を持続すると良い。なお、デジタル制御のためサンプ
リング時間がヒステリシスの要素を持つ。
Here, α 1 is α 1 > [(T 1 + T 2 ) −2
ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n −1+ (T 1 T 2 ) ω n 2 . Β 1 is β 1 <[(T 1 + T 2 ) −
2ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n -1+ (T 1 T 2 ) ω n 2 . When x 1 · S = 0, either Φ 1 = α 1 or Φ 1 = β 1 may be used, but it is preferable to keep the previous value. The sampling time has a hysteresis element for digital control.

【0103】第2のゲイン部33は積分トルク偏差∫x
1 とスライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn
1+ωn 2∫x1)との積S・∫x1 を求め、この値をゲ
イン切換判定用データとし、S・∫x1>0の場合はゲ
インΦ2をΦ2=α2>(T1+T2)ωn 2−2ξωn 31
2としてトルク偏差∫x1 に乗じ、S・∫x1<0の場合
はゲインΦ2 をΦ2=β2<(T1+T2)ωn 2−2ξωn 3
12としてトルク偏差∫x1 に乗じて、Φ2・∫x1
を操作量の1つとして加算部38に与える。
The second gain section 33 calculates the integrated torque deviation ∫x
1 and sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n
x 1 + ω n 2 ∫x 1 ), the value S · と し x 1 is obtained, and this value is used as gain switching determination data. If S · ∫x 1 > 0, the gain Φ 2 is set to Φ 2 = α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2 −2 ξω n 3 T 1 T
Multiplying the torque deviation ∫X 1 as 2, S · ∫x 1 <2 gains Φ 2 Φ 2 = β in the case of 0 <(T 1 + T 2 ) ω n 2 -2ξω n 3
By multiplying the torque deviation ∫X 1 as T 1 T 2, Φ 2 · ∫x 1
Is given to the adding unit 38 as one of the operation amounts.

【0104】上述した演算のために第2のゲイン部33
はゲイン切換判定用データの演算部34と、ゲイン切換
部35と、乗算部36からなる。即ち、演算部34は積
分トルク偏差∫x1とスライディングライン定数Sとの
積S・∫x1 を求めてゲイン切換判定用データとしてゲ
イン切換部35に与える。ゲイン切換部35は、S・∫
1 の正負の符号を判定し、S・∫x1>0の場合はゲ
インΦ2 をα2 とし、S・∫x1<0の場合はゲインΦ2
をβ2 として乗算部36に与える。乗算部36は積分ト
ルク偏差∫x1 にゲインΦ2 を乗じ、Φ2・∫x1=α2
・∫x1 またはΦ2・∫x1=β2・∫x1 を操作量の1
つとして加算部38に与える。
For the above-described calculation, the second gain unit 33
Comprises a gain switching determination data calculation unit 34, a gain switching unit 35, and a multiplication unit 36. That is, the computing unit 34 calculates the product S · Δx 1 of the integrated torque deviation Δx 1 and the sliding line constant S, and gives the result to the gain switching unit 35 as gain switching determination data. The gain switching unit 35 is configured as follows:
The sign of x 1 is determined. If S · ∫x 1 > 0, the gain Φ 2 is set to α 2 , and if S · ∫x 1 <0, the gain Φ 2
Is given to the multiplication unit 36 as β 2 . Multiplying unit 36 multiplies the gain [Phi 2 in the integral torque deviation ∫x 1, Φ 2 · ∫x 1 = α 2
Of · ∫X 1 or Φ 2 · ∫x 1 = β 2 · ∫x 1 an operation amount 1
And to the adder 38.

【0105】ここで、α2 はα2>(T1+T2)ωn 2
2ξωn 312 の範囲で予め設定される。またβ2
β2 <(T1+T2)ωn 3−2ξωn 312の範囲で予め
設定される。S・∫x1=0の場合はΦ2=α2 またはΦ
2=β2 いずれをとってもかまわないが、前回の値を持
続すると良い。なお、デジタル制御のためサンプリング
時間がヒステリシスの要素を持つ。
Here, α 2 is α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2
It is set in advance in the range of 2ξω n 3 T 1 T 2 . Β 2 is set in advance in the range of β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 3 −2 ξω n 3 T 1 T 2 . Φ 2 = α 2 or Φ when S · ∫x 1 = 0
2 = β 2 It does not matter which, but it is good to keep the previous value. The sampling time has a hysteresis element for digital control.

【0106】ディザ信号値の可変切換部11は基本的に
はスライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn1
+ωn 2∫x1)の符号に応じてディザ信号の値を+Kf
たは−Kf(Kf>0)に切り換え、Kf・sign(S)を制御
出力の1つとして加算部38に与える。但し、トルク偏
差x1の絶対値|x1|が予め設定した許容範囲emin
満であるかをx1 とemin との比較により判定し、|x
1|<emin 即ち−em in<x1<emin の場合には、Kf
=0と変化させる。即ち、ディザ信号を加算部12に対
し実質的に出力しないようにする。ここで、Kf・sign
(S)の意味は、いうまでもなくS>0の場合は+
f 、S<0の場合は−Kf である。S=0のときは+
f、−Kfいずれでもかまわないが、前回の符号を持続
すると良い。なお、デジタル制御のためサンプリング時
間がヒステリシスの要素を持つ。
The variable dither signal value switching section 11 basically has a sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n x 1
+ Switched to the value of the dither signal + K f or -K f (K f> 0), depending on the sign of ω n 2 ∫x 1), to the adder 38 K f · sign the (S) as one of the control output give. However, it is determined whether or not the absolute value | x 1 | of the torque deviation x 1 is less than a preset allowable range e min by comparing x 1 and e min, and | x
1 | <in the case of e min namely -e m in <x 1 <e min is, K f
= 0. That is, the dither signal is not substantially output to the adder 12. Where K f · sign
Needless to say, (S) means + if S> 0.
In the case of K f, S <0 is -K f. + When S = 0
K f, but may either -K f, it is preferable to maintain the previous sign. The sampling time has a hysteresis element for digital control.

【0107】加算部38はΦ1・x1 及びΦ2・∫x
1と、Kf・sign(S)とを加算して第1の基本操作量
(=Φ1・x1+Φ2・∫x1+Kf・sign(S))とし、更
にトルク指令Tor *をフィードフォワード的に加算し、
Φ1・x1+Φ2・∫x1+Kf・sign(S)+Tor * を第
2の基本操作量uB として、フィルタ部13に与える。
The adder 38 generates Φ 1 · x 1 and Φ 2 · ∫x
1, and K f · sign (S) first basic manipulated variable by adding the (= Φ 1 · x 1 + Φ 2 · ∫x 1 + K f · sign (S)), further the torque command T or * Are added in a feedforward manner,
Φ 1 · x 1 + Φ 2 · ∫x 1 + K f · sign (S) + T or * is given to the filter unit 13 as a second basic manipulated variable u B.

【0108】フィルタ部13は第2の基本操作量uB
1/(1+sT4 )なる伝達関数により一次遅れのフィ
ルタ処理を施し、その結果uを最終的な操作量として適
宜ドライバを通して制御対象60のスロットルアクチュ
エータ70に与え、そのモータを駆動する。なお、sは
ラプラス演算子、T4 は時定数である。
The filter unit 13 performs a first-order lag filter process on the second basic operation amount u B by using a transfer function of 1 / (1 + sT 4 ), and as a result, sets u as a final operation amount and appropriately controls the control target 60 through a driver. , And drives the motor. Incidentally, s is the time constant Laplace operator, T 4 is.

【0109】上述した第3実施例(図10)のエンジン
制御装置41では、S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x
1としてスライディングライン定数Sを求め、トルク偏
差x1 に対するゲインΦ1 を積S・x1 の符号に応じて
α1 とβ1 との間で切り換え、また積分トルク偏差∫x
1 に対するゲインΦ2 を積S・∫x1の符号に応じてα
2 とβ2 との間で切り換えることにより、第2実施例と
同様に、図5に示した三次元の位相空間(x1
1 (1),∫x1)でS=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1
=0のラインに沿って漸近的に安定状態(0,0,0)
に向かわせる制御が行われる。その結果、ディザ信号値
f が仮に零(Kf =0)であっても外乱による定常偏
差は発生しない。なお、操作量uにトルク指令Tor *
フィードフォワード的に足し込むことにより、ディザ信
号値Kf を小さくできるようにし、チャタリングの増大
を抑制している。
The engine of the third embodiment (FIG. 10) described above.
In the control device 41, S = x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn Two∫x
1To determine the sliding line constant S
Difference x1 Gain Φ1Is the product S · x1According to the sign of
α1And β1And the integrated torque deviation ∫x
1Gain ΦTwoThe product S · ∫x1Α according to the sign of
TwoAnd βTwoBy switching between the second embodiment and
Similarly, the three-dimensional phase space (x1,
x1 (1), ∫x1) And S = x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn Two∫x1
Asymptotically stable state along the line of = 0 (0,0,0)
Is performed. As a result, the dither signal value
KfIs temporarily zero (Kf= 0), but steady bias due to disturbance
No difference occurs. In addition, the torque command Tor *To
By adding feed forward, dither signal
Signal value KfAnd reduce chattering
Has been suppressed.

【0110】更に第3実施例のエンジン制御装置41で
は、第1実施例と同様に、フィルタ部13により操作量
uに一次遅れのフィルタ処理を施すことにより、ゲイン
切り換え及びディザ信号の符号切り換えに対して制御対
象60への制御入力の急激な変動を抑える。従い、これ
らに基因するチャタリングが減少する。更に、ディザ信
号値の可変切換部11により|x1|<eminの場合はデ
ィザ信号値をKf>0からKf=0に変える。従って、許
容誤差emin 内即ち図5の位相空間の安定状態(0,
0,0)近傍では、ディザ信号に基因するチャタリング
が皆無となり、制御応答が安定化する。
Further, in the engine control unit 41 of the third embodiment, as in the first embodiment, the filter unit 13 performs a first-order lag filtering process on the operation amount u, thereby switching the gain and the sign of the dither signal. On the other hand, a sudden change in the control input to the control target 60 is suppressed. Accordingly, chattering due to these is reduced. Further, the variable switching unit 11 of the dither signal value | x 1 | <For e min dither signal value K f> vary from 0 to K f = 0. Therefore, the tolerance e min in other words a stable state (zero phase space of Fig. 5,
In the vicinity of (0, 0), there is no chattering due to the dither signal, and the control response is stabilized.

【0111】なお、上述した第3実施例でもエンジン制
御装置41がトルクTorを制御量とし、トルク指令Tor
* を制御指令としているが、制御量を回転数や吸気圧と
し、これに対応して制御指令を回転数指令や吸気圧指令
等に置き換えれば、スロットルアクチュエータ70を制
御してエンジン80の回転数や吸気圧を制御することが
できる。
In the third embodiment described above, the engine control device 41 uses the torque Tor as a control amount and sets the torque command Tor.
* Is a control command, but if the control amount is a rotation speed or an intake pressure, and the control command is correspondingly replaced with a rotation speed command or an intake pressure command, the throttle actuator 70 is controlled to control the rotation speed of the engine 80. And the intake pressure can be controlled.

【0112】[0112]

【発明の効果】本発明はスライディングモード制御を基
本としたエンジン制御方法及び装置であるから、ガタ要
素やヒステリシス要素を含む制御対象に対し、オーバー
シュート量も少なく、安定に制御することが可能であ
る。
Since the present invention is an engine control method and apparatus based on sliding mode control, it is possible to control an object including a backlash element and a hysteresis element with a small amount of overshoot and to perform stable control. is there.

【0113】特に、制御対象に対する操作量に一次遅れ
のフィルタ処理を施したことにより、チャタリングを抑
制することができる。また、操作量に加えるディザ信号
を制御偏差に応じて零にしたことより、チャタリングを
抑制することができる。これらのチャタリング抑制に伴
い、制御対象に含まれる機械系の経時変化や故障が及ぼ
す制御への悪影響を緩和することができる。
In particular, chattering can be suppressed by performing first-order lag filter processing on the operation amount for the control target. Further, since the dither signal added to the operation amount is set to zero according to the control deviation, chattering can be suppressed. Along with the suppression of chattering, it is possible to mitigate adverse effects on control due to aging or failure of a mechanical system included in the control target.

【0114】更に、スライディングライン定数に制御偏
差に比例するした成分と、その時間微分に比例した成分
と、時間積分に比例した成分とを含ませたことにより、
ディザ信号を小さくしても定常偏差が生じない。
Further, by adding a component proportional to the control deviation to the sliding line constant, a component proportional to the time derivative thereof, and a component proportional to the time integration,
Even if the dither signal is reduced, no steady-state error occurs.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係るエンジン制御装置の
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】スライディングモード制御の原理を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the principle of sliding mode control.

【図3】制御対象を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a control target.

【図4】制御対象の誤差システムを示すブロック線図。FIG. 4 is a block diagram showing an error system to be controlled.

【図5】スライディングモード制御の他の例の原理を示
す図。
FIG. 5 is a diagram showing the principle of another example of the sliding mode control.

【図6】第1実施例に係る制御応答例を示す図。FIG. 6 is a diagram illustrating a control response example according to the first embodiment.

【図7】第1実施例に係る他の制御応答例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing another example of a control response according to the first embodiment.

【図8】従来の制御応答例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing a conventional control response example.

【図9】本発明の第2実施例に係るエンジン制御装置の
構成を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an engine control device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施例に係るエンジン制御装置
の構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an engine control device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】従来例に係るエンジン制御装置の構成を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an engine control device according to a conventional example.

【図12】従来例の制御系のブロック線図。FIG. 12 is a block diagram of a conventional control system.

【図13】従来例の制御対象のブロック線図。FIG. 13 is a block diagram of a control target in a conventional example.

【図14】従来例におけるワイヤのヒステリシスが大き
い場合の制御応答例を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a control response when hysteresis of a wire is large in a conventional example.

【図15】従来例におけるワイヤのヒステリシスが小さ
い場合の制御応答例を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a control response when hysteresis of a wire is small in a conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,41 エンジン制御装置 2,22 トルク偏差の演算部 3,23 スライディングライン定数の演算部 4,25,27 係数演算部 5,24 微分演算部 6,28 加算部 7,29,33 ゲイン部 8,10,30,32,34,36 乗算部 9,31,35 ゲイン切換部 11 ディザ信号値の可変切換部 12,38 加算部 13 フィルタ部 26 積分演算部 37 ディザ信号値の切換部 1,21,41 Engine control unit 2,22 Calculation unit for torque deviation 3,23 Calculation unit for sliding line constant 4,25,27 Coefficient calculation unit 5,24 Differential calculation unit 6,28 Addition unit 7,29,33 Gain Units 8, 10, 30, 32, 34, 36 Multiplication units 9, 31, 35 Gain switching unit 11 Dither signal value variable switching unit 12, 38 Addition unit 13 Filter unit 26 Integral operation unit 37 Dither signal value switching unit

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−224425(JP,A) 特開 平1−100611(JP,A) 特開 平2−297603(JP,A) 特開 平6−28005(JP,A) 特開 昭63−301303(JP,A) 特開 平5−134758(JP,A) 特開 平2−75001(JP,A) 特開 平7−121209(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) F02D 9/00 - 45/00 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) References JP-A-4-224425 (JP, A) JP-A-1-100611 (JP, A) JP-A-2-297603 (JP, A) JP-A-6-297 28005 (JP, A) JP-A-63-301303 (JP, A) JP-A-5-134758 (JP, A) JP-A-2-75001 (JP, A) JP-A-7-121209 (JP, A) (58) Field surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) F02D 9/00-45/00

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御方法において: 前記制御対象の制御に対するゲインを、該制御対象のス
ライディングライン定数が零に向うように可変制御する
こと; 前記制御対象に対する操作量に、外乱による定常偏差を
抑圧するようにディザ信号を付加すること; 前記ディザ信号の付加を、制御偏差が許容誤差範囲内の
ときは中止すること;を含むことを特徴とするエンジン
制御方法。
1. An engine control method including a throttle actuator as a control target: variably controlling a gain for control of the control target so that a sliding line constant of the control target becomes zero; Adding a dither signal so as to suppress a steady-state error due to disturbance; and stopping the addition of the dither signal when the control deviation is within an allowable error range.
【請求項2】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御方法において:前記制御対象の制御に対するゲインを、該制御対象のス
ライディングライン定数が零に向うように可変制御する
こと; 前記スライディングライン定数が制御偏差に比例した成
分、該制御偏差の時間微分に比例した成分及び該制御偏
差の時間積分に比例した成分からなること; 前記制御対象に対する操作量に、外乱による定常偏差を
抑圧するようにディザ信号を付加すること; 前記ディザ信号の付加を、制御偏差が許容誤差範囲内の
ときは中止すること; 前記制御対象に対する操作量に、一次遅れのフィルタ処
理を施すこと; を含むことを特徴とするエンジン制御方法。
2. A throttle actuator as a control object.
In the engine control method including : controlling the gain of the controlled object by controlling the gain of the controlled object;
Variable control so that the riding line constant goes to zero
That the sliding line constant is proportional to the control deviation.
Minute, a component proportional to the time derivative of the control deviation, and the control deviation.
A component that is proportional to the time integral of the difference; adding a dither signal to the manipulated variable for the controlled object so as to suppress a steady-state error due to disturbance; (C) stopping; and performing a first-order lag filter process on the operation amount for the control target.
【請求項3】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御装置において、スロットルアクチュエ
ータの伝達関数を1/(1+sT1)、エンジンの伝達
関数を1/(1+sT2)、cを0<c<(T1+T2
/(T12 )、x1 を制御指令L* と制御量Lとの偏
差、x1 (1) を偏差x1 の時間微分、Φを偏差x1 に対
するゲイン、αをα>c(T1+T2)−T122
1、βをβ<c(T1+T2)−T122−1、Kf
ディザ信号値とするとき: 制御指令L* と現行の制御量Lとの偏差x1 を求める手
段と; 偏差x1 と予め定めた係数cとから、S=c・x1+x1
(1) なる演算によりスライディングライン定数Sを求め
る手段と; 偏差x1 とスライディングライン定数Sとの積x1・S
を求める手段と; 積x1・Sの正負を判定し、ゲインΦをx1・S>0のと
きは予め定めた値αに、x1・S<0のときは予め定め
た値βに切り換える手段と; ゲインΦをトルク偏差x1 に乗じ、Φ・x1 を操作量の
1つとする手段と: スライディングライン定数Sの正負を判定し、ディザ信
号値をS>0のときはKfに、S<0のときは−Kf
切り換え、Kf・sign(S)を操作量の1つとする手段
と; 制御指令L*と前記操作量Φ・x1 及びKf・sign(S)
とを加味して基本操作量uB を求める手段と; 基本操作量uB に一次遅れのフィルタ処理を施して制御
対象に対する最終操作量uとする手段と; 前記偏差x1 と予め定めた許容誤差emin とを比較し、
−emin<x1<eminのときは、ディザ信号値Kfを零に
する手段と; を具備することを特徴とするエンジン制御装置。
3. An engine control device including a throttle actuator as a control target, wherein the transfer function of the throttle actuator is 1 / (1 + sT 1 ), the transfer function of the engine is 1 / (1 + sT 2 ), and c is 0 <c <(T 1 + T 2 )
/ (T 1 T 2), the deviation between the control commands the x 1 L * and the controlled variable L, x 1 (1) the time differential of the deviation x 1, gain Φ for deviations x 1, the alpha alpha> c ( T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2
1. When β is β <c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2 −1 and K f is a dither signal value: A deviation x 1 between the control command L * and the current control amount L is obtained. From the deviation x 1 and a predetermined coefficient c, S = c · x 1 + x 1
(1) means for obtaining a sliding line constant S by the following operation: a product x 1 · S of the deviation x 1 and the sliding line constant S
Means for determining the sign of the product x 1 · S, and setting the gain Φ to a predetermined value α when x 1 · S> 0, and to a predetermined value β when x 1 · S <0. Means for switching; gain Φ is multiplied by torque deviation x 1 , and Φ · x 1 is one of the manipulated variables: Judgment of the positive or negative of the sliding line constant S, and K f when the dither signal value is S> 0 a, switching to -K f when the S <0, K f · sign means that one of the operation amount (S) and; control instruction L * and the manipulated variable [Phi · x 1 and K f · sign (S )
DOO means for determining a basic manipulated variable u B in consideration of; means a final control u for the basic manipulated variable u controlled object by performing filtering processing of the primary delay to B; acceptable predetermined and the deviation x 1 Compare with the error e min ,
Means for setting the dither signal value Kf to zero when -e min <x 1 <e min .
【請求項4】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御装置において、スロットルアクチュエ
ータの伝達関数を1/(1+sT1 )、エンジンの伝達
関数を1/(1+sT2 )、2ξωn を2ξωn<(T1
+T2 )/(T12)、x1 を制御指令L* と制御量L
との偏差、x1 (1)を偏差x1 の時間微分、∫x1 を偏
差x1 の時間積分、Φ1 を偏差x1 に対するゲイン、Φ
2 を積分∫x1 に対するゲイン、α1をα1>[(T1
2)−2ξωn12]2ξωn−1+T12ωn 2 、β
1 をβ1<[(T1+T2)−2ξωn12]2ξωn
1+T12ωn 2 、α2 をα2>(T1+T2)ωn 2−2ξ
ωn 312、β2 をβ2<(T1+T2)ωn 2−2ξωn 3
12、Kfをディザ信号値とするとき: 制御指令L* と制御量Lとの偏差x1 を求める手段と; 偏差x1 と予め定めた係数2ξωn 及びωn 2とから、S
=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1 なる演算によりスラ
イディングライン定数Sを求める手段と; 偏差x1 とスライディングライン定数Sとの積S・x1
を求める手段と; 積S・x1の正負を判定し、ゲインΦ1をS・x1>0の
ときは予め定めた値α1に、S・x1<0のときは予め定
めた値β1 に切り換える手段と; ゲインΦ1 を偏差x1 に乗じ、Φ 1 ・x1 を操作量の1
つとする手段と: 偏差の積分∫x1とスライディングライン定数Sとの積
S・∫x1を求める手段と; この積S・∫x1の正負を判定し、ゲインΦ2 をS・∫
1>0のときは予め定めた値α2 に、S・∫x1<0の
ときは予め定めた値β2 に切り換える手段と; ゲインΦ2 を偏差偏差の∫x1 に乗じて、Φ2・∫x1
を操作量の1つとする手段と: スライディングライン定数Sの正負を判定し、ディザ信
号値をS>0のときはKfに、S<0のときは−Kf
切り換え、Kf・sign(S)を操作量の1つとする手段
と; 制御指令L*と前記操作量Φ1・x1 、Φ2・∫x1 及び
f・sign(S)とを加算して制御対象に対する操作量
とする手段と; を具備することを特徴とするエンジン制御装置。
4. An engine control device including a throttle actuator as a control target, wherein the transfer function of the throttle actuator is 1 / (1 + sT 1 ), the transfer function of the engine is 1 / (1 + sT 2 ), and 2ξω n is 2ξω n <(T 1
+ T 2 ) / (T 1 T 2 ), x 1 is a control command L * and a control amount L
Deviation between, x 1 (1) the time differential deviation x 1, the time integral of the deviation x 1 to ∫x 1, gain [Phi 1 for deviation x 1, [Phi
2 the gain for the integral ∫x 1, the α 1 α 1> [(T 1 +
T 2 ) -2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n -1 + T 1 T 2 ω n 2 , β
1 is expressed as β 1 <[(T 1 + T 2 ) -2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n
1 + T 1 T 2 ω n 2 , where α 2 is α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2 −2}
Let ω n 3 T 1 T 2 , β 2 be β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 2 −2 ξω n 3
From the deviation x 1 with a predetermined coefficient 2Kushiomega n and omega n 2 Prefecture; control instruction L * a control amount L and means for determining the deviation x 1 with: T 1 T 2, when the K f is a dither signal value S
= X 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2 ∫x 1 becomes operational by obtaining the sliding line constants S means and; deviation x 1 and the product S · x 1 with sliding line constant S
Means for determining the sign of the product S · x 1 , and the gain Φ 1 is a predetermined value α 1 when S · x 1 > 0, and a predetermined value when S · x 1 <0. means for switching to β 1 ; gain Φ 1 is multiplied by deviation x 1 , and Φ 1 · x 1 is manipulated variable 1
Means for bracts: means for determining the product S · ∫x 1 with integral ∫X 1 and sliding line constant S of the deviation; determining the sign of the product S · ∫x 1, the gain [Phi 2 S · ∫
means for switching to a predetermined value α 2 when x 1 > 0, and to a predetermined value β 2 when S · ∫x 1 <0; multiplying the gain Φ 2 by the deviation deviation ∫x 1 , Φ 2・ ∫x 1
Means for one of the manipulated variable: determining the sign of sliding line constant S, a dither signal value to a K f when the S> 0, when the S <0 switched -K f, K f · sign Means for setting (S) as one of the manipulated variables; and adding a control command L * to the manipulated variables Φ 1 · x 1 , Φ 2 · ∫x 1 and K f · sign (S) to perform an operation on the control target. Means for controlling the quantity of the engine.
【請求項5】 制御指令L*と操作量Φ1・x1 、Φ2
∫x1 及びKf・sign(S)が加算されてなる前記操作
量に一次遅れのフィルタ処理を施して最終操作量とする
手段と; 前記偏差x1 と予め定めた許容誤差emin とを比較し、
−emin<x1<eminのときは、ディザ信号値Kf を零
にする手段と; を具備することを特徴とする請求項記載のエンジン制
御装置。
5. The control command L * and the manipulated variables Φ 1 · x 1 , Φ 2 ·
Means the final control on the operation amount ∫X 1 and K f · sign (S), which are summed by performing a filtering process of first order lag; a tolerance e min a predetermined said deviation x 1 Compare,
5. The engine control apparatus according to claim 4 , further comprising: means for setting the dither signal value Kf to zero when -e min <x 1 <e min .
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