JP3295786B2 - 機器の制御装置 - Google Patents
機器の制御装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はエンジン等の機器の制御
装置に関する。
装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から、例えば特開平４ー１５９４３
９号公報に記載されているように、自動車用エンジン等
の機器において、実際の機器の動特性をモデル化したハ
ードモデルと、機器に対する制御ロジックと同一の制御
ロジックからなるソフトモデルとを組み合わせることに
より、実験室レベルで機器の制御をシュミレーションで
きるようにしたものが知られている。また、このような
ハードモデルとソフトモデルの組み合わせを実機エンジ
ンに搭載し、シュミレーションの結果を実制御系に反映
させ、予測によって機器の制御を補償するようにした現
代制御が提案されている。
９号公報に記載されているように、自動車用エンジン等
の機器において、実際の機器の動特性をモデル化したハ
ードモデルと、機器に対する制御ロジックと同一の制御
ロジックからなるソフトモデルとを組み合わせることに
より、実験室レベルで機器の制御をシュミレーションで
きるようにしたものが知られている。また、このような
ハードモデルとソフトモデルの組み合わせを実機エンジ
ンに搭載し、シュミレーションの結果を実制御系に反映
させ、予測によって機器の制御を補償するようにした現
代制御が提案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】機器の動特性をモデル
化したハードモデルと、機器に対する制御ロジックと同
一の制御ロジックからなるソフトモデルの組み合わせを
実機エンジンに搭載しシュミレーション結果を実制御系
に反映させるようにするには、機器の固体差や経年変化
等に対してハードモデルの動特性を補正して常に実機の
動特性と一致させておく必要があり、そのためには、機
器の入力と出力との対応関係に対してハードモデルにお
ける入力と出力との対応関係が一致するようハードモデ
ルの動特性を調整する同定手段を設けることが考えられ
る。しかし、この種のモデルの場合には、例えば自動車
用エンジンの場合に、運転者に感じとられない範囲での
シュミレーションはできるが、例えば、エンストさせる
ようなモードのシュミレーションを行って、それを回避
する制御ロジックを学習したいような場合でも、そのよ
うな運転に支障のあるシュミレーションは実際上行うこ
とができなかった。
化したハードモデルと、機器に対する制御ロジックと同
一の制御ロジックからなるソフトモデルの組み合わせを
実機エンジンに搭載しシュミレーション結果を実制御系
に反映させるようにするには、機器の固体差や経年変化
等に対してハードモデルの動特性を補正して常に実機の
動特性と一致させておく必要があり、そのためには、機
器の入力と出力との対応関係に対してハードモデルにお
ける入力と出力との対応関係が一致するようハードモデ
ルの動特性を調整する同定手段を設けることが考えられ
る。しかし、この種のモデルの場合には、例えば自動車
用エンジンの場合に、運転者に感じとられない範囲での
シュミレーションはできるが、例えば、エンストさせる
ようなモードのシュミレーションを行って、それを回避
する制御ロジックを学習したいような場合でも、そのよ
うな運転に支障のあるシュミレーションは実際上行うこ
とができなかった。
【０００４】本発明は、機器の動作に悪影響を与えるこ
となく機器の実際の動特性に適応した自由な実験モード
を実行することのできる機器の制御装置を提供すること
を目的とする。
となく機器の実際の動特性に適応した自由な実験モード
を実行することのできる機器の制御装置を提供すること
を目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明に係る機器の制御
装置は、機器と、該機器を実際に制御する実制御系とか
らなる実制御モデルと、機器に対する入力と該入力に対
応した機器の出力との関係に基づいて機器の動特性をモ
デル化したハードモデルと、上記機器に対する入力とそ
の入力を共有し、上記実制御系と同じ制御ロジックを備
えたソフトモデルとからなる同定モデルと、該同定モデ
ルのハードモデル特性を機器の実際の動特性に一致させ
る同定手段と、上記同定モデルにおけるハードモデルと
同様のハードモデルと上記同定モデルにおけるソフトモ
デルと同様のソフトモデルとからなり、上記実制御モデ
ルおよび上記同定モデルに対する入力とはその入力を共
有化しないチューニングモデルと、該チューニングモデ
ルのソフトモデルに対する入力系パラメータを変更して
その結果を評価することにより該チューニングモデルの
ソフトモデルに対する入力系パラメータの最適値を選択
するチューニング手段と、該チューニング手段により選
択された入力系パラメータの最適値を上記実制御系に対
する入力系パラメータとする入力系パラメータ変更手段
を備えたことを特徴とする。
装置は、機器と、該機器を実際に制御する実制御系とか
らなる実制御モデルと、機器に対する入力と該入力に対
応した機器の出力との関係に基づいて機器の動特性をモ
デル化したハードモデルと、上記機器に対する入力とそ
の入力を共有し、上記実制御系と同じ制御ロジックを備
えたソフトモデルとからなる同定モデルと、該同定モデ
ルのハードモデル特性を機器の実際の動特性に一致させ
る同定手段と、上記同定モデルにおけるハードモデルと
同様のハードモデルと上記同定モデルにおけるソフトモ
デルと同様のソフトモデルとからなり、上記実制御モデ
ルおよび上記同定モデルに対する入力とはその入力を共
有化しないチューニングモデルと、該チューニングモデ
ルのソフトモデルに対する入力系パラメータを変更して
その結果を評価することにより該チューニングモデルの
ソフトモデルに対する入力系パラメータの最適値を選択
するチューニング手段と、該チューニング手段により選
択された入力系パラメータの最適値を上記実制御系に対
する入力系パラメータとする入力系パラメータ変更手段
を備えたことを特徴とする。
【０００６】本発明に係る機器の制御装置は、機器がエ
ンジンである場合に、エンジンの運転状態に応じてチュ
ーニング条件となるパラメータに優先度をつける優先度
設定手段を設けることができる。そして、その優先度設
定手段は、具体的には、エンジンの高負荷運転時には加
速増量等の出力要求制御系のチューニング条件となるパ
ラメータの優先度を高くするものとすることができ、ま
た、エンジンの低負荷運転時にはアイドル・スピード・
コントロール装置によるバイパスエアを利用した、減速
時のスロットルバルブの閉速度を緩和するダッシュポッ
ト補正等のエンスト防止制御系のチューニング条件とな
るパラメータの優先度を高くするものとすることができ
る。
ンジンである場合に、エンジンの運転状態に応じてチュ
ーニング条件となるパラメータに優先度をつける優先度
設定手段を設けることができる。そして、その優先度設
定手段は、具体的には、エンジンの高負荷運転時には加
速増量等の出力要求制御系のチューニング条件となるパ
ラメータの優先度を高くするものとすることができ、ま
た、エンジンの低負荷運転時にはアイドル・スピード・
コントロール装置によるバイパスエアを利用した、減速
時のスロットルバルブの閉速度を緩和するダッシュポッ
ト補正等のエンスト防止制御系のチューニング条件とな
るパラメータの優先度を高くするものとすることができ
る。
【０００７】また、機器がエンジンである場合は、エン
ジンの運転状態に応じてチューニングの制御対象に優先
度をつける優先度設定手段を設けることができ、その場
合に、例えば、エンジンの低負荷運転時には燃料噴射制
御よりもアイドル・スピード・コントロールの優先度を
高くするようにできる。
ジンの運転状態に応じてチューニングの制御対象に優先
度をつける優先度設定手段を設けることができ、その場
合に、例えば、エンジンの低負荷運転時には燃料噴射制
御よりもアイドル・スピード・コントロールの優先度を
高くするようにできる。
【０００８】また、本発明に係る機器の制御装置は、使
用頻度の高いパラメータに対しチューニング優先度を高
くする手段を備えたものとすることができる。
用頻度の高いパラメータに対しチューニング優先度を高
くする手段を備えたものとすることができる。
【０００９】
【作用】本発明によれば、同定モデルのモデル特性を機
器の実際の動特性に一致させる同定処理が行われるとと
もに、チューニングモデルに対する入力系パラメータを
変更してその結果を評価することにより該チューニング
モデルのソフトモデルに対する入力系パラメータの最適
値が選択され、その選択された入力系パラメータの最適
値が実制御系に対する入力系パラメータとされる。この
チューニング処理は、機器の動作と関係なく実施される
ものであり、機器の動作に悪影響を与えることなく随時
行える。
器の実際の動特性に一致させる同定処理が行われるとと
もに、チューニングモデルに対する入力系パラメータを
変更してその結果を評価することにより該チューニング
モデルのソフトモデルに対する入力系パラメータの最適
値が選択され、その選択された入力系パラメータの最適
値が実制御系に対する入力系パラメータとされる。この
チューニング処理は、機器の動作と関係なく実施される
ものであり、機器の動作に悪影響を与えることなく随時
行える。
【００１０】また、機器がエンジンである場合に、高負
荷運転時には加速増量等の出力要求制御系のチューニン
グ条件となるパラメータの優先度を高くするようにした
り、低負荷運転時にはアイドル・スピード・コントロー
ル装置によるバイパスエアを利用したダッシュポット補
正等のエンスト防止制御系のチューニング条件となるパ
ラメータの優先度を高くするなど、エンジンの運転状態
に応じてチューニング条件となるパラメータに優先度を
つけることで、一層効果的なチューニングが行える。
荷運転時には加速増量等の出力要求制御系のチューニン
グ条件となるパラメータの優先度を高くするようにした
り、低負荷運転時にはアイドル・スピード・コントロー
ル装置によるバイパスエアを利用したダッシュポット補
正等のエンスト防止制御系のチューニング条件となるパ
ラメータの優先度を高くするなど、エンジンの運転状態
に応じてチューニング条件となるパラメータに優先度を
つけることで、一層効果的なチューニングが行える。
【００１１】機器がエンジンである場合には、また、エ
ンジンの低負荷運転時には燃料噴射制御よりもアイドル
・スピード・コントロールの優先度を高くするなど、エ
ンジンの運転状態に応じてチューニングの制御対象に優
先度をつけることにより、やはり、チューニングが一層
効果的となる。
ンジンの低負荷運転時には燃料噴射制御よりもアイドル
・スピード・コントロールの優先度を高くするなど、エ
ンジンの運転状態に応じてチューニングの制御対象に優
先度をつけることにより、やはり、チューニングが一層
効果的となる。
【００１２】また、使用頻度の高いパラメータのチュー
ニング優先度が高くされることによって、やはり一層効
果的なチューニングが可能となる。
ニング優先度が高くされることによって、やはり一層効
果的なチューニングが可能となる。
【００１３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明
する。
する。
【００１４】図１は本発明の一実施例の全体システムを
示すブロック図である。この実施例は、エンジンのＩＳ
Ｃ（アイドル・スピード・コントロール），点火時期制
御，燃料噴射制御等に適用したものであって、実機エン
ジン１とこれを実際に制御する実制御系１０とからなる
リアルモデル（実制御モデル）１００と、実機エンジン
１に対応して仮想実体を構成するハードモデル２と、実
制御系１０と等価なパラメータを備えるとともに実制御
系１０と入力を共有するソフトモデル２０とからなる同
定モデル２００と、実機エンジン１に対応して仮想実体
を構成するハードモデル３と実制御系１０と等価なパラ
メータを備えるが、実制御系１０および上記ソフトモデ
ル２０とは入力および出力を共有しないソフトモデル３
０とからなるチューニングモデル３００とで形成されて
いる。
示すブロック図である。この実施例は、エンジンのＩＳ
Ｃ（アイドル・スピード・コントロール），点火時期制
御，燃料噴射制御等に適用したものであって、実機エン
ジン１とこれを実際に制御する実制御系１０とからなる
リアルモデル（実制御モデル）１００と、実機エンジン
１に対応して仮想実体を構成するハードモデル２と、実
制御系１０と等価なパラメータを備えるとともに実制御
系１０と入力を共有するソフトモデル２０とからなる同
定モデル２００と、実機エンジン１に対応して仮想実体
を構成するハードモデル３と実制御系１０と等価なパラ
メータを備えるが、実制御系１０および上記ソフトモデ
ル２０とは入力および出力を共有しないソフトモデル３
０とからなるチューニングモデル３００とで形成されて
いる。
【００１５】実制御系１０は、フィードバック制御用の
積分回路１１と、現代制御のパラメータとなるオブザー
バ回路１２とを備えている。図２はこの実制御系１０の
全体図であり、図３は積分回路１１の特性式を示す詳細
図、図４はオブザーバ回路１２の特性式を示す詳細図で
ある。図３において、ＫＩは積分回路１１の制御定数
（積分定数）である。また、図４において、Ｋ1〜Ｋ7は
オブザーバ回路１２の制御定数である。オブザーバ回路
１２の特性式では、出力値ＮEの今回値と前回値、およ
び後述のＤＦＢの前回値ＤＦＢi-1から５回前までの値
が用いられる。
積分回路１１と、現代制御のパラメータとなるオブザー
バ回路１２とを備えている。図２はこの実制御系１０の
全体図であり、図３は積分回路１１の特性式を示す詳細
図、図４はオブザーバ回路１２の特性式を示す詳細図で
ある。図３において、ＫＩは積分回路１１の制御定数
（積分定数）である。また、図４において、Ｋ1〜Ｋ7は
オブザーバ回路１２の制御定数である。オブザーバ回路
１２の特性式では、出力値ＮEの今回値と前回値、およ
び後述のＤＦＢの前回値ＤＦＢi-1から５回前までの値
が用いられる。
【００１６】ＩＳＣの場合に、実制御系１０には目標ア
イドル回転数Ｎ0が入力され、当該Ｎ0と実エンジン回転
数ＮEが減算器１３に入力され、該減算器１３の出力が
積分回路１１に入力される。
イドル回転数Ｎ0が入力され、当該Ｎ0と実エンジン回転
数ＮEが減算器１３に入力され、該減算器１３の出力が
積分回路１１に入力される。
【００１７】オブザーバ回路１２は、実際のエンジン回
転数ＮEと実機エンジン１に対するデューティ比に基づ
いて所定の制御値を演算する。そして、オブザーバ回路
１２で演算された制御値と積分回路１１の出力値との偏
差がもう一つの減算器１４によって演算され、その演算
結果を示す減算器１４の出力ＤＦＢが実機エンジン１に
対する入力値（ＩＳＣＤｕｔｙ）とされるとともにオブ
ザーバ回路１２への入力値とされる。
転数ＮEと実機エンジン１に対するデューティ比に基づ
いて所定の制御値を演算する。そして、オブザーバ回路
１２で演算された制御値と積分回路１１の出力値との偏
差がもう一つの減算器１４によって演算され、その演算
結果を示す減算器１４の出力ＤＦＢが実機エンジン１に
対する入力値（ＩＳＣＤｕｔｙ）とされるとともにオブ
ザーバ回路１２への入力値とされる。
【００１８】同定モデル２００のソフトモデル２０は、
実機エンジン１の動特性をモデル化した同定用のハード
モデル２を制御する。このハードモデル２は、実機エン
ジン１の入力値に対する出力値との対応関係に基づいて
設定されていて、実機エンジン１の動特性と完全に一致
している状態では、同じ入力値に対して出力値が同じに
なる。
実機エンジン１の動特性をモデル化した同定用のハード
モデル２を制御する。このハードモデル２は、実機エン
ジン１の入力値に対する出力値との対応関係に基づいて
設定されていて、実機エンジン１の動特性と完全に一致
している状態では、同じ入力値に対して出力値が同じに
なる。
【００１９】また、このハードモデル２を制御するソフ
トモデル２０は、実制御系１０と同じ制御ロジックとな
るよう設定されていて、フィードバック制御用の積分回
路２１と、オブザーバ回路２２とを備えている。その積
分回路２１の特性式は図３と同様であり、オブザーバ回
路２２の特性式は図４と同様である。そして、このソフ
トモデル２０には実制御系１０と共通の目標アイドル回
転数Ｎ0が入力され、当該Ｎ0とハードモデル２の出力Ｎ
Eが減算器２３に入力され、該減算器２３の出力が積分
回路２１に入力される。また、オブザーバ回路２２は、
ハードモデル２の出力ＮEとハードモデル２に対するデ
ューティ比に基づいて所定の制御値を演算する。そし
て、オブザーバ回路２２で演算された制御値と積分回路
２１の出力値との偏差がもう一つの減算器２４によって
演算され、その演算結果を示す減算器２４の出力ＤＦＢ
がハードモデル２に対する入力値とされるとともにオブ
ザーバ回路２２への入力値とされる。
トモデル２０は、実制御系１０と同じ制御ロジックとな
るよう設定されていて、フィードバック制御用の積分回
路２１と、オブザーバ回路２２とを備えている。その積
分回路２１の特性式は図３と同様であり、オブザーバ回
路２２の特性式は図４と同様である。そして、このソフ
トモデル２０には実制御系１０と共通の目標アイドル回
転数Ｎ0が入力され、当該Ｎ0とハードモデル２の出力Ｎ
Eが減算器２３に入力され、該減算器２３の出力が積分
回路２１に入力される。また、オブザーバ回路２２は、
ハードモデル２の出力ＮEとハードモデル２に対するデ
ューティ比に基づいて所定の制御値を演算する。そし
て、オブザーバ回路２２で演算された制御値と積分回路
２１の出力値との偏差がもう一つの減算器２４によって
演算され、その演算結果を示す減算器２４の出力ＤＦＢ
がハードモデル２に対する入力値とされるとともにオブ
ザーバ回路２２への入力値とされる。
【００２０】チューニングモデル３００のソフトモデル
３０は、同定モデル２００におけるハードモデル２と同
じ設定のハードモデル３を制御する。このハードモデル
３は、同定モデル２００におけるハードモデル２と同
様、実機エンジン１の入力値に対する出力値との対応関
係に基づいて設定されていて、実機エンジン１の動特性
と完全に一致している状態では、同じ入力値に対して出
力値が同じになる。
３０は、同定モデル２００におけるハードモデル２と同
じ設定のハードモデル３を制御する。このハードモデル
３は、同定モデル２００におけるハードモデル２と同
様、実機エンジン１の入力値に対する出力値との対応関
係に基づいて設定されていて、実機エンジン１の動特性
と完全に一致している状態では、同じ入力値に対して出
力値が同じになる。
【００２１】また、このハードモデル３を制御するソフ
トモデル３０は、同定モデルのソフトモデル２０と同じ
制御ロジックとなるよう設定されていて、フィードバッ
ク制御用の積分回路３１と、オブザーバ回路３２とを備
えている。その積分回路３１の特性式は図３と同様であ
り、オブザーバ３２の特性式は図４と同様である。そし
て、このソフトモデル３０には実制御系１０の入力とは
異なるパターンで目標アイドル回転数Ｎ0が入力され、
当該Ｎ0とハードモデル３の出力ＮEが減算器３３に入力
され、該減算器３３の出力が積分回路３１に入力され
る。また、オブザーバ回路３２は、ハードモデル３の出
力ＮEとハードモデル３に対するデューティ比に基づい
て所定の制御値を演算する。そして、オブザーバ回路３
２で演算された制御値と積分回路３１の出力値との偏差
がもう一つの減算器３４によって演算され、その演算結
果を示す減算器３４の出力ＤＦＢがハードモデル３に対
する入力値とされるとともにオブザーバ回路３２への入
力値とされる。
トモデル３０は、同定モデルのソフトモデル２０と同じ
制御ロジックとなるよう設定されていて、フィードバッ
ク制御用の積分回路３１と、オブザーバ回路３２とを備
えている。その積分回路３１の特性式は図３と同様であ
り、オブザーバ３２の特性式は図４と同様である。そし
て、このソフトモデル３０には実制御系１０の入力とは
異なるパターンで目標アイドル回転数Ｎ0が入力され、
当該Ｎ0とハードモデル３の出力ＮEが減算器３３に入力
され、該減算器３３の出力が積分回路３１に入力され
る。また、オブザーバ回路３２は、ハードモデル３の出
力ＮEとハードモデル３に対するデューティ比に基づい
て所定の制御値を演算する。そして、オブザーバ回路３
２で演算された制御値と積分回路３１の出力値との偏差
がもう一つの減算器３４によって演算され、その演算結
果を示す減算器３４の出力ＤＦＢがハードモデル３に対
する入力値とされるとともにオブザーバ回路３２への入
力値とされる。
【００２２】上記リアルモデル１００，同定モデル２０
０およびチューニングモデル３００は、コンピュータの
ＣＰＵが構成する全体管理部４０によって管理される。
そして、後述のように、やはりＣＰＵが構成する同定部
分４１を介して同定モデル２００におけるハードモデル
２の動特性を調整する同定が行われ、また、実制御系１
０および同定モデル２００におけるソフトモデル２０の
制御パラメータや制御ロジックを最適化するチューニン
グが行われる。全体管理部４０は、各モデルの入出力を
観測し、比較し、その結果によって同定およびチューニ
ングを行わせ、また、制御結果を推定して対策するとい
ったことを行う。
０およびチューニングモデル３００は、コンピュータの
ＣＰＵが構成する全体管理部４０によって管理される。
そして、後述のように、やはりＣＰＵが構成する同定部
分４１を介して同定モデル２００におけるハードモデル
２の動特性を調整する同定が行われ、また、実制御系１
０および同定モデル２００におけるソフトモデル２０の
制御パラメータや制御ロジックを最適化するチューニン
グが行われる。全体管理部４０は、各モデルの入出力を
観測し、比較し、その結果によって同定およびチューニ
ングを行わせ、また、制御結果を推定して対策するとい
ったことを行う。
【００２３】図５は、上記同定モデル２００におけるハ
ードモデル２の詳細図である。この図において、Ｐ１〜
Ｐ５は各パラメータ部分である。Ｐ３は吸気流量Ｑ，燃
料噴射量Ｔｐおよび点火時期Ｉｇの関数としてエンジン
発生トルクＴEngを算出するトルクテーブル（エンジン
モデル）であって、その流量Ｑを演算する部分がＰ１
（ＴＶＯ−Ｑ1流量マップ），Ｐ２（ＩＳＣＤｕｔｙ−
Ｑ2流量マップ）およびＰ４（流量おくれモデル）であ
る。また、Ｐ５は燃料噴射量（ＩＮＪパルス）の過渡お
くれを演算する燃料おくれモデルである。ここで、Ｐ１
でのＴＶＯはスロットル開度、Ｐ２でのＤｕｔｙはＩＳ
Ｃ信号のデューティ比を示す。Ｐ１およびＰ２の出力は
加算器５１により加算され、Ｐ４で過渡処理された後、
Ｐ３に入力される。また、Ｐ６は、ポンピングロスと
か、エアコンその他の補機による損失トルクＴHを算出
する損失トルクモデルである。Ｐ３で算出されたエンジ
ン発生トルクＴEngからＰ６で算出された損失トルクＴH
が減算器５２によって減算され、減算された後のトルク
Ｔは慣性モデルＰ７に入力され、エンジン回転数Ｎｅに
変換される。なお、Ｐ７においてＩおよびＫは制御定数
である。
ードモデル２の詳細図である。この図において、Ｐ１〜
Ｐ５は各パラメータ部分である。Ｐ３は吸気流量Ｑ，燃
料噴射量Ｔｐおよび点火時期Ｉｇの関数としてエンジン
発生トルクＴEngを算出するトルクテーブル（エンジン
モデル）であって、その流量Ｑを演算する部分がＰ１
（ＴＶＯ−Ｑ1流量マップ），Ｐ２（ＩＳＣＤｕｔｙ−
Ｑ2流量マップ）およびＰ４（流量おくれモデル）であ
る。また、Ｐ５は燃料噴射量（ＩＮＪパルス）の過渡お
くれを演算する燃料おくれモデルである。ここで、Ｐ１
でのＴＶＯはスロットル開度、Ｐ２でのＤｕｔｙはＩＳ
Ｃ信号のデューティ比を示す。Ｐ１およびＰ２の出力は
加算器５１により加算され、Ｐ４で過渡処理された後、
Ｐ３に入力される。また、Ｐ６は、ポンピングロスと
か、エアコンその他の補機による損失トルクＴHを算出
する損失トルクモデルである。Ｐ３で算出されたエンジ
ン発生トルクＴEngからＰ６で算出された損失トルクＴH
が減算器５２によって減算され、減算された後のトルク
Ｔは慣性モデルＰ７に入力され、エンジン回転数Ｎｅに
変換される。なお、Ｐ７においてＩおよびＫは制御定数
である。
【００２４】図５において、Ｐ１〜Ｐ５の各パラメータ
は、各々がマップ状のデータ群であり、この内、Ｐ１，
Ｐ２およびＰ３は後述の同定において第１優先とされる
定常パラメータ部分であり、Ｐ４およびＰ５は第２優先
の過渡パラメータ部分である。また、Ｐ６とＰ７は変動
が少ないために実験値を固定値として入れておくもので
ある。
は、各々がマップ状のデータ群であり、この内、Ｐ１，
Ｐ２およびＰ３は後述の同定において第１優先とされる
定常パラメータ部分であり、Ｐ４およびＰ５は第２優先
の過渡パラメータ部分である。また、Ｐ６とＰ７は変動
が少ないために実験値を固定値として入れておくもので
ある。
【００２５】つぎに、この実施例における同定法を図６
のフローチャートを参照しつつ説明する。
のフローチャートを参照しつつ説明する。
【００２６】図６のＳ１〜Ｓ１２は同定処理のステップ
を示すものであって、まず，Ｓ１で実機エンジン１に対
して多くの入力が変化しているかどうかを判定する。具
体的には、スロットル開度ＴＶＯの変化量ΔＴＶＯが所
定値Ｋ1より大きく、ＩＳＣデューティの変化量を示す
ＤＦＢの変化量ΔＤＦＢが所定値Ｋ2より大きく、かつ
目標回転数Ｎ0の変化量ΔＮ0が所定値Ｋ3より大きいと
きは、多入力変化中と判定する。そして、Ｓ１の判定が
ＹＥＳのときは、以下の処理を行うことなくリターンす
る。
を示すものであって、まず，Ｓ１で実機エンジン１に対
して多くの入力が変化しているかどうかを判定する。具
体的には、スロットル開度ＴＶＯの変化量ΔＴＶＯが所
定値Ｋ1より大きく、ＩＳＣデューティの変化量を示す
ＤＦＢの変化量ΔＤＦＢが所定値Ｋ2より大きく、かつ
目標回転数Ｎ0の変化量ΔＮ0が所定値Ｋ3より大きいと
きは、多入力変化中と判定する。そして、Ｓ１の判定が
ＹＥＳのときは、以下の処理を行うことなくリターンす
る。
【００２７】Ｓ１の判定でＮＯのときは、Ｓ２へ進み、
定常エラーつまり定常運転状態における実機エンジン１
とハードモデル２との一致度合を示す評価関数Ｈｉの値
が所定値ＫTより小さいかどうかを判定する。この評価
関数Ｈｉは、後述のように、小さいほど一致度合が高い
ことを示すものである。
定常エラーつまり定常運転状態における実機エンジン１
とハードモデル２との一致度合を示す評価関数Ｈｉの値
が所定値ＫTより小さいかどうかを判定する。この評価
関数Ｈｉは、後述のように、小さいほど一致度合が高い
ことを示すものである。
【００２８】Ｓ２の判定がＮＯつまり評価関数Ｈｉが所
定値ＫTより大きく一致度合が低いというときは、Ｓ３
へ進み、現在実機エンジン１が定常運転中かどうかを判
定する。そして、定常運転中でなければ、そのままリタ
ーンし、定常運転中であれば、Ｓ４〜Ｓ７の処理によっ
て、まず定常運転時におけるハードモデル２０の同定を
行う。この定常運転時における同定は、図５におけるＰ
１，Ｐ２およびＰ３の時定数等の制御定数を最適化する
ことにより行う。なお、手順としては、こうして定常運
転時における同定を行い定常エラーの評価関数Ｈｉが所
定値ＫTより小さくなった後で、後述のＳ９〜１２にお
いて過渡運転時の同定を行うことになる。
定値ＫTより大きく一致度合が低いというときは、Ｓ３
へ進み、現在実機エンジン１が定常運転中かどうかを判
定する。そして、定常運転中でなければ、そのままリタ
ーンし、定常運転中であれば、Ｓ４〜Ｓ７の処理によっ
て、まず定常運転時におけるハードモデル２０の同定を
行う。この定常運転時における同定は、図５におけるＰ
１，Ｐ２およびＰ３の時定数等の制御定数を最適化する
ことにより行う。なお、手順としては、こうして定常運
転時における同定を行い定常エラーの評価関数Ｈｉが所
定値ＫTより小さくなった後で、後述のＳ９〜１２にお
いて過渡運転時の同定を行うことになる。
【００２９】Ｓ４では、Ｐ１，Ｐ２およびＰ３の各々の
ハードモデルパラメータの組み合わせを実研計画法マッ
プから選出する。ここで、実研計画法マップというの
は、Ｐ１の場合のＴＶＯ−Ｑマップ，Ｐ２の場合のＩＳ
ＣＤｕｔｙ−Ｑマップ，Ｐ３の場合のＴＶＯとＱ，Ｔ
ｐ，Ｉｇを入力としてＴEngを出力とするトルクテーブ
ルのデータから、１番からｎ番までの組み合わせを設定
するものである。
ハードモデルパラメータの組み合わせを実研計画法マッ
プから選出する。ここで、実研計画法マップというの
は、Ｐ１の場合のＴＶＯ−Ｑマップ，Ｐ２の場合のＩＳ
ＣＤｕｔｙ−Ｑマップ，Ｐ３の場合のＴＶＯとＱ，Ｔ
ｐ，Ｉｇを入力としてＴEngを出力とするトルクテーブ
ルのデータから、１番からｎ番までの組み合わせを設定
するものである。
【００３０】つぎに、Ｓ５では、Ｓ４において選択され
た１番からｎ番までの組み合わせで順次作動させて、同
定モデル２００の出力値ＮEとリアルモデル１００の出
力値ＮEとの偏差ｅTを二乗したものを所定時間積分する
評価関数Ｈｉを演算する。そして、Ｓ６でそれぞれの組
み合わせにおけるＨｉを記憶し、Ｓ７において、Ｈｉが
最小の組み合わせを最適なものとしてハードモデル２０
の制御定数を変更する。
た１番からｎ番までの組み合わせで順次作動させて、同
定モデル２００の出力値ＮEとリアルモデル１００の出
力値ＮEとの偏差ｅTを二乗したものを所定時間積分する
評価関数Ｈｉを演算する。そして、Ｓ６でそれぞれの組
み合わせにおけるＨｉを記憶し、Ｓ７において、Ｈｉが
最小の組み合わせを最適なものとしてハードモデル２０
の制御定数を変更する。
【００３１】こうして定常運転時の同定が終了し、Ｓ２
の判定がＹＥＳとなったときは、Ｓ８へ進んで、実機エ
ンジンの運転状態が過渡運転時かどうかを判定する。具
体的には、エンジン回転数ＮEの変化量ΔＮEが所定値Ｋ
4より大きく、かつΔＤＦＢが所定値Ｋ5より大きいとき
は過渡運転時と判定する。そして、この判定がＮＯのと
きは、そのままリターンし、判定がＹＥＳで過渡運転時
というときは、Ｓ９〜Ｓ１２の処理によって過渡運転時
におけるハードモデル２０の同定を行う。この過渡運転
時における同定は、図５におけるＰ４およびＰ５のハー
ドモデルパラメータを最適化するものである。その具体
的手順は定常運転時の同定を行うＳ４〜Ｓ７の手法と実
質的に同じであるので、説明を省略する。
の判定がＹＥＳとなったときは、Ｓ８へ進んで、実機エ
ンジンの運転状態が過渡運転時かどうかを判定する。具
体的には、エンジン回転数ＮEの変化量ΔＮEが所定値Ｋ
4より大きく、かつΔＤＦＢが所定値Ｋ5より大きいとき
は過渡運転時と判定する。そして、この判定がＮＯのと
きは、そのままリターンし、判定がＹＥＳで過渡運転時
というときは、Ｓ９〜Ｓ１２の処理によって過渡運転時
におけるハードモデル２０の同定を行う。この過渡運転
時における同定は、図５におけるＰ４およびＰ５のハー
ドモデルパラメータを最適化するものである。その具体
的手順は定常運転時の同定を行うＳ４〜Ｓ７の手法と実
質的に同じであるので、説明を省略する。
【００３２】図７はチューニングを実行するフローチャ
ートである。ここでのチューニングは、実制御系１０お
よび同定モデル２００におけるソフトモデル２０の制御
定数のチューニングである。具体的には、積分回路１
１，２１の積分定数ＫＩおよびオブザーバ回路１２，２
２のチューニングを行う。このフローチャートはＴ１〜
Ｔ１１のステップからなり、スタートすると、まず、Ｔ
１でＫＩのチューニングが完了しているかどうかを見
る。そして、最初はこの判定はＮＯであって、その場合
はＴ２へ進み、Ｔ２〜Ｔ５の処理によってＫＩのチュー
ニングを行う。
ートである。ここでのチューニングは、実制御系１０お
よび同定モデル２００におけるソフトモデル２０の制御
定数のチューニングである。具体的には、積分回路１
１，２１の積分定数ＫＩおよびオブザーバ回路１２，２
２のチューニングを行う。このフローチャートはＴ１〜
Ｔ１１のステップからなり、スタートすると、まず、Ｔ
１でＫＩのチューニングが完了しているかどうかを見
る。そして、最初はこの判定はＮＯであって、その場合
はＴ２へ進み、Ｔ２〜Ｔ５の処理によってＫＩのチュー
ニングを行う。
【００３３】Ｔ２では、積分定数ＫＩについて、実研計
画法マップにより、１番からｎ番まで、ＫＩの設定値を
０.０１〜１.０の範囲で選択し入れ替える。
画法マップにより、１番からｎ番まで、ＫＩの設定値を
０.０１〜１.０の範囲で選択し入れ替える。
【００３４】つぎに、Ｔ３では、Ｔ２において選択され
た１番からｎ番までの設定値で順次作動させて、ｉ番目
（ｉ＝１〜ｎ）の設定値についてのエラー度合を示す評
価関数Ｈｅｉを演算する。この評価関数Ｈｅｉは、例え
ば、入力に対して出力の遅れがない状態を最適状態とす
る評価関数で、図５のハードモデル２において過渡おく
れモデルであるＰ４およびＰ５を除いた場合がベストと
なるものであり、具体的には、図８に示すように、図５
のハードモデル２からＰ４およびＰ５を除いたモデルの
出力回転数をＮExとし、図１の同定モデルに２００にお
ける出力回転数をＮEyとしたときに、ＮExとＮEyの偏差
の絶対値ｅTを二乗したものを所定時間積分したものと
される。この評価関数Ｈｅｉは小さいほど好ましい。
た１番からｎ番までの設定値で順次作動させて、ｉ番目
（ｉ＝１〜ｎ）の設定値についてのエラー度合を示す評
価関数Ｈｅｉを演算する。この評価関数Ｈｅｉは、例え
ば、入力に対して出力の遅れがない状態を最適状態とす
る評価関数で、図５のハードモデル２において過渡おく
れモデルであるＰ４およびＰ５を除いた場合がベストと
なるものであり、具体的には、図８に示すように、図５
のハードモデル２からＰ４およびＰ５を除いたモデルの
出力回転数をＮExとし、図１の同定モデルに２００にお
ける出力回転数をＮEyとしたときに、ＮExとＮEyの偏差
の絶対値ｅTを二乗したものを所定時間積分したものと
される。この評価関数Ｈｅｉは小さいほど好ましい。
【００３５】Ｔ３で順次演算した評価関数Ｈｅｉは、Ｔ
４で記憶する。そして、１番目からｎ番目までの積分定
数ＫIについて一通りの評価関数Ｈｅｉを記憶した後、
Ｔ５でＨｅｉが最小となるＫIを選出し、これを最適な
ものとして実制御系１０およびソフトモデル２０の積分
定数ＫＩを変更する。
４で記憶する。そして、１番目からｎ番目までの積分定
数ＫIについて一通りの評価関数Ｈｅｉを記憶した後、
Ｔ５でＨｅｉが最小となるＫIを選出し、これを最適な
ものとして実制御系１０およびソフトモデル２０の積分
定数ＫＩを変更する。
【００３６】Ｔ１の判定がＹＥＳのときは、Ｔ６に進
み、Ｔ５で最小として選出された評価関数Ｈｅが所定値
Ｋより大きいかどうかを判定する。そして、この判定が
ＹＥＳのときは、積分定数ＫＩの最適化だけでは十分な
評価が得られなかったということで、このときは、Ｔ７
〜Ｔ１０の処理によってオブザーバ回路１２，２２の制
御定数Ｋ1〜Ｋ7のチューニングを行い、Ｈｅｉが最小と
なるＫ１〜Ｋ７を選出し、これを最適なものとしてオブ
ザーバ回路１２，２２の制御定数Ｋ１〜Ｋ７を変更す
る。その具体的手順はＴ２〜Ｔ５の手法と実質的に同じ
であるので、説明は省略する。
み、Ｔ５で最小として選出された評価関数Ｈｅが所定値
Ｋより大きいかどうかを判定する。そして、この判定が
ＹＥＳのときは、積分定数ＫＩの最適化だけでは十分な
評価が得られなかったということで、このときは、Ｔ７
〜Ｔ１０の処理によってオブザーバ回路１２，２２の制
御定数Ｋ1〜Ｋ7のチューニングを行い、Ｈｅｉが最小と
なるＫ１〜Ｋ７を選出し、これを最適なものとしてオブ
ザーバ回路１２，２２の制御定数Ｋ１〜Ｋ７を変更す
る。その具体的手順はＴ２〜Ｔ５の手法と実質的に同じ
であるので、説明は省略する。
【００３７】同定処理およびチューニング処理の手順は
以上のとおりであるが、実際には、それぞれパターン数
が多く、１パターンにかかる時間も長いため、学習後長
い時間が経過したパターンについては必ずしも実機にマ
ッチしたパラメータにならないという問題が生じ得る。
そこで、つぎのような方法でパターンに優先度をつけ、
効果的な学習が行えるようにしている。
以上のとおりであるが、実際には、それぞれパターン数
が多く、１パターンにかかる時間も長いため、学習後長
い時間が経過したパターンについては必ずしも実機にマ
ッチしたパラメータにならないという問題が生じ得る。
そこで、つぎのような方法でパターンに優先度をつけ、
効果的な学習が行えるようにしている。
【００３８】その一つは、運転状態に応じてチューニン
グ条件となるＴＶＯ，ΔＴＶＯ，ＮE，ΔＮE等のパラメ
ータに優先度をつける方法である。例えば、高負荷運転
時にはレスポンス要求が高いということで、ＴＶＯの大
きい加速増量等の制御から優先して学習し、また、低負
荷運転時にはエンストしやすいと判断して、ＴＶＯの小
さいダッシュポット補正等を優先して学習する。
グ条件となるＴＶＯ，ΔＴＶＯ，ＮE，ΔＮE等のパラメ
ータに優先度をつける方法である。例えば、高負荷運転
時にはレスポンス要求が高いということで、ＴＶＯの大
きい加速増量等の制御から優先して学習し、また、低負
荷運転時にはエンストしやすいと判断して、ＴＶＯの小
さいダッシュポット補正等を優先して学習する。
【００３９】また、制御対象に応じて優先度をつける方
法もある。例えば、低負荷運転時にはＩＳＣ系のパラメ
ータを噴射制御系のパラメータより優先する。また、点
火トラクション制御中は点火リタードのチューニングを
他のパラメータより優先させる。
法もある。例えば、低負荷運転時にはＩＳＣ系のパラメ
ータを噴射制御系のパラメータより優先する。また、点
火トラクション制御中は点火リタードのチューニングを
他のパラメータより優先させる。
【００４０】そのほかに、使用頻度に応じて優先度をつ
ける方法もある。例えば、各パターンのパターン適合度
Ｗｉの時間積分が最も大きいパターンほど優先させる。
ける方法もある。例えば、各パターンのパターン適合度
Ｗｉの時間積分が最も大きいパターンほど優先させる。
【００４１】なお、本発明はエンジン以外の機器にも広
く適用できるものである。
く適用できるものである。
【００４２】
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、機器の動作に悪影響を与えることなく機器の実際の
動特性に適応した制御を行うことができる。
で、機器の動作に悪影響を与えることなく機器の実際の
動特性に適応した制御を行うことができる。
【図１】本発明の一実施例の全体システムを示すブロッ
ク図。
ク図。
【図２】本発明の一実施例における実制御系の全体図。
【図３】本発明の一実施例における積分回路の特性式を
示す詳細図。
示す詳細図。
【図４】本発明の一実施例におけるオブザーバ回路の特
性式を示す詳細図。
性式を示す詳細図。
【図５】本発明の一実施例におけるハードモデルの詳細
図。
図。
【図６】本発明の一実施例の同定を実行するフルーチャ
ート。
ート。
【図７】本発明の一実施例のチューニングを実行するフ
ルーチャート。
ルーチャート。
【図８】本発明の一実施例のチューニングにおける評価
関数の説明図
関数の説明図
１ 実機エンジン ２ ハードモデル（同定モデル） ３ ハードモデル（チューニングモデル） １０ 実制御系 ２０ ソフトモデル（同定モデル） ３０ ソフトモデル（チューニングモデル） １００ リアルモデル ２００ 同定モデル ３００ チューニングモデル
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平３−117653（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−99745（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−209940（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−263202（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−252833（ＪＰ，Ａ) 特開 昭54−58116（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−38542（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−324713（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) B05B 1/00 - 21/02 F02D 41/00 - 41/40 F02D 43/00 - 45/00
Claims (8)
- 【請求項１】 機器と、該機器を実際に制御する実制御
系とからなる実制御モデルと、 機器に対する入力と該入力に対応した機器の出力との関
係に基づいて機器の動特性をモデル化したハードモデル
と、上記機器に対する入力とその入力を共有し、上記実
制御系と同じ制御ロジックを備えたソフトモデルとから
なる同定モデルと、 該同定モデルのハードモデル特性を機器の実際の動特性
に一致させる同定手段と、 上記同定モデルにおけるハードモデルと同様のハードモ
デルと上記同定モデルにおけるソフトモデルと同様のソ
フトモデルとからなり、上記実制御モデルおよび上記同
定モデルに対する入力とはその入力を共有化しないチュ
ーニングモデルと、 該チューニングモデルのソフトモデルに対する入力系パ
ラメータを変更してその結果を評価することにより該チ
ューニングモデルのソフトモデルに対する入力系パラメ
ータの最適値を選択するチューニング手段と、 該チューニング手段により選択された入力系パラメータ
の最適値を上記実制御系に対する入力系パラメータとす
る入力系パラメータ変更手段を備えたことを特徴とする
機器の制御装置。 - 【請求項２】 機器がエンジンであり、エンジンの運転
状態に応じてチューニング条件となるパラメータに優先
度をつける優先度設定手段を備えた、請求項１記載の機
器の制御装置。 - 【請求項３】 優先度設定手段は、エンジンの高負荷運
転時には出力要求制御系のチューニング条件となるパラ
メータの優先度を高くするものである、請求項２記載の
機器の制御装置。 - 【請求項４】 優先度設定手段は、エンジンの低負荷運
転時にはエンスト防止制御系のチューニング条件となる
パラメータの優先度を高くするものである、請求項２記
載の機器の制御装置。 - 【請求項５】 優先度設定手段は、エンジンの高負荷運
転時には加速増量制御系のチューニング条件となるパラ
メータの優先度を高くするものである、請求項２記載の
機器の制御装置。 - 【請求項６】 優先度設定手段は、エンジンの低負荷運
転時にはアイドル・スピード・コントロール装置による
バイパスエアを利用した、減速時のスロットルバルブの
閉速度を緩和するダッシュポット補正系のチューニング
条件となるパラメータの優先度を高くするものである、
請求項２記載の機器の制御装置。 - 【請求項７】 機器がエンジンであり、エンジンの運転
状態に応じてチューニングの制御対象に優先度をつける
優先度設定手段を備えた、請求項１記載の機器の制御装
置。 - 【請求項８】 優先度設定手段は、チューニングの制御
対象として、エンジンの低負荷運転時には燃料噴射制御
よりもアイドル・スピード・コントロールの優先度を高
くするものとした請求項７記載の機器の制御装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19393693A JP3295786B2 (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 機器の制御装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19393693A JP3295786B2 (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 機器の制御装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0728504A JPH0728504A (ja) | 1995-01-31 |
| JP3295786B2 true JP3295786B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=16316213
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19393693A Expired - Fee Related JP3295786B2 (ja) | 1993-07-10 | 1993-07-10 | 機器の制御装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3295786B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4397104B2 (ja) * | 2000-05-26 | 2010-01-13 | いすゞ自動車株式会社 | 特性値同定方法及び装置 |
| JP4305257B2 (ja) * | 2004-04-14 | 2009-07-29 | トヨタ自動車株式会社 | 自動適合装置 |
| JP4978187B2 (ja) * | 2006-12-28 | 2012-07-18 | トヨタ自動車株式会社 | 内燃機関の制御システムおよび制御方法 |
| JP4630354B2 (ja) * | 2008-05-28 | 2011-02-09 | 本田技研工業株式会社 | Δς変調アルゴリズムを用いてプラントを制御する制御装置 |
| JP5804918B2 (ja) * | 2011-12-01 | 2015-11-04 | 三菱重工業株式会社 | シミュレーションシステム、シミュレーション実行方法およびプログラム |
| JP5763598B2 (ja) * | 2012-07-31 | 2015-08-12 | 株式会社日立製作所 | プラント制御装置、プラント制御方法及びプラント制御プログラム |
-
1993
- 1993-07-10 JP JP19393693A patent/JP3295786B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0728504A (ja) | 1995-01-31 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |