JP3303784B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、制御対象の動作状
態を検出して、その動作状態が目標状態となるように制
御対象をフィードバック制御する制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、この種の制御装置では、制御
対象の動作状態をセンサ等を用いて検出し、その検出し
た実動作状態と目標状態との偏差及び予め設定された制
御ゲイン（所謂フィードバックゲイン）を用いて制御対
象の制御量を算出し、その算出した制御量にて制御対象
を制御するようにされている。

【０００３】また、こうした制御装置では、制御ゲイン
を大きくすれば、制御対象の実動作状態と目標状態との
偏差が大きいときに、制御対象を目標状態に向けて速や
かに変化させることができ、制御の応答性を向上するこ
とはできるが、実動作状態が目標状態に近付いた際に、
実動作状態が目標状態を横切るオーバシュートやアンダ
シュート（以下、オーバシュート及びアンダシュートを
総称してオーバシュートという）が発生し、その後、制
御対象の動作状態を目標状態に収束させるのに時間がか
かるといった問題があり、逆に、制御ゲインを小さくす
れば、こうしたオーバシュートの問題を防止して、制御
の安定性を向上することはできるものの、制御の応答性
が低下する、といった問題がある。

【０００４】そこで、従来より、こうした制御の応答性
と安定性とを両立するために、様々の提案がなされてい
る。例えば、車両の走行速度を目標速度にフィードバッ
ク制御する定速走行装置においては、制御対象である車
両の加速度等から走行抵抗（換言すれば制御対象に加わ
る外部負荷）を求め、この走行抵抗の値で制御ゲインを
補正することにより、オーバシュートを防止するとか
（特開平６−６４４６１号公報参照）、オーバシュート
の初期発生時に制御ゲインを変更して、オーバシュート
発生後の制御の収束性を向上するとか（特開平３−２２
７３４号参照）、或いは、制御開始時の車両の加速度に
応じて制御ゲインを設定することにより、オーバシュー
トを防止する（特開昭６０−７１３４１号公報参照）、
といったことが提案されている。

【０００５】また、定速走行装置以外の制御でも、例え
ば、内燃機関のアイドル回転数を目標回転数に制御する
アイドル回転制御等では、目標状態（目標回転数）と実
動作状態（実アイドル回転数）との偏差に応じて制御ゲ
インを設定することにより、オーバシュートを防止する
ことが行われている。

【０００６】つまり、従来の制御装置では、制御の応答
性を確保しつつ、オーバシュートを防止するために、制
御対象に加わる外部負荷や制御開始時の制御対象の挙
動、或いは、制御中の目標状態と実動作状態との偏差等
に基づき、制御ゲインを設定するようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかし、こうした従来
の対策は、制御ゲインを制御対象の動作状態等から一義
的に設定するものであり、制御ゲイン設定後の制御対象
の挙動を予測することはしていないので、オーバシュー
トを確実に防止することは困難であり、オーバシュート
を確実に防止するには、制御ゲインをある程度小さな値
に設定する必要があった。つまり、上記従来の対策で
は、制御の応答性と安定性という相反する要求を充分満
足することはできず、オーバシュートを確実に防止する
には、制御の応答性をある程度犠牲にしなければならな
いという問題があった。

【０００８】本発明は、こうした問題に鑑みなされたも
のであり、制御対象を目標状態にフィードバック制御す
る制御装置において、制御の応答性を確保しつつ、オー
バシュートの発生をより確実に防止できるようにするこ
とを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
めになされた請求項１に記載の制御装置においては、検
出手段が、制御対象の実動作状態を検出し、制御量算出
手段が、その検出された実動作状態と目標状態との偏差
及び制御ゲインに基づき、制御対象を目標状態に制御す
るための制御量を算出する。また、推定手段が、検出手
段にて検出された実動作状態の過去から現在迄の変化に
基づき、制御対象の所定時間後の動作状態を推定し、判
定手段が、その推定された推定動作状態が現在の実動作
状態から目標状態を横切ったオーバシュート状態となる
か否かを判断する。そして、判定手段にて推定動作状態
がオーバシュート状態になると判断されると、補正手段
が、制御ゲインを通常よりも小さい値に補正する。

【００１０】つまり、本発明の制御装置においては、制
御量算出手段にて算出された制御量に従い制御対象をフ
ィードバック制御しているときに、制御対象の現在から
所定時間後の動作状態を予測し、その予測した動作状態
（推定動作状態）が目標状態を横切り、オーバシュート
（詳しくは、オーバシュート又はアンダシュート）する
場合には、制御ゲインを小さい値に補正する。

【００１１】このため、本発明によれば、制御の応答性
を確保するために制御ゲインに大きな値を設定したとし
ても、オーバシュートの発生が予測されると、制御ゲイ
ンが自動的に小さな値に補正されることになり、制御量
の算出に用いる制御ゲインには、オーバシュートの発生
を防止し得る範囲内で、できるだけ大きな値を設定する
ことが可能になる。よって、本発明によれば、従来の制
御装置では達成できなかった、制御の応答性及び安定性
を共に向上するという要求を、満足することが可能にな
る。

【００１２】ここで、推定手段としては、例えば、検出
手段にて検出された過去から現在に至る実動作状態の変
化を時間の関数として求め、その関数から所定時間後の
動作状態（推定動作状態）を予測するように構成しても
よいが、このようにすると、推定動作状態の予測演算に
時間がかかり、制御の応答性が悪化するとか、或いは、
予測演算を高速に行うために高価な演算装置（ＣＰＵ
等）を用いなければならず、制御装置を安価に実現する
ことができない、といった問題が生じる。

【００１３】そこで、こうした問題を発生させることな
く、推定手段を実現するには、推定手段を、現在の実動
作状態と所定時間前の実動作状態との偏差Ａに基づき、
動作状態が経過時間に対して一定の比率で変化するもの
として、所定時間経過後の動作状態を推定するように構
成するとよい。

【００１４】つまり、この場合、推定手段を、例えば、
現在の動作状態と所定時間Ｔａ前の実動作状態との偏差
Ａと、その偏差Ａの時間間隔Ｔａとの比Ａ／Ｔａに、現
在から推定すべき動作状態までの時間間隔Ｔｏを乗じる
ことにより、推定動作状態（＝Ｔｏ×Ａ／Ｔａ）を求め
るように構成すればよく、高速演算可能な高価な演算装
置を用いることなく、推定動作状態を速やかに求めるこ
とが可能になる。また、例えば、偏差Ａを求めた現在か
ら過去までの時間間隔Ｔａと、現在から推定する未来の
動作状態までの時間間隔Ｔｏとを同一にすれば、推定手
段としては、現在の実動作状態に偏差Ａを加算（又は減
算）するよう構成すればよく、推定動作状態をより簡単
に求めることが可能になる。

【００１５】次に、補正手段としては、例えば、現在の
制御ゲインに予め設定された定数（１より小さい値）を
乗じることによって、制御ゲインを小さい値に補正する
ようにしてもよいが、この場合、制御ゲインの補正割合
が固定されてしまい、推定動作状態のオーバシュートの
程度に応じて制御ゲインを補正することができず、制御
ゲインの補正の結果得られる制御対象の目標状態への収
束状況にばらつきが生じ、制御精度が低下することが考
えられる。

【００１６】従って、制御対象をより速やかに目標状態
に収束させるには、請求項２に記載のように、補正手段
を、現在の実動作状態と目標状態との偏差Ｂ及び現在の
実動作状態と推定動作状態との偏差Ｃを各々算出し、各
偏差Ｂ，Ｃの比Ｂ／Ｃを現在の制御ゲインに乗じること
で、制御ゲインを補正するように構成することが望まし
い。つまり、補正手段をこのように構成すれば、推定動
作状態の目標状態からのオーバシュートの程度に応じ
て、制御ゲインを補正することが可能になり、制御対象
をより速やかに目標状態に収束させることが可能にな
る。

【００１７】また次に、制御に用いる制御ゲインとして
は、予め設定された固定値を用い、推定動作状態のオー
バシュートを判定した際には、その固定値を通常よりも
小さな値に補正するようにしてもよいが、より好ましく
は、請求項３に記載のように、検出手段にて検出された
制御対象の実動作状態と目標状態との偏差に基づき、そ
の偏差が大きいほど大きくなるように制御ゲインを設定
する設定手段を設け、制御量算出手段が制御量を算出す
る際には、その設定手段にて設定された制御ゲインを用
いるようにするとよい。

【００１８】つまり、このようにすれば、実動作状態と
目標状態との偏差が大きい場合には、制御ゲインに大き
い値を設定して、制御対象を目標状態に速やかに近付け
ることができ、実動作状態と目標状態との偏差が小さい
場合には、制御ゲインを小さくして、制御対象が目標状
態からオーバシュートするのを抑制できる。そして、こ
の場合にも、推定動作状態がオーバシュートする場合に
は、補正手段が、設定手段にて設定された制御ゲインを
小さい値に補正するので、オーバシュートをより確実に
防止することが可能になる。

【００１９】ところで、本発明（請求項１〜３）によれ
ば、制御対象の未来の動作状態を推定して、その推定動
作状態が目標状態からオーバシュートする場合には、制
御ゲインを小さい値に補正するので、従来装置に比べ、
制御対象の目標状態からのオーバシュートをより確実に
抑制することはできるが、制御対象の動作条件等によっ
ては、制御対象が目標状態からオーバシュートすること
も考えられる。

【００２０】そして、実際にオーバシュートが発生して
しまった場合、補正手段による制御ゲインの補正動作を
そのまま実行させていると、オーバシュート後、制御対
象を目標状態に戻すために、今までとは逆方向に制御す
る際の制御ゲインも小さい値に補正されることになり、
制御の収束性が却って悪化してしまうことも考えられ
る。

【００２１】そこで、本発明（請求項１〜３）において
は、更に、請求項４に記載のように、補正禁止手段を設
け、フィードバック制御実行中に制御対象が目標状態か
らオーバシュートした場合には、その後、目標状態が所
定値以上変化するか、又は、制御対象に加わる外部負荷
の変化によって実動作状態と目標状態との偏差が所定値
以上に増大するまで、補正手段による制御ゲインの補正
を禁止するように構成することが望ましい。

【００２２】つまり、このように構成すれば、制御ゲイ
ンを補正したにもかかわらず、オーバシュートが発生し
てしまった際には、制御を通常の制御ゲインに基づく制
御に戻して、制御対象を目標状態により速やかに収束さ
せることが可能になる。また、補正禁止手段としては、
請求項５に記載のように、フィードバック制御の結果、
オーバシュートが発生した場合だけでなく、実動作状態
と目標状態との偏差が所定値以下になった際にも、その
後、目標状態が所定値以上変化するか、又は、制御対象
に加わる外部負荷の変化によって実動作状態と目標状態
との偏差が所定値以上に増大するまで、補正手段による
制御ゲインの補正を禁止するようにしてもよい。

【００２３】そして、このようにすれば、制御対象が目
標状態付近に制御されている条件下で、制御ゲインを小
さい値に補正してしまい、制御の収束性が低下するよう
になる、といったことを防止でき、制御性能をより向上
することが可能になる。尚、請求項４又は５において、
補正禁止手段は、補正手段による制御ゲインの補正を禁
止すると、その後、目標状態が所定値以上変化するか、
又は、制御対象に加わる外部負荷の変化によって実動作
状態と目標状態との偏差が所定値以上に増大した際に、
制御ゲインの補正の禁止を解除するが、これは、制御目
標が変化する制御装置では、目標状態が所定値以上変化
すると、その目標状態に向けた新たなフィードバック制
御を開始することになり、また、制御目標が一定の制御
装置では、外部負荷の変化によって実動作状態と目標状
態との偏差が増大すると、その変化した負荷条件の下で
新たなフィードバック制御を開始することになるためで
ある。

【００２４】つまり、補正禁止手段は、制御開始後、制
御対象の動作状態が目標状態に一旦近付き、目標状態か
らオーバシュートしてしまったときや、或いは、制御対
象を略目標状態に制御できた際には、その後、制御対象
の実動作状態が目標状態に収束するまでの間、補正手段
による補正動作を禁止することにより、制御対象の実動
作状態を目標状態に速やかに収束させるためのものであ
り、目標状態の変化或いは外部負荷の変化によって実動
作状態と目標状態との偏差が増大して、今までとは異な
る条件下でのフィードバック制御を開始する際には、補
正手段による補正動作を再開させて、制御対象が目標状
態からオーバシュートするのを防止できるようにしてい
るのである。

【００２５】また、補正禁止手段は、上記条件下で、補
正手段による補正動作を禁止させるものであるが、その
動作を禁止させるに当たっては、補正手段の動作のみを
禁止させるようにしてもよく、制御ゲインの補正を行う
のに必要な手段（つまり、推定手段，判定手段，及び補
正手段）の動作を全て停止させるようにしてもよい。そ
して、このように推定手段，判定手段，及び補正手段の
動作を停止させるようにすれば、制御装置をマイクロコ
ンピュータにて実現した場合に、これら各手段としての
機能を実現する演算処理を全て停止すればよいため、マ
イクロコンピュータの処理の負担を軽減できる。

【００２６】また次に、本発明（請求項１〜請求項５）
の制御装置は、制御対象をフィードバック制御する装置
であれば、どのような制御装置にも適用できるが、例え
ば、請求項６に記載のように、制御対象が、通電経路に
設けられたスイッチング素子のＰＷＭ制御（パルス幅変
調制御）によって通電電流量が制御される誘導性負荷で
ある場合には、上記効果をより有効に発揮することがで
きる。尚、誘導性負荷としては、例えば、後述実施例の
ソレノイド等、電磁弁や電磁アクチュエータに設けられ
るソレノイドが挙げられる。

【００２７】即ち、請求項６に記載の制御装置では、ま
ず、検出手段が、誘導性負荷への通電電流量を検出す
る。ところが、この検出手段からの検出信号は、誘導性
負荷の通電電流量がＰＷＭ制御されることから、脈動し
てしまう。そこで、制御量算出手段は、検出手段からの
検出信号を、この検出信号を平滑化する平滑化手段を介
して取り込み、その取り込んだ平滑化後の検出信号の値
が、誘導性負荷に流すべき目標電流に対応した目標値と
なるように、スイッチング素子をＰＷＭ制御するための
制御量（具体的には、スイッチング素子をオン・オフさ
せるパルス幅変調信号のデューティ比やそのパルス幅
等）を算出する。そして、このような制御装置では、制
御量算出手段で制御量の算出に使用する検出信号値が、
平滑化手段によって平滑化されているので、誘導性負荷
に実際に流れた電流の変化に対して遅れることになり、
制御の応答性が低下する。

【００２８】しかし、本発明（請求項１〜請求項５）に
よれば、制御ゲインを、オーバシュートを抑制し得る範
囲内で最大に設定することができることから、検出信号
のフィードバック系で生じる遅れを、制御ゲインを大き
くすることにより補うことができる。このため、請求項
６に記載の制御装置によれば、従来、誘導性負荷の通電
電流量をＰＷＭ制御する装置において問題となっていた
制御の遅れを抑制することが可能となり、上述した本発
明の効果を極めて有効に発揮することができるようにな
る。

【００２９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施例を図面と
共に説明する。図１は、本発明が適用された自動車用電
子制御装置（以下ＥＣＵという）２の概略構成を表す構
成図である。

【００３０】ＥＣＵ２は、自動車に搭載された自動変速
機の変速段やロックアップ等を制御する自動変速機制御
（ＡＴ制御）用の制御装置であり、ＡＴ制御のための各
種演算処理を実行する制御回路１０として、ＣＰＵ，Ｒ
ＯＭ，ＲＡＭ等からなるマイクロコンピュータを備えて
いる。この制御回路１０には、車速センサ，シフト位置
センサ等の各種センサからの検出信号やエンジン制御装
置からのエンジン状態信号（回転数，スロットル開度等
を表す信号）が入力される。そして、制御回路１０は、
予めＲＯＭに記憶された制御プログラムに従い、これら
入力信号に基づきＡＴ制御のための各種演算処理を実行
し、その演算結果に基づき自動変速機に設けられたソレ
ノイド等の各種アクチュエータを制御する。

【００３１】そこで、本実施例では、本発明を具体化し
たフィードバック制御の一例として、制御回路１０が、
自動変速機のライン圧（油圧）制御のために、誘導性負
荷であるライン圧制御用ソレノイド（以下単にソレノイ
ドという）１２に流れるソレノイド電流ｉsmをフィード
バック制御する場合について説明する。

【００３２】図１に示す如く、制御対象であるソレノイ
ド１２の一端には、バッテリ電圧ＶBTが印加されてお
り、ＥＣＵ２には、ソレノイド１２の他端をグランドラ
インに接地するか否かを切り換えるスイッチング用のト
ランジスタ１４が設けられている。

【００３３】トランジスタ１４は、コレクタがソレノイ
ド１２に接続され、エミッタが抵抗１６を介して、グラ
ンドラインに接地されたＮＰＮトランジスタにて構成さ
れている。このため、トランジスタ１４のオン時には、
トランジスタ１４，抵抗１６の経路で、ソレノイド１２
に電流（ソレノイド電流）ｉsmが流れる。尚、抵抗１６
は、このとき（つまりトランジスタのオン時）に流れる
ソレノイド電流ｉsmを電圧値として検出するためのもの
である。

【００３４】また、トランジスタ１４のコレクタには、
ダイオードＤのアノードが接続され、ダイオードＤのカ
ソードは、抵抗１７を介して、バッテリ電圧ＶBTが印加
されているソレノイド１２の一端に接続されている。ダ
イオードＤは、トランジスタ１４がオンからオフに変化
（ターンオフ）したとき、ソレノイド１２に蓄積された
エネルギにより、トランジスタ１４のコレクタ側に高電
圧が発生するのを防止するためのものであり、トランジ
スタ１４のターンオフ後は、ソレノイド１２に蓄積され
たエネルギが放出されるまで、ソレノイド電流ｉsmを流
し続ける。また、抵抗１７は、このとき（つまりトラン
ジスタ１４のオフ時）に流れるソレノイド電流ｉsmを電
流値として検出するためのものであり、上記抵抗１６と
共に、検出手段として機能する。

【００３５】そして、この抵抗１６及び抵抗１７の両端
電圧は、オペアンプからなる差動増幅器１８にて増幅さ
れ、更に、積分器等からなる平滑化手段としての平滑回
路２０にて平滑された後、制御回路１０に入力される。
また、制御回路１０は、平滑回路２０から入力されるソ
レノイド電流ｉsmの検出電圧ＶsmをＡ／Ｄ変換するＡ／
Ｄ変換器を内蔵しており、Ａ／Ｄ変換器を介して入力さ
れた電圧値（検出電圧Ｖsm）からソレノイド電流ｉsmを
検知して、このソレノイド電流ｉsmがライン圧制御に必
要な目標電流ｉtgt となるように、トランジスタ１４を
オン・オフさせる。

【００３６】即ち、制御回路１０は、図２に示すよう
に、自動変速機のライン圧を目標油圧に制御するのに必
要な目標電流ｉtgt から、検出電圧Ｖsmに対応した目標
電圧Ｖtgt を設定し、これら各電圧の偏差に基づき、検
出電圧Ｖsmを目標電圧Ｖtgt に制御するためのパルス幅
変調信号（ＰＷＭ信号）を生成し、このＰＷＭ信号をト
ランジスタ１４のベースに出力することにより、トラン
ジスタ１４をオン・オフさせて、検出電圧Ｖsm （延い
てはソレノイド電流ｉsm）を目標電圧Ｖtgt （延いては
目標電流ｉtgt ）に制御する。

【００３７】尚、図２において、ソレノイド電流ｉsmに
おけるの領域は、ＰＷＭ信号がHighレベルで、トラン
ジスタ１４がオン状態であるときに、抵抗１６を介して
検出されるソレノイド電流ｉsmを表し、の領域は、Ｐ
ＷＭ信号がLow レベルで、トランジスタ１４がオフ状態
であるときに、抵抗１７を介して検出されるソレノイド
電流ｉsmを表す。

【００３８】ところで、このようなフィードバック制御
系では、検出値（検出電圧Ｖsm）は、制御の結果得られ
る値であり、実際値（ソレノイド１２に実際に流れた電
流値ｉsm）に対して遅れを有する。また、特に本実施例
では、ＰＷＭ制御によってソレノイド電流ｉsmが脈動す
るため、制御回路１０に検出値として入力される検出電
圧Ｖsmが脈動することのないよう、検出電圧Ｖsmを、平
滑回路２０で平滑した後制御回路１０に入力しているこ
とから、その遅れはより大きくなる。

【００３９】このため、ソレノイド１２に実際に流れた
ソレノイド電流（実電流）と、制御回路１０側で検知可
能なソレノイド電流（検出電流）とは、ソレノイド電流
ｉsmが目標電流ｉtgt 付近で安定している際には、図３
（ａ）に示すように、略一対一で対応するものの、ソレ
ノイド電流ｉsmを目標電流ｉtgt に追従させているフィ
ードバック制御の過渡時には、図３（ｂ）に示すよう
に、検出電流と実電流とが対応せず、検出遅れが生じて
しまう。

【００４０】そして、このような検出遅れは、各種制御
条件によって変化し、一義的に決まるものではないた
め、制御量としてＰＷＭ信号のデューティ比を設定する
際の制御ゲイン（フィードバックゲイン）を、前述の従
来装置のように、検出値と目標値との偏差等に基づき設
定するようにしただけでは、上記検出遅れによって生じ
るオーバシュートを良好に抑制することができず、図２
に示すように、目標電圧Ｖtgt が設定されてフィードバ
ック制御を開始した時点ｔ１から、検出電圧Ｖsmが目標
電圧Ｖtgt に一旦達した後も、オーバシュートによって
検出電圧Ｖsmが変動し、検出電圧Ｖsmが目標電圧Ｖtgt
に収束するのに時間がかかる、といった問題が生じる。
尚、オーバシュートを防止するには、フィードバックゲ
インを小さくすればよいが、フィードバックゲインを小
さくすると制御の応答性が低下するため、本実施例のよ
うな制御の応答性が要求されるシステムでは採用できな
い。

【００４１】そこで本実施例では、例えば、ソレノイド
１２に流す目標電流ｉtgt が０ｍＡから１０００ｍＡに
変化した際に、ソレノイド電流ｉsmが目標電流ｉtgt の
９０％に達するまでの時間が４０ｍsec.になるようにし
（換言すれば、制御の応答性を確保し）、しかも、ソレ
ノイド電流ｉsmが目標電流ｉtgt を横切るオーバシュー
トを防止できるようにするために、検出電圧Ｖsmの過去
からの変化に基づき、未来の検出電圧を予測し、その予
測結果から検出電圧Ｖsmがオーバシュートするか否かを
判定して、予測結果がオーバシュートする際には、制御
に用いるフィードバックゲインを小さい値に補正するよ
うにしている。

【００４２】以下、このように自動変速機のライン圧を
目標油圧に制御するために制御回路１０にて実行される
制御処理を、図４に示すフローチャートを用いて詳しく
説明する。図４に示す如く、制御回路１０は、トランジ
スタ１４へのＰＷＭ信号（Highレベル）の出力時間（つ
まり制御量）を演算するための制御量演算処理（図４
（ａ）参照）を、例えば５ｍsec.毎の割り込み処理にて
実行し、平滑回路２０から入力される平滑後の検出電圧
ＶsmをＡ／Ｄ変換器を介して取り込む検出処理（図４
（ｂ）参照）を、例えば１ｍsec.毎の割り込み処理にて
実行し、ＡＴ制御のために図示しない制御目標設定処理
にて演算された目標油圧（目標ライン圧）に基づき、図
５に例示する目標電流算出用マップを用いて、ソレノイ
ド１２に流す目標電流ｉtgt を算出する目標電流算出処
理（図４（ｃ）参照）を、例えば２５ｍsec.毎の割り込
み処理にて実行する。

【００４３】また、制御量演算処理では、まずＳ１１０
（Ｓはステップを表す）にて、上記目標電流算出処理に
て算出された目標油圧に対応した目標電流ｉtgt を、検
出処理にて取り込まれる検出電圧Ｖsmに対応した電圧値
（目標電圧Ｖtgt ）に変換する目標電圧算出処理を実行
する。そして、続くＳ１２０では、この算出された目標
電圧Ｖtgt と検出電圧Ｖsmとの偏差（Ｖtgt −Ｖsm)を
求め、この電圧偏差から、フィードバック制御のための
フィードバックゲイン△Ｔを算出する、制御ゲイン設定
手段としての処理を実行する。

【００４４】このフィードバックゲイン△Ｔの算出に
は、図６に示す如き特性のフィードバックゲイン算出用
マップが使用され、フィードバックゲイン△Ｔは、この
マップを用いた選択又は補間により、上記偏差（Ｖtgt
−Ｖsm）が小さい程小さく、偏差（Ｖtgt −Ｖsm）が大
きくなるに従い大きくなるように設定される。尚、上記
マップから明らかなように、本実施例では、電圧偏差が
所定の上限値を越えたときには、フィードバックゲイン
△Ｔは最大値に固定される。

【００４５】また、後述するが、本実施例では、フィー
ドバックゲイン△ＴをそのままＰＷＭ信号の出力時間
（Highレベル時間）に加えることにより、ソレノイド電
流をＰＷＭ制御する際のＰＷＭ信号のデューティ比を決
定することから、フィードバックゲイン△Ｔは、目標電
圧Ｖtgt が検出電圧Ｖsmよりも大きく、偏差（Ｖtgt −
Ｖsm）が正となる場合には、ＰＷＭ信号のデューティ比
（延いてはソレノイド電流）を増加させるために、偏差
と同じ正の値に設定され、逆に、偏差（Ｖtgt −Ｖsm）
が負の場合には、ソレノイド電流を減少させるために、
偏差と同じ負の値に設定される。

【００４６】次に、このようにフィードバックゲイン△
Ｔが設定されると、今度は、Ｓ１３０にて、検出処理に
て所定時間前（詳しくは所定サンプリング周期前）に取
り込まれた過去の検出電圧Ｖsm(i-n) から現在の検出電
圧Ｖsm(i) 迄の検出電圧Ｖsmの変化から、所定時間後の
検出電圧Ｖsm(i+m) を予測する、推定手段としての処理
を実行する。

【００４７】尚、上記各検出電圧Ｖsmに付与した添え字
(i) は、検出電圧Ｖsmが検出処理で求められた最新の値
であることを表し、添え字(i-n) は、検出電圧Ｖsmが検
出処理でｎ回前に検出された値であることを表し、添え
字(i+m) は、検出電圧Ｖsmが、現在のフィードバック制
御をそのまま続けた場合に、電圧検出処理を現時点から
ｍ回実行した際に得られると推定される予測値であるこ
とを表す。

【００４８】そして、本実施例では、例えば、図７に示
す如く、現時点ｔ(i) の検出電圧Ｖsm(i) と、検出処理
をｎ回前（ｎ＝２）に実行した時（時点ｔ(i-n) ；例え
ば１０ｍsec.前）に得られた検出電圧Ｖsm(i-n) との偏
差Ａを、検出電圧Ｖsm(i) に加えることにより、検出処
理を更にｍ回（ｍ＝２）に実行した際（時点ｔ(i+m)；
例えば１０ｍsec.後） に得られるであろう検出電圧Ｖs
m(i+m) を推定する。

【００４９】こうして、検出電圧Ｖsmの予測値Ｖsm(i+
m) が求められると、今度は、Ｓ１４０に移行して、そ
の予測値Ｖsm(i+m) が、現在の検出電圧Ｖsm(i) から目
標電圧Ｖtgt を横切って、オーバシュート（詳しくはオ
ーバシュート又はアンダシュート）した、オーバシュー
ト状態となるか否かを判断する、判定手段としての処理
を実行する。

【００５０】そして、Ｓ１４０にて、予測結果がオーバ
シュート状態になると判断されると、Ｓ１５０にて、そ
の予測結果に基づき、フィードバックゲイン△Ｔを小さ
い値に補正した後、Ｓ１６０に移行し、Ｓ１４０にて、
予測結果はオーバシュート状態にならないと判断される
と、そのままＳ１６０に移行する。

【００５１】尚、このＳ１５０は、本発明の補正手段と
して機能し、本実施例では、図７に示す如く、現時点ｔ
(i) の検出電圧Ｖsm(i) と目標電圧Ｖtgt との偏差Ｂ
（＝Ｖtgt −Ｖsm(i) ）、及び、現時点ｔ(i) の検出電
圧Ｖsm(i) と予測値Ｖsm(i+m)との偏差Ｃ（＝Ｖsm(i+m)
−Ｖsm(i) ）を夫々求め、これら各偏差Ｂ，Ｃの比Ｂ
／Ｃをフィードバックゲイン△Ｔに乗じることで、フィ
ードバックゲイン△Ｔを通常より小さい値に補正する。

【００５２】そして、Ｓ１６０では、前回求めたＰＭＷ
信号の出力時間Ｔ(i-1) に上記フィードバックゲイン△
Ｔを加算することにより、ＰＷＭ信号の出力時間Ｔ(i)
を求め、時間Ｔ(i) をライン圧制御用の制御量として記
憶する、制御量算出手段としての処理を実行し、当該処
理を一旦終了する。

【００５３】尚、この出力時間Ｔ(i) は、ＰＷＭ信号の
出力周期（例えば、３ｍsec.）に同期して、ＰＷＭ信号
出力用のタイマにセットされ、タイマからは、そのセッ
トされた出力時間Ｔ(i) だけHighレベルとなる信号が出
力される。この結果、トランジスタ１４は、タイマから
周期的に出力されるＰＷＭ信号に従いオン・オフし、ソ
レノイド電流ｉsmを目標電流ｉtgt に制御することにな
る。

【００５４】以上説明したように、本実施例では、制御
対象であるソレノイド１２の動作状態として、ソレノイ
ド電流ｉsmを電圧値に変換した検出電圧Ｖsmを取り込
み、この検出電圧Ｖsmが、制御対象の目標状態である目
標電圧Ｖtgt となるように、ソレノイド電流ｉsmを決定
するトランジスタ１４をフィードバック制御する。そし
て、このフィードバック制御を実行するに当たっては、
まず、フィードバックゲイン△Ｔを、検出電圧Ｖsmと目
標電圧Ｖtgt との偏差に応じて、その偏差が大きいほど
大きくなるように設定し、更に、検出電圧Ｖsmの過去か
らの変化に基づき、所定時間経過後の検出電圧を予測し
て、その予測値（特許請求の範囲に記載の推定動作状
態）が現在の検出電圧Ｖsmから目標電圧Ｖtgt を横切っ
たオーバシュート状態になるか否かを判定して、オーバ
シュート状態になる場合には、現在の検出電圧Ｖsmと目
標電圧Ｖtgt との偏差Ｂ、及び現在の検出電圧Ｖsmと予
測値との偏差Ｃとの比Ｂ／Ｃを、フィードバックゲイン
△Ｔに乗じることで、フィードバックゲイン△Ｔを小さ
い値に補正する。

【００５５】このため、図８に示すように、制御の応答
性を確保しつつオーバシュートを防止するために、単に
フィードバックゲイン△Ｔを検出電圧Ｖsmと目標電圧Ｖ
tgtとの偏差に応じて設定するようにした場合に比べ
て、オーバシュートをより確実に防止することができ
る。

【００５６】つまり、フィードバックゲイン△Ｔを検出
電圧Ｖsmと目標電圧Ｖtgt との偏差に応じて設定するよ
うにした場合、その偏差が大きい場合には、フィードバ
ックゲイン△Ｔを大きくして、検出電圧Ｖsmを目標電圧
Ｖtgt に向けて速やかに変位させ、偏差が小さくなる
と、フィードバックゲイン△Ｔを小さくして、検出電圧
Ｖsmを目標電圧Ｖtgt に向けてゆっくりと変化させるこ
とができるので、フィードバックゲイン△Ｔを固定した
場合に比べて、オーバシュートの発生をある程度抑制す
ることはできるが、本実施例のように、未来の検出電圧
Ｖsmを予測してオーバシュートの有無を判定しなけれ
ば、図８に点線で示すように、検出電圧Ｖsmが目標電圧
Ｖtgt に近付いた際のフィードバックゲイン△Ｔが大き
くなりすぎ、これに伴い、制御量であるＰＷＭ信号（Hi
ghレベル）の出力時間も長くなって、検出電圧Ｖsmが目
標電圧Ｖtgt からオーバシュートしてしまうことがあ
る。

【００５７】しかし、本実施例では、未来の検出電圧Ｖ
smを予測して、その予測値がオーバシュートする場合に
は、その予測値のオーバシュートの程度（つまり前述の
比Ｂ／Ｃ）に応じて、フィードバックゲイン△Ｔを小さ
い値に補正するため、オーバシュートの発生をより良好
に抑制することができるようになるのである。

【００５８】よって本実施例によれば、検出電圧Ｖsmを
目標電圧Ｖtgt に速やかに近付けるといった制御の応答
性と、検出電圧Ｖsmが目標電圧Ｖtgt に近付いた際に、
検出電圧を目標電圧Ｖtgt に速やかに収束させるといっ
た制御の安定性とを、共に満足することができ、自動変
速機のライン圧を目標油圧により速やかにしかも高精度
に制御することが可能になる。

【００５９】ところで、このように本実施例では、検出
電圧Ｖsmの目標電圧Ｖtgt からのオーバシュートを極め
て良好に抑制することができるが、既述したように、オ
ーバシュートは、検出値の実際値からの検出遅れ等、フ
ィードバック制御系の遅れによって生じるものであり、
またこの遅れは各種制御条件によって変化することか
ら、上記のように、制御結果を予測してフィードバック
ゲインを補正するようにしても、オーバシュートを完全
に防止することは困難であり、制御条件によっては、オ
ーバシュートが発生することも考えられる。そして、実
際にオーバシュートが発生してしまった場合にも、上記
のようにフィードバックゲイン△Ｔの補正を行うように
すると、図９に実線で示すように、オーバシュート後の
制御に遅れが生じ、制御の収束性が却って悪化してしま
うことも考えられる。

【００６０】そこで、このような問題が発生する場合に
は、図４（ａ）に示した制御量演算処理を、例えば、図
１０に示すように実行するようにすればよい。即ち、図
１０に示す制御量演算処理においては、Ｓ２１０で、目
標電流ｉtgtから目標電圧Ｖtgt を算出した後、Ｓ２２
０にて、検出電圧Ｖsmが目標電圧Ｖtgt からオーバシュ
ートしてしまったか否かを判断し、検出電圧Ｖsmがオー
バシュートしてしまった場合には、Ｓ２６０にて、予測
許可フラグＦをリセット（値０）することにより、その
後、フィードバックゲインの補正のために実行される処
理（つまり、未来の検出電圧の予測，予測値のオーバシ
ュート判定，フィードバックゲインの補正を行う処理）
を禁止する。

【００６１】また、Ｓ２２０にて、検出電圧Ｖsmが目標
電圧Ｖtgt からオーバシュートしていないと判断された
場合には、Ｓ２３０に移行し、Ｓ２１０にて今回設定さ
れた目標電圧Ｖtgt(i) と前回設定された目標電圧Ｖtgt
(i-1) との偏差の絶対値が所定値Ｋ１以上か否かを判断
し、その偏差が所定値Ｋ１以上であれば、目標電圧Ｖtg
t が大きく変化しており、検出電圧Ｖsmをこの目標電圧
Ｖtgt に向けて制御する新たなフィードバック制御を開
始する必要があるので、Ｓ２４０にて、予測許可フラグ
Ｆをセット（値１）することにより、その後、フィード
バックゲインの補正のために実行される処理を許可す
る。

【００６２】一方、Ｓ２３０にて、目標電圧Ｖtgt(i)
と目標電圧Ｖtgt(i-1) との偏差の絶対値が所定値Ｋ１
未満であると判断されると、目標電圧Ｖtgt は大きく変
化していない（換言すれば前回と同じか変化していても
略同じである）ことから、Ｓ２５０に移行して、現在の
検出電圧Ｖsmと目標電圧Ｖtgt との偏差の絶対値が所定
値Ｋ２以下であるか否かを判断する。そして、検出電圧
Ｖsmと目標電圧Ｖtgt との偏差の絶対値が所定値Ｋ２以
下であり、検出電圧Ｖsm（延いてはソレノイド電流ｉs
m）を、略目標電圧Ｖtgt （延いては目標電流ｉtgt ）
に制御できている場合にも、Ｓ２６０に移行して、予測
許可フラグＦをリセットする。そして、このようにＳ２
４０又はＳ２６０にて、予測許可フラグＦがセット又は
リセットされるか、Ｓ２５０にて、検出電圧Ｖsmと目標
電圧Ｖtgt との偏差の絶対値が所定値Ｋ２を越えている
と判断されると、Ｓ２７０に移行して、上記実施例のＳ
１２０と同様に、目標電圧Ｖtgt と検出電圧Ｖsmとの偏
差（Ｖtgt −Ｖsm）から、フィードバックゲイン△Ｔを
算出する。

【００６３】またＳ２７０でフィードバックゲイン△Ｔ
が算出されると、今度は、Ｓ２８０に移行して、予測許
可フラグＦがセットされているか否かを判断する。そし
て、予測許可フラグＦがセットされていれば、記実施例
のＳ１３０〜Ｓ１５０と同様に、Ｓ２９０にて、現在の
検出電圧Ｖsm(i) と過去の検出電圧Ｖsm(i-n) とに基づ
き所定時間後の検出電圧Ｖsm(i+m) を予測し、Ｓ３００
にて、その予測結果は目標電圧Ｖtgt からオーバシュー
トするか否かを判定し、オーバシュートする場合には、
Ｓ３１０にて、フィードバックゲイン△Ｔを小さい値に
補正する、フィードバックゲイン△Ｔ補正のための一連
の処理を実行した後、Ｓ３２０に移行する。

【００６４】また逆に、Ｓ２８０にて、予測許可フラグ
Ｆがリセット状態であると判断されると、フィードバッ
クゲイン△Ｔの補正は禁止されていることから、Ｓ２９
０〜Ｓ３１０の一連の処理は実行せず、そのままＳ３２
０に移行する。そして、Ｓ３２０では、上記実施例のＳ
１６０と同様、前回求めたＰＭＷ信号の出力時間Ｔ(i-
1) にフィードバックゲイン△Ｔを加算することによ
り、ＰＷＭ信号の出力時間Ｔ(i) を求め、この出力時間
Ｔ(i) をライン圧制御用の制御量として記憶し、当該処
理を一旦終了する。

【００６５】このように、図１０に示した制御量演算処
理では、検出電圧Ｖsmが目標電圧Ｖtgt からオーバシュ
ートしてしまった場合には、予測許可フラグＦをリセッ
トすることにより、その後、目標電圧Ｖtgt が所定値Ｋ
１以上変化するまで、フィードバックゲイン△Ｔの補正
を禁止する。このため、図９に点線で示すように、検出
電圧Ｖsmがオーバシュートした後、検出電圧Ｖsmが目標
電圧Ｖtgt に収束する時間を短縮でき、制御性能を向上
できる。

【００６６】また、目標電圧Ｖtgt が所定値Ｋ１以上変
化した際には、予測許可フラグＦをセットして、フィー
ドバックゲイン△Ｔの補正の禁止を解除するので、検出
電圧Ｖsmを新たな目標電圧Ｖtgt に向けて大きく変化さ
せる必要がある場合には、検出電圧Ｖsmが目標電圧Ｖtg
t からオーバシュートするのを抑制しつつ、検出電圧Ｖ
smを目標電圧Ｖtgt に向けて速やかに変化させることが
できる。

【００６７】また更に、図１０に示した制御量演算処理
では、目標電圧Ｖtgt が所定値Ｋ１以上変化していなけ
れば、目標電圧Ｖtgt と検出電圧Ｖsmとの偏差の絶対値
が所定値Ｋ２以下であるか否か（つまり検出電圧Ｖsmは
略目標電圧Ｖtgt に制御できているか否か）を判断し、
検出電圧Ｖsmを略目標電圧Ｖtgt に制御できている場合
にも、予測許可フラグＦをリセットすることにより、そ
の後、目標電圧Ｖtgtが所定値以上変化するまで、フィ
ードバックゲイン△Ｔの補正を禁止する。このため、検
出電圧Ｖsmを目標電圧Ｖtgt 付近に制御できているにも
かかわらず、フィードバックゲイン△Ｔが小さい値に補
正されて、制御の収束性が低下してしまう、といったこ
とも防止できる。

【００６８】尚、図１０に示した制御量演算処理におい
て、予測許可フラグＦをセット・リセットするために実
行されるＳ２２０〜Ｓ２６０の一連の処理、及び、予測
許可フラグＦに従いフィードバックゲイン△Ｔの補正を
許可するか否かを切り換えるＳ２８０の処理は、本発明
（請求項５，６）の補正禁止手段として機能する。

【００６９】以上、本発明を、自動変速機のライン圧制
御用のソレノイド１２を通電制御する装置に適用した場
合の一実施例について説明したが、本発明は、上記実施
例に限定されるものではなく、種々の態様を採ることが
できる。例えば、上記実施例では、制御対象であるソレ
ノイド１２に流す電流量（ソレノイド電流）をフィード
バック制御するために、目標値と実際値との偏差に応じ
て設定したフィードバックゲイン△Ｔを、前回の制御量
であるＰＷＭ信号の出力時間に加えることで、制御量を
更新するものとして説明したが、目標値と実際値との偏
差に制御ゲイン（フィードバックゲイン）を乗じること
により、制御量を算出する装置であっても、本発明を適
用すれば、上記実施例と同様の効果を得ることができ
る。また、上記実施例では、フィードバックゲイン△Ｔ
は、目標値と実際値との偏差に応じて設定するものとし
て説明したが、フィードバックゲイン△Ｔが予め設定さ
れた固定値に固定された制御装置であっても、本発明を
適用することにより、制御の応答性を低下させることな
く、オーバシュートの発生を防止して、制御の安定性を
向上することが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施例のＥＣＵの概略構成を表す構成図であ
る。

【図２】 実施例の制御回路にて実行されるフィードバ
ック制御の基本動作を説明するタイムチャートである。

【図３】 ソレノイドの実電流と検出電流との関係を説
明する説明図である。

【図４】 制御回路にて実行される制御量演算処理
（ａ）、検出処理（ｂ）、及び目標電流算出処理（ｃ）
を夫々表すフローチャートである。

【図５】 目標電流算出処理の実行時に用いられる目標
電流算出用マップの特性を表す説明図である。

【図６】 制御量演算処理の実行時に用いられるフィー
ドバックゲイン算出用マップの特性を表す説明図であ
る。

【図７】 現在の検出電圧Ｖsm(i) と過去の検出電圧Ｖ
sm(i-n) とから未来の検出電圧Ｖsm(i+m) を推定する手
順を説明する説明図である。

【図８】 実施例の制御回路にて実際に実行されるフィ
ードバック制御の動作及びその効果を説明するタイムチ
ャートである。

【図９】 実施例の制御処理実行時に検出電圧がオーバ
シュートした際の電圧変化を表すタイムチャートであ
る。

【図１０】 制御量演算処理の他の例を表すフローチャ
ートである。

【符号の説明】

２…ＥＣＵ、１０…制御回路、１２…ソレノイド、１４
…トランジスタ、１６…抵抗、１８…差動増幅器、２０
…平滑回路。

フロントページの続き (72)発明者 長田 康二 愛知県刈谷市昭和町１丁目１番地 株式 会社デンソー内 (56)参考文献 特開 平７−20907（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−127701（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−39701（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−77607（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−176104（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−66802（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G05B 13/02

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 制御対象の動作状態を検出する検出手段
   と、 該検出手段にて検出された制御対象の実動作状態と目標
   状態との偏差及び制御ゲインに基づき、前記制御対象を
   目標状態に制御するための制御量を算出する制御量算出
   手段と、 を備え、該算出された制御量に基づき前記制御対象をフ
   ィードバック制御する制御装置において、 前記検出手段により検出された実動作状態の過去から現
   在迄の変化に基づき、前記制御対象の所定時間後の動作
   状態を推定する推定手段と、 該推定手段にて推定された推定動作状態が、現在の実動
   作状態から前記目標状態を横切ったオーバシュート状態
   となるか否かを判断する判定手段と、 該判定手段にて前記推定動作状態がオーバシュート状態
   になると判断されると、前記制御ゲインを小さい値に補
   正する補正手段と、 を設け、 前記推定手段は、現在の実動作状態と所定時間前の実動
   作状態との偏差Ａに基づき、動作状態が経過時間に対し
   て一定の比率で変化するものとして、所定時間経過後の
   動作状態を推定する ことを特徴とする制御装置。
2. 【請求項２】 前記補正手段は、現在の実動作状態と目
   標状態との偏差Ｂ及び現在の実動作状態と前記推定動作
   状態との偏差Ｃを各々算出し、各偏差Ｂ，Ｃの比Ｂ／Ｃ
   を前記制御ゲインに乗じることで、前記制御ゲインを補
   正することを特徴とする請求項１に記載の制御装置。
3. 【請求項３】 前記検出手段にて検出された前記制御対
   象の実動作状態と目標状態との偏差に基づき、該偏差が
   大きいほど大きくなるように前記制御ゲインを設定する
   設定手段を備え、 前記制御量算出手段は、該設定手段にて設定された制御
   ゲインを用いて前記制御量を算出し、 前記補正手段は、前記設定手段にて設定され、前記制御
   量算出手段が前記制御量を算出するのに用いる制御ゲイ
   ンを、更に補正することを特徴とする請求項１又は請求
   項２に記載の制御装置。
4. 【請求項４】 前記制御対象を制御した結果、前記実動
   作状態が前記目標状態を横切った際には、その後、前記
   目標状態が所定値以上変化するか、又は、前記制御対象
   に加わる外部負荷の変化によって実動作状態と目標状態
   との偏差が所定値以上に増大するまで、前記補正手段に
   よる前記制御ゲインの補正を禁止する、補正禁止手段を
   備えたことを特徴とする請求項１〜請求項３いずれか記
   載の制御装置。
5. 【請求項５】 前記補正禁止手段は、前記制御手段を制
   御した結果、前記実動作状態と前記目標状態との偏差が
   所定値以下になった際にも、その後、前記目標状態が所
   定値以上変化するか、又は、前記制御対象に加わる外部
   負荷の変化によって実動作状態と目標状態との偏差が所
   定値以上に増大するまで、前記補正手段による前記制御
   ゲインの補正を禁止することを特徴とする請求項４に記
   載の制御装置。
6. 【請求項６】 前記制御対象は、通電経路に設けられた
   スイッチング素子のＰＷＭ制御によって通電電流量が制
   御される誘導性負荷であり、 前記検出手段は、前記誘導性負荷への通電電流量を検出
   し、 前記制御量算出手段は、前記検出手段からの検出信号
   を、該検出信号を平滑化する平滑化手段を介して取り込
   み、該取り込んだ検出信号の値が、前記誘導性負荷に流
   すべき目標電流に対応した目標値となるように、前記検
   出信号値と前記目標値との偏差及び制御ゲインに基づ
   き、前記スイッチング素子をＰＷＭ制御するための制御
   量を算出することを特徴とする請求項１〜請求項５いず
   れか記載の制御装置。