JP3799790B2 - 慣性モーメント同定方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、エンジン試験装置において、エンジン制御を行う場合、プリ運転としてエンジン慣性を計測する慣性モーメント同定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来のエンジン慣性モーメント同定方法について述べるに、二慣性系は、反共振周波数ω₁より十分低い周波数領域においては一慣性系となる。図４は一慣性系ブロック図で、エンジントルクＴ_Eは、同定中においては常に零とする。図５に示すように、エンジン慣性モーメントの同定は、ダイナモトルク指令Ｔ_LCに低周波正弦波sin(ω_nt)を入力し、ダイナモ速度（実速度）と一慣性系モデル速度の差が零となるように同定機構によりモデル慣性を調整して行う。
【０００３】
図５において、１は一慣性系モデル部で、このモデル部１に低周波正弦波sin(ω_nt)が供給される。低周波正弦波は、調整が可能なモデル慣性部２にも供給される。一慣性系モデル部１とモデル慣性部２の出力は、偏差部３に入力されて偏差が採られ、その偏差信号は前記正弦波と９０゜位相がずれた信号cos(ω_nt)と乗算されて直流分発生部４に入力される。この直流分発生部４の直流分が同定機構部５に供給される。同定機構部５は、直流分に従ってモデル慣性部２を調整してエンジン慣性モーメントを同定する。
【０００４】
次に、図５のように構成されたエンジン慣性モーメント同定方法の動作を述べる。一慣性系モデル部１とモデル慣性部２におけるダイナモ速度とモデル速度は、両者の慣性モーメント差により速度誤差が（１）式に示すようになる。
【０００５】
【数１】

【０００６】
なお、（１）式を周波数伝達関数で表現すると（２）式のようになる。
【０００７】
【数２】

【０００８】
ここで、同定信号として、ダイナモトルク指令Ｔ_LC＝sin(ω_nt)（ω_n＜＜ω₁、ω_n：同定信号の周波数成分、ω₁：反共振周波数）を一慣性系モデル部１とモデル慣性部２に入力した時、誤差分は、次式（３）のようになる。
【０００９】
【数３】

【００１０】
上記（３）式と同定信号に対して９０゜位相のずれた信号cos(ω_nt)を乗算し、積分することにより、慣性項と粘性項の差により、e(t)に、次の（４）式に示す慣性モーメント差による速度差の直流分m(t)が生ずる。
【００１１】
【数４】

【００１２】
エンジン慣性モーメントは、得られた直流分m(t)が零であるとき、モデルと真値の慣性モーメントが等しくなり、ダイナモ慣性も既知であることから真値に同定される。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように構成された慣性モーメント同定方法は、直流分m(t)によってモデル慣性モーメントを同定すると、一周期Ｔ（秒）毎の調整が必要になり、収束性が低下し、また直流分m(t)が零となる時、粘性項（機械損失分）が含まれる場合、粘性項により同定されるモデル慣性Jmは、次の（５）式のようになり、同定結果は（５）式の右辺第２項の粘性項による誤差が生じるという問題があった。
【００１４】
【数５】

【００１５】
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、粘性項による誤差分を補償することができるようにした慣性モーメント同定方法を提供することを課題とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この発明は、上記の課題を達成するために、ダイナモトルク指令を一慣性モデル工程に入力して出力にダイナモ速度Ｎ _D を得た後、そのダイナモ速度に同位相の正弦波ｓｉｎ（ω _n ｔ）と９０゜位相がずれた余弦波ｃｏｓ（ω _n ｔ）を乗算し積分した後、下記（１９）、（２０）式により慣性項ｍ_d（ｔ）と粘性項ｍ _j （ｔ）の二値の直流分を得、この二値の直流分を比較して比を取り、この比と前記粘性項による誤差分とを対比した後、前記粘性項による誤差分を補償するため、同定されたモデル慣性Ｊｍを下記（１８）式で補正して、真の慣性モーメントＪを同定するようにしたことを特徴とするものである。
但し、ω _n はモータ回転数検出値、Ｄはダイナモ慣性モーメントである。
【数１８】

【数１９】

【数２０】

【００１７】
【発明の実施の形態】
以下この発明の実施の形態を図面に基づいて説明するに、前述した粘性項による誤差分を補償するために、ダイナモトルク指令に正弦波Ｔ_LC＝sin(ω_nt)を挿入した時、検出したダイナモ速度Ｎ_Dからω_n・Ｊ（ω_n：モータ回転数検出値、：真の慣性モーメント）とＤ（ダイナモ慣性モーメント）に基づく直流分を慣性同定方法を同じ原理で取り出す。
【００１８】
図１において、まず、一慣性モデル工程１１は、ダイナモトルク指令とダイナモ速度の関係から（６）式のように近似できる。
【００１９】
【数６】

【００２０】
なお、（６）式を周波数伝達関数で表現すると、次式に示す（７）式のようになる。
【００２１】
【数７】

【００２２】
ここで、ダイナモトルク指令Ｔ_LCを一慣性モデル工程１１に入力すると、出力には、次の（８）式に示すようなダイナモ速度Ｎ_Dが得られる。
【００２３】
【数８】

【００２４】
一慣性モデル工程１１の出力に得られたダイナモ速度Ｎ_Dを乗算積分工程１２に入力し、この工程１２で、ダイナモ速度Ｎ_Dに対して同位相の正弦波sin(ω_nt)と、９０゜(π／２)位相のずれた余弦波cos(ω_nt)をそれぞれ乗算し、積分すると、次式（９）、（１０）により慣性項と粘性項の二値の直流分が直流分発生工程１３で得られる。
【００２５】
【数９】

【００２６】
【数１０】

【００２７】
上記（９）式、（１０）式で得られた二値直流分は、二値直流分比較工程１４で比較されると、次式（１１）のようになる。
【００２８】
【数１１】

【００２９】
ここで、前述した慣性同定方法の結果における粘性項による誤差分と、上記（１１）式とを対比すると、次の（１２）式の関係が得られる。
【００３０】
【数１２】

【００３１】
上記関係を用いて同定されたモデル慣性（５）式を書く直すと、次の（１３）式が得られる。
【００３２】
【数１３】

【００３３】
よって、粘性項による誤差分を補償工程１５で補償するため、同定されたモデル慣性を、以下の（１４）式で補正することにより、真の慣性モーメントを同定することができるようになる。
【００３４】
【数１４】

【００３５】
なお、上記（１４）式による粘性項補償法を用いた同定法の妥当性を確認するためシミュレーションにより検証した。図２に示す実一慣性モデルで、慣性モーメント（単位慣性モーメント：1.89）、粘性項（2.0）として同定シミュレーションを行った。その結果を図３に示す。図３から粘性項が含まれている場合において、慣性モデルを1.5倍ずらして設定しても、真値に同定されることが明らかである。
【００３６】
【発明の効果】
以上述べたように、この発明によれば、ダイナモトルク指令に正弦波を入力し、検出したダイナモ速度を用いて慣性項と粘性項の直流分を検出し、これらから誤差分を補償するようにしたことにより、粘性項を含む場合においても、慣性モデルは真値を同定することができる利点がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態を述べる工程図。
【図２】実一慣性モデルを示すブロック図。
【図３】実施の形態を用いた同定シミュレーション結果を示す特性図。
【図４】一慣性系を示すブロック図。
【図５】エンジン慣性モーメント同定方法を示すブロック図。
【符号の説明】
１１…一慣性モデル工程
１２…乗算積分工程
１３…直流分発生工程
１４…二値直流分比較工程
１５…補償工程

Claims (1)

1. 一慣性モデル部と調整可能なモデル慣性部を備え、モデル部と慣性部との偏差出力信号に正弦波と９０゜位相のずれた余弦波を乗算積分して慣性項と粘性項の差による直流分を得、その直流分を同定機構に供給してモデル慣性部を同定する際に、粘性項による誤差分が生じる慣性モーメント同定方法において、
   ダイナモトルク指令を一慣性モデル工程に入力して出力にダイナモ速度Ｎ _D を得た後、そのダイナモ速度に同位相の正弦波ｓｉｎ（ω _n ｔ）と９０゜位相がずれた余弦波ｃｏｓ（ω _n ｔ）を乗算し積分した後、下記（１６）、（１７）式により慣性項ｍ_d（ｔ）と粘性項ｍ _j （ｔ）の二値の直流分を得、この二値の直流分を比較して比を取り、この比と前記粘性項による誤差分とを対比した後、前記粘性項による誤差分を補償するため、同定されたモデル慣性Ｊｍを下記（１５）式で補正して、真の慣性モーメントＪを同定するようにしたことを特徴とする慣性モーメント同定方法。
   但し、ω _n はモータ回転数検出値、Ｄはダイナモ慣性モーメントである。
   

   

   

   

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