JP4505340B2 - 制御装置 - Google Patents
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Description
さらに、前述した構成によれば、仮想干渉入力が、所定値と制御対象の出力との偏差の変化速度に応じて算出される。これにより、仮想干渉力に仮想ダンピング特性を与えることができるので、外乱による出力の変動を抑制するのに加えて、そのときの出力の変化速度を抑制でき、したがって、より高い変化速度を有する高周波の出力の揺らぎをさらに抑制することができる。
また、前述した構成によれば、仮想干渉入力が、所定値と制御対象の出力との偏差の変化速度に応じて算出される。これにより、仮想干渉力に仮想ダンピング特性を与えることができるので、外乱による出力の変動を抑制するのに加えて、そのときの出力の変化速度を抑制でき、したがって、より高い変化速度を有する高周波の出力の揺らぎをさらに抑制することができる。
また、前述した構成によれば、仮想干渉入力が、所定値と制御対象の出力との偏差の変化速度に応じて算出される。これにより、仮想干渉力に仮想ダンピング特性を与えることができるので、外乱による出力の変動を抑制するのに加えて、そのときの出力の変化速度を抑制でき、したがって、より高い変化速度を有する高周波の出力の揺らぎをさらに抑制することができる。
Ush(k)=−Ksh・Xsh(k)−Dsh・DXsh(k) ……(1)
Xsh(k)=Cain(k)−Cain_sh ……(2)
DXsh(k)=Xsh(k)−Xsh(k−1) ……(3)
Cain(n)=a1・Cain(n−1)+a2・Cain(n−2)
+b1・Wcain(n−1)+b2・Wcain(n−2) ……(10)
ここで、記号(n)付の各離散データは、所定の第2周期ΔTm(例えば30msec)でサンプリング(または算出)されたデータであることを示しており、記号nは、記号kと同様、各離散データのサンプリングサイクルの順番を表している。この第2周期ΔTmは、前記第1周期ΔTcよりも長く、ΔTm=m・ΔTc(mは整数)が成立する値に設定されており、例えば30msecである。なお、この第2周期ΔTmは、電磁式可変カム位相機構30の応答速度に応じ、シミュレーションや同定などによって設定されている。
Cain(k)=a1・Cain(k−m)
+a2・Cain(k−2m)+b1・Wcain(k−m)
+b2・Wcain(k−2m) ……(11)
Cain(k+m)=a1・Cain(k)+a2・Cain(k−m)
+b1・Rsld(k)+b2・Rsld(k−m)
+c1(k) ……(12)
この式(12)のモデルに基づき、カム位相Cainが目標カム位相Cain_cmdに収束するように、目標値フィルタ型2自由度スライディングモード制御理論を適用すると、前述した式(4)〜(9)が導出される。
r1(k)=Rsld(k)−W_oft ……(16)
r2(k)=Lim(r1(k)) ……(17)
δ(k)=r2(k)−Wcain’(k−1) ……(18)
σ(k)=σ(k−1)+δ(k) ……(19)
Wcain’(k)=fnl(σ(k)) ……(20)
Wcain(k)=Wcain’(k)+W_oft ……(21)
Dush(k)=Ush’(k)−Ush(k−1) ……(22)
Dush’(k)=Lim(Dush(k)) ……(23)
Ush(k)=Ush(k−1)+Dush’(k) ……(24)
ここで、式(22)におけるDushは、その算出方法から明らかなように、リミット処理前の仮想干渉入力Ushの変化率(以下、「入力変化率」という)である。また、Lim(Dush(k))は、入力変化率Dushに、以下のような制限処理を施した値である。
Ush_th(k)=−Ksh_ne・Xsh_ne(k)
−Dsh_ne・DXsh_ne(k) ……(25)
Xsh_ne(k)=NE(k)−NE_sh ……(26)
DXsh_ne(k)=Xsh_ne(k)−Xsh_ne(k−1)
……(27)
ここで、式(25)におけるKsh_neおよびDsh_neはそれぞれ、所定の仮想ばね定数および仮想減衰係数である。また、所定値NE_shは、目標回転数NE_cmdよりも大きく、かつ所定値NE_IDLEよりも小さな値に設定されている。さらに、上記式(25)〜(27)から明らかなように、式(25)におけるKsh_ne・Xsh_neおよびDsh_ne・DXsh_neが、仮想ばね力Fvsおよび仮想ダンパVDのダンピング効果に、それぞれ相当する。また、この場合の仮想ばね力Fvsおよび仮想ダンパVDのダンピング効果は、エンジン回転数NEを所定値NE_shに保持するように作用する。
Dush_th(k)=Ush_th’(k)−Ush_th(k−1)
……(28)
Dush_th’(k)=Lim(Dush_th(k)) ……(29)
Ush_th(k)=Ush_th(k−1)+Dush_th’(k)
……(30)
NE(k+m)=a1_ne・NE(k)+a2_ne・NE(k−m)
+b1_ne・Rsld_th(k)
+b2_ne・Rsld_th(k−m)+c1_ne(k)
……(37)
また、この式(37)は、前述した式(10)〜(12)と同様にして、上記拡大制御対象(仮想干渉入力Ush_thが入力されたエンジン3)を、その入力を後述する仮想制御入力Wthとし、離散時間系モデルとしてモデル化した次式(37a)に基づいて導出される。
NE(n)=a1_ne・NE(n−1)+a2_ne・NE(n−2)
+b1_ne・Wth(n−1)+b2_ne・Wth(n−2)
……(37a)
r1_th(k)=Rsld_th(k)−W_oft_th ……(41)
r2_th(k)=Lim(r1_th(k)) ……(42)
δ_th(k)=r2_th(k)−Wth’(k−1) ……(43)
σ_th(k)=σ_th(k−1)+δ_th(k) ……(44)
Wth’(k)=fnl(σ_th(k)) ……(45)
Wth(k)=Wth’(k)+W_oft_th ……(46)
2 ECU(出力検出手段、仮想干渉入力算出手段、目標値設定手段、仮想制御入力
算出手段、外乱推定値算出手段、変化速度算出手段、変化率算出手段、
変化率制限手段)
3 エンジン
5 吸気カムシャフト
10 排気カムシャフト
3a クランクシャフト
20 カム角センサ(出力検出手段)
21 クランク角センサ(出力検出手段)
30 電磁式可変カム位相機構(可変カム位相機構)
40 SHDコントローラ(仮想干渉入力算出手段、変化速度算出手段)
41 目標カム位相算出部(目標値設定手段)
42 2自由度SLDコントローラ(仮想制御入力算出手段)
43 適応外乱オブザーバ(外乱推定値算出手段)
44 DSMコントローラ(仮想制御入力算出手段)
50 制御装置
51 リミッタ(変化率算出手段、変化率制限手段)
60 制御装置
61 SHDコントローラ(仮想干渉入力算出手段、変化速度算出手段)
62 リミッタ(変化率算出手段、変化率制限手段)
63 目標回転数設定部(目標値設定手段)
64 2自由度SLDコントローラ(仮想制御入力算出手段)
65 適応外乱オブザーバ(外乱推定値算出手段)
66 DSMコントローラ(仮想制御入力算出手段)
Cain カム位相(制御対象の出力、拡大制御対象の出力)
Cain_sh 所定値
Fvs 仮想ばね力(仮想干渉力)
Ush 仮想干渉入力
Cain_cmd 目標カム位相(目標値)
Wcain 仮想制御入力
c1 外乱推定値
ΔTc 第1周期(所定周期)
ΔTm 第2周期(モデルの定義のために用いられる仮想制御入力 および拡大制御対象の出力のサンプリング周期)
DXsh 偏差Xshの変化率(所定値と前記制御対象の出力との偏差の
変化速度)
Dush 入力変化率(仮想干渉入力の変化率)
εH 増加側判定値(所定の変化率)
εL 減少側判定値(所定の変化率)
Dush_H 増加時制限値(制限値)
Dush_L 減少時制限値(制限値)
NE エンジン回転数(制御対象の出力、拡大制御対象の出力)
NE_sh 所定値
Ush_ne 仮想干渉入力
NE_cmd 目標エンジン回転数(目標値)
Wth 仮想制御入力
c1_ne 外乱推定値
DXsh_ne 偏差Xsh_neの変化率(所定値と前記制御対象の出力との偏差
の変化速度)
Dush_th 入力変化率(仮想干渉入力の変化率)
εH_th 増加側判定値(所定の変化率)
εL_th 減少側判定値(所定の変化率)
Dush_H_th 増加時制限値(制限値)
Dush_L_th 減少時制限値(制限値)
Claims (7)
- 制御対象の出力を検出する出力検出手段と、
当該検出された制御対象の出力を所定値に保持する仮想干渉力を発生させるために、前記制御対象に入力される仮想干渉入力を算出する仮想干渉入力算出手段と、
前記制御対象の出力の目標となる目標値を設定する目標値設定手段と、
前記仮想干渉入力が入力された前記制御対象を拡大制御対象とし、当該拡大制御対象に入力される仮想制御入力を、前記拡大制御対象の出力が前記設定された目標値に収束するように、当該目標値への前記拡大制御対象の出力の収束速度を指定可能な所定の応答指定型制御アルゴリズムに基づいて算出する仮想制御入力算出手段と、
前記所定値と前記制御対象の出力との偏差の変化速度を算出する変化速度算出手段と、を備え、
前記仮想干渉入力算出手段は、前記仮想干渉入力を、前記算出された変化速度に応じて算出することを特徴とする制御装置。 - 制御対象の出力を検出する出力検出手段と、
当該検出された制御対象の出力を所定値に保持する仮想干渉力を発生させるために、前記制御対象に入力される仮想干渉入力を算出する仮想干渉入力算出手段と、
前記制御対象の出力の目標となる目標値を設定する目標値設定手段と、
前記仮想干渉入力が入力された前記制御対象を拡大制御対象とし、当該拡大制御対象に入力される仮想制御入力を、前記拡大制御対象の出力が前記設定された目標値に収束するように、所定の2自由度制御アルゴリズムに基づいて算出する仮想制御入力算出手段と、
前記所定値と前記制御対象の出力との偏差の変化速度を算出する変化速度算出手段と、を備え、
前記仮想干渉入力算出手段は、前記仮想干渉入力を、前記算出された変化速度に応じて算出することを特徴とする制御装置。 - 制御対象の出力を検出する出力検出手段と、
当該検出された制御対象の出力を所定値に保持する仮想干渉力を発生させるために、前記制御対象に入力される仮想干渉入力を算出する仮想干渉入力算出手段と、
前記仮想干渉入力が入力された前記制御対象を拡大制御対象とし、当該拡大制御対象が受ける外乱を補償するための外乱推定値を算出する外乱推定値算出手段と、
前記拡大制御対象の出力を制御するために当該拡大制御対象に入力される仮想制御入力を、前記算出された外乱推定値に応じて、所定の制御アルゴリズムにより算出する仮想制御入力算出手段と、
前記所定値と前記制御対象の出力との偏差の変化速度を算出する変化速度算出手段と、を備え、
前記仮想干渉入力算出手段は、前記仮想干渉入力を、前記算出された変化速度に応じて算出することを特徴とする制御装置。 - 前記仮想干渉入力算出手段は、前記仮想干渉入力を所定周期で算出し、
前記仮想制御入力算出手段は、前記仮想制御入力を、当該仮想制御入力と前記拡大制御対象の出力との関係を定義したモデルに基づいて算出し、
当該モデルの定義のために用いられる前記仮想制御入力および前記拡大制御対象の出力のサンプリング周期が、前記所定周期と異なる値に設定されていることを特徴とする、請求項1ないし3のいずれかに記載の制御装置。 - 前記仮想干渉入力の変化率を算出する変化率算出手段と、
当該算出された仮想干渉入力の変化率が所定の変化率よりも大きい場合に、前記仮想干渉入力の変化率を、前記仮想干渉入力が増加しているときと減少しているときとの間で、絶対値が互いに異なる制限値に制限する変化率制限手段をさらに備え、当該変化率制限手段によって変化率が制限された前記仮想干渉入力を前記制御対象に入力することを特徴とする、請求項1ないし4のいずれかに記載の制御装置。 - 前記制御対象は、内燃機関の吸気カムシャフトおよび排気カムシャフトの少なくとも一方の、クランクシャフトに対する位相であるカム位相を変更する可変カム位相機構を含み、
前記制御対象の出力は前記カム位相であり、
前記仮想干渉入力は前記可変カム位相機構に入力され、
前記拡大制御対象は、前記仮想干渉入力が入力された前記可変カム位相機構を含むことを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の制御装置。 - 前記制御対象は内燃機関を含み、
前記制御対象の出力は前記内燃機関の回転数であり、
前記仮想干渉入力は前記内燃機関に入力され、
前記拡大制御対象は、前記仮想干渉入力が入力された前記内燃機関を含むことを特徴とする、請求項1ないし5のいずれかに記載の制御装置。
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