JP4605612B2 - Equipment that controls the plant using preview control - Google Patents

Equipment that controls the plant using preview control Download PDF

Info

Publication number
JP4605612B2
JP4605612B2 JP2008281229A JP2008281229A JP4605612B2 JP 4605612 B2 JP4605612 B2 JP 4605612B2 JP 2008281229 A JP2008281229 A JP 2008281229A JP 2008281229 A JP2008281229 A JP 2008281229A JP 4605612 B2 JP4605612 B2 JP 4605612B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plant
disturbance
value
control
engine
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2008281229A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2009024704A (en
Inventor
裕司 安井
孝名子 下城
英史 橋本
喜久 岩城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Honda Motor Co Ltd
Original Assignee
Honda Motor Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Honda Motor Co Ltd filed Critical Honda Motor Co Ltd
Priority to JP2008281229A priority Critical patent/JP4605612B2/en
Publication of JP2009024704A publication Critical patent/JP2009024704A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4605612B2 publication Critical patent/JP4605612B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Description

この発明は、予見制御を用いて、外乱に対してロバストにプラントを制御する装置に関し、より具体的には、予見制御を用いて、吸気管に印加される外乱に対してロバストにエンジンへの吸入空気量を制御する装置に関する。   The present invention relates to an apparatus for controlling a plant robustly against disturbance using predictive control, and more specifically, to an engine robustly against disturbance applied to an intake pipe using predictive control. The present invention relates to an apparatus for controlling an intake air amount.

従来、所定のエンジントルクを実現するために、エンジンへの吸入空気量を制御することが行われている。一手法によると、アクセルペダル開度、車速、およびトランスミッションの選択に基づいて所定のマップを参照し、目標吸入空気量を求める。目標吸入空気量に応じて、スロットル弁の開度が調節される。   Conventionally, in order to achieve a predetermined engine torque, the amount of intake air to the engine has been controlled. According to one method, the target intake air amount is obtained by referring to a predetermined map based on the accelerator pedal opening, the vehicle speed, and the transmission selection. The opening degree of the throttle valve is adjusted according to the target intake air amount.

他の手法によると、検出されたアクセルペダル開度およびトルクコンバータ出力軸の回転数に応じて、目標エンジン出力軸トルクが算出される。実際のエンジン回転数と目標エンジン出力軸トルクに基づいて所定のテーブルを参照し、目標スロットル弁開度を求める。該目標スロットル弁開度に応じた空気量がエンジンに吸入される(例えば、特許文献1を参照)。
特許第2780345号公報
According to another method, the target engine output shaft torque is calculated according to the detected accelerator pedal opening and the rotational speed of the torque converter output shaft. Based on the actual engine speed and the target engine output shaft torque, a predetermined table is referred to determine the target throttle valve opening. An air amount corresponding to the target throttle valve opening is sucked into the engine (see, for example, Patent Document 1).
Japanese Patent No. 2780345

しかしながら、従来のエンジントルク制御では、吸気管に印加される外乱、および、スロットル弁からエンジンに至るむだ時間が考慮されていない。そのため、エンジンへの吸入空気量の制御を十分な精度で行うことができず、エンジントルクが振動的に変化する現象を引き起こすことがあった。   However, in the conventional engine torque control, the disturbance applied to the intake pipe and the dead time from the throttle valve to the engine are not considered. As a result, the amount of intake air to the engine cannot be controlled with sufficient accuracy, which may cause a phenomenon that the engine torque changes in a vibrational manner.

したがって、吸気管に印加される外乱に対してロバストである吸気量制御が必要とされている。また、スロットル弁からエンジンまでのむだ時間を考慮した吸気量制御が必要とされている。   Therefore, there is a need for intake air amount control that is robust against disturbance applied to the intake pipe. There is also a need for intake air amount control that takes into account the dead time from the throttle valve to the engine.

本発明の一つの側面によると、モデル化されたプラントを制御する制御装置は、プラントに印加される外乱を推定する推定器と、プラントの出力が目標値に収束するように、予見制御アルゴリズムを用いてプラントへの入力を算出する制御ユニットとを備える。制御ユニットは、該推定器によって推定された外乱推定値に所定のゲインを乗じた値を含むように、プラントへの入力を算出する。この発明によれば、外乱推定値を含むようプラントへの入力が算出されるので、プラントに外乱が印加されたときに生じるプラントの出力とその目標値の間の偏差を速やかに収束させることができる。   According to one aspect of the present invention, a control device that controls a modeled plant includes an estimator that estimates disturbance applied to the plant, and a predictive control algorithm so that the output of the plant converges to a target value. And a control unit for calculating an input to the plant. The control unit calculates an input to the plant so as to include a value obtained by multiplying the disturbance estimated value estimated by the estimator by a predetermined gain. According to this invention, since the input to the plant is calculated so as to include the estimated disturbance value, it is possible to quickly converge the deviation between the output of the plant and the target value generated when the disturbance is applied to the plant. it can.

この発明の一実施形態によると、外乱推定器は、逐次型同定アルゴリズムを用いて外乱を同定する適応外乱オブザーバである。逐次型同定アルゴリズムにより、外乱推定値を速やかかつ安定的に同定することができる。また、プラントの出力にノイズ等が混入した場合にも、逐次型同定アルゴリズムの統計処理効果により、該ノイズ等によって外乱推定値が変動することを防止することができる。   According to one embodiment of the invention, the disturbance estimator is an adaptive disturbance observer that identifies disturbances using a sequential identification algorithm. By the sequential identification algorithm, the disturbance estimated value can be identified quickly and stably. Further, even when noise or the like is mixed in the output of the plant, it is possible to prevent the estimated disturbance value from fluctuating due to the noise or the like due to the statistical processing effect of the sequential identification algorithm.

この発明の一実施形態によると、制御ユニットはさらに、プラントの出力の目標値に所定のゲインを乗じた値を含むように、該プラントへの入力を算出する。したがって、プラントの出力がその目標値に追従する特性を向上させることができる。   According to an embodiment of the present invention, the control unit further calculates an input to the plant so as to include a value obtained by multiplying a target value of the output of the plant by a predetermined gain. Therefore, it is possible to improve the characteristic that the output of the plant follows the target value.

この発明の他の側面によると、制御装置は、さらに、プラントが有するむだ時間および外乱推定値に基づいて、プラントから出力される値を予測する状態予測器を備える。制御ユニットは、予測値がプラントの出力の目標値に収束するように、予見制御アルゴリズムを用いて該プラントへの入力を算出する。   According to another aspect of the present invention, the control device further includes a state predictor that predicts a value output from the plant based on the dead time and disturbance estimation value of the plant. The control unit calculates an input to the plant using a predictive control algorithm so that the predicted value converges to the target value of the plant output.

従来の一般化予測制御では、むだ時間を考慮するとゲインを低く設定する必要があった。この発明によれば、状態予測器を導入することによりプラントのむだ時間が補償されるので、ゲインのこのような低減が必要とされず、制御の速応性を高めることができる。   In the conventional generalized predictive control, the gain needs to be set low considering the dead time. According to the present invention, since the dead time of the plant is compensated by introducing the state predictor, such a reduction in gain is not required, and the speed of control can be improved.

この発明の他の側面によると、プラントは、エンジンに連通された吸気管である。吸気管は、プラントへの入力が、該吸気管に流入する空気量を制御する弁の開度の目標値であり、プラントの出力が、エンジンに吸入される空気量であるようにモデル化される。この発明によると、エンジンへの吸気量を高精度に目標値に収束させることができ、よって車両のエンジントルクが良好に制御される。一実施形態においては、プラントへの入力は、吸気管に設けられたスロットル弁の開度の目標値である。   According to another aspect of the present invention, the plant is an intake pipe communicated with the engine. The intake pipe is modeled so that the input to the plant is the target value of the opening of the valve that controls the amount of air flowing into the intake pipe, and the output of the plant is the amount of air drawn into the engine. The According to the present invention, the intake air amount to the engine can be converged to the target value with high accuracy, and therefore the engine torque of the vehicle is well controlled. In one embodiment, the input to the plant is a target value of the opening of a throttle valve provided in the intake pipe.

この発明の一実施形態によると、制御装置は、モデル化されたプラントについて、エンジン回転数およびスロットル弁の開度に基づくモデルパラメータを格納する記憶装置を備える。制御ユニットは、検出されたエンジン回転数および検出されたスロットル弁の開度に基づくモデルパラメータを、記憶装置から抽出する。抽出されたモデルパラメータを用いて、プラントへの入力が算出される。この発明によると、様々なエンジン運転条件について、エンジントルクを高精度かつ高応答に制御することができる。   According to one embodiment of the present invention, the control device includes a storage device that stores model parameters based on the engine speed and the opening degree of the throttle valve for the modeled plant. The control unit extracts model parameters based on the detected engine speed and the detected opening of the throttle valve from the storage device. The input to the plant is calculated using the extracted model parameters. According to the present invention, the engine torque can be controlled with high accuracy and high response under various engine operating conditions.

この発明の他の側面によると、プラントの出力の目標値は、目標吸気量である。エンジンがアイドリング状態にある時またはトランスミッションが変速している状態にある時、エンジンの目標回転数を実現するのに必要な吸気量が、目標吸気量に設定される。車両が通常の運転状態にあるとき、エンジンの目標エンジントルクを実現するのに必要な吸気量が、目標吸気量に設定される。この発明によれば、エンジンの運転状態に応じたエンジントルク特性を実現することができる。   According to another aspect of the present invention, the target value of the plant output is a target intake air amount. When the engine is idling or when the transmission is shifting, the intake air amount necessary to achieve the target engine speed is set as the target intake air amount. When the vehicle is in a normal driving state, the intake air amount necessary for realizing the target engine torque of the engine is set as the target intake air amount. According to the present invention, it is possible to realize engine torque characteristics according to the operating state of the engine.

内燃機関および制御装置の構成
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図1は、この発明の実施形態による内燃機関(以下、「エンジン」という)およびその制御装置の全体的なシステム構成図である。
Configuration of Internal Combustion Engine and Controller Next, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is an overall system configuration diagram of an internal combustion engine (hereinafter referred to as “engine”) and a control device thereof according to an embodiment of the present invention.

電子制御ユニット(以下、「ECU」)という)1は、車両の各部から送られてくるデータを受け入れる入力インターフェース1a、車両の各部の制御を行うための演算を実行するCPU1b、読み取り専用メモリ(ROM)およびランダムアクセスメモリ(RAM)を有するメモリ1c、および車両の各部に制御信号を送る出力インターフェース1dを備えている。メモリ1cのROMには、車両の各部の制御を行うためのプログラムおよび各種のデータが格納されている。ROMは、EEPROMのような書き換え可能なROMでもよい。RAMには、CPU1bによる演算のための作業領域が設けられる。車両の各部から送られてくるデータおよび車両の各部に送り出す制御信号は、RAMに一時的に記憶される。   An electronic control unit (hereinafter referred to as “ECU”) 1 includes an input interface 1a that receives data sent from each part of the vehicle, a CPU 1b that executes calculations for controlling each part of the vehicle, and a read-only memory (ROM) ) And a random access memory (RAM) 1c and an output interface 1d for sending control signals to various parts of the vehicle. The ROM of the memory 1c stores a program for controlling each part of the vehicle and various data. The ROM may be a rewritable ROM such as an EEPROM. The RAM is provided with a work area for calculation by the CPU 1b. Data sent from each part of the vehicle and control signals sent to each part of the vehicle are temporarily stored in the RAM.

エンジン2は、たとえば4気筒を備えるエンジンである。エンジン2には、燃焼室7を吸気管3に連通するための吸気弁5および燃焼室7を排気管4に連通するための排気弁6が各気筒ごとに設けられている。   The engine 2 is an engine having, for example, four cylinders. The engine 2 is provided with an intake valve 5 for communicating the combustion chamber 7 with the intake pipe 3 and an exhaust valve 6 for communicating the combustion chamber 7 with the exhaust pipe 4 for each cylinder.

吸気管3の上流側にはスロットル弁8が設けられている。スロットル弁8は、電子制御弁であり、ECU1からの制御信号によって開度が制御される。スロットル弁8に連結されたスロットル弁開度センサ(θTH)9は、スロットル弁8の開度に応じた電気信号を、ECU1に供給する。   A throttle valve 8 is provided on the upstream side of the intake pipe 3. The throttle valve 8 is an electronic control valve, and its opening degree is controlled by a control signal from the ECU 1. A throttle valve opening sensor (θTH) 9 connected to the throttle valve 8 supplies an electric signal corresponding to the opening of the throttle valve 8 to the ECU 1.

スロットル弁8の上流には、エアフローセンサ(AFS)10が設けられている。エアフローセンサ10は、スロットル弁8を通過する空気量Gthを検出し、それをECU1に送る。エアフローセンサ10は、ベーン式エアフローセンサ、カルマン渦式エアフローセンサ、および熱線式エアフローセンサ等であることができる。   An air flow sensor (AFS) 10 is provided upstream of the throttle valve 8. The air flow sensor 10 detects the amount of air Gth passing through the throttle valve 8 and sends it to the ECU 1. The airflow sensor 10 can be a vane airflow sensor, a Karman vortex airflow sensor, a hot wire airflow sensor, or the like.

吸気管圧力(Pb)センサ11は、吸気管3のスロットル弁8の下流側に設けられている。Pbセンサ11によって検出された吸気管圧力Pbは、ECU1に送られる。   The intake pipe pressure (Pb) sensor 11 is provided on the downstream side of the throttle valve 8 in the intake pipe 3. The intake pipe pressure Pb detected by the Pb sensor 11 is sent to the ECU 1.

燃料噴射弁12は、吸気管3の吸気弁5の少し上流側に各気筒毎に設けられている。燃料噴射弁12は、燃料タンク(図示せず)から燃料の供給を受け、ECU1からの制御信号に従って駆動される。   The fuel injection valve 12 is provided for each cylinder slightly upstream of the intake valve 5 in the intake pipe 3. The fuel injection valve 12 is supplied with fuel from a fuel tank (not shown) and is driven in accordance with a control signal from the ECU 1.

回転数(Ne)センサ13は、エンジン2のカム軸またはクランク軸(共に図示せず)周辺に取り付けられる。Neセンサ13は、たとえばピストンのTDC位置に関連したクランク角度で出力されるTDC信号パルスの周期よりも短いクランク角度(たとえば、30度)の周期で、CRK信号パルスを出力する。CRK信号パルスは、ECU5によってカウントされ、エンジン回転数Neが検出される。   The rotation speed (Ne) sensor 13 is attached around the cam shaft or crank shaft (both not shown) of the engine 2. The Ne sensor 13 outputs a CRK signal pulse at a cycle of a crank angle (for example, 30 degrees) shorter than a cycle of a TDC signal pulse output at a crank angle related to the TDC position of the piston, for example. The CRK signal pulse is counted by the ECU 5, and the engine speed Ne is detected.

ECU1に向けて送られた信号は入力インターフェース1aに渡され、アナログ−デジタル変換される。CPU1bは、変換されたデジタル信号を、メモリ1cに格納されているプログラムに従って処理し、制御信号を生成する。出力インターフェース1dは、これらの制御信号を、燃料噴射弁12、およびその他のアクチュエータに送る。   The signal sent to the ECU 1 is passed to the input interface 1a and converted from analog to digital. The CPU 1b processes the converted digital signal according to a program stored in the memory 1c to generate a control signal. The output interface 1d sends these control signals to the fuel injection valve 12 and other actuators.

吸気管3に吸入された空気は、スロットル弁8を経由してチャンバ14に充填される。吸気弁5が開くと、チャンバ14に充填された空気がエンジン2の燃焼室7に供給される。燃料噴射弁12を介して燃料が供給され、混合気は、燃焼室7内で点火装置によって点火される。   The air sucked into the intake pipe 3 is filled into the chamber 14 via the throttle valve 8. When the intake valve 5 is opened, the air filled in the chamber 14 is supplied to the combustion chamber 7 of the engine 2. Fuel is supplied through the fuel injection valve 12, and the air-fuel mixture is ignited in the combustion chamber 7 by an ignition device.

制御装置の全体的なブロック図
図2は、本発明の一実施例に従う制御装置の全体的なブロック図を示す。エンジントルク設定部20、回転数フィードバック(FB)制御部21、スイッチ22および吸気量フィードバック(FB)制御部23は、典型的にはコンピュータプログラムによって実現される。
Overall Block Diagram of Control Device FIG . 2 shows a general block diagram of a control device according to one embodiment of the present invention. The engine torque setting unit 20, the rotation speed feedback (FB) control unit 21, the switch 22, and the intake air amount feedback (FB) control unit 23 are typically realized by a computer program.

エンジントルク設定部20は、アクセルペダル開度、車速およびトランスミッションの変速比等に基づいて、メモリ1cに予め記憶されたマップを参照し、目標エンジントルクを決定する。エンジントルク設定部20は、目標エンジントルクに必要な吸気量を、目標吸気量Gcyl_cmdとして算出する。   The engine torque setting unit 20 determines a target engine torque with reference to a map stored in advance in the memory 1c based on the accelerator pedal opening, the vehicle speed, the transmission gear ratio, and the like. The engine torque setting unit 20 calculates the intake air amount necessary for the target engine torque as the target intake air amount Gcyl_cmd.

回転数FB制御部21は、エンジン回転数NEをフィードバック制御する。回転数FB制御の制御対象(以下、プラントと呼ぶ)は、エンジン2である。制御入力は、目標吸気量Gcyl_cmdであり、制御出力は、エンジン回転数NEである。回転数FB制御部21は、エンジン回転数NEが目標値に収束するように、目標吸気量Gcyl_cmdを算出する。   The rotational speed FB control unit 21 performs feedback control of the engine rotational speed NE. The control target (hereinafter referred to as a plant) of the rotational speed FB control is the engine 2. The control input is the target intake air amount Gcyl_cmd, and the control output is the engine speed NE. The rotational speed FB control unit 21 calculates the target intake air amount Gcyl_cmd so that the engine rotational speed NE converges to the target value.

スイッチ22により、車両が通常走行している時には、吸気量FB制御部23がエンジントルク設定部20に接続される。この場合、吸気量FB制御部23では、エンジントルク設定部20によって算出された目標吸気量Gcyl_cmdが用いられる。車両がアイドリング運転状態にある時、または車両のトランスミッションが変速中である時には、吸気量FB制御部23は、回転数FB制御部21に接続される。この場合、吸気量FB制御部23では、回転数FB制御部21によって算出された目標吸気量Gcyl_cmdが用いられる。   The intake air amount FB control unit 23 is connected to the engine torque setting unit 20 by the switch 22 when the vehicle is traveling normally. In this case, the intake air amount FB control unit 23 uses the target intake air amount Gcyl_cmd calculated by the engine torque setting unit 20. The intake air amount FB control unit 23 is connected to the rotational speed FB control unit 21 when the vehicle is idling or when the transmission of the vehicle is shifting. In this case, the intake air amount FB control unit 23 uses the target intake air amount Gcyl_cmd calculated by the rotation speed FB control unit 21.

吸気量FB制御部23は、エンジンのシリンダに吸入される空気量Gcylをフィードバック制御する。プラントは吸気管3である。制御入力は、スロットル開度の目標値THcmdであり、制御出力は、エンジンに吸入される空気量Gcylである。吸気量FB制御部23は、吸気量Gcylが目標値Gcyl_cmdに収束するように、目標スロットル開度THcmdを算出する。スロットル弁8は、目標スロットル開度THcmdに従って、ECU1により制御される。   The intake air amount FB control unit 23 performs feedback control on the air amount Gcyl sucked into the engine cylinder. The plant is an intake pipe 3. The control input is a target value THcmd of the throttle opening, and the control output is an air amount Gcyl taken into the engine. The intake air amount FB control unit 23 calculates the target throttle opening THcmd so that the intake air amount Gcyl converges to the target value Gcyl_cmd. The throttle valve 8 is controlled by the ECU 1 according to the target throttle opening THcmd.

このように、車両がアイドリング運転状態にある時、またはトランスミッションが変速中である時は、回転数NEを目標値に収束するための吸気量が目標吸気量として設定される。したがって、アイドリング中におけるエンジンのストールを抑制することができる。また、トランスミッションの変速中における回転数を安定かつ高速に目標値に収束させることができる。   As described above, when the vehicle is in the idling operation state or when the transmission is shifting, the intake air amount for converging the rotational speed NE to the target value is set as the target intake air amount. Therefore, engine stall during idling can be suppressed. Also, the rotational speed during transmission shifting can be converged to the target value stably and at high speed.

本明細書では、最初に吸気量FB制御を説明し、次に回転数FB制御を説明する。   In the present specification, the intake air amount FB control will be described first, and then the rotational speed FB control will be described.

1.吸気量フィードバック制御
1.1 吸気動特性のモデル化
まず、吸気管3の吸気動特性をモデル化する手法を説明する。吸気管3を、入力をTHcmd、出力をGcylとしたモデルで表す。
1. Intake amount feedback control
1.1 Modeling of intake dynamic characteristics First, a method for modeling the intake dynamic characteristics of the intake pipe 3 will be described. The intake pipe 3 is represented by a model in which the input is THcmd and the output is Gcyl.

各サイクルにおける各シリンダへの吸入空気量Gcyl’は、既知の気体状態方程式から式(1)のように表すことができる。Kηc’はインマニの充填効率(%)であり、Pbは吸気管内の圧力(Pa)であり、Vcylはシリンダの容積(m)であり、Tcylはシリンダ内の温度(K)であり、Rは気体定数(m3・Pa/g・K)であり、nはサンプリングサイクルを識別する識別子である。 The intake air amount Gcyl ′ to each cylinder in each cycle can be expressed as in equation (1) from a known gas state equation. Kηc ′ is the intake manifold filling efficiency (%), Pb is the pressure in the intake pipe (Pa), Vcyl is the cylinder volume (m 3 ), Tcyl is the temperature in the cylinder (K), R Is a gas constant (m 3 · Pa / g · K), and n is an identifier for identifying a sampling cycle.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

直列型4気筒エンジンの場合、エンジンが1回転するたびに吸気が2回実施されるので、単位時間あたりのシリンダに流入する空気量Gcylは、式(2)のように表される。NEはエンジン回転数(rpm)であり、kはサンプリングサイクルを識別する識別子である。Fcylは、回転数NEの関数である。   In the case of an in-line four-cylinder engine, since intake is performed twice every time the engine rotates once, the amount of air Gcyl flowing into the cylinder per unit time is expressed as shown in Equation (2). NE is an engine speed (rpm), and k is an identifier for identifying a sampling cycle. Fcyl is a function of the rotational speed NE.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

一方、チャンバ14内の充填される空気量ΔGbは、式(3)で表される。   On the other hand, the amount of air ΔGb to be filled in the chamber 14 is expressed by Expression (3).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

チャンバ14について、気体状態方程式(4)から、式(5)が導かれる。Pb、Vb、Tbは、それぞれ、吸気管の圧力(Pa)、体積(m3)および温度(K)である。Rは、前述した気体定数である。 For chamber 14, equation (5) is derived from the gas state equation (4). Pb, Vb, and Tb are the pressure (Pa), volume (m 3 ), and temperature (K) of the intake pipe, respectively. R is the gas constant described above.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(5)を式(3)に代入すると、式(6)が得られる。式(6)は、吸気量Gcylを、吸気管内圧力Pbの関数として表したものである。Tは、サンプリング周期を示す。   Substituting equation (5) into equation (3) yields equation (6). Expression (6) represents the intake air amount Gcyl as a function of the intake pipe pressure Pb. T represents a sampling period.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(6)のPbをGcylを用いて表すようにするため、式(6)に式(2)を代入して式(7)を導く。式(7)は、Gthを入力とした吸気動特性モデルを表している。   In order to express Pb in Expression (6) using Gcyl, Expression (2) is substituted into Expression (6) to derive Expression (7). Expression (7) represents an intake dynamic characteristic model with Gth as an input.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

一方、スロットル弁を通過する空気量Gthとスロットル開度THの関係は、式(8)によって表すことができる。Pcは、スロットル弁の上流の圧力(Pc)である。Fthは、スロットル弁の有効開度当たりの流量(g/deg)を示し、スロットル弁の下流の圧力Pb(すなわち、吸気管圧力)およびスロットル弁の上流の圧力Pcに応じて決定される。式(8)を式(7)に代入すると、式(9)が得られる。式(9)は、スロットル弁の開度THを入力とした吸気動特性モデルを表す。   On the other hand, the relationship between the amount of air Gth passing through the throttle valve and the throttle opening TH can be expressed by equation (8). Pc is the pressure (Pc) upstream of the throttle valve. Fth represents the flow rate per effective opening of the throttle valve (g / deg), and is determined according to the pressure Pb downstream of the throttle valve (that is, the intake pipe pressure) and the pressure Pc upstream of the throttle valve. Substituting equation (8) into equation (7) yields equation (9). Expression (9) represents an intake dynamic characteristic model using the throttle valve opening TH as an input.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

さらに、電子制御スロットル弁の目標スロットル開度THcmdと実開度THとの関係を、式(10)のように近似することができる。式(10)は、むだ時間dthを有する一次遅れ系である。むだ時間dthは、主に、スロットル弁を操作するのに要する電気的な通信により生ずる。式(10)を式(9)に代入すると、式(11)が得られる。   Further, the relationship between the target throttle opening THcmd and the actual opening TH of the electronically controlled throttle valve can be approximated as shown in Expression (10). Equation (10) is a first-order lag system having a dead time dth. The dead time dth is mainly caused by electrical communication required to operate the throttle valve. Substituting equation (10) into equation (9) yields equation (11).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(9)から、TH(k-1)をGcyl(k-1)およびGcyl(k-2)で表すことができる。このTH(k-1)を式(11)に代入すると、式(12)が得られる。式(12)が、入力として目標スロットル開度THcmd、出力として吸気量Gcylを持つ吸気動特性のモデル式である。   From formula (9), TH (k-1) can be represented by Gcyl (k-1) and Gcyl (k-2). Substituting this TH (k-1) into equation (11) yields equation (12). Equation (12) is a model equation of the intake dynamic characteristic having the target throttle opening THcmd as an input and the intake air amount Gcyl as an output.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

モデルパラメータAair1、Aair2およびBair1は、回転数NE、吸気管圧力Pbおよびスロットル弁上流の圧力Pcに応じて変動する値FcylおよびFthを含む。回転数NEおよびスロットル開度THに基づくモデルパラメータを、マップとして予めメモリ1cに記憶しておくことができる。代替的に、制御装置に同定器を設けて該モデルパラメータを同定してもよい。   The model parameters Aair1, Aair2, and Bair1 include values Fcyl and Fth that vary according to the rotational speed NE, the intake pipe pressure Pb, and the pressure Pc upstream of the throttle valve. Model parameters based on the rotational speed NE and the throttle opening TH can be stored in advance in the memory 1c as a map. Alternatively, the controller may be provided with an identifier to identify the model parameter.

1.2 一般化予測制御(GPC)の適用の問題点
本発明では、予見制御アルゴリズムを用いて吸気量フィードバック制御を実現する。予見制御に類似した制御手法として、一般化予測制御(以下、GPCと呼ぶ)が知られている(GPCを、予見制御のカテゴリに含める場合もある)。しかしながら、従来のGPCを単に用いるだけでは、実現可能な吸気量フィードバック制御部23を構成することができない。その理由を、まず説明する。
1.2 Problems of Application of Generalized Predictive Control (GPC) In the present invention, intake amount feedback control is realized using a predictive control algorithm. Generalized predictive control (hereinafter referred to as GPC) is known as a control method similar to predictive control (GPC may be included in the predictive control category). However, it is impossible to configure a realizable intake air amount feedback control unit 23 simply by using the conventional GPC. The reason will be explained first.

式(12)で表される吸気動特性モデルは、式(13)のように表される。ここで、むだ時間dthの値を「2」と仮定する。   The intake dynamic characteristic model expressed by Expression (12) is expressed as Expression (13). Here, it is assumed that the value of the dead time dth is “2”.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(13)を状態空間表現で表すと、式(14)を得る。   When Expression (13) is expressed in state space expression, Expression (14) is obtained.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

Δ=1−Z-1と定義される差分演算子Δを導入し、式(15)で示される拡大系を定義する。拡大系では1行成分が付加されているが、これは、定常偏差を抑制する積分項を導出するためである。 A differential operator Δ defined as Δ = 1−Z −1 is introduced to define an expanded system represented by Expression (15). In the expansion system, a one-line component is added in order to derive an integral term that suppresses the steady-state deviation.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

GPCは、時点kから時点(k+M)までのM区間において、制御量Gcylを目標値Gcyl_cmdに収束させる制御手法である。そこで、式(16)に示されるような評価関数JGを定義する。Hは、重みパラメータ(>0)である。 GPC is a control method for converging the control amount Gcyl to the target value Gcyl_cmd in the M section from the time point k to the time point (k + M). Therefore, an evaluation function J G as shown in Expression (16) is defined. H is a weight parameter (> 0).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

評価関数JGを最小とする制御入力ΔTHcmdを、最適性の原理を用いて求めることができる。制御入力ΔTHcmdは、式(18)のRiccati方程式の解Pを用いて、式(17)のように表される。 The control input ΔTHcmd that minimizes the evaluation function J G can be obtained using the principle of optimality. The control input ΔTHcmd is expressed as Equation (17) using the solution P of the Riccati equation of Equation (18).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(19)のような初期条件を定めることにより、PおよびDを逐次的に求めることができる。   By defining an initial condition such as the equation (19), P and D can be obtained sequentially.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

M=1の場合(1ステップ先の目標値が使用可能な場合)、式(16)は式(20)のように表され、式(17)は式(21)のように表される。   When M = 1 (when the target value of one step ahead is usable), Expression (16) is expressed as Expression (20), and Expression (17) is expressed as Expression (21).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(21)のX’(k)およびGcyl_cmd(k+1)のフィードバック係数を具体的に計算する。   Specifically, the feedback coefficients of X ′ (k) and Gcyl_cmd (k + 1) in Expression (21) are calculated.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

このように、従来のGPCを実行するだけでは、むだ時間が存在することによってGおよびG’ベクトルの1行目の成分がゼロの場合、実行可能な吸気量FB制御部23を構成することができない。   As described above, by executing the conventional GPC, if the first row component of the G and G ′ vectors is zero due to the existence of the dead time, the executable intake air amount FB control unit 23 can be configured. Can not.

1.3 吸気量FB制御部の構成
図3は、本発明の一実施形態に従う、吸気量FB制御部23の構成を示す。本願発明では、このように吸気量FB制御部23を構成することによって、予見制御を用いた実行可能な吸気量フィードバック制御を実現する。
1.3 Configuration of Intake Amount FB Control Unit FIG. 3 shows a configuration of the intake amount FB control unit 23 according to an embodiment of the present invention. In the present invention, the intake air amount feedback control using the predictive control is realized by configuring the intake air amount FB control unit 23 in this way.

吸気量FB制御部23は、適応外乱オブザーバ31、状態予測器32、制御ユニット33を備える。適応外乱オブザーバ31は、吸気管3に印加される外乱の推定値γ1を同定する。状態予測器32は、外乱推定値γ1を用いて、プラントである吸気管3の出力の予測値Pre_Gcylを算出する。制御ユニット33は、予測値Pre_Gcylを用いた予見制御アルゴリズムにより、プラントへの制御入力である目標スロットル開度THcmdを算出する。制御入力THcmdには、外乱推定値γ1に所定のゲインを乗じた値が含まれる。予測値Pre_Gcylを目標値に収束させることにより、プラントの出力Gcylを該目標値に収束させることができる。   The intake air amount FB control unit 23 includes an adaptive disturbance observer 31, a state predictor 32, and a control unit 33. The adaptive disturbance observer 31 identifies an estimated value γ1 of the disturbance applied to the intake pipe 3. The state predictor 32 calculates the predicted value Pre_Gcyl of the output of the intake pipe 3 that is a plant using the disturbance estimated value γ1. The control unit 33 calculates a target throttle opening THcmd, which is a control input to the plant, by a predictive control algorithm using the predicted value Pre_Gcyl. The control input THcmd includes a value obtained by multiplying the estimated disturbance γ1 by a predetermined gain. By converging the predicted value Pre_Gcyl to the target value, the output Gcyl of the plant can be converged to the target value.

上記のGおよびG’ベクトルの1行目成分がゼロにされてしまうという問題は、状態予測器32を導入することによって防止することができる。状態予測器32について説明する。   The problem that the first row component of the G and G ′ vectors is zeroed can be prevented by introducing the state predictor 32. The state predictor 32 will be described.

電子制御スロットル弁に起因するむだ時間dthを補償するのに必要な値はGcyl(k+dth-1)であるので、吸気動特性モデル式(13)を、(dth-1)ステップだけ未来にシフトする。   Since the value necessary to compensate for the dead time dth caused by the electronically controlled throttle valve is Gcyl (k + dth-1), the intake dynamic characteristic model equation (13) is set to the future by (dth-1) steps. shift.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(23)は、観測不可能な未来値Gcyl(k+dth-2)およびGcyl(k+dth-3)を含んでいるので、これらの未来値を消去する。消去は、以下に示すような再帰的な計算によって求めることができる。式(24)は、吸気量Gcylの予測式を表す。   Since the equation (23) includes future values Gcyl (k + dth-2) and Gcyl (k + dth-3) that cannot be observed, these future values are deleted. Erasing can be obtained by recursive calculation as shown below. Expression (24) represents a prediction expression of the intake air amount Gcyl.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

GPCは、最適性の原理を用いた制御理論であるが、モデル化誤差および予測誤差を考慮した設計がなされていないため、これらに対するロバスト性が十分ではない。そこで、予測式(24)に、モデル化誤差および予測誤差を補償するための外乱推定値γ1を含める。式(25)が、状態予測器32によって実行される、予測値Pre_Gcylを求めるための式である。   GPC is a control theory that uses the principle of optimality, but is not designed to take into account modeling errors and prediction errors, and thus is not sufficiently robust. Therefore, the prediction equation (24) includes a modeling error and a disturbance estimated value γ1 for compensating for the prediction error. Expression (25) is an expression for obtaining the predicted value Pre_Gcyl, which is executed by the state predictor 32.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

状態予測器32によって予測値を算出することにより、むだ時間が補償され、よって吸気量制御の速応性を高めることができる。また、予測値に外乱推定値γ1を含めることにより、制御対象である吸気管の出力Gcylと予測値Pre_Gcylの間の定常偏差を解消することができる。   By calculating the predicted value by the state predictor 32, the dead time is compensated, and hence the quick response of the intake air amount control can be improved. Further, by including the estimated disturbance value γ1 in the predicted value, it is possible to eliminate the steady deviation between the output Gcyl of the intake pipe being controlled and the predicted value Pre_Gcyl.

外乱推定値γ1は、適応外乱オブザーバ31によって同定される。式(26)は、適応外乱オブザーバ31によって実行される、外乱推定値γ1を求めるための式である。   The disturbance estimated value γ1 is identified by the adaptive disturbance observer 31. Expression (26) is an expression for obtaining the estimated disturbance value γ1 executed by the adaptive disturbance observer 31.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(26)から明らかなように、適応外乱オブザーバ31は、現在のサイクルに対する予測値Gcyl_hat(k)を算出する(算出方法は、予測式(25)と同様である)。さらに、適応外乱オブザーバ31は、予測値Gcyl_hat(k)と実際に検出された値Gcyl(k)との偏差e_dovを算出する。その後、逐次型同定アルゴリズムを用い、偏差e_dovを無くすように外乱推定値γ1が算出される。逐次型同定アルゴリズムを用いることにより、外乱推定値を速やかかつ安定的に同定することができる。また、制御対象である吸気管3の出力にノイズが混入した場合でも、逐次型同定アルゴリズムの統計処理効果により、該ノイズによって外乱推定値が変動することを防止することができる。   As is apparent from the equation (26), the adaptive disturbance observer 31 calculates the predicted value Gcyl_hat (k) for the current cycle (the calculation method is the same as the prediction equation (25)). Further, the adaptive disturbance observer 31 calculates a deviation e_dov between the predicted value Gcyl_hat (k) and the actually detected value Gcyl (k). Thereafter, the disturbance estimated value γ1 is calculated using the sequential identification algorithm so as to eliminate the deviation e_dov. By using the sequential identification algorithm, the estimated disturbance value can be identified quickly and stably. Further, even when noise is mixed in the output of the intake pipe 3 that is the control target, it is possible to prevent the estimated disturbance value from fluctuating due to the noise due to the statistical processing effect of the sequential identification algorithm.

λおよびλは重みパラメータである。λ=1およびλ=1の場合は、最小2乗法、λ<1およびλ=1の場合は重み付き最小2乗法、λ=1およびλ=0の場合は固定ゲイン法、λ1およびλ<1の場合は漸減ゲイン法となる。 λ 1 and λ 2 are weight parameters. For lambda 1 = 1 and lambda 2 = 1, least squares method, lambda 1 <1 and lambda 2 = 1 Weighted least square method when a fixed gain method in the case of lambda 1 = 1 and lambda 2 = 0 , Λ 1 1 and λ 2 <1, the gradually decreasing gain method is used.

次に、制御ユニット33について説明する。予測式(25)を1ステップだけ未来へシフトし、さらに、未来値を含むよう変換すると、式(27)が得られる。未来値を含める該変換は、式(23)から式(24)への変換処理の逆を行えばよい。   Next, the control unit 33 will be described. When the prediction formula (25) is shifted to the future by one step and further converted to include the future value, the formula (27) is obtained. The conversion including the future value may be performed by reversing the conversion process from Expression (23) to Expression (24).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

Δ=1−Z-1と定義される差分演算子Δを導入し、式(28)のような拡大系を定義する。Egcは、実際の吸気量Gcylと目標値Gcyl_cmdの偏差である。拡大系において1行成分を付加するのは、定常偏差を抑制する積分項を導出するためである。また、外乱の変動は一定していると仮定する(すなわち、Δγ1(k)=Δγ1(k+1))。 A differential operator Δ defined as Δ = 1−Z −1 is introduced to define an expansion system as shown in Equation (28). Egc is a deviation between the actual intake air amount Gcyl and the target value Gcyl_cmd. The reason why the one-line component is added in the expansion system is to derive an integral term that suppresses the steady-state deviation. Further, it is assumed that the disturbance fluctuation is constant (ie, Δγ1 (k) = Δγ1 (k + 1)).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

評価関数JSGを定義する。目標予見段数をNrで表し、外乱予見段数をNdで表すと、評価関数JSGは、N=Max(Nr,Nd)を用いて定義される。目標予見段数Nrは、前述した区間Mと同じであり、目標値Gcyl_cmdについて、どの区間の未来値を使うかを規定する。外乱予見段数Ndは、適応外乱オブザーバ31によって算出された外乱推定値γ1について、どの区間の未来値を使うかを規定する。本実施例では、Ndはゼロであり、Nrは1である。したがって、Nは1である。評価関数JSGを、式(29)に示す。 Define the evaluation function JSG . When the target prediction stage number is represented by Nr and the disturbance prediction stage number is represented by Nd, the evaluation function JSG is defined using N = Max (Nr, Nd). The target prediction stage number Nr is the same as that of the section M described above, and defines which section of the future value is used for the target value Gcyl_cmd. The number of disturbance prediction stages Nd defines which section of the future value is used for the estimated disturbance value γ1 calculated by the adaptive disturbance observer 31. In this example, Nd is zero and Nr is one. Therefore, N is 1. The evaluation function J SG is shown in Expression (29).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

評価関数JSGを最小とする制御入力ΔTHcmdを、最適性の原理を用いて求めることができる。式(31)で示されるRiccati方程式の解Πを用いると、制御入力ΔTHcmdは式(30)のように表される。 The control input ΔTHcmd that minimizes the evaluation function J SG can be obtained using the principle of optimality. Using the solution of the Riccati equation represented by equation (31), the control input ΔTHcmd is represented as equation (30).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(32)の初期条件に基づいて式(30)を解く。N=1(すなわち、Nr=1およびNd=0)の場合、式(33)が得られる。   Equation (30) is solved based on the initial condition of equation (32). If N = 1 (ie, Nr = 1 and Nd = 0), equation (33) is obtained.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(33)のフィードバック係数Fx、Fdおよびフィードフォワード係数Frを具体的に計算する。   Specifically, the feedback coefficients Fx and Fd and the feedforward coefficient Fr in Expression (33) are calculated.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

N=1の場合の制御入力ΔTHcmdは、式(33)および(34)に基づいて算出されることができる。   The control input ΔTHcmd when N = 1 can be calculated based on the equations (33) and (34).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(35)は、差分ΔTHcmdを算出する式である。式(35)を積分して、制御入力THcmdを算出する。   Expression (35) is an expression for calculating the difference ΔTHcmd. The control input THcmd is calculated by integrating the equation (35).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

Gcyl(0+dth-1)〜Gcyl(0)、Gcyl_cmd(0+dth)〜Gcyl_cmd(0)、γ1(0)およびTHcmd(0)の初期値をゼロとすると、式(36)は式(37)のように表される。   If the initial values of Gcyl (0 + dth-1) to Gcyl (0), Gcyl_cmd (0 + dth) to Gcyl_cmd (0), γ1 (0), and THcmd (0) are zero, Equation (36) 37).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(37)は、現時点kでは観測不可能な未来値Gcyl(k+dth-1)およびGcyl(k+dth-2)を含んでいる。これらの値の代わりに、状態予測器32によって算出された予測値Pre_Gcyl(k)およびPre_Gcyl(k-1)を用いる。式(38)は、制御ユニット33によって実行される式である。こうして、制御ユニット33によって、制御入力THcmd(k)が生成される。   Equation (37) includes future values Gcyl (k + dth-1) and Gcyl (k + dth-2) that are unobservable at the present time k. Instead of these values, the predicted values Pre_Gcyl (k) and Pre_Gcyl (k−1) calculated by the state predictor 32 are used. Expression (38) is an expression executed by the control unit 33. In this way, the control input THcmd (k) is generated by the control unit 33.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

制御入力THcmdには外乱推定値γ1のフィードバック項が含まれるので、外乱が印加されることによって生じる吸気量Gcylと目標値Gcyl_cmdの偏差を速やかに収束させることができる。また、制御入力THcmdには、目標値のフィードフォワード項Gcyl_cmd(k+dth)が含まれているので、吸気量Gcylの目標値Gcyl_cmdに対する追従速度を向上させることができる。   Since the control input THcmd includes the feedback term of the disturbance estimated value γ1, the deviation between the intake air amount Gcyl and the target value Gcyl_cmd generated by applying the disturbance can be quickly converged. Further, since the control input THcmd includes the target value feedforward term Gcyl_cmd (k + dth), the follow-up speed of the intake air amount Gcyl with respect to the target value Gcyl_cmd can be improved.

1.4 吸気量FB制御のシミュレーション結果
図4は、本願発明の一実施例に基づく吸気量FB制御のシミュレーションで用いられた仮想の制御対象モデルを示す。仮想制御対象は、式(13)のモデル式に基づく構造を有している。制御入力は、時間dthだけ遅延された目標スロットル開度THcmd(k-dth)である。制御出力は吸気量Gcyl(k)である。1サイクル前の吸気量Gcyl(k-1)および2サイクル前の吸気量Gcyl(k-2)が、フィードバックされる。
1.4 Simulation Result of Intake Air Volume FB Control FIG. 4 shows a virtual control target model used in the simulation of the intake air volume FB control according to an embodiment of the present invention. The virtual control target has a structure based on the model formula (13). The control input is a target throttle opening THcmd (k-dth) delayed by time dth. The control output is the intake air amount Gcyl (k). The intake air amount Gcyl (k-1) one cycle before and the intake air amount Gcyl (k-2) two cycles before are fed back.

シミュレーションは、仮想制御対象に3つの外乱を加えることができるよう構成される。図4には、入力外乱d1、状態量外乱d2および出力外乱d3が示されている。入力外乱d1には、たとえばスロットル弁の挙動のバラツキが含まれる。状態量外乱d2には、たとえばモデル化誤差が含まれる。出力外乱d3には、たとえばセンサのノイズが含まれる。   The simulation is configured so that three disturbances can be applied to the virtual control target. FIG. 4 shows an input disturbance d1, a state quantity disturbance d2, and an output disturbance d3. The input disturbance d1 includes, for example, variations in the behavior of the throttle valve. The state quantity disturbance d2 includes, for example, a modeling error. The output disturbance d3 includes, for example, sensor noise.

表1に、シミュレーションで実施されたケースG−1〜G−5の条件を示す。

Figure 0004605612
Table 1 shows the conditions of cases G-1 to G-5 implemented in the simulation.
Figure 0004605612

ケースG−1では、外乱は全く加えられない。状態予測器32および制御ユニット33では、外乱推定値γ1を使用して、予測値Pre_Gcylおよび目標スロットル開度THcmdがそれぞれ算出される。図5は、ケースG−1におけるシミュレーション結果を示す。外乱が無いので、予測値Pre_Gcylと実吸気量Gcylとの間に偏差は無い。制御ユニット33は、オーバーシュートを生じさせることなく、吸気量Gcylを目標値Gcyl_cmdに追従させることができる。   In case G-1, no disturbance is applied. In the state predictor 32 and the control unit 33, the estimated value Pre_Gcyl and the target throttle opening THcmd are respectively calculated using the estimated disturbance value γ1. FIG. 5 shows a simulation result in case G-1. Since there is no disturbance, there is no deviation between the predicted value Pre_Gcyl and the actual intake air amount Gcyl. The control unit 33 can cause the intake air amount Gcyl to follow the target value Gcyl_cmd without causing overshoot.

ケースG−2では、外乱d1〜d3が加えられ、状態予測器32および制御ユニット33の両方で、外乱推定値γ1が用いられない。図6は、ケースG−2におけるシミュレーション結果を示す。外乱によって予測値Pre_Gcylと実吸気量Gcylの間に定常偏差が生じる。制御ユニット33は、予測値Pre_Gcylに基づいて制御入力THcmdを算出するので、吸気量Gcylを目標値Gcyl_cmdに収束させることができない。   In case G-2, disturbances d1 to d3 are added, and the estimated disturbance value γ1 is not used in both the state predictor 32 and the control unit 33. FIG. 6 shows a simulation result in case G-2. Due to the disturbance, a steady deviation occurs between the predicted value Pre_Gcyl and the actual intake air amount Gcyl. Since the control unit 33 calculates the control input THcmd based on the predicted value Pre_Gcyl, the intake air amount Gcyl cannot be converged to the target value Gcyl_cmd.

ケースG−3では、外乱d1〜d3が加えられ、予測器32では外乱推定値γ1が用いられるが、制御ユニット33では外乱推定値γ1が用いられない。図7は、ケースG−3におけるシミュレーション結果を示す。外乱によって生じた、Pre_GcylとGcylの間の定常偏差が、予測器32によって解消されている。そのため、制御器33は、吸気量Gcylを目標値Gcyl_cmdに収束させることができる。しかしながら、制御入力THcmdに、外乱推定値γ1に基づくフィードバック項が含まれないので、収束速度が比較的遅い。   In case G-3, disturbances d1 to d3 are added, and the estimated disturbance value γ1 is used in the predictor 32, but the estimated disturbance value γ1 is not used in the control unit 33. FIG. 7 shows a simulation result in case G-3. The steady-state deviation between Pre_Gcyl and Gcyl caused by disturbance is eliminated by the predictor 32. Therefore, the controller 33 can converge the intake air amount Gcyl to the target value Gcyl_cmd. However, since the feedback term based on the disturbance estimated value γ1 is not included in the control input THcmd, the convergence speed is relatively slow.

ケースG−4では、外乱d1〜d3が加えられ、予測器32および制御ユニット33の両方で、外乱推定値γ1が用いられる。ケースG−4は、図3を参照して説明した本願発明の好ましい実施例に対応する。図8は、ケースG−4におけるシミュレーション結果を示す。図7と比較して明らかなように、吸気量Gcylと目標値Gcyl_cmdの偏差が収束するのに要する時間が飛躍的に短くなっている。   In case G-4, disturbances d1 to d3 are added, and the estimated disturbance value γ1 is used in both the predictor 32 and the control unit 33. Case G-4 corresponds to the preferred embodiment of the present invention described with reference to FIG. FIG. 8 shows a simulation result in case G-4. As is clear from FIG. 7, the time required for the deviation between the intake air amount Gcyl and the target value Gcyl_cmd to converge is dramatically shortened.

ケースG−5では、外乱d1〜d3が加えられ、予測器32よび制御ユニット33の両方で、外乱推定値γ1が用いられる。しかしながら、制御入力THcmdには、目標値のフィードフォワード項Gcyl_cmd(k+dth)が含まれない。図9は、ケースG−5におけるシミュレーション結果を示す。図8と比較して明らかなように、吸気量Gcylの目標値Gcyl_cmdに対する追従速度が遅くなっている。これは、制御入力THcmdに含まれる偏差(GcylとGcyl_cmd)の項が積分項(Pre_Egc項)のみであるためである。このように、目標値フィードフォワード項を制御入力に含めることにより、吸気量Gcylの目標値Gcyl_cmdに対する追従性を向上させることができる。   In case G-5, disturbances d1 to d3 are added, and the estimated disturbance value γ1 is used in both the predictor 32 and the control unit 33. However, the control input THcmd does not include the target value feedforward term Gcyl_cmd (k + dth). FIG. 9 shows a simulation result in case G-5. As apparent from the comparison with FIG. 8, the follow-up speed of the intake air amount Gcyl with respect to the target value Gcyl_cmd is slow. This is because the term of the deviation (Gcyl and Gcyl_cmd) included in the control input THcmd is only the integral term (Pre_Egc term). In this way, by including the target value feedforward term in the control input, it is possible to improve the followability of the intake air amount Gcyl to the target value Gcyl_cmd.

ここで、制御モデルがむだ時間を持たないケースを考察する。この場合、状態予測器32を含めなくてもよく、吸気量Gcylを制御するための吸気動特性モデルは、式(39)のように表されることができる。   Now consider the case where the control model has no dead time. In this case, the state predictor 32 may not be included, and the intake dynamic characteristic model for controlling the intake air amount Gcyl can be expressed as in Expression (39).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

むだ時間が存在しないので、適応外乱オブザーバ31によって実行される式(26)は、式(40)によって表される。   Since there is no dead time, Expression (26) executed by the adaptive disturbance observer 31 is expressed by Expression (40).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

むだ時間が存在しないので、制御ユニット33によって実行される式(38)は、式(41)によって表される。   Since there is no dead time, the equation (38) executed by the control unit 33 is expressed by the equation (41).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

このようなモデルがむだ時間を含まないケースについて、表2に示されるようなシミュレーションを行った。

Figure 0004605612
A simulation as shown in Table 2 was performed for a case where such a model does not include a dead time.
Figure 0004605612

ケースG−6では、外乱d1〜d3が加えられ、制御ユニット33が、外乱推定値γ1を用いて目標スロットル開度THcmdを算出する。制御入力THcmdには、目標値のフィードフォワード項Gcyl_cmd(k+dth)が含まれる。図10は、ケースG−6におけるシミュレーション結果を示す。   In case G-6, disturbances d1 to d3 are applied, and the control unit 33 calculates the target throttle opening THcmd using the estimated disturbance value γ1. The control input THcmd includes a target value feedforward term Gcyl_cmd (k + dth). FIG. 10 shows a simulation result in case G-6.

ケースG−7では、外乱d1〜d3が加えられ、制御ユニット33が、外乱推定値γ1を用いずに、目標スロットル開度THcmdを算出する。制御入力THcmdには、目標値のフィードフォワード項Gcyl_cmd(k+dth)が含まれる。図11は、ケースG−7におけるシミュレーション結果を示す。   In case G-7, disturbances d1 to d3 are added, and the control unit 33 calculates the target throttle opening THcmd without using the disturbance estimated value γ1. The control input THcmd includes a target value feedforward term Gcyl_cmd (k + dth). FIG. 11 shows a simulation result in case G-7.

図12において、図10(ケースG−6)のGcylの挙動と図11(ケースG−7)のGcylの挙動とが比較されている。前者の方が、後者よりも収束性が良いことがわかる。このように、制御ユニット33において、外乱推定値γ1を用いて制御入力THcmdを算出することにより、制御量Gcylの目標値Gcyl_cmdに対する収束性を高めることができる。   In FIG. 12, the behavior of Gcyl in FIG. 10 (Case G-6) is compared with the behavior of Gcyl in FIG. 11 (Case G-7). It can be seen that the former has better convergence than the latter. As described above, the control unit 33 calculates the control input THcmd using the estimated disturbance value γ1, thereby improving the convergence of the control amount Gcyl with respect to the target value Gcyl_cmd.

前述した実施形態においては、外乱を推定するのに、逐次型同定アルゴリズムを用いる適応外乱オブザーバが用いられている。代替的に、所定のマップ等を参照することによって外乱を推定する他の適切な推定器を用いてもよい。   In the embodiment described above, an adaptive disturbance observer using a sequential identification algorithm is used to estimate the disturbance. Alternatively, other suitable estimators that estimate the disturbance by referring to a predetermined map or the like may be used.

また、前述した実施形態においては、吸入空気量を制御する弁としてスロットル弁が用いられている。代替的に、吸入空気量を制御する他の弁、たとえばバイパス弁等を用いてもよい。   In the above-described embodiment, a throttle valve is used as a valve for controlling the intake air amount. Alternatively, another valve that controls the intake air amount, such as a bypass valve, may be used.

2.回転数フィードバック制御
2.1 エンジンのモデル化
まず、エンジン2をモデル化する手法を説明する。エンジン2を、入力を吸気量Gcyl、出力を回転数NEとしたモデルで表す。
2. Speed feedback control
2.1 Engine Modeling First, a method for modeling the engine 2 will be described. The engine 2 is represented by a model in which the input is the intake air amount Gcyl and the output is the rotational speed NE.

エンジンの慣性系の運動方程式は、式(42)で表される。Iengはエンジンの慣性モーメント(kgm2)であり、Kneはエンジンのフリクション係数であり、NEは、エンジン回転数(rad/秒)である。Tengはエンジンのトルク(Nm)であり、Tloadは、車両に搭載されたエアーコンディショナーや発電機等の電装部品を駆動するための機器駆動トルク(Nm)であり、Tdrvは、車両の駆動系に配分される、車両を駆動するためのトルク(Nm)である。tは、時間を示す。 An equation of motion of the inertia system of the engine is expressed by Equation (42). Ieng is the moment of inertia of the engine (kgm 2 ), Kne is the friction coefficient of the engine, and NE is the engine speed (rad / sec). Teng is the engine torque (Nm), Tload is the equipment drive torque (Nm) for driving electrical components such as air conditioners and generators mounted on the vehicle, and Tdrv is the vehicle drive system. This is the torque (Nm) that is allocated to drive the vehicle. t indicates time.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

エンジントルクTengは、式(43)のように表される。Ktrqは、トルク係数であり、エンジン回転数NE、エンジンの点火時期IG、および当量比(空燃比の逆数)λに応じて決定される。Gcylは、エンジンに吸入される空気量(g)である。   The engine torque Teng is expressed as in equation (43). Ktrq is a torque coefficient, and is determined according to the engine speed NE, the engine ignition timing IG, and the equivalence ratio (reciprocal of the air-fuel ratio) λ. Gcyl is the amount of air (g) taken into the engine.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(43)を式(42)に代入すると、式(44)が得られる。式(44)は、吸気量Gcylを入力とした回転数NEの一次遅れ系を表している。外乱項として、”-(Tload+Tdrv)/Ieng”が付加されている。   Substituting equation (43) into equation (42) yields equation (44). Expression (44) represents a first-order lag system of the rotational speed NE with the intake air amount Gcyl as an input. “-(Tload + Tdrv) / Ieng” is added as a disturbance term.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(44)を離散時間系に変換し、式(45)を得る。Tはサンプリング周期を示し、kはサンプリングサイクルを識別する識別子である。式(45)が、エンジン慣性系のモデル式である。   Equation (44) is converted to a discrete time system to obtain Equation (45). T indicates a sampling period, and k is an identifier for identifying the sampling cycle. Expression (45) is a model expression of the engine inertia system.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

モデルパラメータAne、BneおよびCneは、回転数NEおよびスロットル開度THに応じて変化する。回転数NEおよびスロットル開度THに基づくモデルパラメータを、マップとして予めメモリ1cに記憶しておくことができる。代替的に、制御装置に同定器を設けて該モデルパラメータを同定してもよい。   The model parameters Ane, Bne, and Cne vary according to the rotational speed NE and the throttle opening TH. Model parameters based on the rotational speed NE and the throttle opening TH can be stored in advance in the memory 1c as a map. Alternatively, the controller may be provided with an identifier to identify the model parameter.

2.2 回転数FB制御部の構成
図13は、本願発明の一実施形態に従う回転数FB制御部21のブロック図を示す。回転数FB制御部21は、適応外乱オブザーバ41、状態予測器42、および制御ユニット43を備える。適応外乱オブザーバ41および状態予測器42は、吸気量FB制御部21について図3に示されるものと同様の構成を有する。
2.2 Configuration of Rotational Speed FB Control Unit FIG. 13 shows a block diagram of the rotational speed FB control unit 21 according to an embodiment of the present invention. The rotational speed FB control unit 21 includes an adaptive disturbance observer 41, a state predictor 42, and a control unit 43. The adaptive disturbance observer 41 and the state predictor 42 have the same configuration as that shown in FIG. 3 for the intake air amount FB control unit 21.

適応外乱オブザーバ41は、エンジン2に印加される外乱の推定値δneを同定する。状態予測器42は、外乱推定値δneに基づいて、プラントであるエンジンの出力(すなわちエンジン回転数)の予測値Pre_NEを算出する。制御ユニット43は、予測値Pre_NEを用いた応答指定型制御により、プラントへの制御入力である目標吸気量Gcyl_cmdを算出する。制御入力Gcyl_cmdには、外乱推定値δneに所定のゲインが乗算された値が含まれる。予測値Pre_NEを目標値に収束させることにより、プラントの出力NEを目標値に収束させることができる
まず、状態予測器42について説明する。図2を参照して説明したように、回転数FB制御部21は、吸気量FB制御部23の上流に位置づけられる。吸気管3の吸気動特性にはむだ時間が含まれるが、これを回転数FB制御と吸気量FB制御の両方で補償すると干渉が起こる。したがって、吸気管3が有するむだ時間を吸気量FB制御部23によって補償し、回転数FB制御部21からは、吸気管3をむだ時間要素とみなす。その結果、回転数FB制御部21からは、Gcyl_cmd(k-dth)=Gcyl(k)と見える。言い換えると、回転数FB制御部21からは、Gcyl_cmdの算出からむだ時間dth後に、吸気量Gcylがエンジンに吸入されるように見える。したがって、式(45)のエンジン慣性系のモデル式は、式(46)のように表すことができる。ここで、外乱Tdは、TloadとTdrvの和を示す。
The adaptive disturbance observer 41 identifies an estimated value δne of disturbance applied to the engine 2. The state predictor 42 calculates a predicted value Pre_NE of the output of the engine that is the plant (that is, the engine speed) based on the estimated disturbance value δne. The control unit 43 calculates a target intake air amount Gcyl_cmd, which is a control input to the plant, by response specifying control using the predicted value Pre_NE. The control input Gcyl_cmd includes a value obtained by multiplying the estimated disturbance Δne by a predetermined gain. By converging the predicted value Pre_NE to the target value, the output NE of the plant can be converged to the target value. First, the state predictor 42 will be described. As described with reference to FIG. 2, the rotational speed FB control unit 21 is positioned upstream of the intake air amount FB control unit 23. The intake dynamic characteristics of the intake pipe 3 include a dead time. If this is compensated by both the rotational speed FB control and the intake air amount FB control, interference occurs. Accordingly, the dead time of the intake pipe 3 is compensated by the intake air amount FB control unit 23, and the intake pipe 3 is regarded as a dead time element from the rotational speed FB control unit 21. As a result, it can be seen from the rotation speed FB control unit 21 that Gcyl_cmd (k-dth) = Gcyl (k). In other words, from the rotational speed FB control unit 21, it appears that the intake air amount Gcyl is sucked into the engine after the dead time dth from the calculation of Gcyl_cmd. Therefore, the model expression of the engine inertia system of Expression (45) can be expressed as Expression (46). Here, the disturbance Td indicates the sum of Tload and Tdrv.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

むだ時間dthを補償するためには、制御出力NE(k+dth)を予測する必要がある。したがって、式(46)を未来に(dth-1)ステップだけシフトする。   In order to compensate for the dead time dth, it is necessary to predict the control output NE (k + dth). Therefore, the equation (46) is shifted to the future by (dth-1) steps.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(47)は、観測不可能な未来値NE(k+dth-1)およびTd(k+dth-1)を含んでいるので、これらの未来値を消去する。消去は、前述した式(23)からの未来値の消去と同様の手法で実施されることができる。   Since equation (47) includes future values NE (k + dth-1) and Td (k + dth-1) that cannot be observed, these future values are deleted. The erasure can be performed in the same manner as the erasure of the future value from the equation (23) described above.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(48)における、Td(k+dth-1)〜Td(k)は、ドライバの運転操作や走行条件によって変動するので、その予測は困難である。したがって、式(49)に示されるように、外乱Tdは一定であると仮定する。この仮定により、式(48)は、式(50)で表される。   Since Td (k + dth-1) to Td (k) in equation (48) vary depending on the driving operation and driving conditions of the driver, it is difficult to predict them. Therefore, it is assumed that the disturbance Td is constant as shown in the equation (49). Based on this assumption, Expression (48) is expressed by Expression (50).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(50)に、外乱推定値δneを導入する。外乱推定値δneは、外乱Tdの推定誤差だけでなく、プラントに印加される他の外乱をも含む。式(51)は、回転数の予測値Pre_NEを算出する式であり、状態予測器42によって実行される。   The disturbance estimated value δne is introduced into the equation (50). The disturbance estimated value Δne includes not only the estimation error of the disturbance Td but also other disturbances applied to the plant. Expression (51) is an expression for calculating the predicted value Pre_NE of the rotation speed, and is executed by the state predictor 42.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

状態予測器42によって予測値を算出することにより、むだ時間が補償され、よって回転数制御の速応性を高めることができる。また、外乱推定値δneに基づいて予測値Pre_NEが算出されるので、制御対象であるエンジンの出力NEと予測値Pre_NEの間の定常偏差を解消することができる。   By calculating the predicted value by the state predictor 42, the dead time is compensated, and therefore the speed response of the rotation speed control can be improved. Further, since the predicted value Pre_NE is calculated based on the estimated disturbance value Δne, it is possible to eliminate the steady deviation between the output NE of the engine that is the control target and the predicted value Pre_NE.

外乱推定値δneは、適応外乱オブザーバ41によって同定される。式(52)は、適応外乱オブザーバ41によって実行される、外乱推定値δneを求めるための式である。   The disturbance estimated value δne is identified by the adaptive disturbance observer 41. Expression (52) is an expression for obtaining the estimated disturbance value δne executed by the adaptive disturbance observer 41.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(52)から明らかなように、適応外乱オブザーバ41は、現在のサイクルに対する推定値NE_hat(k)を算出する(これは、予測式(51)を過去にdthステップだけシフトすることによって算出される)。ここで、外乱推定値δneは一定と仮定する。すなわち、δne(k-dth)=δne(k-1)である。さらに、適応外乱オブザーバ41は、予測値NE_hat(k)と実際に検出された値NE(k)との偏差e_dneを算出する。その後、逐次型同定アルゴリズムを用い、偏差e_dneを無くすように外乱推定値δneが算出される。   As apparent from the equation (52), the adaptive disturbance observer 41 calculates an estimated value NE_hat (k) for the current cycle (this is calculated by shifting the prediction equation (51) by dth steps in the past). ) Here, it is assumed that the estimated disturbance value δne is constant. That is, Δne (k−dth) = Δne (k−1). Further, the adaptive disturbance observer 41 calculates a deviation e_dne between the predicted value NE_hat (k) and the actually detected value NE (k). Thereafter, the disturbance estimated value δne is calculated using a sequential identification algorithm so as to eliminate the deviation e_dne.

逐次型同定アルゴリズムを用いることにより、外乱推定値δneを速やかかつ安定的に推定することができる。前述したように、λおよびλは重みパラメータであり、逐次型同定アルゴリズムの種類に応じて決定される。 By using the sequential identification algorithm, the estimated disturbance value δne can be estimated quickly and stably. As described above, λ 1 and λ 2 are weight parameters and are determined according to the type of the sequential identification algorithm.

次に、制御ユニット43について説明する。予測式(51)を1ステップだけ未来にシフトし、さらに、未来値を含むように変換すると、式(53)が得られる。未来値を含める該変換は、式(47)から式(48)への変換の逆を行えばよい。ここで、外乱Tdおよび外乱推定値δneの未来値の変動は一定と仮定する。すなわち、Td(k+dth)=Td(k)およびδne(k+dth)=δne(k)である。   Next, the control unit 43 will be described. When the prediction formula (51) is shifted to the future by one step and further converted to include the future value, the formula (53) is obtained. The conversion including the future value may be performed by reversing the conversion from Expression (47) to Expression (48). Here, it is assumed that the fluctuation of the future value of the disturbance Td and the disturbance estimated value Δne is constant. That is, Td (k + dth) = Td (k) and Δne (k + dth) = Δne (k).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

応答指定型制御を実施するため、切り換え関数σneを定義する。切り換え関数σneにより、実回転数NEの目標値NE_cmdに対する収束挙動を規定することができる。E_neは、実回転数NEと目標値NE_cmdの偏差である。   A switching function σne is defined in order to implement response assignment type control. The convergence function with respect to the target value NE_cmd of the actual rotational speed NE can be defined by the switching function σne. E_ne is a deviation between the actual rotational speed NE and the target value NE_cmd.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

切り換え関数σneがゼロとなるように制御入力を決定する。   The control input is determined so that the switching function σne becomes zero.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(55)は、入力の無い一次遅れ系を示す。すなわち、制御ユニット43は、制御量E_neを、式(55)に示される一次遅れ系に拘束するように動作する。   Equation (55) shows a first-order lag system without input. That is, the control unit 43 operates so as to constrain the control amount E_ne to the first-order lag system represented by Expression (55).

図14は、縦軸にE_ne(k)および横軸にE_ne(k-1)を有する位相平面を示す。位相平面には、式(55)によって表現される切り換え線61が示されている。点62を状態量(E_ne(k-1), E_ne(k))の初期値と仮定すると、制御ユニット43は、該状態量を、切り換え線61上に載せて該切り換え線61上に拘束させる。こうして、状態量が入力の無い一次遅れ系に拘束されるので、時間の経過とともに、状態量は、位相平面の原点(すなわち、E_ne(k), E_ne(k-1)=0)に自動的に収束する。状態量を切り換え線61上に拘束することにより、外乱の影響を受けることなく、状態量を原点に収束させることができる。   FIG. 14 shows a phase plane with E_ne (k) on the vertical axis and E_ne (k−1) on the horizontal axis. In the phase plane, a switching line 61 expressed by Expression (55) is shown. Assuming that the point 62 is an initial value of the state quantity (E_ne (k-1), E_ne (k)), the control unit 43 places the state quantity on the switching line 61 and restrains it on the switching line 61. . In this way, the state quantity is constrained to a first-order lag system with no input. Therefore, the state quantity is automatically set to the origin of the phase plane (ie, E_ne (k), E_ne (k-1) = 0) over time. Converge to. By constraining the state quantity on the switching line 61, the state quantity can be converged to the origin without being affected by disturbance.

式(55)の設定パラメータS_neは、-1<S_ne<1を満たすよう設定される。好ましくは、−1<S_ne<0を満たすよう設定される。これは、S_neが正の値を持つと、式(55)の一次遅れ系が振動安定系となるためである。   The setting parameter S_ne in Expression (55) is set so as to satisfy −1 <S_ne <1. Preferably, it is set to satisfy -1 <S_ne <0. This is because if S_ne has a positive value, the first-order lag system of Equation (55) becomes a vibration stable system.

設定パラメータS_neは、偏差E_neの収束の速さを規定するパラメータである。図15には、S_ne=−1、−0.8、および−0.5の場合の収束速度が、グラフ63、64および65でそれぞれ示されている。設定パラメータS_neの絶対値が小さくなるにつれ、偏差E_neの収束速度は速くなる。   The setting parameter S_ne is a parameter that defines the convergence speed of the deviation E_ne. In FIG. 15, convergence speeds when S_ne = −1, −0.8, and −0.5 are shown by graphs 63, 64, and 65, respectively. As the absolute value of the setting parameter S_ne decreases, the convergence speed of the deviation E_ne increases.

制御ユニット43は、式(56)に従って制御入力Upasを求める。等価制御入力Ueqは、状態量を切り換え線上に拘束するための入力である。到達則入力Urchは、状態量を切り換え線上に載せるための入力である。   The control unit 43 obtains the control input Upas according to the equation (56). The equivalent control input Ueq is an input for constraining the state quantity on the switching line. The reaching law input Urch is an input for placing the state quantity on the switching line.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

等価制御入力Ueqを求める手法について説明する。等価制御入力Ueqは、位相平面上の任意の場所に、状態量をホールドする機能を持つ。したがって、式(57)を満たす必要がある。   A method for obtaining the equivalent control input Ueq will be described. The equivalent control input Ueq has a function of holding the state quantity at an arbitrary place on the phase plane. Therefore, it is necessary to satisfy Expression (57).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(54)から、式(57)は式(58)で表される。   From equation (54), equation (57) is represented by equation (58).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(58)に式(53)を代入すると、式(59)が得られる。   Substituting equation (53) into equation (58) yields equation (59).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

制御入力Ueq(k)は、式(60)により算出される。   The control input Ueq (k) is calculated by the equation (60).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

式(60)は、現時点kでは観測不可能な未来値NE(k+dth)およびNE(k+dth-1)を含んでいる。これらの値の代わりに、状態予測器42によって算出された予測値Pre_NE(k)およびPre_NE(k-1)を用いる。制御ユニット43は、式(61)を実行して、等価制御入力Ueq(k)を生成する。   Equation (60) includes future values NE (k + dth) and NE (k + dth-1) that are unobservable at the present time k. Instead of these values, the prediction values Pre_NE (k) and Pre_NE (k−1) calculated by the state predictor 42 are used. The control unit 43 executes the equation (61) to generate the equivalent control input Ueq (k).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

このように、等価制御入力Ueqには、外乱フィードバック項δneおよび外乱フィードフォワード項Tdが含まれる。したがって、制御対象であるエンジン2に外乱が印加されることによって生じる回転数NEと目標値NE_cmdの偏差を速やかに収束させることができる。   Thus, the equivalent control input Ueq includes the disturbance feedback term Δne and the disturbance feedforward term Td. Therefore, the deviation between the rotational speed NE and the target value NE_cmd generated by applying a disturbance to the engine 2 to be controlled can be quickly converged.

制御ユニット43は、さらに、式(62)を実行して、到達則入力Urchを生成する。Fは、到達則ゲインを示す。   The control unit 43 further executes Expression (62) to generate the reaching law input Urch. F represents a reaching law gain.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

2.3 回転数FB制御のシミュレーション結果
図16は、本願発明の一実施形態に基づく回転数FB制御のシミュレーションで用いられる仮想の制御対象モデルを示す。仮想制御対象は、エンジンのモデル式(46)に基づく構造を有している。制御入力は、時間dthだけ遅延された目標吸気量Gcyl_cmdである。制御出力は、回転数NEである。さらに、制御対象には、外乱として駆動トルクTdが入力される。1サイクル前の回転数NEがフィードバックされる。
2.3 Simulation Result of Rotational Speed FB Control FIG. 16 shows a virtual controlled object model used in the simulation of the rotational speed FB control according to an embodiment of the present invention. The virtual control target has a structure based on the engine model formula (46). The control input is a target intake air amount Gcyl_cmd delayed by time dth. The control output is the rotational speed NE. Further, the driving torque Td is input as a disturbance to the controlled object. The rotation speed NE one cycle before is fed back.

シミュレーションは、仮想制御対象に3つの外乱を加えることができるよう構成されている。図には、入力外乱L1、状態量外乱L2および出力外乱L3が加えられる場所が示されている。入力外乱L1には、たとえば駆動トルクTdの推定誤差Td_errorが含まれる。状態量外乱L2には、たとえばモデル化誤差が含まれる。出力外乱L3には、たとえばセンサのノイズが含まれる。   The simulation is configured so that three disturbances can be applied to the virtual control target. In the figure, places where the input disturbance L1, the state quantity disturbance L2, and the output disturbance L3 are applied are shown. The input disturbance L1 includes, for example, an estimation error Td_error of the drive torque Td. The state quantity disturbance L2 includes, for example, a modeling error. The output disturbance L3 includes, for example, sensor noise.

表3に、シミュレーションで実施されたケースN−1〜ケースN−5の条件を示す。

Figure 0004605612
Table 3 shows the conditions of Case N-1 to Case N-5 implemented in the simulation.
Figure 0004605612

ケースN−1では、外乱L1〜L3が加えられる。予測器42および制御ユニット43の両方で、外乱推定値δneおよび駆動トルクTdが用いられる。ケースN−1は、図13の本願発明の回転数FB制御に基づく好ましいケースである。図17は、ケースN−1のシミュレーション結果を示す。外乱が加えられた状態で、回転数NEを目標値NE_cmdに定常偏差無く収束させることができる。目標値NE_cmdが変動した時、回転数NEの目標値NE_cmdへの追従特性も良好である。   In case N-1, disturbances L1 to L3 are applied. Both the predictor 42 and the control unit 43 use the estimated disturbance value δne and the driving torque Td. Case N-1 is a preferable case based on the rotational speed FB control of the present invention in FIG. FIG. 17 shows the simulation result of case N-1. With the disturbance applied, the rotational speed NE can be converged to the target value NE_cmd without a steady deviation. When the target value NE_cmd fluctuates, the following characteristic of the rotational speed NE to the target value NE_cmd is also good.

ケースN−2では、予測器42および制御ユニット43で、外乱推定値δneおよび駆動トルクTdが用いられない。図18は、ケースN−2のシミュレーション結果を示す。外乱により、実回転数NEと予測値Pre_NEの間に定常偏差が生じている。制御ユニット43は、予測値Pre_NEに基づいて応答指定型制御を実施するので、実回転数NEを目標値NE_cmdに収束させることができない。   In case N-2, the predictor 42 and the control unit 43 do not use the estimated disturbance value δne and the drive torque Td. FIG. 18 shows a simulation result of case N-2. Due to the disturbance, a steady deviation occurs between the actual rotational speed NE and the predicted value Pre_NE. Since the control unit 43 performs response specifying control based on the predicted value Pre_NE, the actual rotational speed NE cannot be converged to the target value NE_cmd.

ケースN−3では、予測器42および制御ユニット43において、駆動トルクTdは用いられるが、外乱推定値δneは用いられない。図19は、ケースN−3のシミュレーション結果を示す。時間t1において、駆動トルクTdの推定誤差Td_errorがステップ入力される。これに応じて、外乱推定値δneも増加する。駆動トルクTdのフィードフォワード項が用いられているので、実回転数NEと予測値Pre_NEの間の偏差は変化しない。   In case N-3, the predictor 42 and the control unit 43 use the drive torque Td, but do not use the estimated disturbance value δne. FIG. 19 shows the simulation result of case N-3. At time t1, an estimated error Td_error of the drive torque Td is input as a step. In response to this, the estimated disturbance value δne also increases. Since the feedforward term of the driving torque Td is used, the deviation between the actual rotational speed NE and the predicted value Pre_NE does not change.

時間t2において、駆動トルクTdが変動する。この時、他の外乱L2およびL3もプラントに印加されている。駆動トルクTdのフィードフォワード項により、駆動トルクTdが変動しても、実回転数NEと目標値NE_cmdの偏差は変化しない。しかしながら、外乱推定値δneが用いられていないので、実回転数NEと予測値Pre_NEの間の定常偏差は解消されず、よって回転数NEを目標値NE_cmdに収束することはできない。   At time t2, the drive torque Td varies. At this time, other disturbances L2 and L3 are also applied to the plant. Even if the drive torque Td varies due to the feedforward term of the drive torque Td, the deviation between the actual rotational speed NE and the target value NE_cmd does not change. However, since the estimated disturbance value δne is not used, the steady deviation between the actual rotational speed NE and the predicted value Pre_NE is not eliminated, and therefore the rotational speed NE cannot be converged to the target value NE_cmd.

ケースN−4では、予測器42および制御ユニット43において、外乱推定値δneおよび駆動トルクTdが用いられないが、制御ユニット43で、制御入力に適応則入力Uadpが付加された場合を示す。適応則入力Uadpは、式(63)で示される。Gは、適応則入力のゲインを示す。   Case N-4 shows a case where the estimated disturbance δne and the drive torque Td are not used in the predictor 42 and the control unit 43, but the adaptive law input Uadp is added to the control input in the control unit 43. The adaptive law input Uadp is expressed by Equation (63). G represents the gain of the adaptive law input.

Figure 0004605612
Figure 0004605612

図20は、ケースN−4のシミュレーション結果を示す。制御ユニット43により、予測値Pre_NEは目標値NE_cmdに収束する。しかしながら、予測値Pre_NEが外乱推定値δneに基づいて算出されないので、実回転数NEと予測値Pre_NEの定常偏差が解消されず、よって回転数NEを目標値NE_cmdに収束させることができない。   FIG. 20 shows a simulation result of case N-4. The predicted value Pre_NE converges to the target value NE_cmd by the control unit 43. However, since the predicted value Pre_NE is not calculated based on the estimated disturbance value δne, the steady-state deviation between the actual rotational speed NE and the predicted value Pre_NE is not eliminated, and therefore the rotational speed NE cannot be converged to the target value NE_cmd.

ケースN−5では、予測器42において、駆動トルクTdおよび外乱推定値δneが使用される。制御ユニット43では、駆動トルクTdは用いられるが、外乱推定値δneは使用されない。代わりに、制御ユニット43では、適応則入力Uadpが制御入力に付加される。   In case N-5, the predictor 42 uses the drive torque Td and the estimated disturbance value δne. In the control unit 43, the driving torque Td is used, but the disturbance estimated value δne is not used. Instead, in the control unit 43, the adaptive law input Uadp is added to the control input.

図21に、ケースN−5のシミュレーション結果を示す。適応則入力UadpのゲインGを大きくすることにより、回転数NEの収束時間を短縮させることができる。しかしながら、図17と比較して明らかなように、ゲインGを大きくすると、積分的なオーバーシュートが生じる。   FIG. 21 shows a simulation result of case N-5. The convergence time of the rotational speed NE can be shortened by increasing the gain G of the adaptive law input Uadp. However, as apparent from the comparison with FIG. 17, when the gain G is increased, an integral overshoot occurs.

ここで、制御モデルがむだ時間を持たないケースを考察する。この場合、状態予測器42を含めなくてもよく、エンジン回転数NEを制御するためのエンジン慣性系のモデルは、式(64)のように表されることができる。   Now consider the case where the control model has no dead time. In this case, the state predictor 42 may not be included, and the model of the engine inertia system for controlling the engine speed NE can be expressed as in Expression (64).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

むだ時間が存在しないので、適応外乱オブザーバ41によって実行される式(52)は、式(65)によって表される。   Since there is no dead time, Expression (52) executed by the adaptive disturbance observer 41 is expressed by Expression (65).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

むだ時間が存在しないので、制御ユニット43によって実行される式(61)および(62)は、式(66)および(67)によって表される。   Since there is no dead time, equations (61) and (62) executed by the control unit 43 are expressed by equations (66) and (67).

Figure 0004605612
Figure 0004605612

Figure 0004605612
Figure 0004605612

このような、モデルがむだ時間特性を含まないケースN−6〜N−9について、表4に示されるようなシミュレーションを行った。

Figure 0004605612
Simulations as shown in Table 4 were performed for cases N-6 to N-9 in which the model does not include time delay characteristics.
Figure 0004605612

ケースN−6では、外乱L1〜L3が加えられる。制御ユニット43で、外乱推定値δneおよび駆動トルクTdが用いられる。ケースN−6は、前述したように、本願発明の回転数FB制御に基づく好ましいケースである。図22は、ケースN−6のシミュレーション結果を示す。外乱が加えられた状態で、回転数NEを目標値NE_cmdに定常偏差無く収束させることができる。目標値NE_cmdが変動した時、回転数NEの目標値NE_cmdへの追従特性も良好である。   In case N-6, disturbances L1 to L3 are applied. In the control unit 43, the estimated disturbance value δne and the driving torque Td are used. Case N-6 is a preferable case based on the rotational speed FB control of the present invention as described above. FIG. 22 shows the simulation result of case N-6. With the disturbance applied, the rotational speed NE can be converged to the target value NE_cmd without a steady deviation. When the target value NE_cmd fluctuates, the following characteristic of the rotational speed NE to the target value NE_cmd is also good.

ケースN−7では、制御ユニット43において、駆動トルクTdは用いられるが、外乱推定値δneは用いられない。図23は、ケースN−7のシミュレーション結果を示す。外乱が印加されるたびに、実回転数NEと目標値NE_cmdの偏差が大きくなっていくのがわかる。外乱推定値δneが用いられていないので、実回転数NEを目標値NE_cmdに収束することはできない。   In case N-7, the driving torque Td is used in the control unit 43, but the estimated disturbance value δne is not used. FIG. 23 shows the simulation result of case N-7. It can be seen that the deviation between the actual rotational speed NE and the target value NE_cmd increases each time a disturbance is applied. Since the estimated disturbance value δne is not used, the actual rotational speed NE cannot be converged to the target value NE_cmd.

ケースN−8では、制御ユニット43において、外乱推定値δneが用いられないが、制御入力に適応則入力Uadpが付加された場合を示す。ケースN−8では、比較的小さい値を持つゲインGが用いられる。図24は、ケースN−8のシミュレーション結果を示す。ケースN−9では、制御ユニット43において、比較的大きい値を持つゲインGが用いられる。図25は、ケースN−9のシミュレーション結果を示す。図26は、図24(ケースN−8)の回転数NEの挙動と、図25(ケースN−9)の回転数NEの挙動とを比較した図である。適応則入力UadpのゲインGを大きくすることにより、回転数NEの収束時間を短縮させることができるが、積分的なオーバーシュートが生じていることがわかる。それに対し、ケースN−6に対応する外乱推定値δneを用いると、積分的なオーバーシュートを生じさせることなく、回転数NEを目標値NE_cmdに収束させることができる。   Case N-8 shows a case where the disturbance estimation value δne is not used in the control unit 43 but the adaptive law input Uadp is added to the control input. In case N-8, a gain G having a relatively small value is used. FIG. 24 shows the simulation result of case N-8. In case N-9, the control unit 43 uses a gain G having a relatively large value. FIG. 25 shows the simulation result of case N-9. FIG. 26 is a diagram comparing the behavior of the rotational speed NE of FIG. 24 (case N-8) with the behavior of the rotational speed NE of FIG. 25 (case N-9). It can be seen that by increasing the gain G of the adaptive law input Uadp, the convergence time of the rotational speed NE can be shortened, but an integral overshoot occurs. On the other hand, when the disturbance estimated value δne corresponding to case N-6 is used, the rotational speed NE can be converged to the target value NE_cmd without causing an integral overshoot.

前述した実施形態においては、外乱を推定するのに、逐次型同定アルゴリズムを用いる適応外乱オブザーバが用いられている。代替的に、所定のマップ等を参照することによって外乱を求める他の適切な推定器を用いてもよい。   In the embodiment described above, an adaptive disturbance observer using a sequential identification algorithm is used to estimate the disturbance. Alternatively, other suitable estimators that obtain disturbances by referring to a predetermined map or the like may be used.

3 動作フロー
図27は、図2に示される本発明の一実施形態に従う回転数FB制御および吸気量FB制御のフローチャートを示す。このフローチャートは、マニュアルトランスミッション(MT)、自動マニュアルトランスミッション(自動MT)および自動トランスミッション(AT)のいずれの車両にも適用されることができる。
3 Operation Flow FIG. 27 shows a flowchart of the rotational speed FB control and the intake air amount FB control according to the embodiment of the present invention shown in FIG. This flowchart can be applied to any vehicle of manual transmission (MT), automatic manual transmission (automatic MT), and automatic transmission (AT).

ステップS1において、車両がアイドリング運転状態にあるかどうか、またはトランスミッションの変速中であるかどうかが判断される。ステップS1の判断がYesならば、前述した回転数FB制御を実施するため、ステップS2に進む。   In step S1, it is determined whether the vehicle is idling or whether the transmission is being changed. If the determination in step S1 is Yes, the process proceeds to step S2 in order to carry out the rotation speed FB control described above.

ステップS2において、目標エンジン回転数NE_cmdを求める。たとえば、アイドリング運転状態にあるときは、走行条件、暖機状態等に応じた値が、目標値NE_cmdに設定される。変速中であるときは、車速および変速比に応じた値が、目標値NE_cmdに設定される。   In step S2, a target engine speed NE_cmd is obtained. For example, when the vehicle is in the idling operation state, a value corresponding to the running condition, the warm-up state, etc. is set as the target value NE_cmd. When the gear is being changed, a value corresponding to the vehicle speed and the gear ratio is set as the target value NE_cmd.

ステップS3において、検出された実回転数NEに基づいて、ECU1のメモリ1cに記憶されたマップを参照し、モデルパラメータAneおよびBneを抽出する。ステップS4において、機器駆動トルクTloadおよび車両駆動トルクTdrvを求める。車両に搭載された電装部品のオン/オフ状態等に応じて、機器駆動トルクTloadは算出されることができる。また、走行抵抗、クラッチの状態等に応じて、車両駆動トルクTdrvは算出されることができる。TloadおよびTdrvは加算され、外乱としての駆動トルクTdが算出される。ステップS5において、前述した回転数FB制御を実施し、目標吸気量Gcyl_cmdを算出する。   In step S3, model parameters Ane and Bne are extracted with reference to the map stored in the memory 1c of the ECU 1 based on the detected actual rotational speed NE. In step S4, the device driving torque Tload and the vehicle driving torque Tdrv are obtained. The device driving torque Tload can be calculated in accordance with the on / off state of the electrical component mounted on the vehicle. Further, the vehicle driving torque Tdrv can be calculated according to the running resistance, the state of the clutch, and the like. Tload and Tdrv are added to calculate the driving torque Td as a disturbance. In step S5, the above-described rotation speed FB control is performed to calculate the target intake air amount Gcyl_cmd.

一方、車両が通常走行にあるとき、ステップS6に進み、目標エンジントルクを求める。目標エンジントルクは、アクセルペダルの開度、車速、トランスミッションの変速比、および走行環境等に応じて算出されることができる。ステップS7において、目標エンジントルクを実現するのに必要なエンジン吸気量Gcyl_cmdを算出する。たとえば、空燃比および点火時期に基づいて所定のマップを参照し、目標吸気量Gcyl_cmdを得ることができる。   On the other hand, when the vehicle is in normal running, the process proceeds to step S6, and the target engine torque is obtained. The target engine torque can be calculated according to the accelerator pedal opening, the vehicle speed, the transmission gear ratio, the traveling environment, and the like. In step S7, an engine intake air amount Gcyl_cmd necessary for realizing the target engine torque is calculated. For example, the target intake air amount Gcyl_cmd can be obtained by referring to a predetermined map based on the air-fuel ratio and the ignition timing.

ステップS8において、吸気量Gcylを推定する。エアフローメータ10およびPbセンサ11からの出力値に基づいて、吸気量Gcylを推定することができる。ステップS9において、エンジン回転数NEおよびスロットル開度THに基づいて所定のマップを参照し、モデルパラメータAair1、Aair2およびBair1を抽出する。スロットル開度の代わりに、スロットルを通過する空気量GthやステップS8において算出された吸気量Gcylを用いてもよい。   In step S8, the intake air amount Gcyl is estimated. The intake air amount Gcyl can be estimated based on output values from the air flow meter 10 and the Pb sensor 11. In step S9, model parameters Aair1, Aair2 and Bair1 are extracted with reference to a predetermined map based on the engine speed NE and the throttle opening TH. Instead of the throttle opening, the air amount Gth passing through the throttle or the intake air amount Gcyl calculated in step S8 may be used.

ステップS10において、前述した吸気量FB制御を実施し、目標スロットル開度THcmdを算出する。   In step S10, the above-described intake air amount FB control is performed to calculate the target throttle opening THcmd.

本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンにも適用が可能である。   The present invention can also be applied to a marine vessel propulsion engine such as an outboard motor having a vertical crankshaft.

この発明の一実施例に従う、内燃機関および制御装置を概略的に示す図。1 schematically shows an internal combustion engine and a control device according to one embodiment of the present invention. FIG. この発明の一実施例に従う、制御装置の概略を示す図。The figure which shows the outline of the control apparatus according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量フィードバック制御の構成を示す図。The figure which shows the structure of intake air amount feedback control according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量フィードバック制御のシミュレーションにおける仮想制御対象を示す図。The figure which shows the virtual control object in the simulation of intake air amount feedback control according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量制御シミュレーションのケースG−1の結果を示す図。The figure which shows the result of case G-1 of the intake air amount control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量制御シミュレーションのケースG−2の結果を示す図。The figure which shows the result of case G-2 of the intake air amount control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量制御シミュレーションのケースG−3の結果を示す図。The figure which shows the result of case G-3 of the intake air amount control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量制御シミュレーションのケースG−4の結果を示す図。The figure which shows the result of case G-4 of the intake air amount control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量制御シミュレーションのケースG−5の結果を示す図。The figure which shows the result of case G-5 of the intake air amount control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量制御シミュレーションのケースG−6の結果を示す図。The figure which shows the result of case G-6 of the intake air amount control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量制御シミュレーションのケースG−7の結果を示す図。The figure which shows the result of case G-7 of the intake air amount control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、吸気量制御シミュレーションのケースG−7とケースG−8を比較するための図。The figure for comparing case G-7 and case G-8 of the intake air amount control simulation according to one embodiment of the present invention. この発明の一実施例に従う、回転数フィードバック制御の構成を示す図。The figure which shows the structure of rotation speed feedback control according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、応答指定型制御の切り換え線を示す図。The figure which shows the switching line of response designation | designated type control according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、応答指定型制御の切り換え関数の設定パラメータの値と収束速度の関係を示す図。The figure which shows the relationship between the value of the setting parameter of the switching function of response designation | designated type control, and convergence speed according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数フィードバック制御のシミュレーションにおける仮想制御対象を示す図。The figure which shows the virtual control object in the simulation of rotation speed feedback control according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−1の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-1 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−2の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-2 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−3の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-3 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−4の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-4 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−5の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-5 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−6の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-6 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−7の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-7 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−8の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-8 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−9の結果を示す図。The figure which shows the result of case N-9 of the rotation speed control simulation according to one Example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数制御シミュレーションのケースN−8とケースN−9を比較するための図。The figure for comparing case N-8 and case N-9 of rotation speed control simulation according to one example of this invention. この発明の一実施例に従う、回転数フィードバック制御および吸気量フィードバック制御のフローチャート。The flowchart of rotation speed feedback control and intake air amount feedback control according to one embodiment of the present invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 ECU
2 エンジン
3 吸気管
1 ECU
2 Engine 3 Intake pipe

Claims (7)

モデル化されたプラントを制御する制御装置であって、
前記プラントに印加される外乱を推定して外乱推定値を算出する外乱推定器であって、前記プラントに対する入力および出力を用いて前記モデルの出力を算出し、該算出されたモデルの出力と実際に検出された前記プラントの出力との偏差の積分値に基づいて該外乱推定値を算出する外乱推定器と、
前記外乱推定器によって算出された外乱推定値を用いて、前記プラントの出力の未来値を予測する状態予測器と、
予見制御アルゴリズムを用いて前記状態予測器によって予測された未来値と該プラントの出力の目標値の未来値との間の偏差の二乗値を最小にするよう、該プラントへの入力を構成する入力項のゲインを逐次的に算出して、該プラントへの入力を算出する制御ユニットと、を備え
前記制御ユニットは、さらに、前記外乱推定値に所定のゲインを乗じた値を含むように、前記プラントへの入力を算出する、
制御装置。
A control device for controlling a modeled plant,
A disturbance estimator that estimates a disturbance applied to the plant and calculates a disturbance estimated value, calculates an output of the model using inputs and outputs to the plant, and outputs the calculated model and actual A disturbance estimator for calculating the disturbance estimated value based on an integral value of the deviation from the detected plant output ;
A state predictor that predicts a future value of the output of the plant using the disturbance estimated value calculated by the disturbance estimator;
An input that configures the input to the plant to minimize the square value of the deviation between the future value predicted by the state predictor using a predictive control algorithm and the future value of the target value of the plant output A control unit that sequentially calculates the gain of the term and calculates the input to the plant ,
The control unit further calculates an input to the plant so as to include a value obtained by multiplying the disturbance estimated value by a predetermined gain.
Control device.
前記外乱推定器は、逐次型同定アルゴリズムを用いて、前記外乱を同定する適応外乱オブザーバである、請求項1に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the disturbance estimator is an adaptive disturbance observer that identifies the disturbance using a sequential identification algorithm. 前記制御ユニットは、前記プラントの出力の目標値に所定のゲインを乗じた値を含むように、前記プラントへの入力を算出する、請求項1または2に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, wherein the control unit calculates an input to the plant so as to include a value obtained by multiplying a target value of the output of the plant by a predetermined gain. 前記プラントは、エンジンに連通された吸気管であり、
該吸気管は、該プラントへの入力が、該吸気管に流入する空気量を制御する弁の開度の目標値であり、該プラントの出力が、該エンジンに吸入される空気量であるようにモデル化される、請求項1から3のいずれかに記載の制御装置。
The plant is an intake pipe communicated with an engine,
In the intake pipe, the input to the plant is a target value of the opening of a valve that controls the amount of air flowing into the intake pipe, and the output of the plant is the amount of air taken into the engine The control device according to claim 1, which is modeled as follows.
前記吸気管に吸入される空気量を制御する弁は、該吸気管に設けられたスロットル弁である、請求項4に記載の制御装置。   The control device according to claim 4, wherein the valve that controls the amount of air sucked into the intake pipe is a throttle valve provided in the intake pipe. 前記モデル化されたプラントについて、エンジン回転数およびスロットル弁の開度に基づくモデルパラメータを格納する記憶装置をさらに備え、
前記制御ユニットは、検出されたエンジン回転数および検出されたスロットル弁の開度に基づくモデルパラメータを該記憶装置から抽出し、該抽出したモデルパラメータを用いて、前記プラントへの入力を算出する、
請求項4または5に記載の制御装置。
The modeled plant further comprises a storage device for storing model parameters based on the engine speed and the throttle valve opening,
The control unit extracts a model parameter based on the detected engine speed and the detected opening of the throttle valve from the storage device, and calculates an input to the plant using the extracted model parameter.
The control device according to claim 4 or 5.
前記プラントの出力の目標値は、目標吸入空気量であり、
前記制御ユニットは、さらに、
前記エンジンがアイドリング運転状態にある時またはトランスミッションが変速している状態にある時、該エンジンの目標回転数を実現するのに必要な吸入空気量を、前記目標吸入空気量に設定し、
前記エンジンが通常の運転状態にある時、該エンジンの目標エンジントルクを実現するのに必要な吸気量を、前記目標吸入空気量に設定する、
請求項4から6のいずれかに記載の制御装置。
The target value of the plant output is a target intake air amount,
The control unit further comprises:
When the engine is idling or when the transmission is shifting, the intake air amount required to achieve the target engine speed is set to the target intake air amount;
When the engine is in a normal operating state, the intake air amount necessary to achieve the target engine torque of the engine is set to the target intake air amount;
The control device according to claim 4.
JP2008281229A 2008-10-31 2008-10-31 Equipment that controls the plant using preview control Expired - Fee Related JP4605612B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008281229A JP4605612B2 (en) 2008-10-31 2008-10-31 Equipment that controls the plant using preview control

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008281229A JP4605612B2 (en) 2008-10-31 2008-10-31 Equipment that controls the plant using preview control

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003066342A Division JP4716275B2 (en) 2003-03-12 2003-03-12 Equipment that controls the plant using preview control

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009024704A JP2009024704A (en) 2009-02-05
JP4605612B2 true JP4605612B2 (en) 2011-01-05

Family

ID=40396703

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2008281229A Expired - Fee Related JP4605612B2 (en) 2008-10-31 2008-10-31 Equipment that controls the plant using preview control

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4605612B2 (en)

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10509542A (en) * 1994-10-24 1998-09-14 オリン コーポレイション Model predictive control apparatus and method
JP2003020983A (en) * 1997-09-16 2003-01-24 Honda Motor Co Ltd Air/fuel ratio control device of exhaust system of internal combustion engine and control device of plant

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3175877B2 (en) * 1993-07-14 2001-06-11 株式会社安川電機 Preview control device

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10509542A (en) * 1994-10-24 1998-09-14 オリン コーポレイション Model predictive control apparatus and method
JP2003020983A (en) * 1997-09-16 2003-01-24 Honda Motor Co Ltd Air/fuel ratio control device of exhaust system of internal combustion engine and control device of plant

Also Published As

Publication number Publication date
JP2009024704A (en) 2009-02-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7305297B2 (en) Controller for controlling a plant
JP2551038B2 (en) Air-fuel ratio control device for internal combustion engine
JP4184058B2 (en) Control device
US4860707A (en) Non-linear feedback controller for internal combustion engine
JPH10122017A (en) Engine control system
JP4425152B2 (en) Control device
WO2009107372A1 (en) Apparatus for controlling fuel injection amount for internal combustion engine
JPH10184431A (en) Engine control system
JP4716275B2 (en) Equipment that controls the plant using preview control
JP4282572B2 (en) Control device for controlling the plant
WO2020235689A1 (en) Engine control method, engine control system, and ship
JP4605612B2 (en) Equipment that controls the plant using preview control
JPH10184429A (en) Engine control system
JP7193098B2 (en) Engine torque estimation device, engine torque estimation method, and engine control device
JP2007218132A (en) Control device for internal combustion engine
JP2004019477A (en) Rotation speed control method of internal combustion engine
JP5611166B2 (en) Intake parameter calculation device for internal combustion engine
JP2005115489A (en) Control device provided with identification unit for partially identifying model parameter to control plant
JP4798056B2 (en) Fuel property determination device for internal combustion engine
Janbandhu et al. Model Predictive Control-based Engine Idle Speed Regulation with Various Coordinated Controls Using an Instantaneous Engine Model
JP2510186B2 (en) Control device
JP6543509B2 (en) Control device for internal combustion engine
JPS63195355A (en) Idle rotation speed control method for internal combustion engine
JP4654766B2 (en) Fuel injection amount control device for internal combustion engine
JP2745797B2 (en) Idling speed controller

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20081031

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100608

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100803

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100929

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100929

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4605612

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131015

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees