JP4654212B2 - 駆動量制御装置 - Google Patents
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Description
さらに、前記制御手段(20)は、前記目標駆動量(DHTR)と前記実際の駆動量(TH、DTH)の差(ETHL)又は前記実際の駆動量(TH、DTH)の速度変化量(DTGDDTH)が、正の閾値(C_DUTGAPHH、C_DGTPOUTH)又は負の閾値(C_DUTGAPLL、C_DGTPOUTL)を超えるとき、前記ヒステリシス補償出力(Udutgap)をゼロにしてもよい。
前記制御手段(20)は、前記差(ETHL)若しくは前記速度変化量(DTGDDTH)が増加するとき、前記正の閾値(C_DUTGAPHH、C_DGTPOUTH)を相対的に大きく設定し若しくは前記負の閾値(C_DUTGAPLL、C_DGTPOUTL)を相対的に小さく設定し、又は、前記差(ETHL)若しくは前記速度変化量(DTGDDTH)が減少するとき、前記正の閾値(C_DUTGAPHH、C_DGTPOUTH)を相対的に小さく設定し若しくは前記負の閾値(C_DUTGAPLL、C_DGTPOUTL)を相対的に大きく設定してもよい。
図1には、この発明の一実施形態に係るエンジン出力制御装置11を搭載した車両10の機能ブロック図が示されている。本実施形態において、車両10は自動二輪車であり、この車両10はエンジン12を有している。このエンジン12に接続された吸気通路14内には、エンジン12内に供給する空気の量を調節するスロットル弁16が設けられている。スロットル弁16は、図示しないリターンスプリングに取り付けられ、スロットル弁16が閉まる方向に付勢されている。また、スロットル弁16には、図示しないギアを介してモータ18が接続されており、スロットル弁16の開度を調整することができる。モータ18は、電子制御装置(ECU)20により制御される。
図2には、スロットル弁16の開度を調整するためのフローチャートが示されている。
スロットル弁16の目標開度DTHRは、スロットルグリップ22の回転量ROTに応じて決定される。例えば、ポテンショメータ24からのパルス出力に比例して目標開度DTHRを決定することができる。或いは、各特許文献に記載の方法で目標開度DTHRを決定してもよい。
上述したデューティ比DUTの演算は、特許文献1と同様のスライディングモード制御に基づいて行われる。スライディングモード制御の詳細については、特許文献1に加え、例えば、「スライディングモード制御―非線形ロバスト制御の設計理論―」(野波健蔵、田宏奇著、株式会社コロナ社発行、1994年)に詳述されており、ここでは詳述しない。
DUT[k]=Ueq[k]+Urch[k]+Udamp[k]+Udutgap[k] …(1)
上述した等価制御出力Ueq[k]、到達則出力Urch[k]、ダンピング出力Udamp[k]、及びヒステリシス補正出力Udutgap[k]について説明するため、基本的な用語について事前に定義をしておく。
e[k]=DTH[k]―DTHR[k] …(2)
σ[k]=e[k]+VPOLE・e[k−1] …(3)
=(DTH[k]―DTHR[k])+VPOLE・(DTH[k]―DTHR[k])
等価制御出力Ueqは、切換関数値σがゼロのときに、スロットル弁16の実開度DTHと目標開度DTHRとの偏差eをゼロに収束させ、切換直線上に拘束するための出力であり、以下の式(4)で定義される。
Ueq[k]={(1−a1−VPOLE)・DTH[k]+(VPOLE−a2)・DTH[k−1]+KDDTHR・(DTHR[k]―DTHR[k−1])2―c1}・(1/b1) …(4)
到達則出力Urchは、切換関数値σをゼロに拘束するための出力であり、以下の式(5)で定義される。
Urch[k]=(−F/b1)・σ[k] …(5)
ダンピング出力Udampは、目標開度DTHRに対する実開度DTHのオーバーシュート(行き過ぎ)を防止するための出力であり、以下の式(6)で定義される。
Udamp[k]=―Kdamp・(σ[k]―σ[k−1])/b1 …(6)
Kdamp=T_Kdump1・T_Kdump2 …(7)
(a)ヒステリシス補正出力Udutgapの概要
ヒステリシス補正出力Udutgapは、スロットル弁16の開度調整におけるヒステリシスを考慮した出力であり、以下の式(8)で定義される。
Udutgap[k]={DUTR(DTH[k])―(Ueq[k]+Urch[k]+Udamp[k])}・Kdut/b1 …(8)
図11には、ヒステリシス補正出力Udutgap[k]を判定するフローチャートが示されている。
上述のように、ステップS13では、ヒステリシス補正の要否を判定する。具体的には、図12に示すように、ECU20は、目標開度DTHR[k]と実開度DTH[k]の差ETHL[k][度](ETHL[k]=DTHR[k]―DTH[k])について5つの領域(領域0〜領域5)を予め設定しておき、今回の差ETHLが領域0〜領域5のいずれかにあるかを検出してヒステリシス補正の要否を判定する。
図14には、ECU20が、ヒステリシス補正出力Udutgap[k]の具体的な数値を判定するためのフローチャートが示されている。
Udutgap[k]=KDUTGAPH(DTHR[k])・(DUTTGTH[k]−USLBF[k]) …(9)
Udutgap[k]=KDUTGAPL(DTHR[k])・(DUTTGTL[k]−USLBF[k]) …(10)
上述のように、本実施形態に係るエンジン出力制御装置11では、ECU20は、スロットル弁16が停止している状態から目標開度DTHRが変化したとき、モータ18の動作開始に必要なモータ18の出力を算出し、不足分を補償した制御信号Scを出力する。
なお、この発明は、上記実施形態に限らず、この明細書の記載内容に基づき、種々の構成を採り得ることはもちろんである。例えば、以下に示す(1)〜(5)の構成を採ることができる。
上記実施形態では、自動二輪車の車両10を用いたが、これに限られない。例えば、自動四輪車にも適用可能である。
上記実施形態では、目標開度DTHRを入力するものとしてスロットルグリップ22を用いたが、これに限られない。例えば、アクセルペダルを用いることも可能である。
上記実施形態では、制御方法として、スライディングモード制御を用いたが、これに限られない。例えば、スライディングモード制御以外の非線形型ロバスト制御や、線形型ロバスト制御を用いることができる。
上記実施形態では、制御信号Scのデューティ比DUTを用いてモータ18の出力を制御したが、デューティ比DUT以外の出力特性を変更してモータ18の出力を変化させることもできる。例えば、制御信号Scのパルス数や振幅、周波数を変化させることでモータ18の出力を変化することも可能である。
上記実施形態では、スロットル弁16の実際の開度を示すものとして実開度DTH、すなわち、スロットル弁16のデフォルト開度THDEFと、スロットル弁16の絶対的な位置を示す開度THとの関係を示すもの(DTH=TH−THDEF)を用いたが、開度THを用いてもよい。
11…エンジン出力制御装置(駆動量制御装置)
12…エンジン 14…吸気通路
16…スロットル弁(制御対象) 18…モータ
20…ECU(制御手段)
22…スロットルグリップ(目標駆動量入力手段)
24…ポテンショメータ
26…スロットル弁開度センサ(駆動量検出手段)
Udutgap…ヒステリシス補正出力
DTH…実開度 DTHR…目標開度
DUT…デューティ比 Sc…制御信号
So…開度情報信号(駆動量情報信号)
Claims (4)
- 制御対象(16)の駆動量(TH、DTH)をモータ(18)の出力により調整する駆動量制御装置(11)であって、
前記制御対象(16)の目標駆動量(DTHR)を入力する目標駆動量入力手段(22)と、
前記モータ(18)の出力を制御する制御信号(Sc)を、前記目標駆動量(DTHR)に応じた出力特性で前記モータ(18)に送信する制御手段(20)と、
前記制御対象(16)の実際の駆動量(TH、DTH)を検出し、その検出結果を示す駆動量情報信号(So)を前記制御手段(20)に送信する駆動量検出手段(26)と、
を備え、
前記制御手段(20)は、前記制御対象(16)が停止している状態から前記目標駆動量(DTHR)が変化したとき、前記モータ(18)の動作開始に必要な前記モータ(18)の出力を算出し、不足分を補償した前記制御信号(Sc)を出力し、
前記不足分の補償は、前記制御信号(Sc)の生成に際し、前記モータ(18)のヒステリシス特性を補償するヒステリシス補償出力(Udutgap)を前記制御信号(Sc)に付加することで行い、
前記ヒステリシス補償出力(Udutgap)は、前記目標駆動量(DTHR)が増加するとき、前記目標駆動量(DTHR)が増加するに従って減少する特性を有する係数(KDUTGAPH)を乗算して算出し、前記目標駆動量(DTHR)が減少するとき、前記目標駆動量(DTHR)が減少するに従って減少する特性を有する係数(KDUTGAPL)を乗算して算出し、
さらに、前記制御手段(20)は、
前記目標駆動量(DTHR)と前記実際の駆動量(TH、DTH)の差(ETHL)又は前記実際の駆動量(TH、DTH)の速度変化量(DTGDDTH)が、正の閾値(C_DUTGAPHH、C_DGTPOUTH)又は負の閾値(C_DUTGAPLL、C_DGTPOUTL)を超えるとき、前記ヒステリシス補償出力(Udutgap)をゼロにする
ことを特徴とする駆動量制御装置(11)。 - 請求項1記載の駆動量制御装置(11)において、
前記制御対象は、スロットル弁(16)であり、
前記駆動量は、前記スロットル弁(16)の開度(TH、DTH)である
ことを特徴とする駆動量制御装置(11)。 - 請求項1又は2記載の駆動量制御装置(11)において、
前記制御手段(20)は、前記モータ(18)の動作開始に必要な前記モータ(18)の出力を、前記スロットル弁(16)の実開度(TH、DTH)に応じて算出する
ことを特徴とする駆動量制御装置(11)。 - 請求項1〜3のいずれか1項に記載の駆動量制御装置(11)において、
前記制御手段(20)は、
前記差(ETHL)若しくは前記速度変化量(DTGDDTH)が増加するとき、前記正の閾値(C_DUTGAPHH、C_DGTPOUTH)を相対的に大きく設定し若しくは前記負の閾値(C_DUTGAPLL、C_DGTPOUTL)を相対的に小さく設定し、又は、
前記差(ETHL)若しくは前記速度変化量(DTGDDTH)が減少するとき、前記正の閾値(C_DUTGAPHH、C_DGTPOUTH)を相対的に小さく設定し若しくは前記負の閾値(C_DUTGAPLL、C_DGTPOUTL)を相対的に大きく設定する
ことを特徴とする駆動量制御装置(11)。
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