JP4862752B2 - Electric inertia control method - Google Patents

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Description

本発明は、動力計システムにおける電気慣性制御方法に係り、特にシャシーダイナモシステムのローラ慣性モーメントを電気慣性制御により別の車体相当の慣性モーメントに制御する電気慣性制御方法に関するものである。   The present invention relates to an electric inertia control method in a dynamometer system, and more particularly to an electric inertia control method for controlling a roller inertia moment of a chassis dynamo system to an inertia moment equivalent to another vehicle body by electric inertia control.

動力計計測システムの負荷側または駆動側で、動力計測対象の機械慣性成分を電気的に補償するために電気慣性制御方式が採られている。この電気慣性制御方式としては、特許文献1が公知となっている。この特許文献1には、設置された軸トルクメータにより車両の動力伝達軸に発生する軸トルクを検出する。動力計は、軸トルクの検出値と、機械慣性分を除いた走行抵抗分のトルク設定値と、動力計の機械慣性及び設定慣性から電気慣性トルク設定値を求め、この電気慣性トルク設定値と走行抵抗分のトルク設定値との和で吸収トルクを制御する。そして、電気慣性制御のための加速度検出を不要としたことにより、電気慣性制御の応答性を高めかつ安定化した制御を可能としたことが記載されている。
特開2004−361255
An electric inertia control system is employed to electrically compensate a mechanical inertia component of a power measurement target on the load side or drive side of the dynamometer measurement system. As this electric inertia control system, Patent Document 1 is known. In Patent Document 1, a shaft torque generated in a power transmission shaft of a vehicle is detected by an installed shaft torque meter. The dynamometer obtains the electric inertia torque set value from the detected value of the shaft torque, the torque set value for the running resistance excluding the mechanical inertia, and the mechanical inertia and the set inertia of the dynamometer. The absorption torque is controlled by the sum of the torque setting value for the running resistance. Further, it is described that the acceleration detection for electric inertia control is not required, thereby improving the response of electric inertia control and enabling stable control.
JP 2004-361255 A

特許文献では、動力計の機械系モデルを共振特性を持つ2慣性系としている。特許文献のものは、機械系の共振特性が考慮されていないため、電気慣性制御応答を高めようとすると、機械系の共振特性に起因するハンチングや発散等の不安定現象が発生する。また、シャシーダイナモメータシステムやドライブトレインベンチシステムの動力計システムでは、機械系の共振特性以外の軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性及びインバータ応答特性なども存在し、これらによる軸トルクの検出遅れやインバータのトルク応答遅れ要素なども考慮しないと、より高応答で安定した制御ができない。   In the patent literature, the mechanical system model of the dynamometer is a two-inertia system having resonance characteristics. In the patent document, since resonance characteristics of the mechanical system are not taken into consideration, an unstable phenomenon such as hunting or divergence due to the resonance characteristics of the mechanical system occurs when the electric inertia control response is increased. In addition, chassis dynamometer systems and drive train bench system dynamometer systems have shaft torque detection characteristics, dynamometer angular velocity detection characteristics, and inverter response characteristics in addition to mechanical resonance characteristics, and these are the detection delays in shaft torque. Without considering the torque response delay factor of the inverter or the inverter, stable control with higher response cannot be performed.

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、機械系の共振特性、軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性及びインバータ応答特性を考慮した電気慣性制御方法を提供することにある。   The present invention has been made in view of such points, and it is an object of the present invention to provide an electric inertia control method that takes into account the resonance characteristics, shaft torque detection characteristics, dynamometer angular velocity detection characteristics, and inverter response characteristics of a mechanical system.

本発明の請求項1は、ローラと動力計をシャフトを介して連結し、オブザーバー部、ASR部を有する電気慣性制御回路に動力計回転数信号、軸トルク信号及びローラ回転数信号を入力してトルク電流指令値を演算し、求めたトルク電流指令値によりインバータを介して電気慣性制御を行うシャシーダイナモメータシステムにおいて、
前記オブザーバー部とASR部は、H∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法により設計され、
前記コントローラ設計手法におけるオブザーバー部の一般化プラントは、それぞれ重みつけされたローラ表面駆動力信号と動力計トルク指令を入力してローラ角速度とシャフトの軸トルク及び動力計角速度を演算する機械系モデル、この機械系モデルからの軸トルク信号を入力して軸トルクの検出特性を表すトルクメータ特性モデル、機械系モデルからの動力計角速度を入力して動力計角速度を検出するエンコーダ特性モデルを有し、
前記トルクメータ特性モデルを介して生成されたトルク検出信号と重み付された軸トルク検出誤差信号の和を軸トルク検出信号とし、且つ前記エンコーダ特性モデルを介して検出された動力計角速度信号と重みつけされた動力計角速度信号との和を動力計角速度の検出信号としてそれぞれコントローラへの観測信号として入力し、このコントローラの出力と前記ローラ表面駆動力信号と差信号を重みつきのローラ表面駆動力の指令信号とすると共に、
前記コントローラ設計手法におけASR部の一般化プラントは、重みつけされたローラ表面駆動力信号と動力計トルク信号を入力してローラ角速度とシャフトの軸トルク及び動力計角速度を演算する機械系モデル、この機械系モデルからの軸トルク信号を入力して軸トルクの検出特性を表すトルクメータ特性モデル、機械系モデルからの動力計角速度を入力して動力計角速度を検出するエンコーダ特性モデル及びコントローラで生成されたインバータへのトルク電流指令に対して実際に発生するトルク出力の応答性を生成し、その出力に重み付けされたインバータのトルク誤差を加算して前記機械系モデルに出力するインバータ特性モデルを有し、
前記トルクメータ特性モデルを介して生成されたトルク検出信号と重み付された軸トルク検出誤差信号の和を軸トルク検出信号とし、且つ前記エンコーダ特性モデルを介して検出された動力計角速度信号と重みつけされた動力計角速度信号との和と、重みつけされた角速度指令との差信号を動力計角速度の検出信号としてそれぞれコントローラへの観測信号として入力し、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とするとすることを特徴としたものである。
According to the first aspect of the present invention, a roller and a dynamometer are connected via a shaft, and a dynamometer rotational speed signal, a shaft torque signal and a roller rotational speed signal are input to an electric inertia control circuit having an observer section and an ASR section. In a chassis dynamometer system that calculates a torque current command value and performs electric inertia control via an inverter according to the obtained torque current command value.
The observer unit and the ASR unit are designed by a controller design method called H∞ control, μ design method,
The generalized plant of the observer part in the controller design method is a mechanical system model for calculating a roller angular velocity, a shaft axial torque and a dynamometer angular velocity by inputting a weighted roller surface driving force signal and a dynamometer torque command, respectively. A torque meter characteristic model that represents the detection characteristic of the shaft torque by inputting the shaft torque signal from this mechanical system model, an encoder characteristic model that detects the dynamometer angular speed by inputting the dynamometer angular speed from the mechanical system model,
The sum of the torque detection signal generated via the torque meter characteristic model and the weighted shaft torque detection error signal is used as the shaft torque detection signal, and the dynamometer angular velocity signal detected via the encoder characteristic model The sum of the found dynamometer angular velocity signals is input as an observing signal to the controller as a dynamometer angular velocity detection signal, and the output of the controller, the roller surface driving force signal, and the difference signal are weighted roller surface driving forces. Command signal,
In the controller design method, a generalized plant of the ASR unit inputs a weighted roller surface driving force signal and a dynamometer torque signal and calculates a roller angular velocity, a shaft torque of the shaft, and a dynamometer angular velocity, Generated by a torque meter characteristic model that expresses shaft torque detection characteristics by inputting shaft torque signal from this mechanical system model, encoder characteristic model that inputs dynamometer angular speed from mechanical system model and detects dynamometer angular speed and controller It has an inverter characteristic model that generates a response of the torque output actually generated in response to the torque current command to the inverter, adds the weighted inverter torque error to the output, and outputs it to the mechanical system model. And
The sum of the torque detection signal generated via the torque meter characteristic model and the weighted shaft torque detection error signal is used as the shaft torque detection signal, and the dynamometer angular velocity signal detected via the encoder characteristic model The difference signal between the summed dynamometer angular velocity signal and the weighted angular velocity command is input as an observation signal to the controller as a dynamometer angular velocity detection signal, and the output from this controller is the torque to the inverter. The current command is an output signal from the controller.

本発明の請求項2は、前記オブザーバー部の一般化プラントのエンコーダ特性モデルへの入力信号は機械系モデルからのローラ角速度信号としたことを特徴とした請求項1記載の動力計システムにおける電気慣性制御方法。   According to a second aspect of the present invention, the input signal to the encoder characteristic model of the generalized plant of the observer section is a roller angular velocity signal from the mechanical system model. Control method.

本発明の請求項3は、前記ASR部の一般化プラントは、前記エンコーダ特性モデルを介して検出された動力計角速度信号と重みつけされた動力計角速度信号との和と、重みつけされたローラ角速度との差信号に積分特性を持つ所定の重み付けをし、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とすることを特徴としたものである。   According to a third aspect of the present invention, the generalized plant of the ASR unit includes a sum of a dynamometer angular velocity signal detected through the encoder characteristic model and a weighted dynamometer angular velocity signal, and a weighted roller. The difference signal with respect to the angular velocity is given a predetermined weight having an integral characteristic, and the output from the controller is used as a torque current command to the inverter as the output signal from the controller.

本発明の請求項4は、前記ASR部の一般化プラントは、前記重みつけされた角速度指令と前記機械系モデルからのローラ角速度との偏差に積分特性を持つ所定の重み付けをし、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とすることを特徴としたものである。   According to a fourth aspect of the present invention, the generalized plant of the ASR unit weights a deviation between the weighted angular velocity command and the roller angular velocity from the mechanical system model with a predetermined weight having an integral characteristic. The torque current command to the inverter is used as the output signal from the controller.

本発明の請求項5は、前記ASR部の一般化プラントのエンコーダ特性モデルは、前記機械系モデルから動力計角速度を検出し、この検出された動力計角速度と重みつけされた動力計角速度信号との和と、重みつけされた動力計角速度との偏差に積分特性を持つ所定の重み付けをし、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とすることを特徴としたものである。   According to claim 5 of the present invention, the encoder characteristic model of the generalized plant of the ASR section detects a dynamometer angular velocity from the mechanical system model, and the detected dynamometer angular velocity and a weighted dynamometer angular velocity signal The weight of the dynamometer and the weighted dynamometer angular velocity is weighted with a predetermined weight having an integral characteristic, and the torque current command to the inverter is used as the output signal from the controller. Is.

本発明の請求項6は、前記ASR部の一般化プラントのエンコーダ特性モデルは、前記機械系モデルからローラ角速度を検出し、この検出されたローラ角速度と重みつけされたローラ角速度信号との和と、重みつけされたローラ角速度との偏差を観測量としてコントローラに入力すると共に、重みつけされた角速度指令と前記機械系モデルからの動力計角速度との偏差に積分特性を持つ所定の重み付けをし、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とすることを特徴としたものである。   According to a sixth aspect of the present invention, the encoder characteristic model of the generalized plant of the ASR unit detects a roller angular velocity from the mechanical system model, and the sum of the detected roller angular velocity and the weighted roller angular velocity signal The deviation from the weighted roller angular velocity is input to the controller as an observation amount, and the deviation between the weighted angular velocity command and the dynamometer angular velocity from the mechanical system model is given a predetermined weight having an integral characteristic, The output from the controller is used as a torque current command to the inverter as an output signal from the controller.

以上のとおり、本発明によれば、電気慣性制御回路のオブザーバー部とASR部をH∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法を用いて設計したことにより所望の電気慣性制御回路が設計される。このため、機械系の共振特性、軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性、及びインバータ応答特性など、シャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御の応答性能に影響する各特性を考慮した電気慣性制御回路4の設計が可能となることにより、共振特性も抑制され、従来のものより高応答で安定なシャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御が可能となるものである。また、電気慣性制御回路に走行抵抗(Road Load)を加算する場合や、設定慣性量を変更する場合でも容易に対応が可能となるものである。   As described above, according to the present invention, a desired electric inertia control circuit is designed by designing the observer part and ASR part of the electric inertia control circuit using a controller design technique called H∞ control and μ design method. Is done. For this reason, the electric inertia control circuit 4 that takes into account each characteristic affecting the response performance of the electric inertia control of the chassis dynamometer system, such as the resonance characteristic of the mechanical system, the shaft torque detection characteristic, the dynamometer angular velocity detection characteristic, and the inverter response characteristic. Therefore, the resonance characteristics are also suppressed, and the electric inertia control of the chassis dynamometer system that is more responsive and stable than the conventional one can be performed. Further, even when a running resistance (Road Load) is added to the electric inertia control circuit or when the set inertia amount is changed, it is possible to easily cope with it.

本発明は、特許文献1のように電気慣性制御回路そのものを提供するものではなく、電気慣性制御を「H∞制御」「μ設計法」と呼称されるコントローラ設計手法により設計するための「一般化プラント」の構築手法に関するものである。なお、「H∞制御」「μ設計法」「一般化プラント」については、例えば、劉康志著、「線形ロバスト制御」、コロナ社、2002年などにおいて、ロバスト制御の一般的な教科書で説明されている。   The present invention does not provide an electric inertia control circuit itself as in Patent Document 1, but “general” for designing electric inertia control by a controller design method called “H∞ control” or “μ design method”. It is related to the construction method of the "chemical plant". “H∞ control”, “μ design method”, and “generalized plant” are explained in general textbooks of robust control in, for example, Liu Yasushi, “Linear Robust Control”, Corona, 2002, etc. ing.

本発明は、上記手法を用いて設計された一般化プラントモデルを用いて図1で示すシャシーダイナモメータシステムに使用される。図2は電気慣性制御回路の構成図を示したものである。
図1のシャシーダイナモメータシステムにおいて、Dyは動力計、Rは動力計Dyに連結されたローラ、IVはインバータ、EIは電気慣性制御回路、TMは軸トルクメータ、EC1は動力計の回転数を検出するためのエンコーダ、EC2はローラ回転数を検出するためのエンコーダで、これら軸トルクメータTM及びエンコーダEC1,EC2によって検出された各検出信号は電気慣性制御回路EIに出力する。
The present invention is used in the chassis dynamometer system shown in FIG. 1 using a generalized plant model designed by using the above method. FIG. 2 shows a configuration diagram of the electric inertia control circuit.
In the chassis dynamometer system of FIG. 1, Dy is a dynamometer, R is a roller connected to the dynamometer Dy, IV is an inverter, EI is an electric inertia control circuit, TM is a shaft torque meter, EC1 is the rotation speed of the dynamometer. An encoder for detection, EC2, is an encoder for detecting the number of roller rotations, and each detection signal detected by the shaft torque meter TM and encoders EC1, EC2 is output to the electric inertia control circuit EI.

図2で示すように、電気慣性制御回路は、オブザーバー(ローラ表面駆動力推定)部、ASR(速度制御)部及び慣性部[1/(EICJ*s)]を有し、電気慣性制御の設定慣性量はEICJである。 As shown in FIG. 2, the electric inertia control circuit has an observer (roller surface driving force estimation) part, an ASR (speed control) part, and an inertia part [1 / (EIC - J * s)]. The set inertia amount is EIC - J.

本発明は、このようなシャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御回路におけるオブザーバー部と、ASR部にH∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法により車体相当の慣性モーメントを設計し、この慣性モーメントに基づいた電気慣性制御を実行するものである。
以下、実施例に基づいて説明する。
The present invention designs an inertia moment corresponding to a vehicle body by a controller design method called an H∞ control and μ design method in an observer part and an ASR part in an electric inertia control circuit of such a chassis dynamometer system. Electric inertia control based on moment is executed.
Hereinafter, a description will be given based on examples.

実施例1では、オブザーバー一般化プラントとASR一般化プラントに基づき、各一般化プラントを「H∞制御」または、「μ設計法」にて設計したものである。
図3は、本発明の実施例を示す電気慣性制御回路におけるオブザーバーの一般化プラントモデル図、図4は、この一般化プラントモデル内の機械系モデルの伝達関数を示し、また、図5はASRの一般化プラントモデル図を、図6ではこの一般化プラントモデル内の機械系モデルの伝達関数をそれぞれ示したものである。
In the first embodiment, each generalized plant is designed by “H∞ control” or “μ design method” based on the observer generalized plant and the ASR generalized plant.
FIG. 3 is a generalized plant model diagram of an observer in an electric inertia control circuit showing an embodiment of the present invention, FIG. 4 is a transfer function of a mechanical system model in the generalized plant model, and FIG. FIG. 6 shows a transfer function of a mechanical system model in the generalized plant model.

図3で示す電気慣性制御のためのオブザーバーの一般化プラントモデルには、その外乱としてローラ表面駆動力w1、動力計トルク指令w2、軸トルク観測ノイズw3、及び動力計角速度観測ノイズw4が入力され、観測量A,Bが検出されてコントローラ10に入力される。外乱信号は、実際にシャシーダイナモメータシステムが駆動されていることを想定し、その時の制御ループに発生するノイズが外乱信号となり、ここではw1〜w4の4つになっている。コントローラ10では、電気慣性の状態方程式のパラメータを設定し、ゲインが小さくなるようアルゴリズムに基づいてパラメータを決定する。また、一般化プラントモデルでは、制御量としてz1〜z4が生成される。   In the generalized plant model of the observer for electric inertia control shown in FIG. 3, roller surface driving force w1, dynamometer torque command w2, shaft torque observation noise w3, and dynamometer angular velocity observation noise w4 are inputted as disturbances. , The observation amounts A and B are detected and input to the controller 10. The disturbance signal assumes that the chassis dynamometer system is actually driven, and noise generated in the control loop at that time is a disturbance signal, and here, there are four disturbance signals w1 to w4. The controller 10 sets the parameters of the state equation of electric inertia and determines the parameters based on an algorithm so that the gain becomes small. In the generalized plant model, z1 to z4 are generated as control amounts.

入力された外乱には、それぞれは重み係数付加手段1(Ow1(s))〜4(Ow4(s))、及び11(Oz1(s))〜14(Oz4(s))において各別に重み付けされ、求める特性が得られるようになっている。すなわち、手段1では、車両駆動力にかける重みで、ある定数がかけられてローラの回転モーメントトルクJ1.Tとし機械系モデル20(Omec(s))に出力されると共に、減算手段7に出力される。手段2では、動力計のトルク指令にかける重みで、ある定数がかけられてその出力はJ2.Tとして機械系モデル20に出力される。手段3では、軸トルクの検出誤差にかける重みで、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にされ、加算手段5に出力される。手段4では、動力計角速度検出誤差にかける重みで、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にされて、加算手段6に出力される。   The input disturbances are weighted individually in weighting factor adding means 1 (Ow1 (s)) to 4 (Ow4 (s)) and 11 (Oz1 (s)) to 14 (Oz4 (s)), respectively. The desired characteristics can be obtained. That is, in the means 1, a certain constant is multiplied by the weight applied to the vehicle driving force, and it is output to the mechanical system model 20 (Omec (s)) as the rotational moment torque J1.T of the roller and to the subtracting means 7 Is done. In the means 2, a certain constant is multiplied by the weight applied to the torque command of the dynamometer, and the output is output to the mechanical system model 20 as J2.T. In the means 3, the weight applied to the detection error of the shaft torque is set to a characteristic such that the gain increases at a certain constant or high frequency, and is output to the adding means 5. In the means 4, the weight applied to the dynamometer angular velocity detection error is set to a certain constant or a characteristic such that the gain is increased in a high range, and is output to the adding means 6.

8(Otm(s))は軸トルクを検出するトルクメータ特性生成手段(トルクメータ特性モデル)で、機械モデル20からの結合シャフトの軸トルクK12.Tを入力して所定のトルクメータ特性として加算手段5に出力する。加算手段5では、重み付けされた軸トルクの検出誤差信号とトルクメータ特性を加算して軸トルク検出値を生成して観測量Aとしてコントローラ10に入力される。9(Oenc(s))はエンコーダ特性生成手段(エンコーダ特性モデル)で、機械モデル20からの動力計角速度J2.wを入力して所定のエンコーダ特性を生成し、加算部6に出力する。加算部6では、重み付けされた動力計角速度検出誤差信号とエンコーダ特性を加算して動力計角速度検出値を生成し、観測量Bとしてコントローラ10に出力する。コントローラ10では入力された信号に基づいて所定の演算を実行する。その演算信号は減算手段7に出力してローラの回転モーメントトルクJ1.Tとの減算が行われ、手段11に出力される。   8 (Otm (s)) is a torque meter characteristic generating means (torque meter characteristic model) for detecting the shaft torque. The shaft torque K12.T of the coupled shaft from the mechanical model 20 is input and added as a predetermined torque meter characteristic. Output to means 5. The adding means 5 adds the weighted shaft torque detection error signal and the torque meter characteristic to generate a shaft torque detection value, which is input to the controller 10 as the observation amount A. Reference numeral 9 (Oenc (s)) denotes an encoder characteristic generation means (encoder characteristic model), which inputs the dynamometer angular velocity J2.w from the machine model 20 to generate a predetermined encoder characteristic and outputs it to the adder 6. The adding unit 6 adds the weighted dynamometer angular velocity detection error signal and the encoder characteristic to generate a dynamometer angular velocity detection value, and outputs it to the controller 10 as an observation amount B. The controller 10 performs a predetermined calculation based on the input signal. The calculation signal is output to the subtracting means 7, subtracted from the rotational moment torque J1.T of the roller, and output to the means 11.

手段11(Oz1(s))は、ローラ表面駆動力推定の偏差値に重み付けをする手段で、積分特性、または、高域でゲインが低くなるような所定の特性にして重みつきローラ表面駆動力推定値z1とし出力する。手段12(Oz2(s))は、軸トルクに重みをかける手段で、機械系モデル20からの軸トルクK12.Tを入力してある定数、または、高域でゲインが高くなるような所定の特性にして軸トルク制御指令z2とし出力する。手段13(Oz3(s))は、機械系モデル20からの動力計角速度J2.wに重みをかける手段で、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような所定の特性にして重み付けされた動力計角速度指令z3とし出力する。手段14(Oz4(s))は機械系モデル20からのローラ角速度検出に重みをかける手段で、ある定数、または、高域でゲインが高くなる特性として重みつきローラ角速度指令z4として出力する。   The means 11 (Oz1 (s)) is a means for weighting the deviation value of the roller surface driving force estimation, and the weighted roller surface driving force is set to an integral characteristic or a predetermined characteristic such that the gain becomes low in a high range. The estimated value z1 is output. Means 12 (Oz2 (s)) is means for applying a weight to the shaft torque, and is a constant to which the shaft torque K12.T from the mechanical system model 20 is input or a predetermined value that increases the gain in the high range. The characteristic is output as a shaft torque control command z2. The means 13 (Oz3 (s)) is a means for applying a weight to the dynamometer angular velocity J2.w from the mechanical system model 20, and is weighted with a predetermined characteristic or a predetermined characteristic that increases the gain in a high frequency range. Output as the dynamometer command z3. Means 14 (Oz4 (s)) is means for applying a weight to the detection of the roller angular velocity from the mechanical system model 20, and outputs it as a weighted roller angular velocity command z4 as a characteristic that increases the gain in a certain constant or high frequency range.

図4で示すオブザーバーの機械系モデル20は、動力計の機械特性を伝達関数で表現したもので、2慣性機械系のモデルである。この実施例の機械系モデルは、J1.TとJ2.Tを入力として持ち、J1.w、K12.T、及びJ2.wを出力として持つ。
同図において、21はローラ慣性モーメント要素で、その出力はローラ角速度J1.wとして一般化プラントへ出力すると共に、減算手段26に出力する。22はばね剛性要素で、減算手段26により演算された動力計角速度とローラ角速度の差信号が入力されてシャフト捩れトルクK12.T信号として一般化プラントへ出力すると共に、加算手段24と減算手段25に出力する。加算手段24では、ローラ表面にかかる車両駆動力によるローラの回転モーメントJ1.Tとシャフト捩れトルクK12.Tが加算されてローラ慣性モーメント要素21に入力される。また、減算手段25では、入力された動力計トルク信号J2.Tとシャフト捩れトルクK12.Tの差信号が求められて動力計慣性モーメント要素23に出力され、この動力計慣性モーメント要素23において動力計角速度J2.wを演算して一般化プラントへ出力すると共に、減算手段26に出力される。
An observer mechanical system model 20 shown in FIG. 4 represents a mechanical characteristic of a dynamometer by a transfer function, and is a two-inertia mechanical system model. The mechanical system model of this embodiment has J1.T and J2.T as inputs and J1.w, K12.T, and J2.w as outputs.
In the figure, 21 is a roller inertia moment element, and its output is outputted to the generalized plant as a roller angular velocity J1.w and also outputted to the subtracting means 26. A spring stiffness element 22 receives the difference signal between the dynamometer angular velocity and the roller angular velocity calculated by the subtracting means 26 and outputs it as a shaft torsion torque K12.T signal to the generalized plant. Output to. In the adding means 24, the rotational moment J1.T of the roller due to the vehicle driving force applied to the roller surface and the shaft torsion torque K12.T are added and input to the roller inertia moment element 21. Further, the subtracting means 25 obtains a difference signal between the input dynamometer torque signal J2.T and the shaft torsion torque K12.T and outputs it to the dynamometer inertia moment element 23. The angular velocity J2.w is calculated and output to the generalized plant and also output to the subtracting means 26.

図5はASR部の一般化プラントモデル図で、外乱としてローラ表面駆動力w1、インバータトルク制御誤差w2、角速度指令w3、軸トルク観測ノイズw4、及び動力計角速度観測ノイズw5が入力され、観測量A’,B’が検出されてコントローラ40に入力される。外乱信号は、実際にシャシーダイナモメータシステムが駆動されていることを想定し、その時の制御ループに発生するノイズが外乱信号となり、ここではw1〜w5の5つになっている。コントローラ40では、電気慣性の状態方程式のパラメータを設定し、ゲインが小さくなるようアルゴリズムに基づいてパラメータを決定する。また、このASRの一般化プラントモデルでは、制御量としてz1〜z4が生成される。   FIG. 5 is a generalized plant model diagram of the ASR unit. As a disturbance, roller surface driving force w1, inverter torque control error w2, angular velocity command w3, shaft torque observation noise w4, and dynamometer angular velocity observation noise w5 are input, and the observed amount A ′ and B ′ are detected and input to the controller 40. The disturbance signal assumes that the chassis dynamometer system is actually driven, and noise generated in the control loop at that time is a disturbance signal, and here, there are five disturbance signals, w1 to w5. In the controller 40, parameters of the state equation of electric inertia are set, and the parameters are determined based on an algorithm so that the gain becomes small. Further, in this ASR generalized plant model, z1 to z4 are generated as controlled variables.

入力された外乱と後述する制御量z1〜z4には、それぞれは重み係数付加手段31(Gw1(s))〜35(Gw5(s))、及び44(Gz1(s))〜47(Gz4(s))において各別に重み付けされ、所望の特性が得られるようになっている。すなわち、手段31(Gw1(s))では、車両駆動力にかける重みで、ある定数がかけられてローラの回転モーメントトルクJ1.Tとし機械系モデル50(Gmec(s))に出力される。手段32(Gw2(s))はインバータトルク制御誤差w2にある定数、または、高域でゲインが高くなる特性とされ、加算手段43に出力される。手段33(Gw3(s))は角速度指令w3にある定数、または、高域でゲインが高くなる特性とされ、減算手段41に出力される。手段34(Gw4(s))は軸トルクの検出誤差w4にかける重みで、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にされ、加算手段39に出力される。手段35(Gw6(s))は動力計角速度の検出誤差にある定数、または、高域でゲインが高くなる特性とされて加算手段42に出力される。
手段37(Gtm(s))は軸トルクを検出するトルクメータ特性生成手段(トルクメータ特性モデル)で、機械モデル50からの結合シャフトの軸トルクK12.Tを入力して所定のトルクメータ特性として加算手段39に出力する。加算手段39では、重み付けされた軸トルクの検出誤差信号とトルクメータ特性を加算して軸トルク検出値を生成して観測量A‘としてコントローラ40に入力される。手段38(Genc(s))はエンコーダ特性生成手段(エンコーダ特性モデル)で、機械モデル50からの動力計角速度J2.wを入力して所定のエンコーダ特性を生成し、加算部42に出力する。加算部42では、重み付けされた動力計角速度検出誤差信号とエンコーダ特性を加算し、この加算信号は減算手段41において角速度指令と差演算が実行されて動力計角速度制御の偏差信号を生成し、観測量B‘としてコントローラ40と手段48に出力する。手段48では動力計角速度制御の偏差信号に積分特性を持つ重み関数が付加され、手段46を介して動力計角速度制御信号z3として出力される。
コントローラ40では、入力された軸トルク検出値A'と動力計角速度検出値B'とを基に電気慣性の状態方程式のパラメータを設定し、ゲインが小さくなるようアルゴリズムに基づいてパラメータを決定するための所定の演算を実行し、手段44を介してトルク電流指令z1として出力すると共に、手段36に出力する。
手段36はインバータのトルク指令に対して実際に発生するトルク出力の応答特性を表すインバータ特性生成手段(インバータ特性モデル)で、応答特性としては、ある定数、または、高域でゲインが低くなるような特性にされ、そのトルク指令は加算手段43において重み付インバータのトルク制御誤差と加算された後、機械系モデル50へ動力計トルク信号J2.Tとして出力される。
The input disturbance and the control amounts z1 to z4 described later are respectively weight coefficient adding means 31 (Gw1 (s)) to 35 (Gw5 (s)) and 44 (Gz1 (s)) to 47 (Gz4 ( In s)), each is weighted separately to obtain a desired characteristic. That is, in the means 31 (Gw1 (s)), a certain constant is applied with a weight applied to the vehicle driving force, and the result is output to the mechanical system model 50 (Gmec (s)) as the rotational moment torque J1.T of the roller. The means 32 (Gw2 (s)) is a constant in the inverter torque control error w2 or has a characteristic in which the gain increases at a high frequency and is output to the adding means 43. The means 33 (Gw3 (s)) is a constant in the angular velocity command w3, or has a characteristic that the gain is increased in the high range, and is output to the subtracting means 41. The means 34 (Gw4 (s)) is a weight applied to the detection error w4 of the shaft torque, and has a characteristic such that the gain increases at a certain constant or high frequency, and is output to the adding means 39. The means 35 (Gw6 (s)) is output to the adding means 42 with a constant in the detection error of the dynamometer angular velocity or a characteristic in which the gain increases in the high frequency range.
Means 37 (Gtm (s)) is a torque meter characteristic generating means (torque meter characteristic model) for detecting the shaft torque, and the shaft torque K12.T of the coupled shaft from the mechanical model 50 is input to obtain a predetermined torque meter characteristic. It outputs to the addition means 39. The adding means 39 adds the weighted shaft torque detection error signal and the torque meter characteristic to generate a shaft torque detection value, which is input to the controller 40 as an observation amount A ′. A means 38 (Genc (s)) is an encoder characteristic generation means (encoder characteristic model), which inputs the dynamometer angular velocity J2.w from the machine model 50, generates a predetermined encoder characteristic, and outputs it to the adder 42. The adder 42 adds the weighted dynamometer angular velocity detection error signal and the encoder characteristic, and the addition signal is subjected to an angular velocity command and difference calculation in the subtracting means 41 to generate a dynamometer angular velocity control deviation signal. The quantity B ′ is output to the controller 40 and the means 48. In the means 48, a weight function having an integral characteristic is added to the deviation signal of the dynamometer angular speed control, and is output as a dynamometer angular speed control signal z3 via the means 46.
The controller 40 sets the parameters of the state equation of electric inertia based on the input shaft torque detection value A ′ and the dynamometer angular velocity detection value B ′, and determines the parameters based on the algorithm so that the gain is reduced. Is output as a torque current command z1 through the means 44 and output to the means 36.
The means 36 is an inverter characteristic generation means (inverter characteristic model) that represents the response characteristic of the torque output that is actually generated with respect to the torque command of the inverter. The response characteristic is such that the gain becomes low at a certain constant or high range. The torque command is added to the torque control error of the weighted inverter in the adding means 43, and then output to the mechanical system model 50 as a dynamometer torque signal J2.T.

なお、重み付けを実行する手段44〜47のうち、手段46のみはある定数、または、高域でゲインが低くなる特性にされているが、他の手段はある定数、又は、高域でゲインが高くなる特性にされている。   Of the means 44 to 47 for performing weighting, only the means 46 has a certain constant or a characteristic in which the gain becomes low in the high range, but the other means has a constant or gain in the high range. It has a higher characteristic.

図6で示すASRの機械系モデル50は、図4で示すオブザーバーの機械系モデルと同様の機能のものが使用されるため、便宜上同一符号を付してその説明を省略する。   The ASR mechanical system model 50 shown in FIG. 6 has the same function as that of the observer mechanical system model shown in FIG.

この実施例によれば、電気慣性制御回路のオブザーバー部とASR部をH∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法を用いて設計したことにより所望の電気慣性制御回路が設計される。このため、機械系の共振特性、軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性、及びインバータ応答特性など、シャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御の応答性能に影響する各特性を考慮した電気慣性制御回路4の設計が可能となることにより、共振特性も抑制され、従来のものより高応答で安定なシャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御が可能となるものである。また、電気慣性制御回路に図2で示すような走行抵抗(Road Load)を加算する場合や、設定慣性量を変更する場合でも容易に対応が可能となるものである。   According to this embodiment, a desired electric inertia control circuit is designed by designing the observer part and the ASR part of the electric inertia control circuit using a controller design method called H∞ control and μ design method. For this reason, the electric inertia control circuit 4 that takes into account each characteristic affecting the response performance of the electric inertia control of the chassis dynamometer system, such as the resonance characteristic of the mechanical system, the shaft torque detection characteristic, the dynamometer angular velocity detection characteristic, and the inverter response characteristic. Therefore, the resonance characteristics are also suppressed, and the electric inertia control of the chassis dynamometer system that is more responsive and stable than the conventional one can be performed. Further, it is possible to easily cope with the case where a running resistance (Road Load) as shown in FIG. 2 is added to the electric inertia control circuit or when the set inertia amount is changed.

図7は第2の実施例を示す電気慣性制御のためのASR部の一般化プラントモデルである。この実施例で図5と相違するところは、ローラ角速度の制御指令偏差に積分特性を持つ重み関数が付加される手段48aの入力側に減算手段49を設けたことと、ローラ角速度制御の重み係数をかける手段46と、動力計角速度検出に重み係数をかける手段47にかける関数を異にして手段46a、47aとしたことである。すなわち、手段33において重み係数が付加された角速度指令は、減算手段41に出力されると共に減算手段49にも出力され、この減算手段49において機械系モデル50からのローラ角速度J1.wとの差が求められて手段48aに出力される。   FIG. 7 is a generalized plant model of the ASR unit for electric inertia control showing the second embodiment. In this embodiment, the difference from FIG. 5 is that the subtracting means 49 is provided on the input side of the means 48a for adding a weight function having an integral characteristic to the control command deviation of the roller angular speed, and the weight coefficient of the roller angular speed control. The function 46a, 47a is different from the function 46 applied to the means 46 for applying the weight coefficient to the dynamometer angular velocity detection. That is, the angular velocity command to which the weighting coefficient is added by the means 33 is output to the subtracting means 41 and also to the subtracting means 49, and the difference between the roller angular speed J1.w from the mechanical system model 50 in the subtracting means 49. Is obtained and output to the means 48a.

手段46aでは、ある定数、または、高域でゲインが低くなるような出力特性にされる。また、手段47aはある定数、または、高域でゲインが高くなるような出力特性にされる。手段48aではローラ角速度制御の偏差信号に積分特性を持つ重み関数が付加され、それぞれは重みつきローラ角速度z3a、重みつき動力計角速度z4aとして出力する。
なお、この実施例で使用される機械系モデル50は第1の実施例と同じものが使用され、また、オブザーバーの一般化プラントも図3で示すものが使用されて電気慣性制御回路4が構成される。
The means 46a has an output characteristic such that the gain becomes low at a certain constant or high frequency. Further, the means 47a has a certain constant or an output characteristic such that the gain becomes high in a high range. In the means 48a, a weighting function having an integral characteristic is added to the deviation signal of the roller angular velocity control, and these are output as a weighted roller angular velocity z3a and a weighted dynamometer angular velocity z4a, respectively.
The mechanical system model 50 used in this embodiment is the same as that of the first embodiment, and the observer generalized plant shown in FIG. 3 is also used to constitute the electric inertia control circuit 4. Is done.

この実施例によれば、電気慣性制御のためのASR一般化プラントにてローラ角速度制御の制御偏差に積分特性を持たせたことにより、実施例1と同等の効果が得られる。   According to this embodiment, an effect equivalent to that of the first embodiment can be obtained by providing an integral characteristic to the control deviation of the roller angular velocity control in the ASR generalized plant for electric inertia control.

図8は第3の実施例を示す電気慣性制御のためのASR部の一般化プラントモデルである。この実施例で図5と相違するところは、エンコーダ特性を生成する手段の入力には機械系モデル50からのローラ角速度信号が入力されてローラ角速度を検出するエンコーダ特性生成手段38aとなっていることと、手段35aはローラ角速度の検出誤差になっている。これに伴ってコントローラ40への観測量B'がローラ角速度制御偏差B''となって手段48bへもB''が出力されること、及び手段47bには動力計角速度検出J2.wが出力されることである。手段48bの出力は、手段46bによってある定数、または、高域でゲインが低くなるような出力特性にされ、重みつきローラ角速度z3bとして出力する。また、手段47aはある定数、または、高域でゲインが高くなるような出力特性にされて重みつき動力計角速度z4aとして出力する。手段35aはある定数、または、高域でゲインが高くなる特性とされて加算手段42に出力される。   FIG. 8 is a generalized plant model of the ASR unit for electric inertia control showing the third embodiment. In this embodiment, the difference from FIG. 5 is that an encoder characteristic generation means 38a for detecting a roller angular speed by inputting a roller angular speed signal from the mechanical system model 50 to the input of the means for generating the encoder characteristics. Then, the means 35a has a roller angular velocity detection error. Accordingly, the observation amount B ′ to the controller 40 becomes the roller angular velocity control deviation B ″ and B ″ is output to the means 48b, and the dynamometer angular velocity detection J2.w is output to the means 47b. It is to be done. The output of the means 48b is set to a certain constant by the means 46b or an output characteristic such that the gain becomes low in the high range, and is outputted as a weighted roller angular velocity z3b. Further, the means 47a outputs a weighted dynamometer angular velocity z4a having a certain constant or an output characteristic such that the gain becomes high in a high range. The means 35a is output to the adding means 42 with a certain constant or a characteristic in which the gain increases at high frequencies.

すなわち、この実施例は、機械系モデル50からのローラ角速度信号を基に手段38aにおいてエンコーダ特性を生成し、その出力は加算手段42において重みつけローラ角速度検出誤差信号と加算されて減算手段41に出力される。この減算手段41では、重みつけされたローラ角速度信号との偏差演算が実行されて
ローラ角速度制御偏差B''となってコントローラ40と手段48bに出力される。
手段48bは入力されたローラ角速度制御の制御偏差に積分特性を持つ重み関数にされ、手段46bを介して重みつきローラ角速度信号z3bとして出力される。また、機械系モデル50から動力計角速度信号を入力した手段47bからは重みつき動力計角速度z4aが出力される。
他は実施例1と同様である。
That is, in this embodiment, an encoder characteristic is generated in the means 38 a based on the roller angular velocity signal from the mechanical system model 50, and the output is added to the weighting roller angular velocity detection error signal in the adding means 42 to the subtracting means 41. Is output. In the subtracting means 41, a deviation calculation from the weighted roller angular velocity signal is executed, and a roller angular velocity control deviation B ″ is output to the controller 40 and the means 48b.
The means 48b is a weighting function having an integral characteristic in the control deviation of the input roller angular speed control, and is output as a weighted roller angular speed signal z3b via the means 46b. A weighted dynamometer angular velocity z4a is output from the means 47b that receives the dynamometer angular velocity signal from the mechanical system model 50.
Others are the same as in the first embodiment.

この実施例によれば、電気慣性制御のためのASR一般化プラントにて観測量をローラ角速度制御の制御偏差にし、ローラ角速度制御の制御偏差に積分特性を持たせたことにより、実施例1と同等の効果が得られる。   According to this embodiment, the observation amount is set as the control deviation of the roller angular velocity control in the ASR generalized plant for electric inertia control, and the control deviation of the roller angular velocity control is provided with an integral characteristic. The same effect can be obtained.

図9は第4の実施例を示す電気慣性制御のためのASR部の一般化プラントモデルである。この実施例で図5と相違するところは、エンコーダ特性を生成する手段の入力には機械系モデル50からのローラ角速度信号が入力されてローラ角速度を検出するエンコーダ特性生成手段38aとなっていることと、手段35aはローラ角速度の検出誤差になっている。これに伴って観測量がローラ角速度制御偏差B''となっていること、及び手段48cの入力側に減算手段49aを設けたことである。   FIG. 9 is a generalized plant model of the ASR unit for electric inertia control showing the fourth embodiment. In this embodiment, the difference from FIG. 5 is that an encoder characteristic generation means 38a for detecting a roller angular speed by inputting a roller angular speed signal from the mechanical system model 50 to the input of the means for generating the encoder characteristics. Then, the means 35a has a roller angular velocity detection error. Accordingly, the observation amount is the roller angular velocity control deviation B ″, and the subtracting means 49a is provided on the input side of the means 48c.

この実施例は、機械系モデル50からのローラ角速度信号を基に手段38aにおいてエンコーダ特性を生成し、その出力は加算手段42において重みつけローラ角速度誤差信号と加算され、減算手段41に出力される。この減算手段41では、重みつけされた角速度指令との差演算が実行されてローラ角速度制御偏差B''となってコントローラ40に出力される。また、重みつけされたローラ角速度指令は減算手段49aにも出力され、機械系モデル50からの動力計角速度信号J2.wとの偏差が演算され、手段48cに出力される。   In this embodiment, an encoder characteristic is generated in the means 38 a based on the roller angular velocity signal from the mechanical system model 50, and its output is added to the weighted roller angular velocity error signal in the adding means 42 and output to the subtracting means 41. . In this subtracting means 41, a difference calculation with the weighted angular velocity command is executed, and a roller angular velocity control deviation B ″ is output to the controller 40. The weighted roller angular velocity command is also output to the subtracting means 49a, and the deviation from the dynamometer angular speed signal J2.w from the mechanical system model 50 is calculated and output to the means 48c.

手段48cでは入力された動力計角速度制御の制御偏差に積分特性を持つ重み関数が付加され、手段46cを介して重みつき動力計角速度信号z3cとして出力される。また、機械系モデル50からローラ角速度信号を入力した手段47aからは重みつきローラ角速度z4aが出力される。
他は実施例1と同様である。
In the means 48c, a weight function having an integral characteristic is added to the input control deviation of the dynamometer angular velocity control, and is output as a weighted dynamometer angular speed signal z3c through the means 46c. Also, a weighted roller angular velocity z4a is output from the means 47a that receives the roller angular velocity signal from the mechanical system model 50.
Others are the same as in the first embodiment.

この実施例によれば、電気慣性制御のためのASR一般化プラントにて観測量をローラ角速度制御の制御偏差にし、動力計角速度制御の制御偏差に積分特性を持たせたことにより、実施例1と同等の効果が得られる。   According to this embodiment, in the ASR generalized plant for electric inertia control, the observation amount is set as the control deviation of the roller angular velocity control, and the control deviation of the dynamometer angular velocity control is provided with the integral characteristic. Equivalent effect is obtained.

図10は第5の実施例を示す電気慣性制御のためのオブザーバーの一般化プラントモデルである。この実施例で、図3で示すオブザーバーの一般化プラントモデルと相違するところは、コントローラ10に入力される観測量が、ローラ角速度偏差となっていることと、加算手段6aに印加される信号が相違する。すなわち、外乱w4aはローラ角速度で、手段4a(Ow4(s))はこのローラ角速度の検出誤差に重みをかけるもので、ある定数、または、高域でゲインが高くなる特性にされる。また、手段9a(Oenc(s))は機械系モデル20からのローラ角速度を入力してエンコーダ特性を生成するもので、このエンコーダ特性信号と重みつけされたローラ角速度の検出誤差が加算手段6aで加算され、観測量Bとしてコントローラ10に出力される。   FIG. 10 is a generalized plant model of an observer for electric inertia control showing a fifth embodiment. In this embodiment, the difference from the generalized plant model of the observer shown in FIG. 3 is that the observation amount input to the controller 10 is a roller angular velocity deviation and the signal applied to the adding means 6a. Is different. In other words, the disturbance w4a is the roller angular velocity, and the means 4a (Ow4 (s)) weights the detection error of the roller angular velocity, and has a characteristic that the gain increases at a certain constant or high frequency. The means 9a (Oenc (s)) generates the encoder characteristics by inputting the roller angular velocity from the mechanical system model 20, and the addition means 6a detects the error of the roller angular velocity weighted with the encoder characteristic signal. Addition and output to the controller 10 as an observation amount B.

コントローラ10では、入力された軸トルク検出値Aとローラ角速度検出値Bとを基に電気慣性の状態方程式のパラメータを設定し、ゲインが小さくなるようアルゴリズムに基づいてパラメータを決定するための所定の演算を実行する。その演算信号出力は減算手段7に出力される。減算手段7ではローラの回転モーメントトルクJ1.Tとの減算が行われ、手段11を介して重みつきローラ表面駆動力推定値z1として出力される。
他は実施例1と同様である。
The controller 10 sets the parameters of the state equation of electric inertia based on the input shaft torque detection value A and the roller angular velocity detection value B, and determines a parameter based on an algorithm so as to reduce the gain. Perform the operation. The operation signal output is output to the subtracting means 7. The subtracting means 7 subtracts the rotational moment torque J1.T of the roller, and outputs the weighted roller surface driving force estimated value z1 via the means 11.
Others are the same as in the first embodiment.

この実施例によれば、オブザーバー一般化プラントにて、観測量をローラ角速度偏差にし、ASR一般化プラントと組み合わせることにより、実施例1と同様の効果が得られる。   According to this embodiment, the effect similar to that of the first embodiment can be obtained by combining the observation amount with the roller angular velocity deviation and combining with the ASR generalization plant in the observer generalization plant.

なお、上記各実施例では、オブザーバーの一般化プラントとASRの一般化プラントの特定の組み合わせについて説明したが、図3と図10で示した、オブザーバーの一般化プラントモデルと、図5〜図9で示すASRの一般化プラントモデルの組み合わせは適宜選択できることは勿論である。   In each of the above embodiments, the specific combination of the observer generalized plant and the ASR generalized plant has been described. However, the observer generalized plant model shown in FIGS. 3 and 10 and FIGS. Of course, the combination of the generalized plant models of ASR shown in FIG.

本発明が適用される電気慣性制御システムの構成図Configuration diagram of an electric inertia control system to which the present invention is applied 電気慣性制御回路の構成図Configuration diagram of electric inertia control circuit 本発明のオブザーバーの一般化プラントモデルの模式図Schematic diagram of the generalized plant model of the observer of the present invention オブザーバーの一般化プラントモデルに適用される機械系モデル図Mechanical system model applied to the generalized plant model of the observer 本発明のASRの一般化プラントモデルの模式図Schematic diagram of ASR generalized plant model of the present invention ASRの一般化プラントモデルに適用される機械系モデル図Mechanical system model applied to ASR generalized plant model 本発明の他の実施例によるASRの一般化プラントモデルの模式図Schematic diagram of a generalized plant model of ASR according to another embodiment of the present invention 本発明の他の実施例によるASRの一般化プラントモデルの模式図Schematic diagram of a generalized plant model of ASR according to another embodiment of the present invention 本発明の他の実施例によるASRの一般化プラントモデルの模式図Schematic diagram of a generalized plant model of ASR according to another embodiment of the present invention 本発明の他の実施例によるオブザーバーの一般化プラントモデルの模式図Schematic diagram of a generalized plant model of an observer according to another embodiment of the present invention

符号の説明Explanation of symbols

1… 動力計
2… ローラ
3… インバータ
4… 電気慣性制御回路
5… 軸トルクメータ
6、7… エンコーダ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Dynamometer 2 ... Roller 3 ... Inverter 4 ... Electric inertia control circuit 5 ... Shaft torque meter 6, 7 ... Encoder

Claims (6)

ローラと動力計をシャフトを介して連結し、オブザーバー部、ASR部を有する電気慣性制御回路に動力計回転数信号、軸トルク信号及びローラ回転数信号を入力してトルク電流指令値を演算し、求めたトルク電流指令値によりインバータを介して電気慣性制御を行うシャシーダイナモメータシステムにおいて、
前記オブザーバー部とASR部は、H∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法により設計され、
前記コントローラ設計手法におけるオブザーバー部の一般化プラントは、それぞれ重みつけされたローラ表面駆動力信号と動力計トルク指令を入力してローラ角速度とシャフトの軸トルク及び動力計角速度を演算する機械系モデル、この機械系モデルからの軸トルク信号を入力して軸トルクの検出特性を表すトルクメータ特性モデル、機械系モデルからの動力計角速度を入力して動力計角速度を検出するエンコーダ特性モデルを有し、
前記トルクメータ特性モデルを介して生成されたトルク検出信号と重み付された軸トルク検出誤差信号の和を軸トルク検出信号とし、且つ前記エンコーダ特性モデルを介して検出された動力計角速度信号と重みつけされた動力計角速度信号との和を動力計角速度の検出信号としてそれぞれコントローラへの観測信号として入力し、このコントローラの出力と前記ローラ表面駆動力信号と差信号を重みつきのローラ表面駆動力の指令信号とすると共に、
前記コントローラ設計手法におけASR部の一般化プラントは、重みつけされたローラ表面駆動力信号と動力計トルク信号を入力してローラ角速度とシャフトの軸トルク及び動力計角速度を演算する機械系モデル、この機械系モデルからの軸トルク信号を入力して軸トルクの検出特性を表すトルクメータ特性モデル、機械系モデルからの動力計角速度を入力して動力計角速度を検出するエンコーダ特性モデル及びコントローラで生成されたインバータへのトルク電流指令に対して実際に発生するトルク出力の応答性を生成し、その出力に重み付けされたインバータのトルク誤差を加算して前記機械系モデルに出力するインバータ特性モデルを有し、
前記トルクメータ特性モデルを介して生成されたトルク検出信号と重み付された軸トルク検出誤差信号の和を軸トルク検出信号とし、且つ前記エンコーダ特性モデルを介して検出された動力計角速度信号と重みつけされた動力計角速度信号との和と、重みつけされた角速度指令との差信号を動力計角速度の検出信号としてそれぞれコントローラへの観測信号として入力し、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とするとすることを特徴とした動力計システムにおける電気慣性制御方法。
A roller and a dynamometer are connected via a shaft, and a torque current command value is calculated by inputting a dynamometer rotation speed signal, a shaft torque signal and a roller rotation speed signal into an electric inertia control circuit having an observer section and an ASR section, In a chassis dynamometer system that performs electric inertia control via an inverter according to the obtained torque current command value,
The observer unit and the ASR unit are designed by a controller design method called H∞ control, μ design method,
The generalized plant of the observer part in the controller design method is a mechanical system model for calculating a roller angular velocity, a shaft axial torque and a dynamometer angular velocity by inputting a weighted roller surface driving force signal and a dynamometer torque command, respectively. A torque meter characteristic model that represents the detection characteristic of the shaft torque by inputting the shaft torque signal from this mechanical system model, an encoder characteristic model that detects the dynamometer angular speed by inputting the dynamometer angular speed from the mechanical system model,
The sum of the torque detection signal generated via the torque meter characteristic model and the weighted shaft torque detection error signal is used as the shaft torque detection signal, and the dynamometer angular velocity signal detected via the encoder characteristic model The sum of the found dynamometer angular velocity signals is input as an observing signal to the controller as a dynamometer angular velocity detection signal, and the output of the controller, the roller surface driving force signal, and the difference signal are weighted roller surface driving forces. Command signal,
In the controller design method, a generalized plant of the ASR unit inputs a weighted roller surface driving force signal and a dynamometer torque signal and calculates a roller angular velocity, a shaft torque of the shaft, and a dynamometer angular velocity, Generated by a torque meter characteristic model that expresses shaft torque detection characteristics by inputting shaft torque signal from this mechanical system model, encoder characteristic model that inputs dynamometer angular speed from mechanical system model and detects dynamometer angular speed and controller It has an inverter characteristic model that generates a response of the torque output actually generated in response to the torque current command to the inverter, adds the weighted inverter torque error to the output, and outputs it to the mechanical system model. And
The sum of the torque detection signal generated via the torque meter characteristic model and the weighted shaft torque detection error signal is used as the shaft torque detection signal, and the dynamometer angular velocity signal detected via the encoder characteristic model The difference signal between the summed dynamometer angular velocity signal and the weighted angular velocity command is input as an observation signal to the controller as a dynamometer angular velocity detection signal, and the output from this controller is the torque to the inverter. An electrical inertia control method in a dynamometer system, wherein a current command is an output signal from a controller.
前記オブザーバー部の一般化プラントのエンコーダ特性モデルへの入力信号は機械系モデルからのローラ角速度信号としたことを特徴とした請求項1記載の動力計システムにおける電気慣性制御方法。 2. An electric inertia control method in a dynamometer system according to claim 1, wherein an input signal to the encoder characteristic model of the generalized plant of the observer unit is a roller angular velocity signal from a mechanical system model. 前記ASR部の一般化プラントは、前記エンコーダ特性モデルを介して検出された動力計角速度信号と重みつけされた動力計角速度信号との和と、重みつけされたローラ角速度との差信号に積分特性を持つ所定の重み付けをし、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とすることを特徴とした請求項1又は2記載の動力計システムにおける電気慣性制御方法。 The generalized plant of the ASR unit integrates the difference signal between the sum of the dynamometer angular velocity signal detected via the encoder characteristic model and the weighted dynamometer angular velocity signal and the weighted roller angular velocity. 3. An electric inertia control method in a dynamometer system according to claim 1, wherein a predetermined weighting is provided and an output from the controller is used as a torque current command to the inverter as an output signal from the controller. 前記ASR部の一般化プラントは、前記重みつけされた角速度指令と前記機械系モデルからのローラ角速度との偏差に積分特性を持つ所定の重み付けをし、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とすることを特徴とした請求項1又は2記載の動力計システムにおける電気慣性制御方法。 The generalized plant of the ASR unit weights the deviation between the weighted angular velocity command and the roller angular velocity from the mechanical system model with a predetermined weight having an integral characteristic, and outputs the output from the controller to the torque current to the inverter. 3. The electric inertia control method in a dynamometer system according to claim 1, wherein the command is an output signal from the controller. 前記ASR部の一般化プラントのエンコーダ特性モデルは、前記機械系モデルから動力計角速度を検出し、この検出された動力計角速度と重みつけされた動力計角速度信号との和と、重みつけされた動力計角速度との偏差に積分特性を持つ所定の重み付けをし、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とすることを特徴とした請求項1又は2記載の動力計システムにおける電気慣性制御方法。 The encoder characteristic model of the generalized plant of the ASR unit detects a dynamometer angular velocity from the mechanical system model, and is weighted with a sum of the detected dynamometer angular velocity and a weighted dynamometer angular velocity signal. 3. The power according to claim 1, wherein the deviation from the dynamometer angular velocity is given a predetermined weight having an integral characteristic, and an output from the controller is used as a torque current command to the inverter as an output signal from the controller. Electric inertia control method in metering system. 前記ASR部の一般化プラントのエンコーダ特性モデルは、前記機械系モデルからローラ角速度を検出し、この検出されたローラ角速度と重みつけされたローラ角速度信号との和と、重みつけされたローラ角速度との偏差を観測量としてコントローラに入力すると共に、重みつけされた角速度指令と前記機械系モデルからの動力計角速度との偏差に積分特性を持つ所定の重み付けをし、このコントローラからの出力をインバータへのトルク電流指令をコントローラからの出力信号とすることを特徴とした請求項1又は2記載の動力計システムにおける電気慣性制御方法。 The encoder characteristic model of the generalized plant of the ASR unit detects a roller angular velocity from the mechanical system model, a sum of the detected roller angular velocity and a weighted roller angular velocity signal, a weighted roller angular velocity, Is input to the controller as an observation amount, and a predetermined weight having an integral characteristic is applied to a deviation between the weighted angular velocity command and the dynamometer angular velocity from the mechanical system model, and the output from the controller is supplied to the inverter. The method of claim 1 or 2, wherein the torque current command is an output signal from the controller.
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