JP5146359B2 - Feedback control device - Google Patents

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Description

本発明は、制御対象の出力を目標値に追従させるべくフィードバック制御を行うフィードバック制御装置に関する。   The present invention relates to a feedback control device that performs feedback control so that an output of a controlled object follows a target value.

エンジンの可変動弁装置として、モータを駆動することにより作動する制御軸を有し、この制御軸をバルブスプリングの反力に抗して作動させることにより、バルブリフト特性を可変に制御し、かつモータの駆動力と制御軸の作動角との関係が非線形な特性を有するものが知られている。   As a variable valve operating device of an engine, it has a control shaft that operates by driving a motor, and by operating this control shaft against the reaction force of a valve spring, the valve lift characteristics are variably controlled, and One having a relationship between the driving force of the motor and the operating angle of the control shaft having a non-linear characteristic is known.

このような可変動弁装置は、カムシャフトの回転に伴い、いわゆるカム反力がリンクを介して制御軸を揺動させること、及び静止摩擦やブラシ付きDCモータを用いた場合のコギング等といった外乱要素を有すること、を特徴として有している。   In such a variable valve system, as the camshaft rotates, a so-called cam reaction force causes the control shaft to swing through the link, as well as disturbances such as static friction and cogging when using a brushed DC motor. Having an element.

このような可変動弁装置を制御対象として、制御軸作動角が目標値に一致するようにフィードバック制御を行う場合には、上述したように制御軸がカム反力により揺動するため、制御量である制御軸作動角の検出部にエンジン回転に同期して振動する信号が入力される。この振動信号が加わった制御軸作動角の検出値をフィードバック制御信号として用いると、操作量であるモータ電流が振動して電力消費を増大させ、またアクチュエータに不要な負荷変動を与えて耐久性を損ねる可能性もある。一方、アイドル制御をバルブリフト量制御で実現する場合には、特に微小な作動角制御を必要とするので、上述したような外乱が作動角制御の目標値追従性に与える影響が大きく、結果的にアイドル制御性能を損なう可能性がある。   When feedback control is performed so that the control shaft operating angle coincides with the target value using such a variable valve device as a control target, the control shaft swings due to the cam reaction force as described above. A signal that vibrates in synchronism with engine rotation is input to the control shaft operating angle detector. When the detected value of the control shaft operating angle with this vibration signal added is used as a feedback control signal, the motor current, which is the operation amount, vibrates to increase the power consumption, and the actuator is subjected to unnecessary load fluctuations to improve durability. There is also the possibility of damage. On the other hand, when the idle control is realized by the valve lift amount control, a very small operation angle control is required, and thus the disturbance as described above has a great influence on the target value followability of the operation angle control. In some cases, the idle control performance may be impaired.

これらの問題を解消するために、振動信号に応じた周波数帯の出力ゲインを低下させるバンドエリミネーションフィルタを備え、制御軸の作動角信号としてバンドエリミネーションフィルタで演算処理した信号を入力する構成の制御装置が特許文献1に開示されている。   In order to solve these problems, a band elimination filter that reduces the output gain of the frequency band according to the vibration signal is provided, and a signal calculated by the band elimination filter is input as the operating angle signal of the control axis. A control device is disclosed in Patent Document 1.

特開2000−282900号公報JP 2000-282900 A

しかしながら、特許文献1に開示された制御装置の構成では、エンジン回転速度に応じてバンドエリミネーションフィルタのカット周波数帯を変更すると、たとえばエンジン回転速度が低い場合には振動ノイズの周波数帯が低くなり、制御の応答性から要求される制御周波数帯(ステップ応答から決まる制御すべき周波数)とが非常に近づいてしまうため、フィルタカット周波数の幅を広く設定している場合には、制御対象の信号自体もフィルタにより取り除かれ、制御軸作動角の検出が遅れることから制御性能が著しく悪化してしまうという問題がある。また、フィルタカット周波数の帯域幅を狭く設定していると、エンジン回転速度が変化する加減速時(過渡時)に揺動周波数がフィルタカット周波数の帯域幅から外れてしまい、揺動により直流モータを駆動するための電流指令値が大きく振動していまい、電力消費が大きくなるとともに、直流モータに不必要な負荷を与える可能性がある。   However, in the configuration of the control device disclosed in Patent Document 1, when the cut frequency band of the band elimination filter is changed according to the engine rotation speed, for example, when the engine rotation speed is low, the frequency band of vibration noise becomes low. Since the control frequency band required for control response (frequency to be controlled determined from step response) is very close, the signal to be controlled is set when the width of the filter cut frequency is set wide. There is also a problem that the control performance is remarkably deteriorated because the detection itself of the control shaft operating angle is delayed because it is also removed by the filter. In addition, if the bandwidth of the filter cut frequency is set narrow, the oscillation frequency will deviate from the bandwidth of the filter cut frequency during acceleration / deceleration (transition time) when the engine speed changes, and the DC motor is caused by the oscillation. The current command value for driving the motor does not vibrate greatly, power consumption increases, and an unnecessary load may be applied to the DC motor.

上述したフィルタは、制御の検出信号に対して直接バンドエリミネーションフィルタを用いる方法であるが、制御対象をモデル化してモデル出力と実際の検出値の偏差を全ての外乱として取り扱い、その外乱のうち、所定の周波数よりも大きな周波数の信号を揺動周波数を含むノイズとしてハイパスフィルタで通過させ、フィルタ後の信号を実際の検出値から差し引くことでフィードバック制御にカム反力による揺動を反映させない方法もある。
より具体的に記述する。まず、制御対象を2次の伝達関数によりモデル化した制御対象モデルに対して所定の入力を行った場合の制御対象モデルの応答出力を演算させる。その一方で、実際の制御対象に同じ入力を行った際の実際の出力を検出する。上記の応答出力と検出値との差は、制御モデルでは表せなかった外乱として取り扱うことが出来る。
そして、この外乱のうち、カム反力の揺動をカットするようにハイパスフィルタを設定し、制御軸作動角検出値からこの揺動による振動をノイズ分として減算することで揺動を除去する方法も考えられる。
The filter described above is a method that uses a band elimination filter directly on the control detection signal, but the control target is modeled and the deviation between the model output and the actual detection value is treated as all disturbances. A method that does not reflect the fluctuation due to the cam reaction force in the feedback control by passing a signal having a frequency higher than the predetermined frequency as noise including the fluctuation frequency with a high-pass filter and subtracting the filtered signal from the actual detection value. There is also.
Describe more specifically. First, the response output of the controlled object model is calculated when a predetermined input is made to the controlled object model in which the controlled object is modeled by a secondary transfer function. On the other hand, the actual output when the same input is made to the actual control target is detected. The difference between the response output and the detected value can be treated as a disturbance that cannot be expressed by the control model.
Of these disturbances, a high-pass filter is set so as to cut the cam reaction force fluctuation, and the fluctuation caused by this fluctuation is subtracted from the detected control shaft operating angle as a noise component to eliminate the fluctuation. Is also possible.

しかしながら、ハイパスフィルタで制御軸作動角の反力トルクT1による揺動を通過させる構成では、この反力トルクT1による揺動を確実に通過させるためにハイパスフィルタのカットオフ周波数を反力トルクT1による揺動の周波数の1/2〜1/3程度の低い周波数に設定する必要がある。そのため、制御軸作動角検出値から除去したいノイズ分以外の、例えば電気的ノイズや動弁機構の潤滑状態による反力トルクの変化によるモデル誤差等といった、制御により抑制すべき外乱さえもノイズとして検出してしまうこととなって、直流モータの駆動電流の振動は抑制できるものの、耐外乱性が悪化してしまうという問題がある。   However, in the configuration in which the swing due to the reaction force torque T1 of the control shaft operating angle is passed by the high-pass filter, the cutoff frequency of the high-pass filter is determined by the reaction force torque T1 in order to pass the swing due to the reaction force torque T1 with certainty. It is necessary to set the frequency as low as about 1/2 to 1/3 of the oscillation frequency. For this reason, even disturbances that should be suppressed by control, such as electrical noise or model error due to reaction torque change due to the lubrication state of the valve mechanism, other than noise to be removed from the detected value of the control shaft operating angle are detected as noise. Thus, although the vibration of the drive current of the DC motor can be suppressed, there is a problem that the disturbance resistance is deteriorated.

そこで、本発明では、耐外乱性、安定性の高いフィードバック制御を可能とする制御装置を提供することを目的とする。   Therefore, an object of the present invention is to provide a control device that enables feedback control with high disturbance resistance and stability.

本発明の制御装置は、制御目標値と制御対象の実際の出力とに基いて制御対象の実際の出力を目標値に追従させるためのフィードバック制御を行う制御装置である。そして、制御対象をモデル化した制御対象モデルに所定の入力が行われた際のモデル出力と、同入力がなされた際の実際の制御対象の出力とに基いて制御対象に対する外乱を検出すると共に、外乱のうち、フィードバック制御に反映させない揺動成分を通過させるバンドパスフィルタを備え、当該バンドパスフィルタを通過したバンドパスフィルタ通過信号を実際の出力から除去することでフィードバック制御に揺動成分を反映させないフィードバック制御装置である。さらに、バンドパスフィルタの通過帯域幅を前記制御対象の状態に基づいて変化させる通過帯域幅調整手段を有し、この通過帯域幅調整手段は前記制御対象の状態変化が大きくなるほど通過帯域幅を広げ、制御対象の状態変化が小さくなるほど通過帯域幅を狭める。   The control device of the present invention is a control device that performs feedback control for causing the actual output of the control target to follow the target value based on the control target value and the actual output of the control target. And detecting a disturbance to the controlled object based on a model output when a predetermined input is made to the controlled object model obtained by modeling the controlled object and an actual output of the controlled object when the input is made A band-pass filter that passes fluctuation components that are not reflected in feedback control among disturbances is provided, and the fluctuation component is added to feedback control by removing the band-pass filter passing signal that has passed through the band-pass filter from the actual output. It is a feedback control device that does not reflect. Furthermore, it has a pass bandwidth adjusting means for changing the pass bandwidth of the band pass filter based on the state of the controlled object, and the pass bandwidth adjusting means widens the pass bandwidth as the state change of the controlled object becomes larger. The pass bandwidth is narrowed as the state change of the controlled object becomes smaller.

本発明によれば、制御対象の状態が大きく変化する場合にも、耐外乱性、安定性を大きく悪化させることなく、駆動電流の振動振幅を抑制するフィードバック制御が可能となる。   According to the present invention, it is possible to perform feedback control that suppresses the vibration amplitude of the drive current without greatly deteriorating the disturbance resistance and stability even when the state of the controlled object changes greatly.

本実施形態を適用する可変動弁装置の平面図である。It is a top view of the variable valve apparatus to which this embodiment is applied. 可変動弁装置の要部断面図である。It is principal part sectional drawing of a variable valve apparatus. 可変動弁装置の駆動部を示す構成図である。It is a block diagram which shows the drive part of a variable valve apparatus. 可変動弁装置の作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action of a variable valve apparatus. 可変動弁装置の制御軸及び制御カムを示す構成図である。It is a block diagram which shows the control shaft and control cam of a variable valve apparatus. 制御軸の各回転角における作用を説明するための図である。It is a figure for demonstrating the effect | action in each rotation angle of a control shaft. 制御軸作動角と駆動電流の関係を示す特性図である。It is a characteristic view which shows the relationship between a control shaft working angle and a drive current. 本実施形態の制御軸位置決めコントローラのブロック図である。It is a block diagram of the control axis positioning controller of this embodiment. 線形化補償器と制御対象のブロック図である。It is a block diagram of a linearization compensator and a control object. 線形化補償器のマップである。It is a map of a linearization compensator. 揺動除去器のブロック図である(その1)。It is a block diagram of a rocking | swiveling remover (the 1). 揺動除去器のブロック図である(その2)。It is a block diagram of a rocking | swiveling remover (the 2). 本実施形態による場合と揺動除去なしの場合のシミュレーション結果を示す図であり、(a)は制御軸作動角、(b)は駆動電流について示している。It is a figure which shows the simulation result in the case by this embodiment, and the case without rocking | fluctuation removal, (a) is a control shaft working angle, (b) has shown about drive current. 制御軸を一定角度に保持する際のシミュレーション結果を示す図であり、(a)は制御軸作動角、(b)は駆動電流、(c)は電力消費について示している。It is a figure which shows the simulation result at the time of hold | maintaining a control axis to a fixed angle, (a) is a control axis working angle, (b) is a drive current, (c) has shown about electric power consumption. ハイパスフィルタで制御軸作動角の反力トルクT1による揺動を推定する場合のシミュレーション結果を示す図であり、(a)は制御軸作動角、(b)は駆動電流について示している。It is a figure which shows the simulation result in case the fluctuation | variation by the reaction force torque T1 of a control-shaft operating angle is estimated with a high-pass filter, (a) has shown the control-shaft operating angle, (b) has shown about drive current. V型6気筒エンジンに本実施形態を適用した場合の、制御軸作動角の揺動の周波数分布を示す図である。It is a figure which shows the frequency distribution of the fluctuation | variation of a control-shaft operating angle at the time of applying this embodiment to a V type 6 cylinder engine. アイドル制御時における、通過帯域幅が広い場合と狭い場合のタイムチャートである。It is a time chart at the time of idling control when a pass band width is wide and narrow. 通過帯域幅が狭い状態で、駆動軸回転速度NCAMが変化する場合のタイムチャートである。It is a time chart when drive shaft rotational speed NCAM changes in a state where a pass band width is narrow. 駆動軸回転速度の変化率に基づいて減衰係数ζを切り替える場合のタイムチャートである。It is a time chart in the case of switching the attenuation coefficient ζ based on the change rate of the drive shaft rotation speed. 減衰係数テーブルである。It is an attenuation coefficient table. 非線形反力特性と、線形化補償後の反力特性を示す図である。It is a figure which shows the non-linear reaction force characteristic and the reaction force characteristic after linearization compensation.

以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1から図3は、吸気バルブが最大リフトを迎えるクランク角度位置を変えることなく、バルブリフト量及びバルブ作動角を変化させ得る可変動弁装置の一実施形態を示している。   FIG. 1 to FIG. 3 show an embodiment of a variable valve gear that can change the valve lift amount and the valve operating angle without changing the crank angle position at which the intake valve reaches the maximum lift.

図1は可変動弁装置の平面図、図2は可変動弁装置の要部断面図、図3は可変動弁装置の駆動部を示す構成図である。なお、図1では排気バルブ側(図1の下側)の構成を省略して示していない。   FIG. 1 is a plan view of the variable valve operating apparatus, FIG. 2 is a cross-sectional view of the main part of the variable valve operating apparatus, and FIG. 3 is a configuration diagram showing a drive unit of the variable valve operating apparatus. In FIG. 1, the configuration on the exhaust valve side (lower side in FIG. 1) is not shown.

シリンダヘッド10の上部には、全気筒にわたって連続した駆動軸11(カム軸)を設ける。この駆動軸11は、図外の一端にスプロケットが取り付けられ、タイミングチェーン等を介して機関(エンジン)のクランクシャフトに連動して回転する。   A drive shaft 11 (cam shaft) that is continuous over all cylinders is provided on the upper portion of the cylinder head 10. The drive shaft 11 has a sprocket attached to one end (not shown) and rotates in conjunction with a crankshaft of an engine (engine) via a timing chain or the like.

駆動軸11の外周には、吸気バルブ(又は排気バルブ)19を駆動する揺動カム18の円筒状の軸受部18aが相対回転可能に外嵌している。この揺動カム18は、先端部(カムノーズ)18bを有する薄板状をなし、その外周に吸気バルブ19の上端に設けられた伝達部材としてのバルブリフタ19aの上面19bに摺接するカム面18cが形成されている。   A cylindrical bearing portion 18 a of a swing cam 18 that drives an intake valve (or exhaust valve) 19 is fitted on the outer periphery of the drive shaft 11 so as to be relatively rotatable. The swing cam 18 has a thin plate shape having a tip (cam nose) 18b, and a cam surface 18c is formed on the outer periphery of the swing cam 18 so as to be in sliding contact with an upper surface 19b of a valve lifter 19a as a transmission member provided at the upper end of the intake valve 19. ing.

また、駆動軸11の外周にはリング状の偏心カム12が圧入等により固定されている。この偏心カム12の中心(軸心)C2は、駆動軸11の中心(軸心)C1に対して所定量偏心している。この偏心カム12の外周には、リング状リンク13の基部13aがベアリング等を介して相対回転可能に外嵌している。なお、揺動カム18の揺動中心(軸心)は、駆動軸11の中心C1と一致している。 A ring-shaped eccentric cam 12 is fixed to the outer periphery of the drive shaft 11 by press fitting or the like. The center (axial center) C 2 of the eccentric cam 12 is eccentric by a predetermined amount with respect to the center (axial center) C 1 of the drive shaft 11. A base portion 13a of a ring-shaped link 13 is fitted on the outer periphery of the eccentric cam 12 so as to be relatively rotatable via a bearing or the like. Note that the swing center (axial center) of the swing cam 18 coincides with the center C 1 of the drive shaft 11.

駆動軸11の斜め上方には、図1に示したように制御軸14が駆動軸11と略平行に気筒列方向に延設されている。この制御軸14は、後述する駆動部20によりエンジンの運転状態に応じて所定の回転速度範囲で回転、保持される。   As shown in FIG. 1, a control shaft 14 extends in the cylinder row direction substantially parallel to the drive shaft 11, obliquely above the drive shaft 11. The control shaft 14 is rotated and held in a predetermined rotational speed range by a drive unit 20 described later according to the operating state of the engine.

制御軸14の外周には、リング状の制御カム15が圧入等により固定されている。制御カム15の中心(軸心)C4は、制御軸14の中心(軸心)C3に対して所定量偏心している。この制御カム15の外周には、ロッカーアーム16の円筒状の中央基部が相対回転可能に外嵌している。このロッカーアーム16の一端部16aと、リング状リンク13の小径な先端部13bとは、両者16a、13bを挿通する第1ピン29aを介して相対回転可能に連結されている。 A ring-shaped control cam 15 is fixed to the outer periphery of the control shaft 14 by press fitting or the like. The center (axial center) C 4 of the control cam 15 is eccentric by a predetermined amount with respect to the center (axial center) C 3 of the control shaft 14. A cylindrical central base of the rocker arm 16 is fitted on the outer periphery of the control cam 15 so as to be relatively rotatable. The one end portion 16a of the rocker arm 16 and the small-diameter tip portion 13b of the ring-shaped link 13 are connected to each other via a first pin 29a that passes through the both ends 16a and 13b.

また、ロッカーアーム16の他端部16bと揺動カム18とは、ロッド状リンク17によって連携されている。より具体的には、ロッカーアーム16の他端部16bと、ロッド状リンク17の一端部17aとは、両者16b、17aを挿通する第2ピン29bを介して相対回転可能に連結されている。また、ロッド状リンク17の他端部17bと揺動カム18とは、両者17b、18を挿通する第3ピン29cを介して相対回転可能に連結されている。   The other end 16 b of the rocker arm 16 and the swing cam 18 are linked by a rod-shaped link 17. More specifically, the other end portion 16b of the rocker arm 16 and the one end portion 17a of the rod-like link 17 are connected to each other via a second pin 29b that passes through both the portions 16b and 17a so as to be relatively rotatable. Further, the other end 17b of the rod-shaped link 17 and the swing cam 18 are coupled to each other via a third pin 29c through which both the ends 17b and 18 are inserted.

次に、制御軸14を回動、保持する駆動部20の構成を説明する。   Next, the configuration of the drive unit 20 that rotates and holds the control shaft 14 will be described.

図1に示すように、制御軸14は、シリンダヘッド10に固定されるケース22内まで延びており、その一端にウォームホイール21が固定されている。ケース22には、制御軸位置決めコントローラ50からの制御信号により駆動される直流モータ26が取り付けられており、この直流モータ26の出力軸26aは、ローラベアリング25を介してケース22内に回転可能に延在している。この出力軸26aに、ウォームホイール21と噛合するウォームギヤ24が固定されている。なお、ウォームギヤ24とウォームホイール21の間でモータトルクを増大させるために、ギヤ比を適宜に大きく設定してある。また、ケース22には、制御軸14(ウォームホイール21)の回転角度(制御軸作動角)を検出する制御軸作動角センサ23が取り付けられており、この制御軸作動角センサ23の出力は、制御軸位置決めコントローラ50に入力され、該制御軸作動角センサ23で検出された制御軸14の作動角に基づいて、直流モータ26がフィードバック制御される。   As shown in FIG. 1, the control shaft 14 extends into a case 22 fixed to the cylinder head 10, and a worm wheel 21 is fixed to one end thereof. A DC motor 26 driven by a control signal from the control axis positioning controller 50 is attached to the case 22, and an output shaft 26 a of the DC motor 26 can be rotated into the case 22 via a roller bearing 25. It is extended. A worm gear 24 that meshes with the worm wheel 21 is fixed to the output shaft 26a. In order to increase the motor torque between the worm gear 24 and the worm wheel 21, the gear ratio is set appropriately large. The case 22 is provided with a control shaft operating angle sensor 23 for detecting the rotation angle (control shaft operating angle) of the control shaft 14 (worm wheel 21). The output of the control shaft operating angle sensor 23 is The DC motor 26 is feedback-controlled based on the operating angle of the control shaft 14 that is input to the control shaft positioning controller 50 and detected by the control shaft operating angle sensor 23.

このような構成により、機関の回転に連動して駆動軸11が回転すると、偏心カム12を介してリング状リンク13が並進移動し、これに応じてロッカーアーム16が制御カム15の中心C4を揺動中心として揺動し、かつ、ロッド状リンク17を介して揺動カム18が揺動する。このとき、揺動カム18のカム面18cが、吸気バルブ19の上端に設けられた伝達部材としてのバルブリフタ19aの上面に摺接し、バルブリフタ19aを図外のバルブスプリングの反力に抗して押圧することにより、吸気バルブ19がエンジンの回転に連動して開閉作動する。 With such a configuration, when the drive shaft 11 rotates in conjunction with the rotation of the engine, the ring-shaped link 13 moves in translation via the eccentric cam 12, and the rocker arm 16 corresponds to the center C 4 of the control cam 15. And the swing cam 18 swings through the rod-shaped link 17. At this time, the cam surface 18c of the swing cam 18 is in sliding contact with the upper surface of the valve lifter 19a as a transmission member provided at the upper end of the intake valve 19, and the valve lifter 19a is pressed against the reaction force of a valve spring (not shown). As a result, the intake valve 19 opens and closes in conjunction with the rotation of the engine.

また、エンジンの運転状態に応じて直流モータ26の出力軸26aが所定の角度だけ回転駆動されると、ウォームギヤ24、ウォームホイール21を介して制御軸14が所定の角度(作動角)だけ回動して、ロッカーアーム16の揺動中心となる制御カム15の中心C4の位置が変化し、吸気バルブ19のリフト特性が変化する。より具体的には、制御軸14の作動角が大側に回動され、制御カム15の中心C4と駆動軸11の中心C1との距離を近づけるほど、バルブリフト特性の変位であるバルブリフト量及びバルブ作動角が大きくなる。 Further, when the output shaft 26a of the DC motor 26 is rotationally driven by a predetermined angle according to the operating state of the engine, the control shaft 14 is rotated by a predetermined angle (operating angle) via the worm gear 24 and the worm wheel 21. As a result, the position of the center C 4 of the control cam 15 serving as the rocking center of the rocker arm 16 changes, and the lift characteristic of the intake valve 19 changes. More specifically, as the operating angle of the control shaft 14 is rotated to the larger side and the distance between the center C 4 of the control cam 15 and the center C 1 of the drive shaft 11 is closer, the valve lift characteristic is displaced. The lift amount and valve operating angle increase.

次に、可変動弁装置の動作特性を図4、図5を参照して考察する。   Next, the operating characteristics of the variable valve operating device will be discussed with reference to FIGS.

ロッカーアーム16の他端部16bには、吸気バルブ19のバルブスプリング反力等によって生じる反力F1が、揺動カム18、ロッド状リンク17、第2ピン29b等を介して作用する。また、ロッカーアーム16の一端部16aには、反作用として発生する反力F2が、偏心カム12、リング状リンク13、第1ピン29a等を介して作用する。従って、ロッカーアーム16の揺動中心C4には、実質的に反力F1、F2の合成反力F3が作用する。 A reaction force F1 generated by a valve spring reaction force of the intake valve 19 acts on the other end portion 16b of the rocker arm 16 via the swing cam 18, the rod-shaped link 17, the second pin 29b, and the like. A reaction force F2 generated as a reaction acts on the one end 16a of the rocker arm 16 via the eccentric cam 12, the ring-shaped link 13, the first pin 29a, and the like. Therefore, the swing center C 4 of the rocker arm 16, the synthesis reaction force F3 substantially reaction force F1, F2 acts.

これにより、制御軸14には、制御軸14の中心C3から合成反力F3の方向線までの腕長さr1と合成反力F3との積であるトルクT1が作用する。従って、駆動部20が制御軸14を所定の角度に保持するためには、少なくとも上記のトルクT1に釣り合う逆向きのトルクを必要とする。   As a result, a torque T1 that is the product of the arm length r1 from the center C3 of the control shaft 14 to the direction line of the combined reaction force F3 and the combined reaction force F3 acts on the control shaft 14. Therefore, in order for the drive unit 20 to hold the control shaft 14 at a predetermined angle, at least a reverse torque that matches the torque T1 is required.

制御軸14が所定の回転角度(作動角)に保持された状態では、図4に示すように、揺動カム18が最も高バルブリフト側へ押し下げられたとき、すなわち図4の反時計方向に最も揺動したときに、合成反力F3が最大となる。このときの合成反力F3の方向は、駆動軸11の中心C1と制御軸14の中心C3とを結ぶ第1の線L1と略平行となる。 In a state where the control shaft 14 is held at a predetermined rotation angle (operating angle), as shown in FIG. 4, when the swing cam 18 is pushed down to the highest valve lift side, that is, counterclockwise in FIG. The combined reaction force F3 is maximized when it swings most. Direction of the resultant reaction force F3 at this time is substantially parallel to the first line L1 connecting the center C 3 of the center C 1 and the control shaft 14 of the drive shaft 11.

ここで、図6に示すように、合成反力F3は、バルブリフト量(バルブ作動角)の増大に応じて増大する(図6左側:最小バルブ作動角、図6中央:中間バルブ位置、図6右側:最大バルブ作動角)が、腕長さr1は、偏心カム12の回転にしたがって、最小バルブ作動角から中間位置までは増大するが、その後は減少する。したがって、合成反力F3と腕長さとの積であるトルクT1は、制御軸作動角θに対して非線形な特性を有する。   Here, as shown in FIG. 6, the combined reaction force F3 increases as the valve lift amount (valve operating angle) increases (left side in FIG. 6: minimum valve operating angle, middle in FIG. 6, middle valve position, FIG. 6 right side: maximum valve operating angle), the arm length r1 increases from the minimum valve operating angle to the intermediate position as the eccentric cam 12 rotates, but decreases thereafter. Therefore, the torque T1, which is the product of the combined reaction force F3 and the arm length, has a non-linear characteristic with respect to the control shaft operating angle θ.

図7は、制御軸14の作動角θcs(吸気バルブ19のバルブリフト量、バルブ作動角と相関あり)と直流モータ26を流れる駆動電流ics(トルクT1比例する)との関係を示す。図7において制御軸作動角θcsがゼロのときバルブリフト量(バルブ作動角)が最小となり、制御軸作動角θcsが60度のときバルブリフト量(バルブ作動角)が最大となる。   FIG. 7 shows the relationship between the operating angle θcs of the control shaft 14 (the valve lift amount of the intake valve 19 is correlated with the valve operating angle) and the driving current ics (proportional to the torque T1) flowing through the DC motor 26. In FIG. 7, when the control shaft operating angle θcs is zero, the valve lift amount (valve operating angle) is minimum, and when the control shaft operating angle θcs is 60 degrees, the valve lift amount (valve operating angle) is maximum.

また、駆動軸11がエンジン回転に同期して回転する際に、反力トルクT1は駆動軸11の回転に伴い変動する。そのため、制御軸14の作動角は反力トルクT1の変動によって揺動する。揺動の周期はエンジン回転速度、すなわち駆動軸11の回転速度に同期した周波数を有する。   Further, when the drive shaft 11 rotates in synchronization with the engine rotation, the reaction force torque T <b> 1 varies with the rotation of the drive shaft 11. Therefore, the operating angle of the control shaft 14 swings due to the fluctuation of the reaction force torque T1. The oscillation cycle has a frequency synchronized with the engine rotation speed, that is, the rotation speed of the drive shaft 11.

ところで、制御軸作動角センサ23が制御軸作動角を検知する際には、この反力トルクT1による揺動が重畳されて検出されるため、この検出値を直接使ってフィードバック制御を行うと直流モータ26を駆動するための電流指令値が大きく振動していまい、電力消費が大きくなるとともに、直流モータ26に不必要な負荷を与えるという問題がある。   By the way, when the control shaft operating angle sensor 23 detects the control shaft operating angle, the swing caused by the reaction force torque T1 is detected in a superimposed manner. There is a problem that the current command value for driving the motor 26 oscillates greatly, power consumption increases, and an unnecessary load is applied to the DC motor 26.

この問題を解決するための手段として、カム反力による揺動周波数の成分をバンドエリミネーションフィルタを用いて取り除き、フィードバック制御に反映させない方法が挙げられる。具体的には、この揺動周波数はエンジンの回転速度に応じて変化するため、たとえば前述したような、エンジン回転速度の周波数に応じた周波数帯の信号を取り除く(出力を低下させる)バンドエリミネーションフィルタを用いて、制御軸作動角信号を取り出す方法が考えられる。   As a means for solving this problem, there is a method in which a fluctuation component due to cam reaction force is removed using a band elimination filter and is not reflected in feedback control. Specifically, since this oscillation frequency changes according to the engine speed, for example, band elimination that removes a signal in a frequency band corresponding to the engine speed (reducing the output) as described above. A method of taking out the control axis operating angle signal using a filter is conceivable.

しかしながら、前述したように、エンジン回転速度に応じてバンドエリミネーションフィルタのカット周波数帯を変更すると、たとえばエンジン回転速度が低い場合には振動ノイズの周波数帯が低くなり、制御の応答性から要求される制御周波数帯(ステップ応答から決まる制御すべき周波数)とが非常に近づいてしまうため、フィルタカット周波数の幅を広く設定している場合には、制御対象の信号自体もフィルタにより取り除かれ制御軸作動角の検出が遅れることから制御性能が著しく悪化してしまうという問題がある。また、フィルタカット周波数の帯域幅を狭く設定していると、エンジン回転速度が変化する加減速時(過渡時)に揺動周波数がフィルタカット周波数の帯域幅から外れてしまい、揺動にり直流モータ26を駆動するための電流指令値が大きく振動していまい、電力消費が大きくなるとともに、直流モータ26に不必要な負荷を与える可能性がある。   However, as described above, when the cut frequency band of the band elimination filter is changed according to the engine speed, for example, when the engine speed is low, the frequency band of vibration noise is lowered, which is required from the control responsiveness. Control frequency band (frequency to be controlled determined by the step response) is very close, so if the filter cut frequency is set wide, the signal to be controlled itself is also removed by the filter and the control axis There is a problem that the control performance is significantly deteriorated because the detection of the operating angle is delayed. Also, if the bandwidth of the filter cut frequency is set narrow, the oscillation frequency will deviate from the bandwidth of the filter cut frequency during acceleration / deceleration (transition) when the engine rotation speed changes, and the oscillation will be reduced. The current command value for driving the motor 26 oscillates greatly, power consumption increases, and an unnecessary load may be applied to the DC motor 26.

上述したフィルタは、制御の検出信号に対して直接バンドエリミネーションフィルタを用いる方法であるが、制御対象をモデル化してモデル出力と実際の検出値の偏差を全ての外乱として取り扱い、その外乱のうち、所定の周波数よりも大きな周波数の信号を揺動周波数を含むノイズとしてハイパスフィルタで通過させ、フィルタ後の信号を実際の検出値から差し引くことでフィードバック制御にカム反力による揺動を反映させない方法もある。   The filter described above is a method that uses a band elimination filter directly on the control detection signal, but the control target is modeled and the deviation between the model output and the actual detection value is treated as all disturbances. A method that does not reflect the fluctuation due to the cam reaction force in the feedback control by passing a signal having a frequency higher than the predetermined frequency as noise including the fluctuation frequency with a high-pass filter and subtracting the filtered signal from the actual detection value. There is also.

より具体的に記述する。まず、制御対象を2次の伝達関数によりモデル化した制御対象モデルに対して所定の入力を行った場合の制御対象モデルの応答出力を演算させる。その一方で、実際の制御対象に同じ入力を行った際の実際の出力を検出する。上記の応答出力と検出値との差は、制御モデルでは表せなかった外乱として取り扱うことが出来る。
そして、この外乱のうち、カム反力の揺動をカットするようにハイパスフィルタを設定し、制御軸作動角検出値からこの揺動による振動をノイズ分として減算することで揺動を除去する方法も考えられる。
Describe more specifically. First, the response output of the controlled object model is calculated when a predetermined input is made to the controlled object model in which the controlled object is modeled by a secondary transfer function. On the other hand, the actual output when the same input is made to the actual control target is detected. The difference between the response output and the detected value can be treated as a disturbance that cannot be expressed by the control model.
Of these disturbances, a high-pass filter is set so as to cut the cam reaction force fluctuation, and the fluctuation caused by this fluctuation is subtracted from the detected control shaft operating angle as a noise component to eliminate the fluctuation. Is also possible.

しかしながら、ハイパスフィルタで制御軸作動角の反力トルクT1による揺動を通過させる構成では、この反力トルクT1による揺動を確実に通過させるためにハイパスフィルタのカットオフ周波数を反力トルクT1による揺動の周波数の1/2〜1/3程度の低い周波数に設定する必要がある。そのため、制御軸作動角検出値から除去したいノイズ分以外の、例えば電気的ノイズや動弁機構の潤滑状態による反力トルクの変化によるモデル誤差等といった、制御により抑制すべき外乱さえもノイズとして検出してしまうこととなって、図15(a)、(b)に示すように、直流モータ26の駆動電流の振動は抑制できるものの、耐外乱性が悪化してしまう。図15は制御軸作動角検出値をそのままF/B信号として用いた場合と、上記のハイパスフィルタを用いて推定する場合について、可変動弁装置を制御対象としてシミュレーションを行った結果を表したものであり、図15(a)は制御軸作動角、図15(b)は駆動電流について表している。フィードバック補償器にはPID補償器を用いており、エンジン回転速度は800rpmとし、1秒の時点で駆動電流3A相当のステップ外乱を印加している。   However, in the configuration in which the swing due to the reaction force torque T1 of the control shaft operating angle is passed by the high-pass filter, the cutoff frequency of the high-pass filter is determined by the reaction force torque T1 in order to pass the swing due to the reaction force torque T1 with certainty. It is necessary to set the frequency as low as about 1/2 to 1/3 of the oscillation frequency. For this reason, even disturbances that should be suppressed by control, such as electrical noise or model error due to reaction torque change due to the lubrication state of the valve mechanism, other than noise to be removed from the detected value of the control shaft operating angle are detected as noise. Thus, as shown in FIGS. 15A and 15B, although the vibration of the drive current of the DC motor 26 can be suppressed, the disturbance resistance is deteriorated. FIG. 15 shows the result of simulation with the variable valve operating apparatus as the control target when the control shaft operating angle detection value is used as it is as the F / B signal and when the estimation is performed using the high-pass filter. 15A shows the control shaft operating angle, and FIG. 15B shows the drive current. A PID compensator is used as the feedback compensator, and the engine rotational speed is set to 800 rpm, and a step disturbance corresponding to the driving current of 3 A is applied at the time of 1 second.

そこで、本実施形態では、以下のような制御軸位置決め制御を行う。   Therefore, in the present embodiment, the following control axis positioning control is performed.

図8は、制御軸位置決めコントローラ50が実行する、可変動弁機構の制御軸作動角θcsの位置決め制御の制御ブロック図である。制御軸位置決めコントローラ50は、線形化補償器61、フィードバック補償器62、反力トルクT1による揺動分(ノイズ)を除去する揺動除去器63を有している。   FIG. 8 is a control block diagram of positioning control of the control shaft operating angle θcs of the variable valve mechanism, which is executed by the control shaft positioning controller 50. The control axis positioning controller 50 includes a linearization compensator 61, a feedback compensator 62, and a fluctuation remover 63 that removes fluctuations (noise) caused by the reaction force torque T1.

図1〜図3に示した直流モータ26を有する可変動弁装置が制御対象60で、制御対象60の入力は、直流モータ26に与える電流指令値icsc、出力(制御量)は制御軸作動角θcsである。この制御軸作動角θcsは、制御対象60の出力を検出する応答検出手段としての制御軸作動角センサ23により検出可能である。   The variable valve apparatus having the DC motor 26 shown in FIGS. 1 to 3 is the control object 60, the input of the control object 60 is the current command value icsc given to the DC motor 26, and the output (control amount) is the control shaft operating angle. θcs. This control shaft operating angle θcs can be detected by a control shaft operating angle sensor 23 as response detection means for detecting the output of the controlled object 60.

線形化補償器61について図9を参照して説明する。図9は線形化補償器61と制御対象60の詳細なブロック図である。Ktはモータトルク定数、Jは直流モータ26の軸周りイナーシャ、Dは潤滑油の粘性摩擦係数、T1は制御軸作動角に応じて変化する非線形(1次では無い)な反力トルク、sはラプラス演算子である。制御対象60は、制御軸作動角に応じて変化する非線形な反力トルクを有する2次の伝達関数で表される特性を有する。   The linearization compensator 61 will be described with reference to FIG. FIG. 9 is a detailed block diagram of the linearization compensator 61 and the controlled object 60. Kt is a motor torque constant, J is an inertia around the axis of the DC motor 26, D is a viscous friction coefficient of the lubricating oil, T1 is a non-linear (not first-order) reaction torque that changes according to the control shaft operating angle, and s is Laplace operator. The controlled object 60 has a characteristic represented by a second-order transfer function having a nonlinear reaction torque that changes according to the control shaft operating angle.

制御の管理上、非線形のモデルはコントローラを設計する際にロジックが複雑になる等の不都合がある。そこで、線形化補償器61は、トルク反力の非線形特性を、仮想的に線形な特性にするため補償器である。通常、作動角に応じたトルク反力の非線形特性のマップを利用して、補償器を作成するのだが、ここでは、予め計測して作成した制御軸作動角θcsに応じた線形化補償量ILCのマップを用いる。トルク反力に変えて線形化補償量ILCを用いる理由は、直流モータ26の電流値に対する直流モータ26の発生トルクが、比例係数であるモータトルク定数Ktで比例関係にあるからである。
ここで用いるマップを図10に示す。図10では、制御軸作動角がゼロ〜40度までは線形化補償量はゼロとし、40度を超えると制御軸作動角の増大に伴って線形化補償量ILCが減少している。図21は非線形反力特性と、線形化補償後の反力特性を示している。
In terms of control management, the nonlinear model has problems such as complicated logic when designing the controller. Therefore, the linearization compensator 61 is a compensator in order to make the nonlinear characteristic of the torque reaction force virtually linear. Normally, a compensator is created using a map of the nonlinear characteristic of torque reaction force according to the operating angle, but here, the linearization compensation amount I according to the control shaft operating angle θcs created by measurement in advance is used. Use the LC map. The reason for using the linearization compensation amount ILC instead of the torque reaction force is that the torque generated by the DC motor 26 with respect to the current value of the DC motor 26 is proportional to the motor torque constant Kt, which is a proportional coefficient.
The map used here is shown in FIG. In FIG. 10, the linearization compensation amount is zero when the control shaft operating angle is zero to 40 degrees, and when it exceeds 40 degrees, the linearization compensation amount I LC decreases as the control shaft operating angle increases. FIG. 21 shows a nonlinear reaction force characteristic and a reaction force characteristic after linearization compensation.

このような線形化補償量ILCを電流指令値ICMDに加算して制御対象に与えることにより、非線形な反力トルクT1を含んで構成される制御対象モデルが線形なモデルとなる。結果として、制御対象60の電流指令値ICMDから制御軸作動角θcsまでの線形化された伝達関数は式(1)のようになり、2次の伝達関数となる。Kは線形化補償後の制御軸反力の傾きである。 By adding the linearization compensation amount I LC to the current command value I CMD and giving it to the controlled object, the controlled object model including the nonlinear reaction force torque T1 becomes a linear model. As a result, the linearized transfer function from the current command value I CMD of the controlled object 60 to the control shaft operating angle θcs is as shown in Equation (1), which is a quadratic transfer function. K is the slope of the control axis reaction force after linearization compensation.

Figure 0005146359
Figure 0005146359

フィードバック補償器62について説明する。フィードバック補償器62は、PID制御補償器で構成されている。PID補償器の出力である電流指令値ICMDは式(2)算出される。 The feedback compensator 62 will be described. The feedback compensator 62 is a PID control compensator. The current command value I CMD that is the output of the PID compensator is calculated by equation (2).

Figure 0005146359
Figure 0005146359

なお、KPは比例ゲイン、KIは積分ゲイン、KDは微分ゲイン、TDは近似微分の時定数を表している。θCMDは角度指令値であり、運転者の操作やエンジンの運転状態に応じて変化する。θcs2は後述する揺動除去器63によって演算されたフィードバック信号である。 K P is a proportional gain, K I is an integral gain, K D is a differential gain, and T D is a time constant of approximate differentiation. θCMD is an angle command value and changes according to the operation of the driver and the operating state of the engine. θcs2 is a feedback signal calculated by a swing remover 63 described later.

揺動除去器63について図11を参照して説明する。図11は揺動除去器63の構成を表すブロック図である。揺動除去器63は、制御対象モデル63a、ハイパスフィルタ63b、バンドパスフィルタ63c〜63e、減算器63f、63g、63h、63i、から構成されている。   The swing remover 63 will be described with reference to FIG. FIG. 11 is a block diagram showing the configuration of the swing remover 63. The swing remover 63 includes a control target model 63a, a high-pass filter 63b, band-pass filters 63c to 63e, and subtractors 63f, 63g, 63h, and 63i.

制御対象モデル63aは式(1)と同様の伝達関数GP(s)を有し、電流指令値に対して外乱が無い場合の理想的な信号を出力するために設けられる。ハイパスフィルタ63bの伝達関数は式(3)で表される。後述するバンドパスフィルタ63c〜63eではカム反力の揺動周波数の信号のみを通過させたいのだが、バンドパスフィルタ63c〜63eの設計上、その通過周波数帯の周囲の信号も通過させてしまうので、予めハイパスフィルタ63bによってバンドパスフィルタに入力する信号から、通過させるべき周波数よりも低周波側の信号を予め除去しておくことで、バンドパスフィルタ63bにカム反力周波数以外の信号を通過させることを抑制しているのである。このハイパスフィルタ63bは、バンドパスフィルタ63c〜63e同様にエンジン回転速度に応じて可変設定される(揺動周波数に連動)。 The controlled object model 63a has a transfer function G P (s) similar to that of the equation (1), and is provided to output an ideal signal when there is no disturbance with respect to the current command value. The transfer function of the high pass filter 63b is expressed by Expression (3). The band-pass filters 63c to 63e, which will be described later, want to pass only the signal of the oscillation frequency of the cam reaction force. However, because of the design of the band-pass filters 63c to 63e, signals around the passing frequency band are also passed. The signal other than the cam reaction force frequency is allowed to pass through the band-pass filter 63b by removing in advance the signal on the lower frequency side than the frequency to be passed from the signal input to the band-pass filter by the high-pass filter 63b. This is restrained. The high-pass filter 63b is variably set according to the engine speed (linked to the oscillation frequency) in the same manner as the band-pass filters 63c to 63e.

Figure 0005146359
Figure 0005146359

Hはハイパスフィルタの時定数であり、その値は、後述するバンドパスフィルタ63c〜63eの通過周波数帯においてはその信号をそのまま通過させるためにゲインがゼロdBとなるように設定する。 T H is a time constant of the high-pass filter, and its value is set so that the gain is zero dB in order to pass the signal as it is in the pass frequency band of band-pass filters 63c to 63e described later.

バンドパスフィルタ63c〜63eに入力される信号θ1は、減算器63fにて電流指令値ICMDと制御作動角θcsを入力として式(4)により算出される。   The signal θ1 input to the bandpass filters 63c to 63e is calculated by Expression (4) by using the current command value ICMD and the control operating angle θcs as inputs by the subtractor 63f.

Figure 0005146359
Figure 0005146359

バンドパスフィルタ63c〜63eは式(5)の伝達関数を有する。   The bandpass filters 63c to 63e have a transfer function of Expression (5).

Figure 0005146359
Figure 0005146359

上式(5)のnは、バンドパスフィルタ63cの場合は1、バンドパスフィルタ63dの場合は2、バンドパスフィルタ63eの場合は3となる。ζは減衰係数、ωnは固有振動数であり駆動軸回転速度NCAMを用いて式(6)に基づいて可変調整される。なお、ここでωnの単位はrad/s、NCAMの単位はHzである。 In the above equation (5), n is 1 for the bandpass filter 63c, 2 for the bandpass filter 63d, and 3 for the bandpass filter 63e. ζ is a damping coefficient, ωn is a natural frequency, and is variably adjusted based on Expression (6) using the drive shaft rotational speed N CAM . The unit here ωn is rad / s, the unit of N CAM is Hz.

Figure 0005146359
Figure 0005146359

すなわち、バンドパスフィルタ63c〜63eはそれぞれ、駆動軸回転速度と同一、駆動軸回転速度の2倍、3倍の周波数を通過させる設定となっている。   That is, each of the bandpass filters 63c to 63e is set to pass the same frequency as the drive shaft rotation speed and twice or three times the drive shaft rotation speed.

次に、減衰係数ζについて説明する。   Next, the attenuation coefficient ζ will be described.

減衰係数ζは、バンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅が相対的に小さくなる減衰係数ζ1と、同じく相対的に大きくなる減衰係数ζ2(つまりζ2>ζ1)と、を予め設定しておき、駆動軸回転速度NCAMの変化率の推定結果に基づいていずれかを選択して用いる。 As the attenuation coefficient ζ, an attenuation coefficient ζ1 in which the passband widths of the bandpass filters 63c to 63e are relatively small and an attenuation coefficient ζ2 (that is, ζ2> ζ1) that is also relatively large are set in advance. Either one is selected and used based on the estimation result of the change rate of the drive shaft rotational speed NCAM .

ここで、減衰係数ζ1は、バンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅が、駆動軸回転速度NCAMが一定のときにおける反力トルクT1による制御軸作動角の揺動の周波数を含むごく狭い範囲となるような値である。 Here, damping coefficients ζ1 are pass-band width of the filter 63c~63e is, the drive shaft rotational speed N CAM is very narrow includes a frequency of the swing of the control shaft operating angle due to the reaction force torque T1 in the case of a range Is such a value.

一方、減衰係数ζ2は、バンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅が、減衰係数ζ1の場合よりも広くなり、かつ、過渡時のズレ対策としてフィルタ幅を広げておきたい駆動軸回転速度NCAM変動時には、過渡時のずれ対策として駆動電流の振動幅が許容できるようにフィルタの通過帯域幅が広くなるような値を設定する(つまり、回転速度の変化が大きいときにバンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅が大きくなる)。 On the other hand, the attenuation coefficient ζ2 is such that the passband width of the band-pass filters 63c to 63e is wider than that of the attenuation coefficient ζ1, and the drive shaft rotational speed N CAM that the filter width is desired to be widened as a measure against the deviation at the time of transition. At the time of fluctuation, a value is set so that the pass band width of the filter is widened so that the vibration width of the drive current can be allowed as a countermeasure against the deviation at the time of transition (that is, when the change in the rotation speed is large, the bandpass filters 63c to 63e). Increases the passband width).

次に、駆動軸回転速度変化率の推定方法、及び減衰係数の選択方法について、具体例を挙げて説明する。   Next, the method for estimating the drive shaft rotation speed change rate and the method for selecting the damping coefficient will be described with specific examples.

(第1の方法)
検出した駆動軸回転速度NCAMから変化率を算出し、この変化率が予め設定した閾値よりも小さい場合は減衰係数ζ1を選択し、大きい場合は減衰係数ζ2を選択する。この閾値の設定方法は、減衰係数ζ1を用いた場合の、駆動軸回転速度NCAMの変化に伴って発生する駆動電流振動をモニタし、駆動電流振動に対する許容上限値を実験的に定め、この許容上限値となるときの駆動軸回転速度NCAMの変化率を閾値として設定する。
(First method)
Detected by calculating a change rate of the drive shaft rotation speed N CAM, if this rate of change is smaller than a preset threshold selects the damping coefficient .zeta.1, if it is greater, it selects the damping coefficient ?? 2. This threshold value is set by monitoring the drive current vibration generated with the change in the drive shaft rotational speed N CAM when the damping coefficient ζ1 is used, and experimentally determining an allowable upper limit value for the drive current vibration. The change rate of the drive shaft rotational speed N CAM when the allowable upper limit value is reached is set as a threshold value.

バンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅を狭めて、問題となる制御軸作動角の揺動の周波数付近に設定すると、フィードバック信号から除去する周波数成分を、問題となる制御軸作動角の揺動の周波数にほぼ限定することができる。その結果、フィードバック制御に必要な周波数帯を除去することがなくなり、より高い耐外乱性、安定性を実現して制御性能を高めることができる。特に、スロットルバルブを開弁し、可変動弁装置による作動角の調整により低空気量をコントロールするアイドル制御時のような場合、作動角の変化に対する空気量の変化が大きいために高分解能を必要とする。そのような領域では作動角を微小角度で制御する必要があり、静止摩擦やDCモータのコギングの影響を受けるので、カム反力による揺動周波数のみを通過させるように通過帯域幅を狭くすることで高い耐外乱性を向上させる必要がある。   When the pass band width of the bandpass filters 63c to 63e is narrowed and set near the oscillation frequency of the control shaft operating angle in question, the frequency component to be removed from the feedback signal is changed into the oscillation of the control shaft operating angle in question. The frequency can be almost limited. As a result, the frequency band necessary for feedback control is not removed, and higher disturbance resistance and stability can be realized to improve the control performance. In particular, in the case of idle control in which the throttle valve is opened and the low air volume is controlled by adjusting the operating angle with a variable valve system, high resolution is required because the change in the air volume with respect to the change in the operating angle is large. And In such a region, it is necessary to control the operating angle by a minute angle, and since it is affected by static friction and cogging of the DC motor, the pass band width should be narrowed so that only the oscillation frequency due to the cam reaction force can pass. It is necessary to improve the high disturbance resistance.

図17は、アイドル制御時における、通過帯域幅が広い場合と狭い場合のタイムチャートである。図中の実線は通過帯域幅が広い場合を、破線は狭い場合を示している。t1の時点でステップ的な外乱を印加すると、通過帯域幅が広い場合の方が狭い場合よりも、外乱をノイズとしてカットしてしまうので駆動電流の振動は小さくなっている。しかし、制御軸作動角は、通過帯域幅が広い場合の方が狭い場合よりも収束するのが遅くなっている。   FIG. 17 is a time chart when the pass bandwidth is wide and when it is narrow during idle control. The solid line in the figure indicates the case where the passband width is wide, and the broken line indicates the case where it is narrow. When stepwise disturbance is applied at the time point t1, the disturbance of the driving current is reduced because the disturbance is cut as noise, as compared with the case where the passband width is wide. However, the control shaft operating angle is slower to converge when the pass band width is wide than when it is narrow.

一方で、制御軸の揺動の周波数は駆動軸回転速度NCAMに応じて変化するため、バンドパスフィルタ63c〜63eの中心周波数は駆動軸回転速度NCAMに応じて設定する必要があるが、駆動軸回転速度NCAMは検出遅れ等の影響により、少なからずとも実値とはズレを有する。このため、バンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅を狭く設定し、かつ駆動軸回転速度検出値が実値に対して遅れを有する状況では、駆動軸回転速度NCAMが大きく変化した場合に、実際の制御軸作動角の揺動周波数とバンドパスフィルタ63c〜63eの中心周波数が不一致となり、結果的に駆動電流の振動は大きくなってしまう。 On the other hand, the oscillation frequency of the control shaft changes according to the drive shaft rotational speed N CAM , so the center frequencies of the bandpass filters 63c to 63e must be set according to the drive shaft rotational speed N CAM . The drive shaft rotational speed NCAM has a deviation from the actual value at least due to the influence of detection delay and the like. For this reason, in a situation where the pass band widths of the bandpass filters 63c to 63e are set to be narrow and the drive shaft rotational speed detection value is delayed from the actual value, the drive shaft rotational speed N CAM changes greatly. The actual oscillation frequency of the control shaft operating angle and the center frequency of the band-pass filters 63c to 63e do not coincide with each other, and as a result, the vibration of the drive current increases.

図18は、通過帯域幅が狭い状態で、駆動軸回転速度NCAMが変化する場合のタイムチャートである。具体的には、t1の時点でステップ的に外乱を印加し、t3からt4にかけて駆動軸回転速度NCAMが上昇し、t7からt8にかけて駆動軸回転速度が低下している。 FIG. 18 is a time chart when the drive shaft rotational speed N CAM changes in a state where the pass bandwidth is narrow. Specifically, a disturbance is applied stepwise at the time t1, the drive shaft rotational speed NCAM increases from t3 to t4, and the drive shaft rotational speed decreases from t7 to t8.

t1で外乱が印加されても、t2より前の時点で既に制御軸作動角及び駆動電流は元の値に収束している。しかし、駆動軸回転速度NCAMが大きく変化するt3〜t4及びt7〜t8では、上述したように制御軸作動角の揺動周波数とバンドパスフィルタ63c〜63eの中心周波数が不一致となって、駆動電流は大きく振動している。   Even if the disturbance is applied at t1, the control shaft operating angle and the drive current have already converged to the original values at a time before t2. However, at t3 to t4 and t7 to t8 where the drive shaft rotational speed NCAM changes greatly, as described above, the oscillation frequency of the control shaft operating angle and the center frequency of the bandpass filters 63c to 63e become inconsistent, and the drive current Vibrates greatly.

これに対して、本実施形態では、駆動軸回転速度NCAMの変化率が小さい場合はバンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅を狭め、変化率が大きい場合はバンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅を広げるようにフィルタ特性を切り替える。   On the other hand, in this embodiment, when the change rate of the drive shaft rotational speed NCAM is small, the passband width of the bandpass filters 63c to 63e is narrowed, and when the change rate is large, the passbands of the bandpass filters 63c to 63e are used. Switch the filter characteristics to widen the width.

図19は、駆動軸回転速度の変化率に基づいて減衰係数ζを切り替える場合のタイムチャートである。駆動軸回転速度が大きく変化するt3〜t4及びt7〜t8では減衰係数ζ2、その他では減衰係数ζ1にしている。これにより、t3〜t4及びt7〜t8の駆動電流の振動が図18の場合に比べて抑制されている。このように、駆動軸回転速度NCAMの変化が小さい領域では、高い耐外乱性を実現しつつ、駆動軸回転速度NCAMの変化が大きい領域での駆動電流の振幅を抑制することができる。 FIG. 19 is a time chart when the attenuation coefficient ζ is switched based on the change rate of the drive shaft rotation speed. The damping coefficient ζ2 is set for t3 to t4 and t7 to t8 at which the drive shaft rotational speed greatly changes, and the damping coefficient ζ1 is set for others. Thereby, the vibration of the drive current at t3 to t4 and t7 to t8 is suppressed compared to the case of FIG. As described above, in the region where the change in the drive shaft rotational speed N CAM is small, it is possible to suppress the amplitude of the drive current in the region where the change in the drive shaft rotational speed N CAM is large while realizing high disturbance resistance.

(第2の方法)
駆動軸回転速度の変化率を判断する指標として、アイドル制御実行中か否かを判定するためのアイドル制御実行フラグを設け、このアイドル制御実行フラグに基づいて減衰係数ζ1または減衰係数ζ2のいずれかを選択する。具体的には、アイドル制御実行中であれば、駆動軸回転速度の変化率は小さいので、通過帯域幅が狭くなるように減衰係数ζ1を選択し、それ以外では通過帯域幅が広くなるように減衰係数ζ2を選択する。これにより、吸気バルブ19のバルブリフト量制御の目標値追従性を向上させて、エンジン回転速度変動を抑制することができる。
(Second method)
As an index for determining the change rate of the drive shaft rotational speed, an idle control execution flag for determining whether or not the idle control is being executed is provided, and either the damping coefficient ζ1 or the damping coefficient ζ2 is determined based on the idle control execution flag. Select. Specifically, if the idle control is being executed, the rate of change of the drive shaft rotation speed is small, so the attenuation coefficient ζ1 is selected so that the pass bandwidth is narrow, and otherwise the pass bandwidth is widened. A damping coefficient ζ2 is selected. Thereby, the target value followability of the valve lift amount control of the intake valve 19 can be improved, and the engine speed fluctuation can be suppressed.

(第3の方法)
運転者が設定した車速を維持するよう制御する、いわゆるオートクルーズ制御機能を有する車両の場合には、駆動軸回転速度の変化率を判断する指標として、オートクルーズ制御中か否かを示すオートクルーズ制御実行フラグを用いる。そして、オートクルーズ制御実行中であれば、駆動軸回転速度の変化率は小さいので、通過帯域幅が狭くなるように減衰係数ζ1を選択し、それ以外では通過帯域幅が広くなるように減衰係数ζ2を選択する。これにより、第2の方法と同様に吸気バルブ19のバルブリフト量制御の目標値追従性を向上するので、道路勾配の変化等による負荷変動時の車速変動を低減することができる。
(Third method)
In the case of a vehicle having a so-called auto-cruise control function that controls to maintain the vehicle speed set by the driver, auto-cruise indicating whether or not auto-cruise control is being performed as an index for determining the change rate of the drive shaft rotation speed A control execution flag is used. If the auto-cruise control is being executed, the rate of change of the drive shaft rotational speed is small. Therefore, the attenuation coefficient ζ1 is selected so that the pass bandwidth is narrow, and otherwise, the attenuation coefficient is set so that the pass bandwidth is wide. Select ζ2. Thereby, the target value followability of the valve lift amount control of the intake valve 19 is improved as in the second method, so that it is possible to reduce the vehicle speed fluctuation at the time of load fluctuation due to a change in road gradient or the like.

(第4の方法)
駆動軸回転速度の変化率を判断する指標として、加速操作量の変化率を用いる。加速操作量の変化率として、アクセル開度変化率またはスロットル開度変化率を算出し、いずれかの開度変化率が閾値より大きい場合には、駆動軸回転速度NCAMの変化率が大きくなる可能性が高いので、通過帯域幅が広くなるように減衰係数ζ2を選択し、そうでない場合には通過帯域幅が狭くなるように減衰係数ζ1を選択する。
(Fourth method)
As the index for determining the change rate of the drive shaft rotation speed, the change rate of the acceleration operation amount is used. Acceleration opening change rate or throttle opening change rate is calculated as the change rate of the acceleration operation amount, and when either opening change rate is larger than the threshold value, the change rate of the drive shaft rotational speed NCAM becomes large. Since the possibility is high, the attenuation coefficient ζ2 is selected so as to widen the pass bandwidth, and otherwise, the attenuation coefficient ζ1 is selected so as to narrow the pass bandwidth.

ここで用いる閾値は、減衰係数ζ1を用いた場合の駆動軸回転速度NCAMの変化に伴って発生する駆動電流振動に許容上限値を定め、この許容上限値となるときのアクセル開度またはスロットル開度の変化率を設定する。 The threshold value used here defines an allowable upper limit value for the drive current vibration generated with the change of the drive shaft rotational speed N CAM when the damping coefficient ζ1 is used, and the accelerator opening or the throttle at which the allowable upper limit value is reached. Set the rate of change of opening.

このように、明らかに駆動軸回転速度NCAMが変動すると判断できる場合に、予め通過帯域幅を広げることで、確実に駆動軸回転速度変動時における駆動電流の振動幅を低減することができる。 In this way, when it can be determined that the drive shaft rotational speed N CAM fluctuates clearly, it is possible to reliably reduce the vibration width of the drive current when the drive shaft rotational speed fluctuates by widening the pass band width in advance.

(第5の方法)
変速機が無段自動変速機の場合に、駆動軸回転速度の変化率を判断する指標として、変速比情報を用いる。変速比情報として、現在の変速比を用いる。変速比が大きいと、エンジントルクの変動や車両状態の変化があった場合の駆動軸回転速度NCAMの変化が大きくなる。また、無段変速機の場合には、アクセルペダル踏み込み量等の運転者の加速意図が反映された変速比となっている。
(Fifth method)
When the transmission is a continuously variable automatic transmission, gear ratio information is used as an index for determining the rate of change of the drive shaft rotation speed. The current gear ratio is used as the gear ratio information. If the gear ratio is large, the change in the drive shaft rotational speed N CAM when the engine torque varies or the vehicle state changes increases. Further, in the case of a continuously variable transmission, the gear ratio reflects the driver's intention to accelerate such as the accelerator pedal depression amount.

なお、ここでいう変速比の大小は相対的なものであり、アイドル運転時や低速走行時用の変速比を「大きい」とする。   It should be noted that the speed ratio here is relative, and the speed ratio for idle operation or low speed travel is assumed to be “large”.

そこで、変速比が大きい場合には通過帯域幅が広くなる減衰係数ζ2を選択し、そうでない場合は減衰係数ζ1を選択する。これにより、確実に駆動軸回転速度変動時における駆動電流の振動を抑制することができる。また、エンジントルクや車両状態の変化が起きた場合にも、通過帯域幅を不要に拡げることなく、可変動弁装置の制御性能の低下を回避することができる。なお、現在の変速比ではなく、変速比の変化率を用いてもよい。   Therefore, when the gear ratio is large, the damping coefficient ζ2 that increases the passband width is selected, and when not, the damping coefficient ζ1 is selected. As a result, it is possible to reliably suppress vibration of the drive current when the drive shaft rotational speed fluctuates. Further, even when engine torque or vehicle state changes, it is possible to avoid a decrease in control performance of the variable valve gear without unnecessarily widening the passband width. Instead of the current gear ratio, the change ratio of the gear ratio may be used.

また、上述した第1〜第5の方法は、それぞれ他の方法と併用しても構わない。   Moreover, you may use together the 1st-5th method mentioned above with another method, respectively.

上記のように減衰係数ζが切り替えられるバンドパスフィルタ63c〜63eは、駆動軸回転速度NCAMが所定条件の場合には使用されず、不使用時にはバンドパスフィルタの出力はゼロになる。 Bandpass filter 63c~63e the damping coefficient ζ is switched as described above is not used when the drive shaft rotational speed N CAM is in a predetermined condition, the output of the band-pass filter becomes zero when not in use.

不使用にする条件は、予め計測した各駆動軸回転速度における制御軸作動角の揺動の周波数成分に応じて決定する。可変動弁装置の揺動の周波数分布は、可変動弁装置の機械的な構成(リンク機構や機械的な固有振動数)により、駆動軸(カムシャフト)回転速度に応じて変化するものであるので、ここでは、一例としてV型6気筒エンジンに本実施形態を適用する場合について図16を参照して説明する。   The non-use condition is determined according to the frequency component of the swing of the control shaft operating angle at each drive shaft rotational speed measured in advance. The frequency distribution of the oscillation of the variable valve system changes according to the rotational speed of the drive shaft (camshaft) depending on the mechanical configuration (link mechanism and mechanical natural frequency) of the variable valve system. Therefore, here, as an example, a case where the present embodiment is applied to a V-type 6-cylinder engine will be described with reference to FIG.

図16は駆動軸(カムシャフト)回転速度が100rpm、1200rpmの場合における揺動の周波数分布解析結果である。100rpmおよび1200rpmのいずれの場合にも、駆動軸(カムシャフト)回転速度と同じ周波数及び3倍の周波数をもつ揺動が存在している。しかし、1200rpmでは存在している駆動軸(カムシャフト)回転速度の2倍の周波数成分が、100rpmでは存在していない。すなわち、100rpmの場合には、駆動軸(カムシャフト)回転速度の2倍の周波数を通過させるバンドパスフィルタ63dを使用しても、駆動電流の振動抑制に効果がない。   FIG. 16 shows the frequency distribution analysis result of the oscillation when the rotational speed of the drive shaft (camshaft) is 100 rpm and 1200 rpm. In both cases of 100 rpm and 1200 rpm, there is oscillation having the same frequency as the drive shaft (camshaft) rotation speed and a frequency three times as high. However, a frequency component that is twice the rotational speed of the drive shaft (camshaft) that exists at 1200 rpm does not exist at 100 rpm. That is, in the case of 100 rpm, even if the band-pass filter 63d that passes twice the frequency of the drive shaft (camshaft) rotation speed is used, there is no effect in suppressing vibration of the drive current.

そこで、100rpmの場合にはバンドパスフィルタ63dを不使用とすることとし、これにより制御性能(耐外乱性と安定性)の不必要な低下を抑制する。   Therefore, in the case of 100 rpm, the bandpass filter 63d is not used, thereby suppressing an unnecessary decrease in the control performance (disturbance resistance and stability).

このように、駆動軸(カムシャフト)回転速度のある範囲において、いずれかのバンドパスフィルタ63c〜63eが通過させる制御軸作動角の揺動の分布が存在しない場合、または電力消費や直流モータ26への負荷に影響を与えない程度に小さい場合には、当該駆動軸回転速度を、バンドパスフィルタを使用しない範囲として設定する。   As described above, when there is no distribution of fluctuation of the control shaft operating angle that any of the bandpass filters 63c to 63e passes within a certain range of the rotational speed of the drive shaft (camshaft), or when the power consumption or the DC motor 26 is increased. If it is small enough not to affect the load on the drive shaft, the rotational speed of the drive shaft is set as a range not using the band-pass filter.

上記のように構成されるバンドパスフィルタ63c〜63eを通過した作動角揺動量の総和であるθ2は式(7)で求められる。   Θ2 which is the sum total of the operating angle fluctuation amounts that have passed through the bandpass filters 63c to 63e configured as described above is obtained by Expression (7).

Figure 0005146359
Figure 0005146359

θ2は制御軸作動角の揺動量であり、これを減算器63iにて式(8)のように制御軸作動角θcsから減算することでフィードバック信号θcs2は揺動が除去された信号となる。   θ2 is the swing amount of the control shaft operating angle, and this is subtracted from the control shaft operating angle θcs by the subtractor 63i as shown in Expression (8), so that the feedback signal θcs2 becomes a signal from which the swing is removed.

Figure 0005146359
Figure 0005146359

なお、揺動除去器63は図11の構成に限定されるものではなく、例えば、図12に示すように、バンドパスフィルタ63c〜63eを直列に接続する構成であっても同様の効果を得ることができる。この場合、ハイパスフィルタ63b1〜63b3はそれぞれバンドパスフィルタ63c〜63eの通過周波数帯においてゲインがゼロdBとなるように時定数を設定する。   The swing remover 63 is not limited to the configuration shown in FIG. 11. For example, as shown in FIG. 12, the same effect can be obtained even when the bandpass filters 63 c to 63 e are connected in series. be able to. In this case, the high-pass filters 63b1 to 63b3 set time constants such that the gain is zero dB in the pass frequency bands of the bandpass filters 63c to 63e, respectively.

図13は、本実施形態の位置決め制御を実行した場合と、制御軸作動角の検出値をそのままF/B信号として用いる場合(以下、揺動除去なしの場合という)とについてのシミュレーション結果であり、図13(a)は制御軸作動角、図13(b)は駆動電流について示している。   FIG. 13 is a simulation result when the positioning control of the present embodiment is executed and when the detected value of the control shaft operating angle is used as it is as an F / B signal (hereinafter referred to as no swing removal). 13A shows the control shaft operating angle, and FIG. 13B shows the drive current.

このシミュレーションでは、図15のシミュレーションと同じF/Bゲインに設定したPID補償器を用いており、1秒の時点で駆動電流3A相当のステップ外乱を印加している。   In this simulation, a PID compensator set to the same F / B gain as in the simulation of FIG. 15 is used, and a step disturbance equivalent to the driving current 3A is applied at the time of 1 second.

ハイパスフィルタで制御軸作動角の反力トルクT1による揺動を推定する場合には、駆動電流の振動は、図15(b)に示すように揺動除去なしの場合よりも小さくすることができるが、ステップ外乱が印加された後の制御軸作動角の変化は、図15(a)に示すように、揺動除去なしの場合よりも大きくなっている。   When the fluctuation due to the reaction force torque T1 of the control shaft operating angle is estimated by the high-pass filter, the vibration of the drive current can be made smaller than that without the fluctuation removal as shown in FIG. However, the change of the control shaft operating angle after the step disturbance is applied is larger than that in the case of no swing removal as shown in FIG.

これに対して、本実施形態によれば、ステップ外乱が印加された後の制御作動角の変化は、図13(a)に示すように揺動除去なしの場合とほぼ同等となっており、駆動電流の振動は図13(b)に示すように揺動除去なしの場合及びハイパスフィルタで制御軸作動角の反力トルクT1による揺動を推定する場合よりも小さくなっている。   On the other hand, according to the present embodiment, the change in the control operating angle after the step disturbance is applied is substantially the same as in the case of no swing removal as shown in FIG. As shown in FIG. 13B, the vibration of the drive current is smaller than that in the case where the oscillation is not removed and in the case where the oscillation due to the reaction force torque T1 of the control shaft operating angle is estimated by the high pass filter.

すなわち、本実施形態によれば、制御性能(耐外乱性と安定性)を悪化させることなく、制御対象に入力する操作量の振動振幅を抑制することができる。そのため、より大きなF/Bゲインを設定することが可能となり、電力消費を小さくするとともに、制御対象に不必要な負荷を与えることを回避できる。   That is, according to the present embodiment, it is possible to suppress the vibration amplitude of the operation amount input to the controlled object without deteriorating the control performance (disturbance resistance and stability). Therefore, a larger F / B gain can be set, power consumption can be reduced, and unnecessary load on the controlled object can be avoided.

図14は、制御軸作動角を一定角度に保持している際の、制御軸作動角、駆動電流及び消費電力について、本実施形態の位置決め制御を実行した場合と、揺動除去なしの場合のシミュレーションを行った結果であり、図14(a)は制御軸作動角、図14(b)は駆動電流、図14(c)は電力消費について示している。   FIG. 14 shows the case where the positioning control of the present embodiment is executed and the case where no oscillation is removed with respect to the control shaft operating angle, the drive current, and the power consumption when the control shaft operating angle is held at a constant angle. FIG. 14 (a) shows the control shaft operating angle, FIG. 14 (b) shows the drive current, and FIG. 14 (c) shows the power consumption.

図14(a)に示すように、制御軸作動角の変化はいずれの場合もほぼ同等であるが、図14(b)に示すように、本実施形態によれば駆動電流の振動が抑制されている。そのため、図14(c)に示すように、電力消費を低減することができるとともに、直流モータ26へ不必要な負荷を与えることがなく、直流モータ26の耐久性を向上させることができる。   As shown in FIG. 14 (a), the change in the control shaft operating angle is almost the same in any case, but as shown in FIG. 14 (b), the vibration of the drive current is suppressed according to this embodiment. ing. Therefore, as shown in FIG. 14C, the power consumption can be reduced, and an unnecessary load is not applied to the DC motor 26, and the durability of the DC motor 26 can be improved.

以上のように本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

(1)バンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅を、駆動軸回転速度NCAMの変化が大きくなるほど広げ、変化が小さくなるほど狭めるので、駆動軸回転速度NCAMが大きく変化する場合にも、耐外乱性、安定性を大きく悪化させることなく、駆動電流の振動振幅を抑制することができる。 The passband width of (1) a band-pass filter 63 c to 63 e, spread as a change in the drive shaft rotational speed N CAM increases, the narrowed more change is small, even when the drive shaft rotational speed N CAM is greatly changed, resistance The vibration amplitude of the drive current can be suppressed without greatly deteriorating the disturbance and stability.

(2)バンドパスフィルタ63を複数備えるので、振動ノイズの周波数成分が複数ある場合に、操作量の振動振幅を効果的に抑制することができる。また、各バンドパスフィルタ63c〜63eの使用・不使用を制御軸14の状態に応じて切り替えるので、制御出力電流の振動振幅の抑制に関係のないバンドパスフィルタを使用することによる制御性能の不必要な低下を抑制することができる。   (2) Since a plurality of bandpass filters 63 are provided, the vibration amplitude of the manipulated variable can be effectively suppressed when there are a plurality of vibration noise frequency components. In addition, since the use / non-use of each of the bandpass filters 63c to 63e is switched according to the state of the control shaft 14, the control performance is deteriorated by using a bandpass filter that is not related to suppression of the vibration amplitude of the control output current. Necessary decline can be suppressed.

(3)アイドル制御状態であると判定した場合には通過帯域幅を狭めるので、可変動弁装置のリフト量制御の目標値追従性が向上し、エンジン回転速度の変化、つまり駆動軸回転速度NCAMの変化が小さいアイドル制御状態でのエンジン回転速度変動を抑制することができる。 (3) When it is determined that the engine is in the idle control state, the pass bandwidth is narrowed, so that the target value followability of the lift amount control of the variable valve system is improved, and the change in the engine speed, that is, the drive shaft speed N It is possible to suppress engine speed fluctuations in the idle control state where the change in CAM is small.

(4)オートクルーズ制御中であると判定した場合には通過帯域幅を狭めるので、可変動弁装置の目標値追従性の向上により、道路勾配の変化等のような負荷変動時の車速変動を低減することができる。   (4) When it is determined that the auto-cruise control is being performed, the pass bandwidth is narrowed. Therefore, by improving the target value followability of the variable valve device, the vehicle speed fluctuation at the time of load fluctuation such as a change in road gradient is reduced. Can be reduced.

(5)加速操作量の変化を検知し、変化が閾値より大きい場合には通過帯域幅を広げるので、明らかに駆動軸回転速度NCAMが変化すると予測されるときには、変化に先立って通過帯域幅が広がる。これにより、駆動軸回転速度NCAMが変動する際の駆動電流の振動振幅を、確実に低減することができる。 (5) A change in the acceleration operation amount is detected, and when the change is larger than the threshold, the pass bandwidth is widened. Therefore, when it is predicted that the drive shaft rotational speed N CAM will obviously change, the pass bandwidth is prior to the change. Spread. As a result, the vibration amplitude of the drive current when the drive shaft rotational speed NCAM varies can be reliably reduced.

(6)変速比が大きいほど通過帯域幅を広げ、変速比が小さいほど通過帯域幅を狭めるので、エンジントルク変動等に伴うエンジン回転速度変動が大きくなりがちな状態では通過帯域幅が広がり、そうでない場合は、通過帯域幅は狭まる。したがって、エンジン回転速度変動に伴う駆動電流の振動を低減することができ、かつ不必要に通過帯域幅を広げることがないので、可変動弁装置の制御性の低下を抑制することができる。   (6) The larger the gear ratio, the wider the pass band width, and the smaller the gear ratio, the narrower the pass band width. Therefore, in a state where the engine rotational speed fluctuation tends to increase due to engine torque fluctuation, etc. If not, the pass bandwidth is narrowed. Therefore, it is possible to reduce the vibration of the drive current that accompanies fluctuations in the engine rotational speed, and it is not necessary to unnecessarily widen the pass bandwidth, so that it is possible to suppress a decrease in controllability of the variable valve operating apparatus.

なお、バンドパスフィルタ63c〜63eの減衰係数ζを切り替えるのではなく、減衰係数ζ1のバンドパスフィルタと減衰係数ζ2のバンドパスフィルタをそれぞれ設けてもよい。この場合、駆動軸回転速度の変化率に基づいて、いずれの減衰係数ζのバンドパスフィルタの算出結果を用いるかを決定する。   Instead of switching the attenuation coefficient ζ of the bandpass filters 63c to 63e, a bandpass filter having an attenuation coefficient ζ1 and a bandpass filter having an attenuation coefficient ζ2 may be provided. In this case, it is determined based on the change rate of the drive shaft rotation speed which bandpass filter calculation result of which attenuation coefficient ζ is used.

さらには、両バンドパスフィルタの算出結果を線形補完するようにしてもよい。   Furthermore, the calculation results of both bandpass filters may be linearly complemented.

第2実施形態について説明する。   A second embodiment will be described.

本実施形態は、構成及び制御は基本的には第1実施形態と同様であるが、バンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅の切り替え制御、特に、広い通過帯域幅から狭い通過帯域幅に切り替える際の制御が異なる。   In this embodiment, the configuration and control are basically the same as those in the first embodiment, but switching control of the pass bandwidth of the bandpass filters 63c to 63e, particularly, switching from a wide pass bandwidth to a narrow pass bandwidth. The control is different.

本実施形態では、第1実施形態と同様の方法による狭い通過帯域幅に切り替えるべきとの判断が、予め設定した所定時間継続したときに、減衰係数ζをζ2からζ1に切り替える。ここでいう所定時間は、駆動軸回転速度NCAMの変化が収まった後に、駆動軸回転速度変化により生じた駆動電流振動が収束するまでの時間と同等以上の時間を設定する。 In the present embodiment, the attenuation coefficient ζ is switched from ζ2 to ζ1 when the determination that switching to a narrow passband width by the same method as in the first embodiment continues for a predetermined time set in advance. The predetermined time here is set to a time equivalent to or longer than the time until the drive current oscillation caused by the change in the drive shaft rotational speed converges after the change in the drive shaft rotational speed N CAM has subsided.

通過帯域幅を変更することによる駆動電流振動は、制御軸作動角の状態変化が小さくなった後も、バンドパスフィルタ63c〜63eの過渡特性により残る場合がある。そこで、上記所定時間が経過してから減衰係数ζを切り替えるようにすることで、上記のようなバンドパスフィルタ63c〜63eの過渡特性による駆動電流振動をも含めて低減することができる。   The drive current oscillation caused by changing the passband width may remain due to the transient characteristics of the bandpass filters 63c to 63e even after the state change of the control shaft operating angle becomes small. Therefore, by switching the attenuation coefficient ζ after the predetermined time has elapsed, it is possible to reduce the drive current oscillation due to the transient characteristics of the bandpass filters 63c to 63e as described above.

以上のように本実施形態によれば、第1実施形態と同様の効果に加え、さらに次のような効果を得ることができる。   As described above, according to the present embodiment, the following effects can be obtained in addition to the same effects as those of the first embodiment.

(1)いったん広げた通過帯域幅を狭める場合に、通過帯域幅を狭めるべき状態が所定時間継続した後で、通過帯域幅を狭めるので、制御軸作動角の状態変化が小さくなった後の駆動電流振動による制御性の低下を抑制することができる。   (1) When narrowing the passband once widened, the passbandwidth is narrowed after the state where the passbandwidth should be narrowed continues for a predetermined time, so that the drive after the state change of the control shaft operating angle becomes small A decrease in controllability due to current vibration can be suppressed.

第3実施形態について説明する。   A third embodiment will be described.

本実施形態は、構成及び制御は基本的には第1実施形態と同様であるが、バンドパスフィルタ63c〜63eの通過帯域幅の切り替え制御が異なる。本実施形態では、ζ1またはζ2のいずれかの減衰係数を選択するのではなく、例えば図20のようなテーブルを用いて、連続的に変更する。図20の縦軸は減衰係数、横軸は駆動軸回転速度変化率である。なお、駆動軸回転速度変化率に替えて、アクセル開度またはスロットル開度といった加速操作量の変化率、または変速比としてもよい。   The configuration and control of this embodiment are basically the same as those of the first embodiment, but the switching control of the pass bandwidth of the bandpass filters 63c to 63e is different. In the present embodiment, instead of selecting the attenuation coefficient of ζ1 or ζ2, for example, it is continuously changed using a table as shown in FIG. In FIG. 20, the vertical axis represents the attenuation coefficient, and the horizontal axis represents the drive shaft rotation speed change rate. Instead of the change rate of the drive shaft rotation speed, the change rate of the acceleration operation amount such as the accelerator opening or the throttle opening, or the gear ratio may be used.

これによれば、制御性能をより向上させることができる。   According to this, the control performance can be further improved.

なお、エンジンの可変動弁装置の制御装置に適用する場合を例に挙げて説明したが、これに限られるわけではなく、制御周波数帯に近いノイズが発生するような機構の制御装置に広く適用することができる。   In addition, although the case where it applied to the control apparatus of the variable valve operating apparatus of an engine was mentioned as an example and demonstrated, it is not restricted to this, It applies widely to the control apparatus of the mechanism in which the noise near a control frequency band generate | occur | produces. can do.

また、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and it goes without saying that various modifications can be made within the scope of the technical idea described in the claims.

11 駆動軸
12 偏心カム
13 リング状リンク
14 制御軸
15 制御カム
16 ロッカーアーム
17 ロッド状リンク
18 揺動カム
19 吸気バルブ
20 駆動部
23 制御軸作動角センサ
26 直流モータ
50 制御軸位置決めコントローラ
60 制御対象
61 線形化補償器
62 フィードバック補償器
63 揺動除去器
63b ハイパスフィルタ
63c バンドパスフィルタ
63d バンドパスフィルタ
63e バンドパスフィルタ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Drive shaft 12 Eccentric cam 13 Ring-shaped link 14 Control shaft 15 Control cam 16 Rocker arm 17 Rod-shaped link 18 Swing cam 19 Intake valve 20 Drive part 23 Control shaft operating angle sensor 26 DC motor 50 Control shaft positioning controller 60 Control object 61 Linearization Compensator 62 Feedback Compensator 63 Oscillator Remover 63b High Pass Filter 63c Band Pass Filter 63d Band Pass Filter 63e Band Pass Filter

Claims (8)

制御目標値と制御対象の実際の出力とに基いて制御対象の実際の出力を目標値に追従させるためのフィードバック制御を行う制御装置であって、制御対象をモデル化した制御対象モデルに所定の入力が行われた際のモデル出力と、同入力がなされた際の実際の制御対象の出力とに基いて制御対象に対する外乱を検出すると共に、前記外乱のうち、フィードバック制御に反映させない揺動成分を通過させるバンドパスフィルタを備え、当該バンドパスフィルタを通過したバンドパスフィルタ通過信号を前記実際の出力から除去することでフィードバック制御に前記揺動成分を反映させないフィードバック制御装置において、
前記バンドパスフィルタの通過帯域幅を前記制御対象の状態に基づいて変化させる通過帯域幅調整手段を有し、
前記通過帯域幅調整手段は前記制御対象の状態変化が大きくなるほど通過帯域幅を広げ、前記制御対象の状態変化が小さくなるほど前記通過帯域幅を狭めることを特徴とする制御装置。
A control device that performs feedback control for causing the actual output of the control target to follow the target value based on the control target value and the actual output of the control target. Based on the model output when the input is made and the output of the actual control object when the input is made, the disturbance to the controlled object is detected, and the fluctuation component of the disturbance that is not reflected in the feedback control In the feedback control device that does not reflect the oscillation component in the feedback control by removing the band pass filter passing signal that has passed through the band pass filter from the actual output,
A pass bandwidth adjusting means for changing the pass bandwidth of the band pass filter based on the state of the control target;
The control device characterized in that the pass bandwidth adjusting means widens the pass bandwidth as the state change of the control target increases, and narrows the pass bandwidth as the state change of the control target decreases.
前記バンドパスフィルタを複数備え、各バンドパスフィルタの使用・不使用を前記制御対象の状態に応じて切り替えることを特徴とする請求項1に記載の制御装置。   The control device according to claim 1, comprising a plurality of the band-pass filters, and switching use / non-use of each band-pass filter according to the state of the control target. エンジンの可変動弁装置の制御装置であって、
前記実際の制御対象の出力は制御軸の作動角であり、
前記制御対象への入力は駆動電流あるいは電圧であり、
前記制御対象モデルは可変動弁装置の制御対象モデルであり、
前記外乱のうち、フィードバック制御に反映させない揺動成分とは前記制御軸の作動角カム反力による揺動成分であり、
前記通過帯域幅調整手段は、前記可変動弁装置の駆動軸回転速度の変化が大きくなるほど通過帯域幅を広げ、前記駆動軸回転速度の変化が小さくなるほど前記通過帯域幅を狭めることを特徴とする請求項1または2に記載の制御装置。
A control device for a variable valve operating system of an engine,
The actual control target output is the operating angle of the control shaft,
The input to the control object is a drive current or voltage,
The controlled object model is a controlled object model of a variable valve gear,
Of the disturbance, the swing component that is not reflected in the feedback control is a swing component due to the operating angle cam reaction force of the control shaft,
The pass bandwidth adjusting means widens the pass bandwidth as the change in the drive shaft rotational speed of the variable valve operating device increases, and narrows the pass bandwidth as the change in the drive shaft rotational speed decreases. The control device according to claim 1 or 2.
前記エンジンがアイドル制御状態か否かを判定するアイドル状態判定手段を備え、
アイドル制御状態であると判定した場合には、前記通過帯域幅調整手段は前記通過帯域幅を狭めることを特徴とする請求項3に記載の制御装置。
Comprising idle state determination means for determining whether or not the engine is in an idle control state;
4. The control device according to claim 3, wherein when it is determined that the control unit is in an idle control state, the pass bandwidth adjusting unit narrows the pass bandwidth.
運転者が設定した車速での定速走行となるよう車速を制御する定速制御手段と、
前記定速制御手段による車速制御中であるか否かを判定する定速制御状態判定手段と、
を備え、
前記定速制御手段による車速制御中であると判定した場合には、前記通過帯域幅調整手段は前記通過帯域幅を狭めることを特徴とする請求項3または4に記載の制御装置。
Constant speed control means for controlling the vehicle speed so that the vehicle runs at a constant speed at a vehicle speed set by the driver;
Constant speed control state determination means for determining whether or not the vehicle speed control by the constant speed control means is in progress;
With
5. The control device according to claim 3, wherein, when it is determined that the vehicle speed control by the constant speed control unit is being performed, the pass bandwidth adjustment unit narrows the pass bandwidth. 6.
運転者の加速意図を検知する加速意図検知手段を備え、加速意図を検知した場合には前記通過帯域幅調整手段は前記通過帯域幅を広げることを特徴とする請求項3から5のいずれか一つに記載の制御装置。   6. The vehicle according to claim 3, further comprising acceleration intention detection means for detecting an acceleration intention of the driver, wherein the pass bandwidth adjustment means widens the pass bandwidth when the acceleration intention is detected. The control device according to one. 無段自動変速機と、
この無段自動変速機の変速比を検知する手段と、
を備え、
前記通過帯域幅調整手段は、変速比が大きいほど前記通過帯域幅を広げ、変速比が小さいほど前記通過帯域幅を狭めることを特徴とする請求項3から6のいずれか一つに記載の制御装置。
Continuously variable automatic transmission,
Means for detecting the gear ratio of the continuously variable automatic transmission;
With
The control according to any one of claims 3 to 6, wherein the passband width adjusting means widens the passband width as the speed ratio is larger, and narrows the passband width as the speed ratio is smaller. apparatus.
前記通過帯域幅調整手段は、いったん広げた通過帯域幅を狭める場合に、前記通過帯域幅を狭めるべき状態が所定時間継続した後で、通過帯域幅を狭めることを特徴とする請求項1から7のいずれか一つに記載の制御装置。   The said pass bandwidth adjustment means narrows a pass bandwidth after the state which should narrow the said pass bandwidth continues for a predetermined time, when narrowing the pass bandwidth once widened, The said pass bandwidth is narrowed. The control device according to any one of the above.
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