JP5200680B2 - 動力計システムの軸トルク制御方法 - Google Patents

動力計システムの軸トルク制御方法 Download PDF

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Description

本発明は、動力計システムの軸トルク制御方法に関するものである。
図２１はシャシーダイナモメータシステムの概略構成図を示したもので、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、ＴＣは軸トルク制御回路、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、エンコーダＥＣ１，ＥＣ２によって検出された各検出信号は軸トルク制御回路ＴＣに入力されてトルク電流指令が演算される。
図２２は従来の軸トルク制御回路ＴＣの構成図を示したもので、シャシーダイナモメータシステムでの軸トルク制御をする場合、ＰＩＤ制御による軸トルク制御方式が採用されている。
なお、動力計システムのうち、エンジンベンチシステムのコントローラを、μ設計法を用いて設計してシャフトの共振破壊等を防止する方法が特許文献１に記載されている。
特許第３７７５８２４号
シャシーダイナモメータで軸トルク制御をする場合、従来では図２２で示すようにSHT.ref軸トルク指令値と軸トルク検出値SHT.detの関係にのみ着目したＰＩＤ制御方式となっており、この制御方式は制御ゲインを調整し、機械系の共振特性を考慮していない制御であるため軸トルク応答を高めようとしたときに機械系の共振特性に起因する不安定現象（ハンチングや発散）が発生する。このため、高応答で安定な軸トルク制御を施すことが困難となっている。
また、シャシーダイナモメータシステムでは、機械系の共振特性以外の軸トルク検出遅れや、インバータのトルク応答遅れも存在し、より高応答で安定した制御ができない問題を有している。なお、特許文献１では、被試験体であるエンジンが変わる毎に慣性が変わる特性を有している。
そこで、本発明が目的とするとこは、高応答で安定な軸トルク制御方法を提供することにある。
本発明の請求項１は、ローラをシャフトにて連結した動力計を設け、動力計とローラの回転数、及び軸トルクの各検出信号を軸トルク制御回路に入力してトルク電流指令を生成し、このトルク電流指令に基づきインバータを介して動力計を制御する動力計システムであって、各検出信号を軸トルク制御回路に入力してトルク電流指令を生成するものにおいて、
前記軸トルク制御回路の軸トルク制御部をＨ∞制御、・設計法と呼称されるコントローラ設計手法により軸トルク制御一般化プラントモデルで作成し、
この軸トルク制御一般化プラントモデルは、インバータトルク電流指令を生成する軸トルク制御コントローラと、シャフトの捩れトルクを演算して出力する機械系モデルを有し、
この機械系モデルは、重み付けされたインバータ制御誤差と前記インバータトルク電流指令の和信号による動力計トルクを入力してシャフトの捩れトルクを算出し、
前記軸トルク制御コントローラは、前記シャフトの捩れトルクと重み付けされた軸トルク観測ノイズの和信号を軸トルク検出モデルに入力して軸トルク検出信号を生成し、この軸トルク検出信号と重み付けされた軸トルク指令で求めた軸トルク制御偏差を制御コントローラに入力してインバータトルク電流指令を生成して重み付きトルク電流指令とし、
且つ前記軸トルク制御偏差に積分特性を有する重み付けをして重み付き軸トルク制御信号とすると共に、前記機械系モデルからのシャフトの捩れトルクと重み付けされた軸トルク観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き軸トルクとすることを特徴としたものである。
本発明の請求項２は、機械系モデルは、重み付けされたローラ表面駆動力と前記動力計トルクを入力し、ローラ角速度、動力計角速度、及び前記シャフトの捩れトルクを算出することを特徴としたものである。
本発明の請求項３は、機械系モデルからのローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号を第１のエンコーダ特性モデルに入力してローラ角速度検出を生成して前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記ローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付きローラ角速度としたことを特徴としたものである。
本発明の請求項４は、機械系モデルからの動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号を第２のエンコーダ特性モデルに入力して動力計角速度検出を求めて前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き動力計角速度としたことを特徴としたものである。
本発明の請求項５は、機械系モデルからの動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号を第２のエンコーダ特性モデルに入力して動力計角速度検出を生成して前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記機械系モデルからのローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号を第１のエンコーダ特性モデルに入力してローラ角速度検出を生成して前記軸トルク制御コントローラに入力し、前記動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き動力計角速度とし、前記ローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付きローラ角速度としたことを特徴としたものである。
本発明の請求項６は、ローラをシャフトにて連結した動力計を設け、動力計とローラの回転数、及び軸トルクの各検出信号を軸トルク制御回路に入力してトルク電流指令を生成し、このトルク電流指令に基づきインバータを介して動力計を制御する動力計システムであって、各検出信号を軸トルク制御回路に入力してトルク電流指令を生成するものにおいて、
前記軸トルク制御回路の軸トルク制御部をＨ∞制御、・設計法と呼称されるコントローラ設計手法により軸トルク制御一般化プラントモデルで作成し、
この軸トルク制御一般化プラントモデルは、インバータトルク電流指令を生成する軸トルク制御コントローラと、シャフトの捩れトルクを演算して出力する機械系モデルを有し、
この機械系モデルは、重み付けされたインバータ制御誤差と前記インバータトルク電流指令の和信号による動力計トルクを入力してシャフトの捩れトルクを算出し、
前記軸トルク制御コントローラは、重み付けされた軸トルク指令と、前記シャフトの捩れトルクと重み付けされた軸トルク観測ノイズの和信号が軸トルク検出モデルを介し求めた軸トルク検出信号を制御コントローラに入力して前記インバータトルク電流指令を算出して重み付きトルク電流指令とし、
且つ軸トルク検出信号と重み付けされた軸トルク指令から軸トルク制御偏差を求め、この軸トルク制御偏差に積分特性を有する重み付けをして重み付き軸トルク制御信号とすると共に、前記機械系モデルからのシャフトの捩れトルクと重み付けされた軸トルク観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き軸トルクとすることを特徴としたものである。
本発明の請求項７は、機械系モデルは、重み付けされたローラ表面駆動力と前記動力計トルクを入力し、ローラ角速度、動力計角速度、及び前記シャフトの捩れトルクを算出することを特徴としたものである。
本発明の請求項８は、機械系モデルからのローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号を第１のエンコーダ特性モデルに入力してローラ角速度検出を求めて前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記ローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付きローラ角速度としたことを特徴としたものである。
本発明の請求項９は、機械系モデルからの動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号を第２のエンコーダ特性モデルに入力して動力計角速度検出を求めて前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き動力計角速度としたことを特徴としたものである。
本発明の請求項１０は、機械系モデルからの動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号を第２のエンコーダ特性モデルに入力して動力計角速度検出を生成して前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記機械系モデルからのローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号を第１のエンコーダ特性モデルに入力してローラ角速度検出を求めて前記軸トルク制御コントローラに入力し、前記動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き動力計角速度とし、前記ローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付きローラ角速度としたことを特徴としたものである。
以上のとおり本発明は、ＡＴＲ部を一般化プラントモデルにて、観測量として少なくとも軸トルク制御検出を含み、且つ軸トルク制御偏差に積分特性を持たせて構成したものである。
これにより、動力計システムにおける機械系の共振特性、軸トルク検出特性、動力計角速度特性、及びインバータ応答特性などを考慮した軸トルク制御設計が可能となり、共振特性が抑制され、高応答で安定なシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御が可能となる。また、上記のようにＡＴＲ部を一般化プラントモデルに基づき「Ｈ∞制御」「μ設計法」にて状態方程式のパラメータを算出した回路を設計することで、シャシーダイナモメータの機械系は大きく変化しないため、被試験体である車両が代わっても継続使用が可能となるものである。
本発明は、軸トルク制御（以下ＡＴＲと称す）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により作成し、状態方程式のパラメータを算出して軸トルク制御値とするものである。
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。
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図２１で示すシャシーダイナモメータシステムに使用する。以下、実施例に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントを、また、図２はＡＴＲの機械系モデルを示したもので、それぞれ一般化プラントに基づき「Ｈ∞制御」または、「μ設計法」にて状態方程式のパラメータを算出するものである。
図１で示すＡＴＲ一般化プラントモデルは、その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、軸トルク指令ｗ３、ローラ角速度観測ノイズｗ４、軸トルク観測ノイズｗ５、及び動力計角速度観測ノイズｗ６が入力され、制御量としてｚ１〜ｚ５が出力される。３０はＡＴＲコントローラで、観測量c-in1、c-in2、及びc-in3が入力される。ＡＴＲコントローラ３０では軸トルク制御のため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、動力計のトルク指令c-outを生成する。ここで、c-in1はローラ角速度検出、 c-in2は軸トルク制御偏差、c-in3は動力計角速度検出である。また、一般化プラントモデルでは、制御量としてｚ１〜ｚ５が生成される。
入力された外乱には、それぞれは重み係数付加手段１（Gw1(s)）〜６（Gw6(s)）、及び２０（Gz1(s)）〜２４（Gz5(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は車両駆動力に重み付けされ、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性となっ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４０（Gmec(s)）に入力される。手段２では、インバータのトルク電流制御誤差に重み付けし、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にする。手段３では、軸トルク指令に重み付けし、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減算部１２に出力する。手段４では、ローラ角速度観測ノイズに重み付けし、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にする。手段５では、軸トルク観測ノイズに重み付けてある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性とし、加算部１１に出力する。手段６では、動力計角速度観測ノイズに重み付けし、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にして加算部１５に出力する。
７はインバータ特性モデル部で、ＡＴＲコントローラ３０の出力c-outに基づいてインバータの応答特性信号を生成し、手段２において重み付けされた信号と加算部１３で加算され、動力計トルクJ2.Tとして機械系モデル４０に入力される。
８は第１のエンコーダ特性モデルで、機械系モデル４０で算出されたローラ角速度と、手段４で重み付けられたローラ角速度観測ノイズとの和（加算部１４で）が入力されてローラ角速度を検出する。この信号はローラ角速度検出c-in1の観測量としてＡＴＲコントローラ３０に入力される。また、加算部１４でのローラ角速度検出信号は手段２４に出力されて重み付けされ、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、重み付きローラ角速度信号ｚ５にされる。
９は軸トルクを検出するトルクメータ特性モデルで、機械系モデル４０からの軸トルクK12.Tと、手段５で重み付けされた軸トルク観測ノイズとの和信号（加算部１１での）に基づいて軸トルクメータ特性信号を生成して減算部１２に出力する。減算部１２では手段３で重み付けされた軸トルク指令との差演算が実行され、その差信号が軸トルク制御偏差c-in2としてＡＴＲコントローラ３０に出力すると共に、手段１６にも出力される。手段１６では入力された軸トルク制御偏差に積分特性を持つ重み関数を付加し、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て、重み付き軸トルク制御偏差信号ｚ３となる。
また、加算部１１で求められた軸トルク観測誤差信号は、手段２１に入力されて重み付けされ、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、重み付き軸トルク信号ｚ２となる。
１０は動力計角速度を検出する第２のエンコーダ特性モデルで、機械系モデル４０からの動力計角速度Ｊ2.wと、手段６で重み付けされた動力計角速度観測誤差との和信号（加算部１５にて）に基づいてエンコーダ特性信号を生成し、この信号は動力計角速度c-in3の観測量としてＡＴＲコントローラ３０に入力される。また、加算部１５での和信号は手段２３で重み付けされ、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、重み付き動力計角速度信号ｚ４となる。
ＡＴＲコントローラ３０では、入力された観測量c-in1， c-in2，及びc-in3に基づき軸トルク制御のため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、演算された動力計トルク指令c-outを生成してインバータ特性モデル部７に出力すると共に、手段２０に出力する。手段２０ではインバータのトルク電流指令に重み付けをし、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にして重み付トルク電流指令信号ｚ１として出力する。
図２で示すＡＴＲ部の機械系モデル４０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。この実施例での機械系モデルは、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、４１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４６に出力する。４２はばね剛性要素で、減算手段４６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４４と減算手段４５に出力する。加算手段４４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４１に入力する。また、減算手段４５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４３に出力され、この動力計慣性モーメント要素４３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４６に出力する。
図３は図１に基づいて設計されたＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用する場合の例である。この軸トルク制御回路は、エンコーダにより検出されたローラ角速度検出w.roller.detがin1、軸トルク指令SH.Trefと軸トルクメータによって検出された軸トルク検出SH.Tdetの差信号がin2とし、また、エンコーダにより検出された動力計角速度w.dy.detがin3として入力され、「Ｈ∞制御」、「μ設計法」などにより設計された状態方程式のパラメータより所定の演算を実行して動力計のトルク電流指令（インバータトルク電流指令）Dy.Trefが出力される。
第１の実施例によれば、ＡＴＲ部を一般化プラントモデルにて、観測量をローラ角速度、軸トルク制御偏差、及び動力計角速度とし、軸トルク制御偏差に積分特性を持たせて構成したものである。
これにより、動力計システムにおける機械系の共振特性、軸トルク検出特性、ローラ角速度特性、動力計角速度特性、及びインバータ応答特性などを考慮した軸トルク制御設計が可能となり、共振特性が抑制され、高応答で安定なシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御が可能となる。また、上記のようにＡＴＲ部を一般化プラントモデルに基づき「Ｈ∞制御」「μ設計法」にて状態方程式のパラメータを算出した回路を設計することで、シャシーダイナモメータの機械系は大きく変化しないため、被試験体である車両が代わっても継続使用が可能となるものである。
図４は、本発明の第２の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。
この実施例はローラ角速度が検出できない場合に特に有効なもので、図１との相違点は、外乱であるｗ４と観測量のc-in1が省略される。これに伴って、手段４、第１のエンコーダ特性モデル８、加算部１４がなくなると共に、手段２４には機械系モデル４０のローラ角速度J1.wが入力されて重み付けされ、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、重み付きローラ角速度信号ｚ５として出力される。
したがって、この実施例でのＡＴＲコントローラ３０ａは、入力された観測量 c-in2、c-in3に基づき軸トルク制御のため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、演算された動力計トルク指令c-outを生成する。
図５は、図４に基づいて設計されたＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用した場合で、図３と比較してローラ角速度検出w.roller.detであるin1がなくなる。他は図１と同様である。
図６は、本発明の第３の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。
この実施例は動力計角速度が検出できない場合に特に有効なもので、図１との相違点は、外乱であるｗ６と観測量のc-in3が省略される。これに伴って、手段６、第２のエンコーダ特性モデル１０、加算部１５がなくなると共に、手段２３には機械系モデル４０のローラ角速度J2.wが入力されて重み付けされ、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、重み付き動力計角速度信号ｚ４として出力される。
したがって、この実施例でのＡＴＲコントローラ３０ｂは、入力された観測量 c-in1、c-in2に基づき軸トルク制御のため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、演算された動力計トルク指令c-outが生成される。
図７は、図６に基づいて設計されたＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用した場合で、図３と比較して動力計角速度検出w.dy.detであるin3がなくなる。他は図１と同様である。
図８は本発明の第４の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。
この実施例はローラ角速度と動力計角速度が検出できない場合に特に有効なもので、図１との相違点は、外乱であるｗ４とｗ６と観測量のc-in1、c-in3が省略される。これに伴って、手段４と６、第１、第２のエンコーダ特性モデル８、１０、加算部１４、１５がなくなると共に、手段２３には機械系モデル４０の動力計角速度J2.wが入力されて重み付けされ、また、手段２４には機械系モデル４０のローラ角速度J2.wが入力されて重み付けされ、それぞれはある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にされて、重み付きの動力計角速度信号ｚ４、ローラ角速度信号ｚ５として出力される。
したがって、この実施例でのＡＴＲコントローラ３０ｃは、入力された観測量 c-in2のみに基づき軸トルク制御のため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、演算された動力計トルク指令c-outが生成される。
図９は、図８に基づいて設計されたＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用した場合で、軸トルク指令SH.Trefと軸トルク検出SH.Tdetの差信号のみが入力される。他は図１と同様である。
図１０は本発明の第５の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。
この実施例も、図８の実施例４と同様に軸トルクのみを検出する場合の実施例で、図８との相違点は、外乱であるローラ表面駆動力ｗ１も省いた場合である。これに伴い、機械系モデル４０ａは、図１１で示すような伝達関数を有する動力計の機械特性となり、入力はJ2.Tの動力計トルク、出力はK12.Tのシャフト捩れトルクのみとなる。なお、このＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用する場合は、図９と同様の回路となる。他は図８と同様である。
図１２は本発明の第６の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。この実施例に係る図１２と図１との相違点は、観測量が異なることである。すなわち、重み付けされた軸トルク指令ｗ３は観測量（軸トルク制御指令）c-in4としてＡＴＲコントローラ３０ｄに入力され、また、重み付けされた軸トルク観測ノイズｗ５と機械系モデル４０からの捩れトルK12.Tの和信号（加算部１１）がトルクメータ特性モデル９を経て軸トルク検出c-in5としてＡＴＲコントローラ３０ｄに入力される。
図１３は図１２に基づいて設計されたＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用した場合で、ローラ角速度検出w.roller.detがin1、軸トルク指令SH.Trefがin4、動力計角速度検出w.dy.detがin3、及びが軸トルク検出SH.Tdetがin5として軸トルク制御回路に入力される。他は図１と同様である。
図１４は本発明の第７の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１２と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。この実施例はローラ角速度が検出できない場合に特に有効なもので、図１２との相違点は、外乱としてのローラ角速度観測ノイズｗ４がないことである。これに伴い、第１のエンコーダ特性モデル８、手段４、及び加算部１４が省かれ、
観測量c-in1がなくなる。したがって、ＡＴＲコントローラ３０ｅでは、入力された観測量c-in3， c-in4，及びc-in5に基づき軸トルク制御のため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て動力計トルク指令c-outを生成する。
また、機械系モデル４０のローラ角速度は手段２４に出力されて重み付けされて重み付きローラ角速度ｚ５として出力される。
図１５は図１４に基づいて設計されたＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用した場合で、軸トルク指令SH.Trefがin4、動力計角速度検出w.dy.detがin3、及びが軸トルク検出SH.Tdetがin5として軸トルク制御回路に入力される。他は図１２と同様である。
図１６は本発明の第８の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１２と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。この実施例は動力計角速度が検出できない場合に特に有効なもので、図１２との相違点は、外乱としての動力計角速度観測ノイズｗ６がないことである。これに伴い、第２のエンコーダ特性モデル１０、手段６、及び加算部１５が省かれて観測量c-in3がなくなる。したがって、ＡＴＲコントローラ３０ｆでは、入力された観測量c-in1， c-in4，及びc-in5に基づき軸トルク制御のため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て動力計トルク指令c-outを生成する。
また、機械系モデル４０の動力計角速度J2.wは手段２３に出力されて重み付けされ、重み付き動力計角速度ｚ４として出力される。
図１７は図１６に基づいて設計されたＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用した場合で、ローラ角速度検出w.roller.detがin1、軸トルク指令SH.Trefがin4、及びが軸トルク検出SH.Tdetがin5として軸トルク制御回路に入力される。他は図１２と同様である。
図１８は本発明の第９の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１２と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。この実施例は、ローラ角速度検出と動力計角速度が検出できず、軸トルク検出のみの場合に特に有効なもので、図１２との相違点は、外乱としてのローラ角速度観測ノイズｗ４と動力計角速度観測ノイズｗ６がないことである。これに伴い、第１及び第２のエンコーダ特性モデル８、１０、手段４、６、及び加算部１４、１５が省かれて観測量c-in1、c-in3がなくなる。したがって、ＡＴＲコントローラ３０ｇでは、入力された観測量 c-in4、c-in5に基づき軸トルク制御のため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て動力計トルク指令c-outを生成する。
また、機械系モデル４０からの動力計角速度J2.wは手段２３に出力されて重み付けされ、ローラ角速度J1.wは手段２４に出力されてそれぞれは重み付き動力計角速度ｚ４、重み付きローラ角速度ｚ５として出力される。
図１９は図１８に基づいて設計されたＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用した場合で、軸トルク指令SH.Trefがin4、軸トルク検出SH.Tdetがin5として軸トルク制御回路に入力される。他は図１２と同様である。
図２０は本発明の第１０の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図を示したもので、図１８と同一部分、若しくは相当部分には同一符号を付してその説明を省略する。この実施例も、ローラ角速度検出と動力計角速度が検出できず、軸トルク検出のみの場合に特に有効なものである。図１８との相違点は、外乱であるローラ表面駆動力ｗ１も省いた場合である。これに伴い、機械系モデル４０ａは、図１１で示すような伝達関数を有する動力計の機械特性となり、入力はJ2.Tの動力計トルク、出力はK12.Tのシャフト捩れトルクのみとなる。なお、このＡＴＲをシャシーダイナモメータシステムの軸トルク制御回路に適用する場合は、図１９と同様の回路となる。他は図１８と同様である。
本発明の実施形態を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 機械系モデルの構成図。 軸トルク制御回路に適用したときの構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 軸トルク制御回路に適用した他の実施例の構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 軸トルク制御回路に適用した他の実施例の構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 軸トルク制御回路に適用した他の実施例の構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 機械系モデルの他の構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 軸トルク制御回路に適用した他の実施例の構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 軸トルク制御回路に適用した他の実施例の構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 軸トルク制御回路に適用した他の実施例の構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 軸トルク制御回路に適用した他の実施例の構成図。 本発明の他の実施例を示すＡＴＲ一般化プラントの構成図。 シャシーダイナモメータシステムの構成図。 従来の軸トルク制御回路の構成図。
符号の説明
Ｄｙ…動力計
ＩＶ…インバータ
ＴＣ…軸トルク制御回路
Ｒ…ローラ
ＥＣ（ＥＣ１，ＥＣ２）…エンコーダ
ＴＭ…トルクメータ
７… インバータ特性モデル部
９… 軸トルクメータ特性モデル部
８… 第１のエンコーダ特性モデル部
１０… 第２のエンコーダ特性モデル部
３０…ＡＴＲコントローラ
４０…機械系モデル

Claims (10)

  1. ローラをシャフトにて連結した動力計を設け、動力計とローラの回転数、及び軸トルクの各検出信号を軸トルク制御回路に入力してトルク電流指令を生成し、このトルク電流指令に基づきインバータを介して動力計を制御する動力計システムであって、各検出信号を軸トルク制御回路に入力してトルク電流指令を生成するものにおいて、
    前記軸トルク制御回路の軸トルク制御部をＨ∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法により軸トルク制御一般化プラントモデルで作成し、
    この軸トルク制御一般化プラントモデルは、インバータトルク電流指令を生成する軸トルク制御コントローラと、シャフトの捩れトルクを演算して出力する機械系モデルを有し、
    この機械系モデルは、重み付けされたインバータ制御誤差と前記インバータトルク電流指令の和信号による動力計トルクを入力してシャフトの捩れトルクを算出し、
    前記軸トルク制御コントローラは、前記シャフトの捩れトルクと重み付けされた軸トルク観測ノイズの和信号を軸トルク検出モデルに入力して軸トルク検出信号を生成し、この軸トルク検出信号と重み付けされた軸トルク指令で求めた軸トルク制御偏差を制御コントローラに入力してインバータトルク電流指令を生成して重み付きトルク電流指令とし、
    且つ前記軸トルク制御偏差に積分特性を有する重み付けをして重み付き軸トルク制御信号とすると共に、前記機械系モデルからのシャフトの捩れトルクと重み付けされた軸トルク観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き軸トルクとすることを特徴とした動力計システムの軸トルク制御方法。
  2. 前記機械系モデルは、重み付けされたローラ表面駆動力と前記動力計トルクを入力し、ローラ角速度、動力計角速度、及び前記シャフトの捩れトルクを算出することを特徴とした請求項1記載の動力計システムの軸トルク制御方法。
  3. 前記機械系モデルからのローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号を第１のエンコーダ特性モデルに入力してローラ角速度検出を生成して前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記ローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付きローラ角速度としたことを特徴とした請求項２記載の動力計システムの軸トルク制御方法。
  4. 前記機械系モデルからの動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号を第２のエンコーダ特性モデルに入力して動力計角速度検出を求めて前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き動力計角速度としたことを特徴とした請求項２記載の動力計システムの軸トルク制御方法。
  5. 前記機械系モデルからの動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号を第２のエンコーダ特性モデルに入力して動力計角速度検出を生成して前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記機械系モデルからのローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号を第１のエンコーダ特性モデルに入力してローラ角速度検出を生成して前記軸トルク制御コントローラに入力し、前記動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き動力計角速度とし、前記ローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付きローラ角速度としたことを特徴とした請求項２記載の動力計システムの軸トルク制御方法。
  6. ローラをシャフトにて連結した動力計を設け、動力計とローラの回転数、及び軸トルクの各検出信号を軸トルク制御回路に入力してトルク電流指令を生成し、このトルク電流指令に基づきインバータを介して動力計を制御する動力計システムであって、各検出信号を軸トルク制御回路に入力してトルク電流指令を生成するものにおいて、
    前記軸トルク制御回路の軸トルク制御部をＨ∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法により軸トルク制御一般化プラントモデルで作成し、
    この軸トルク制御一般化プラントモデルは、インバータトルク電流指令を生成する軸トルク制御コントローラと、シャフトの捩れトルクを演算して出力する機械系モデルを有し、
    この機械系モデルは、重み付けされたインバータ制御誤差と前記インバータトルク電流指令の和信号による動力計トルクを入力してシャフトの捩れトルクを算出し、
    前記軸トルク制御コントローラは、重み付けされた軸トルク指令と、前記シャフトの捩れトルクと重み付けされた軸トルク観測ノイズの和信号が軸トルク検出モデルを介し求めた軸トルク検出信号を制御コントローラに入力して前記インバータトルク電流指令を算出して重み付きトルク電流指令とし、
    且つ軸トルク検出信号と重み付けされた軸トルク指令から軸トルク制御偏差を求め、この軸トルク制御偏差に積分特性を有する重み付けをして重み付き軸トルク制御信号とすると共に、前記機械系モデルからのシャフトの捩れトルクと重み付けされた軸トルク観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き軸トルクとすることを特徴とした動力計システムの軸トルク制御方法。
  7. 前記機械系モデルは、重み付けされたローラ表面駆動力と前記動力計トルクを入力し、ローラ角速度、動力計角速度、及び前記シャフトの捩れトルクを算出することを特徴とした請求項６記載の動力計システムの軸トルク制御方法。
  8. 前記機械系モデルからのローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号を第１のエンコーダ特性モデルに入力してローラ角速度検出を求めて前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記ローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付きローラ角速度としたことを特徴とした請求項７記載の動力計システムの軸トルク制御方法。
  9. 前記機械系モデルからの動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号を第２のエンコーダ特性モデルに入力して動力計角速度検出を求めて前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き動力計角速度としたことを特徴とした請求項７記載の動力計システムの軸トルク制御方法。
  10. 前記機械系モデルからの動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号を第２のエンコーダ特性モデルに入力して動力計角速度検出を生成して前記軸トルク制御コントローラに入力すると共に、前記機械系モデルからのローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号を第１のエンコーダ特性モデルに入力してローラ角速度検出を求めて前記軸トルク制御コントローラに入力し、前記動力計角速度と重み付けされた動力計角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付き動力計角速度とし、前記ローラ角速度と重み付けされたローラ角速度観測ノイズの和信号に重み付けをして重み付きローラ角速度としたことを特徴とした請求項７記載の動力計システムの軸トルク制御方法。
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