JP5200715B2 - Electric inertia control device of dynamometer system - Google Patents

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Description

本発明は、動力計システムの電気慣性制御装置に関するものである。   The present invention relates to an electric inertia control device for a dynamometer system.

図6は特許文献1などによって公知となっているシャシーダイナモメータシステムの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、RPは電気慣性制御回路、TMは軸トルクメータ、EC1は動力計の回転数を検出するためのエンコーダ、EC2はローラ回転数を検出するためのエンコーダで、これら軸トルクメータTM、エンコーダEC1,EC2によって検出された各検出信号は電気慣性制御回路RPに入力されてトルク電流指令が演算される。
特開2004−361255
FIG. 6 shows a configuration diagram of a chassis dynamometer system known from Patent Document 1 and the like. Dy is a dynamometer, R is a roller connected to the dynamometer Dy, IV is an inverter, and RP is an electric inertia. Control circuit, TM is an axial torque meter, EC1 is an encoder for detecting the rotational speed of the dynamometer, EC2 is an encoder for detecting the rotational speed of the roller, and is detected by these axial torque meter TM and encoders EC1 and EC2. Each detection signal is input to the electric inertia control circuit RP to calculate a torque current command.
JP 2004-361255 A

特許文献1で示すように計測システムの負荷側、または駆動側で動力計測対象の機械慣性成分を電気的に補償する電気慣性制御方式が採られており、軸トルク検出をフィードバックすることが記載されている。特許文献1で示すような制御方式では、動力計の機械系モデルは共振特性を持つ2慣性系としているが、電気慣性制御ではその機械系の共振特性は考慮されていない。また、動力計システムには、軸トルクの検出遅れやインバータのトルク応答遅れも存在することから
電気慣性制御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ハンチングや発散等の不安定現象が発生し、高応答で安定した制御が困難となっている。
As described in Patent Document 1, an electric inertia control method is employed in which a mechanical inertia component of a power measurement target is electrically compensated on the load side or drive side of the measurement system, and feedback of shaft torque detection is described. ing. In the control method as shown in Patent Document 1, the mechanical system model of the dynamometer is a two-inertia system having a resonance characteristic, but the resonance characteristic of the mechanical system is not considered in the electric inertia control. The dynamometer system also has a delay in detection of shaft torque and a delay in torque response of the inverter. Therefore, when trying to increase the electrical inertia control response, hunting and divergence caused by the resonance characteristics of the mechanical system are avoided. A stable phenomenon occurs, and stable control with high response is difficult.

そこで、本発明が目的とするとこは、高応答で安定な電気慣性制御装置を提供することにある。   Therefore, an object of the present invention is to provide a highly responsive and stable electric inertia control device.

本発明は、シャフトを介してローラと動力計を連結し、オブザーバ部、慣性部、速度制御部、軸トルク制御部を有する電気慣性制御回路に、動力計回転信号、軸トルク信号、ローラ回転信号を入力してトルク電流指令を演算し、求めたトルク電流指令によりインバータを介して電気慣性制御を行うものにおいて、
前記オブザーバ部は軸トルク検出値、ローラもしくは動力計角速度検出値を入力してローラ表面駆動力推定値を算出すると共に、このオブザーバの出力と走行抵抗値との差信号を前記慣性部を介し入力してローラもしくは動力計角速度検出値とのPID演算を実行する速度制御コントローラで構成され、前記速度制御コントローラの出力と軸トルク検出値との偏差信号、動力計角速度検出値、及びローラ角速度検出値を入力してトルク電流指令を生成する軸トルク制御コントローラは、ATR一般化プラントモデルに基づき、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設計された軸トルク制御コントローラとを備えたことを特徴としたものである。
The present invention connects a roller and a dynamometer through a shaft, and includes an observer section, an inertia section, a speed control section, and an axial torque control section in an electric inertia control circuit, a dynamometer rotation signal, a shaft torque signal, and a roller rotation signal. Is used to calculate a torque current command, and electric inertia control is performed via an inverter according to the obtained torque current command.
The observer unit inputs a shaft torque detection value, a roller or dynamometer angular velocity detection value, calculates a roller surface driving force estimation value, and inputs a difference signal between the output of the observer and a running resistance value via the inertia unit. And a speed control controller for executing PID calculation with the roller or dynamometer angular velocity detection value, a deviation signal between the output of the speed controller and the shaft torque detection value, a dynamometer angular velocity detection value, and a roller angular velocity detection value The shaft torque control controller that generates torque current command by inputting the H is provided with the shaft torque control controller designed by the controller design method called H∞ control and the design method based on the ATR generalized plant model It is characterized by that.

また、本発明は、前記ローラ表面駆動力推定値を算出するオブザーバ部は、オブザーバ一般化プラントモデルに基づき、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設計された回路で構成したことを特徴としたものである。   Further, according to the present invention, the observer unit for calculating the roller surface driving force estimation value is composed of a circuit designed by a controller design method called H∞ control and a design method based on an observer generalized plant model. It is characterized by that.

以上のとおり本発明は、電気慣性制御回路を構成するATRコントローラを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設計し、機械系の共振特性、軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性、ローラ角速度検出特性、及びインバータ応答特性を考慮して構成したものである。これにより、各特性の考慮されたトルク電流指令を得ることができる。したがって、共振特性が抑制され、より高応答で安定な動力計システムの電気慣性制御が可能となるものである。また、走行抵抗値を加算する場合や、設定慣性量を変更する場合でも、容易に対応することが可能となる。   As described above, according to the present invention, the ATR controller constituting the electric inertia control circuit is designed by the controller design method called the H∞ control and the design method, and the resonance characteristic of the mechanical system, the shaft torque detection characteristic, the dynamometer angular velocity detection It is configured in consideration of characteristics, roller angular velocity detection characteristics, and inverter response characteristics. Thereby, a torque current command in which each characteristic is taken into account can be obtained. Therefore, the resonance characteristics are suppressed, and the electric inertia control of the dynamometer system with higher response and stability is possible. Further, even when the running resistance value is added or when the set inertia amount is changed, it is possible to easily cope with it.

本発明の電気慣性制御装置に、ローラ表面駆動力推定値を算出するオブザーバ、慣性部、ASR(速度制御)コントローラ、及びATR(軸トルク制御)コントローラを設け、ATRコントローラをATR一般化プラントモデルに基づき、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設計する。このATRコントローラには、ASRコントローラの出力信号と軸トルク検出値との差信号、
動力計角速度検出値、及びローラ角速度検出値を入力してトルク電流指令を生成するように構成したものである。以下実施例に基づいて説明する。
The electric inertia control device of the present invention is provided with an observer for calculating the roller surface driving force estimation value, an inertia part, an ASR (speed control) controller, and an ATR (shaft torque control) controller, and the ATR controller is an ATR generalized plant model. Based on the H∞ control, a controller design method called a design method is used. This ATR controller has a difference signal between the output signal of the ASR controller and the detected shaft torque value,
The dynamometer angular velocity detection value and the roller angular velocity detection value are input to generate a torque current command. Hereinafter, description will be made based on examples.

図1は、本発明の実施例を示す電気慣性制御回路の構成図で、オブザーバ(ローラ表面駆動力推定)101、慣性部102、ASRコントローラ103、及びATRコントローラ104を有し、電気慣性制御の設定慣性量はEICJである。 FIG. 1 is a block diagram of an electric inertia control circuit showing an embodiment of the present invention, which has an observer (roller surface driving force estimation) 101, an inertia part 102, an ASR controller 103, and an ATR controller 104, and is used for electric inertia control. The set inertia amount is EIC - J.

本発明は、このようなシャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御回路におけるオブザーバ部101とATRコントローラ104は、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設計し、ASRコントローラと慣性部を組合わせることにより車体相当の慣性モーメントが設計される。オブザーバ101には軸トルク検出と動力計角速度検出が入力されてローラ表面駆動力推定値が演算される。このローラ表面駆動力推定値は、減算部105で走行抵抗値との差が求められて慣性部102に入力され、この慣性部102で1/EICJの設定慣性を設定し積分する。積分された信号はASRコントローラ103に入力される。ASRコントローラ103には動力計角速度検出値も入力されてPID演算を実行し、トルク設定Trefを求めて減算部106に出力する。減算部106では、トルク設定Trefと軸トルク検出との差演算を実行し、その偏差信号を軸トルク指令SHT.eとしてATRコントローラ104に入力する。このATRコントローラ104にはローラ角速度検出w-roller.detと動力計角速度検出w-dy.detも入力され、こられ各入力信号に基づいてトルク電流指令を算出する。 In the present invention, the observer unit 101 and the ATR controller 104 in the electric inertia control circuit of such a chassis dynamometer system are designed by a controller design method called a H∞ control and a design method, and the ASR controller and the inertia unit are arranged. By combining, a moment of inertia equivalent to the vehicle body is designed. The observer 101 receives shaft torque detection and dynamometer angular velocity detection, and calculates a roller surface driving force estimation value. The roller surface driving force estimated value is calculated by the subtractor 105 as a difference from the running resistance value and input to the inertia part 102. The inertia part 102 sets and integrates the set inertia of 1 / EIC J. The integrated signal is input to the ASR controller 103. The ASR controller 103 also receives the detected value of the dynamometer angular velocity, executes the PID calculation, obtains the torque setting Tref, and outputs it to the subtraction unit 106. The subtraction unit 106 performs a difference calculation between the torque setting Tref and the shaft torque detection, and inputs the deviation signal to the ATR controller 104 as the shaft torque command SHT.e. The ATR controller 104 also receives a roller angular velocity detection w - roller.det and a dynamometer angular velocity detection w - dy.det, and calculates a torque current command based on these input signals.

図2は、本発明に使用されるオブザーバの一般化プラントモデルの例を示したものであり、図3は、このオブザーバ一般化プラントモデル内の機械系モデルの伝達関数を示したものである。
図2で示すオブザーバの一般化プラントモデルには、その外乱としてローラ表面駆動力w1、動力計トルク指令w2、軸トルク観測ノイズw3、及び動力計角速度観測ノイズw4が入力され、観測量A,Bがコントローラ10に入力される。外乱信号は、実際にシャシーダイナモメータシステムが駆動されていることを想定し、その時の制御ループに発生するノイズが外乱信号となり、ここではw1〜w4の4つになっている。コントローラ10では、オブザーバの状態方程式のパラメータを設定し、ゲインが小さくなるようアルゴリズムに基づいてパラメータを決定するための所定の演算を実行する。また、一般化プラントモデルでは、制御量としてz1〜z4が生成される。
FIG. 2 shows an example of a generalized plant model of an observer used in the present invention, and FIG. 3 shows a transfer function of a mechanical system model in the observer generalized plant model.
The generalized plant model of the observer shown in FIG. 2 receives the roller surface driving force w1, the dynamometer torque command w2, the shaft torque observation noise w3, and the dynamometer angular velocity observation noise w4 as disturbances. Is input to the controller 10. The disturbance signal assumes that the chassis dynamometer system is actually driven, and noise generated in the control loop at that time is a disturbance signal, and here, there are four disturbance signals w1 to w4. The controller 10 sets the parameters of the state equation of the observer, and executes a predetermined calculation for determining the parameters based on the algorithm so that the gain becomes small. In the generalized plant model, z1 to z4 are generated as control amounts.

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

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

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

図3で示すオブザーバの機械系モデル20は、動力計の機械特性を伝達関数で表現したもので、2慣性機械系のモデルである。この実施例の機械系モデルは、J1.TとJ2.Tを入力として持ち、J1.w、K12.T、及びJ2.wを出力として持つ。
同図において、21はローラ慣性モーメント要素で、その出力はローラ角速度J1.wとして一般化プラントへ出力すると共に、減算手段26に出力する。22はばね剛性要素で、減算手段26により演算された動力計角速度とローラ角速度の差信号が入力されてシャフト捩れトルクK12.T信号として一般化プラントへ出力すると共に、加算手段24と減算手段25に出力する。加算手段24では、ローラ表面にかかる車両駆動力によるローラの回転モーメントJ1.Tとシャフト捩れトルクK12.Tが加算されてローラ慣性モーメント要素21に入力される。また、減算手段25では、入力された動力計トルク信号J2.Tとシャフト捩れトルクK12.Tの差信号が求められて動力計慣性モーメント要素23に出力され、この動力計慣性モーメント要素23において動力計角速度J2.wを演算して一般化プラントへ出力すると共に、減算手段26に出力される。
An observer mechanical system model 20 shown in FIG. 3 represents a mechanical characteristic of a dynamometer by a transfer function, and is a two-inertia mechanical system model. The mechanical system model of this embodiment has J1.T and J2.T as inputs and J1.w, K12.T, and J2.w as outputs.
In the figure, 21 is a roller inertia moment element, and its output is outputted to the generalized plant as a roller angular velocity J1.w and also outputted to the subtracting means 26. A spring stiffness element 22 receives the difference signal between the dynamometer angular velocity and the roller angular velocity calculated by the subtracting means 26 and outputs it as a shaft torsion torque K12.T signal to the generalized plant. Output to. In the adding means 24, the rotational moment J1.T of the roller due to the vehicle driving force applied to the roller surface and the shaft torsion torque K12.T are added and input to the roller inertia moment element 21. Further, the subtracting means 25 obtains a difference signal between the input dynamometer torque signal J2.T and the shaft torsion torque K12.T and outputs it to the dynamometer inertia moment element 23. The angular velocity J2.w is calculated and output to the generalized plant and also output to the subtracting means 26.

図4は本発明に使用されるATR部104の一般化プラントモデルの例を示したものである。
図4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w11、インバータトルク制御誤差w12、軸トルク指令w13、ローラ角速度観測ノイズw14、軸トルク観測ノイズw15、及び動力計角速度観測ノイズw16が入力され、制御量としてz11〜z15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z11〜z15が生成される。
FIG. 4 shows an example of a generalized plant model of the ATR unit 104 used in the present invention.
The ATR generalized plant model shown in FIG. 4 includes a roller surface driving force w11, an inverter torque control error w12, a shaft torque command w13, a roller angular velocity observation noise w14, a shaft torque observation noise w15, and a dynamometer angular velocity observation noise w16 as disturbances. Is input, and z11 to z15 are output as control amounts. Reference numeral 30 denotes an ATR controller to which observation quantities c - in1, c - in2, and c - in3 are input. The ATR controller 30 sets the parameters of the state equation for shaft torque control, executes a predetermined calculation for determining the parameters based on the algorithm so as to reduce the gain, and generates a dynamometer torque command c - out. To do. Here, c - in1 is roller angular velocity detection, c - in2 is shaft torque control deviation, and c - in3 is dynamometer angular velocity detection. In the generalized plant model, z11 to z15 are generated as control amounts.

入力された外乱には、それぞれは重み係数付加手段31(Gw1(s))〜36(Gw6(s))、及び47(Gz1(s))〜51(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31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60(Gmec(s))に入力される。手段32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33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42に出力する。手段34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35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41に出力する。手段36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45に出力する。   The input disturbances are respectively weighted individually by weighting coefficient adding means 31 (Gw1 (s)) to 36 (Gw6 (s)) and 47 (Gz1 (s)) to 51 (Gz5 (s)). The desired characteristics can be obtained. In other words, the means 31 is weighted to the vehicle driving force and has a characteristic that increases the gain at a certain constant or in a high frequency range, and sets the rotational moment torque J1.T of the roller to the mechanical system model 60 (Gmec (s)). Entered. In the means 32, the torque current control error of the inverter is weighted, and a characteristic is set such that the gain increases at a certain constant or high frequency. In the means 33, the shaft torque command is weighted, and is given a certain constant or a characteristic such that the gain is increased in a high range, and is output to the subtracting unit 42. In the means 34, the roller angular velocity observation noise is weighted so as to have a characteristic that increases the gain in a certain constant or high frequency range. In the means 35, a constant weighted to the shaft torque observation noise or a characteristic such that the gain is increased in a high range is output to the adder 41. The means 36 weights the dynamometer angular velocity observation noise and outputs it to the adding unit 45 with a certain constant or a characteristic that increases the gain in a high frequency range.

37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32において重み付けされた信号と加算部43で加算され、動力計トルクJ2.Tとして機械系モデル60に入力される。
38は第1のエンコーダ特性モデルで、機械系モデル60で算出されたローラ角速度と、手段34においてローラ角速度観測ノイズw14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たローラ角速度信号との和(加算部44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44でのローラ角速度検出信号は手段51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z15にされる。
Reference numeral 37 denotes an inverter characteristic model unit that generates an inverter response characteristic signal based on the output c - out of the ATR controller 30, and adds the weighted signal in the means 32 to the adding unit 43 to obtain a dynamometer torque J2.T. Input to the mechanical system model 60.
Reference numeral 38 denotes a first encoder characteristic model. The roller angular velocity calculated by the mechanical system model 60 and the roller angular velocity observation noise w14 are weighted by the means 34, and the gain increases at a certain constant or in a high range. The sum (at the adder 44) with the roller angular velocity signal thus received is input to detect the roller angular velocity. This signal is input to the ATR controller 30 as an observation amount of the roller angular velocity detection c - in1. Further, the roller angular velocity detection signal in the adding unit 44 is output to the means 51 and weighted, and is given a certain constant or a characteristic such that the gain is increased in a high range, and is set to a weighted roller angular velocity signal z15.

39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60からの軸トルクK12.Tと、手段35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41での)に基づいてトルクメータ特性信号を生成して減算部42に出力する。減算部42では手段33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46にも出力される。手段46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信号z13となる。また、加算部41で求められた軸トルク観測誤差信号は、手段48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z12となる。 Reference numeral 39 denotes a torque meter characteristic model for detecting shaft torque, which is based on the sum signal (in the adder 41) of the shaft torque K12.T from the mechanical system model 60 and the shaft torque observation noise weighted by the means 35. A torque meter characteristic signal is generated and output to the subtracting unit 42. The subtractor 42 performs a difference calculation with the weighted shaft torque command by the means 33 and outputs the difference signal to the ATR controller 30 as a shaft torque control deviation c - in2 and also to the means 46. In the means 46, a weight function having an integral characteristic is added to the input shaft torque control deviation so as to obtain a weight constant shaft torque control signal z13 having a certain constant or a characteristic such that the gain becomes low in a high range. Further, the shaft torque observation error signal obtained by the adder 41 is input to the means 48 and is weighted so as to have a characteristic that increases the gain in a certain constant or high frequency range, so that the weighted shaft torque signal z12. It becomes.

40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60からの動力計角速度J2.wと、手段36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45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45での和信号は手段50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z14となる。 Reference numeral 40 denotes a second encoder characteristic model for detecting the dynamometer angular velocity, which is a sum signal of the dynamometer angular velocity J2.w from the mechanical system model 60 and the dynamometer angular velocity observation error weighted by the means 36 (in the adder 45). And an encoder characteristic signal is input to the ATR controller 30 as an observation amount of the dynamometer angular velocity c - in3. Further, the sum signal in the adder 45 is weighted by the means 50, and is given a constant or a characteristic such that the gain becomes high in a high frequency, and becomes a weighted dynamometer angular velocity signal z14.

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37に出力すると共に、手段47に出力する。手段47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z11として出力する。
なお、ATR一般化プラントモデルに使用される機械系モデルは、図3と同様に構成される。
The ATR controller 30 sets the parameters of the state equation for shaft torque control based on the input observation quantities c - in1, c - in2, and c - in3, and determines the parameters based on the algorithm so that the gain is reduced. Predetermined calculation is performed, and the calculated dynamometer torque command c - out is generated and output to the inverter characteristic model unit 37 and output to the means 47. The means 47 weights the torque current command of the inverter and outputs it as a weighted torque current command signal z11 with a certain constant or a characteristic that increases the gain in a high range.
The mechanical system model used for the ATR generalized plant model is configured in the same manner as in FIG.

また、図2、及び図4で示す一般化プラントモデルにおいて、入力される各観測ノイズは任意に選択される。例えば、動力計角速度観測ノイズが省かれるばあいには、この動力計角速度観測ノイズに重み付けする手段以降の関連する各主段、もしくは機能部分は除去される。   Moreover, in the generalized plant model shown in FIG. 2 and FIG. 4, each input observation noise is arbitrarily selected. For example, when the dynamometer angular velocity observation noise is omitted, the related main stages or functional parts after the means for weighting the dynamometer angular velocity observation noise are removed.

この実施例によれば、電気慣性制御回路を構成するオブザーバとATRコントローラを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設計し、機械系の共振特性、軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性、ローラ角速度検出特性、及びインバータ応答特性を考慮した設計が可能となり、これら各特性の考慮されたトルク電流指令を得ることができる。したがって、共振特性が抑制され、より高応答で安定なシャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御が可能となるものである。また、走行抵抗値を加算する場合や、設定慣性量を変更する場合でも、容易に対応が可能となるものである。
According to this embodiment, the observer and the ATR controller constituting the electric inertia control circuit are designed by the controller design method called the H∞ control and the design method, and the resonance characteristic of the mechanical system, the shaft torque detection characteristic, the dynamometer Design that takes into account angular velocity detection characteristics, roller angular speed detection characteristics, and inverter response characteristics is possible, and a torque current command that takes these characteristics into consideration can be obtained. Therefore, resonance characteristics are suppressed, and electric inertia control of a chassis dynamometer system with higher response and stability is possible. Further, even when the running resistance value is added or when the set inertia amount is changed, it is possible to easily cope with it.

図5は本発明に使用されるオブザーバの他の例である。上記では、図2で示すコントローラ設計手法により設計され一般化プラントモデルを用いることで説明してきたが、図5のように構成してローラ表面駆動力推定値を得るようにしてもよい。すなわち、動力計角速度検出値、若しくはローラ角速度検出値と軸トルク検出値から駆動力相当の信号を推定(ローラ表面駆動力推定)し、その推定値を減算部105に出力するように構成される。ここで、G(s)はローパスフィルタにおける相対次数1次以上の任意の伝達関数、Jrollerはローラの慣性モーメント、sは微分演算をラプラス演算子sにより表現したものである。   FIG. 5 shows another example of an observer used in the present invention. In the above description, the generalized plant model is used that has been designed by the controller design method shown in FIG. 2, but it may be configured as shown in FIG. 5 to obtain the estimated roller surface driving force. That is, it is configured to estimate a dynamometer angular velocity detection value or a roller angular velocity detection value and a shaft torque detection value to estimate a driving force equivalent signal (roller surface driving force estimation) and output the estimated value to the subtraction unit 105. . Here, G (s) is an arbitrary transfer function having a relative degree of 1 or higher in the low-pass filter, Jroller is the moment of inertia of the roller, and s is a differential operation expressed by a Laplace operator s.

本発明の実施形態を示す電気慣性制御装置の構成図。The block diagram of the electric inertia control apparatus which shows embodiment of this invention. オブザーバ一般化プラントモデルの構成図。The block diagram of an observer generalized plant model. 機械系モデル図。Mechanical system model diagram. ATR一般化プラントモデルの構成図。The block diagram of an ATR generalized plant model. ローラ表面駆動力推定部(オブザーバ)の構成図。The block diagram of a roller surface driving force estimation part (observer). 電気慣性制御装置の構成図。The block diagram of an electric inertia control apparatus.

符号の説明Explanation of symbols

101… オブザーバ
102… 慣性部
103…ASR部
104… ATR部
105、106…減算部
10… コントローラ
20,60… 機械系モデル
30… ATRコントローラ
Dy…動力計
IV…インバータ
RP…電気慣性制御回路
R…ローラ
EC(EC1,EC2)…エンコーダ
TM…トルクメータ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Observer 102 ... Inertial part 103 ... ASR part 104 ... ATR part 105, 106 ... Subtraction part 10 ... Controller 20,60 ... Mechanical system model 30 ... ATR controller Dy ... Dynamometer IV ... Inverter RP ... Electric inertia control circuit R ... Roller EC (EC1, EC2) ... Encoder TM ... Torque meter

Claims (2)

シャフトを介してローラと動力計を連結し、オブザーバ部、慣性部、速度制御部、軸トルク制御部を有する電気慣性制御回路に、動力計回転信号、軸トルク信号、ローラ回転信号を入力してトルク電流指令を演算し、求めたトルク電流指令によりインバータを介して電気慣性制御を行うものにおいて、
前記オブザーバ部は軸トルク検出値、ローラもしくは動力計角速度検出値を入力してローラ表面駆動力推定値を算出すると共に、このオブザーバの出力と走行抵抗値との差信号を前記慣性部を介し入力してローラもしくは動力計角速度検出値とのPID演算を実行する速度制御コントローラで構成され、前記速度制御コントローラの出力と軸トルク検出値との偏差信号、動力計角速度検出値、及びローラ角速度検出値を入力してトルク電流指令を生成する軸トルク制御コントローラは、ATR一般化プラントモデルに基づき、H∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法により設計された軸トルク制御コントローラとを備えたことを特徴とした動力計システムの電気慣性制御装置。
A roller and a dynamometer are connected via a shaft, and a dynamometer rotation signal, a shaft torque signal, and a roller rotation signal are input to an electric inertia control circuit having an observer unit, an inertia unit, a speed control unit, and a shaft torque control unit. In the one that calculates the torque current command and performs the electric inertia control via the inverter with the obtained torque current command,
The observer unit inputs a shaft torque detection value, a roller or dynamometer angular velocity detection value, calculates a roller surface driving force estimation value, and inputs a difference signal between the output of the observer and a running resistance value via the inertia unit. And a speed control controller for executing PID calculation with the roller or dynamometer angular velocity detection value, a deviation signal between the output of the speed controller and the shaft torque detection value, a dynamometer angular velocity detection value, and a roller angular velocity detection value A shaft torque controller that generates a torque current command by inputting a torque torque controller includes a shaft torque controller designed based on an ATR generalized plant model and designed by a controller design method called H∞ control and μ design method. An electrical inertia control device for a dynamometer system.
前記ローラ表面駆動力推定値を算出するオブザーバ部は、オブザーバ一般化プラントモデルに基づき、H∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法により設計された回路で構成したことを特徴とした請求項1記載の動力計システムの電気慣性制御装置。 The observer unit for calculating the roller surface driving force estimation value is constituted by a circuit designed by a controller design method called H∞ control and μ design method based on an observer generalized plant model. Item 2. An electric inertia control device for a dynamometer system according to Item 1.
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