JP5262036B2 - シャシーダイナモメータシステムの制御方法 - Google Patents

Description

本発明は、シャシーダイナモメータシステムの制御方法に関するものである。

動力計計測システムの負荷側または駆動側で、動力計測対象の機械慣性成分を電気的に補償するために電気慣性制御方式が採られている。この電気慣性制御方式としては、特許文献１が公知となっている。この特許文献１は、軸トルク検出フィードバックを利用したもので、設置された軸トルクメータにより車両の動力伝達軸に発生する軸トルクを検出する。動力計は、軸トルクの検出値と、機械慣性分を除いた走行抵抗分のトルク設定値と、動力計の機械慣性及び設定慣性から電気慣性トルク設定値を求め、この電気慣性トルク設定値と走行抵抗分のトルク設定値との和で吸収トルクを制御する。そして、電気慣性制御のための加速度検出を不要としたことにより、電気慣性制御の応答性を高めかつ安定化した制御を可能としたことが記載されている。

軸トルクメータと動力計回転検出器を備えるシャシーダイナモメータにおいては、現在、駆動力フィードバック方式と呼称される電気慣性方式が一般的に使用されている。図１３は、動力計Ｄｙに軸トルクメータＴＭと動力計回転検出器ＥＣ１を備えたシャシーダイナモメータを示したものである。なお、Ｒは動力計Ｄｙに連結されたローラ、ＩＶはインバータ、ＥＩは電気慣性制御回路、ＥＣ２はローラ回転数を検出するためのエンコーダで、これら軸トルクメータＴＭ及びエンコーダＥＣ１，ＥＣ２によって検出された各検出信号は電気慣性制御回路ＥＩに出力し、この電気慣性制御回路ＥＩにおいて動力計トルク指令を演算してインバータＩＶに出力する。

図１４は駆動力フィードバック方式による電気慣性制御回路を示したものである。ここで、J1はローラ慣性、J2は動力計慣性、Jsetは設定慣性、wcはフィルタカットオフ周波数、T12は軸トルク、w2は動力計回転数、T2は動力計トルク指令である。
また、図１５は２ＷＤシャシーダイナモメータ構成において、シャシーダイナモメータの差速度制御では、差速度制御対象の速度比較を行ってその偏差を0になるよう制御している。4軸に独立した動力計の差動制御方式としては特許文献２が公知となっている。
シャシーダイナモシステムでは、電気慣性制御と差動制御の組み合わせが一般に適用されているが、その構成図を図１６に示す。図１６で、例えば左右の差速度を制御する場合には左右の動力計角速度の偏差を算出し、その偏差を差動ＰＩ制御部に入力し、その出力として得られる差動トルク電流指令を左右の動力計トルク電流指令に極性を逆にして加算する。
特開２００４−３６１２５５ 特開平７−２０００６

特許文献１では、動力計の機械系モデルを共振特性を持つ２慣性系としている。この特許文献１のものは、機械系の共振特性が考慮されていないため、電気慣性制御応答を高めようとすると、機械系の共振特性に起因するハンチングや発散等の不安定現象が発生する。また、シャシーダイナモメータシステムやドライブトレインベンチシステムの動力計システムでは、機械系の共振特性以外の軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性及びインバータ応答特性なども存在し、これらによる軸トルクの検出遅れやインバータのトルク応答遅れ要素なども考慮しないと、より高応答で安定した制御ができない。
また、現在の差動制御方式では、試験対象車両の駆動力が急変した場合、左右の駆動力が不平衡になっていると、その不平衡量による差速度が発生した後、差動ＰＩ制御部を通して動力計トルク電流指令に変換されるため、差速度制御の応答が遅くなる。電気慣性制御と同様に、機械系の共振特性や各遅れ要素を考慮していないため、高応答で安定な差動制御を施すことが困難となっている。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたもので、機械系の共振特性、軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性及びインバータ応答特性を考慮した電気慣性制御方法を提供することにある。

本発明の請求項１は、シャフトを介してローラと動力計を連結し、オブザーバー部、ＡＳＲ部を有する電気慣性制御回路に角速度検出信号、軸トルク検出信号を入力してトルク電流指令値を演算し、求めたトルク電流指令値によりインバータを介して電気慣性制御を行うシャシーダイナモメータを、被試験車両の左右輪用に独立して設けたシャシーダイナモメータシステムにおいて、
前記左右輪用の電気慣性制御回路は、少なくとも機械系の共振特性を考慮して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オブザーバー部、ＡＳＲ部をそれぞれ有し、各電気慣性制御回路はそれぞれ走行抵抗指令と機械損失指令との差信号を求め、求められた差信号は各電気慣性制御回路のオブザーバー部の出力信号と減算し、算出された差信号は設定電気慣性で所望値に積分する事により角速度指令を算出し、この角速度指令値と前記角速度検出値との偏差信号を角速度偏差値として前記各ＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算し、求めた動力計トルク電流指令を左右輪用のインバータに各別に出力することを特徴としたものである。

本発明の請求項２は、前記左右輪用それぞれの設定電気慣性で所望値に積分した信号を加算した後に平均化し、平均化された角速度指令値と、各別にそれぞれ検出された前記左右用の角速度検出値、及び差速度偏差設定部によって設定された差速度偏差値との加減算を実行して左右輪用それぞれの角速度偏差値を算出し、この算出値を各別にＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算することを特徴としたものである。

本発明の請求項３は、シャフトを介してローラと動力計を連結し、オブザーバー部、ＡＳＲ部を有する電気慣性制御回路に角速度検出信号、軸トルク検出信号を入力してトルク電流指令値を演算し、求めたトルク電流指令値によりインバータを介して電気慣性制御を行うシャシーダイナモメータを、被試験車両の前後左右輪用に独立して設けたシャシーダイナモメータシステムにおいて、
前後左右輪用の各電気慣性制御回路は、少なくとも機械系の共振特性を考慮して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オブザーバー部、ＡＳＲ部をそれぞれ有し、各電気慣性制御回路はそれぞれ走行抵抗指令と機械損失指令との差信号を求め、求められた差信号は各電気慣性制御回路のオブザーバー部の出力信号と各別に減算し、算出された各差信号はそれぞれ設定電気慣性で所望値に積分する事により前後左右輪用の各角速度指令を算出し、この各角速度指令と前後左右輪用の各角速度検出値との偏差信号を角速度偏差値として前記各ＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算し、求めた動力計トルク電流指令を前後左右輪用のインバータに各別に出力することを特徴としたものである。

本発明の請求項４は、前記算出された前後左右輪用の各角速度指令の積分信号のうち、前輪側の左右輪の各前輪角速度指令と後輪側の左右輪の各後輪角速度指令をそれぞれ加算した後、前輪側と後輪側でそれぞれ各別に平均化し、平均化された前後輪の各平均角速度指令値はそれぞれ各別に検出された左右用の角速度検出値、及び差速度偏差設定部によって設定された差速度偏差値との加減算を実行して左右用それぞれの角速度偏差値を算出し、各算出値を前後左右の各ＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算することを特徴としたものである。

本発明の請求項５は、前記算出された前後左右輪用の各角速度指令の積分信号の前後左右輪用を加算した後に平均化すると共に、前後輪差速度偏差設定部を設け、この設定部により設定された前後輪差速度偏差値と平均化された平均角速度指令値を前後輪用として逆極性で加算し、加算された前輪用と後輪用はそれぞれ左右輪用の角速度検出値、及び差速度偏差設定部によって設定された差速度偏差値との加減算を実行して前後左右輪用それぞれの角速度偏差値を算出し、各算出値を各別に前後左右輪用のＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算することを特徴としたものである。

本発明の請求項６は、シャフトを介してローラと動力計を連結し、オブザーバー部、ＡＳＲ部を有する電気慣性制御回路に角速度検出信号、軸トルク検出信号を入力してトルク電流指令値を演算し、求めたトルク電流指令値によりインバータを介して電気慣性制御を行うシャシーダイナモメータを、被試験車両の前後左右輪用に独立して設けたシャシーダイナモメータシステムにおいて、
被試験車両の前後輪のうち、何れか一方側の左右輪の電気慣性制御回路は、少なくとも機械系の共振特性を考慮して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オブザーバー部、ＡＳＲ部をそれぞれ有し、左右輪の各電気慣性制御回路はそれぞれ走行抵抗指令と機械損失指令との差信号を求め、求められた差信号は各電気慣性制御回路のオブザーバー部の出力信号と減算し、算出された差信号は設定電気慣性で所望値に積分して左右輪の平均角速度指令値を算出し、この平均角速度指令値と、被試験車両の前後左右輪用の各角速度検出値、及び差速度偏差設定部によって設定された差速度偏差値との加減算を各別に実行して前後左右輪用それぞれの角速度偏差値を算出し、この算出値を各別にＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算し、動力計トルク電流指令を前後左右輪用の各インバータにそれぞれ出力することを特徴としたものである。

以上のとおり、本発明によれば、２ＷＤ、４ＷＤ、或いは電気慣性制御と差動制御の組合せたシャシーダイナモメータシステムに使用される電気慣性制御回路を、少なくとも機械系の共振特性を考慮してＨ∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法に設計されものを用いたものであるから、シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制し、高応答で安定した電気慣性制御が可能となるものである。

本発明は、電気慣性制御を「Ｈ∞制御」「μ設計法」と呼称されるコントローラ設計手法により設計するための「一般化プラント」の構築手法を用いて実行するものである。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用いて図１５で示すようなシャシーダイナモメータシステムに使用される。本発明は、このようなシャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御回路におけるオブザーバー部と、ＡＳＲ部にＨ∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法により車体相当の慣性モーメントを設計し、この慣性モーメントに基づいた電気慣性制御を実行するものである。
図１は、コントローラ設計手法により設計された電気慣性制御回路の構成図を示したもので、電気慣性制御回路は、オブザーバー（ローラ表面駆動力推定）部、ＡＳＲ（速度制御）部及び慣性部［1/(EIC_ーJ.s)］を有し、電気慣性制御の設定慣性量はEIC_ーJである。

なお、μ設計法で設計されるオブザーバー部とＡＳＲ部は、出願人により既に出願済みのものであるが、本願発明の説明に先立って、その設計手法により設計されたオブザーバー部とＡＳＲ部の例を図１０〜図１２を用いて説明する。

図１０は、オブザーバー部の一般化プラントモデル図、図１１は、この一般化プラントモデル内の機械系モデルの伝達関数を示し、また、図１２はＡＳＲ部の一般化プラントモデル図をそれぞれ示したものである。図１０で示す電気慣性制御のためのオブザーバー部の一般化プラントモデルには、その外乱としてローラ表面駆動力ｗ１、動力計トルク指令ｗ２、軸トルク観測ノイズｗ３、及び動力計角速度観測ノイズｗ４が入力され、観測量Ａ，Ｂが検出されてコントローラCont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Contでは、電気慣性の状態方程式のパラメータを設定し、ゲインが小さくなるようアルゴリズムに基づいてパラメータを決定する。また、一般化プラントモデルでは、制御量としてｚ１〜ｚ４が生成される。

入力された外乱には、それぞれは重み係数付加手段Ow1(s)〜Ow4(s)、及びOz1(s)〜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Ow1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Gmec(s)に出力されると共に、減算手段に出力される。手段Ow２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に出力される。手段Ow３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、加算手段に出力される。手段Ow４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、加算手段に出力される。

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Gmec(s)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に出力する。加算手段では、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に入力される。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、加算部に出力する。加算部では、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Contに出力する。コントローラ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Oz1(s)に出力される。

手段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Oz2(s)は、軸トルクに重みをかける手段で、機械系モデルGmec(s)からの軸トルクK12.Tを入力してある定数、または、高域でゲインが高くなるような所定の特性にして軸トルク制御指令ｚ２とし出力する。手段Oz3(s)は、機械系モデルからの動力計角速度J2.wに重みをかける手段で、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような所定の特性にして重み付けされた動力計角速度指令ｚ3とし出力する。手段Oz4(s)は機械系モデルからのローラ角速度検出に重みをかける手段で、ある定数、または、高域でゲインが高くなる特性として重みつきローラ角速度指令ｚ４として出力する。

図１１で示すオブザーバー部の機械系モデルGmec(s)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、回転モーメントJ1.Tと動力計トルク信号J2.Tを入力として持ち、ローラ角速度J1.w、シャフト捩れトルクK12.T、及び動力計角速度J2.wを出力として持つ。

図１２はＡＳＲ部の一般化プラントモデル図で、外乱としてローラ表面駆動力ｗ１、インバータトルク制御誤差ｗ２、角速度指令ｗ３、軸トルク観測ノイズｗ４、及び動力計角速度観測ノイズｗ５が入力され、観測量Ａ'，Ｂ'が検出されてコントローラContに入力される。外乱信号は、実際にシャシーダイナモメータシステムが駆動されていることを想定し、その時の制御ループに発生するノイズが外乱信号となり、ここではｗ１〜ｗ５の５つになっている。コントローラContでは、電気慣性の状態方程式のパラメータを設定し、ゲインが小さくなるようアルゴリズムに基づいてパラメータを決定する。また、このＡＳＲ部の一般化プラントモデルでは、制御量としてｚ１〜ｚ４が生成される。

入力された外乱と後述する制御量ｚ１〜ｚ４には、それぞれは重み係数付加手段Gw1(s)〜Gw5(s)、及びGz1(s)〜Gz4(s)において各別に重み付けされ、所望の特性が得られるようになっている。すなわち、手段Gw1(s)では、車両駆動力にかける重みで、ある定数がかけられてローラの回転モーメントトルクJ1.Tとし機械系モデルGmec(s)に出力される。この機械系モデルGmec(s)は図１１で示すオブザーバー部の機械系モデルと同じものが使用される。手段Gw2(s)はインバータトルク制御誤差ｗ２にある定数、または、高域でゲインが高くなる特性とされ、加算手段に出力される。

手段Gw3(s)は角速度指令ｗ３にある定数、または、高域でゲインが高くなる特性とされ、減算手段に出力される。手段Gw4(s)は軸トルクの検出誤差ｗ４にかける重みで、ある定数、または、高域でゲインが高くなるような特性にされ、加算手段に出力される。手段Gw5(s)は動力計角速度の検出誤差にある定数、または、高域でゲインが高くなる特性とされて加算手段に出力される。

手段Gtm(s)は軸トルクを検出するトルクメータ特性生成手段（トルクメータ特性モデル）で、機械系モデルGmec(s)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に出力する。加算手段では、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Contに入力される。手段Genc(s)はエンコーダ特性生成手段（エンコーダ特性モデル）で、機械系モデル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、加算部に出力する。加算部では、重み付けされた動力計角速度検出誤差信号とエンコーダ特性を加算し、この加算信号は減算手段において角速度指令と差演算が実行されて動力計角速度制御の偏差信号を生成し、観測量Ｂ'としてコントローラContと手段Gin(s)に出力する。手段Gin(s)では動力計角速度制御の偏差信号に積分特性を持つ重み関数が付加され、手段Gz3(s)を介して動力計角速度制御信号ｚ３として出力される。

コントローラContでは、入力された軸トルク検出値Ａ'と動力計角速度検出値Ｂ'とを基に電気慣性の状態方程式のパラメータを設定し、ゲインが小さくなるようアルゴリズムに基づいてパラメータを決定するための所定の演算を実行し、手段Gz1(s)を介してトルク電流指令ｚ１として出力すると共に、手段Gin v(s)に出力する。手段Gin v(s)はインバータのトルク指令に対して実際に発生するトルク出力の応答特性を表すインバータ特性生成手段（インバータ特性モデル）で、応答特性としては、ある定数、または、高域でゲインが低くなるような特性にされ、そのトルク指令は加算手段において重み付インバータのトルク制御誤差と加算された後、機械系モデルへ動力計トルク信号J2.Tとして出力される。

なお、重み付けを実行する手段Gz1(s)~Gz4(s)のうち、手段Gz3(s)のみはある定数、または、高域でゲインが低くなる特性にされているが、他の手段はある定数、又は、高域でゲインが高くなる特性にされている。

このように、電気慣性制御回路のオブザーバー部とＡＳＲ部をＨ∞制御、μ設計法と呼称されるコントローラ設計手法を用いて設計したことにより所望の電気慣性制御回路が設計される。このため、機械系の共振特性、軸トルク検出特性、動力計角速度検出特性、及びインバータ応答特性など、シャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御の応答性能に影響する各特性を考慮した電気慣性制御回路の設計が可能となることにより、機械系の共振特性も抑制され、従来のものより高応答で安定なシャシーダイナモメータシステムの電気慣性制御が可能となるものである。以下本発明を実施例に基づいて説明する。

図１で示す基本的な電気慣性制御回路の構成図において、オブザーバー１では、角速度検出値w.detと軸トルク検出値SH.detを基にローラ表面駆動力推定値を演算する。減算部4においては走行抵抗指令と機械損失指令と差信号が算出され、その差信号は減算部５において推定値との差が求められる。慣性部２では、この差信号に基づいて角速度指令値が算出され、減算部６でこの算出信号から角速度検出値を差引くことで角速度偏差値としてＡＳＲ部３へ出力し、軸トルク検出値を用いて動力計のトルク電流指令が生成される。ここで、オブザーバー１とＡＳＲ部３は、図１０及び図１１で示したようなμ設計法に基づいて設計されたものが使用される。

実施例１では、図1のように構成された基本的な電気慣性制御回路を2組用い、図２で示すように左右独立の２ＷＤシャシーダイナモメータシステムに適用し、各ローラの慣性モーメントを電気慣性制御により別の慣性モーメント（車体相当の慣性モーメント）に制御するものである。すなわち、図１５で示すような左右独立の２ＷＤシャシーダイナモメータシステムに、各左右輪を個別にμ設計法でオブザーバー部１，１１、ＡＳＲ部３，１３のパラメータを設計する。オブザーバー部１、ＡＳＲ部３は左車輪シャシーダイナモメータシステム用とし、オブザーバー部１１、ＡＳＲ部１３は右車輪シャシーダイナモメータシステム用とする。各左右輪に対応する軸トルク検出と角速度検出（動力計速度またはローラ速度）を各ブロックに入力する。各オブザーバー出力信号から走行抵抗値と各左右輪の機械損失指令を減算し、慣性部２，１２は同じ電気慣性を所望の値に積分する。積分された各出力信号が各左右輪の角速度指令となり、各左右輪の速度制御をすることにより各シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制し、高応答で安定した電気慣性制御が可能となる。

図３は第２の実施例を示す電気慣性制御回路の構成図で、図２との相違点は左右の慣性部２，１２の出力側に左右速度偏差制御部２０を設けたことである。左右の慣性部２，１２の出力信号は加算部２１で加算された後、平均化部２２において平均角速度指令が生成されて加算部２４，２５に出力される。２３は差速度偏差設定部で、設定した差速度偏差指令は加算部２４，２５に逆極性で出力する。加算部２４，２５では、入力された角速度検出信号と平均角速度指令、及び差速度偏差指令の加減算を実行し、その結果を角速度偏差として左右のＡＳＲ部３，１３に出力して左右輪の差速度制御をする。

この実施例によれば、第１の実施例と同様に左右各シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制し、高応答で安定した電気慣性制御が可能となる他、次の効果を有する。すなわち、図１５で示す２ＷＤシャシーダイナモメータシステムでは、試験対象車両の駆動力が急変した場合、左右の駆動力が不平衡になっていると、その不平衡量による差速度が発生するが、この実施例では左右速度偏差制御部２０を設け、任意に設定する差速度偏差設定を左右の動力計トルク電流指令に極性を逆にして加算することにより、左右平衡した制御が高応答で安定した制御が可能となる。また、図１６で示した従来方式の差動ＰＩ制御部は不要になるため、差動ＰＩ制御応答に干渉されない。このため、シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制するＡＳＲ２部の使用が可能となって、高応答で安定した差速度制御が可能となる。

図４は、本発明を４ＷＤに適用した場合の４ＷＤ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ある。図４で示す４ＷＤシャシーダイナモメータシステムは、左前輪用シャシーダイナモメータLFDy、右前輪用シャシーダイナモメータRFDy、左後輪用シャシーダイナモメータLRDy、及び右後輪用シャシーダイナモメータRRDyを有し、それぞれは独立してコントローラContにより制御される。その際、各シャシーダイナモメータのローラ慣性モーメントを電気慣性制御により車体相当の慣性モーメントに制御されるが、そのために、コントローラContには、図５で示す電気慣性制御回路が内設されている。この電気慣性制御回路は、図２で示した電気慣性制御回路を２組用いて左右の前輪用と左右の後輪用に使用されるもの、その構成については図２と同様であるので省略するが、各手段の符合に前輪用についてはＦを、また、後輪用についてはＲを付している。

この実施例によれば、４ＷＤシャシーダイナモメータシステムにおける前後左右輪を個別にμ設計法にて各オブザーバー部と各ＡＳＲ部のパラメータを設計する。前後左右に対応する軸トルク検出と角速度検出（動力計速度又はローラ速度）をそれぞれのオブザーバー部とＡＳＲ部に入力する。各オブザーバー出力から走行抵抗と各前後左右輪の機械損失指令を減算し、各慣性部に出力する。各慣性部は同じ設定電気慣性を所望の値に設定し積分する。積分された各出力信号が各前後左右の角速度指令になり、速度制御することにより各シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制し、高応答で安定した電気慣性制御が可能となる。

図６は４ＷＤシャシーダイナモメータシステムに適用される電気慣性制御回路の構成図である。この実施例は図３で示す回路を２組用いて左右の前輪用と左右の後輪用に使用されるもので、その構成については図３と同様であるので省略する。前後左右独立の４ＷＤシャシーダイナモメータシステムでは、試験対象車両の駆動力が急変した場合、左右の駆動力が不平衡になっていると、その不平衡量による差速度が発生する。

この実施例によれば、前輪用の慣性部２，１２の各出力信号から平均化部２２において前輪左右の平均角速度指令を算出し、また、後輪用の慣性部２，１２の各出力信号から平均化部２２で後輪左右の平均角速度指令を算出する。差速度偏差設定部２３で任意に設定する前輪左右の差速度偏差設定値を前輪左右の動力計トルク電流指令に逆極性にして加算する。また、任意に設定する後輪左右の差速度偏差設定値を後輪左右の動力計トルク電流指令に逆極性にして加算することで前輪と後輪の独立した左右の差速度制御をした、高応答で安定した電気慣性制御が可能となる。更に、各シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制し、高応答で安定した差速度制御が可能となる。

図７は第５の実施例を示す電気慣性制御回路の構成図を示したものである。この実施例は、４ＷＤシャシーダイナモメータシステムで各シャシーダイナモメータのローラ慣性モーメントを電気慣性制御により車体相当の慣性モーメントに制御すると共に、設定した左右速度偏差と設定した前後速度偏差を制御するものである。図１〜図６と同一部分、若しくは相当する部分に同一符号を付してその説明を省略する。３０は前後輪差速度偏差設定部で、前後輪の差速度偏差値が任意に設定される。３１Ｆは前輪左右の差速度偏差設定部、３１Ｒは後輪左右の差速度偏差設定部、３２は加算部で、慣性部２Ｆ、１２Ｆ，２Ｒ，１２Ｒの各出力信号を入力して加算した後、平均化部３３で平均角速度指令を算出し、動力計トルク電流指令として加算部３４Ｆ、３４Ｒに出力する。

前後輪差速度偏差設定部３０により設定された前後輪差速度偏差設定値は、加算部３４Ｆ、３４Ｒに一方を逆極性（ここでは３４Ｒ側が逆極性）に加算され、加算部２４Ｆ、２５Ｆ、２４Ｒ、２５Ｒに出力される。加算部２４Ｆ、２５Ｆでは前輪左右の角速度検出値と差速度偏差設定部３１Ｆにより設定された差速度偏差設定値との加減算がそれぞれ実行され、各算出値は角速度偏差値として前輪左右のＡＳＲ部３Ｆ、１３Ｆにそれぞれ入力され、前輪左右の動力計トルク電流指令として出力される。一方後輪側においても同様にして演算され、後輪左右の動力計トルク電流指令として出力される。

この実施例によれば、４輪独立の４ＷＤシャシーダイナモメータシステムの前輪と後輪の左右速度偏差制御と前後輪速度偏差制御をした、高応答で安定した電気慣性制御が可能となる。また、各シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制するＡＳＲ部を使用しているため、高応答で安定した差速度制御が可能となる。

図８は第６の実施例を示す電気慣性制御回路の構成図を示したものである。この実施例は、４ＷＤシャシーダイナモメータシステムの前輪ローラ慣性モーメントを電気慣性制御により車体相当の慣性モーメントに制御すると共に、設定した前輪左右速度偏差を制御し、後輪左右は前輪に追従させたものである。
すなわち、前輪用の平均化部２２Ｆにおいて算出された前輪左右の平均角速度指令は、前輪用の加算部２４Ｆ，２５Ｆに出力される他、後輪用の加算部２４Ｒ，２５Ｒにも出力される。各加算部で算出された角速度偏差値は前輪左右のＡＳＲ部３Ｆ、１３Ｆと後輪用の左右のＡＳＲ部３Ｒ、１３Ｒにもそれぞれ入力されて前後輪左右の動力計トルク電流指令として出力される。

この実施例によれば、４輪独立の４ＷＤシャシーダイナモメータシステムの前輪左右の速度偏差制御と後輪が前輪の速度に追従する制御が可能となり高応答で安定した電気慣性制御ができる。また、各シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制するＡＳＲ部を使用しているため、高応答で安定した差速度制御が可能となる。

図９は第７の実施例を示す電気慣性制御回路の構成図を示したものである。この実施例は、４ＷＤシャシーダイナモメータシステムの後輪ローラ慣性モーメントを電気慣性制御により車体相当の慣性モーメントに制御すると共に、設定した後輪左右速度偏差を制御し、前輪左右は後輪に追従させたものである。
すなわち、後輪用の平均化部２２Ｒにおいて算出された後輪左右の平均角速度指令は、後輪用の加算部２４Ｒ，２５Ｒに出力される他、後前輪用の加算部２４Ｆ，２５Ｆにも出力される。各加算部で算出された角速度偏差値は後輪左右のＡＳＲ部３Ｒ、１３Ｒと前輪用の左右のＡＳＲ部３Ｆ、１３Ｆにもそれぞれ入力されて前後輪左右の動力計トルク電流指令として出力される。

この実施例によれば、４輪独立の４ＷＤシャシーダイナモメータシステムの後輪左右の速度偏差制御と前輪が後輪の速度に追従する制御が可能となり高応答で安定した電気慣性制御ができる。また、各シャシーダイナモメータの機械共振特性を抑制するＡＳＲ部を使用しているため、高応答で安定した差速度制御が可能となる。

本発明に適用される電気慣性制御回路の構成図 本発明の電気慣性制御回路の構成図 本発明の他（実施例２）の電気慣性制御回路の構成図 ４ＷＤシャシーダイナモメータシステムの構成図 ４ＷＤ用電気慣性制御回路の構成図 ４ＷＤ用の他（実施例４）の電気慣性制御回路の構成図 ４ＷＤ用の他（実施例５）の電気慣性制御回路の構成図 ４ＷＤ用の他（実施例６）の電気慣性制御回路の構成図 ４ＷＤ用の他（実施例７）の電気慣性制御回路の構成図 本発明に使用されるオブザーバーの一般化プラントモデルの模式図 オブザーバー部の機械系モデル模式図 本発明に使用されるＡＳＲの一般化プラントモデルの模式図 シャシーダイナモメータシステムの構成図 駆動力フィードバック方式の電気慣性制御回路の構成図 ２ＷＤシャシーダイナモメータシステムの構成図 電気慣性制御と差動制御組合せ方式の構成図

符号の説明

１、１１… オブザーバー
２、１２… 慣性部
３、１３… ＡＳＲ部
２０… 左右速度偏差制御部
２３… 差速度偏差設定部
３０… 前後輪差速度偏差設定部

Claims (6)

1. シャフトを介してローラと動力計を連結し、オブザーバー部、ＡＳＲ部を有する電気慣性制御回路に角速度検出信号、軸トルク検出信号を入力してトルク電流指令値を演算し、求めたトルク電流指令値によりインバータを介して電気慣性制御を行うシャシーダイナモメータを、被試験車両の左右輪用に独立して設けたシャシーダイナモメータシステムにおいて、
   前記左右輪用の電気慣性制御回路は、少なくとも機械系の共振特性を考慮して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オブザーバー部、ＡＳＲ部をそれぞれ有し、左右輪用の各電気慣性制御回路は走行抵抗指令と機械損失指令との差信号を求め、求められた差信号は各電気慣性制御回路のオブザーバー部の出力信号と減算し、算出された差信号は設定電気慣性で所望値に積分する事により角速度指令を算出し、この角速度指令値と前記角速度検出値との偏差信号を角速度偏差値として前記各ＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算し、求めた動力計トルク電流指令を左右輪用のインバータに各別に出力することを特徴としたシャシーダイナモメータシステムの制御方法。
2. 前記左右輪用それぞれの設定電気慣性で所望値に積分した信号を加算した後に平均化し、平均化された角速度指令値と、各別にそれぞれ検出された前記左右用の角速度検出値、及び差速度偏差設定部によって設定された差速度偏差値との加減算を実行して左右輪用それぞれの角速度偏差値を算出し、この算出値を各別にＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算することを特徴とした請求項１記載のシャシーダイナモメータシステムの制御方法。
3. シャフトを介してローラと動力計を連結し、オブザーバー部、ＡＳＲ部を有する電気慣性制御回路に角速度検出信号、軸トルク検出信号を入力してトルク電流指令値を演算し、求めたトルク電流指令値によりインバータを介して電気慣性制御を行うシャシーダイナモメータを、被試験車両の前後左右輪用に独立して設けたシャシーダイナモメータシステムにおいて、
   前後左右輪用の各電気慣性制御回路は、少なくとも機械系の共振特性を考慮して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オブザーバー部、ＡＳＲ部をそれぞれ有し、各電気慣性制御回路はそれぞれ走行抵抗指令と機械損失指令との差信号を求め、求められた差信号は各電気慣性制御回路のオブザーバー部の出力信号と各別に減算し、算出された各差信号はそれぞれ設定電気慣性で所望値に積分する事により前後左右輪用の各角速度指令を算出し、この各角速度指令と前後左右輪用の各角速度検出値との偏差信号を角速度偏差値として前記各ＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算し、求めた動力計トルク電流指令を前後左右輪用のインバータに各別に出力することを特徴としたシャシーダイナモメータシステムの制御方法。
4. 前記算出された前後左右輪用の各角速度指令の積分信号のうち、前輪側の左右輪の各前輪角速度指令と後輪側の左右輪の各後輪角速度指令をそれぞれ加算した後、前輪側と後輪側でそれぞれ各別に平均化し、平均化された前後輪の各平均角速度指令値はそれぞれ各別に検出された左右用の角速度検出値、及び差速度偏差設定部によって設定された差速度偏差値との加減算を実行して左右用それぞれの角速度偏差値を算出し、各算出値を前後左右の各ＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算することを特徴とした請求項３記載のシャシーダイナモメータシステムの制御方法。
5. 前記算出された前後左右輪用の各角速度指令の積分信号の前後左右輪用を加算した後に平均化すると共に、前後輪差速度偏差設定部を設け、この設定部により設定された前後輪差速度偏差値と平均化された平均角速度指令値を前後輪用として逆極性で加算し、加算された前輪用と後輪用はそれぞれ左右輪用の角速度検出値、及び差速度偏差設定部によって設定された差速度偏差値との加減算を実行して前後左右輪用それぞれの角速度偏差値を算出し、各算出値を各別に前後左右輪用のＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算することを特徴とした請求項３記載のシャシーダイナモメータシステムの制御方法。
6. シャフトを介してローラと動力計を連結し、オブザーバー部、ＡＳＲ部を有する電気慣性制御回路に角速度検出信号、軸トルク検出信号を入力してトルク電流指令値を演算し、求めたトルク電流指令値によりインバータを介して電気慣性制御を行うシャシーダイナモメータを、被試験車両の前後左右輪用に独立して設けたシャシーダイナモメータシステムにおいて、
   被試験車両の前後輪のうち、何れか一方側の左右輪の電気慣性制御回路は、少なくとも機械系の共振特性を考慮して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オブザーバー部、ＡＳＲ部をそれぞれ有し、左右輪の各電気慣性制御回路はそれぞれ走行抵抗指令と機械損失指令との差信号を求め、求められた差信号は各電気慣性制御回路のオブザーバー部の出力信号と減算し、算出された差信号は設定電気慣性で所望値に積分して左右輪の平均角速度指令値を算出し、この平均角速度指令値と、被試験車両の前後左右輪用の各角速度検出値、及び差速度偏差設定部によって設定された差速度偏差値との加減算を各別に実行して前後左右輪用それぞれの角速度偏差値を算出し、この算出値を各別にＡＳＲ部にそれぞれ出力して動力計トルク電流指令を演算し、動力計トルク電流指令を前後左右輪用の各インバータにそれぞれ出力することを特徴としたシャシーダイナモメータシステムの制御方法。

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