JP5951321B2 - Electronic control unit - Google Patents

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Description

本発明は、電子制御装置に関し、特に、車両の制御対象機器に対してスライディングモード制御を実行する電子制御装置に関する。   The present invention relates to an electronic control device, and more particularly to an electronic control device that executes sliding mode control on a control target device of a vehicle.

近年、自動二輪車等の車両の内燃機関用の電子制御装置、例えば、電子制御スロットル装置においては、スロットル弁を駆動することで、その制御に関する制御量を所望の目標値にフィードバック制御することが行われるようになってきている。   In recent years, in an electronic control device for an internal combustion engine of a vehicle such as a motorcycle, for example, an electronic control throttle device, a control amount related to the control is feedback controlled to a desired target value by driving a throttle valve. It has come to be.

かかるフィードバック制御の処理において、例えばPID(Proportional−Integral−Derivative)制御を用いることが一般的であるが、そのPID制御は、一般に、外乱等に影響に対する制御の安定性を確保することが困難であったり、入力項に係わるゲイン設定が難しい等の傾向が見受けられる。   In such feedback control processing, for example, PID (Proportional-Integral-Derivative) control is generally used. However, it is generally difficult to ensure the stability of the control against the influence of disturbance or the like. There is a tendency that the gain setting related to the input term is difficult.

そこで、車両の内燃機関用の電子制御装置において、切換関数を用いて、その制御に関する制御量を所望の目標値に制御するスライディングモード制御を適用することが提案されてきている。   Therefore, it has been proposed to apply a sliding mode control that uses a switching function to control a control amount related to the control to a desired target value in an electronic control device for an internal combustion engine of a vehicle.

特許文献1は、スライディングモード制御を利用したコントローラに関し、制御量とその目標値との偏差、及びかかる偏差の時間微分値(偏差の変化速度)を状態量とする切換関数を用いることを提案している。   Patent document 1 relates to a controller using sliding mode control, and proposes to use a switching function having a deviation between a controlled variable and a target value thereof and a time differential value of the deviation (change speed of deviation) as a state variable. ing.

特開昭63−148302号JP 63-148302 A

本発明者の検討によれば、特許文献1における構成を電子制御スロットル装置に適用したとすれば、その制御量としてのスロットル弁の開度量をその目標値に収束するように制御するために、スライディングモード制御処理により制御入力を生成し、その制御入力に基づいて操作量を決定し、スロットル弁のアクチュエータを作動させるように構成することが考えられる。   According to the study of the present inventor, if the configuration in Patent Document 1 is applied to an electronically controlled throttle device, in order to control the throttle valve opening amount as the control amount so as to converge to the target value, It is conceivable that the control input is generated by the sliding mode control process, the operation amount is determined based on the control input, and the actuator of the throttle valve is operated.

このようにスライディングモード制御を用いた電子制御スロットル装置によれば、原理的には、制御対象であるスロットル弁の複数の状態量を変数とする切換関数によって規定される切換平面上に、かかる複数の状態量を到達させ、更にそれらの状態量を切換平面上に拘束しつつ切換平面上の平衡点(各状態量がそれぞれの目標値に合致する点)に収束させるように構成することができる。ここで、スライディングモード制御は、原理的には、状態量を切換平面上に到達させさえすれば、かかる状態量は外乱等の影響をほとんど受けることなく、極めて安定に切換平面上の平衡点に収束させることができるという特性を有している。   In this way, according to the electronically controlled throttle device using the sliding mode control, in principle, such a plurality of the plurality of state values on the switching plane defined by the switching function having a plurality of state quantities of the throttle valve to be controlled as variables. Can be configured to converge to an equilibrium point (a point where each state quantity matches each target value) on the switching plane while constraining these state quantities on the switching plane. . Here, in the sliding mode control, in principle, as long as the state quantity reaches the switching plane, the state quantity is hardly affected by disturbances or the like, and is very stably set to the equilibrium point on the switching plane. It has the characteristic that it can be made to converge.

しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献1における構成においては、制御量とその目標値との偏差、及びかかる偏差の時間微分値(偏差の変化速度)を状態量とする切換関数を用いる構成を有するものであるため、かかる偏差の変化速度を演算するには、現在の偏差から前回の偏差を引き、それをサンプリングタイム(時間間隔)で除することで
、偏差の変化速度を求めることが必要となる。このため、かかる時間間隔の計測と時間間隔で除する演算処理が煩雑となり、構成が煩雑なものとなると共にランプ応答性等の制御の応答性が低減される傾向があると考えられ、改良の余地がある。
However, according to the study of the present inventor, in the configuration in Patent Document 1, a switching function having a state quantity that is a deviation between a controlled variable and its target value and a time differential value (deviation change speed) of the deviation is provided. In order to calculate the rate of change of this deviation, subtract the previous deviation from the current deviation and divide it by the sampling time (time interval) to obtain the rate of change of the deviation. It will be necessary. For this reason, the time interval measurement and the calculation processing divided by the time interval become complicated, the configuration becomes complicated, and the control responsiveness such as lamp response tends to be reduced. There is room.

本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、演算処理を簡素化することができると共に、ランプ応答性等の制御応答性を向上させたスライディングモード制御を実行することができる電子制御装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made through the above-described studies, and can simplify the arithmetic processing and can perform sliding mode control with improved control responsiveness such as lamp responsiveness. The purpose is to provide.

以上の目的を達成するべく、本発明は、第1の局面において、スライディングモード制御処理を実行することにより、制御対象機器からの制御量が目標量となるよう前記制御対象機器に操作量を出力するスライディングモードコントローラ部を備え、前記スライディングモードコントローラ部は、複数の状態量を変数とする切換関数により切換線又は切換平面を規定して、前記複数の状態量が前記切換線又は前記切換平面において平衡状態に収束するように制御入力を算出すると共に、前記制御入力に基づく前記操作量を前記制御対象機器に出力する電子制御装置において、前記複数の状態量は、第1の状態量と第2の状態量とから成り、前記スライディングモードコントローラ部は、前記制御量と前記目標量との偏差である偏差量を前記第1の状態量に設定すると共に前記偏差量の変化量である偏差変化量を前記第2状態量に設定した前記切換関数を用いて、前記スライディングモード制御処理を一定の時間周期で実行しながら、前記一定の時間周期毎に、今回の周期で検出した前記制御量と前記目標量との偏差である今回偏差量と、前記今回偏差量と前記今回の周期よりも以前の過去の周期で算出した過去偏差量との差である今回偏差変化量と、を算出し、前記今回偏差量と前記今回偏差変化量とを前記第1の状態量及び前記第2の状態量に代入して前記切換関数の値を算出し、前記切換関数は、前記偏差変化量に乗算される係数を含み、前記係数は、前記第1の状態量及び前記第2の状態量が前記スライディングモード制御における平衡状態に収束する収束特性を規定する減衰特性成分と、前記一定の時間周期の周期長と同一の時間長を有する時間成分と、から成り、前記スライディングモードコントローラ部は、前記一定の時間周期毎に、前記目標量に対する前記制御量の安定度合いを判断し、前記目標量に対して前記制御量が安定した状態にあると判断したときには、前記偏差変化量を算出するための前記今回の周期と前記過去の周期との時間間隔を、前記一定の時間周期の周期長と同一の時間長ずつ延長自在であることを特徴とする電子制御装置である。 In order to achieve the above object, in the first aspect, the present invention outputs an operation amount to the control target device so that the control amount from the control target device becomes a target amount by executing a sliding mode control process. A sliding mode controller unit, wherein the sliding mode controller unit defines a switching line or a switching plane by a switching function having a plurality of state variables as variables, and the plurality of state quantities are in the switching line or the switching plane. In the electronic control device that calculates a control input so as to converge to an equilibrium state and outputs the operation amount based on the control input to the control target device, the plurality of state amounts include a first state amount and a second state amount. The sliding mode controller unit calculates a deviation amount that is a deviation between the control amount and the target amount. The sliding mode control process is executed at a constant time period using the switching function in which the deviation change amount, which is the change amount of the deviation amount, is set as the second state amount. At a certain time period, a current deviation amount that is a deviation between the control amount detected in the current cycle and the target amount, and a past calculated in the previous cycle before the current deviation amount and the current cycle. A current deviation change amount that is a difference from the deviation amount is calculated, and the current deviation amount and the current deviation change amount are substituted into the first state amount and the second state amount, and A value is calculated, and the switching function includes a coefficient to be multiplied by the deviation change amount, and the coefficient causes the first state amount and the second state amount to converge to an equilibrium state in the sliding mode control. Decreasing convergence characteristics The sliding mode controller unit is configured to stabilize the control amount with respect to the target amount for each constant time period. When the degree is determined and it is determined that the control amount is stable with respect to the target amount, the time interval between the current cycle and the past cycle for calculating the deviation change amount is set to an electronic control device according to claim extension freely der Rukoto by the same duration and period length of the predetermined time period.

また、本発明は、かかる第の局面に加えて、前記スライディングモードコントローラ部は、前記目標量に対する前記制御量の前記安定度合いに応じて前記減衰特性成分を変更自在であることを第の局面とする。 The present invention, in addition to such a first aspect, the sliding mode controller unit, the control amount of the stabilizing degree of the second it is freely change the damping characteristic component according to with respect to the target amount Let it be a situation.

また、本発明は、かかる第1又はの局面に加えて、 前記スライディングモードコントローラ部は、前記偏差変化量を算出するための前記今回の周期と前記過去の周期との時間間隔を、前記制御対象機器における前記操作量が入力されてから制御量を出力するまでの応答遅れ時間以上に設定することを第の局面とする。 Further, the present invention, in addition to the first or second aspect, the sliding mode controller unit, the time interval between the current cycle and the past cycle for calculating the deviation change amount, A third aspect is to set the response delay time from the input of the manipulated variable in the control target device to the output of the controlled variable being longer than the response delay time.

本発明の第1の局面における電子制御装置においては、スライディングモードコントローラ部が、制御量と目標量との偏差である偏差量を第1の状態量に設定すると共に偏差量の変化量である偏差変化量を第2状態量に設定した切換関数を用いて、スライディングモ
ード制御処理を一定の時間周期で実行しながら、一定の時間周期毎に、今回の周期で検出した制御量と目標量との偏差である今回偏差量と、今回偏差量と今回の周期よりも以前の過去の周期で算出した過去偏差量との差である今回偏差変化量と、を算出し、今回偏差量と今回偏差変化量とを第1の状態量及び第2の状態量に代入して切換関数の値を算出することにより、偏差の時間微分値(偏差の変化速度)自体を計算することが無くなるため、演算処理を簡素化することができると共に、ランプ応答性等の制御応答性を向上させたスライディングモード制御を実行することができる。
In the electronic control device according to the first aspect of the present invention, the sliding mode controller unit sets the deviation amount, which is the deviation between the control amount and the target amount, as the first state amount, and the deviation that is the variation amount of the deviation amount. Using the switching function in which the amount of change is set to the second state quantity, the sliding mode control process is executed at a constant time period, and the control amount detected at the current period and the target amount are executed every constant time period. The current deviation amount, which is a deviation, and the current deviation change amount, which is the difference between the current deviation amount and the past deviation amount calculated in the past cycle before the current cycle, are calculated, and the current deviation amount and the current deviation change are calculated. By calculating the value of the switching function by substituting the quantity into the first state quantity and the second state quantity, it is not necessary to calculate the time differential value (deviation change speed) itself of the deviation. Can be simplified Rutotomoni may perform sliding mode control with improved control response of the lamp response, and the like.

更に、本発明の第の局面における電子制御装置においては、切換関数が、偏差変化量に乗算される係数を含み、かかる係数が、第1の状態量及び第2の状態量がスライディングモード制御における平衡状態に収束する収束特性を規定する減衰特性成分と、一定の時間周期の周期長と同一の時間長を有する時間成分と、から成るものであるため、第1の状態量及び第2の状態量を平衡状態へと導くと共に、かかる状態量の内の一方の偏差変化量を一定の制御周期の周期長で除することができ、演算処理を確実に簡素化することができる。 Further , in the electronic control device according to the first aspect of the present invention, the switching function includes a coefficient to be multiplied by the deviation change amount, and the first state quantity and the second state quantity are in sliding mode control. And the time characteristic having the same time length as the period length of the constant time period, and the first state quantity and the second state quantity. It is possible to guide the state quantity to the equilibrium state and to divide one of the change amounts of the state quantities by the period length of a certain control period, thereby reliably simplifying the arithmetic processing.

更に、本発明の第の局面における電子制御装置においては、スライディングモードコントローラ部が、一定の時間周期毎に、目標量に対する制御量の安定度合いを判断し、目標量に対して制御量が安定した状態にあると判断したときには、偏差変化量を算出するための今回の周期と過去の周期との時間間隔を、一定の時間周期の周期長と同一の時間長ずつ延長自在であることにより、目標量に対する制御量が安定している場合に最適な状態で、確実に偏差変化量を算出することができる。 Furthermore , in the electronic control device according to the first aspect of the present invention, the sliding mode controller unit determines the degree of stability of the control amount with respect to the target amount at a certain time period, and the control amount is stable with respect to the target amount. When it is determined that it is in the state, the time interval between the current cycle and the past cycle for calculating the deviation change amount can be extended by the same time length as the cycle length of a certain time cycle, When the control amount with respect to the target amount is stable, the deviation change amount can be reliably calculated in an optimum state.

また、、本発明の第の局面における電子制御装置においては、スライディングモードコントローラ部が、目標量に対する制御量の安定度合いに応じて減衰特性成分を変更自在であることにより、偏差変化量に乗算される係数の値を変更でき、制御量に含まれるノイズ成分の影響を排して外乱の影響を受けにくい態様で、切換関数の値を算出することができる。 Further, in the electronic control device according to the second aspect of the present invention, the sliding mode controller unit can change the attenuation characteristic component according to the degree of stability of the control amount with respect to the target amount, thereby multiplying the deviation change amount. The value of the switching function can be calculated in such a manner that the influence of the noise component included in the controlled variable is eliminated and the influence of the disturbance is less likely to be affected.

また、、本発明の第の局面における電子制御装置においては、スライディングモードコントローラ部が、偏差変化量を算出するための今回の周期と過去の周期との時間間隔を、制御対象機器における操作量が入力されてから制御量を出力するまでの応答遅れ時間以上に設定することにより、制御量が出力されない無駄時間を考慮してかかる時間間隔を設定することができ、確実に偏差変化量を算出することができる。 Further, in the electronic control device according to the third aspect of the present invention, the sliding mode controller unit determines the time interval between the current cycle and the past cycle for calculating the deviation change amount as the operation amount in the control target device. By setting a time longer than the response delay time from when the control is input until the control amount is output, the time interval can be set in consideration of the dead time during which the control amount is not output, and the deviation change amount is calculated reliably. can do.

図1は、本発明の実施形態において、スライディングモード制御を実行する電子制御装置の構成を示すブロック図である。FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of an electronic control device that executes sliding mode control in an embodiment of the present invention. 図2(a)は、本実施形態における電子制御装置のスライディングモードコントローラ部の算出処理の流れを示すフローチャートであり、図2(b)は、図2(a)のフローチャートの算出処理中の切換関数の算出処理の流れを示すフローチャートである。FIG. 2A is a flowchart showing a flow of calculation processing of the sliding mode controller unit of the electronic control device in the present embodiment, and FIG. 2B is switching during calculation processing of the flowchart of FIG. It is a flowchart which shows the flow of a calculation process of a function. 図3は、本実施形態における電子制御装置のスライディングモードコントローラ部の算出処理中の切換関数の算出処理を説明するタイミングチャートである。FIG. 3 is a timing chart for explaining the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit of the electronic control device according to this embodiment.

以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における電子制御装置につき、詳細に説明する。   Hereinafter, an electronic control device according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings as appropriate.

〔電子制御装置の構成〕
まず、図1を参照して、本実施形態におけるスライディングモード制御を実行する電子制御装置の構成につき、詳細に説明する。
[Configuration of electronic control unit]
First, with reference to FIG. 1, the configuration of an electronic control device that executes sliding mode control in the present embodiment will be described in detail.

図1は、本実施形態において、スライディングモード制御を実行する電子制御装置の構成を示すブロック図である。   FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration of an electronic control device that executes sliding mode control in the present embodiment.

図1に示すように、本実施形態における電子制御装置1は、図示を省略する車両、典型的には自動二輪車や自動四輪車に搭載され、車両に搭載されたバッテリから供給される電力を利用して動作し、車両の各種構成要素を制御自在な制御装置であり、図示を省略するメモリ等を備える。また、電子制御装置1は、目標量算出部10と、スライディングモードコントローラ部20と、を備えている。スライディングモードコントローラ部20は、切換関数算出部22、制御入力算出部24、及び操作量処理部26を備えている。かかる目標量算出部10、スライディングモードコントローラ部20、切換関数算出部22、制御入力算出部24、及び操作量処理部26は、いずれも演算処理装置の機能ブロックとして示す。また、電子制御装置1は、入力機器30に電気的に接続された入力検出器40、並びに互いに電気的に接続された制御対象機器50及び制御量検出器60に対して、各々電気的に接続されている。かかる制御対象機器50は、アクチュエータ52と、アクチュエータ52で駆動される制御対象部材54と、を有する。なお、アクチュエータ52は、制御対象機器50の外部に別体に設けられていてもよい。また、制御量検出器60は、制御対象機器50に内蔵されていてもよい。   As shown in FIG. 1, the electronic control device 1 according to the present embodiment is mounted on a vehicle (not shown), typically a motorcycle or a four-wheeled vehicle, and uses electric power supplied from a battery mounted on the vehicle. It is a control device that operates by using it and can control various components of the vehicle, and includes a memory (not shown). In addition, the electronic control device 1 includes a target amount calculation unit 10 and a sliding mode controller unit 20. The sliding mode controller unit 20 includes a switching function calculation unit 22, a control input calculation unit 24, and an operation amount processing unit 26. The target amount calculation unit 10, the sliding mode controller unit 20, the switching function calculation unit 22, the control input calculation unit 24, and the operation amount processing unit 26 are all shown as functional blocks of the arithmetic processing device. In addition, the electronic control device 1 is electrically connected to the input detector 40 electrically connected to the input device 30 and the control target device 50 and the control amount detector 60 electrically connected to each other. Has been. The control target device 50 includes an actuator 52 and a control target member 54 driven by the actuator 52. The actuator 52 may be provided separately outside the control target device 50. Further, the control amount detector 60 may be built in the control target device 50.

ここで、本実施形態における電子制御装置1が自動二輪車や自動四輪車といった車両に搭載される場合には、入力機器30は、典型的には、運転者がアクセル操作量を与えるアクセルペダルやアクセルグリップであり、入力検出器40は、入力機器30に与えられた操作位置や印加された入力量、つまりアクセルペダルやアクセルグリップのアクセル開度を電気的に検出する検出器である。また、かかる場合、制御対象機器50は、典型的には、内燃機関に対する空気量を制御する電子制御スロットル装置であって、アクチュエータ52は電動モータであり、制御対象部材54はスロットルバルブである。かかる場合、典型的には、電動モータであるアクチュエータ52は、スロットルバルブである制御対象部材54の動作位置、つまり開度を可変とする。また、制御量検出器60は、制御対象部材54の開度といった動作位置を検出する検出器である。   Here, when the electronic control device 1 according to the present embodiment is mounted on a vehicle such as a motorcycle or a four-wheeled vehicle, the input device 30 typically includes an accelerator pedal that gives a driver an accelerator operation amount, It is an accelerator grip, and the input detector 40 is a detector that electrically detects an operation position given to the input device 30 and an applied input amount, that is, an accelerator opening of an accelerator pedal or an accelerator grip. In such a case, the control target device 50 is typically an electronically controlled throttle device that controls the amount of air to the internal combustion engine, the actuator 52 is an electric motor, and the control target member 54 is a throttle valve. In such a case, typically, the actuator 52 that is an electric motor makes the operation position, that is, the opening degree of the control target member 54 that is a throttle valve variable. The control amount detector 60 is a detector that detects an operation position such as the opening degree of the control target member 54.

詳しくは、入力機器30は、それに与えられた操作位置や印加された入力量を電気信号として入力検出器40に出力し、入力検出器40は、かかる電気信号から入力機器30に印加された入力量を検出し、検出した入力検出量を電気信号として目標量算出部10に出力する。また、制御量検出器60は、制御対象部材54の動作位置を検出して、検出した動作位置を電気信号として目標量算出部10に出力する。   Specifically, the input device 30 outputs the operation position given thereto and the applied input amount to the input detector 40 as an electric signal, and the input detector 40 inputs the input applied to the input device 30 from the electric signal. The amount is detected, and the detected input detection amount is output to the target amount calculation unit 10 as an electrical signal. In addition, the control amount detector 60 detects the operation position of the control target member 54 and outputs the detected operation position to the target amount calculation unit 10 as an electrical signal.

目標量算出部10は、入力検出器40に電気的に接続されており、入力検出器40からの電気信号を受け、入力検出器40が検出した入力検出値に応じて目標量を算出する。かかる目標量は、アクチュエータ52の駆動を介し制御対象部材54に対して、入力機器30に印加された入力量に応じた所要の動作位置を与えるための値である。目標量算出部10は、算出した目標量を電気信号として切換関数算出部22及び制御入力算出部24に各々出力する。   The target amount calculation unit 10 is electrically connected to the input detector 40, receives an electric signal from the input detector 40, and calculates a target amount according to the input detection value detected by the input detector 40. Such a target amount is a value for giving a required operation position corresponding to the input amount applied to the input device 30 to the control target member 54 through driving of the actuator 52. The target amount calculation unit 10 outputs the calculated target amount as an electric signal to the switching function calculation unit 22 and the control input calculation unit 24, respectively.

切換関数算出部22は、目標量算出部10及び制御量検出器60に各々電気的に接続されており、目標量算出部10及び制御量検出器60からの各々の電気信号を受け、目標量算出部10が算出した目標量、及び制御量検出器60が検出した制御対象部材54の動作位置に応じて切換関数σを具体的に規定して、切換関数σの値を算出する。この際、制御量検出器60が検出した制御対象部材54の動作位置は、スライディングモード制御にお
いて制御対象量となる制御量として取り扱われる。
The switching function calculation unit 22 is electrically connected to the target amount calculation unit 10 and the control amount detector 60, receives the electric signals from the target amount calculation unit 10 and the control amount detector 60, and receives the target amount. The switching function σ is specifically defined according to the target amount calculated by the calculation unit 10 and the operation position of the control target member 54 detected by the control amount detector 60, and the value of the switching function σ is calculated. At this time, the operation position of the control target member 54 detected by the control amount detector 60 is handled as a control amount that becomes a control target amount in the sliding mode control.

ここで、かかる切換関数σは、各々が状態量である偏差量e及び偏差変化量Δe、並びに係数Gを用いて以下の数式(数1)で与えられる。なお、切換関数σの数式やそれに関連する演算式は、電子制御装置1内のメモリに予めデータやプログラムとして格納されている。   Here, the switching function σ is given by the following equation (Equation 1) using the deviation amount e, the deviation change amount Δe, and the coefficient G, each of which is a state quantity. Note that the mathematical expression of the switching function σ and the arithmetic expression related thereto are stored in advance in the memory in the electronic control device 1 as data or a program.

Figure 0005951321
Figure 0005951321

具体的には、数式(数1)において、偏差量eは、スライディングモード制御の各制御周期(時間に関する周期)における目標量と制御量との差、つまり、スライディングモード制御の各制御周期において、目標量から制御量を引いて算出される値である。偏差変化量Δeは、スライディングモード制御の特定の制御周期における偏差量とその特定周期から所定の過去の制御周期における偏差量との差、つまり、スライディングモード制御の特定の制御周期において、その時点で算出される偏差量から、その時点から所定の過去時点で算出された偏差量を引いて算出される値である。また、係数Gは、切換関数σの傾き、つまり、横軸を偏差量e及び縦軸を偏差変化量Δeとした直交座標系で切換関数σをその直交座標系の原点を通るように表した切換線の傾きを与えるものであり、減衰特性成分gを周期長Δtで除した以下の数式(数2)で与えられる。   Specifically, in Equation (Equation 1), the deviation amount e is the difference between the target amount and the control amount in each control cycle (period related to time) of the sliding mode control, that is, in each control cycle of the sliding mode control. This is a value calculated by subtracting the control amount from the target amount. The deviation change amount Δe is the difference between the deviation amount in a specific control cycle of the sliding mode control and the deviation amount in a predetermined past control cycle from the specific cycle, that is, in the specific control cycle of the sliding mode control. It is a value calculated by subtracting the deviation amount calculated at a predetermined past time from the calculated deviation amount. The coefficient G represents the slope of the switching function σ, that is, the switching function σ passes through the origin of the orthogonal coordinate system in an orthogonal coordinate system with the horizontal axis as the deviation amount e and the vertical axis as the deviation change amount Δe. The slope of the switching line is given, and is given by the following equation (Equation 2) obtained by dividing the attenuation characteristic component g by the period length Δt.

Figure 0005951321
Figure 0005951321

具体的には、数式(数2)において、減衰特性成分gは、切換線の傾きの大きさを調整自在とする係数Gの成分で、切換線上の制御量の座標である偏差量e及び偏差変化量Δeの組が、切換関数σが表される直交座標系の原点に収束する収束速度、つまり、切換線上に拘束された偏差量e及びそれに対応する偏差変化量Δeが、スライディングモード制御における平衡状態を各々示す値であるゼロに収束する収束速度に関する収束特性を規定する係数成分である。また、数式(数2)において、周期長Δtは、スライディングモード制御が実行される制御の時間周期の値であり、本実施形態では、一定値として設定される。つまり、周期長Δtは、スライディングモード制御が実行される一定の時間周期の周期長と同一の時間長を有する係数Gの成分であり、係数Gは、1/時間の次元を有する。なお、かかる周期長Δtは、数ミリ秒のオーダである。   Specifically, in the mathematical expression (Equation 2), the attenuation characteristic component g is a component of a coefficient G that allows the magnitude of the inclination of the switching line to be adjusted, and the deviation amount e and the deviation that are the coordinates of the control amount on the switching line. The convergence rate at which the set of change amounts Δe converges to the origin of the orthogonal coordinate system in which the switching function σ is expressed, that is, the deviation amount e constrained on the switching line and the corresponding deviation change amount Δe It is a coefficient component that defines a convergence characteristic related to a convergence speed that converges to zero, which is a value indicating each equilibrium state. In the mathematical formula (Equation 2), the cycle length Δt is a value of a time cycle of control in which the sliding mode control is executed, and is set as a constant value in the present embodiment. That is, the period length Δt is a component of the coefficient G having the same time length as the period length of a certain time period in which the sliding mode control is executed, and the coefficient G has a dimension of 1 / time. The period length Δt is on the order of several milliseconds.

よって、切換関数算出部22は、スライディングモード制御の各制御周期において、偏差量eの時間微分値である偏差変化速度を算出することなく、切換関数σを具体的に規定して、切換関数σの値を算出する。切換関数算出部22は、算出した切換関数σの値、並びにその算出時に算出した各状態量である偏差量e及びそれに対応する偏差変化量Δeを電気信号として制御入力算出部24に各々出力する。   Therefore, the switching function calculation unit 22 specifically defines the switching function σ without calculating the deviation change speed, which is the time differential value of the deviation amount e, in each control cycle of the sliding mode control. Is calculated. The switching function calculation unit 22 outputs the calculated value of the switching function σ, the deviation amount e that is each state quantity calculated at the time of calculation, and the deviation change amount Δe corresponding thereto to the control input calculation unit 24 as electric signals. .

制御入力算出部24は、目標量算出部10及び切換関数算出部22に各々電気的に接続されており、目標量算出部10及び切換関数算出部22からの各々の電気信号を受け、目標量算出部10が算出した目標量、並びに切換関数算出部22が算出した切換関数σの値、偏差量e及びそれに対応する偏差変化量Δeに応じて制御入力量を算出する。   The control input calculation unit 24 is electrically connected to the target amount calculation unit 10 and the switching function calculation unit 22, and receives the respective electrical signals from the target amount calculation unit 10 and the switching function calculation unit 22, and receives the target amount. The control input amount is calculated according to the target amount calculated by the calculation unit 10, the value of the switching function σ calculated by the switching function calculation unit 22, the deviation amount e, and the corresponding deviation change amount Δe.

ここで、かかる制御入力量には、等価則入力量、到達則入力量、及び非線形則入力量が含まれる。   Here, the control input amount includes an equivalent law input amount, a reaching law input amount, and a nonlinear law input amount.

具体的には、等価則入力量は、各々が状態量である偏差量e及びそれに対応する偏差変化量Δeを切換線上に拘束するための制御入力量の成分である。到達則入力量は、各々が状態量である偏差量e及びそれに対応する偏差変化量Δeを切換線に近づけてそれに到達させるための制御入力量の成分である。また、非線形則入力量は、切換関数σに関するモデル化誤差を抑制するための制御入力量の成分である。制御入力算出部24は、目標量算出部10が算出した目標量、並びに切換関数算出部22が算出した切換関数σの値、偏差量e及びそれに対応する偏差変化量Δeを対応して用いて、等価則入力量、到達則入力量、及び非線形則入力量を各々算出し、これらの和を用いて制御入力量を算出する。制御入力算出部24は、算出した制御入力量を電気信号として操作量処理部26に出力する。   Specifically, the equivalent law input amount is a component of the control input amount for constraining the deviation amount e, each of which is a state quantity, and the corresponding deviation change amount Δe on the switching line. The reaching law input amount is a component of the control input amount for causing the deviation amount e, which is a state amount, and the corresponding deviation change amount Δe to approach the switching line and reach it. The nonlinear law input amount is a component of the control input amount for suppressing a modeling error related to the switching function σ. The control input calculation unit 24 uses the target amount calculated by the target amount calculation unit 10, the value of the switching function σ calculated by the switching function calculation unit 22, the deviation amount e, and the corresponding deviation change amount Δe. The equivalent law input amount, the reaching law input amount, and the nonlinear law input amount are calculated, and the control input amount is calculated using the sum of these. The control input calculation unit 24 outputs the calculated control input amount as an electric signal to the operation amount processing unit 26.

操作量処理部26は、制御入力算出部24に電気的に接続されており、制御入力算出部24からの電気信号を受け、アクチュエータ52を駆動して制御対象部材54を移動させるための操作量を算出する。かかる操作量は、アクチュエータ52が制御対象部材54を目標量に対応する目標位置に向かって収束するように動かす移動量であり、制御入力算出部24が算出した制御入力量に対応する値である。操作量処理部26は、算出した操作量を電気信号としてアクチュエータ52に出力する。   The operation amount processing unit 26 is electrically connected to the control input calculation unit 24, receives an electric signal from the control input calculation unit 24, drives the actuator 52, and moves the control target member 54. Is calculated. The operation amount is a movement amount by which the actuator 52 moves the control target member 54 so as to converge toward the target position corresponding to the target amount, and is a value corresponding to the control input amount calculated by the control input calculation unit 24. . The operation amount processing unit 26 outputs the calculated operation amount to the actuator 52 as an electrical signal.

アクチュエータ52は、操作量処理部26に電気的に接続されており、操作量処理部26からの電気信号を受け、操作量処理部26が算出した操作量に応じて制御対象部材54を目標位置に向かって移動させ、対応して、制御対象部材54は、目標位置に向かって移動される。制御量検出器60は、かかるアクチュエータ52により移動させられた制御対象部材54の動作位置を検出して、検出した動作位置を電気信号として目標量算出部10に出力する。   The actuator 52 is electrically connected to the operation amount processing unit 26, receives an electric signal from the operation amount processing unit 26, and moves the control target member 54 to a target position according to the operation amount calculated by the operation amount processing unit 26. Accordingly, the control target member 54 is moved toward the target position. The control amount detector 60 detects the operation position of the control target member 54 moved by the actuator 52 and outputs the detected operation position to the target amount calculation unit 10 as an electric signal.

〔スライディングモード制御処理〕
以上の構成を有する電子制御装置1は、以下に示すスライディングモード制御処理を実行することによって、その演算処理を簡素化し、ランプ応答性等の制御応答性を向上させたスライディングモード制御処理を実行する。以下、図2に示すフローチャート及び図3に示すタイミングチャートを参照して、かかるスライディングモード制御処理を実行する際の主として操作量を算出するまでの電子制御装置1の動作につき、詳細に説明する。
[Sliding mode control processing]
The electronic control device 1 having the above configuration executes a sliding mode control process that simplifies the calculation process and improves the control responsiveness such as the lamp responsiveness by executing the following sliding mode control process. . Hereinafter, with reference to the flowchart shown in FIG. 2 and the timing chart shown in FIG. 3, the operation of the electronic control device 1 until the calculation of the operation amount when executing the sliding mode control process will be described in detail.

図2(a)は、本実施形態における電子制御装置のスライディングモードコントローラ部の算出処理の流れを示すフローチャートであり、図2(b)は、図2(a)のフローチャートの算出処理中の切換関数の算出処理の流れを示すフローチャートである。また、図3は、本実施形態における電子制御装置のスライディングモードコントローラ部の算出処理中の切換関数の算出処理を説明するタイミングチャートである。   FIG. 2A is a flowchart showing a flow of calculation processing of the sliding mode controller unit of the electronic control device in the present embodiment, and FIG. 2B is switching during calculation processing of the flowchart of FIG. It is a flowchart which shows the flow of a calculation process of a function. FIG. 3 is a timing chart for explaining the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit of the electronic control device according to this embodiment.

図2(a)に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられたタイミングで開始となり、スライディングモードコントローラ部20の算出処理はステップS1の処理に進む。スライディングモード制御処理、つまりスライディングモードコントローラ部20の算出処理は、イグニッションスイッチがオン状態である間、一定の制御周期毎に繰り返し実行される。   The flowchart shown in FIG. 2A starts at the timing when the ignition switch of the vehicle is switched from the off state to the on state, and the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S1. The sliding mode control process, that is, the calculation process of the sliding mode controller unit 20 is repeatedly executed at regular control periods while the ignition switch is in the ON state.

ステップS1の処理では、切換関数算出部22が、目標量算出部10が算出した目標量、及び制御量検出器60が検出した制御対象部材54の動作位置である制御量に応じ数式(数1)を用いて切換関数σを具体的に規定し、切換関数σの値を算出する。   In the process of step S1, the switching function calculation unit 22 calculates a mathematical expression (Equation 1) according to the target amount calculated by the target amount calculation unit 10 and the control amount that is the operation position of the control target member 54 detected by the control amount detector 60. ) To specifically define the switching function σ and calculate the value of the switching function σ.

具体的には、図2(b)に示すS10の処理では、切換関数算出部22が、今回の制御周期よりも(n−1)番目前の制御周期において得られた偏差量eの値を、今回の制御周期よりもn番目前の制御周期において得られた偏差量eの値として繰り下げて更新する。ここで、図3を参照して、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期Kがk番目であるとすると、k番目の制御周期K=kで算出される偏差量eは、e(k)で示され、k番目の制御周期K=kよりもd番目前の制御周期K=(k−d)において算出された偏差量eは、e(k−d)で示される。つまり、今回の制御周期kで、偏差量e(k)を算出して、それを最新の偏差量eとしてメモリに格納しようとすると、今回の制御周期kより1つ前の制御周期K=(k−1)で算出してメモリに格納した偏差量e(k−1)及び今回の制御周期kより1つ前の制御周期K=(k−1)よりも更に前の各制御周期K=(k−2)、…、(k−d)、…、1で算出して今回の制御周期kより1つ前の制御周期K=(k−1)でメモリに格納した偏差量e(k−2)、…、e(k−d)、…、e(1)がメモリに存在しているために、不要にメモリに格納されたこれらの値が上書きされることがないように、これらの制御周期Kの番号を各々1つずつ繰り下げて、これらの値をメモリに格納して更新する。この結果、ステップS10の処理が終了した時点でメモリに格納されている偏差量eは、e(k−1)、…、e(k−d)、…、e(1)となる。なお、kは正の整数、並びにd及びnは1以上でN以下の正の整数であり、Nは典型的にはk−1である。これにより、ステップS10の処理は完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理はステップS11の処理に進む。   Specifically, in the process of S10 shown in FIG. 2B, the switching function calculation unit 22 uses the value of the deviation amount e obtained in the control cycle (n−1) before the current control cycle. The deviation amount e obtained in the control cycle nth before the current control cycle is lowered and updated. Here, referring to FIG. 3, if the control cycle K of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 is the kth, the deviation amount e calculated in the kth control cycle K = k is e. The deviation amount e indicated by (k) and calculated in the control cycle K = (k−d) before the kth control cycle K = k is expressed by e (k−d). That is, if the deviation e (k) is calculated in the current control cycle k and stored in the memory as the latest deviation e, the control cycle K = (1) before the current control cycle k. The deviation e (k-1) calculated in k-1) and stored in the memory and each control cycle K = (k-1) immediately before the control cycle K = (k-1) immediately before the current control cycle k = (K−2),..., (K−d),..., Calculated by 1, and the deviation amount e (k) stored in the memory in the control cycle K = (k−1) immediately before the current control cycle k -2), ..., e (k-d), ..., e (1) exist in the memory, so that these values stored in the memory are not unnecessarily overwritten. The number of each control cycle K is decremented by one, and these values are stored in the memory and updated. As a result, the deviation amount e stored in the memory when the process of step S10 is completed becomes e (k−1),..., E (k−d),. Note that k is a positive integer, and d and n are positive integers of 1 to N, and N is typically k−1. Thereby, the process of step S10 is completed, and the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S11.

ステップS11の処理では、切換関数算出部22が、目標量算出部10が算出した目標量から、制御量検出器60が検出した制御対象部材54の動作位置である制御量を引いて、偏差変Δeを算出する。ここで、図3を参照して、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期Kがk番目であるとすると、k番目の制御周期K=kで算出される偏差量eは、e(k)で示される。つまり、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kで偏差量e(k)が算出され、算出された偏差量e(k)は、メモリに格納される。この結果、ステップS11の処理が終了した時点でメモリに格納されている偏差量eは、e(k)、e(k−1)、…、e(1)となる。これにより、ステップS11の処理は完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理はステップS12の処理に進む。   In the process of step S11, the switching function calculation unit 22 subtracts the control amount, which is the operation position of the control target member 54 detected by the control amount detector 60, from the target amount calculated by the target amount calculation unit 10 to change the deviation. Δe is calculated. Here, referring to FIG. 3, if the control cycle K of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 is the kth, the deviation amount e calculated in the kth control cycle K = k is e. It is indicated by (k). That is, the deviation amount e (k) is calculated at the control cycle K = k of the calculation process of the sliding mode controller unit 20 this time, and the calculated deviation amount e (k) is stored in the memory. As a result, the deviation amount e stored in the memory when the process of step S11 is completed becomes e (k), e (k−1),..., E (1). Thereby, the process of step S11 is completed, and the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S12.

ステップS12の処理では、切換関数算出部22が、目標量算出部10が算出した目標量に対する制御量検出器60が検出した制御対象部材54の動作位置である制御量の安定度合いを判断する。具体的には、切換関数算出部22は、制御量を目標量で除した値の絶対値が、所定量未満であるか否かを判断する。判断の結果、制御量を目標量で除した値の絶対値が所定量未満である場合には、切換関数算出部22は、目標量に対する制御量が安定していると判断して、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理をステップS13の処理に進める。一方、判断の結果、制御量を目標量で除した値の絶対値が所定量以上である場合には、切換関数算出部22は、目標量に対する制御量が不安定であると判断して、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理をステップS15の処理に進める。   In the process of step S <b> 12, the switching function calculation unit 22 determines the degree of stability of the control amount that is the operation position of the control target member 54 detected by the control amount detector 60 with respect to the target amount calculated by the target amount calculation unit 10. Specifically, the switching function calculation unit 22 determines whether or not the absolute value of the value obtained by dividing the control amount by the target amount is less than a predetermined amount. If the absolute value of the value obtained by dividing the control amount by the target amount is less than the predetermined amount as a result of the determination, the switching function calculation unit 22 determines that the control amount with respect to the target amount is stable, and the sliding mode The switching function calculation process during the calculation process of the controller unit 20 proceeds to the process of step S13. On the other hand, as a result of the determination, when the absolute value of the value obtained by dividing the control amount by the target amount is equal to or larger than the predetermined amount, the switching function calculation unit 22 determines that the control amount with respect to the target amount is unstable, The calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S15.

ステップS13の処理では、切換関数算出部22が、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kよりもd番目前の制御周期K=(k−d)における偏差量e(k−d)を算出するためのd番目を意味するdの値にd2を設定してメモリに格納する。d2の値は、0<d1<d2<Nを満足する正の整数である。つまり、目標量に対する制御量が不安定であると判断された場合のステップS15において偏差量e(k−d)を算出するためにdの値に設定されるd1よりも、d2は大きい。これは、ステップS13の処理は、目標量に対する制御量が安定であると判断された場合に実行さ
れるものであるため、各制御周期Kにおける偏差量eの値自体の時間的は変動がより少ないと考えられることを考慮して、dに相対的に大きなd2の値を設定して、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kからより遡った制御周期K=k−d2における偏差量e(k−d2)を用いて、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kにおける偏差変化量Δe(k)を算出することとしたものである。また、かかるdの値を設定する際には、アクチュエータ52に操作量が入力されてから制御量検出器60が制御量を出力するまでの応答遅れ時間を考慮して、dの値を設定することが好ましい。というのは、制御量が出力されない無駄時間よりも短い時間間隔で今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理で偏差量eや偏差変化量Δeを算出しようとしても、制御量自体が検出され得ないので、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理が無駄になってしまうからである。これにより、ステップS13の処理は完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理はステップS14の処理に進む。
In the process of step S13, the switching function calculation unit 22 uses the deviation amount e (k) in the control cycle K = (k−d) d times before the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20. D2 is set to the value of d which means the d-th for calculating -d) and stored in the memory. The value of d2 is a positive integer that satisfies 0 <d1 <d2 <N. That is, d2 is larger than d1 set to the value of d in order to calculate the deviation amount e (k−d) in step S15 when it is determined that the control amount with respect to the target amount is unstable. This is because the process of step S13 is executed when it is determined that the control amount with respect to the target amount is stable. Therefore, the time variation of the value of the deviation amount e in each control cycle K is more variable. Considering that it is considered to be small, a relatively large value d2 is set to d, and the control cycle K = k− that goes back from the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 is set. By using the deviation amount e (k−d2) at d2, the deviation change amount Δe (k) at the control cycle K = k of the calculation process of the sliding mode controller unit 20 this time is calculated. Further, when setting the value of d, the value of d is set in consideration of the response delay time from when the operation amount is input to the actuator 52 until the control amount detector 60 outputs the control amount. It is preferable. This is because even if an attempt is made to calculate the deviation amount e and the deviation change amount Δe in the current calculation process of the sliding mode controller unit 20 at a time interval shorter than the dead time in which the control amount is not output, the control amount itself cannot be detected. This is because the current calculation process of the sliding mode controller unit 20 is wasted. Thereby, the process of step S13 is completed, and the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S14.

ステップS14の処理では、切換関数算出部22が、切換関数σを示す数式(数1)において用いられ、かつ数式(数2)で規定される係数Gに、所定ゲイン値G2を設定する。所定ゲイン値G2は、目標量に対する制御量が安定であると判断された場合であることを考慮して、目標量に対する制御量が不安定であると判断された場合のステップS16における所定ゲイン値G1とは異なった値に設定することが可能である。つまり、かかる係数Gは、目標量に対する制御量の安定度合いに応じて変更自在である。例えば、制御量に制御量検出器60の検出時のノイズ成分が含まれているため安定しない場合等には、係数Gを相対的に小さくすれば、切換関数σの値における偏差変化量Δeの項中の制御量の変動の影響が小さくなり、切換関数σの値中の変動要因が低減される。一方で、制御量が安定している場合には、係数Gを相対的に大きくしてもかまわない。ここで、係数Gに関しては、周期長Δtは、スライディングモード制御処理が実行される一定の時間周期に等しいため一定値となるから、係数Gを変更するには、目標量に対する制御量の安定度合いを考慮して減衰特性成分gの値を変更することになる。これにより、ステップS14の処理は完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理はステップS17の処理に進む。   In the process of step S14, the switching function calculation unit 22 sets a predetermined gain value G2 to a coefficient G that is used in the mathematical expression (Expression 1) indicating the switching function σ and defined by the mathematical expression (Expression 2). The predetermined gain value G2 is a predetermined gain value in step S16 when it is determined that the control amount for the target amount is unstable in consideration of the case where the control amount for the target amount is determined to be stable. It is possible to set a value different from G1. That is, the coefficient G can be changed according to the degree of stability of the control amount with respect to the target amount. For example, if the control amount includes a noise component at the time of detection by the control amount detector 60 and is not stable, the deviation change amount Δe in the value of the switching function σ can be reduced by reducing the coefficient G relatively. The influence of the fluctuation of the control amount in the term is reduced, and the fluctuation factor in the value of the switching function σ is reduced. On the other hand, when the control amount is stable, the coefficient G may be relatively increased. Here, with respect to the coefficient G, the period length Δt is a constant value because it is equal to a certain time period in which the sliding mode control process is executed. To change the coefficient G, the degree of stability of the control amount with respect to the target amount Considering the above, the value of the attenuation characteristic component g is changed. Thereby, the process of step S14 is completed, and the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S17.

ステップS15の処理では、切換関数算出部22が、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kよりもd番目前の制御周期K=(k−d)における偏差量e(k−d)を算出するためのd番目を意味するdの値にd1を設定してメモリに格納する。d1の値は、0<d1<d2<Nを満足する正の整数である。つまり、目標量に対する制御量が安定であると判断された場合のステップS13において偏差量e(k−d)を算出するためにdの値に設定されるd2よりも、d1は小さい。これは、ステップS15の処理は、目標量に対する制御量が不安定であると判断された場合に実行されるものであるため、各制御周期Kにおける偏差量eの値自体の時間的は変動がより大きいと考えられることを考慮して、dに相対的に小さなd1の値を設定して、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kからより接近した制御周期K=k−d1における偏差量e(k−d1)を用いて、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kにおける偏差変化量Δe(k)を算出することとしたものである。これにより、ステップS15の処理は完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理はステップS16の処理に進む。   In the process of step S15, the switching function calculation unit 22 determines the deviation amount e (k) in the control cycle K = (k−d) d times before the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20. -D) is set to the value of d meaning the d-th for calculating -d) and stored in the memory. The value of d1 is a positive integer that satisfies 0 <d1 <d2 <N. That is, d1 is smaller than d2 set to the value of d in order to calculate the deviation amount e (k−d) in step S13 when it is determined that the control amount with respect to the target amount is stable. This is because the process of step S15 is executed when it is determined that the control amount with respect to the target amount is unstable. Therefore, the value of the deviation amount e in each control cycle K itself varies with time. Considering that it is considered to be larger, a relatively small value of d1 is set to d, and the control cycle K = k closer to the control cycle K = k of the calculation processing of the current sliding mode controller unit 20 By using the deviation amount e (k−d1) at −d1, the deviation change amount Δe (k) at the control cycle K = k of the calculation process of the sliding mode controller unit 20 this time is calculated. Thereby, the process of step S15 is completed, and the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S16.

ステップS16の処理では、切換関数算出部22が、切換関数σを示す数式(数1)において用いられ、かつ数式(数2)で規定される係数Gに、所定ゲイン値G1を設定する。所定ゲイン値G1は、目標量に対する制御量が不安定であると判断された場合であることを考慮して、目標量に対する制御量が安定であると判断された場合のステップS14に
おける所定ゲイン値G2とは異なった値に設定することが可能である。つまり、かかる係数Gは、目標量に対する制御量の安定度合いに応じて変更自在である。これにより、ステップS14の処理は完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理はステップS17の処理に進む。
In the process of step S16, the switching function calculation unit 22 sets a predetermined gain value G1 to a coefficient G that is used in the mathematical expression (Expression 1) indicating the switching function σ and defined by the mathematical expression (Expression 2). The predetermined gain value G1 is the predetermined gain value in step S14 when it is determined that the control amount for the target amount is stable in consideration of the case where the control amount for the target amount is determined to be unstable. It is possible to set a value different from G2. That is, the coefficient G can be changed according to the degree of stability of the control amount with respect to the target amount. Thereby, the process of step S14 is completed, and the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S17.

ステップS17の処理では、切換関数算出部22が、ステップS11の処理で算出された今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの偏差量e(k)から、ステップS13の処理で設定されたdの値であるd2を用いた今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kよりもd2番目前の制御周期K=(k−d2)における偏差量e(k−d2)又はステップS15の処理で設定されたdの値であるd1を用いた今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kよりもd1番目前の制御周期K=(k−d1)における偏差量e(k−d1)を引いて今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kにおける偏差変化量Δe(k)を算出し、算出した値をメモリに格納する。これにより、ステップS17の処理は完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理中の切換関数の算出処理はステップS18の処理に進む。   In the process of step S17, the switching function calculation unit 22 calculates the deviation e (k) in the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 calculated in the process of step S11. The deviation e (d) in the control cycle K = (k−d2) d2 ahead of the control cycle K = k of the calculation processing of the current sliding mode controller unit 20 using d2 which is the value of d set in the processing. k−d2) or control cycle K = (k) d1 before the control cycle K = k of the calculation process of the sliding mode controller unit 20 this time using d1 which is the value of d set in the process of step S15. −d1) is subtracted the deviation amount e (k−d1), and the deviation change amount in the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 is calculated. Calculates e (k), and stores the calculated value in the memory. Thereby, the process of step S17 is completed, and the calculation process of the switching function during the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S18.

ステップS18の処理では、切換関数算出部22が、ステップS11の処理で算出された今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの偏差量e(k)に対して、ステップS14の処理で設定された係数Gの値であるG2をステップS17の処理で算出された今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの偏差変化量Δe(k)に掛けた値又はステップS16の処理で設定された係数Gの値であるG1をステップS17の処理で算出された今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの偏差変化量Δe(k)に掛けた値を足して、切換関数σを具体的に規定すると共にその値を算出し、算出した切換関数σの値をメモリに格納する。これにより、ステップS17の処理は完了すると共にステップS1の処理も完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理は図2(a)に示すステップS2の処理に進む。   In the process of step S18, the switching function calculation unit 22 performs the step for the deviation amount e (k) in the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 calculated in the process of step S11. G2 which is the value of the coefficient G set in the process of S14 is multiplied by the deviation change amount Δe (k) in the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 calculated in the process of step S17. Or G1 which is the value of the coefficient G set in the process of step S16 is calculated by the deviation change amount Δe () in the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 calculated in the process of step S17. The value multiplied by k) is added to specifically define the switching function σ and the value is calculated, and the calculated value of the switching function σ is stored in the memory. Thereby, the process of step S17 is completed and the process of step S1 is also completed, and the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S2 shown in FIG.

ステップS2の処理では、制御入力算出部24が、目標量算出部10が算出した目標量、並びに切換関数算出部22がステップS1の処理で各々算出した今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの切換関数σの値、偏差量e(k)及び偏差変化量Δe(k)に応じて、等価則入力量、到達則入力量及び非線形則入力量を含む制御入力量を算出する。   In the process of step S2, the control input calculation unit 24 calculates the target amount calculated by the target amount calculation unit 10, and the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 calculated by the switching function calculation unit 22 in the process of step S1. Control input amount including equivalent law input amount, reaching law input amount and nonlinear law input amount according to the value of the switching function σ, deviation amount e (k) and deviation change amount Δe (k) in the control cycle K = k Is calculated.

具体的には、制御入力算出部24が、各々、ステップS21の処理で、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの偏差量e(k)及び今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの偏差変化量Δe(k)を切換線上に拘束するための等価則入力量UEを算出し、ステップS22の処理で、今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの偏差量e(k)及び今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの偏差変化量Δe(k)を切換線に近づけてそれに到達させるための到達則入力量URを算出し、及び、ステップS23の処理で、切換関数σに関するモデル化誤差を抑制するための非線形則入力量UNを算出する。そして、ステップS24の処理で、制御入力算出部24が、このように各々算出した等価則入力量UE、到達則入力量UR、及び非線形則入力量UNを足し合わせて今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの制御入力量を算出し、算出したその値をメモリに格納する。これにより、ステップS2の処理は完了し、スライディングモードコントローラ部20の算出処理はステップS3の処理に進む。   Specifically, the control input calculation unit 24 performs the deviation amount e (k) in the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 and the current sliding mode controller in the process of step S21. The equivalent law input amount UE for constraining the deviation change amount Δe (k) in the control cycle K = k of the calculation processing of the unit 20 on the switching line is calculated, and the current sliding mode controller unit 20 is processed in step S22. The deviation amount e (k) in the control cycle K = k of the calculation processing of the current and the deviation change amount Δe (k) in the control cycle K = k of the calculation processing of the current sliding mode controller unit 20 are brought close to the switching line. A non-linear law input amount for calculating a reaching law input amount UR for reaching and suppressing a modeling error related to the switching function σ in the process of step S23 To calculate the N. Then, in the process of step S24, the control input calculation unit 24 adds the equivalent law input amount UE, the reaching law input amount UR, and the nonlinear law input amount UN calculated in this way, and this sliding mode controller unit 20 of this time. The control input amount at the control cycle K = k of the calculation process is calculated, and the calculated value is stored in the memory. Thereby, the process of step S2 is completed, and the calculation process of the sliding mode controller unit 20 proceeds to the process of step S3.

ステップS3の処理では、操作量処理部26が、ステップS24の処理で算出された今回のスライディングモードコントローラ部20の算出処理の制御周期K=kでの制御入力量に応じて、アクチュエータ52を駆動して制御対象部材54を目標量に対応する目標位置に向かって移動させるための操作量を算出する。これにより、ステップS3の処理は完了し、今回の制御周期K=kでのスライディングモードコントローラ部20の算出処理は終了する。よって、今回の制御周期K=kでは、アクチュエータ52が、かかる操作量に応じて制御対象部材54を目標位置に向かって移動させ、対応して、制御対象部材54は、目標位置に向かって収束するように移動されることになる。   In the process of step S3, the operation amount processing unit 26 drives the actuator 52 according to the control input amount in the control cycle K = k of the calculation process of the current sliding mode controller unit 20 calculated in the process of step S24. Then, an operation amount for moving the control target member 54 toward the target position corresponding to the target amount is calculated. Thereby, the process of step S3 is completed, and the calculation process of the sliding mode controller unit 20 in the current control cycle K = k ends. Therefore, in the current control cycle K = k, the actuator 52 moves the control target member 54 toward the target position according to the operation amount, and correspondingly, the control target member 54 converges toward the target position. Will be moved to.

以上の本実施形態の構成によれば、スライディングモードコントローラ部20が、制御量と目標量との偏差である偏差量eを第1の状態量に設定すると共に偏差量の変化量である偏差変化量Δeを第2状態量に設定した切換関数σを用いて、スライディングモード制御処理を一定の時間周期で実行しながら、一定の時間周期毎に、今回の周期で検出した制御量と目標量との偏差である今回偏差量e(k)と、今回偏差量e(k)と今回の周期よりも以前の過去の周期で算出した過去偏差量e(k−d)との差である今回偏差変化量Δe(k)と、を算出し、今回偏差量e(k)と今回偏差変化量Δe(k)とを第1の状態量及び第2の状態量に代入して切換関数σの値を算出することにより、偏差の時間微分値(偏差の変化速度)自体を計算することが無くなるため、演算処理を簡素化することができると共に、ランプ応答性等の制御応答性を向上させたスライディングモード制御を実行することができる。   According to the configuration of the present embodiment described above, the sliding mode controller unit 20 sets the deviation amount e, which is the deviation between the control amount and the target amount, as the first state amount, and the deviation change that is the variation amount of the deviation amount. Using the switching function σ in which the amount Δe is set to the second state amount, while executing the sliding mode control process at a constant time cycle, the control amount and the target amount detected at the current cycle for each fixed time cycle Current deviation e (k), which is a deviation of the current deviation, and the current deviation e (k), which is the difference between the current deviation e (k) and the past deviation e (k−d) calculated in a previous cycle prior to the current cycle. The change amount Δe (k) is calculated, and the value of the switching function σ is calculated by substituting the current deviation amount e (k) and the current deviation change amount Δe (k) into the first state amount and the second state amount. To calculate the time derivative of the deviation (change speed of the deviation) itself Therefore, the calculation process can be simplified, and the sliding mode control with improved control responsiveness such as lamp responsiveness can be executed.

また、切換関数σが、偏差変化量Δeに乗算される係数Gを含み、かかる係数Gが、第1の状態量e及び第2の状態量Δeがスライディングモード制御における平衡状態に収束する収束特性を規定する減衰特性成分gと、一定の時間周期の周期長と同一の時間長を有する時間成分Δtと、から成るものであるため、第1の状態量e及び第2の状態量Δeを平衡状態へと導くと共に、かかる状態量e、Δeの内の一方の偏差変化量Δeを一定の制御周期の周期長Δtで除することができ、演算処理を確実に簡素化することができる。   Further, the switching function σ includes a coefficient G to be multiplied by the deviation change amount Δe, and the coefficient G has a convergence characteristic that the first state amount e and the second state amount Δe converge to an equilibrium state in the sliding mode control. The first state quantity e and the second state quantity Δe are balanced by the damping characteristic component g that defines the time constant Δt and the time component Δt having the same time length as the period length of the constant time period. In addition to being guided to the state, one of the deviation amounts Δe of the state quantities e and Δe can be divided by the period length Δt of a constant control period, and the arithmetic processing can be simplified reliably.

また、スライディングモードコントローラ部20が、一定の時間周期毎に、目標量に対する制御量の安定度合いを判断し、目標量に対して制御量が安定した状態にあると判断したときには、偏差変化量Δeを算出するための今回の周期と過去の周期との時間間隔を、一定の時間周期の周期長と同一の時間長Δtずつ延長自在であることにより、目標量に対する制御量が安定している場合に最適な状態で、確実に偏差変化量Δeを算出することができる。   In addition, when the sliding mode controller unit 20 determines the degree of stability of the control amount with respect to the target amount at regular time intervals and determines that the control amount is stable with respect to the target amount, the deviation change amount Δe When the control amount with respect to the target amount is stable because the time interval between the current cycle and the past cycle for calculating the time can be extended by the same time length Δt as the cycle length of the fixed time cycle The deviation change amount Δe can be reliably calculated in an optimal state.

また、スライディングモードコントローラ部20が、目標量に対する制御量の安定度合いに応じて減衰特性成分gを変更自在であることにより、偏差変化量Δeに乗算される係数Gの値を変更でき、制御量に含まれるノイズ成分の影響を排して外乱の影響を受けにくい態様で、切換関数σの値を算出することができる。   Further, the sliding mode controller unit 20 can change the attenuation characteristic component g in accordance with the degree of stability of the control amount with respect to the target amount, whereby the value of the coefficient G multiplied by the deviation change amount Δe can be changed. The value of the switching function σ can be calculated in a manner that eliminates the influence of noise components contained in the signal and is less susceptible to disturbance.

また、スライディングモードコントローラ部20が、偏差変化量Δeを算出するための今回の周期と過去の周期との時間間隔を、制御対象機器50における操作量が入力されてから制御量を出力するまでの応答遅れ時間以上に設定することにより、制御量が出力されない無駄時間を考慮してかかる時間間隔を設定することができ、確実に偏差変化量Δeを算出することができる。   Further, the sliding mode controller unit 20 determines the time interval between the current cycle and the past cycle for calculating the deviation change amount Δe from when the operation amount in the control target device 50 is input until the control amount is output. By setting the response delay time or longer, it is possible to set the time interval in consideration of the dead time during which the control amount is not output, and the deviation change amount Δe can be calculated reliably.

なお、以上の本実施形態では、目標量に対する制御量の安定度合いを判断するために、制御量を目標量で除した値の絶対値が所定量未満であるか否かで判断したが、目標量と制御量との比で判断してもよいし、場合によっては、切換関数の値がゼロ近傍に維持されているか否かで判断してもよい。   In the above embodiment, in order to determine the degree of stability of the control amount with respect to the target amount, it is determined whether or not the absolute value of the value obtained by dividing the control amount by the target amount is less than the predetermined amount. The determination may be based on the ratio between the amount and the control amount, or depending on the case, whether the value of the switching function is maintained near zero.

また、本発明においては、構成要素の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。   Further, in the present invention, the type, arrangement, number, etc. of the constituent elements are not limited to the above-described embodiments, and the gist of the invention is appropriately replaced such that the constituent elements are appropriately replaced with those having the same operational effects. Of course, it can be changed as appropriate without departing from the scope.

以上のように、本発明においては、演算処理を簡素化することができると共に、ランプ応答性等の制御応答性を向上させたスライディングモード制御を実行することができる電子制御装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格から自動二輪車等の車両におけるスライディングモード制御を行う電子制御装置に広範に適用され得るものと期待される。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electronic control device capable of simplifying arithmetic processing and performing sliding mode control with improved control responsiveness such as lamp responsiveness. Therefore, it is expected that it can be widely applied to electronic control devices that perform sliding mode control in vehicles such as motorcycles because of its universality.

1…電子制御装置
10…目標量算出部
20…スライディングモードコントローラ部
22…切換関数算出部
24…制御入力算出部
26…操作量処理部
30…入力機器
40…入力検出器
50…制御対象機器
52…アクチュエータ
54…制御対象部材
60…制御量検出器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electronic control apparatus 10 ... Target amount calculation part 20 ... Sliding mode controller part 22 ... Switching function calculation part 24 ... Control input calculation part 26 ... Operation amount processing part 30 ... Input apparatus 40 ... Input detector 50 ... Control object apparatus 52 ... Actuator 54 ... Control target member 60 ... Control amount detector

Claims (3)

スライディングモード制御処理を実行することにより、制御対象機器からの制御量が目標量となるよう前記制御対象機器に操作量を出力するスライディングモードコントローラ部を備え、
前記スライディングモードコントローラ部は、複数の状態量を変数とする切換関数により切換線又は切換平面を規定して、前記複数の状態量が前記切換線又は前記切換平面において平衡状態に収束するように制御入力を算出すると共に、前記制御入力に基づく前記操作量を前記制御対象機器に出力する電子制御装置において、
前記複数の状態量は、第1の状態量と第2の状態量とから成り、前記スライディングモードコントローラ部は、前記制御量と前記目標量との偏差である偏差量を前記第1の状態量に設定すると共に前記偏差量の変化量である偏差変化量を前記第2状態量に設定した前記切換関数を用いて、前記スライディングモード制御処理を一定の時間周期で実行しながら、前記一定の時間周期毎に、今回の周期で検出した前記制御量と前記目標量との偏差である今回偏差量と、前記今回偏差量と前記今回の周期よりも以前の過去の周期で算出した過去偏差量との差である今回偏差変化量と、を算出し、前記今回偏差量と前記今回偏差変化量とを前記第1の状態量及び前記第2の状態量に代入して前記切換関数の値を算出し、
前記切換関数は、前記偏差変化量に乗算される係数を含み、前記係数は、前記第1の状態量及び前記第2の状態量が前記スライディングモード制御における平衡状態に収束する収束特性を規定する減衰特性成分と、前記一定の時間周期の周期長と同一の時間長を有する時間成分と、から成り、
前記スライディングモードコントローラ部は、前記一定の時間周期毎に、前記目標量に対する前記制御量の安定度合いを判断し、前記目標量に対して前記制御量が安定した状態にあると判断したときには、前記偏差変化量を算出するための前記今回の周期と前記過去の周期との時間間隔を、前記一定の時間周期の周期長と同一の時間長ずつ延長自在であることを特徴とする電子制御装置。
A sliding mode controller unit that outputs an operation amount to the control target device so that a control amount from the control target device becomes a target amount by executing a sliding mode control process,
The sliding mode controller unit defines a switching line or a switching plane by a switching function having a plurality of state variables as variables, and controls the plurality of state quantities to converge to an equilibrium state on the switching line or the switching plane. In an electronic control device that calculates an input and outputs the operation amount based on the control input to the control target device.
The plurality of state quantities includes a first state quantity and a second state quantity, and the sliding mode controller unit determines a deviation amount, which is a deviation between the control quantity and the target quantity, as the first state quantity. And performing the sliding mode control process at a constant time period using the switching function in which a deviation change amount that is a change amount of the deviation amount is set as the second state quantity. For each cycle, a current deviation amount that is a deviation between the control amount detected in the current cycle and the target amount, a current deviation amount and a past deviation amount calculated in a past cycle before the current cycle, And calculating the value of the switching function by substituting the current deviation amount and the current deviation change amount into the first state amount and the second state amount. And
The switching function includes a coefficient to be multiplied by the deviation change amount, and the coefficient defines a convergence characteristic in which the first state quantity and the second state quantity converge to an equilibrium state in the sliding mode control. An attenuation characteristic component, and a time component having the same time length as the period length of the fixed time period,
The sliding mode controller unit determines the degree of stability of the control amount with respect to the target amount for each predetermined time period, and determines that the control amount is in a stable state with respect to the target amount. wherein the time interval between the current period and the previous period, the electronic control device according to claim extension freely der Rukoto by the time length of the same cycle length of the predetermined time period for calculating the deviation change amount .
前記スライディングモードコントローラ部は、前記目標量に対する前記制御量の前記安定度合いに応じて前記減衰特性成分を変更自在であることを特徴とする請求項に記載の電子制御装置。 The electronic control device according to claim 1 , wherein the sliding mode controller unit can change the attenuation characteristic component in accordance with the degree of stability of the control amount with respect to the target amount. 前記スライディングモードコントローラ部は、前記偏差変化量を算出するための前記今回の周期と前記過去の周期との時間間隔を、前記制御対象機器における前記操作量が入力されてから制御量を出力するまでの応答遅れ時間以上に設定することを特徴とする請求項1又は2に記載の電子制御装置。 The sliding mode controller unit calculates a time interval between the current cycle and the past cycle for calculating the deviation change amount until the control amount is output after the operation amount in the control target device is input. electronic control device according to claim 1 or 2, characterized in that set in the response or lag hours.
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