JPH0439608B2

JPH0439608B2 -

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Publication number: JPH0439608B2
Application number: JP58142224A
Authority: JP
Priority date: 1983-08-02
Filing date: 1983-08-02
Publication date: 1992-06-30
Also published as: US4656576A; JPS6033027A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は、シヤシダイナモメータの制御装置に
関する。

〔従来の技術〕

シヤシダイナモメータを制御する方式として、
従来、フイードフオワード制御とフイードバツク
制御とを組み合わせたトルク制御方式がある。

第１図はこのトルク制御方式を適用したシヤシ
ダイナモメータの制御装置の構成を示すブロツク
線図である。

この図において、１は供試車輛の駆動輪を載せ
るローラ、２は動力吸収装置として作用するジエ
ネレータを備えたダイナモメータ、３はローラ１
とダイナモメータ２との間を直結するシヤフト、
４，５はそれぞれシヤフト３上に設けられるトル
クセンサ、速度センサであり、６は後述する制御
装置１０からの制御信号に基づいてダイナモメー
タ２への界磁電流または励磁電流を制御して、車
輛の出力している力を吸収させるようにする電力
変換器である。

１０は制御装置で、トルクセンサ４および速度
センサ５の測定値に基づいてフイードフオワード
制御を行うフイードフオワード制御回路１１と、
誤差関数演算回路１２の出力を安定補償するPI
制御回路１３とからなり、ダイナモメータ２の出
力予測値F′_PAU（ｔ＋ΔT）と設定目標値F_TT（ｔ）＋
L_n（Ｖ）との差ε（ｔ）の積分値を誤差関数とし、
これが０となるようにフイードバツク制御するも
のである。

すなわち、車輛の出力するF_vehは、車輛の速度
Ｖの関数として表される走行抵抗をRL（Ｖ）、車
輛重量をＩ、車輛の加速度をdv／dtとすると、 F_veh＝RL（Ｖ）＋Ｉ・dv／dt ……(1) で表される。

これをさらに、シヤフト３に設けられたフライ
ホイール７の重量I_nと電気慣性量I_eを用いて表す
と、 F_veh＝RL（Ｖ）＋I_n・dv／dt＋I_e・dv／dt ……(2) となる。

このうち、I_n・dv／dtはフライホイール７で吸
収されるので、ダイナモメータ２が次のタイムス
テツプｔ＋ΔTにおいて吸収するべき力F_PAUは、 F_PAU（ｔ＋ΔT）＝RL（Ｖ）＋I_e・dv／dt……(3) となる。

ここで、トルクセンサ４の出力F_TTを用いて
F_vehを表すと、 F_veh＝F_TT＋I_n・dv／dt＋L_n（Ｖ） ……(4) （L_n（Ｖ）は機械的ロスを示す）一方、ダイナモメータ２内のモータのローラの
重量をI_rとすると、Ｉ＝I_n＋I_r＋I_e ……(5) であるから、(1)、(4)、(5)より、ダイナモメータ２
が吸収するべき力F_PAUは、 F_PAU（ｔ＋ΔT）＝I_n＋I_r／Ｉ・RL（Ｖ）＋I_e／Ｉ｛F_TT（ｔ）＋I_n・dv／dt＋L_n（Ｖ）｝……(6) と表され、これをフイードフオワード制御回路１
１によつて制御し、ダイナモメータ２の出力予測
値F′_PAU（ｔ＋ΔT）｛＝RL（Ｖ）＋（I_r＋I_e）・dv／
dt｝と設定目標値F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）との差であ
るε（ｔ）の積分値は、前記(5)式より、I_r＋I_e＝Ｉ
−I_nであるから、 ∫^t _pε（ｔ）dt＝∫^t _p｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−F′_PAU
（ｔ＋ΔT）｝dt ＝∫^t _p｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−RL（Ｖ）｝dt−（Ｉ
−I_n）・Ｖ……(7) となり、これを誤差関数として、これが０となる
ようにフイードバツク制御していた。

〔発明が解決しようとする課題〕

この制御装置においては、フイードフオワード
制御の長所である速応性とフイードバツク制御の
長所である安定性とを組み合わせるようにしてい
たのであるが、次のような欠点がある。

すなわち、特に、軽車輛の場合、制御軽の発振
を誘起することがあり安定性が損なわれ、制御不
能となることがある。また、PI制御はパラメー
タを２種類必要とするので、制御調整操作が煩雑
化するという問題点があつた。さらに、この方式
で速応性を追求しようとするとオーバーシユート
を避けることができず、電力変換器６のコンデン
サ容量を大きくしなければならないなどの問題点
がある。

本発明は、上述の事柄に留意してなされたもの
で、その目的とするところは、安定で速応性の良
好な制御が可能で、回路構成の簡単なシヤシダイ
ナモメータの制御装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

上述の目的を達成するため、本発明において
は、供試車両の駆動輪が載置されるローラとダイ
ナモメータとを直結するシヤフトにトルクセン
サ、速度センサおよびフライホイールを設けると
共に、電力変換器からの制御信号によりダイナモ
メータが前記車両を出力している力を吸収するよ
うにしたシヤシダイナモメータの制御装置におい
て、｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−F′_PAU（ｔ＋ΔT）｝
² （但し、F_TT（ｔ）：トルクセンサー出力、 L_n（Ｖ）：フライホイールの機械的損失、 F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）：設定目標値 F′_PAU（ｔ＋ΔT）：ダイナモメータの実際の出力予
想値）で表される評価関数Ｊの勾配を演算する演算回路
と、フイードバツク回路構成された逐次修正演算
回路とを設け、前記電力変換器において、最急降下法により、 F_PAU（ｔ）−α▽Ｊ（但し、F_PAU（ｔ）は電力変換器におけるステツ
プ信号、αは定数）で表されるものを次のステツプ信号F_PAU（ｔ＋
ΔT）としている。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を図面を参照しながら
説明する。

第２図は本発明の一実施例を示すブロツク線図
であり、この図において第１図における符号と同
一符号は同一物を示す。

本発明に係るシヤシダイナモメータの制御装置
は次のように構成されている。すなわち、２１は
後述する評価関数Ｊの勾配を演算する演算回路
で、トルクセンサ４で測定されたF_TT（ｔ）、速度
センサ５で測定された速度Ｖおよび微分回路２２
で得られた加速度dv／dtが入力として与えられ
る。２３は演算回路２１の演算出力に定数αを乗
ずる乗算回路である。２４はフイードバツク用減
算回路２４ａおよびメモリ回路２４ｂよりなる逐
次修正演算回路で、電力変換器６の制御信号F_PAU
（ｔ＋ΔT）を逐次修正演算するものである。

そして、本発明においては、前述の誤差関数に
対応する評価関数Ｊとして、ダイナモメータ２の
出力予測値F′_PAU（ｔ＋ΔT）と設定目標値F_TT（ｔ）
＋L_n（Ｖ）との差の２乗を用いる。

すなわち、Ｊ＝｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−F′_PAU（ｔ＋ΔT）｝² ここで、 F_TT（ｔ）：トルクセンサー出力 L_n（Ｖ）：フライホイールの機械的損失 F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）：設定目標値 F′_PAU（ｔ＋ΔT）：ダイナモメータの実際の出力予
想値である。

評価関数Ｊの勾配▽F_TT・Ｊ（＝∂J／∂F_TT）が最急降下法における制御方向を決める値であるため、
この値を演算回路２１において求めると、次のよ
うになる。

▽F_TT・Ｊ＝∂｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）− F′_PAU（ｔ＋ΔT）｝²／∂F_TT そして、F′_PAU（ｔ＋ΔT）＝RL（Ｖ）＋（I_r＋I_e）
dv／dt、I_r＋I_e＝Ｉ−I_nであるから、これらを上
式の右辺に代入することにより、下記(8)式が得ら
れる。すなわち、 ▽F_TT・Ｊ＝F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−RL（Ｖ）−（Ｉ−I_n）・dv／dt……(8) なお、上記(8)式において、全体に係る係数の２
は定数であり、後述する定数αに含めることがで
きるので、ここでは省いている。

そして、この(8)式にトルクセンサ４、速度セン
サ５による測定値であるF_TT、Ｖならびに微分回
路２２の出力dv／dtを代入すると、評価関数の
勾配▽F_TT・Ｊが得られる。乗算回路２３におい
て、前記勾配▽F_TT・Ｊに小さな定数αを乗じ、
これを逐次修正演算回路２４に入力する。

逐次修正演算回路２４のメモリ２４ｂには常に
１つ前のステツプ（時間）の信号F_PAU（ｔ）が蓄
積されているから、電力変換器６の次のステツ
プ、すなわち、ΔT後の制御信号F_PAU（ｔ＋ΔT）
は、最急降下法によつて、制御信号F_PAU（ｔ）と
評価関数Ｊの勾配▽F_TT・Ｊとの差、すなわち、
次式で与えられる。

F_PAU（ｔ＋ΔT）＝F_PAU（ｔ）−α▽Ｊここで、 ▽Ｊ＝∂J／∂F_TT＝２｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−F′_PAU
（ｔ＋ΔT）｝であり、この式に、F′_PAU（ｔ＋ΔT）＝RL（Ｖ）＋（I_r＋I_e
（dv／dt、I_r＋I_e＝Ｉ−I_nなる関係を代入すると、 ▽Ｊ＝２｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−RL（Ｖ）−（I_r＋I_e
）dv／dt｝＝２｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−RL（Ｖ）−（Ｉ−I_n）d
v／dt｝……(9) なる式が得られる。

従つて、前記F_PAU（ｔ＋ΔT）は、 F_PAU（ｔ＋ΔT）＝F_PAU（ｔ）−α2｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ） −RL（Ｖ）−（Ｉ−I_n）dv／dt｝となる。

ここで、α2をαとおくと、 F_PAU（ｔ＋ΔT）＝F_PAU（ｔ）−｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）
−RL（Ｖ）−（Ｉ−I_n）dv／dt｝……(10) となる。

すなわち、フイードバツク用減算器２４ａおよ
びメモリ２４ｂからなる逐次修正演算回路２４に
おいては、加速、減速などシステムの変動に適応
して電力変換器６の制御信号F_PAU（ｔ＋ΔT）を
前記式(10)に示すように、最急降下法により逐次修
正演算する。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係るシヤシダイ
ナモメータの制御装置は上記の如く構成したの
で、次のような効果がある。

最急降下法により評価関数を最小にすること
によりダイナモメータの出力予測値を逐次修正
演算するようにしているので、システムの変動
（動特性）に対する応答性が良好になる。

実質的にフイードバツク制御のみを行つてい
るので、安定な制御が行なえる。

パラメータを適当に選ぶことによりオーバー
シユートを生ずることがなく、速応性が実現で
きる。

複数のパラメータを使用しなくてもよいの
で、制御調整操作が容易となり、回路構成も簡
素化される。

なお、本発明の実施に当たつてはデイジタル回
路でもコンピユータなどのソフトウエアを用いて
もよいことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明者が先に提案したシヤシダイナ
モメータの制御装置を示すブロツク線図である。
第２図は本発明に係るシヤシダイナモメータの制
御装置の一例を示すブロツク線図である。１……ローラ、２……ダイナモメータ、３……
シヤフト、４……トルクセンサ、５……速度セン
サ、６……電力変換器、７……フライホイール、
２１……演算回路、２４……逐次修正演算回路。

Claims

【特許請求の範囲】１供試車両の駆動輪が載置されるローラとダイ
ナモメータとを直結するシヤフトにトルクセン
サ、速度センサおよびフライホイールを設けると
共に、電力変換器からの制御信号によりダイナモ
メータが前記車両の出力している力を吸収するよ
うにしたシヤシダイナモメータの制御装置におい
て、｛F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）−F′_PAU（ｔ＋ΔT）｝
² （但し、F_TT（ｔ）：トルクセンサー出力、 L_n（Ｖ）：フライホイールの機械的損失、 F_TT（ｔ）＋L_n（Ｖ）：設定目標値 F′_PAU（ｔ＋ΔT）：ダイナモメータの実際の出力予
想値）で表される評価関数Ｊの勾配を演算する演算回路
と、フイードバツク回路構成された逐次修正演算
回路とを設け、前記電力変換器において、最急降下法により、 F_PAU（ｔ）−α▽Ｊ（但し、F_PAU（ｔ）は電力変換器におけるステツ
プ信号、αは定数）で表されるものを次のステツプ信号F_PAU（ｔ＋
ΔT）としたことを特徴とするシヤシダイナモメ
ータの制御装置。