JPH071445B2 - 外乱補償方法及び装置 - Google Patents

外乱補償方法及び装置

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JPH071445B2
JPH071445B2 JP60112322A JP11232285A JPH071445B2 JP H071445 B2 JPH071445 B2 JP H071445B2 JP 60112322 A JP60112322 A JP 60112322A JP 11232285 A JP11232285 A JP 11232285A JP H071445 B2 JPH071445 B2 JP H071445B2
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02—COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02D—CONTROLLING COMBUSTION ENGINES
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    • F02D41/02—Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14—Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401—Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1408—Dithering techniques
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    • G05—CONTROLLING; REGULATING
    • G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
    • G05B13/00—Adaptive control systems, i.e. systems automatically adjusting themselves to have a performance which is optimum according to some preassigned criterion
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Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、制御時の外乱補償方法及び装置、さらに詳し
くは内燃機関のアイドル回転数制御に用いられ外乱補償
を自己適合化させる外乱補償方法及び装置に関する。
［従来技術］ 従来この分野において、開ループ制御或いは閉ループ制
御を用いて所定の量、値或いは位置を制御する方法が知
られている。この場合任意の操作機器に所定の関数値を
有する電気信号が制御器から入力され、又制御系から得
られる所定の入力信号が処理され、その場合操作機器に
よって得られる制御結果が再び制御に用いられるように
構成されている。その場合制御器は利用分野に従い通常
Ｐ特性（比例制御器）、Ｉ特性（積分制御器）或いはＤ
特性（微分制御器）等の特性を有している。
一方制御区域に例えば外乱が発生したような時閉ループ
制御においてその反応がしばしば困難になったり或いは
緩慢になるので、制御系の遅延時間が原因で制御値に不
本意な振動が発生する。従って制御時いわゆる外乱補償
を行い、外乱によって実際値が変動しこの変動を抑える
新しい制御信号が発生する前に外乱をできるだけ早く抑
えることができるようにしている（いわゆるフィードフ
ォワード制御を行なっている）。従って外乱補償時には
外乱によって生じた実際値の変動によりこの外乱の影響
を制御器が検出処置する前に「外乱あり或いは無し」の
信号を処理することにより直接制御器の出力信号を変化
させている。
［発明が解決しようとする問題点］ このような外乱補償においてよく知られているように外
乱補償値が時間的に変化しそれに制御器が反応していく
ことができないという問題がある。
従ってこのような制御方法ないし制御時に外乱補償を適
合化する装置において外乱補償を外部条件に応じ自動的
に外乱の変化に適合させることができる必要性が出てく
る。
例えば内燃機関のアイドル回転数制御（アイドル充填効
率制御）では例えばクーラのコンプレッサを入れた時と
か或いは自動変速ギアでニュートラルの位置から出た時
等外乱が発生する。いずれの場合にも顕著な負荷が生じ
それに対応して回転数の変動が生じるが、低いアイドル
回転数の場合にはできるだけ早く変動を安定させなけれ
ばならない。又このような外乱の場合、外気の温度或い
は内部サーモスタットを調節することによりその負荷が
顕著に変化してしまうという問題を排除することができ
ない。
従って本発明はその補償を自動的に適合化することがで
きる制御時の外乱補償方法及び装置を提供することを目
的とする。
実施例ではいわゆる内燃機関のアイドル回転数制御（ア
イドル充填効率制御）について説明されるが、本発明は
それに限定されるものではなく、外乱にできるだけ早く
反応し前もって外乱を考慮し補償することが必要な全て
の制御方法に適応されるものである。
［問題点を解決するための手段］ 本発明はこのような問題点を解決するために、アイドル
制御器の外乱補償方法において、アイドル制御器の一部
である積分要素から制御偏差に応じた出力信号を取り出
し、少なくとも一つの外乱量の大きさを表す予め設定さ
れた値をアイドル制御器の出力信号に印加することによ
り操作機器に対する操作信号が形成され、絞り弁が閉じ
かつ車速がゼロであるアイドリング時あるいは車速がゼ
ロでなく絞り弁が閉じて所定の時間負荷変動並びに回転
数変動が所定値以下になるアイドリング時において前記
積分要素からの出力信号が外乱量印加時点で格納されて
外乱補償後の後の時点でその時得られる積分要素からの
出力信号と比較され、前記格納された出力信号と実際の
積分要素からの出力信号の差から補正量が形成され、そ
の補正量により外乱補償用の前記予め設定された値が補
正され前記差が減少される構成を採用した。
更に、アイドル制御器の外乱補償装置において、アイド
ル制御器の一部である積分要素から制御偏差に応じて得
られる出力信号を外乱量が印加される第１の時点で格納
するメモリ手段を備え、アイドル制御器からの出力信号
に少なくとも一つの外乱量の大きさを表す予め設定され
た値が印加され、更に、絞り弁が閉じかつ車速がゼロで
あるアイドリング時あるいは車速がゼロでなく絞り弁が
閉じて所定の時間負荷変動並びに回転数変動が所定値以
下になるアイドリング時において、外乱補償後の第２の
時点で発生する積分要素からの出力信号と前記格納され
た積分要素からの出力信号とを比較しその差を形成する
比較手段と、外乱補償後の積分要素からの出力信号と格
納された積分要素からの出力信号間の前記比較により得
られた差から補正量を形成する手段とを備え、前記補正
量により外乱補償用の前記予め設定された値が補正され
前記差が減少される構成も採用した。
［作用］ このような構成で、外乱が印加される第１の時点で制御
器の出力信号がメモリに格納され、その後外乱が補償さ
れた第２の時点でこの格納値と実際の制御器の出力信号
が比較され、その得られた差から補正量が求められ、そ
の補正量が外乱補償定数に付加されるので、負荷が入っ
た瞬間でもそれによる外乱をよりよく補償することが可
能になる。
［実施例］ 以下図面に示す実施例に従い本発明を詳細に説明する。
本発明の基本的な考え方は、制御器の外乱作用に対する
反応から外乱補償に学習効果を持たせ、最終的な効果と
して理想的には外乱が作用した場合その外乱補償により
制御器自体は実質上何も反応する必要がないように、更
に正確に言えば外乱に基づく実際値の変化によって起こ
される制御偏差が検出できないか或いは実質上検出され
ないようにすることである。
又以下に説明する実施例では各回路がブロック図として
図示されているが、これは１つの実施例であり、従って
個々の回路或いはブロックはアナログ的にも、またデジ
タル的にも或いはそれを混合させた形でも実現できるも
のであり、その一部或いは全部をマイクロプロセッサや
論理回路を用いてデジタルシステムに置き換えることも
できるものである。
又本発明の実施例では１つの例として内燃機関のアイド
ル回転数制御（アイドル充填効率制御）が例として説明
される。
第１図に図示したように回転数の目標値nsと実際値niの
偏差に従ってアイドル回転数制御器10から得られる操作
量QSは好ましくは特性整合回路に入力され、そこで内部
的に操作量として形成された空気量目標値QSと実際の空
気量Qiとが比較される。この実際の空気量Qiによってエ
ンジン12の回転数niが変化される。操作機の特性を整合
する整合回路並びに操作機器自体が符号11で示されてお
り、エンジンによって形成される制御対象が符号12で示
されている。操作機器11aは本実施例の場合内燃機関の
吸気管のバイパス路を拡大或いは縮小することにより或
いは絞り弁をモータにより調節することにより内燃機関
の吸気管の実効断面積を変化させる作用をする。
第２図に図示されたように制御器10は積分制御器10a、
状態制御器10b、基本値制御回路10cを有し、これらの回
路の出力信号は共にその後段に接続された加算点13に入
力される。積分制御器10aと状態制御器10bは並列に接続
されており、その共通の入力端子には、目標回転数nsと
リード線14を介してフィードバックされる実際回転数ni
との比較によって加算点15に発生する制御偏差が入力さ
れる。
外乱の印加は次のようにして行なわれる。所定の時点に
発生する外乱Ａは、点線16で図示したように、エンジン
12によって形成される制御部分に作用すると同時に、点
線18で示したようにスイッチ17を閉じさせる。アイドル
回転数制御を行なうこの実施例の場合、例えばクーラの
コンプレッサが投入されると同時にこのスイッチ17が閉
じられ、それにより外乱定数発生器20から得られる外乱
定数が接続線19を介して加算点13に入力される。もちろ
んコンプレッサが投入されることにより内燃機関に対す
る負荷が大きくなるので回転数は減少することになる。
本発明ではメモリ21が設けられ、このメモリは外乱発生
時のｔ＝t0の時点で制御器の出力信号を格納するように
構成されている。本実施例ではこの時点に発生する積分
制御器10aの出力端子に表われる信号がリード線22を介
してメモリ21に記憶される。外乱が補償されるｔ＝t1の
時点で検出回路23により積分制御器10aの出力から実際
の積分出力信号が検出され、同時にこの時点で後段に接
続された比較器或いは加算点24において格納された積分
器出力信号と実際の積分器出力信号が互いに比較され
る。その比較はその時点の積分器出力信号から格納され
た積分器出力信号を引き算することにより行なわれる。
その出力差ｘ′は初期の外乱補償が小さいか大きいかに
従って正或いは負の値をとる。定数発生器20からの外乱
補償が少なすぎる場合には差ｘ′は正であり、この場合
積分制御器10aが動作して空気バイパス路の断面積を大
きくし外乱による負荷をバランスさせるようにする。一
方外乱補償が大きすぎる場合には、ｘ′は負の値とな
る。この差ｘ′は掛け算回路25を介して処理回路26に入
力される。この処理回路では求められた差値の重みずけ
が行なわれ、そこから得られる補正量ｙが外乱定数に付
け加えられる。本実施例の場合処理回路は積分器から構
成されており、この処理回路では所定の計算が行なわれ
る。この積分演算はｔ＝t1の時点のみ行なわれ続いて積
分器26の出力は一定に保たれる。積分器26の出力信号は
加算点27において外乱補償定数に足し算されるので、適
合化された外乱補償が得られ、外乱作用に対して最適適
合が行なわれ、それにより問題のない外乱補償が得られ
る。
この場合負荷を遮断した場合も外乱が作用したことと等
価なので、外乱遮断時にも同様な適合化が行なわれる。
もちろんこの場合差値ｘ′は掛け算回路25において−１
が掛け算され、その符号が反転されたのちに積分器26に
入力される。
積分器26により行なわれる計算式は次のとうりである。
ｙ（ｉ）＝ｙ（ｉ−１）＋K/256・ｘ（ｉ） もちろんこの計算式は制御の対象に従って、またそれぞ
れ補償すべき外乱の種類に従って変形できることはもち
ろんである。
なお上式においてｉは外乱補償を行なうその時点であり
（ｉ−１）はその前の外乱補償時点を示す。積分器をこ
のように構成することにより外乱補償を何回にも分けて
行なうことができ、１回の外乱補償では排除することが
できない不整合の問題を解決することができ、それぞれ
関係する外乱Ａが確実に補償されるようになる。このよ
うに上述した式に基づいて行なわれる何回にもわたる補
償過程を経て得られる平均化により不整合の問題を実質
的に解決することができる。
なお上述した外乱の適合化は、 （ａ）絞り弁スイッチが閉じた時、 （ｂ）内燃機関を搭載した自動車の速度がゼロの時、 の条件を満たした時にのみ行なうようにする。またこの
ような外乱補償の適合化ができる場合は内燃機関を搭載
した自動車の速度信号があることが前提になるので、本
実施例の場合上述の条件（ａ）、（ｂ）に変え、 （ａ′）絞り弁が閉じた時、 （ｂ′）回転数（場合によって平滑化された回転数）が
所定の時間Δt1の間アイドル回転数を中心として所定の
領域Δｎにある時、 （ｃ′）操作機器の駆動信号をデユーテイ比の変化Δτ
（或いは特性整合を行なう前の制御器の出力信号の変
化）が所定の時間Δt2の間所定の値以下の時、すなわ
ち、 Δτ／Δt2＜Δτg/Δt2或いは ΔQs/Δt2＜ΔQg/Δt2 の時行なう条件にすることもできる。上述した条件
（ｂ′）、（ｃ′）はアンド条件として理解すべきもの
であり、アイドリング領域において所定の時間大きな負
荷変動並びに回転数の変動が発生しないようにされる。
このような条件のもとで速度がゼロでない場合も外乱補
償が可能になる。デユーテイ比τの概念は、例えばバイ
パス路の断面を変化させる操作機器としていわゆる二巻
線操作機器を用いた場合に用いられるもので、その操作
機器に入力されるパルスのデユーテイ比を変えることに
より一方の巻線（或いは他方の巻線）が長い間（或いは
短い間）信号を受けるもので、それに対応して空気バイ
パス路の断面積が調節されるものである。
更に自動車の速度ｖがゼロでない場合アイドル制御器10
の積分制御器10aを保持（ロック）させるようにする。
このことは自動車が次に止まるまで状態制御器10bのみ
が動作するようにし積分制御器10aは減速運転（例えば
エンジンブレーキ等絞り弁スイッチが閉じるか或いはほ
ぼ閉じた状態となり内燃機関が駆動される場合）が長く
続く場合にも小さな値になってしまうことができなくな
ることを意味する。このような積分制御器10aのロック
は目標回転数nsより小さくなった場合或いは自動車の速
度がゼロとなった場合に解除される。このような特性は
加速における特性に対応し、その場合も同様に積分制御
器10aはロックされる。
なお制御対象（エンジン12）に作用する外乱が複数ある
場合、制御器10に複数個の外乱補償回路を設けるように
し、それぞれを所定の外乱が発生した場合に作用させ、
その制御特性から自己適合化させ最終的に外乱の影響を
除去させるようにすることもできる。
以上説明したように本発明によればそれぞれ異なる負荷
に対応して自動的に適合化される外乱補償が、すなわち
自己適合化された外乱補償が得られる。このように学習
効果があるので外乱補償を顕著に向上させることがで
き、単に「外乱あり／なし」の信号が発生した時に外乱
補償が一定の定数で行なわれるのでなく、外乱作用に従
った制御器の反応から外乱補償値が学習され最適の値に
定められる。
また本発明の好ましい実施例では外乱補償の最適化が複
数の補償過程に分布して行なわれるので１回しか行なわ
れない場合に発生する不整合の問題を解決することがで
きる。複数の補償過程を平均化した場合外乱補償を正確
に最適化することが可能になる。
外乱補償の適合化を行なう場合自動車の速度がゼロの時
に行なわれるが、このためにはセンサが必要となるの
で、本発明では好ましくは絞り弁が閉じ、回転数が所定
の時間アイドル回転数を中心とした所定領域にとどま
り、同時に操作機器を駆動する信号が所定の時間所定の
値を越えた変動をしない時に外乱補償の適合化を行なう
ようにしている。これらの信号はアイドル回転数制御を
行なう場合に得られる信号であり、従って時にセンサを
設けることなく得られるものである。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明では、定常的なアイドリン
グ時において外乱量印加時点に積分要素からの出力信号
が格納され、外乱補償後の後の時点で実際の積分要素か
らの出力信号との差が形成される。外乱補償用の予め設
定された値が適正でなく、過不足があると、それに対応
して後の時点で積分要素からの出力信号に変化が現れる
ことから、上記差は、この予め設定された値が適正であ
ったかどうかを示している。従って、本発明では、その
差が減少するように前記予め設定された値を補正してい
るので、外乱補償用の予め設定された値は、もはや固定
した値ではなく、実際に外乱補償に必要な値に補正さ
れ、外乱補償を最適化することが可能になる。
また、本発明では、定常的なアイドリング時において積
分要素からの両出力信号の差が形成されるので、他の影
響、例えば目標値変化による制御器出力信号自体の変化
からくる誤差の発生を排除することができ、その場合、
前記差が外乱補償用の予め設定された値の過不足をより
正確に反映するようになり、従って、その値をより確実
に最適な値に補正することができ、外乱量の過剰補償あ
るいは不足補償のない最適な外乱補償を行なうことがで
きる、という顕著な作用効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明が用いられる制御系を示したブロック
図、第２図は本発明装置の全体構成を示すブロック図で
ある。 10……制御器、20……外乱定数発生器。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−65542（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−187535（ＪＰ，Ａ) 特開 昭59−46353（ＪＰ，Ａ)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】アイドル制御器の外乱補償方法において、 アイドル制御器の一部である積分要素から制御偏差に応
    じた出力信号を取り出し、 少なくとも一つの外乱量の大きさを表す予め設定された
    値をアイドル制御器の出力信号に印加することにより操
    作機器に対する操作信号が形成され、 絞り弁が閉じかつ車速がゼロであるアイドリング時ある
    いは車速がゼロでなく絞り弁が閉じて所定の時間負荷変
    動並びに回転数変動が所定値以下になるアイドリング時
    において前記積分要素からの出力信号が外乱量印加時点
    （ｔ＝t0）で格納されて外乱補償後の後の時点（ｔ＝t
    1）でその時得られる積分要素からの出力信号と比較さ
    れ、 前記格納された出力信号と実際の積分要素からの出力信
    号の差（ｘ）から補正量（ｙ）が形成され、その補正量
    により外乱補償用の前記予め設定された値が補正され前
    記差が減少されることを特徴とする外乱補償方法。
  2. 【請求項２】外乱補償を複数回行ないその平均値を求め
    ることにより補正量（ｙ）の最終値を形成することを特
    徴とする特許請求の範囲第１項に記載の方法。
  3. 【請求項３】外乱の印加が遮断された場合前記積分要素
    からの出力信号の比較によって得られた差（ｘ′）にマ
    イナスの符号を付して処理することを特徴とする特許請
    求の範囲第１項又は第２項に記載の方法。
  4. 【請求項４】アイドル制御器の外乱補償装置において、 アイドル制御器（10）の一部である積分要素から制御偏
    差に応じて得られる出力信号を外乱量が印加される第１
    の時点（ｔ＝t0）で格納するメモリ手段（21）を備え、 アイドル制御器からの出力信号に少なくとも一つの外乱
    量の大きさを表す予め設定された値が印加され、 更に、絞り弁が閉じかつ車速がゼロであるアイドリング
    時あるいは車速がゼロでなく絞り弁が閉じて所定の時間
    負荷変動並びに回転数変動が所定値以下になるアイドリ
    ング時において、外乱補償後の第２の時点（ｔ＝t1）で
    発生する積分要素からの出力信号と前記格納された積分
    要素からの出力信号とを比較しその差を形成する比較手
    段（24）と、 外乱補償後の積分要素からの出力信号と格納された積分
    要素からの出力信号間の前記比較により得られた差から
    補正量（ｙ）を形成する手段（26）とを備え、 前記補正量により外乱補償用の前記予め設定された値が
    補正され前記差が減少されることを特徴とする外乱補償
    装置。
  5. 【請求項５】前記補正量を形成する手段が積分器（26）
    であることを特徴とする特許請求の範囲第４項に記載の
    装置。
  6. 【請求項６】前記積分要素が積分制御器（10a）であ
    り、この積分制御器（10a）の出力には、前記メモリ手
    段（21）と外乱補償後の第２の時点で発生する積分制御
    器（10a）の出力信号を検出する検出回路（23）とが接
    続され、前記メモリ手段と検出回路の出力の差が第２の
    時点（ｔ＝t1）にのみ有効となる積分器（26）により積
    分されて平均化されることを特徴とする特許請求の範囲
    第５項に記載の装置。
  7. 【請求項７】外乱の印加を遮断した場合前記差の符号を
    反転させる回路（25）が設けられることを特徴とする特
    許請求の範囲第４項、第５項又は第６項に記載の装置。
JP60112322A 1984-06-30 1985-05-27 外乱補償方法及び装置 Expired - Fee Related JPH071445B2 (ja)

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DE3424197 1984-06-30
DE3439927.5 1984-11-02
DE19843439927 DE3439927A1 (de) 1984-06-30 1984-11-02 Verfahren und vorrichtung zur adaptiven stoergroessenaufschaltung bei reglern
DE3424197.3 1984-11-02

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JPS6123207A JPS6123207A (ja) 1986-01-31
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DE (1) DE3439927A1 (ja)
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