JPH0734183Y2 - スロットルアクチュエ−タ制御装置 - Google Patents

スロットルアクチュエ−タ制御装置

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JPH0734183Y2
JPH0734183Y2 JP1987088536U JP8853687U JPH0734183Y2 JP H0734183 Y2 JPH0734183 Y2 JP H0734183Y2 JP 1987088536 U JP1987088536 U JP 1987088536U JP 8853687 U JP8853687 U JP 8853687U JP H0734183 Y2 JPH0734183 Y2 JP H0734183Y2
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JP
Japan
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throttle opening
deviation
throttle
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健治 中村
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Nissan Motor Co Ltd
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  • Control Of Throttle Valves Provided In The Intake System Or In The Exhaust System (AREA)
  • Electrical Control Of Air Or Fuel Supplied To Internal-Combustion Engine (AREA)

Description

【考案の詳細な説明】 [考案の目的] (産業上の利用分野) この考案は、アクセルペダルからのアクセル開度指令値
にスロットル開度を追従させるためのスロットルアクチ
ェータ制御装置に関する。
(従来の技術) 従来のこの種のスロットルアクチュエータ制御装置の場
合には、例えば特開昭59-120744号公報に開示されるよ
うに、予じめ設定しておいたスロットルの制御ゲインに
より、スロットル開度指令値にスロットル開度を追従さ
せるようにスロットル制御を行なう構成である。
(考案が解決しようとする問題点) しかしながら、このような従来のスロットル制御構成の
場合にあっては、量産時のスロットルアクチュエータの
動作の動作特性にバラツキがあったり、経時変化によっ
てそのスロットルアクチュエータの動作特性ににバラツ
キが生じたりすると、場合によっては、スロットル開度
指令値にスロットル開度が追従できず、ハンチングや応
答性遅れを生じ、エンジン回転の変動に伴う運転性の悪
化を招くという問題点があった。
この考案は、上記の問題点に着目してなされたもので、
その目的は、スロットル開度指令値に常にスロットル開
度を追従させることができるスロットルアクチュエータ
制御装置を提供することにある。
[考案の構成] (問題点を解決するための手段) この考案は、上記の目的を達成するため、エンジンスタ
ート後、アクセルペダルの踏込み量に応じて算出したス
ロットル開度指令値とスロットルバルブの開度位置に応
じて検出されたスロットル開度検出値との偏差を算出
し、該偏差に比例制御ゲインを掛けた比例項と、前記偏
差の時間微分値に微分制御ゲインを掛けた微分項と、前
記偏差の時間積分値に積分制御ゲインを掛けた積分項と
を加えたPID制御量に応じて当該スロットル開度指令値
にスロットル開度を追従させるスロットルアクチュエー
タ制御装置において、 前記スロットル開度検出値が前記スロットル開度指令値
への到達時間を検出する到達時間検出手段と、 前記スロットル開度指令値に対する前記スロットル開度
検出値のオーバシュート量もしくはオーバシュートの繰
り返しであるハンチング回数を検出するオーバシュート
状態検出手段と、 前記スロットル開度指令値に対する前記スロットル開度
検出値の定常偏差を検出する定常偏差検出手段と、 前記到達時間検出手段で検出した到達時間が大きいほど
前記比例制御ゲインを大きくし、前記オーバシュート状
態検出手段で検出したオーバシュート量が大きいほども
しくはハンチング回数が多いほど前記微分制御ゲインを
大きく、前記スロットル開度検出値の定常偏差が大きい
ほど前記積分制御ゲインを大きくする制御手段とを備え
たことを特徴とする。
(作用) このような構成であれば、制御手段は、前記到達時間検
出手段により検出された到達時間が大きいほど前記比例
制御ゲインを大きくするので到達時間を短縮でき、前記
オーバシュート状態検出手段により検出されたオーバシ
ュート量が大きいほどもしくはオーバシュートの繰り返
しであるハンチング回数が多いほど前記微分制御ゲイン
を大きくするのでオーバシュート量もしくはハンチング
回数を低減でき、更に、前記定常偏差検出手段によりス
ロットル開度検出値の定常偏差が大きいほど前記積分制
御ゲインを大きくするので定常偏差を小さくでき、アク
セル開度指令値に常にスロットル開度を追従させるこが
できる。
(実施例) 第1図は、本考案が適用されたスロットルアクチュエー
タ制御装置の一実施例を示すブロック図である。
この一実施例のスロットルアクチュエータ制御装置は、
スロットルアクチュエータ1を駆動制御するため、アク
セル踏量検出部2と、演算部3と、スロットル駆動部4
と、スロットル開度検出部5とを備えている。
アクセル踏量検出部2は、アクセルペダル(不図示)の
踏込み量に応じたスロットル開度指令値θaを出力する
ようになされている。
演算部3は、アクセル踏量検出部2からのスロットル開
度指示値θa及び後述するスロットル開度検出部5から
のスロットル開度値θをA/D変換するA/Dコンバータ6
と、このA/Dコンバータ6によりディジタル化されたス
ロットル開度指示値θa、スロットル開度値θを読込
んでスロットル駆動部4への出力Tを演算する第1の所
定温度T℃(中央処理装置(CPU)7と、メモリ(ROM/R
AM)8と、入力装置(I/O)9と、出力装置(I/O)10と
により構成される。
スロットル駆動部4は、DCモータを用いたスロットルア
クチュエータ1を駆動するための出力トランジスタ等の
駆動回路からなる。
スロットル開度検出部5は、スロットルバルブの開度位
置に応じたスロットル開度値θを出力するようになさ
れている。
このような各部を備えた一実施例構成において、スロッ
トル開度指令にスロットルバルブを追従させるスロット
ルサーボ制御が行なわれるとき、この等価回路は第2図
に示すようなブロック図となる。
この第2図に示す等価回路において、コントローラ11
は、アクセル開度指令値θaからスロットル開度値θ
を引いた偏差eを入力とし、この偏差eによってスロッ
トル駆動モータ12を制御する出力信号を演算し、演算結
果が示す出力信号をスロットル駆動モータ12へ送出す
る。また13はスロットルバルブである。
ここで、演算結果が示すスロットル駆動モータ12を制御
する出力信号は、例えばDCモータを駆動するのに4個の
出力トランジスタによるブリッジ構成を採用した場合、
PWM駆動のためにトランジスタのON-OFF時間をコントロ
ールする信号である。
また、ON時間の演算は、偏差eによって様々な制御方式
に対応して異なるが、一例としてPID制御の場合につい
てそのON時間の演算を以下述べる。
PID制御は次に示す式によって偏差eより出力(ON時
間)を演算する。
但し、上記式は、サンプリングによりeを入力する離散
時間系での表現であり、連続時間では、 となる。
次の第1項は、比例項(P制御)であり、偏差eに比例
して出力を制御する項である。第2項は、微分項(D制
御)であり、偏差eの時間変化に対し、出力を制御する
項である。第3項は、積分項(I制御)であり、偏差e
の時間蓄積により出力を制御する項である。P制御は、
制御の主となるので、アクセル開度指令値から、スロッ
トル開度がスロットル開度が遠く離れている場合は、偏
差eは大きく、出力も大きくなるため、スロットルを急
ぎ指令値に近づけようとする。また、指令値に近い場合
は、出力は小さくなる。
しかし、P制御だけでは、指令値に対し振動するハンチ
ング現象を引起す。そこで、I制御により、指令値に対
する振動を抑制する。D制御は、偏差eの微分値であ
り、eの変化が大きいほど(ハンチング時など)D制御
の出力は大きくなる。
また、その出力の符号は、eの変化を減ずる方向にモー
タに出力することになる。
さらに、指令値が、一定となった場合、スロットル開度
が一定の偏差をもって停止する場合がある。これは、摩
擦などによりP制御では、モータを駆動できない(偏差
が小さいためP制御では出力が小となる)ためである。
そこで、I制御により、時間とともに、出力を増加さ
せ、偏差をなくすものである。
ここで、Kp,Kd,Kiは、各々の制御ゲインと呼ばれるもの
であり、システムの伝達関数が、変化しなければある値
で、指令値に対し、スロットル開度を追従させることが
できる。しかし、システムの構成要素である、駆動モー
タの特性や、スロットルのメカ部の摩擦などが、バラツ
クと、つまり、伝達関数に変動がおきると、一定のゲイ
ンでは、良好な制御が困難となる。
係る観点からなされたのが、本考案であり、本考案で
は、その制御ゲインを逐次可変し、良好なサーボゲイン
となるように、前述の一実施例の如くの構成を採用して
いる。
従って、エンジンスタート後、アクセルペダルの踏込み
量に応じて、スロットル開度指令値が一定値まで漸増し
たとき、スロットル開度のハンチングや定常偏差等の挙
動量をスロットル開度検出部5にて検出することにな
り、これを第3図〜第7図に基づいて詳述する。
第3図は、スロットル開度指令値とこのスロットル開度
指令値に応答するスロットル開度との時間−開度特性曲
線図であり、同図において、点線で示す特性曲線はスロ
ットル開度指令値、一点鎖線及び実線で示す特性曲線は
スロットル開度である。なお、図中、a例はスロットル
開度指令値が急上昇後に一定値に移行する場合、b例は
スロットル開度指令値がなだらかに変化する場合であ
る。
a例にあっては、一点鎖線で示すスロットル開度はスロ
ットル開度指令値に対して応答性良く変化する場合であ
る。しかし、モータの特性変化やモータ駆動系の摩擦等
が変化した場合、実線で示すスロットル開度の如くハン
チングを生じる応答となったり、定常偏差ecを生じたり
する。ハンチングは、特にアクセル開度指令値が急変す
る場合に顕著に現われる。
b例にあっては、スロットル開度指令値がゆっくり変化
するために、常に比較的良好な応答でスロットル開度が
変化される。
そこで、a例で実線で示すスロットル開度特性となる場
合、スロットルの制御ゲインを変化させる必要が生じ
る。
第4図は、制御性の悪化を判定するための判断基準を例
示した特性曲線図である。なお、特性曲線の点線、一点
鎖線及び実線の関係は第3図の場合と同様である。
まず、点線で示すスロットル開度指令値である速さ(図
中v)以上で急変化後、そのスロットル開度指令値が一
定時間tjで一定値に移行した条件下でハンチング回数
n、オーバシュート量φp、定常偏差ec及び指令値への
到達時間tsを検出する。
次に、n,φp,ec,tsに基準値を設け、その値以上となっ
た場合に、制御ゲインを変化させることとする。
第5図は、φp,nに対するケイン変化の一例を示す。
φpが、基準値φpsより大となった場合、または、nが
基準値noより大となった場合、ダンピング効果が、少な
いと考えられるためD制御を大とするため、Kdゲインを
増加させる。この場合、現在Kd1のゲインであったとす
ると、ΔKdゲインづつ増加させていく。すなわち、一回
制御性悪化を検出した時、Kd1+ΔKd→Kdとし、再度検
出した場合Kd+ΔKd→Kdとしていく。最終的には安定し
たゲインKd2になることになる。
第6図は、ecに対するゲイン変化の一例を示す。スロッ
トル開度の変化がなくなり、定常状態になったと判断し
一定時間定常偏差ecが、基準値ecoより大きいと、現在
のKiゲインに対し、前述したD制御と同様にKi+ΔKi→
Kiとする。これは、摩擦等の増により現在のKiゲインで
は偏差eを速力ゼロとはできないため、ゲインを大とす
る必要があるためである。再度、上記判断をした時はさ
らにKi+ΔKi→Kiとし、いずれ安定したゲインKi2に落
つくことになる。第7図は、tsに対するゲイン変化の一
例を示す。tsが、基準値tsoより大となる場合は、応答
が緩慢となっているため、Kpゲインを大とし、ダンピン
グ効果を減らすためKdゲインを小とする必要がある。
Kp及びKdのゲイン変化は、前述と同様ΔK,ΔKdづつ変化
させる。最終的に、現ゲインKp1,Kd1から安定したゲイ
ンKp2,Kd2に達することになる。φP,n,eC,tSの検出に
は、偏差eをもって行うことができる。以上のように制
御ゲインを、制御性悪化状態を検出する毎に、少しづつ
変化させることによりゲインの最適化を図ることができ
る。
次に、本考案の一実施例の動作を第8図の制御フローチ
ャートに基づいて説明する。
エンジンスタートでシステム動作が開始されると、メイ
ンルーチンは、まず、スロットル開度指令値がある速さ
v以上で急変化後、そのスロットル開度指令値が一定時
間tjで一定値に移行したかの判断1(ステップ101)を
行ない、その判断1の否定(ステップ101否定)により
e計算処理に進み(ステップ102)、スロットル開度指
令値とスロットル開度より偏差eを演算し、次いで、PI
D制御により出力Tを演算する出力計算処理(ステップ1
03)までのステップ101〜103を繰返し行なう。
しかし、判断1によりスロットル開度指令値が一定値に
移行したと判定したときには(ステップ101肯定)、ス
テップ104以降の処理ルーチンに分岐する。
即ち、その以降判定で分岐した場合、まず、偏差eを演
算し(ステップ104)、この演算結果の偏差eの値によ
りφ>φPSの実用新案登録請求の範囲に記載のオーバ
シュート状態検出手段に相当する判断2(ステップ10
5)、n>n0の実用新案登録請求の範囲に記載のオーバ
シュート状態検出手段に相当する判断3(ステップ10
6)、ec一定後の一定時間eC>eC0の実用新案登録請求の
範囲に記載の定常偏差手段に相当する判断4及びtS>t
S0の実用新案登録請求の範囲に記載の到達時間検出手段
に相当する判断5(ステップ106)をそれぞれ行なう。
そして、その判断2〜5(ステップ105〜108)により肯
定判定がなされたとき、実行1〜4(ステップ109〜11
2)の処理を実行し、スロットル開度の挙動を抑制する
ことになる。但し、判断2は第5図で示した内容の処
理、判断3も同じく第5図で示した内容の処理、判断4
は第6図で示した内容の処理、判断5は第7図で示した
内容の処理である。
こうした実行1〜4の何れかの処理が実行されるとステ
ップ102のe計算処理に戻り、再びステップ101〜103の
処理を繰返すことになり、判断1が肯定(ステップ101
肯定)されると、新たにステップ104以降の分岐処理を
実行し、スロットル開度の挙動を抑制することができ
る。
[考案の効果] 以上説明したように、本考案が適用されたスロットルア
クチュエータ制御装置は、到達時間検出手段により検出
された到達時間が大きいほど比例制御ゲインを大きく
し、オーバシュート状態検出手段により検出されたオー
バシュート量が大きいほどもしくはオーバシュートの繰
り返しであるハンチング回数が多いほど微分制御ゲイン
を大きくし、更に、定常偏差検出手段によりスロットル
開度検出値の定常偏差が大きいほど積分制御ゲインを大
きくするので、スロットル開度に挙動が生じた際、その
挙動を抑制するようにサーボゲインを適宜調整すること
により、量産時におけるスロットルアクチュエータの特
性のバラツキや経時変化による特性のバラツキを吸収
し、安定した制御を実現することができるという実用上
多大な効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
第1図は本考案が適用されたスロットルアクチュエータ
制御装置の一実施例を示すブロック図、第2図はこの一
実施例構成でスロットルサーボ制御がなされるときの等
価回路を示す図、第3図はスロットル開度指令値とスロ
ットル開度との関係を模式的に示す特性曲線図、第4図
は制御性の悪化を判定するための判断基準を例示した特
性曲線図、第5図、第6図、第7図はそれぞれゲイン変
化の一例を示す線図、第8図は本考案一実施例の制御フ
ローを示すフローチャートである。 1……スロットルアクチュエータ 2……アクセル踏量検出部 3……演算部 4……スロットル駆動部 5……スロットル開度検出部

Claims (1)

    【実用新案登録請求の範囲】
  1. 【請求項1】エンジンスタート後、アクセルペダルの踏
    込み量に応じて算出したスロットル開度指令値とスロッ
    トルバルブの開度位置に応じて検出されたスロットル開
    度検出値との偏差を算出し、該偏差に比例制御ゲインを
    掛けた比例項と、前記偏差の時間微分値に微分制御ゲイ
    ンを掛けた微分項と、前記偏差の時間積分値に積分制御
    ゲインを掛けた積分項とを加えたPID制御量に応じて当
    該スロットル開度指令値にスロットル開度を追従させる
    スロットルアクチュエータ制御装置において、 前記スロットル開度検出値が前記スロットル開度指令値
    への到達時間を検出する到達時間検出手段と、 前記スロットル開度指令値に対する前記スロットル開度
    検出値のオーバシュート量もしくはオーバシュートの繰
    り返しであるハンチング回数を検出するオーバシュート
    状態検出手段と、 前記スロットル開度指令値に対する前記スロットル開度
    検出値の定常偏差を検出する定常偏差検出手段と、 前記到達時間検出手段で検出した到達時間が大きいほど
    前記比例制御ゲインを大きくし、前記オーバシュート状
    態検出手段で検出したオーバシュート量が大きいほども
    しくはハンチング回数が多いほど前記微分制御ゲインを
    大きくし、前記スロットル開度検出値の定常偏差が大き
    いほど前記積分制御ゲインを大きくする制御手段と、 を備えたことを特徴とするスロットルアクチュエータ制
    御装置。
JP1987088536U 1987-06-10 1987-06-10 スロットルアクチュエ−タ制御装置 Expired - Lifetime JPH0734183Y2 (ja)

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JPS63198437U JPS63198437U (ja) 1988-12-21
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2019002416A (ja) * 2017-06-12 2019-01-10 三菱日立パワーシステムズ株式会社 制御弁の制御装置及び制御弁の調整方法

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