JPH08234807A

JPH08234807A - 機器の制御装置

Info

Publication number: JPH08234807A
Application number: JP5805895A
Authority: JP
Inventors: Yasuhiro Harada; 靖裕原田; Masaaki Nakajima; 政昭中島; Hiroyuki Arakawa; 博之荒川
Original assignee: Mazda Motor Corp
Current assignee: Mazda Motor Corp
Priority date: 1995-02-22
Filing date: 1995-02-22
Publication date: 1996-09-13

Abstract

(57)【要約】【目的】機器モデルの動特性を実際の機器の動特性と一
致させる同定を、使用頻度の小さい領域でも精度よく行
えるようにする。【構成】エンジン２１Ａに対応した機器モデル２１Ｂの
動特性（例えばトルク特性）が、例えば点火時期をパラ
メ−タとして設定されている。この点火時期とトルクと
の計算上の対応関係を調整するための標準的なデータ
が、エンジン２１Ａから実験的に求められた標準特性α
として記憶されている。標準特性αは、例えばＸ軸とＹ
軸とを有するマップ形式でもって記憶されている。使用
頻度の小さい領域のときは、使用頻度の大きい領域にお
いて得られている同定用データに合うように、標準特性
αがＸ軸方向、Ｙ軸方向にオフセットされて、このオフ
セット後の標準特性αから得られるデータによって、使
用頻度の小さい領域での同定が行われる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機器の制御装置に関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】機器を実際に動かすことなく機器に対す
る制御の評価を行なうため、機器の動特性をモデル化し
て、このモデル化された機器モデルと、機器に対する制
御ロジックと同一の制御ロジックからなる制御モデルと
を組み合わせることが提案されている（特開平４−１５
９４３９号公報参照）。

【０００３】また、最近では、機器とこれに対して実際
に制御を行なう実制御系に加えて、上述した機器モデル
を利用したシュミレ−ションシステムを設けて、シュミ
レ−ション結果を実制御系に反映させることにより、機
器の実際の制御がより良好に行なわれるようにすること
が考えられている。特開平６−３２４７１４号公報に
は、機器モデルの動特性を実際の機器の動特性に合致さ
せるための同定手段を設けて、この同定手段による同定
後に機器モデルを用いたシュミレ−ションを行なって、
実際の機器における固体差や経年変化等にも適切に対処
できるようにしたものも提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、機器モデル
を同定するには、実際の機器の入力と出力とをみる必要
があるため、ある程度同じ運転状態が長く継続すること
が必要になる。この一方、機器の使用条件等によって
は、使用頻度が大きい（高い、多い）領域のみならず、
使用頻度が極めて小さい（低い、少ない）領域というも
のも存在し、このような使用頻度の小さい領域では機器
モデルの同定が十分に行われないものとなってしまう。
このことは、使用頻度の小さい領域においてシュミレ−
ションが精度よく行われないことの大きな原因となり、
この点において何等かの対策が望まれることになる。

【０００５】したがって、本発明の目的は、機器の使用
頻度が小さい領域での機器モデルの同定の精度を高める
ことのできるようにした機器の制御装置を提供すること
にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明にあっては次のような構成としてある。すな
わち、機器と機器に対して実際に制御を行なう実制御系
とを備えた機器の制御装置において、機器の入力と出力
との対応関係に基づいて、機器の動特性を動特性設定パ
ラメ−タを用いてモデル化した機器モデルと、前記動特
性設定パラメ−タについての標準的なデータを標準特性
として記憶した記憶手段と、前記実制御系による機器の
制御中に、前記実制御系と同一の制御ロジックでもって
前記機器モデルを制御して、機器の入力と出力との対応
関係に対して該機器モデルにおける入力と出力との対応
関係が一致するように前記動特性設定パラメ−タを調整
する同定手段と、前記同定手段により同定された前記機
器モデルを制御して所定のシュミレ−ションを行うシュ
ミレ−ション手段と、前記シュミレ−ション手段による
シュミレ−ションによって得られた評価結果を前記実制
御系に反映させる制御反映手段と、機器の使用頻度が大
きい領域であるか小さい領域であるかを判別する使用頻
度判別手段と、を備え、前記同定手段が、前記使用頻度
判別手段により機器の使用頻度が大きい領域であると判
別されたときに、前記標準特性を用いることなく前記動
特性設定パラメ−タを調整する第１同定手段と、前記使
用頻度判別手段により機器の使用頻度が小さい領域であ
ると判別されたときに、前記標準特性に基づいて前記動
特性設定パラメ−タを調整する第２同定手段とを備えて
いる、ような構成としてある。上記構成を前提とした本
発明の好ましい態様は、特許請求の範囲における請求項
２以下に記載した通りである。

【０００７】

【発明の効果】請求項１に記載された本発明によれば、
機器の使用頻度の小さい領域での機器モデルの同定を、
標準特性に基づいて行うので、標準特性を利用すること
なく同定を行う場合に比して、同定の確信度を高いもの
とすることができる。

【０００８】請求項２に記載したような構成とすること
により、Ｘ軸要素とＹ軸要素とを有する一般的なマップ
の形式で標準特性を設定することができ、また第２同定
手段による同定を上記標準特性をＸ軸方向、Ｙ軸方向に
オフセットするという簡単な手法によって行うことがで
きる。

【０００９】請求項３に記載したような構成とすること
により、マップ化された標準特性と機器の使用頻度確認
のためのゾーンとを関連づけて、標準特性とゾーンとの
相関関係を簡単化することができる。

【００１０】請求項４に記載したような構成とすること
により、使用頻度が大きくて同定に十分余裕のある第１
同定手段による同定を、機器モデルの定常モデルと過渡
モデルとの両方に対して行って、機器モデルの動特性を
実際の機器の動特性に精度よく近付ける上で好ましいも
のとなる。一方、使用頻度が小さく同定に余裕がない第
２同定手段による同定を、定常モデルと過渡モデルとの
いずれか一方のみとして、余裕のない範囲での同定を確
実に行う上で好ましものとなる。

【００１１】請求項５に記載したような構成とすること
により、第２同定手段により同定されている精度のよい
デ−タを利用して、第１同定手段による同定をより精度
よく行う上で好ましいものなる。

【００１２】請求項６に記載したような構成とすること
により、各区画ゾーン間でのデータのばらつきつまり同
定のバラツキを、回帰曲線を利用して解消して、全体と
して同定の精度を高める上で好ましいものとなる。

【００１３】請求項７に記載したような構成とすること
により、エンジンにおける動特性として重要なトルク特
性を標準特性として、第２同定手段による同定をこの重
要なトルク特性に基づいて行うことができる。

【００１４】請求項８に記載したような構成とすること
により、エンジンアイドル回転数制御について、請求項
１ないし請求項７に対応した効果を得て、アイドル回転
数制御をより良好に行う上で好ましいものとなる。

【００１５】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。なお、実施例では、アイドル回転数制御
（ＩＳＣ）とされて、制御対象となる機器が吸入空気量
調整用のＩＳＣバルブとされている。

【００１６】図１〜図４の説明

【００１７】図１において、１はエンジンの吸気通路
で、その上流側から下流側へ順次、エアクリ−ナ２、エ
アフロ−メ−タ３、スロットル弁４が配設されている。
吸気通路１には、スロットル弁４をバイパスするバイパ
ス通路６が設けられ、このバイパス通路６には、アイド
ル回転数調整手段としてＩＳＣバルブ７が接続されてい
る。

【００１８】ＩＳＣバルブ７は、バイパス通路６を通過
する吸入空気量を調整してアイドル回転数を調整するた
めのもので、電磁式のアクチュエ−タ５によってその開
度が連続可変式に制御されるようになっている。すなわ
ち、アクセル開度が零でかつエンジン回転数が所定回転
数以下となったアイドル運転中は、エンジン回転数が目
標アイドル回転数（例えば７００ｒｐｍ）となるよう
に、ＩＳＣバルブ７が制御される。このＩＳＣバルブ７
つまりアクチュエ−タ５を制御するための制御ユニット
が符号Ｕで示され、この制御ユニットＵによる制御のた
めに用いられる信号をピックアップするセンサあるいは
スイッチ群がまとめて符号Ｓで示される。制御ユニット
Ｕからアクチュエ−タ５への出力値は、目標アイドル回
転数とするための制御値としてのデュ−ティ比とされ
る。なお、前記スイッチス群Ｓに含まれるものとして
は、後述する制御のために必要な各種のものがとされ、
例えば、スロットル開度センサ（特にスロットル開度が
零であることを検出するセンサ）、エンジン回転数を検
出するセンサ等がある。

【００１９】図２は、制御ユニットＵにおける制御内容
をブロック図的に示したものであり、図中実機エンジン
として示される符号２１Ａ部分を除いた各部分が含まれ
るものとなっている。この図２において、大別して、符
号Ｕ１で示すものが実際のエンジン２１Ａを制御する実
制御系であり、符号Ｕ２で示すものが実際のエンジン２
１Ａに対応した機器モデル２１Ｂに対する制御を行なう
モデル制御系である。

【００２０】実制御系Ｕ１は、フィ−ドバック制御用の
積分回路２２Ａと、現代制御の主たる構成要素となるオ
ブザ−バ回路２３Ａとを備えている。実制御系Ｕ１に
は、目標アイドル回転数ＮＴが入力されて、減算器２４
Ａによって、当該ＮＴと実際のエンジン回転数（アイド
ル回転数）ＮＥ１との偏差が積分回路２２Ａに入力され
る。

【００２１】オブザ−バ回路２３Ａは、実際のエンジン
回転数ＮＥ１と実機エンジン２１Ａに対する入力値つま
りアクチュエ−タ５に対するデュ−ティ比とに基づい
て、所定の制御値を演算する。そして、オブザ−バ回路
２３Ａで演算された制御値と積分回路２２Ａからの出力
値との偏差が減算器２５Ａで演算されて、この演算結果
が、実機エンジン２１Ａに対する入力値とされる（オブ
ザ−バ回路２３Ａに対する入力値とされる）。

【００２２】一方、モデル制御系Ｕ２は、実機エンジン
の動特性をモデル化した機器モデル（ハ−ドモデル）２
１Ｂを制御する。この機器モデル２１Ｂは、実機エンジ
ン２１Ａの入力値に対する出力値との対応関係に基づい
て設定されて、実機エンジン２１Ａの動特性と完全に一
致している状態では、同じ入力値に対して同じ出力値と
なるように設定されている。この機器モデル２１Ｂに対
するモデル制御系Ｕ２は、制御系Ｕ１と同じ制御ロジッ
クとなるように設定されていて、制御系Ｕ１における構
成要素と対応する構成要素には、制御系Ｕ１における符
号「Ａ」に代えて「Ｂ」の符号を用いて示してある。そ
して、制御系Ｕ１とＵ２とにおける入力値としての目標
アイドル回転数はＮＴとして共通化され、実制御系Ｕ１
における出力値は実機エンジン２１Ａにおけるエンジン
回転数ＮＥ１とされ、モデル制御系Ｕ２における出力値
は演算されたエンジン回転数ＮＥ２とされる。

【００２３】上記両制御系Ｕ１、Ｕ２は、管理回路２６
により管理されて、後述するように、機器モデル２１Ｂ
の動特性を調整する同定、シュミレ−ションによる実制
御系Ｕ１の制御定数の最適化や制御ロジックの最適化の
ための制御が行なわれる。このため、機器モデル２１Ｂ
の動特性を調整する同定回路２８、実制御系Ｕ１の制御
定数を調整する調整回路２７が設けられて、両回路２７
と２８とは管理回路２６の制御下において作動される。

【００２４】図３は、図２における機器モデル２１Ｂの
具体例を示すものである。回路Ｒ３は、エンジン発生ト
ルクの大きさを得るためのもので、このためのパラメ−
タとして、充填量Ｑ、燃料噴射量ＴＰ、点火時期ＩＧが
用いられる。この回路Ｒ３で用いられる充填量Ｑを得る
ために、回路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４での各処理が行なわれる
が、回路Ｒ１でのＴＶＯはスロットル開度、回路Ｒ２で
のＤutｙはアクチュエ−タ５へのデュ−ティ比を示す。
回路Ｒ１とＲ２からの出力同士は、加算器Ｒ８により加
算された後、回路Ｒ４での遅れ処理がなされた後、充填
量Ｑとして回路Ｒ３へ出力される。

【００２５】また、回路Ｒ６は、エンジンの損失トルク
を示すもので、充填効率、ポンピングロスデ−タが含ま
れる。この回路Ｒ６での損失トルクがＴＨとされ、この
ＴＨと回路Ｒ３からの出力とが減算器Ｒ９により減算さ
れて、この減算された後のトルクＴが回路Ｒ７に入力さ
れる。回路Ｒ７では、ここに示す式にしたがって、モデ
ル制御系Ｕ２におけるエンジン回転数ＮＥ２を演算す
る。なお、Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５が過渡モデルであ
り、Ｒ３、Ｒ６、Ｒ７が定常モデルとなる。

【００２６】図２に示すモデル制御系Ｕ２における回路
２２Ｂ、２３Ｂの各特性式が、図４に示される。この図
４において、「ｉ」はサフィックスであり、ＫＩは積分
回路２２Ｂの制御定数（積分定数）、Ｋ１〜Ｋ７はオブ
ザ−バ回路２３Ｂの制御定数である。オブザ−バ回路２
３Ｂの特性式では、出力値ＮＥ（ＮＥ２）の今回値と前
回値、およびアクチュエ−タ５に対するデュ−ティ比の
うち前回値から５回前までの値が用いられて、合計７つ
の値が演算用パラメ−タとして用いられる。

【００２７】ここで、実制御系Ｕ１における回路２２
Ａ、２３Ａにおける特性式は、図４に示す回路２２Ｂ、
２３Ｂの特性式と同じように設定されている（回路２２
Ｂ、２３Ｂの特性式が、回路２２Ａ、２３Ａに合せて設
定されている）。

【００２８】図５〜図１０の説明

【００２９】制御ユニットＵは、マイクロコンピュ−タ
を利用して、図２における制御系Ｕ１とＵ２および回路
２６〜２８を含むものとして構成されており、以下その
制御内容について、図５〜図１０を参照しつつ説明す
る。なお、図５のフロ−チャ−トは、全体制御であり、
図６、図７は同定の制御であり、同定後機器モデル２１
Ｂを利用したシュミレ−ションおよびシュミレ−ション
による評価結果の実制御系への反映については図９、図
１０に示される。なお、後述する制御は全て、車両の停
車中であることを前提に行なわれるものとなっている。

【００３０】（1)図８の説明（標準特性と区画ゾーン設
定）

【００３１】図８は、トルクと点火時期とをパラメ−タ
として設定されたマップで、図中一点鎖線で示す特性線
つまり標準特性αは、ある点火時期において所定トルク
を得るためのデータを示すもので、実機エンジン２１Ａ
の標準的なトルク特性と合致するようにあらかじめ実験
により求められて、制御ユニットＵのＲＯＭ（記憶手
段）に記憶されている。Ｘ軸に点火時期、Ｙ軸にトルク
とされているが、この標準特性αは、エンジンのトルク
特性に大きな影響を与える各種パラメ−タ毎に多数枚用
意されている（図８は、図３の回路Ｒ３対応で、少なく
とも吸入空気量Ｑ、燃料噴射パルスＴＰとの組み合わせ
の枚数分有し、この他、エンジン回転数やエンジン冷却
水温度についての組み合わせの枚数とすることもでき
る）。そして、標準特性α上のデータを用いることによ
り、上記回路Ｒ３において計算上得られる計算トルク
が、実機エンジン２１Ａの標準的なトルクと一致するこ
とになる。

【００３２】図８に示すような各マップは、Ｘ軸方向お
よびＹ軸方向に多数分割されて、多数の区画ゾーンが設
定される。すなわち、図８のマップ上において、Ｘ軸上
にｎ分割、Ｙ軸上にｍ分割されているとすると、区画ゾ
ーンの総数はｍ×ｎ個となり、各区画ゾーンの座標位置
はＰ_XYとして示される（Ｘ＝１、２・・・・ｎ、Ｙ＝
１、２・・・・ｍ）。なお、標準特性αは、図８のマッ
プ上においてデジタル設定されたデータ値同士を滑らか
に結んで得られるものである。

【００３３】実機エンジン２１Ａの使用頻度が、各区画
ゾーン毎に記憶されていく。例えば、ある同じ区画ゾー
ンでの実機エンジン２１Ａの運転が継続しているとき、
所定時間毎にカウント値が増加されて、このカウント値
が大きいほど使用頻度が大きいものとなる。いったん記
憶された上記カウント値は、保存されて、次に同じ区画
ゾーンで実機エンジン２１Ａが運転されると、カウント
値が増加される。

【００３４】(2)図５の説明（全体制御）

【００３５】図５のＺ（ステップ−以下同じ）５１にお
いて、図８で説明した区画ゾーンのうち、現在の実機エ
ンジン２１Ａの運転状態に対応した区画ゾーンでの使用
頻度が確認される。次いで、Ｚ５２において、現在の区
画ゾーンの使用頻度が所定値よりも小さい使用頻度小の
区画ゾーンであるか否かが判別される。このＺ５２３の
判別でＮＯときは、使用頻度が大の区画ゾーンであっ
て、機器モデル２１Ｂの同定をおこなうのに十分なデ−
タ（余裕）があるときであり、このときはＺ５６におい
て、図８の標準特性αを利用しない後述する同定（第１
同定）が行われる。

【００３６】Ｚ５２の判別でＹＥＳのときは、Ｚ５３に
おいて、現在の区画ゾーンの近くに、使用頻度の大きい
区画ゾーンが存在するか否かが判別される。このＺ５３
の判別でＮＯのときは、Ｚ５４において、図８に示す標
準特性からそのまま機器モデル２１Ｂ同定用のデータが
選択される（標準特性通りの同定実行−第２同定）。ま
た、Ｚ５３の判別でＹＥＳのときは、使用頻度大の区画
ゾーンのデータと標準特性とを利用した後述する同定
（第２同定）が行われる。

【００３７】前記Ｚ５４、Ｚ５５あるいはＺ５６の後
は、Ｚ５７において、機器モデル２１Ｂを利用したシュ
ミレ−ションとシュミレ−ションの評価結果を実制御系
Ｕ１に反映する制御が行われるが、この点については後
述する。

【００３８】（3)図９、図１０の説明（シュミレ−ショ
ンで図５のＺ５７の内容）

【００３９】図５のＺ５７の内容が、図９、図１０に示
される。先ず、図９のＺ１において、実際のエンジン回
転数ＮＥ１が所定回転数ＮＢよりも大きいか否かが判別
される。このＺ１の判別でＹＥＳのときは、Ｚ２におい
て、パルス発生器を利用してフラグのセット、リセット
がなされる。すなわち、１分経過毎に１秒間だけフラグ
が１にセットされ、それ以外はフラグは０にリセットさ
れた状態とされる。Ｚ２の後、Ｚ３において、フラグが
１であるか否かが判別される。Ｚ３の判別でＹＥＳのと
きのときは、目標アイドル回転数ＮＴに所定回転数α
（α＞０で、例えば５０〜１００ｒｐｍ）を加算して、
ステップ状に所定期間だけ目標アイドルＮＴを大きくす
る。この後、Ｚ５において、後述するように、実制御系
Ｕ１とＵ２との各出力値ＮＥ１とＮＥ２とを一致させる
ための最適な制御定数の選択がなされる。

【００４０】Ｚ１の判別でＮＯのときは、Ｚ６におい
て、Ｚ５で選択された最適な制御定数となるように、実
制御系Ｕ１における制御定数が変更される。なお、Ｚ１
の処理は、回転が高くて運転者の回転変化に対する感度
が低くかつエンストのおそれがないためであることの確
認である。

【００４１】前記Ｚ５における詳細が、図１０に示され
る。この図１０のＺ１１において、積分回路２２Ｂ用の
制御定数ＫＩの最適化が終了したか否かが判別される
が、当初はこの判別がＮＯとなってＺ１２へ進む。Ｚ１
２では、実験計画法マップより、積分定数ＫＩについ
て、１番からｎ番までの記憶されている設定値の中から
いずれか１つの設定値が選択される。次いで、選択され
たｉ番目（ｉ＝１〜ｎ）の設定値に基づく作動により得
られるモデル制御系Ｕ２の出力値ＮＥ２と実制御系Ｕ１
の出力値ＮＥ１との偏差の絶対値を２乗したものを所定
時間積分して、ｉ番目の積分定数についてのエラ−度合
を示す評価値ＨＥｉが決定される。なお、この評価値Ｈ
Ｅｉは、小さいほど好ましいものとなる。

【００４２】Ｚ１３での評価値ＨＥを、上記１番目から
ｎ番目まで積分定数について順次求めて、その結果がＺ
１４においてＨＥ1 〜ＨＥn として記憶される。この
後、Ｚ１５において、Ｚ１４に記憶されている評価値Ｈ
Ｅ1 〜ＨＥｎのなかから最少の評価値を示すこととなっ
た積分定数ＫＩが選択、セットされる。勿論、このＺ１
５において選択、セットされた積分定数ＫＩが、実制御
系Ｕ１における積分回路２２Ａでの積分定数として利用
されることになる。

【００４３】Ｚ１１の判別でＹＥＳのときは、Ｚ１６に
おいて、Ｚ１５で選択、セットされたエラ−度合を示す
評価値ＨＥが、所定値よりも大きいか否かが判別され
る。このＺ１６の判別でＹＥＳのときは、積分回路２２
Ａにおける積分定数ＫＩの最適化のみでは十分な評価が
得られないときなので、このときは、Ｚ１７以降の処理
を行なって、オブザ−バ回路２３Ａについての制御定数
の最適化がなされる。このＺ１７〜Ｚ２０の処理は、制
御定数が異なるのでみでＺ１２〜Ｚ１５の処理と同様に
して行なわれるので、その重複した説明は省略する。勿
論、Ｚ２０で選択、セットされた制御定数Ｋ１〜Ｋ７
が、図９Ｚ５において、オブザ−バ回路２３Ａ用の制御
定数として用いられることになる。Ｚ１６の判別でＮＯ
のときは、そのままリタ−ンされる。

【００４４】(4)図６の説明（第１同定で、図５のＺ５
６の内容）図５のＺ５６の内容（第１同定）が、図６に示される。
この図６において、Ｚ３１において、実機エンジン２１
Ａに対して多くの入力が変化しているか否かが判別され
る。具体的には、スロットル開度の変化量が所定値以上
で、アクチュエ−タ５へ出力されているデュ−ティ比の
変化量を示すＤFBの変化量が所定値以上で、かつ目標回
転数ＮＴの変化量が所定値以上であるという３つの条件
が満足されているときは、多入力変化中ということで、
Ｚ３１の判別がＮＯとなって、このときは同定を行なう
ことなくそのままリタ−ンされる。

【００４５】Ｚ３１の判別でＮＯのときは、Ｚ３２にお
いて、定常時におけるエラ−つまり定常運転状態におけ
る実機エンジン２１Ａと機器モデルとの一致度合を示す
評価値Ｈｉが小さいか否かが判別される。この評価値Ｈ
ｉは、後述するように、小さいときに一致度合が高いも
のとなる。このＺ３２の判別でＮＯのときは、Ｚ３３に
おいて、現在実機エンジン２１Ａが定常運転中であるか
否かが判別される。このＺ３３の判別でＹＥＳのとき
は、Ｚ３４〜Ｚ３７の処理によって、定常運転時におけ
る機器モデル２１Ｂの同定が行なわれる。この定常運転
時における同定は、図２に示す回路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ３に
おける時定数等の制御定数を最適化することにより行な
われる。

【００４６】Ｚ３４では、回路Ｒ１〜Ｒ３用の制御定数
が実研計画法マップから、１番からｎ番までの記憶され
ている組み合わせの中から１つの組合せが選択される。
次いで、Ｚ３５において、選択されたｉ番目（ｉ＝１〜
ｎ）の組み合わせに基づく作動により得られるモデル制
御系Ｕ２の出力値ＮＥ２と実制御系Ｕ１の出力値ＮＥ１
との偏差の絶対値を２乗したものを所定時間積分して、
ｉ番目の積分定数についてのエラ−度合を示す評価値Ｈ
ｉが決定される。なお、この評価値Ｈｉは、前述したよ
うに小さいほど好ましいものとなる。

【００４７】Ｚ３５での評価値Ｈｉを、上記１番目から
ｎ番目までについて順次求めて、その結果がＺ３６にお
いてＨ1 〜Ｈn として記憶される。この後、Ｚ３７にお
いて、Ｚ３６に記憶されている評価値Ｈ1 〜Ｈｎのなか
から最少の評価値を示すこととなった制御定数が、機器
モデル２１Ｂの回路Ｒ１〜Ｒ３用の制御定数として用い
られる（変更される）。

【００４８】前記Ｚ３２の判別でＹＥＳのときは、Ｚ３
８において、実機エンジン２１Ａの運転状態が過渡時で
あるか否かが判別される。具体的には、エンジン回転数
ＮＥ１の変化量が所定値以上のとき、またはＤFBの変化
量が所定値以上のときにＺ３８の判別がＹＥＳとなっ
て、このときは、Ｚ３９〜Ｚ４２の処理によって、過渡
時における機器モデル２１Ｂの同定が行なわれる。この
過渡時における同定は、図３の回路Ｒ４とＲ５との制御
定数を最適化することになる。なお、この最適化の手法
は、実質的に前記定常時と同じように行なわれるので、
その重複した説明は省略する。

【００４９】前記Ｚ３３の判別でＮＯのとき、あるいは
Ｚ３８の判別でＮＯのときは、それぞれ同定を行なうこ
となくリタ−ンされる。なお、Ｚ３３の判別でＮＯのと
きに、Ｚ３８へ移行させることも考えられるが、実施例
では、定常運転時において大きな影響を与える回路Ｒ１
〜Ｒ３用の制御定数の同定を優先するため（先に同定す
るため）、Ｚ３３の判別でＮＯのときはそのままリタ−
ンさせるようにしてある。

【００５０】(5)図７の説明（第２同定で、図５のＺ５
５の内容）

【００５１】図７は、図５のＺ５５における第２同定の
内容を示すものである。この図７に示す第２同定手法の
概要は、次のとおりである。すなわち、標準特性αをＸ
軸方向およびＹ軸方向に種々オフセットした多数の組み
合わせのうち、近くにある使用頻度の大きい区画ゾーン
のデータ（生データ）と一致（ほぼ一致）するような組
み合わせを複数選択して、この選択されたオフセットの
組み合わせのうち、機器モデル２１Ｂの入力と出力との
対応関係が、実機エンジン２１Ａの入力と出力との対応
関係ともっとも一致するオフセットの組み合わせが最終
的に選択されて、この最終選択された組み合わせのオフ
セットでもって得られるデータによって機器モデル２１
Ｂの動特性が設定される。

【００５２】以上のことを前提として、図７のＺ８１に
おいて、前述したＸ軸方向およびＹ軸方向への標準特性
のオフセットの組み合わせが実研計画法マップから選択
される（使用頻度の大きい区画ゾーンの生データに近い
オフセットの選択）。この後、Ｚ８２〜Ｚ８４の処理が
行われるが、この処理は、図６のＺ３５〜Ｚ３７の処理
に対応したものとなるので、その重複した説明は省略す
る。

【００５３】前記第２同定は、図３の回路Ｒ３に着目し
て説明したが、他の回路についても標準特性を利用した
同定を行えばよい。この場合、標準特性を利用した第２
同定は、過渡モデル（回路Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４、Ｒ５）と
定常モデル（回路Ｒ３、Ｒ６、Ｒ７）との両方について
おこなってもよいが、そのいずれか一方のみを行うよう
にすることもできる。

【００５４】変形例の説明

【００５５】(1)前記第２同定を示す図７の内容に代え
て、第２同定を次のようにして行うこともできる。すな
わち、図８のマップにおいて、例えばハッチングを付し
た部分が使用頻度の小さい区画ゾーンとされ、その他の
区画ゾーンを使用頻度の大きい区画ゾーンとして示して
ある。使用頻度の大きい区画ゾーンで得られている生デ
ータつまり前記第１同定によって得られた最適なデータ
が黒丸で示され、各区画ゾーンでの黒丸の生データを滑
らかに連続させて回帰曲線βを得る。そして、使用頻度
の大きい区画ゾーンで得られた回帰曲線βを使用頻度の
小さい区画ゾーンに延長させて、回帰曲線βの一端側延
長線となる実線で示す推定回帰曲線γ１と、回帰曲線β
の他端側延長線となる実線で示す推定回帰曲線γ２を得
る。

【００５６】曲線β、γ１、γ２とは、１つの回帰曲線
を構成することになるが、使用頻度の小さい区画ゾーン
でのデータは、上記回帰曲線γ１、γ２のものを用いれ
ばよい。なお、γ１、γ２から得られたデータを、図７
に示すＺ８２〜Ｚ８４での評価を行うようにしてもよ
く、この場合さらに、回帰曲線γ１、γ２を利用して得
られたデータと、前記 (5)での図７の説明による第１同
定の手法（標準特性のオフセット手法）で得られたパラ
メ−タとを比較して、より実機エンジン２１Ａの動特性
に近いほうを選択してもよい。

【００５７】(2)第２同定を示す図７に代えて、使用頻
度大の領域での生データに近付けるオフセットに代え
て、Ｘ軸、Ｙ軸の各方向への全てのオフセットの組み合
わせの中から最適なオフセットを選択して、この最適な
オフセットに基づいて得られるデータによって同定を行
うようにしてもよい。 (3)図５のＺ５４とＺ５５との同定内容を同一とするこ
ともできる（この場合、図５のＺ５３の判別処理が不要
となる）。 (4)第１同定において、図８の回帰曲線β上のデータに
基づいて同定を行うようにしてもよい。

【００５８】図１１〜図１４の説明

【００５９】図１１〜図１４は本発明の他の実施例を示
すものである。本実施例では、モデル制御系Ｕ１におけ
る制御ロジックとして、前述した図２に示すものの他
に、図１１あるいは図１２に示す制御ロジックを用意し
て、この中からいずれか１つの制御ロジックをシュミレ
−ションにより選択して、この選択された制御ロジック
を実制御系Ｕ１での制御ロジックとして用いるようにし
てある。

【００６０】図１１に示す制御ロジックは、既知のよう
にＰＩＤ制御によるフィ−ドバック制御であり、図１２
に示す制御ロジックは、既知のようにＩ−ＰＤ制御によ
るフィ−ドバック制御であり、両方共にオブザ−バ回路
２３Ｂを有しないものとなっている。なお、図１１、図
１２に示す制御ロジックの図２における位置付けは、当
該図２の示す制御系統に対する接続関係は符号ａ〜ｅを
もって示される。各制御ロジックを区別するため、以下
の説明では、図２に示すものを制御ロジックＡ、図１１
に示すものを制御ロジックＢ、図１２に示すものを制御
ロジックＣと呼ぶこととする。

【００６１】以上のことを前提として、図１３に示すフ
ロ−チャ−トにおいて、Ｚ６１において前述したように
機器モデル２１Ｂの同定が行なわれた後、Ｚ６２〜Ｚ６
４において、各制御ロジックＡ〜Ｃについてそれぞれ、
その制御定数の最適化と共に評価が行なわれる。この
後、Ｚ６５において、各制御ロジックＡ〜Ｃについてそ
れぞれ、もっとも優れた評価を示すものが選出される。
そしてＺ６６において、もっとも優れた評価を示す最適
化制御ロジックと、そのときの制御定数が、実制御系Ｕ
１用として設定される。なお、Ｚ６５、Ｚ６６について
は、図１４との関係で後述する。

【００６２】図１３のＺ６２の内容が、図１４に示され
る。この図１４のうち、Ｚ７１は図８のＺ４に対応し、
Ｚ７２〜Ｚ７４は図９のＺ１２〜Ｚ１４（Ｚ１７〜Ｚ１
９）に対応し、Ｚ７５はＺ１５（Ｚ２０）に対応するの
で、その重複した説明は省略する。ただし、図１４の場
合は、ＫＩおよびＫ１〜Ｋ７の最適化が同時になされる
点で異なり、またＺ７５では、図１３のＺ６５での処理
のために、最少評価Ｈｅとそのときの制御定数が記憶さ
れる。ただし、Ｚ７３での評価値Ｈｅｉは、モデル制御
系Ｕ２における入力値（目標回転数ＮＴ）と出力値（演
算目標回転数ＮＥ２）との偏差の２乗を、Ｚ１３で示す
ように積分することにより得られる。つまり、Ｚ７３で
は、Ｚ１３での「ＮＥ１−ＮＥ２」に代えて、「ＮＴ−
ＮＥ２」が用いられる。

【００６３】図１３のＺ６３の内容は、Ｚ６２の場合に
比して対象となる制御ロジックおよびその制御定数（比
例項、積分項、微分項）が異なるのみである。同様に、
図１３のＺ６４の内容も、Ｚ６２の場合に比して対象と
なる制御ロジックおよび制御定数が異なるのみである。

【００６４】前述した図１３のＺ６５の内容は、各制御
ロジックについて得られたベスト評価を示す記憶値（図
１４のＺ７５に相当する記憶値で、実施例では合計３つ
の制御ロジックがあるので、記憶値は３つとなる）のな
かから、最少Ｈｅを示す記憶値に対応した制御ロジック
を選出することとなる。そして、図１３のＺ６６の内容
は、Ｚ６５で選出された制御ロジックとその制御定数と
を、実制御系Ｕ１用として設定することとなる。勿論、
実制御系において制御ロジックの変更が行なわれたとき
は、機器モデルの同定に際して用いられる制御ロジック
も実制御系に対応したものに変更される。

【００６５】以上実施例について説明したが、本発明
は、アイドル回転数制御のみならず、空燃比制御や過給
圧制御等適宜のエンジン制御に利用することができ、ま
たエンジン制御に限らず、車両の適宜の制御例えば駆動
輪のスリップ値を目標スリップ値とするトラクション制
御やＡＢＳ制御、車高を所定の目標車高とするサスペン
ション制御、後輪を目標転舵角とする４ＷＳ制御等々に
も適用できるものである。さらに、車両以外の適宜の機
器に対する制御や、目標値を有しない制御に対しても適
用できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるアイドル回転数調整部分を
示す図。

【図２】本発明が適用された制御系統をブロック図的に
示す図。

【図３】実機エンジンに対応した機器モデルの一例を示
す図。

【図４】実機エンジンにより駆動される補機類の機器モ
デルの一例を示す図。

【図５】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図６】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図７】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図８】標準特性を用いた同定の手法を説明するための
図。

【図９】本発明の制御例を示すもので、シュミレ−ショ
ンの一例を示すもの。

【図１０】図９の一部を詳細に示すフロ−チャ−ト。

【図１１】複数制御ロジックのうち、図２に示される制
御ロジックとは別の制御ロジックを示すもの。

【図１２】複数制御ロジックのうち、図２、図１１に示
される制御ロジックとは別の制御ロジックを示すもの。

【図１３】制御ロジックの選択、変更のための制御例を
示すフロ−チャ−ト。

【図１４】制御ロジック選択、変更のための制御例を示
すフロ−チャ−ト。

【符号の説明】

１：吸気通路７：ＩＳＣバルブ（アイドル回転数調整用）５：アクチュエ−タ２１Ａ：実機エンジン（機器）２１Ｂ：機器モデル２６：管理回路２７：調整回路（制御定数変更用）２８：同定回路Ｕ：制御ユニットＵ１：実制御系Ｕ２：モデル制御系Ｒ１〜Ｒ７：エンジン用機器モデル

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】機器と機器に対して実際に制御を行なう実
制御系とを備えた機器の制御装置において、機器の入力と出力との対応関係に基づいて、機器の動特
性を動特性設定パラメ−タを用いてモデル化した機器モ
デルと、前記動特性設定パラメ−タについての標準的なデータを
標準特性として記憶した記憶手段と、前記実制御系による機器の制御中に、前記実制御系と同
一の制御ロジックでもって前記機器モデルを制御して、
機器の入力と出力との対応関係に対して該機器モデルに
おける入力と出力との対応関係が一致するように前記動
特性設定パラメ−タを調整する同定手段と、前記同定手段により同定された前記機器モデルを制御し
て所定のシュミレ−ションを行うシュミレ−ション手段
と、前記シュミレ−ション手段によるシュミレ−ションによ
って得られた評価結果を前記実制御系に反映させる制御
反映手段と、機器の使用頻度が大きい領域であるか小さい領域である
かを判別する使用頻度判別手段と、を備え、前記同定手
段が、前記使用頻度判別手段により機器の使用頻度が大きい領
域であると判別されたときに、前記標準特性を用いるこ
となく前記動特性設定パラメ−タを調整する第１同定手
段と、前記使用頻度判別手段により機器の使用頻度が小さい領
域であると判別されたときに、前記標準特性に基づいて
前記動特性設定パラメ−タを調整する第２同定手段とを
備えている、ことを特徴とする機器の制御装置。
【請求項２】請求項１において、前記標準特性が、Ｘ軸要素とＹ軸要素とを有するマップ
形式で作成され、前記第２同定手段による同定が、該標準特性を前記マッ
プのＸ軸方向およびＹ軸方向のオフセット量を設定する
ことにより行われる、ことを特徴とする機器の制御装
置。
【請求項３】請求項２において、前記マップが、Ｘ軸方向およびＹ軸方向にそれぞれ複数
に分割することにより複数の区画ゾーンに区画され、前記使用頻度判別手段が、前記各区画ゾーン毎に前記使
用頻度を判別するように設定されている、ことを特徴と
する機器の制御装置。
【請求項４】請求項１において、前記機器モデルが、過渡モデルと定常モデルとを有し、前記第１同定手段が、前記過渡モデルと定常モデルとの
両方の同定を行うように設定され、前記第２同定手段が、前記過渡モデルと定常モデルとの
いずれか一方のみを同定するように設定されている、こ
とを特徴とする機器の制御装置。
【請求項５】請求項３において、前記第２同定手段による同定を行うべき領域の近くに、
前記第１同定手段により同定されている使用頻度の大き
い領域があるとき、前記第２同定手段が、該使用頻度の
大きい領域のデ−タと合うように前記オフセットを行
う、ことを特徴とする機器の制御装置。
【請求項６】請求項１において、前記第１同定手段が、使用頻度が大きい複数の区画ゾー
ンに設定されたデータに基づく回帰曲線を設定して、該
該回帰曲線から得られるデータによって前記動特性設定
パラメ−タを調整するようにされている、ことを特徴と
する機器の制御装置。
【請求項７】請求項１ないし請求項６のいずれか１項に
おいて、機器がエンジンとされ、前記標準特性が、前記エンジンのトルク特性とされてい
る、ことを特徴とする機器の制御装置。
【請求項８】請求項７において、前記入力が前記エンジンの吸入空気量とされ、前記出力が前記エンジンのアイドル回転数とされ、前記実制御系が、前記吸入空気量を制御することによる
前記アイドル回転数制御用とされている、ことを特徴と
する機器の制御装置。