JPH08278803A

JPH08278803A - 機器の制御装置

Info

Publication number: JPH08278803A
Application number: JP2271296A
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: 1995-02-08
Filing date: 1996-02-08
Publication date: 1996-10-22

Abstract

(57)【要約】【目的】機器の異常出力を素早く解消する。【構成】エンジンの動特性が回路Ｒ１〜Ｒ７によりモデ
ル化され、エンジンにより駆動される外部負荷としての
補器類の動特性が回路Ｒ１１としてモデル化されてい
る。補器類がＯＦＦ状態のとき、エンジンモデルＲ１〜
Ｒ７における入力と出力との対応関係が、実際のエンジ
ンの入力と出力との対応関係と一致するように同定され
る。補器類をＯＮすることによりアイドル回転数が異常
低下したとき、入力とアイドル回転数異常低下との対応
関係を満足するように補器類モデルＲ１１が同定され
る。同定後の補器類モデルＲ１１を利用したシュミレ−
ションにより、アイドル回転数の異常低下を防止するた
めの入力に対する修正制御値が決定されて、この修正制
御値が実際の制御系で利用される。

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４−１５９４３９
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
を用いたシュミレ−ションは種々設定可能ではあるが、
シュミレ−ションの結果が実際の機器の制御に良好に反
映される前に、実際の機器の出力が異常な出力を発生し
てしまう事態が考えられる。例えば、エンジンのアイド
ル回転数を制御する場合、アイドル回転数が急激に落ち
込んで、極端な場合はエンスト発生という事態が考えら
れる。

【０００５】したがって、本発明の目的は、機器の出力
が異常出力となってしまう事態を素早く解消できるよう
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モデル化した機
器モデルと、機器の出力が異常出力となる異常出力発生
時に、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、該異常出力と該異常出力発生時
の入力との対応関係が一致するように該機器モデルの動
特性を調整する同定手段と、前記同定手段により同定さ
れた機器モデルおよび前記実制御系と同一の制御ロジッ
クを用いてシュミレ−ションを行なって、前記異常出力
発生時の入力に対して該機器モデルの出力が適正値とな
るような修正制御値を得るシュミレ−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
て得られた修正制御値を前記実制御系に反映させる制御
反映手段と、を備えた構成としてある。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、
異常出力発生時に、シュミレ−ションを利用して異常出
力解消のための修正制御値を得て、この修正制御値でも
って実際の機器を制御することが可能となり、異常出力
発生をすみやかに解消することができる。特に、異常出
力発生時に、異常出力と異常出力を生じさせた入力との
対応関係が一致するように機器モデルを同定して、この
同定された機器モデルを用いたシュミレ−ションによっ
て修正制御値を得るので、得られた修正制御値が適切な
ものとなり、異常出力を確実に解消する上で好ましいも
のとなる。

【０００８】請求項２に記載したような構成とすること
により、異常出力に対応した直接的な物理量を用いて同
定を行なうので、同定の精度が高いものとなる。

【０００９】請求項３に記載したような構成とすること
により、車両において大き影響を与えるトルクを同定の
直接的な物理量として請求項２に対応した効果を得つ
つ、トルク変化に起因して生じやすい機器あるいは車両
の異常な挙動変化を異常出力として、トルク変化に起因
する異常な挙動変化を防止する上で好ましいものとな
る。

【００１０】請求項４に記載したような構成とすること
により、エンジンのアイドル回転数が大きく低下するの
を防止する上で好ましいものとなる。

【００１１】請求項５に記載したような構成とすること
により、補機類の駆動抵抗が増大したとき、特に補機類
がＯＦＦ状態からＯＮ状態となったときのアイドル回転
数の大きな低下を防止する上で好ましいものとなる。ま
た、補機類用の機器モデルを設定してシュミレ−ション
を行なうので、同定部分を極力少なくし、かつシュミレ
−ションを極力簡単化する上で、さらには、簡単化に起
因して修正制御値をすみやかに得る上で好ましいものと
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、機器モデルのうちエンジンの動特性に関する部
分の同定をも行なって、全体として修正制御値を適切な
値として得る上で好ましいものとなる。特に、補機類休
止時にエンジンの動特性部分についての同定を行なうの
で、補機類の影響を受けることなくエンジンの動特性を
精度よく同定することができ、修正制御値を精度よく得
る上でより好ましいものとなる。

【００１３】

【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。

【００１４】図１〜図５の説明

【００１５】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。

【００１６】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。

【００１７】また、図示は略すが、エンジンにより各種
補機類が駆動されるもので、この補機類のうち特に駆動
抵抗の大きいものとして、エアコン、パワ−ステアリン
グが含まれるものとなっている。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、前記補機類の
作動状態を検出するセンサあるいはスイッチが含まれ
る。

【００１８】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。

【００１９】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。

【００２０】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）。

【００２１】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。

【００２２】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
他、実機エンジン２１Ａの異常出力（実施例ではアイド
ル回転数の大きな低下）を防止する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。

【００２３】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。回路Ｒ４での遅れ処
理は、いわゆるなまし処理（実施例では１次なまし処
理）とされ、なまし処理係数をγ（０＜γ＜１）とし、
i をサフィックスとしたとき、なまし処理によって得ら
れる今回の充填量Ｑi は、Ｑ_i ＝γ（Ｑ１＋Ｑ２）_i ＋（１−γ）Ｑ_i-1 とされる。回路Ｒ５での遅れ処理も、回路Ｒ４での遅れ
処理と同様のなまし処理によって行われる。

【００２４】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とされる。ま
た、機器モデルには、後述するような外部負荷としての
補機類による損失トルクを演算する回路Ｒ１１が別途含
まれる。回路Ｒ６での演算値と回路Ｒ１１での演算値と
が加算器Ｒ１２で加算され、この加算器Ｒ１２の出力と
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、Ｒ７で示す式中において、ｉはサフィックス、Ｉは
慣性モ−メント、Ｋは定数である。上述のように、回路
Ｒ１〜Ｒ７がエンジン用の動特性モデルとされ、回路Ｒ
１１が補機類用動特性モデルとされる。

【００２５】図３における回路Ｒ１１の詳細、つまり、
補機類用の動特性モデルが図４に示すように設定されて
いる。この回路Ｒ１１は、大別して、エアコン用の損失
トルクを演算する回路Ｒ２１と、パワ−ステアリングの
損失トルクを演算する回路Ｒ２２とを備えている。回路
２１（２２）は、定常モデル２１Ａ（２２Ａ）と、過渡
モデル２１Ｂ（２２Ｂ）とを有する。

【００２６】エアコン用の定常モデルＲ２１Ａは、エン
ジン回転数と外気温度とをパラメ−タとして、Ｐｉｊ
（ｉ＝１、２、３・・・、ｊ＝１、２、３・・・）の値
をマップ式に有する。また、過渡モデルを示す回路Ｒ２
１Ｂは、定常モデルの回路Ｒ２１Ａで得られた値をおく
れ処理する回路で、図３の回路Ｒ４で説明したのと同様
になまし処理が行われる。

【００２７】同様に、パワ−ステアリング用の定常モデ
ルＲ２２Ａは、車速と舵角速度とをパラメ−タとして、
Ｘｉｊ（ｉ＝１、２、３・・・、ｊ＝１、２、３・・
・）の値をマップ式に有する。また、過渡モデルを示す
回路Ｒ２２Ｂは、定常モデルの回路Ｒ２２Ａで得られた
値をおくれ処理する回路で、図３の回路Ｒ４で説明した
のと同様になまし処理が行われる。

【００２８】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５に示される。この図
５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。

【００２９】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５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）。

【００３０】図６〜図９の説明

【００３１】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６〜図９に示すフロ−チャ−トを
参照しつつ説明する。なお、図６〜図９では、機器モデ
ル２１Ｂの動特性調整（同定）の他に、この機器モデル
２１Ｂを利用したシュミレ−ションおよびその結果を実
制御系Ｕ１に反映させる制御をも含んでおり、シュミレ
−ションは、実制御系Ｕ１の制御定数最適化のためのも
の、およびアイドル回転数の異常低下つまり異常出力発
生に対応する修正制御値の設定を含むものとされてい
る。さらに、後述する制御は、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。

【００３２】（1)図６の説明（全体の概要）

【００３３】先ず、図６のＺ５１において、外部負荷と
してのエンジンによる駆動される補機類（実施例ではエ
アコンあるいはパワ−ステアリング）が、ＯＦＦ状態か
らＯＮ状態になったときであるか否かが判別される。こ
のＺ５１の判別でＮＯのときは、Ｚ５２において、外部
負荷がＯＦＦ状態であるか否かが判別される。このＺ５
２の判別でＮＯのときは、同定およびシュミレ−ション
を一切行なわないときであるとして、Ｚ５１へ戻る。

【００３４】Ｚ５２の判別でＹＥＳのときは、後述する
ように、機器モデル２１Ｂのうちエンジンの動特性部分
の同定が行なわれた後、Ｚ５４において、後述するシュ
ミレ−ション（第１シュミレ−ション）が行なわれた
後、Ｚ６０において、シュミレ−ション結果が実際の制
御系へ反映される。Ｚ５１の判別でＹＥＳのときは、Ｚ
５５において、アイドル回転数が異常に低下したか否か
が判別される。アイドル回転数の異常な落込みの様子を
図１０に示してあり、外部負荷としての補機類がＯＦＦ
からＯＮになることにより、エンジンの損失トルクが急
激に増大し、これに起因してアイドル回転数が急激に低
下する。補機類がＯＮされてしばらくするとエンジンの
損失トルクも小さくなってやがて定常状態となり、これ
に応じてアイドル回転数も上昇してやがて定常状態とな
る。そして、アイドル回転数が所定の下限値（目標アイ
ドル回転数を例えば７００ｒｐｍとしたときの下限値と
して例えば６００ｒｐｍ）よりも低下した場合、あるい
は補機類がＯＮされる直前のアイドル回転数よりも所定
回転数以上落込んだ場合（例えば１００ｒｐｍ落込んだ
場合）の少なくとも一方が検出されたときに、アイドル
回転数の異常な落ち込み発生とされる。このＺ５５の判
別でＮＯのときは、同定およびシュミレ−ション不用な
ときであるとして、Ｚ５１へ戻る。そして、Ｚ５５の判
別でＹＥＳのときは、後述するように、Ｚ５６〜Ｚ５９
の処理によって、アイドル回転数の異常な低下を防止す
るための制御が行なわれる。

【００３５】（2)図７の説明（図６のＺ５３の内容）図６のＺ５３の内容が、図７に示される。この図７にお
いて、Ｚ３１において、実機エンジン２１Ａ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。

【００３６】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。ここでいう定常運転とは、過渡時以
外のことで、実施例では、エンジン回転数ＮＥ１の変化
量の絶対値が所定値以下で、かつＤＦＢの変化量の絶対
値が所定値以下である場合に定常運転中であると判断さ
れるようにしてある。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。

【００３７】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。

【００３８】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）。

【００３９】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。

【００４０】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。

【００４１】（3)図８、図９の説明（図６のＺ５４の内
容）

【００４２】図６のＺ５４の内容が、図８、図９に示さ
れる。先ず、図８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。

【００４３】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。

【００４４】前記Ｚ５における詳細が、図９に示され
る。この図９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。Ｚ１２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と目標アイドル回転数
ＮＴ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ＨＥｉは、小
さいほど好ましいものとなる。

【００４５】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。

【００４６】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８のＺ５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Ｎ
Ｏのときは、そのままリタ−ンされる。

【００４７】（4)異常出力対応の制御の説明（図６のＺ
５５〜Ｚ５９、図１０）

【００４８】図６のＺ５５の判別でＹＥＳのとき、つま
りアイドル回転数の異常な落込みが検出されたときは、
Ｚ５６に移行する。このアイドル回転数の異常な落込み
の様子を図１０に示してあり、外部負荷としての補機類
がＯＦＦからＯＮになることにより、エンジンの損失ト
ルクが急激に増大し、これに起因してアイドル回転数が
急激に低下する。補機類がＯＮされてしばらくするとエ
ンジンの損失トルクも小さくなってやがて定常状態とな
り、これに応じてアイドル回転数も上昇してやがて定常
状態となる。そして、アイドル回転数が所定の下限値
（目標アイドル回転数を例えば７００ｒｐｍとしたとき
の下限値として例えば６００ｒｐｍ）よりも低下した場
合、あるいは補機類がＯＮされる直前のアイドル回転数
よりも所定回転数以上落込んだ場合（例えば１００ｒｐ
ｍ落込んだ場合）の少なくとも一方が検出されたとき
に、Ｚ５５の判別がＹＥＳとなる。

【００４９】Ｚ５６では、異常出力としてのアイドル回
転数の急激な落込み時の状態を示す図１０の波形（損失
トルクおよびアイドル回転数の２つの波形）が、制御ユ
ニットＵのＲＡＭに一時的に記憶される。次いで、Ｚ５
７において、図４に示す外部負荷についての機器モデル
を示す回路Ｒ１１の同定が行なわれる。この同定は、回
路Ｒ２１Ａの設定値Ｐｉｊ、回路Ｒ２１Ｂの遅れ係数ｔ
１、回路Ｒ２２Ａの設定値Ｘｉｊ、回路Ｒ２２Ｂの遅れ
係数ｔ２について行なわれる。

【００５０】すなわち、アイドル回転数が急激に低下し
たときの補機類のＯＦＦからＯＮされたときに、損失ト
ルクおよびアイドル回転数の各変化状態が、Ｚ５６で記
憶された波形となるように、上記各パラメ−タＰｉｊ、
ｔ１、Ｘｉｊ、ｔ２が同定される。なお、各パラメ−タ
Ｐｉｊ、ｔ１、Ｘｉｊ、ｔ２の同定手法は、図７に示す
ような実研計画法マップに基づいて行なわれる。この場
合、アイドル回転数の異常な低下の原因となった補機類
についてのみ同定を行なえば十分である（例えばパワ−
ステアリングが非作動状態でエコンがＯＮされることに
よりアイドル回転数が異常低下したときは、エアコン用
の回路Ｒ２１Ａ、Ｒ２１Ｂについてのパラメ−タＰｉ
ｊ、ｔ１を同定すれば十分である）。勿論、エアコンお
よびパワ−ステアリングの両方がほぼ同時にＯＮされて
アイドル回転数の異常な低下を生じたときは、全てのパ
ラメ−タＰｉｊ、ｔ１、Ｘｉｊ、ｔ２を同定すればよ
い。

【００５１】Ｚ５８では、Ｚ５７での同定後に、図３、
図４に示す機器モデルを用いて、アイドル回転数の異常
低下を防止するための修正制御値を決定するためのシュ
ミレ−ションが行なわれる。このシュミレ−ションは、
アイドル回転数が異常低下したときと同一の入力状態と
したときに、アイドル回転数の異常低下を防止する修正
制御値、つまり図１に示すＩＳＣバルブ７の開度増大補
正量が決定される。そして、Ｚ５９において、Ｚ５８の
シュミレ−ションの結果得られた修正制御値が、実際の
制御系にセットされる（修正制御値が記憶されて、補機
類がＯＦＦからＯＮされたときに、実際の制御系におい
て修正制御値が加算された状態でＩＳＣバルブ７に出力
される）。なお、積分回路２２Ｂおよびオブザ−バ回路
２３Ｂの制御定数であるＫＩおよびＫ１〜Ｋ７として、
外部負荷がＯＦＦからＯＮになった際に用いる値を定常
時の値とは別個有していて、この別個に有する過渡時用
の制御定数ＫＩおよびＫ１〜Ｋ７が修正制御値でもって
修正することができる。また、制御定数ＫＩおよびＫ１
〜Ｋ７として定常時用の１つのみを有して、外部負荷が
ＯＦＦからＯＮになる以外の定常時に、この１つの値を
用いるようにしてもよい。

【００５２】図１１〜図１４の説明

【００５３】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。

【００５４】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。ＰＩＤ制御は、積
分制御、微分制御、比例制御の単純な組み合わせであ
り、Ｉ−ＰＤ制御は、通常のフィ−ドバック積分制御に
加えて、制御の出力値と実際の出力値との対応関係に応
じて微分制御と比例制御とを行うものを意味する。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。

【００５５】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。

【００５６】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。

【００５７】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。

【００５８】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。

【００５９】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。なお、実施例において、アイドル
回転数の大きな低下をもたらす外部負荷としての補機類
として、エアコンおよびパワ−ステアリングを示した
が、この他、オルタネ−タ、ラジエタファン等駆動抵抗
の大きな補機類を適宜含めるようにすることもできる。
さらにまた、機器が車両用、特に車両駆動用のトルクに
関連したもの（例えばトランスミッション等）であると
きは、異常出力として、トルク変化に起因して生じる車
両の異常な挙動変化、例えば車速の異常な変化や車体加
減速度の異常な変化として設定する等、適宜設定するこ
とができる。

【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】モデル制御系における制御特性式の設定例を示
す図。

【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−トで、機器
モデルの同定を行なう部分を示すもの。

【図８】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】異常出力としてのアイドル回転数の急激な低
下の様子を示す図。

【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Ｒ１１：補機類用機器モデル

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
をモデル化した機器モデルと、機器の出力が異常出力となる異常出力発生時に、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、該異常出力と該異常出力発生時の入力との対
応関係が一致するように該機器モデルの動特性を調整す
る同定手段と、前記同定手段により同定された機器モデルおよび前記実
制御系と同一の制御ロジックを用いてシュミレ−ション
を行なって、前記異常出力発生時の入力に対して該機器
モデルの出力が適正値となるような修正制御値を得るシ
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
って得られた修正制御値を前記実制御系に反映させる制
御反映手段と、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、前記同定手段による同定が、前記異常出力に対応した直
接的な物理量を用いて行なわれるもの。
【請求項３】請求項２において、前記機器が、車両用とされ、前記直接的な物理量がトルクとされ、前記シュミレ−ション手段によるシュミレ−ションが、
前記トルクの変化に対応して変化する前記機器または車
両のトルク以外の異常な挙動変化を防止するためのもの
とされているもの。
【請求項４】請求項１において、前記機器が車両用エンジンとされ、前記異常出力が、エンジンのアイドル回転数が大きく低
下したときとされ、前記修正制御値が、アイドル回転数の大きな低下を防止
するためのものとして設定されるもの。
【請求項５】請求項４において、エンジンにより駆動される補機類を備え、前記機器モデルが、前記補機類の動特性を含むものとし
て設定され、前記同定手段が、前記補機類の動特性を調整するものと
して設定され、前記異常出力が、前記補機類の駆動抵抗増大に起因して
発生するものとされているもの。
【請求項６】請求項５において、前記機器モデルが、前記補機類の動特性以外に、エンジ
ンの動特性を含むものとして設定され、前記補機類の非作動時を条件として、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のうち前記エ
ンジンの動特性部分を制御して、機器の入力と出力との
対応関係が一致するように該エンジンの動特性部分を調
整するエンジン用同定手段を備えているもの。