JPH0861122A - Method and device for controlling engine - Google Patents

Method and device for controlling engine

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JPH0861122A
JPH0861122A JP6195078A JP19507894A JPH0861122A JP H0861122 A JPH0861122 A JP H0861122A JP 6195078 A JP6195078 A JP 6195078A JP 19507894 A JP19507894 A JP 19507894A JP H0861122 A JPH0861122 A JP H0861122A
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deviation
control
gain
unit
engine
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Mitsutaka Hori
充孝 堀
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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Meidensha Corp
Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02DCONTROLLING COMBUSTION ENGINES
    • F02D41/00Electrical control of supply of combustible mixture or its constituents
    • F02D41/02Circuit arrangements for generating control signals
    • F02D41/14Introducing closed-loop corrections
    • F02D41/1401Introducing closed-loop corrections characterised by the control or regulation method
    • F02D41/1403Sliding mode control

Abstract

PURPOSE: To enable the engine control stabler than the PI control by performing the filter processing with a time-lag of first order to the controlled variable to an object to be controlled. CONSTITUTION: In the case where x1 means torque deviation, x1 <(1)> means time differential, c means coefficient, ϕ means gain and Kf means dither signal, the sliding line constant S is obtained by a computing unit 3 with the computing S=cx1 +x1 <(1)> , and the gain ϕ is switched to α and β in response to the code of S.x1 so that S=0 by a gain unit 7. Code of the dither signal is switched by a variable switching unit 11 in response to the code of S, and while in the case where |x1 |<emin , Kf =0, and the filter processing with a time-lag of first order is performed by a filter unit 13 so as to obtain the manipulated variable (u) to an object 60 to be controlled.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はエンジン試験等におい
て、スロットルアクチュエータを制御対象に含むと共
に、スライディングモード制御(SM制御)を導入した
エンジン制御方法及び装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an engine control method and apparatus including a throttle actuator as a control target and introducing a sliding mode control (SM control) in an engine test or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】[Prior art]

<記号について>明細書及び図面中に表われる記号のう
ち、小文字のsはラプラス演算子であり、大文字のSは
スライディングライン定数である。また、変数を一般化
してAとしたとき、Aの時間tに関する微分(dA/d
t)をA(1) と表わし、Aの時間tに関する2階微分
(d2A/dt2 )をA(2)と表わし、Aの時間tに関す
る微分(∫Adt)と∫Aと表わす。更に、制御指令と
制御量の偏差をx1 としたとき、x1 (1) [=dx1/d
t]をx2 と表わし、x1 (2)[=d21/dt2]をx2
(1) と表わすことがある。
<Symbols> Of the symbols appearing in the specification and drawings, the lower case s is the Laplace operator, and the upper case S is the sliding line constant. When the variables are generalized to A, the derivative of A with respect to time t (dA / d
The t) represents the A (1), 2-order derivative with respect to time t A a (d 2 A / dt 2) indicates the A (2), expressed as ∫A and differential (∫Adt) with respect to time t of the A. Further, when the deviation between the control command and the control amount is x 1 , x 1 (1) [= dx 1 / d
t] is expressed as x 2, and x 1 (2) [= d 2 x 1 / dt 2 ] is x 2
Sometimes referred to as (1) .

【0003】<エンジン試験の概要>エンジン試験にお
いては、エンジンのスロットルバルブの開閉をエンジン
制御装置によりスロットルアクチュエータを制御して操
作し、そのときの吸気圧、トルク、回転数(回転速度)
等を制御する。最近は地球の環境問題から、NOxやS
Oxの規制が厳しくなり、エンジンから排出されるガス
が問題となっている。このため、エンジン性能の高度化
が重要となり、これに伴いエンジンを試験する装置の高
性能化が必要となっている。
<Outline of Engine Test> In the engine test, opening and closing of a throttle valve of the engine is operated by controlling a throttle actuator by an engine control unit, and intake pressure, torque, and rotation speed (rotation speed) at that time are controlled.
And so on. Recently, due to global environmental problems, NOx and S
Ox regulations have become stricter, and gas emitted from engines has become a problem. Therefore, the sophistication of the engine performance is important, and along with this, the sophistication of the device for testing the engine is required.

【0004】エンジン試験のうち、排気ガスを測定する
試験は、対象エンジンのトルクと回転数を所定のパター
ン通りに変化させてエンジンを運転することにより、行
われる。このエンジンの運転は前述のように、エンジン
制御装置によりスロットルアクチュエータを制御してス
ロットルバルブを開閉操作することにより、行われる。
Of the engine tests, the test for measuring exhaust gas is carried out by operating the engine by changing the torque and the rotational speed of the target engine in a predetermined pattern. As described above, the operation of the engine is performed by controlling the throttle actuator by the engine control device to open and close the throttle valve.

【0005】例えばエンジン制御装置によりトルクを制
御する場合は、エンジンに連結した動力計(ダイナモ)
で回転数を目標値に制御しながら、エンジン制御装置で
スロットルアクチュエータを制御してスロットルバルブ
を開閉操作し、トルクを目標値に制御する。逆に、エン
ジン制御装置により回転数を制御する場合は、動力計で
トルクを目標値に制御しながら、エンジン制御装置でス
ロットルアクチュエータを制御してスロットルバルブを
開閉操作し、回転数を目標値に制御する。
For example, when torque is controlled by an engine control device, a dynamometer connected to the engine.
While controlling the rotation speed to a target value with, the engine controller controls the throttle actuator to open and close the throttle valve to control the torque to the target value. On the contrary, when controlling the rotation speed with the engine control device, while controlling the torque with the dynamometer to the target value, the engine control device controls the throttle actuator to open and close the throttle valve to set the rotation speed to the target value. Control.

【0006】<従来のエンジン制御装置>従来は、主と
してPI(比例積分)制御を適用したエンジン制御装置
が用いられている。図11はこの種のエンジン制御装置
の構成例を示す図であり、図12は制御系のブロック線
図である。
<Conventional Engine Control Device> Conventionally, an engine control device to which PI (proportional integral) control is mainly applied is used. FIG. 11 is a diagram showing a configuration example of this type of engine control device, and FIG. 12 is a block diagram of a control system.

【0007】エンジン制御装置50の制御対象60には
スロットルアクチュエータ70が含まれ、後述する如く
スロットルアクチュエータ70にワイヤ82を介してエ
ンジン80のスロットルバルブ81が連結されている。
エンジン80には動力計(ダイナモ)90が連結され
る。スロットルアクチュエータ70はACサーボモータ
等のモータ71と、このモータ71の回転を減速するギ
ヤ72と、この減速ギヤ72とモータ71間に設けたク
ラッチ73と、減速ギヤ72に連結したプーリ74から
なる。エンジン80のスロットルバルブ81にはワイヤ
82の一端が接続され、このワイヤ82の他端がスロッ
トルアクチュエータ70のプーリ74に巻回される。ワ
イヤ82はアウタ83内に通されて支持される。図中、
84はスロットルバルブ81を初期状態(スロットル開
度0%)に戻すためのばねである。従って、モータ71
の回転によりプーリ74が回転してワイヤ82を巻き付
けたり、巻き戻すことにより、スロットルバルブ81が
開閉する。
A control target 60 of the engine control device 50 includes a throttle actuator 70, and a throttle valve 81 of an engine 80 is connected to the throttle actuator 70 via a wire 82 as described later.
A dynamometer 90 is connected to the engine 80. The throttle actuator 70 includes a motor 71 such as an AC servo motor, a gear 72 for reducing the rotation of the motor 71, a clutch 73 provided between the reduction gear 72 and the motor 71, and a pulley 74 connected to the reduction gear 72. . One end of a wire 82 is connected to the throttle valve 81 of the engine 80, and the other end of the wire 82 is wound around a pulley 74 of the throttle actuator 70. The wire 82 is passed through and supported by the outer 83. In the figure,
Reference numeral 84 is a spring for returning the throttle valve 81 to the initial state (throttle opening 0%). Therefore, the motor 71
The rotation of the pulley 74 rotates the wire 82 to wind or rewind the wire 82, thereby opening and closing the throttle valve 81.

【0008】なお、エンジンのトルクTorをフィードバ
ック用に検出するために、エンジン80とダイナモ90
との間にトルク検出器54が設けられる。また、スロッ
トルバルブ81のスロットル開度θをフィードバック用
に知る必要があるために、スロットルアクチュエータ7
0のプーリ74にギヤ55を設けてアクチュエータ位置
を検出し、これを擬似的にスロットル開度θとしてい
る。
In order to detect the engine torque T or for feedback, the engine 80 and the dynamo 90 are used.
A torque detector 54 is provided between and. Further, since it is necessary to know the throttle opening θ of the throttle valve 81 for feedback, the throttle actuator 7
The zero pulley 74 is provided with a gear 55 to detect the actuator position, and this is used as a pseudo throttle opening θ.

【0009】エンジン制御装置50はスロットルアクチ
ュエータ位置指令の演算部51と、スロットルアクチュ
エータ位置の制御部52と、モータ71に対するドライ
バ部53からなる。演算部51は図12に示すように、
トルク指令Tor * と現行トルクTorとの偏差x1(=T
or *−Tor)から、PI制御によりスロットルアクチュ
エータ位置指令θ* を作成し、制御部52に与える。制
御部52は図12に示すように、スロットルアクチュエ
ータ位置指令θ* と現行のスロットルアクチュエータ位
置θとの偏差(θ* −θ)からP(比例)制御によりア
クチュエータ速度指令ω* を作成し、更に、このアクチ
ュエータ速度指令ω* とセンサーによっ検出されるアク
チュエータ速度ωとの偏差(ω* −ω)から、PI制御
によりモータ制御信号56を作成し、ドライバ53に与
える。ドライバ53はモータ制御信号56に応じてモー
タ71に電流を流して、モータ71を回転させる。
The engine control unit 50 comprises a throttle actuator position command calculation unit 51, a throttle actuator position control unit 52, and a driver unit 53 for the motor 71. The calculation unit 51, as shown in FIG.
Deviation between torque command T or * and current torque T or x 1 (= T
or * from -T or), to create a throttle actuator position command theta * by the PI control, it gives the control unit 52. As shown in FIG. 12, the control unit 52 creates an actuator speed command ω * by P (proportional) control from the deviation (θ * −θ) between the throttle actuator position command θ * and the current throttle actuator position θ. A motor control signal 56 is created by PI control from the deviation (ω * −ω) between the actuator speed command ω * and the actuator speed ω detected by the sensor, and is given to the driver 53. The driver 53 applies a current to the motor 71 according to the motor control signal 56 to rotate the motor 71.

【0010】従って、図11に示された従来のエンジン
制御装置50では、エンジン80のトルクを制御量とし
た場合、トルク指令Tor * と現行トルクTorとの偏差
(x1=Tor * −Tor)が零となるようなスロットルア
クチュエータ位置指令θ* をPI制御により作成し、更
に、スロットルアクチュエータ位置指令θ* と現行のス
ロットルアクチュエータ位置θとの偏差(θ* −θ)が
零となるようなモータ制御信号56をP制御とPI制御
により作成し、ドライバ53を介してスロットルアクチ
ュエータ70を制御する。
Accordingly, in the conventional engine control device 50 shown in FIG. 11, when the amount of control the torque of the engine 80, the torque command T or * and the current torque T or the deviation (x 1 = T or * The throttle actuator position command θ * such that −T or ) becomes zero is created by PI control, and the deviation (θ * −θ) between the throttle actuator position command θ * and the current throttle actuator position θ is zero. Such a motor control signal 56 is generated by P control and PI control, and the throttle actuator 70 is controlled via the driver 53.

【0011】なお図12において、AΘRはアクチュエ
ータ位置制御系、ASRはアクチュエータ速度制御系、
ATRはエンジントルク制御系である。更に、KT はモ
ータトルク定数、1/Js はスロットルアクチュエータ
70の回転部分の総合慣性に基づく定数、1/sはアク
チュエータ速度ωからスロットル開度θへの変換を表わ
す積分要素である。
In FIG. 12, AΘR is an actuator position control system, ASR is an actuator speed control system,
ATR is an engine torque control system. Further, K T is a motor torque constant, 1 / J s is a constant based on the total inertia of the rotating portion of the throttle actuator 70, and 1 / s is an integral element representing the conversion from the actuator speed ω to the throttle opening θ.

【0012】[0012]

【発明が解決しようとする課題】しかし、スロットルア
クチュエータ70、スロットルバルブ81、並びにこれ
らを直結するワイヤ82には、機械的に非線形な要素例
えばヒステリシス要素やガタ要素があり、また機械的摩
擦があり、これらが制御系への外乱となる。更に、エン
ジン特性も変化し、多様性がある。
However, the throttle actuator 70, the throttle valve 81, and the wire 82 directly connecting them have mechanically non-linear elements such as hysteresis elements and rattling elements, and mechanical friction. , These are disturbances to the control system. In addition, engine characteristics also change and are diverse.

【0013】そのため、従来のPI制御を主としたエン
ジン制御装置50では、制御が不安定状態あるいはリミ
ットサイクル状態になることがある。即ち、制御対象6
0の特性は図13のように表わすことができるから、ワ
イヤ82のヒステリシス要素が大きい場合は、図14に
示すような制御応答例となり、ハンチング現象が生じて
不安定である。図15にワイヤ82のヒステリシス要素
が小さい場合の制御応答例を示す。
Therefore, in the conventional engine control device 50 mainly for PI control, the control may be in an unstable state or a limit cycle state. That is, the controlled object 6
Since the characteristic of 0 can be expressed as shown in FIG. 13, when the hysteresis element of the wire 82 is large, a control response example as shown in FIG. 14 is obtained, and a hunting phenomenon occurs and it is unstable. FIG. 15 shows a control response example when the hysteresis element of the wire 82 is small.

【0014】本発明は上述したPI制御を主とした従来
技術の問題点に鑑み、スライディングモード制御を導入
して、ヒステリシス要素やガタ要素、更にはエンジン特
性の多様性に対して安定な制御応答を得ることができる
エンジン制御方法及び装置を提供することを目的とす
る。
In view of the above-mentioned problems of the prior art mainly on PI control, the present invention introduces a sliding mode control to provide a stable control response to hysteresis elements, rattling elements, and various engine characteristics. It is an object of the present invention to provide an engine control method and device capable of obtaining the above.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】上述した目的を達成する
第1の発明に係るエンジン制御装置は、スロットルアク
チュエータを制御対象に含むエンジン制御方法におい
て:前記制御対象の制御に対するゲインを、該制御対象
のスライディングライン定数が零に向うように可変制御
すること;前記制御対象に対する操作量に、一次遅れの
フィルタ処理を施すこと;を含むことを特徴とする。ま
た第2の発明に係るエンジン制御方法は、スロットルア
クチュエータを制御対象に含むエンジン制御方法におい
て:前記制御対象の制御に対するゲインを、該制御対象
のスライディングライン定数が零に向うように可変制御
すること;前記制御対象に対する操作量に、外乱による
定常偏差を抑圧するようにディザ信号を付加すること;
前記ディザ信号の付加を、制御偏差が許容誤差範囲内の
ときは中止すること;を含むことを特徴とする。更に、
第3の発明に係るエンジン制御方法は、スロットルアク
チュエータを制御対象に含むエンジン制御方法におい
て:前記制御対象の制御に対するゲインを、該制御対象
のスライディングライン定数が零に向うように可変制御
すること;前記スライディングライン定数が制御偏差に
比例した成分、該制御偏差の時間微分に比例した成分及
び該制御偏差の時間積分に比例した成分からなること;
を含むことを特徴とする。また更に、第4の発明に係る
エンジン制御方法は、第3の発明に加えて、前記制御対
象に対する操作量に、外乱による定常偏差を抑圧するよ
うにディザ信号を付加すること;前記ディザ信号の付加
を、制御偏差が許容誤差範囲内のときは中止すること;
前記制御対象に対する操作量に、一次遅れのフィルタ処
理を施すこと;を含むことを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an engine control device comprising: a throttle actuator as a control object; and a gain for control of the control object. Variably controlled so that the sliding line constant of (1) goes to zero; and the operation amount for the controlled object is subjected to first-order lag filtering. An engine control method according to a second aspect of the present invention is an engine control method including a throttle actuator as a control target: variably controlling a gain for control of the control target such that a sliding line constant of the control target is directed to zero. Adding a dither signal to the operation amount for the controlled object so as to suppress a steady deviation due to disturbance;
Stopping the addition of the dither signal when the control deviation is within a permissible error range. Furthermore,
An engine control method according to a third aspect of the present invention is an engine control method including a throttle actuator as a control target: variably controlling a gain for control of the control target so that a sliding line constant of the control target is directed to zero; The sliding line constant is composed of a component proportional to the control deviation, a component proportional to the time derivative of the control deviation, and a component proportional to the time integral of the control deviation;
It is characterized by including. Further, in the engine control method according to the fourth aspect of the present invention, in addition to the third aspect of the present invention, a dither signal is added to an operation amount for the controlled object so as to suppress a steady deviation due to disturbance; Stop the addition when the control deviation is within the allowable error range;
Filtering the operation amount for the controlled object with a primary delay.

【0016】上述した目的を達成する第5の発明に係る
エンジン制御装置はスロットルアクチュエータを制御対
象に含むエンジン制御装置において、スロットルアクチ
ュエータの伝達関数を1/(1+sT1)、エンジンの
伝達関数を1/(1+sT2)、cを0<c<(T1+T
2)/(T12 )、x1 を制御指令L* と制御量Lとの
偏差、x1 (1) を偏差x1 の時間微分、Φを偏差x1
対するゲイン、αをα>c(T1+T2)−T122
1、βをβ<c(T1+T2)−T122 −1、Kf
ディザ信号値とするとき:制御指令L* と現行の制御量
Lとの偏差x1 を求める手段と;偏差x1 と予め定めた
係数cとから、S=c・x1+x1 (1) なる演算によりス
ライディングライン定数Sを求める手段と;偏差x1
スライディングライン定数Sとの積x1・Sを求める手
段と;積x1・Sの正負を判定し、ゲインΦをx1・S>
0のときは予め定めた値αに、x1・S<0のときは予
め定めた値βに切り換える手段と;ゲインΦをトルク偏
差x1 に乗じ、Φ・x1 を操作量の1つとする手段と;
スライディングライン定数Sの正負を判定し、ディザ信
号値をS>0のときはKf に、S<0のときは−Kf
切り換え、Kf・sign(S)を操作量の1つとする手段
と;制御指令L* と前記操作量Φ・x1 及びKf・sign
(S)とを加算して基本操作量uB を求める手段と;基
本操作量uB に一次遅れのフィルタ処理を施して制御対
象に対する最終操作量uとする手段と;前記偏差x1
予め定めた許容誤差emin とを比較し、−emin<x1
minのときは、ディザ信号値Kf を零にする手段と;
を具備することを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided an engine control device including a throttle actuator as a control object, wherein the throttle actuator transfer function is 1 / (1 + sT 1 ) and the engine transfer function is 1 / (1 + sT 2 ), c is 0 <c <(T 1 + T
2) / (T 1 T 2 ), the deviation between the control commands the x 1 L * and the controlled variable L, x 1 (1) the time differential of the deviation x 1, gain Φ for deviations x 1, the alpha alpha> c (T 1 + T 2) -T 1 T 2 c 2 -
1. When β is β <c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2 −1 and K f is a dither signal value: a deviation x 1 between the control command L * and the current control amount L is calculated. Means; a means for obtaining the sliding line constant S from the deviation x 1 and a predetermined coefficient c by the operation S = c · x 1 + x 1 (1) ; a product x of the deviation x 1 and the sliding line constant S A means for obtaining 1 · S; the positive / negative of the product x 1 · S is judged, and the gain Φ is set to x 1 · S
A means for switching to a predetermined value α when 0 and a predetermined value β when x 1 · S <0; and a gain Φ multiplied by the torque deviation x 1 and Φ · x 1 being one of the manipulated variables. Means to do;
Determining the sign of sliding line constant S, a dither signal value to a K f when the S> 0, when the S <0 switched -K f, with one of K f · sign (S) of the manipulated variable Means; control command L * and the manipulated variable Φ · x 1 and K f · sign
Means the final control u for the control target to the basic manipulated variable u B performs a filtering process of first order lag;; (S) and the added means for obtaining the basic manipulated variable u B in advance with the deviation x 1 By comparing with the defined allowable error e min , -e min <x 1 <
and a means for making the dither signal value K f zero when e min ;
It is characterized by including.

【0017】第6の発明に係るエンジン制御装置はスロ
ットルアクチュエータを制御対象に含むエンジン制御装
置において、スロットルアクチュエータの伝達関数を1
/(1+sT1)、エンジンの伝達関数を1/(1+s
2)、2ξωn を2ξωn<(T1+T2)/(T
12)、x1 を制御指令L* と制御量Lとの偏差、x1
(1)を偏差x1 の時間微分、∫x1 を偏差x1 の時間積
分、Φ1 を偏差x1 に対するゲイン、Φ2 を積分∫x1
に対するゲイン、α1 をα1>[(T1+T2)−2ξωn
12]2ξωn−1+T12ωn 2 、β1 をβ1
[(T1+T2)−2ξωn12]2ξωn−1+T12
ωn 2 、α2 をα2>(T1+T2)ωn 2−2ξωn 3
12、β2 をβ2<(T1+T2 )ωn 2−2ξωn 3 1
2 、Kf をディザ信号値とするとき:制御指令L* と制
御量Lとの偏差x1 を求める手段と;偏差x1 と予め定
めた係数2ξωn 及びωn 2 とから、S=x1 (1) +2ξ
ωn1+ωn 2∫x1 なる演算によりスライディングライ
ン定数Sを求める手段と;偏差x1 とスライディングラ
イン定数Sとの積S・x1 を求める手段と;積S・x1
の正負を判定し、ゲインΦ1 をS・x1>0のときは予
め定めた値α1 に、S・x1<0のときは予め定めた値
β1 に切り換える手段と;ゲインΦ1 を偏差x1 に乗
じ、Φ・x1 を操作量の1つとする手段と;偏差の積分
∫x1とスライディングライン定数Sとの積S・∫x1
求める手段と;この積S・∫x1の正負を判定し、ゲイ
ンΦ2 をS・∫x1>0のときは予め定めた値α2 に、
S・∫x1<0のときは予め定めた値β2 に切り換える
手段と;ゲインΦ2 を偏差の積分∫x1 に乗じて、Φ2
・∫x1 を操作量の1つとする手段と;スライディング
ライン定数Sの正負を判定し、ディザ信号値をS>0の
ときはKf に、S<0のときは−Kf に切り換え、Kf
・sign(S)を操作量の1つとする手段と;制御指令L
* と前記操作量Φ1・x1 ,Φ2・∫x1 及びKf・sign
(S)とを加算して制御対象に対する操作量とする手段
と;を具備することを特徴とする。
An engine control apparatus according to a sixth aspect of the present invention is an engine control apparatus including a throttle actuator as a control target, wherein a transfer function of the throttle actuator is 1
/ (1 + sT 1 ), the transfer function of the engine is 1 / (1 + s
T 2 ), 2ξω n is 2ξω n <(T 1 + T 2 ) / (T
1 T 2 ), x 1 is the deviation between the control command L * and the controlled variable L, x 1
(1) the time differential of the deviation x 1, the time integral of the deviation x 1 to ∫X 1, gain [Phi 1 for deviation x 1, integrating the Φ 2 ∫x 1
, The gain α 1 is α 1 > [(T 1 + T 2 ) −2ξω n
T 1 T 2 ] 2ξω n −1 + T 1 T 2 ω n 2 , β 1 is β 1 <
[(T 1 + T 2) -2ξω n T 1 T 2] 2ξω n -1 + T 1 T 2
Let ω n 2 and α 2 be α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2 -2 ω ω n 3 T
1 T 2 , β 2 β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 2 −2 ω ω n 3 T 1 T
2 , when K f is a dither signal value: means for obtaining a deviation x 1 between the control command L * and the control amount L; S = x from the deviation x 1 and the predetermined coefficients 2ξω n and ω n 2. 1 (1) +2 ξ
means for determining the deviation x 1 and the product S · x 1 with sliding line constant S;; means and for determining the ω n x 1 + ω n 2 ∫x 1 comprising sliding line constant S by calculating the product S · x 1
Positive and negative determination of the gain [Phi 1 to the value alpha 1 a predetermined when the S · x 1> 0, and means for switching to a value beta 1 a predetermined when the S · x 1 <0; gain [Phi 1 Means to multiply deviation x 1 by Φ · x 1 as one of the manipulated variables; and means to obtain product S · ∫x 1 of integral ∫x 1 of deviation and sliding line constant S; and product S · ∫ The positive or negative of x 1 is determined, and the gain Φ 2 is set to a predetermined value α 2 when S · ∫x 1 > 0,
A means for switching to a predetermined value β 2 when S · ∫x 1 <0; a gain Φ 2 is multiplied by the deviation integral ∫x 1 , and Φ 2
・ Means for making ∫ x 1 one of the manipulated variables; determining whether the sliding line constant S is positive or negative, and switching the dither signal value to K f when S> 0 and to -K f when S <0, K f
・ Means for making sign (S) one of the manipulated variables; control command L
* And the manipulated variables Φ 1 · x 1 , Φ 2 · ∫ x 1 and K f · sign
Means for adding (S) to obtain a manipulated variable for the controlled object.

【0018】第7の発明は、第6の発明に加えて、制御
指令L* と操作量Φ1・x1 ,Φ2・∫x1 及びKf・sig
n(S)が加算されてなる前記操作量に一次遅れのフィ
ルタ処理を施して最終操作量とする手段と;前記偏差x
1 と予め定めた許容誤差emin とを比較し、−emin
1<eminのときは、ディザ信号値Kf を零にする手段
と;を具備することを特徴とする。
The seventh invention is, in addition to the sixth invention, a control command L * and manipulated variables Φ 1 · x 1 , Φ 2 · ∫x 1 and K f · sig.
a means for filtering the operation amount obtained by adding n (S) to a final operation amount by a first-order lag filtering; the deviation x
1 is compared with a predetermined allowable error e min, and −e min <
and a means for making the dither signal value K f zero when x 1 <e min .

【0019】[0019]

【作用】本発明ではスライディングモード制御を基本と
するから、ガタ要素やヒステリシス要素を含む制御対象
に対し、オーバーシュート量も少なく、安定に制御する
ことが可能である。特に、制御対象に対する操作量に一
次遅れのフィルタ処理を施すことにより、チャタリング
を抑制することができる。また、操作量に加えるディザ
信号を制御偏差に応じて零にすることにより、チャタリ
ングを抑制することができる。これらのチャタリング抑
制に伴い、制御対象に含まれる機械系の経時変化や故障
が及ぼす制御への悪影響を緩和することができる。更
に、スライディングライン定数に制御偏差に比例した成
分と、その時間微分に比例した成分と、時間積分に比例
した成分とを含ませることにより、ディザ信号を小さく
しても定常偏差が生じない。
Since the present invention is basically based on the sliding mode control, it is possible to stably control a controlled object including a backlash element and a hysteresis element with a small overshoot amount. In particular, chattering can be suppressed by performing a filter process with a first-order delay on the operation amount for the controlled object. Further, chattering can be suppressed by setting the dither signal added to the manipulated variable to zero according to the control deviation. By suppressing such chattering, it is possible to mitigate the adverse effect on the control caused by a change with time or a failure of the mechanical system included in the control target. Furthermore, by including a component proportional to the control deviation in the sliding line constant, a component proportional to the time derivative thereof, and a component proportional to the time integration, a steady deviation does not occur even if the dither signal is reduced.

【0020】<S=c・x1+x1 (1) とするスライディ
ングモード制御の原理>図2を参照して、スライディン
グライン定数SとしてS=c・x1+x1 (1) を用いるス
ライディングモード制御の原理を簡単に説明する。一般
に、制御指令L* と制御量Lとの間には偏差x1 が存在
し、x1=L*−Lなる関係がある。この時、偏差x1
時間tに関して微分した微分偏差x1 (1)[=dx1/d
t]と、元の偏差x1 との関係は図2に示すように位相
平面で表わすことができる。
<Principle of Sliding Mode Control with S = c · x 1 + x 1 (1) > Referring to FIG. 2, a sliding mode using S = c · x 1 + x 1 (1) as a sliding line constant S The principle of control will be briefly described. Generally, there is a deviation x 1 between the control command L * and the control amount L, and there is a relation of x 1 = L * −L. At this time, the differential deviation x 1 the deviation x 1 obtained by differentiating with respect to time t (1) [= dx 1 / d
The relation between t] and the original deviation x 1 can be represented by a phase plane as shown in FIG.

【0021】図2に示す位相平面では、(x1
1 (1))=(0,0)を満たす点が定常偏差もなく、安
定な状態である。そこで、点(x1 ,x1 (1))をc・x
1+x1 (1)=0なるラインに沿って漸近的に安定状態
(0,0)に向かわせる制御が考えられ、従来のPI制
御に比べて、制御対象にガタやヒステリシスが含まれる
場合は、制御が安定化する。但し、c>0とする。つま
り、スライディングライン定数SをS=c・x1+x1
(1) として検出し、S=c・x1+x1 (1) =0に向かう
ように制御すれば良い。これが、スライディングモード
制御であり、スライディングライン定数Sに応じて偏差
1 に対するゲインΦを切り換える。また、外乱による
定常偏差を抑圧するために操作量にディザ信号を加え、
その値Kf をスライディングライン定数Sに応じて正負
に切り換える。
In the phase plane shown in FIG. 2, (x 1 ,
A point satisfying x 1 (1) ) = (0,0) is in a stable state without a steady deviation. Therefore, the point (x 1 , x 1 (1) ) is c · x
It is conceivable that the control asymptotically moves to the stable state (0, 0) along the line 1 + x 1 (1) = 0. Compared with the conventional PI control, when the controlled object includes backlash or hysteresis, , Control is stabilized. However, c> 0. That is, the sliding line constant S is set to S = c · x 1 + x 1
It may be detected as (1) and controlled so as to move toward S = c · x 1 + x 1 (1) = 0. This is the sliding mode control, and the gain Φ for the deviation x 1 is switched according to the sliding line constant S. In addition, a dither signal is added to the manipulated variable to suppress the steady-state deviation due to disturbance,
The value K f is switched between positive and negative depending on the sliding line constant S.

【0022】例えば、図2に示す位相平面でスライディ
ングライン定数Sが零よりも大きい領域にあるときは、
スライディングライン定数Sが零よりも小さい領域に向
うような制御、即ち、スライディングライン定数Sを時
間tに関して微分した微分スライディングライン定数S
(1)[=dS/dt]がS(1)<0となるようにゲインΦ
及びディザ信号値Kf の切換制御を行えば、スライディ
ングライン定数Sが安定状態となる。
For example, when the sliding line constant S is larger than zero on the phase plane shown in FIG.
Control so that the sliding line constant S is directed to a region smaller than zero, that is, a differential sliding line constant S obtained by differentiating the sliding line constant S with respect to time t.
(1) Gain Φ so that [= dS / dt] is S (1) <0
If the switching control of the dither signal value K f is performed, the sliding line constant S becomes stable.

【0023】一方、図2に示す位相平面でスライディン
グライン定数Sが零よりも小さい領域にあるときは、ス
ライディングライン定数Sが零よりも大きい領域に向う
ような制御、即ち、微分スライディングライン定数S
(1)[=dS/dt]がS(1)>0となるようにゲインΦ
及びディザ信号値Kf の切換制御を行えば、スライディ
ングライン定数Sが安定状態となる。
On the other hand, when the sliding line constant S is in a region smaller than zero on the phase plane shown in FIG. 2, control is performed so that the sliding line constant S is larger than zero, that is, the differential sliding line constant S.
(1) Gain Φ so that [= dS / dt] is S (1) > 0
If the switching control of the dither signal value K f is performed, the sliding line constant S becomes stable.

【0024】従って、スライディングモード制御では、
上記2つの条件を満たすように次式(1)で表わされる
制御を行う。
Therefore, in the sliding mode control,
The control represented by the following equation (1) is performed so as to satisfy the above two conditions.

【0025】[0025]

【数1】 [Equation 1]

【0026】<制御対象の誤差システム>図3に示すよ
うに、エンジン制御装置1の制御対象60であるスロッ
トルアクチュエータ70とエンジン80の特性をそれぞ
れ一次遅れ系1/(1+sT1)と1/(1+sT2)で
モデル化すると、制御対象60の誤差システムは次式
(2)で表わされる。その理由は下記の通りである。な
お、小文字のsはラプラス演算子、T1 とT2 は時定
数、uは制御対象60への制御入力(操作量)、x2
1 (1)、x2 (1)=dx1 (1)/dt=d21/dt2 であ
る。
<Error System of Controlled Object> As shown in FIG. 3, the characteristics of the throttle actuator 70 and the engine 80, which are the controlled objects 60 of the engine control device 1, are set to the first-order delay systems 1 / (1 + sT 1 ) and 1 / (, respectively). When modeled by 1 + sT 2 ), the error system of the controlled object 60 is expressed by the following equation (2). The reason is as follows. Note that the lowercase letter s is the Laplace operator, T 1 and T 2 are the time constants, u is the control input (operation amount) to the controlled object 60, x 2 =
x 1 (1) , x 2 (1) = dx 1 (1) / dt = d 2 x 1 / dt 2 .

【0027】[0027]

【数2】 [Equation 2]

【0028】まず、制御対象60の制御入力uから制御
量Lまでの伝達関数L/uは、次式(3)で表わされ
る。
First, the transfer function L / u from the control input u of the controlled object 60 to the controlled variable L is expressed by the following equation (3).

【0029】[0029]

【数3】 L/u=[1/(1+sT1)][1/(1+sT2)] =1/[T122 +(T12)s+1] ……式(3)L / u = [1 / (1 + sT 1 )] [1 / (1 + sT 2 )] = 1 / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 T 2 ) s + 1] (Equation 3)

【0030】今、伝達関数L/uにおける状態変数をx
=Lとすれば、次式(4)で表わされるので、制御量L
を時間tに関して2階微分したL(2) は、ラプラス変換
の定理を利用すると、制御量Lを時間に関して微分した
(1) と、制御入力uとにより、次式(7)で表わされ
る。
Now, let the state variable in the transfer function L / u be x
= L, it is expressed by the following equation (4), so the control amount L
L (2) obtained by second-order differentiating with respect to time t is expressed by the following equation (7) by L (1) obtained by differentiating the control amount L with respect to time and the control input u by using the Laplace transform theorem. .

【0031】[0031]

【数4】 x=L=u/[T122+(T1+T2)s+1] ……式(4)X = L = u / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1] Equation (4)

【数5】 L(1) =s・u/[T122+(T1+T2)s+1]……式(5)[Formula 5] L (1) = s · u / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1] Equation (5)

【数6】 u=L[T122+(T1+T2)s+1] ……式(6)## EQU6 ## u = L [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1] Equation (6)

【数7】 L(2)=s2・u/[T1T2s2+(T1+T2)s+1) = (T1T2s2+(T1+T2)s+1)/(T1T2) ・u/ T1T2s2+(T1+T2)s+1 − (T1+T2)/(T1T2) ・s・u/ T1T2s2+(T1+T2)s+1 −[1/(T1T2)]・u/[T1T2s2+(T1+T2)s+1 =−[(T1+T2) /(T1T2)]・L(1)−L/(T1T2)+u/(T1T2) ……式(7)[Formula 7] L (2) = s 2 · u / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1) = (T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1) / (T 1 T 2 ) ・ u / T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2 ) s + 1 − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) ・ s ・ u / T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2) s + 1 - [1 / (T 1 T 2)] · u / [T 1 T 2 s 2 + (T 1 + T 2) s + 1 = - [(T 1 + T 2) / (T 1 T 2)]・ L (1) −L / (T 1 T 2 ) + u / (T 1 T 2 ) ... Formula (7)

【0032】次に状態変数xが変化した場合の状態変数
1 を、x1=L*−Lで表わすと、x1 の時間tに関す
る微分x1 (1) は次式(8)で表わされる。更に、x1
(1) を状態変数x2 として、この状態変数x2 を時間t
に関して微分したx2 (1)は式(7)より、次式(9)で
表わされる。従って、これら式(8)(9)より、前式
(2)が誤差システムを表わすことが判る。
[0032] Then the state variables x 1 when the state variable x is changed, is represented by x 1 = L * -L, the derivative with respect to time t x 1 (1) is x 1 represented by the following formula (8) Be done. Furthermore, x 1
(1) is the state variable x 2 , and this state variable x 2 is the time t
X 2 (1) differentiated with respect to is expressed by the following expression (9) from the expression (7). Therefore, from these equations (8) and (9), it can be seen that the above equation (2) represents the error system.

【0033】[0033]

【数8】 x1 (1) =−L(1)=x2 ……式(8)## EQU00008 ## x 1 (1) = -L (1) = x 2 ... Expression (8)

【数9】 x2 (1) =−L(2) = (T1+T2)/(T1T2)]・L(1)+L(T1T2)−u/(T1T2) =− (T1+T2)/(T1T2)]・x2−(x1−L*)/(T1T2)−u/(T1T2) ……式(9)[Formula 9] x 2 (1) = -L (2) = (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 )] L (1) + L (T 1 T 2 ) -u / (T 1 T 2 ) = - (T 1 + T 2) / (T 1 T 2)] · x 2 - (x 1 -L *) / (T 1 T 2) -u / (T 1 T 2) ...... (9)

【0034】図3中の制御対象60を前式(2)で表わ
される誤差システムに置き換えたものを、図4に示す。
FIG. 4 shows a system in which the controlled object 60 in FIG. 3 is replaced by the error system represented by the above equation (2).

【0035】<スライディングモード制御における制約
>次に、スライディングモード制御を表わす前式(1)
について考える。微分スライディングライン定数S(1)
を算出する際に、x2=x1 (1)=S−c・x1を利用し、
且つ制御入力uとして仮にu=Φ・x1+Kf・sign
(S)を代入すると、誤差システムの式(2)を利用し
て、次式(10)が得られる。
<Restrictions in Sliding Mode Control> Next, the previous equation (1) representing the sliding mode control is given.
think about. Differential sliding line constant S (1)
X 2 = x 1 (1) = S−c · x 1 is used to calculate
Moreover, as the control input u, u = Φ · x 1 + K f · sign
By substituting (S), the following equation (10) is obtained using the equation (2) of the error system.

【0036】[0036]

【数10】 S(1) =c・x1 (1)+x1 (2)=c・x1 (1)+x2 (1) =c・x2− (T1+T2)/(T1+T2) ・x2−(x1−L*)/(T1T2) −[Φ・x1+Kf・sign(S)]/(T1T2) =[c−(T1+T2)/(T1+T2) (S−c・x1)−(x1−L*)/(T1T2) −[Φ・x1+Kf・sign(S)]/(T1T2) =S[c−(T1+T2)/(T1T2) −x1[c2−c(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2)+Φ/(T1T2)] −[Kf・sign(S)−L*]/(T1T2) ……式(10)[Equation 10] S (1) = c · x 1 (1) + x 1 (2) = c · x 1 (1) + x 2 (1) = c · x 2 − (T 1 + T 2 ) / (T 1 + T 2 ) ・ x 2 − (x 1 −L * ) / (T 1 T 2 ) − [Φ · x 1 + K f · sign (S)] / (T 1 T 2 ) = [c− (T 1 + T 2 ) / (T 1 + T 2 ) (S−c ・ x 1 ) − (x 1 −L * ) / (T 1 T 2 ) − [Φ × x 1 + K f · sign (S)] / (T 1 T 2) = S [c- ( T 1 + T 2) / (T 1 T 2) -x 1 [c 2 -c (T 1 + T 2) / (T 1 T 2) + 1 / (T 1 T 2) + Φ / (T 1 T 2 )] - [K f · sign (S) -L *] / (T 1 T 2) ...... (10)

【0037】よって、S・S(1) は、次式(11)とな
る。
Therefore, S · S (1) is given by the following equation (11).

【0038】[0038]

【数11】 S・S(1) =S2[c−(T1+T2)/(T1T2) −x1・S c2−c(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2)+Φ/(T1T2) −S Kf・sign(S)−L*] ……式(11)[Equation 11] S · S (1) = S 2 [c− (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) −x 1 · S c 2 −c (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 ) + Φ / (T 1 T 2 ) −SK f · sign (S) −L * ] …… Equation (11)

【0039】S・S(1)<0の条件を満たすためには、
式(11)より、下記条件〜を満足させれば良いこ
とになる。 c<(T1+T2)/(T12)であること。 x1・S>0の場合は、Φ=α>c(T1+T2)−
122 −1であること。 x1・S<0の場合は、Φ=β<c(T1+T2)−
122 −1であること。 Kf>|L*max 、即ちディザ信号値Kf が制御指
令L* の絶対値における最大値よりも大きいこと。 S>0の場合にはKf・sign(S)=+Kf とし、
S<0の場合にはKf・sign(S)=−Kf とするこ
と。
To satisfy the condition S · S (1) <0,
From Expression (11), it is sufficient to satisfy the following conditions 1 to. c <(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ). When x 1 · S> 0, Φ = α> c (T 1 + T 2 ) −
T 1 T 2 c 2 −1. When x 1 · S <0, Φ = β <c (T 1 + T 2 ) −
T 1 T 2 c 2 −1. K f > | L * | max , that is, the dither signal value K f is larger than the maximum absolute value of the control command L * . When S> 0, K f · sign (S) = + K f ,
Be K f - K f · sign ( S) = in the case of S <0.

【0040】<u=Φ・x1+Kf・sign(S)とした場
合の課題と対策>Φ・x1+Kf・sign(S)だけを制御
対象60への制御入力uとすると、スライディングモー
ド制御の状態x1・Sの符号によりゲインΦがαとβに
切り換わるため、チャタリングが発生する。また、外乱
抑圧のためのディザ信号値Kf がスライディングライン
定数Sの符号により正負(+Kf と−Kf )に切り換わ
るため、チャタリングが増大する。Kf>|L*max
あるので、この傾向が強い。
<Problems and Countermeasures when u = Φ · x 1 + K f · sign (S)> If only Φ · x 1 + K f · sign (S) is the control input u to the controlled object 60, sliding Since the gain Φ switches to α and β depending on the sign of the mode control state x 1 · S, chattering occurs. Further, since the dither signal value K f for suppressing disturbance is switched between positive and negative (+ K f and −K f ) depending on the sign of the sliding line constant S, chattering increases. Since Kf > | L * | max , this tendency is strong.

【0041】そこで、次の対策(i)〜(iii)によりチ
ャタリングの発生を抑制する。 (i)操作量(制御入力)に制御指令L* をフィードフ
ォワード的に足し込み、uB =Φ・x1+Kf・sign
(S)+L* を基本操作量とする。これにより、前式
(11)の右辺第3項が−S・Kf・sign(S)のみと
なり、Kf はKf>0なる小さな値で良いことになり、
チャタリングが緩和する。 (ii)また、基本操作量uB に一次遅れのフィルタ処理
を施して、最終的な操作量uとする。これにより、ゲイ
ンΦの切り換え及びディザ信号値Kf の符号変化に対し
て操作量uが変化し難くなり、チャタリングが更に緩和
する。 (iii)更に、制御偏差x1(=L*−L)の絶対値が所定
の許容誤差emin 未満の場合は、ディザ信号値Kf をK
f>0からKf=0に変える。これにより、図2に示した
位相平面における安定状態(0,0)の近傍でのチャタ
リングが一層緩和する。
Therefore, the occurrence of chattering is suppressed by the following measures (i) to (iii). (I) The control command L * is added to the manipulated variable (control input) in a feedforward manner, and u B = Φ · x 1 + K f · sign
(S) + L * is the basic manipulated variable. As a result, the third term on the right side of the equation (11) is only −S · K f · sign (S), and K f can be a small value such that K f > 0.
Chattering is alleviated. (Ii) Further, the basic operation amount u B is subjected to a filter process with a first-order delay to obtain the final operation amount u. This makes it difficult for the manipulated variable u to change with respect to the switching of the gain Φ and the sign change of the dither signal value K f , and chattering is further alleviated. (iii) Further, when the absolute value of the control deviation x 1 (= L * -L) is less than the predetermined allowable error emin , the dither signal value K f is set to K.
Change from f > 0 to Kf = 0. This further reduces chattering near the stable state (0,0) on the phase plane shown in FIG.

【0042】<S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1
するスライディングモード制御の原理>先に説明したス
ライディングライン定数SをS=c・x1+x1 (1) とし
た制御ではKf =0のときにT12/(1+Φ)なる定
常偏差が生じる。つまり、外乱fd に対する制御偏差x
1(=L*−L)は、e=x1 とすると、前記誤差システ
ムの式(2)から、下記導出過程により、次式(14)
で表わされる。但し、u=Φ・e+Kf・sign(S)+
*、小文字のsはラプラス演算子、e(1) =se、e
(2)=s2eである。
[0042] The sliding line constants S described previously <S = x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2 ∫x 1 principle of the sliding mode control to> S = c · x 1 + x 1 (1) and In the above control, a steady deviation of T 1 T 2 / (1 + Φ) occurs when K f = 0. That is, the control deviation x with respect to the disturbance f d
1 (= L * −L), where e = x 1 , the following equation (14) is obtained from the equation (2) of the error system by the following derivation process.
It is represented by. However, u = Φ · e + K f · sign (S) +
L * , lowercase s is the Laplace operator, e (1) = se, e
(2) = s 2 e.

【0043】[0043]

【数12】 e(2)=− (T1+T2)/(T1T2) e(1)− 1/(T1T2) e− 1/(T1T2) u + 1/(T1T2) L*+fd ……式(12)Equation 12] e (2) = - (T 1 + T 2) / (T 1 T 2) e (1) - 1 / (T 1 T 2) e- 1 / (T 1 T 2) u + 1 / (T 1 T 2 ) L * + f d …… Equation (12)

【数13】 e[s2+s(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2) =− 1/(T1T2) (Φ・e+Kf・sign(S)+L*) + 1/(T1T2) L*+fd ……式(13)[Equation 13] e [s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 ) = − 1 / (T 1 T 2 ) (Φ · e + K f · sign (S) + L * ) + 1 / (T 1 T 2 ) L * + f d …… Equation (13)

【数14】 e= -Kf・sign(S)/(T1T2)+fd / s2+s(T1+T2)/(T1T2)+(1+Φ)/(T1T2) ……式(14)[Equation 14] e = -K f · sign (S) / (T 1 T 2 ) + f d / s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + (1 + Φ) / (T 1 T 2 ) ... Formula (14)

【0044】式(14)において、Kf=0とすると、
外乱fdに対する誤差は、ステップ状外乱fdm/sを考
慮してラプラスの最終値の定理から、次式(15)によ
りT12/(1+Φ)となる。但し、外乱の大きさは規
準化して、fdm=1とする。
In the equation (14), if K f = 0,
The error for the disturbance f d is T 1 T 2 / (1 + Φ) according to the following equation (15) from the Laplace final value theorem in consideration of the step disturbance f dm / s. However, the magnitude of the disturbance is normalized so that f dm = 1.

【0045】[0045]

【数15】 (Equation 15)

【0046】この定常偏差T12/(1+Φ)をなくす
ためには±Kf(Kf>0)なるディザ信号が必要である
が、これが前述の如くチャタリング増大の要因であっ
た。
To eliminate this steady-state deviation T 1 T 2 / (1 + Φ), a dither signal of ± K f (K f > 0) is necessary, which was a factor of increasing chattering as described above.

【0047】そこで、制御偏差x1 とその時間微分x1
(1)に加え、制御偏差x1 を時間tに関して積分した積
分偏差∫x1(=∫x1dt)を導入すると、図5に示す
ような三次元の位相空間でこれらの関係を表わすことが
できる。
Therefore, the control deviation x 1 and its time derivative x 1
In addition to (1) , by introducing an integral deviation ∫x 1 (= ∫x 1 dt) obtained by integrating the control deviation x 1 with respect to time t, it is possible to express these relationships in a three-dimensional phase space as shown in FIG. You can

【0048】そして、図5の位相空間で二次振動形を考
慮してS=x1 (1)+2ξωn1+ω n 2∫x1をスライデ
ィングライン定数Sとして検出し、このラインがS=x
1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1 =0に向かうように制御
偏差x1 に対するゲインΦ1とその積分偏差∫x1 に対
するゲインΦ2 とを切り換える。これによりディザ信号
値Kf がKf =0であっても、外乱fd に対する定常偏
差が発生しなくなる。以下にその理由及び、係数2ξω
n の条件、ゲインΦ1 とΦ2 の切換条件を説明する。
Then, consider the secondary vibration type in the phase space of FIG.
S = x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ω n 2∫x1The slide
It is detected as the swing line constant S, and this line is S = x
1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn 2∫x1Control to go to = 0
Deviation x1Gain for1And its integral deviation ∫x1Against
Gain Φ2Switch between and. This allows the dither signal
Value KfIs KfEven if = 0, the disturbance fdStationary bias for
The difference does not occur. The reason for this and the coefficient 2ξω
nCondition, gain Φ1And Φ2The switching conditions of will be described.

【0049】<2ξωn ,Φ1 及びΦ2 について>前述
のスライディングモード制御の式(1)中のS・S(1)
は、S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1 であることか
ら、x1 (2)=x2 (1)、x1 (1)=x2 であることと前式
(9)を考慮すると、次式(16)が得られる。
<Regarding 2ξω n , Φ 1 and Φ 2 > S · S (1) in the above-mentioned sliding mode control formula (1)
Is, S = x 1 (1) + 2ξω n since it is x 1 + ω n 2 ∫x 1 , x 1 (2) = x 2 (1), x 1 (1) = it is x 2 and Equation Considering (9), the following expression (16) is obtained.

【0050】[0050]

【数16】 S・S(1) =S・ d(x1 (1)+2ξωnx1+ωn 2∫x1)/dt =S・ x1 (2)+2ξωnx1 (1)+ωn 2x1 =S・ - (T1+T2)/(T1T2) x2− 1/(T1T2) x1+ 1/(T1T2) L* − 1/(T1+T2) u +2ξωnx2+ωn 2x1] =S・ - (T1+T2)/(T1T2) x2+2ξωnx2− 1/(T1T2) x1+ωn 2x1 − 1/(T1T2) u+ 1/(T1T2) L*] ……式(16)[Expression 16] S · S (1) = S · d (x 1 (1) +2 ξω n x 1 + ω n 2 ∫ x 1 ) / dt = S ・ x 1 (2) +2 ξω n x 1 (1) + ω n 2 x 1 = S ・-(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) x 2 − 1 / (T 1 T 2 ) x 1 + 1 / (T 1 T 2 ) L * − 1 / (T 1 + T 2 ) u + 2ξω n x 2 + ω n 2 x 1 ] = S ・-(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) x 2 +2 ξω n x 2 −1 / (T 1 T 2 ) x 1 + ω n 2 x 1 − 1 / (T 1 T 2 ) u + 1 / (T 1 T 2 ) L * ] …… Equation (16)

【0051】式(16)を、x2 =S−2ξωn1−ω
n 2∫x1(=x1 (1) )を用いて整理し、且つu=Φ1
1+Φ2・∫x1+Kf・sign(S)+L*を考慮する
と、次式(17)が得られる。なお、L* は式(16)
中の[1/(T12)]L*の項をフィードフォワード的
に補償するために操作量uを足し込むこととしている。
From equation (16), x 2 = S-2ξω n x 1 −ω
n 2 ∫ x 1 (= x 1 (1) ), and u = Φ 1 ·
Considering x 1 + Φ 2 · ∫x 1 + K f · sign (S) + L * , the following equation (17) is obtained. Note that L * is the equation (16)
In order to compensate the term [1 / (T 1 T 2 )] L * in a feedforward manner, the manipulated variable u is added.

【0052】[0052]

【数17】 S・S(1) =S・ −(T1+T2)/(T1T2)+2ξωn (S−2ξωnx1−ωn 2∫x1) + −1/(T1T2)+ωn 2 x1− 1/(T1T2) u+ 1/(T1T2) L*] =S・ −(T1+T2)/(T1T2)+2ξωn (S−2ξωnx1−ωn 2∫x1) + −1/(T1T2)+ωn 2 x1− 1/(T1T2) (Φ1・x1+Φ2・∫x1 +Kf・sign(S)+L*) + 1/(T1T2) L* =[−(T1+T2)/(T1+T2)+2ξωn S2 + −(T1+T2)/(T1T2) +2ξωn (−2ξωn)+ −1/(T1T2)+ωn 2 −Φ1/(T1T2) S・x1 + −(T1+T2)/(T1T2)+2ξωn (−ωn 2)−Φ2/(T1T2) S・∫x1 − Kf・sign(S)/(T1T2) S ……式(17)[Expression 17] S · S (1) = S · − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 2ξω n (S−2ξω n x 1 −ω n 2 ∫ x 1 ) + −1 / ( T 1 T 2 ) + ω n 2 x 1 − 1 / (T 1 T 2 ) u + 1 / (T 1 T 2 ) L * ] = S ・ − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 2ξω n (S-2ξω n x 1 -ω n 2 ∫x 1) + -1 / (T 1 T 2) + ω n 2 x 1 - 1 / (T 1 T 2) (Φ 1 · x 1 + Φ 2 · ∫ x 1 + K f・ sign (S) + L * ) + 1 / (T 1 T 2 ) L * = [− (T 1 + T 2 ) / (T 1 + T 2 ) +2 ξω n S 2 + − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 2ξω n (−2ξω n ) + −1 / (T 1 T 2 ) + ω n 2 −Φ 1 / (T 1 T 2 ) S ・ x 1 + − (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) +2 ξω n (−ω n 2 ) −Φ 2 / (T 1 T 2 ) S ・ ∫x 1 − K f・ sign (S) / (T 1 T 2 ) S …… Formula (17)

【0053】式(17)より、S・S(1)<0を満たす
ためには、下記条件〜を満足すれば良いことにな
る。 S2 の項より、2ξωn<(T1+T2)/(T
12)であること。これが成立する限り、ωn 2 は任意
である。 S・x1 の項よりS・x1>0の場合はΦ1=α1
[(T1+T2)−2ξωn12]2ξωn−1+T12
ωn 2 であること。 S・x1<0の場合は、Φ1=β1<[(T1+T2
−2ξωn12]2ξωn−1+T12ωn 2 であるこ
と。 S・∫x1の項より、S・∫x1>0の場合はΦ2
α2>(T1+T2)ωn 2−2ξωn 312 であること。 S・∫x1<0の場合は、Φ2=β2<[(T1
2)ωn 2 −2ξωn 312 であること。 Sの項より、S>0の場合はKf・sigh(S)>0
即ち+Kf、S<0の場合はKf・sign(S)<0即ち−
f、であること。但し、許容誤差をemin としたと
き、|x1|<emin であれば、Kf=0としても良い。
From the equation (17), in order to satisfy S · S (1) <0, it is sufficient to satisfy the following conditions (1) to (3) . From the term of S 2 , 2ξω n <(T 1 + T 2 ) / (T
1 T 2 ). As long as this holds, ω n 2 is arbitrary. Φ 1 = α 1 in the case of than the term of the S · x 1 S · x 1 >0>
[(T 1 + T 2) -2ξω n T 1 T 2] 2ξω n -1 + T 1 T 2
Be ω n 2 . When S · x 1 <0, Φ 1 = β 1 <[(T 1 + T 2 ).
-2ξω n T 1 T 2] 2ξω n -1 + T 1 T 2 ω n be 2. From S · ∫x 1 term, if S · ∫x 1 > 0, Φ 2 =
α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2 −2 ξω n 3 T 1 T 2 . When S · ∫x 1 <0, Φ 2 = β 2 <[(T 1 +
T 2) ω n 2 be a -2ξω n 3 T 1 T 2. From the term of S, if S> 0, then K f · sigh (S)> 0
That is, if + K f and S <0, then K f · sign (S) <0, that is, −
K f , However, if the allowable error is e min, and if | x 1 | <e min , then K f = 0.

【0054】<定常偏差について>外乱fd が加わった
場合の制御対象60の誤差システムは、前出の式(2)
に外乱fd の項を加えれば良いから、次式(18)で表
わされる。
<Regarding Steady State Deviation> The error system of the controlled object 60 when the disturbance f d is added is expressed by the above equation (2).
Since it is sufficient to add the term of the disturbance f d to, the following expression (18) is given.

【0055】[0055]

【数18】 (Equation 18)

【0056】u=Φ1・x1+Φ2・∫x1+Kf・sign
(S)+L* であること及びラプラスの定理を利用し、
式(18)の誤差システムより、外乱fdに対する制御
偏差x1 はe=x1 とすると、下記導出過程を経て、次
式(22)で表わされる。
U = Φ1・ X1+ Φ2・ ∫x1+ Kf・ Sign
(S) + L*And using Laplace's theorem,
From the error system of equation (18), the disturbance fdControl over
Deviation x1 Is e = x1Then, through the following derivation process,
It is expressed by equation (22).

【0057】[0057]

【数19】 e(2) =− (T1+T2)/(T1T2) e(1)− 1/(T1T2) e− 1/(T1T2) u + 1/(T1T2) L*+fd ……式(19)[Number 19] e (2) = - (T 1 + T 2) / (T 1 T 2) e (1) - 1 / (T 1 T 2) e- 1 / (T 1 T 2) u + 1 / (T 1 T 2 ) L * + f d …… Equation (19)

【0058】[0058]

【数20】 e s2+s(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2)]=− 1/(T1T2) Φ1・e +Φ2・(e/s)+Kf・ sign(S)+L*]+ 1/(T1T2) L*+fd ……式(20)[Equation 20] e s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 )] = − 1 / (T 1 T 2 ) Φ 1 · e + Φ 2 · (e / S) + Kf · sign (S) + L * ] + 1 / (T 1 T 2 ) L * + f d …… Equation (20)

【0059】[0059]

【数21】 e s2+s(T1+T2)/(T1T2)+1/(T1T2)+Φ1/(T1T2)+Φ2/(T1T2s) =− 1/(T1+T2) Kf・ sign(S) +fd ……式(21)(Equation 21) e s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + 1 / (T 1 T 2 ) + Φ 1 / (T 1 T 2 ) + Φ 2 / (T 1 T 2 s) = − 1 / (T 1 + T 2 ) K f · sign (S) + f d …… Equation (21)

【0060】[0060]

【数22】 e= −Kf・ sign(S)/(T1T2)+fd / s2+s(T1+T2)/(T1T2) +(1+Φ1)/(T1T2)+Φ2/(T1T2s) ……式(22)[Equation 22] e = −K f · sign (S) / (T 1 T 2 ) + f d / s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + (1 + Φ 1 ) / (T 1 T 2 ) + Φ 2 / (T 1 T 2 s) …… Equation (22)

【0061】式(22)においてKf=0とすると、外
乱fd に対する誤差eは次式(23)で与えられる。従
って、ステップ外乱fdm/sに対する誤差eはラプラス
の最終定理により次式(24)から零となり、外乱によ
る定常偏差は発生しない。但し、外乱の大きさは規準化
して、fdm=1とする。
When K f = 0 in the equation (22), the error e with respect to the disturbance f d is given by the following equation (23). Therefore, the error e with respect to the step disturbance f dm / s becomes zero from the following equation (24) according to Laplace's final theorem, and a steady deviation due to the disturbance does not occur. However, the magnitude of the disturbance is normalized so that f dm = 1.

【0062】[0062]

【数23】 e/fd=s/ s2+s(T1+T2)/(T1T2)+(1+Φ1)/(T1T2)+Φ2/(T1T2s) ……式(23)[Equation 23] e / f d = s / s 2 + s (T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ) + (1 + Φ 1 ) / (T 1 T 2 ) + Φ 2 / (T 1 T 2 s) …… Formula (23)

【0063】[0063]

【数24】 [Equation 24]

【0064】[0064]

【実施例】以下、実施例を挙げて、本発明のエンジン制
御装置について図面を参照して詳細に説明する。
The engine control device of the present invention will be described in detail below with reference to the accompanying drawings.

【0065】<第1実施例>図1を参照し、本発明の第
1実施例として、S=c・x1+x1 (1) をスライディン
グ定数Sとするエンジン制御装置の構成を説明する。図
1において、エンジン制御装置1はトルク偏差の演算部
2と、スライディングライン定数の演算部3と、ゲイン
部7と、ディザ信号値の可変切換部11と、加算部12
と、フィルタ部13からなる。更に、演算部3は係数乗
算部4と、微分演算部5と、加算部6からなる。また、
ゲイン部7はゲイン切換判定用データの演算部8と、ゲ
イン切換部9と、乗算部10からなる。これら各部2〜
13はコンピュータとそのソフトウェアにより実現する
ことができる。
<First Embodiment> Referring to FIG. 1, as a first embodiment of the present invention, the construction of an engine control device in which S = c · x 1 + x 1 (1) is a sliding constant S will be described. In FIG. 1, the engine control device 1 includes a torque deviation calculation unit 2, a sliding line constant calculation unit 3, a gain unit 7, a dither signal value variable switching unit 11, and an addition unit 12.
And a filter unit 13. Further, the calculation unit 3 includes a coefficient multiplication unit 4, a differential calculation unit 5, and an addition unit 6. Also,
The gain unit 7 includes a gain switching determination data calculation unit 8, a gain switching unit 9, and a multiplication unit 10. Each of these parts 2
13 can be realized by a computer and its software.

【0066】また、制御対象60は図11に詳細を示し
たものであり、スロットルアクチュエータ70とエンジ
ン80を含む。スロットルアクチュエータ70は一次遅
れ系で模擬し、1/(1+sT1)を伝達関数に持つ。
エンジン80も一次遅れ系で模擬し、1/(1+s
2)を持つものとしている。但し、sはラプラス演算
子、T1 とT2 は時定数である。
The control target 60, which is shown in detail in FIG. 11, includes a throttle actuator 70 and an engine 80. The throttle actuator 70 is simulated by a first-order lag system and has 1 / (1 + sT 1 ) as a transfer function.
The engine 80 is also simulated with a first-order lag system, 1 / (1 + s
T 2 ). However, s is a Laplace operator, and T 1 and T 2 are time constants.

【0067】図1において、演算部2はトルク指令Tor
*と現行トルクTorとの偏差x1(=Tor *−Tor)を求
め、スライディングライン定数の演算部3,ゲイン部
7,ディザ信号値の切換部11及び加算部12にそれぞ
れ与える。なお、トルク指令Tor * はエンジン試験装置
に用いられているコンピュータなど外部から与えられ
る。現行トルクTorは図11に示したトルク検出器54
などから与えられる。
In FIG. 1, the calculation unit 2 uses the torque command T or
The deviation x 1 (= T or * -T or ) between * and the current torque T or is calculated and given to the sliding line constant calculation unit 3, the gain unit 7, the dither signal value switching unit 11 and the addition unit 12, respectively. The torque command T or * is given from the outside such as a computer used in the engine testing device. The current torque T or is the torque detector 54 shown in FIG.
Etc.

【0068】演算部3はトルク偏差x1(=Tor *
or)から、S=c・x1+x1 (1) なる演算によりスラ
イディングライン定数Sを求め、ゲイン部7及びディザ
信号値の可変切換部9に与える。ここで、x2
1 (1) 、即ちx2 はx1 を時間tに関して微分してな
る微分トルク偏差(x2=x1 (1)=dx1/dt)であ
る。cは係数であり、制御対象60の時定数T1 ,T2
により、0<c<(T1 +T2)/(T1+T2)の範囲
で設定される。
The calculation unit 3 calculates the torque deviation x 1 (= T or * -
The sliding line constant S is obtained from the calculation S = c · x 1 + x 1 (1 ) from T or ) and is given to the gain unit 7 and the dither signal value variable switching unit 9. Where x 2 =
x 1 (1) , that is, x 2 is a differential torque deviation (x 2 = x 1 (1) = dx 1 / dt) obtained by differentiating x 1 with respect to time t. c is a coefficient, and the time constants T 1 , T 2 of the controlled object 60
Is set in the range of 0 <c <(T 1 + T 2 ) / (T 1 + T 2 ).

【0069】上述した演算のために演算部3では乗算部
4と、微分演算部5と、加算部6が次のように動作す
る。乗算部4はトルク偏差x1 に係数cを乗じてc・x
1 を求め、微分演算部5はs/(1+sT3 )なる伝達
関数によりトルク偏差x1 からその微分トルク偏差x1
(1)を求め、これらを加算部6が加算してスライディン
グライン定数S(=c・x1+x1 (1))を求める。な
お、sはラプラス演算子、T3 は時定数である。
For the above-described calculation, the calculation unit 3 has a multiplication unit.
4, the differential operation unit 5, and the addition unit 6 operate as follows.
It Multiplier 4 calculates torque deviation x1X coefficient x
1And the differential operation unit 5 calculates s / (1 + sT3) Become a transmission
Torque deviation x by function1To its differential torque deviation x1
(1)Then, the addition unit 6 adds these and the sliding
Glein constant S (= c · x1+ X1 (1)). What
Oh, s is the Laplace operator, T3 Is the time constant.

【0070】ゲイン部7はスライディングライン定数S
とトルク偏差x1 との積S・x1 を求め、この値をゲイ
ン切換判定用データとし、S・x1>0の場合はゲイン
ΦをΦ=α>c(T1+T2)−T122−1としてト
ルク偏差x1 に乗じ、S・x1 <0の場合はゲインΦを
Φ=β<c(T1+T2)+T122 −1としてトルク
偏差x1 に乗じて、Φ・x1 を操作量の1つとして加算
部12に与える。
The gain section 7 has a sliding line constant S.
And torque deviation x1Product of S and x1Ask for this value gay
Sx1Gain if> 0
Φ is Φ = α> c (T1+ T2) -T1T2c2As -1
Luk deviation x1Multiply by S ・ x1 If <0, set gain Φ
Φ = β <c (T1+ T2) + T1T2c2Torque as -1
Deviation x1Multiply by Φ ・ x1Is added as one of the manipulated variables
Give to part 12.

【0071】上述した演算のためゲイン部7では演算部
8と、ゲイン切換部9と、乗算部10が次のように動作
する。演算部8は、スライディングライン定数Sにより
トルク偏差x1 (=Tor * −Tor)を乗じる演算を行
い、得られた積x1・Sをゲイン切換判定データとして
ゲイン切換部9に与える。ゲイン切換部9はゲイン切換
判定用データx1・Sの符号を判定し、x1・S>0の場
合Φ=α>c(T1+T2)−T122−1に、x1・S
<0の場合Φ=β<c(T1+T2)−T122−1に
ゲインΦの値を切り換えて乗算部10に与える。x1
S=0のときはαとβいずれをとっても良いが、前回の
値を持続すると良い。なお、デジタル制御のためサンプ
リング時間がヒステリシスの要素を持つ。乗算部10は
ゲインΦ(=α又はβ)をトルク偏差x1(=Tor *−T
or)に乗じてΦ・x1 を、操作量の1つとして加算部1
2に与える。
In the gain section 7, the calculation section 8, the gain switching section 9, and the multiplication section 10 operate as follows for the above-described calculation. The calculation unit 8 performs a calculation for multiplying the torque deviation x 1 (= T or * -T or ) by the sliding line constant S, and gives the obtained product x 1 · S to the gain switching unit 9 as gain switching determination data. The gain switching unit 9 determines the sign of the gain switching determination data x 1 · S, and when x 1 · S> 0, Φ = α> c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2 −1, x 1 · S
When <0, Φ = β <c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2 −1. x 1
When S = 0, either α or β may be taken, but the previous value may be maintained. Note that the sampling time has a hysteresis factor because of digital control. The multiplication unit 10 uses the gain Φ (= α or β) as the torque deviation x 1 (= T or * -T
or )) and Φ · x 1 as one of the manipulated variables
Give to 2.

【0072】ディザ信号値の可変切換部11は基本的に
はスライディングライン定数S(=c・x1+x1 (1)
の符号に応じてディザ信号の値を+Kfまたは−Kf(K
f>0)に切り換え、Kf・sign(S)を操作量の1つと
して加算部12に与える。但し、トルク偏差x1 の絶対
値|x1|が予め設定した許容範囲emin 未満であるか
否かをx1とeminとの比較により判定し、|x1|<e
min 即ち−emin <x1<emin の場合には、Kf=0と
変化させる。即ち、ディザ信号を加算部12に対し実質
的に出力しないようにする。ここで、Kf・sign(S)
の意味は、いうまでもなくS>0の場合は+Kf 、S<
0の場合は−Kf である。S=0のときは+Kf、−Kf
のいずれをとってもかまわないが、前回の符号を持続す
ると良い。なお、デジタル制御のためサンプリング時間
がヒステリシスの要素を持つ。
The dither signal value variable switching unit 11 basically has a sliding line constant S (= c · x 1 + x 1 (1) ).
The value of the dither signal is + K f or −K f (K
f > 0), and K f · sign (S) is given to the adder 12 as one of the manipulated variables. However, whether or not the absolute value | x 1 | of the torque deviation x 1 is less than a preset allowable range e min is determined by comparing x 1 and e min, and | x 1 | <e
In the case of min, that is, −e min <x 1 <e min , K f is changed to 0. That is, the dither signal is substantially not output to the adder 12. Where K f · sign (S)
Needless to say, if S> 0, + K f , S <
In the case of 0 is -K f. When the S = 0 + K f, -K f
It does not matter which of the two is used, but it is good to keep the previous code. Note that the sampling time has a hysteresis factor because of digital control.

【0073】加算部12はΦ・x1 と、Kf・sign
(S)とを加算して第1の基本操作量(=Φ・x1+Kf
・sign(S))とし、更にトルク指令Tor * をフィード
フォワード的に加算し、Φ・x1+Kf・sign(S)+T
or * を第2の基本操作量uB として、フィルタ部13に
与える。
The addition unit 12 calculates Φ × 1 and K f · sign
(S) is added and the first basic manipulated variable (= Φ · x 1 + K f
・ Sign (S)) and further add the torque command T or * in a feedforward manner to obtain Φ ・ x 1 + K f・ sign (S) + T
or * is given to the filter unit 13 as the second basic manipulated variable u B.

【0074】フィルタ部1は第2の基本操作量uB に1
/(1+sT4 )なる伝達関数により一次遅れのフィル
タ処理を施し、その結果uを最終的な操作量として適宜
ドライバを通して制御対象60のスロットルアクチュエ
ータ70に与え、そのモータを駆動する。なお、sはラ
プラス演算子、T4 は時定数である。
The filter unit 1 has a second basic manipulated variable u B of 1
First-order lag filtering is performed by the transfer function of / (1 + sT 4 ), and as a result, u is given as a final manipulated variable to the throttle actuator 70 of the controlled object 60 through a driver to drive the motor. In addition, s is a Laplace operator and T 4 is a time constant.

【0075】上述した第1実施例(図1)のエンジン制
御装置1では、基本的には、スライディングライン定数
Sをトルク偏差x1とその時間微分x1 (1) 及び係数cと
から、S=c・x1+x1 (1) なる演算で検出し、Sとx
1 の積S・x1 の符号に応じてトルク偏差x1 に対する
ゲインΦをαとβの間で切り換え、また、Sの符号に応
じてディザ信号をKf・sign(S)即ちKf と−Kf
の間で切り換える。その際、加算部12によりトルク偏
差x1 をフィードフォワード的に操作量uに足し込むこ
とにより、ディザ信号値Kf を小さくすることができ
る。従ってディザ信号の符号切り換えに基因するチャタ
リングが減少する。また、フィルタ部13により操作量
uに一次遅れのフィルタ処理を施すことにより、ゲイン
切り換え及びディザ信号の符号切り換えに対して制御対
象60への制御入力の急激な変動を抑える。従い、これ
らに基因するチャタリングが減少する。更に、ディザ信
号値の可変切換部11により|x1|<emin の場合は
ディザ信号値をKf>0からKf=0に変える。従って、
許容誤差emin 内即ち図2の位相平面の安定状態(0,
0)近傍では、ディザ信号に基因するチャタリングが皆
無となり、制御応答が安定化する。
In the engine control unit 1 of the first embodiment (FIG. 1) described above, basically, the sliding line constant S is calculated from the torque deviation x 1 , its time derivative x 1 (1) and the coefficient c by S = C · x 1 + x 1 (1) is detected and S and x
The gain Φ for the torque deviation x 1 is switched between α and β according to the sign of the product S · x 1 of 1 , and the dither signal is changed to K f · sign (S), that is, K f according to the sign of S. Switch to -K f . At this time, the adder 12 adds the torque deviation x 1 to the manipulated variable u in a feed-forward manner to reduce the dither signal value K f . Therefore, chattering due to code switching of the dither signal is reduced. Further, by performing a first-order lag filtering process on the manipulated variable u by the filter unit 13, abrupt fluctuation of the control input to the controlled object 60 is suppressed with respect to gain switching and code switching of the dither signal. Therefore, chattering due to these is reduced. Furthermore, when | x 1 | <e min , the dither signal value variable switching unit 11 changes the dither signal value from K f > 0 to K f = 0. Therefore,
Within the allowable error e min , that is, the stable state (0,
In the vicinity of 0), there is no chattering due to the dither signal, and the control response becomes stable.

【0076】第1実施例に係るスライディングモード制
御を導入したエンジン制御装置1のトルクTorのステッ
プ応答結果を図6及び図7に示す。また、比較のために
従来のPI制御を用いたエンジン制御装置50のトルク
orのステップ応答結果を図8に示す。これらの図から
判るように、従来に比べて本発明では良好な制御応答が
得られる。但し、条件は下記の通りである。 (i)図6では、T1 =0.002秒、T2 =1秒、T
4 =0.05秒、Kf=0.2、α=8〜12、β=−
6〜−10とし、emin をトルク指令Tor * の0.78
%とした。 (ii)図7では、T1=0.002秒、T2=1秒、T4
=0.13秒、Kf=0.2、α=8〜12、β=−6
〜−10とし、emin をトルク指令Tor * の0.78%
とした。 (iii)図8では、T2 =1秒、PI制御におけるKP
I をそれぞれKP=5、KI=5とした。
FIG. 6 and FIG. 7 show the step response results of the torque T or of the engine control device 1 incorporating the sliding mode control according to the first embodiment. Further, for comparison, FIG. 8 shows a step response result of the torque T or of the engine control device 50 using the conventional PI control. As can be seen from these figures, a better control response can be obtained in the present invention than in the conventional case. However, the conditions are as follows. (I) In FIG. 6, T 1 = 0.002 seconds, T 2 = 1 second, T
4 = 0.05 seconds, K f = 0.2, α = 8~12, β = -
And 6-10, the torque command the e min T or * of 0.78
%. (Ii) In FIG. 7, T 1 = 0.002 seconds, T 2 = 1 second, T 4
= 0.13 seconds, K f = 0.2, α = 8~12, β = -6
And ~-10, e min a torque command T or * of 0.78%
And (iii) In FIG. 8, T 2 = 1 second, K P in PI control,
K I was set to K P = 5 and K I = 5, respectively.

【0077】なお、上述した第1実施例ではエンジン制
御装置1がトルクTorを制御量とし、トルク指令Tor *
を制御指令としているが、制御量を回転数や吸気圧と
し、これに対応して制御指令を回転数指令や吸気圧指令
等に置き換えれば、スロットルアクチュエータ70を制
御してエンジン80の回転数や吸気圧を制御することが
できる。
In the first embodiment described above, the engine control device 1 sets the torque T or as the control amount, and the torque command T or *.
Is used as a control command, but if the control amount is the rotational speed or intake pressure and the control command is replaced with a rotational speed command, an intake pressure command, or the like, the throttle actuator 70 is controlled to control the rotational speed of the engine 80 or The intake pressure can be controlled.

【0078】<第2実施例>次に、図9を参照して本発
明の第2実施例として、S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2
∫x1 をスライディングライン定数とするエンジン制御
装置の構成を説明する。図9において、エンジン制御装
置21はトルク偏差の演算部22と、スライディングラ
イン定数の演算部23と、第1のゲイン部29と、第2
のゲイン部33と、ディザ信号値の切換部37と、加算
部38から構成される。更に、演算部23は微分演算部
24と、係数乗算部25と、積分演算部26と、係数乗
算部27と、加算部28から構成される。また、第1の
ゲイン部29はゲイン切換判定用データの演算部30
と、ゲイン切換部31と、乗算部32から構成され、第
2のゲイン部33はゲイン切換判定用データの演算部3
4と、ゲイン切換部35と、乗算部36から構成され
る。これら各部22〜38はコンピュータとそのソフト
ウェアにより構成することができる。
<Second Embodiment> Next, referring to FIG. 9, as a second embodiment of the present invention, S = x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2
The configuration of the engine control device in which ∫ x 1 is the sliding line constant will be described. In FIG. 9, the engine control unit 21 includes a torque deviation calculation unit 22, a sliding line constant calculation unit 23, a first gain unit 29, and a second gain unit 29.
The gain unit 33, the dither signal value switching unit 37, and the adding unit 38. Further, the calculation unit 23 includes a differential calculation unit 24, a coefficient multiplication unit 25, an integration calculation unit 26, a coefficient multiplication unit 27, and an addition unit 28. Further, the first gain unit 29 is a calculation unit 30 for the gain switching determination data.
And a gain switching unit 31 and a multiplication unit 32. The second gain unit 33 is a calculation unit 3 for the gain switching determination data.
4, a gain switching unit 35, and a multiplication unit 36. Each of these units 22 to 38 can be configured by a computer and its software.

【0079】制御対象60は図1の第1実施例と同じ
く、スロットルアクチュエータ70とエンジン80を含
み、スロットルアクチュエータ70の伝達関数を1/
(1+sT1 )、エンジン80の伝達関数を1/(1+
sT2 )としている。
The controlled object 60 includes the throttle actuator 70 and the engine 80 as in the first embodiment of FIG. 1, and the transfer function of the throttle actuator 70 is 1 /
(1 + sT 1 ), the transfer function of the engine 80 is 1 / (1+
sT 2 ).

【0080】図9において、演算部22はトルク指令T
or * とその制御量である現行トルクTorとの偏差x
1(=Tor *−Tor)を求め、スライディングライン定数
の演算部23、第1のゲイン部29及び第2のゲイン部
33に与える。なお、トルク指令Tor * はエンジン試験
装置に用いられているコンピュータなど外部から与えら
れ、現行トルクTorは図11に示したトルク検出器54
などから与えられる。
In FIG. 9, the calculation unit 22 uses the torque command T
deviation x between or * and the current torque T or which is the control amount x
1 (= T or * -T or ) is obtained and given to the sliding line constant calculation unit 23, the first gain unit 29, and the second gain unit 33. The torque command T or * is given from the outside such as a computer used in the engine test apparatus, and the current torque T or is the torque detector 54 shown in FIG.
Etc.

【0081】演算部23はトルク偏差x1(=Tor *−T
or)から、二次の振動形としてS=x1 (1)+2ξωn1
+ωn 2∫x1 なる演算により、スライディングライン定
数Sを求め、第1のゲイン部29、第2のゲイン部33
及びディザ信号値の切換部37に与える。ここで、x1
(1)はトルク偏差x1 を時間tに関して微分してなる微
分トルク偏差(=dx1/dt)であり、x2 とも表示
(x2=x1 (1))する。∫x1 はトルク偏差x1を時間t
に関して積分して積分トルク偏差(=∫x1dt)であ
る。更に、ξとωn は二次振動形の減衰率(ξ)と速度
(ωn)を表わす係数であり、制御対象60の時定数T
1 ,T2 により、2ξωn<(T1+T2)/(T12
を満たす範囲で設定される。
The calculation unit 23 calculates the torque deviation x 1 (= T or * -T
or )), S = x 1 (1) + 2ξω n x 1
+ Ω n 2 ∫ x 1 is calculated to obtain the sliding line constant S, and the first gain unit 29 and the second gain unit 33 are obtained.
And the dither signal value switching unit 37. Where x 1
(1) is a differential torque deviation obtained by differentiating with respect to time t of the torque deviation x 1 (= dx 1 / dt ), x 2 are Displayed (x 2 = x 1 (1)) to. ∫ x 1 is the torque deviation x 1 at time t
Is integrated torque deviation (= ∫x 1 dt). Further, ξ and ω n are coefficients representing the damping rate (ξ) and the velocity (ω n ) of the secondary vibration type, and the time constant T of the controlled object 60.
1 and T 2 , 2ξω n <(T 1 + T 2 ) / (T 1 T 2 ).
It is set in the range that satisfies.

【0082】上述した演算のためにスライディングライ
ン定数Sの演算部23は微分演算部24と、係数乗算部
25と、積分演算部26と、係数乗算部27と、加算部
28からなる。微分演算部24はs/(1+sT3 )な
る伝達関数によりトルク偏差x1 からその微分トルク偏
差x1 (1)(=x2 )を求める。係数乗算部25はトルク
偏差x1 に係数2ξωn を乗じて2ξωn1を求める。
積分演算部26は1/sを伝達関数に持ちトルク偏差x
1 から積分トルク偏差∫x1 を求め、係数乗算部27は
この積分トルク偏差∫x1 に係数ωn 2を乗じてωn 2∫x
1 を求める。加算部28がこれらを加算して、スライデ
ィングライン定数SをS=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2
1 として求める。
For the above calculation, the calculation unit 23 for the sliding line constant S comprises a differential calculation unit 24, a coefficient multiplication unit 25, an integration calculation unit 26, a coefficient multiplication unit 27, and an addition unit 28. The differential operation part 24 obtains the differential torque deviation x 1 (1) (= x 2 ) from the torque deviation x 1 by the transfer function of s / (1 + sT 3 ). The coefficient multiplication unit 25 multiplies the torque deviation x 1 by the coefficient 2ξω n to obtain 2ξω n x 1 .
The integral calculator 26 has 1 / s as a transfer function, and the torque deviation x
The integrated torque deviation ∫x 1 is obtained from 1 , and the coefficient multiplication unit 27 multiplies the integrated torque deviation ∫x 1 by the coefficient ω n 2 to obtain ω n 2 ∫x 1.
Ask for 1 . The addition unit 28 adds these to obtain the sliding line constant S as S = x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2
Calculate as x 1 .

【0083】第1のゲイン部29はトルク偏差x1とス
ライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn1+ωn
2∫x1)との積x1・Sを求め、この値をゲイン切換判
定用データとし、x1・S>0の場合はゲインΦ1 をΦ
1 =α1>[(T1+T2)−2ξωn12]・2ξωn
−1+(T12)ωn 2 としてトルク偏差x1 に乗じ、
1・S<0の場合はゲインΦ1 をΦ1=β1<[(T1
2)−2ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn
2 としてトルク偏差x1 に乗じて、Φ1・x1 を操作量
の1つとして加算部38に与える。
The first gain unit 29 has a torque deviation x 1 and a sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n
2 ∫ x 1 ) and the product x 1 · S is obtained, and this value is used as the gain switching determination data. When x 1 · S> 0, the gain Φ 1 is
1 = α 1 > [(T 1 + T 2 ) −2ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n
-1+ (T 1 T 2) multiplied by the torque deviation x 1 as omega n 2,
When x 1 · S <0, the gain Φ 1 is Φ 1 = β 1 <[(T 1 +
T 2 ) −2ξω n T 1 T 2 ] · 2 ξω n −1+ (T 1 T 2 ) ω n
The torque deviation x 1 is multiplied by 2 and Φ 1 · x 1 is given to the adder 38 as one of the manipulated variables.

【0084】上述した演算のために第1のゲイン部29
はゲイン切換判定用データの演算部30と、ゲイン切換
部31と、乗算部32からなる。即ち、演算部30はト
ルク偏差x1とスライディングライン定数Sとの積x1
Sを求めてゲイン切換判定用データとしてゲイン切換部
31に与える。ゲイン切換部31は、x1・Sの正負の
符号を判定し、x1・S>0の場合はゲインΦ1 をα1
とし、x1・S<0の場合はゲインΦ1 をβ1 として乗
算部32に与える。乗算部32はトルク偏差x1にゲイ
ンΦ1 を乗じ、Φ1・x1=α1・x1またはΦ1・x1=β
1・x1 を操作量の1つとして加算部38に与える。
For the above calculation, the first gain unit 29
Is composed of a gain switching determination data calculation unit 30, a gain switching unit 31, and a multiplication unit 32. That is, the arithmetic unit 30 calculates the product x 1 · T of the torque deviation x 1 and the sliding line constant S.
S is obtained and given to the gain switching unit 31 as gain switching determination data. Gain switcher 31 determines the sign of x 1 · S, x 1 · S> Gain [Phi 1 and alpha 1 if 0
When x 1 · S <0, the gain Φ 1 is given to the multiplication unit 32 as β 1 . The multiplication unit 32 multiplies the torque deviation x 1 by the gain Φ 1 , and Φ 1 · x 1 = α 1 · x 1 or Φ 1 · x 1 = β
1 · x 1 is given to the addition unit 38 as one of the manipulated variables.

【0085】ここで、α1 はα1>[(T1+T2)−2
ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn 2 の範囲
で予め設定される。またβ1 はβ1<[(T1+T2)−
2ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn 2 の範
囲で予め設定される。x1・S=0の場合はΦ1=α1
たはΦ1=β1 いずれをとってもかまわないが、前回の
値を持続すると良い。なお、デジタル制御のためのサン
プリング時間がヒステリシスの要素を持つ。
Here, α 1 is α 1 > [(T 1 + T 2 ) -2.
ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n −1+ (T 1 T 2 ) ω n 2 is preset. Also, β 1 is β 1 <[(T 1 + T 2 ) −
2ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n −1+ (T 1 T 2 ) ω n 2 is preset. In the case of x 1 · S = 0, either Φ 1 = α 1 or Φ 1 = β 1 may be used, but the previous value should be maintained. The sampling time for digital control has an element of hysteresis.

【0086】第2のゲイン部33は積分トルク偏差∫x
1 とスライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn
1+ωn 2∫x1)との積S・∫x1 を求め、この値をゲ
イン切換判定用データとし、S・∫x1>0の場合はゲ
インΦ2をΦ2=α2>[(T1+T2)ωn 2−2ξωn 31
2としてトルク偏差∫x1 に乗じ、S・∫x1<0の場
合はゲインΦ2 をΦ2=β2<[(T1+T2)−2ξωn 3
12としてトルク偏差∫x1 に乗じて、Φ2・∫x1
を操作量の1つとして加算部38に与える。
The second gain section 33 uses the integrated torque deviation ∫x
1 and sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n
x 1 + ω n 2 ∫x 1 ) the product S · ∫x 1 with determined, this value and gain switching determination data, S · ∫x 1> Gain [Phi 2 to Φ 2 = α 2 if 0> [(T 1 + T 2 ) ω n 2 -2ξω n 3 T 1
Multiply the torque deviation ∫ x 1 as T 2 , and in the case of S · ∫ x 1 <0, the gain Φ 2 is Φ 2 = β 2 <[(T 1 + T 2 ) -2ξω n 3
Multiply the torque deviation ∫ x 1 as T 1 T 2 to obtain Φ 2 · ∫ x 1
Is given to the addition unit 38 as one of the manipulated variables.

【0087】上述した演算のために第2のゲイン部33
はゲイン切換判定用データの演算部34と、ゲイン切換
部35と、乗算部36からなる。即ち、演算部34は積
分トルク偏差∫x1 とスライディングライン定数Sとの
積S・∫x1 を求めてゲイン切換判定用データとしてゲ
イン切換部35に与える。ゲイン切換部35は、S・∫
1の正負の符号を判定し、S・∫x1>0の場合はゲイ
ンΦ2 をα2 とし、S・∫x1<0の場合はゲインΦ2
β2 として乗算部36に与える。乗算部36は積分トル
ク偏差∫x1 にゲインΦ2 を乗じ、Φ2・∫x1=α2
∫x1またはΦ2・∫x1=β2・∫x1 を操作量の1つと
して加算部38に与える。
The second gain unit 33 is used for the above calculation.
Is composed of a gain switching determination data calculation unit 34, a gain switching unit 35, and a multiplication unit 36. That is, the calculation unit 34 obtains a product S · ∫x 1 of the integrated torque deviation ∫x 1 and the sliding line constant S, and supplies it to the gain switching unit 35 as gain switching determination data. The gain switching unit 35 is S ・ ∫
The sign of x 1 is determined, and if S · ∫x 1 > 0, the gain Φ 2 is set to α 2 , and if S · ∫x 1 <0, the gain Φ 2 is set to β 2 and given to the multiplication unit 36. . The multiplication unit 36 multiplies the integrated torque deviation ∫x 1 by the gain Φ 2 to obtain Φ 2 · ∫x 1 = α 2 ·
∫x 1 or Φ 2 · ∫x 1 = β 2 · ∫x 1 is given to the addition unit 38 as one of the manipulated variables.

【0088】ここで、α2 はα2>(T1+T2)ωn 2
2ξωn 3 12の範囲で予め設定される。またβ2
β2 <(T1+T2)ωn 2−2ξωn 312の範囲で予め
設定される。S・∫x1=0の場合はΦ2=α2 またはΦ
2=β2 いずれをとってもかまわないが、前回の値を持
続すると良い。なお、デジタル制御のためのサンプリン
グ時間がヒステリシスの要素を持つ。
Here, α 2 is α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2
It is preset in the range of 2ξω n 3 T 1 T 2 . Further, β 2 is preset in the range of β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 2 −2 ξω n 3 T 1 T 2 . When S · ∫x 1 = 0, Φ 2 = α 2 or Φ
It does not matter which of 2 = β 2 is used, but it is better to keep the previous value. The sampling time for digital control has an element of hysteresis.

【0089】ディザ信号値の切換部37は、スライディ
ングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2
1)の符号に応じて、ディザ信号の値を+Kf または
−Kf(K f>0)に切り換え、Kf・ sign(S)を操作
量の1つとして加算部38に与える。但し、S>0のと
きKf・ sign(S)=Kf、S<0のときKf・ sign
(S)=−Kf である。S=0ときは+Kf、−Kfいず
れでもかまわないが、前回の符号を持続すると良い。な
お、デジタル制御のためのサンプリング時間がヒステリ
シスの要素を持つ。
The dither signal value switching section 37 is provided with a sliding
Longin constant S (= x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn 2
x1), The value of the dither signal is + KfOr
-Kf(K f> 0), Kf・ Operate sign (S)
It is given to the addition unit 38 as one of the quantities. However, if S> 0
Kf・ Sign (S) = Kf, K when S <0f・ Sign
(S) =-KfIs. + K when S = 0f, -KfIzu
It doesn't matter, but it is good to keep the previous code. What
The sampling time for digital control is
It has a cis element.

【0090】加算部38はΦ1・x1 と、Φ2・∫x
1と、Kf・sign(S)とを加算し、更にトルク指令Tor
*をフィードフィワード的に加算し、その結果u=Φ1
1+Φ2・∫x1+Kf・sign(S)+Tor * を操作量と
して適宜なドライバを通して制御対象60のスロットル
アクチュエータ70に与え、そのモータを駆動する。
The adder 38 uses Φ 1 · x 1 and Φ 2 · ∫x
1 and K f · sign (S) are added, and the torque command T or
* Is added in a feed-forward manner, and as a result u = Φ 1 ·
x 1 + Φ 2 · ∫x 1 + K f · sign (S) + T or * is given to the throttle actuator 70 of the controlled object 60 as an operation amount through an appropriate driver to drive the motor.

【0091】上述した第2実施例(図9)のエンジン制
御装置21では、S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1
としてスライディングライン定数Sを求め、トルク偏差
1に対するゲインΦ1 を積S・x1の符号に応じてα1
とβ1 との間で切り換え、また積分トルク偏差∫x1
対するゲインΦ2 を積S・∫x1 の符号に応じてα2
β2との間で切り換えることにより、図5に示した三次
元の位相空間(x1,x 1 (1),∫x1)でS=x1 (1)+2
ξωn1+ωn 2∫x1=0のラインに沿って漸近的に安
定状態(0,0,0)に向かわせる制御が行われる。そ
の結果、ディザ信号値Kf が仮に零(Kf =0)であっ
ても外乱による定常偏差は発生しない。なお、操作量u
にトルク指令Tor * をフィードフォワード的に足し込む
ことにより、ディザ信号値Kf を小さくできるように
し、チャタリングの増大を抑制している。
Engine control of the second embodiment (FIG. 9) described above
In the control device 21, S = x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn 2∫x1
The sliding line constant S is calculated as
x1Gain for1Product S · x1Α according to the sign of1
And β1, And integrated torque deviation ∫x1To
Gain Φ2Product S · ∫ x1Α according to the sign of2When
β2By switching between the
Original phase space (x1, X 1 (1)∫x1) With S = x1 (1)+2
ξωnx1+ Ωn 2∫x1Asymptotically lower along the line = 0
The control to move to the constant state (0, 0, 0) is performed. So
As a result, the dither signal value KfIs zero (Kf= 0)
However, steady deviation due to disturbance does not occur. The operation amount u
Torque command Tor *Feed-forward
Therefore, the dither signal value KfTo be able to reduce
However, the increase in chattering is suppressed.

【0092】なお、上述した第2実施例でもエンジン制
御装置21がトルクTorを制御量とし、トルク指令Tor
* を制御指令としているが、制御量を回転数や吸気圧と
し、これに対応して制御指令を回転数指令や吸気圧指令
等に置き換えれば、スロットルアクチュエータ70を制
御してエンジン80の回転数や吸気圧を制御することが
できる。
Also in the second embodiment described above, the engine control unit 21 sets the torque T or as the control amount, and the torque command T or.
Although * is the control command, if the control amount is the number of revolutions or the intake pressure, and if the control command is replaced with the number of revolutions command or the intake pressure command, etc., the throttle actuator 70 is controlled to control the number of revolutions of the engine 80. The intake pressure can be controlled.

【0093】<第3実施例>次に、図10を参照して本
発明の第3実施例に係るエンジン制御装置を説明する。
図10に示すエンジン制御装置41は、図9の第2実施
例のエンジン装置21を下記2つの点で変形したもので
ある。 加算部38の出力側に図1の第1実施例と同じくフ
ィルタ部13を設け、チャタリングの発生を緩和する。 ディザ信号値の切換部37に代えて、図1の第1実
施例と同じディザ信号値の可変切換部11を設け、許容
誤差emin 未満でのディザ信号値の切り換えによるチャ
タリングの発生をなくす。
<Third Embodiment> Next, an engine control apparatus according to a third embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
An engine control device 41 shown in FIG. 10 is a modification of the engine device 21 of the second embodiment shown in FIG. 9 in the following two points. The filter section 13 is provided on the output side of the adder section 38 as in the first embodiment of FIG. 1 to reduce the occurrence of chattering. Instead of the switching portion 37 of the dither signal value, a variable switching unit 11 of the same dither signal value to the first embodiment of FIG. 1 is provided, eliminating the occurrence of chattering due to switching of the dither signal value less than the tolerance e min.

【0094】従って、図10に示すエンジン制御装置4
1の構成及び動作は、先の第1実施例と第2実施例の説
明で明白であるが、念のため以下に説明する。
Therefore, the engine control unit 4 shown in FIG.
The configuration and operation of No. 1 are apparent from the description of the first and second embodiments above, but will be described below as a precaution, just in case.

【0095】図10において、エンジン制御装置41は
トルク偏差の演算部22と、スライディングライン定数
の演算部23と、第1のゲイン部29と、第2のゲイン
部33と、ディザ信号値の可変切換部11と、加算部3
8と、フィルタ部13から構成される。更に、演算部2
3は微分演算部24と、係数変換部25と、積分演算部
26と、係数乗算部27と、加算部28から構成され
る。また、第1のゲイン部29はゲイン切換判定用デー
タの演算部30と、ゲイン切換部31と、乗算部32か
ら構成され、第2のゲイン部33はゲイン切換判定用デ
ータの演算部34と、ゲイン切換部35と、乗算部36
から構成される。これら各部22〜38はコンピュータ
とそのソフトウェアにより構成することができる。
In FIG. 10, the engine control device 41 includes a torque deviation calculation unit 22, a sliding line constant calculation unit 23, a first gain unit 29, a second gain unit 33, and a variable dither signal value. Switching unit 11 and addition unit 3
8 and a filter unit 13. Furthermore, the calculation unit 2
3 is composed of a differential calculation unit 24, a coefficient conversion unit 25, an integration calculation unit 26, a coefficient multiplication unit 27, and an addition unit 28. The first gain unit 29 includes a gain switching determination data calculation unit 30, a gain switching unit 31, and a multiplication unit 32. The second gain unit 33 includes a gain switching determination data calculation unit 34. , Gain switching unit 35, and multiplication unit 36
Consists of Each of these units 22 to 38 can be configured by a computer and its software.

【0096】制御対象60は図1、図9の各実施例と同
じく、スロットルアクチュエータ70とエンジン80を
含み、スロットルアクチュエータ70の伝達関数を1/
(1+sT1)、エンジン80の伝達関数を1/(1+
sT2)としている。
The controlled object 60 includes the throttle actuator 70 and the engine 80 as in the embodiments of FIGS. 1 and 9, and the transfer function of the throttle actuator 70 is 1 /
(1 + sT 1 ), the transfer function of the engine 80 is 1 / (1+
sT 2 ).

【0097】図10において、演算部22はトルク指令
or * とその制御量である現行トルクTorとの偏差x1
(=Tor *−Tor)を求め、スライディングライン定数
の演算部23、第1のゲイン部29及び第2のゲイン部
33に与える。なお、トルク指令Tor * はエンジン試験
装置に用いられているコンピュータなど外部から与えら
れ、現行トルクTorは図11に示したトルク検出器54
などから与えられる。
In FIG. 10, the calculation unit 22 calculates the deviation x 1 between the torque command T or * and the current torque T or which is the control amount thereof.
(= T or * -T or ) is obtained and given to the sliding line constant calculation unit 23, the first gain unit 29, and the second gain unit 33. The torque command T or * is given from the outside such as a computer used in the engine test apparatus, and the current torque T or is the torque detector 54 shown in FIG.
Etc.

【0098】演算部23はトルク偏差x1(=Tor *−T
or)から、二次の振動形としてS=x1 (1)+2ξωn1
+ωn 2∫x1 なる演算により、スライディングライン定
数Sを求め、第1のゲイン部29、第2のゲイン部33
及びディザ信号値の可変切換部11に与える。ここで、
1 (1)はトルク偏差x1 を時間tに関して微分してなる
微分トルク偏差(=dx1/dt)であり、x2 とも表
示(x2=x1 (1))する。∫x1 はトルク偏差x1を時間
tに関して積分して積分トルク偏差(=∫x1dt)で
ある。更に、ξとωn は二次振動形の減衰率(ξ)と速
度(ωn)を表わす係数であり、制御対象60の時定数
1 ,T2 により、2ξωn<(T1+T2)/(T
12)を満たす範囲で設定される。
The calculation unit 23 calculates the torque deviation x 1 (= T or * -T
or )), S = x 1 (1) + 2ξω n x 1
+ Ω n 2 ∫ x 1 is calculated to obtain the sliding line constant S, and the first gain unit 29 and the second gain unit 33 are obtained.
And the variable switching unit 11 for the dither signal value. here,
x 1 (1) is a differential torque deviation obtained by differentiating with respect to time t of the torque deviation x 1 (= dx 1 / dt ), x 2 are Displayed (x 2 = x 1 (1 )) to. ∫x 1 is an integrated torque deviation (= ∫x 1 dt) obtained by integrating the torque deviation x 1 with respect to time t. Further, ξ and ω n are coefficients representing the damping rate (ξ) and the velocity (ω n ) of the secondary vibration type, and 2ξω n <(T 1 + T 2 ) by the time constants T 1 and T 2 of the controlled object 60. ) / (T
1 T 2 ) is set within the range.

【0099】上述した演算のためにスライディングライ
ン定数Sの演算部23は微分演算部24と、係数乗算部
25と、積分演算部26と、係数乗算部27と、加算部
28からなる。微分演算部24はs/(1+sT3 )な
る伝達関数によりトルク偏差x1 からその微分トルク偏
差x1 (1)(=x2 )を求める。係数乗算部25はトルク
偏差x1 に係数2ξωn を乗じて2ξωn1を求める。
積分演算部26は1/sを伝達関数に持ちトルク偏差x
1 から積分トルク偏差∫x1 を求め、係数乗算部27は
この積分トルク偏差∫x1 に係数ωn 2を乗じてωn 2∫x
1 を求める。加算部28がこれらを加算して、スライデ
ィングライン定数SをS=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2
1 として求める。
For the above-mentioned calculation, the calculation unit 23 of the sliding line constant S comprises a differential calculation unit 24, a coefficient multiplication unit 25, an integration calculation unit 26, a coefficient multiplication unit 27, and an addition unit 28. The differential operation part 24 obtains the differential torque deviation x 1 (1) (= x 2 ) from the torque deviation x 1 by the transfer function of s / (1 + sT 3 ). The coefficient multiplication unit 25 multiplies the torque deviation x 1 by the coefficient 2ξω n to obtain 2ξω n x 1 .
The integral calculator 26 has 1 / s as a transfer function, and the torque deviation x
The integrated torque deviation ∫x 1 is obtained from 1 , and the coefficient multiplication unit 27 multiplies the integrated torque deviation ∫x 1 by the coefficient ω n 2 to obtain ω n 2 ∫x 1.
Ask for 1 . The addition unit 28 adds these to obtain the sliding line constant S as S = x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n 2
Calculate as x 1 .

【0100】第1のゲイン部29はトルク偏差x1とス
ライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn1+ωn
2∫x1)との積x1・Sを求め、この値をゲイン切換判
定用データとし、x1・S>0の場合はゲインΦ1 をΦ1
=α1>[(T1+T2)−2ξωn12]2ξωn−1
+(T1+T2)ωn 2 としてトルク偏差x1 に乗じ、x1
・S<0の場合はゲインΦ1 をΦ1=β1<[(T1
2)−2ξωn12]・2ξωn−1+(T1+T2
ωn 2 としてトルク偏差x1 に乗じて、Φ1・x1 を操作
量の1つとして加算部38に与える。
The first gain unit 29 has a torque deviation x 1 and a sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n x 1 + ω n
2 ∫ x 1 ) and the product x 1 · S is obtained, and this value is used as the gain switching determination data. When x 1 · S> 0, the gain Φ 1 is set to Φ 1
= Α 1 > [(T 1 + T 2 ) −2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n −1
+ (T 1 + T 2 ) ω n 2 and the torque deviation x 1 is multiplied to obtain x 1
・ When S <0, the gain Φ 1 is Φ 1 = β 1 <[(T 1 +
T 2 ) −2ξω n T 1 T 2 ] / 2ξω n −1+ (T 1 + T 2 ).
The torque deviation x 1 is multiplied as ω n 2 , and Φ 1 · x 1 is given to the addition unit 38 as one of the manipulated variables.

【0101】上述した演算のために第1のゲイン部29
はゲイン切換判定用データの演算部30と、ゲイン切換
部31と、乗算部32からなる。即ち、演算部30はト
ルク偏差x1とスライディングライン定数Sとの積x1
Sを求めてゲイン切換判定用データとしてゲイン切換部
31に与える。ゲイン切換部31は、x1・Sの正負の符
号を判定し、x1・S>0の場合はゲインΦ1 をα1
し、x1・S<0の場合はゲインΦ1 をβ1 として乗算
部32に与える。乗算部32はトルク偏差x1 にゲイン
Φ1 を乗じ、Φ1・x1=α1・x1またはΦ1・x1=β1
・x1を操作量の1つとして加算部38に与える。
For the above calculation, the first gain unit 29
Is composed of a gain switching determination data calculation unit 30, a gain switching unit 31, and a multiplication unit 32. That is, the arithmetic unit 30 calculates the product x 1 · T of the torque deviation x 1 and the sliding line constant S.
S is obtained and given to the gain switching unit 31 as gain switching determination data. Gain switcher 31 determines the sign of x 1 · S, x 1 · S> 0 in the case of the gain [Phi 1 and α 1, x 1 · S < 1 gain [Phi 1 beta if 0 To the multiplication unit 32. The multiplying unit 32 multiplies the torque deviation x 1 by the gain Φ 1 to obtain Φ 1 · x 1 = α 1 · x 1 or Φ 1 · x 1 = β 1
X1 is given to the addition unit 38 as one of the manipulated variables.

【0102】ここで、α1 はα1>[(T1+T2)−2
ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn 2 の範囲
で予め設定される。またβ1 はβ1<[(T1+T2)−
2ξωn12]・2ξωn−1+(T12)ωn 2 の範
囲で予め設定される。x1・S=0の場合はΦ1=α1
たはΦ1=β1 いずれをとってもかまわないが、前回の
値を持続すると良い。なお、デジタル制御のためサンプ
リング時間がヒステリシスの要素を持つ。
Here, α 1 is α 1 > [(T 1 + T 2 ) -2.
ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n −1+ (T 1 T 2 ) ω n 2 is preset. Also, β 1 is β 1 <[(T 1 + T 2 ) −
2ξω n T 1 T 2 ] · 2ξω n −1+ (T 1 T 2 ) ω n 2 is preset. In the case of x 1 · S = 0, either Φ 1 = α 1 or Φ 1 = β 1 may be used, but the previous value should be maintained. Note that the sampling time has a hysteresis factor because of digital control.

【0103】第2のゲイン部33は積分トルク偏差∫x
1 とスライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn
1+ωn 2∫x1)との積S・∫x1 を求め、この値をゲ
イン切換判定用データとし、S・∫x1>0の場合はゲ
インΦ2をΦ2=α2>(T1+T2)ωn 2−2ξωn 31
2としてトルク偏差∫x1 に乗じ、S・∫x1<0の場合
はゲインΦ2 をΦ2=β2<(T1+T2)ωn 2−2ξωn 3
12としてトルク偏差∫x1 に乗じて、Φ2・∫x1
を操作量の1つとして加算部38に与える。
The second gain section 33 uses the integrated torque deviation ∫x
1 and sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n
x 1 + ω n 2 ∫x 1 ) the product S · ∫x 1 with determined, this value and gain switching determination data, S · ∫x 1> Gain [Phi 2 to Φ 2 = α 2 if 0> (T 1 + T 2 ) ω n 2 -2ξω n 3 T 1 T
2 is multiplied by the torque deviation ∫x 1, and when S · ∫x 1 <0, the gain Φ 2 is Φ 2 = β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 2 −2ξω n 3
Multiply the torque deviation ∫ x 1 as T 1 T 2 to obtain Φ 2 · ∫ x 1
Is given to the addition unit 38 as one of the manipulated variables.

【0104】上述した演算のために第2のゲイン部33
はゲイン切換判定用データの演算部34と、ゲイン切換
部35と、乗算部36からなる。即ち、演算部34は積
分トルク偏差∫x1とスライディングライン定数Sとの
積S・∫x1 を求めてゲイン切換判定用データとしてゲ
イン切換部35に与える。ゲイン切換部35は、S・∫
1 の正負の符号を判定し、S・∫x1>0の場合はゲ
インΦ2 をα2 とし、S・∫x1<0の場合はゲインΦ2
をβ2 として乗算部36に与える。乗算部36は積分ト
ルク偏差∫x1 にゲインΦ2 を乗じ、Φ2・∫x1=α2
・∫x1 またはΦ2・∫x1=β2・∫x1 を操作量の1
つとして加算部38に与える。
The second gain unit 33 is used for the above calculation.
Is composed of a gain switching determination data calculation unit 34, a gain switching unit 35, and a multiplication unit 36. That is, the calculation unit 34 obtains a product S · ∫x 1 of the integrated torque deviation ∫x 1 and the sliding line constant S, and supplies it to the gain switching unit 35 as gain switching determination data. The gain switching unit 35 is S ・ ∫
The sign of x 1 is determined. If S · ∫x 1 > 0, the gain Φ 2 is set to α 2 , and if S · ∫x 1 <0, the gain Φ 2 is set.
Is given to the multiplication unit 36 as β 2 . The multiplication unit 36 multiplies the integrated torque deviation ∫x 1 by the gain Φ 2 to obtain Φ 2 · ∫x 1 = α 2.
・ ∫x 1 or Φ 2 · ∫x 1 = β 2 · ∫x 1 is the manipulated variable 1
It is given to the addition unit 38 as one.

【0105】ここで、α2 はα2>(T1+T2)ωn 2
2ξωn 312 の範囲で予め設定される。またβ2
β2 <(T1+T2)ωn 3−2ξωn 312の範囲で予め
設定される。S・∫x1=0の場合はΦ2=α2 またはΦ
2=β2 いずれをとってもかまわないが、前回の値を持
続すると良い。なお、デジタル制御のためサンプリング
時間がヒステリシスの要素を持つ。
Here, α 2 is α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2
It is preset in the range of 2ξω n 3 T 1 T 2 . Further, β 2 is preset in the range of β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 3 −2ξω n 3 T 1 T 2 . When S · ∫x 1 = 0, Φ 2 = α 2 or Φ
It does not matter which of 2 = β 2 is used, but it is better to keep the previous value. Note that the sampling time has a hysteresis factor because of digital control.

【0106】ディザ信号値の可変切換部11は基本的に
はスライディングライン定数S(=x1 (1)+2ξωn1
+ωn 2∫x1)の符号に応じてディザ信号の値を+Kf
たは−Kf(Kf>0)に切り換え、Kf・sign(S)を制御
出力の1つとして加算部38に与える。但し、トルク偏
差x1の絶対値|x1|が予め設定した許容範囲emin
満であるかをx1 とemin との比較により判定し、|x
1|<emin 即ち−em in<x1<emin の場合には、Kf
=0と変化させる。即ち、ディザ信号を加算部12に対
し実質的に出力しないようにする。ここで、Kf・sign
(S)の意味は、いうまでもなくS>0の場合は+
f 、S<0の場合は−Kf である。S=0のときは+
f、−Kfいずれでもかまわないが、前回の符号を持続
すると良い。なお、デジタル制御のためサンプリング時
間がヒステリシスの要素を持つ。
The dither signal value variable switching unit 11 basically has a sliding line constant S (= x 1 (1) + 2ξω n x 1
+ Switched to the value of the dither signal + K f or -K f (K f> 0), depending on the sign of ω n 2 ∫x 1), to the adder 38 K f · sign the (S) as one of the control output give. However, it is determined whether the absolute value | x 1 | of the torque deviation x 1 is less than a preset allowable range e min by comparing x 1 and emin, and | x
If 1 | <e min, that is, -e m in <x 1 <e min , then K f
Change it to = 0. That is, the dither signal is substantially not output to the adder 12. Where K f · sign
Needless to say, the meaning of (S) is + if S> 0.
In the case of K f, S <0 is -K f. + When S = 0
K f, but may either -K f, it is preferable to maintain the previous sign. Note that the sampling time has a hysteresis factor because of digital control.

【0107】加算部38はΦ1・x1 及びΦ2・∫x
1と、Kf・sign(S)とを加算して第1の基本操作量
(=Φ1・x1+Φ2・∫x1+Kf・sign(S))とし、更
にトルク指令Tor *をフィードフォワード的に加算し、
Φ1・x1+Φ2・∫x1+Kf・sign(S)+Tor * を第
2の基本操作量uB として、フィルタ部13に与える。
The adder 38 calculates Φ 1 · x 1 and Φ 2 · ∫x
1 and K f · sign (S) are added to obtain the first basic manipulated variable (= Φ 1 · x 1 + Φ 2 · ∫x 1 + K f · sign (S)), and the torque command T or * In a feedforward manner,
Φ 1 · x 1 + Φ 2 · ∫x 1 + K f · sign (S) + T or * is given to the filter unit 13 as the second basic manipulated variable u B.

【0108】フィルタ部13は第2の基本操作量uB
1/(1+sT4 )なる伝達関数により一次遅れのフィ
ルタ処理を施し、その結果uを最終的な操作量として適
宜ドライバを通して制御対象60のスロットルアクチュ
エータ70に与え、そのモータを駆動する。なお、sは
ラプラス演算子、T4 は時定数である。
The filter unit 13 performs first-order lag filtering on the second basic manipulated variable u B using a transfer function of 1 / (1 + sT 4 ), and as a result, u is used as the final manipulated variable through the driver as appropriate through the control target 60. To the throttle actuator 70 to drive the motor. In addition, s is a Laplace operator and T 4 is a time constant.

【0109】上述した第3実施例(図10)のエンジン
制御装置41では、S=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x
1としてスライディングライン定数Sを求め、トルク偏
差x1 に対するゲインΦ1 を積S・x1 の符号に応じて
α1 とβ1 との間で切り換え、また積分トルク偏差∫x
1 に対するゲインΦ2 を積S・∫x1の符号に応じてα
2 とβ2 との間で切り換えることにより、第2実施例と
同様に、図5に示した三次元の位相空間(x1
1 (1),∫x1)でS=x1 (1)+2ξωn1+ωn 2∫x1
=0のラインに沿って漸近的に安定状態(0,0,0)
に向かわせる制御が行われる。その結果、ディザ信号値
f が仮に零(Kf =0)であっても外乱による定常偏
差は発生しない。なお、操作量uにトルク指令Tor *
フィードフォワード的に足し込むことにより、ディザ信
号値Kf を小さくできるようにし、チャタリングの増大
を抑制している。
Engine of the third embodiment (FIG. 10) described above
In the control device 41, S = x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn 2∫x
1The sliding line constant S is calculated as
Difference x1 Gain for1Product S · x1According to the sign of
α1And β1, And integrated torque deviation ∫x
1Gain for2Product S · ∫ x1Α according to the sign of
2And β2By switching between the
Similarly, the three-dimensional phase space (x1,
x1 (1)∫x1) With S = x1 (1)+ 2ξωnx1+ Ωn 2∫x1
Asymptotically stable (0,0,0) along the line = 0
The control is carried out to move to. As a result, the dither signal value
KfIs zero (Kf= 0), steady deviation due to disturbance
There is no difference. In addition, the torque command T is added to the operation amount u.or *To
Dithered by adding feed-forward
Issue value KfTo make chattering smaller and increase chattering
Is suppressed.

【0110】更に第3実施例のエンジン制御装置41で
は、第1実施例と同様に、フィルタ部13により操作量
uに一次遅れのフィルタ処理を施すことにより、ゲイン
切り換え及びディザ信号の符号切り換えに対して制御対
象60への制御入力の急激な変動を抑える。従い、これ
らに基因するチャタリングが減少する。更に、ディザ信
号値の可変切換部11により|x1|<eminの場合はデ
ィザ信号値をKf>0からKf=0に変える。従って、許
容誤差emin 内即ち図5の位相空間の安定状態(0,
0,0)近傍では、ディザ信号に基因するチャタリング
が皆無となり、制御応答が安定化する。
Further, in the engine control unit 41 of the third embodiment, similarly to the first embodiment, the filter amount of the operation amount u is filtered by the first-order lag by the filter unit 13 to perform gain switching and dither signal sign switching. On the other hand, the rapid fluctuation of the control input to the controlled object 60 is suppressed. Therefore, chattering due to these is reduced. Furthermore, when | x 1 | <e min , the dither signal value variable switching unit 11 changes the dither signal value from K f > 0 to K f = 0. Therefore, within the allowable error e min , that is, the stable state (0,
In the vicinity of (0, 0), chattering due to the dither signal is eliminated, and the control response is stabilized.

【0111】なお、上述した第3実施例でもエンジン制
御装置41がトルクTorを制御量とし、トルク指令Tor
* を制御指令としているが、制御量を回転数や吸気圧と
し、これに対応して制御指令を回転数指令や吸気圧指令
等に置き換えれば、スロットルアクチュエータ70を制
御してエンジン80の回転数や吸気圧を制御することが
できる。
Also in the above-described third embodiment, the engine control unit 41 sets the torque T or as the control amount, and the torque command T or.
Although * is the control command, if the control amount is the number of revolutions or the intake pressure, and if the control command is replaced with the number of revolutions command or the intake pressure command, etc., the throttle actuator 70 is controlled to control the number of revolutions of the engine 80. The intake pressure can be controlled.

【0112】[0112]

【発明の効果】本発明はスライディングモード制御を基
本としたエンジン制御方法及び装置であるから、ガタ要
素やヒステリシス要素を含む制御対象に対し、オーバー
シュート量も少なく、安定に制御することが可能であ
る。
Since the present invention is an engine control method and apparatus based on sliding mode control, it is possible to stably control an object to be controlled including a backlash element and a hysteresis element with a small overshoot amount. is there.

【0113】特に、制御対象に対する操作量に一次遅れ
のフィルタ処理を施したことにより、チャタリングを抑
制することができる。また、操作量に加えるディザ信号
を制御偏差に応じて零にしたことより、チャタリングを
抑制することができる。これらのチャタリング抑制に伴
い、制御対象に含まれる機械系の経時変化や故障が及ぼ
す制御への悪影響を緩和することができる。
In particular, chattering can be suppressed by subjecting the operation amount to the controlled object to the filter processing of the first-order delay. Further, since the dither signal added to the manipulated variable is set to zero according to the control deviation, chattering can be suppressed. By suppressing such chattering, it is possible to mitigate the adverse effect on the control caused by a change with time or a failure of the mechanical system included in the control target.

【0114】更に、スライディングライン定数に制御偏
差に比例するした成分と、その時間微分に比例した成分
と、時間積分に比例した成分とを含ませたことにより、
ディザ信号を小さくしても定常偏差が生じない。
Furthermore, by including a component proportional to the control deviation in the sliding line constant, a component proportional to the time derivative thereof, and a component proportional to the time integration,
Even if the dither signal is reduced, steady deviation does not occur.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の第1実施例に係るエンジン制御装置の
構成を示す図。
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of an engine control device according to a first embodiment of the present invention.

【図2】スライディングモード制御の原理を示す図。FIG. 2 is a diagram showing the principle of sliding mode control.

【図3】制御対象を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a control target.

【図4】制御対象の誤差システムを示すブロック線図。FIG. 4 is a block diagram showing an error system to be controlled.

【図5】スライディングモード制御の他の例の原理を示
す図。
FIG. 5 is a diagram showing the principle of another example of sliding mode control.

【図6】第1実施例に係る制御応答例を示す図。FIG. 6 is a diagram showing an example of a control response according to the first embodiment.

【図7】第1実施例に係る他の制御応答例を示す図。FIG. 7 is a diagram showing another control response example according to the first embodiment.

【図8】従来の制御応答例を示す図。FIG. 8 is a diagram showing an example of a conventional control response.

【図9】本発明の第2実施例に係るエンジン制御装置の
構成を示す図。
FIG. 9 is a diagram showing a configuration of an engine control device according to a second embodiment of the present invention.

【図10】本発明の第3実施例に係るエンジン制御装置
の構成を示す図。
FIG. 10 is a diagram showing a configuration of an engine control device according to a third embodiment of the present invention.

【図11】従来例に係るエンジン制御装置の構成を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing a configuration of an engine control device according to a conventional example.

【図12】従来例の制御系のブロック線図。FIG. 12 is a block diagram of a control system of a conventional example.

【図13】従来例の制御対象のブロック線図。FIG. 13 is a block diagram of a control target of a conventional example.

【図14】従来例におけるワイヤのヒステリシスが大き
い場合の制御応答例を示す図。
FIG. 14 is a diagram showing a control response example in the case where the wire has a large hysteresis in the conventional example.

【図15】従来例におけるワイヤのヒステリシスが小さ
い場合の制御応答例を示す図。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a control response when the wire hysteresis is small in the conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,21,41 エンジン制御装置 2,22 トルク偏差の演算部 3,23 スライディングライン定数の演算部 4,25,27 係数演算部 5,24 微分演算部 6,28 加算部 7,29,33 ゲイン部 8,10,30,32,34,36 乗算部 9,31,35 ゲイン切換部 11 ディザ信号値の可変切換部 12,38 加算部 13 フィルタ部 26 積分演算部 37 ディザ信号値の切換部 1, 21, 41 Engine control device 2, 22 Torque deviation calculation unit 3, 23 Sliding line constant calculation unit 4, 25, 27 Coefficient calculation unit 5, 24 Differential calculation unit 6, 28 Addition unit 7, 29, 33 Gain Parts 8, 10, 30, 32, 34, 36 Multipliers 9, 31, 35 Gain switching unit 11 Dither signal value variable switching unit 12, 38 Adder unit 13 Filter unit 26 Integral calculation unit 37 Dither signal value switching unit

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御方法において:前記制御対象の制御に
対するゲインを、該制御対象のスライディングライン定
数が零に向うように可変制御すること;前記制御対象に
対する操作量に、一次遅れのフィルタ処理を施すこと;
を含むことを特徴とするエンジン制御方法。
1. An engine control method including a throttle actuator as a control target: variably controlling a gain for the control of the control target so that a sliding line constant of the control target approaches zero; an operation amount for the control target. First-order lag filtering;
An engine control method comprising:
【請求項2】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御方法において:前記制御対象の制御に
対するゲインを、該制御対象のスライディングライン定
数が零に向うように可変制御すること;前記制御対象に
対する操作量に、外乱による定常偏差を抑圧するように
ディザ信号を付加すること;前記ディザ信号の付加を、
制御偏差が許容誤差範囲内のときは中止すること;を含
むことを特徴とするエンジン制御方法。
2. An engine control method including a throttle actuator as a control target: variably controlling a gain for control of the control target so that a sliding line constant of the control target is directed to zero; an operation amount for the control target. To add a dither signal so as to suppress a steady deviation due to disturbance;
Discontinue when the control deviation is within the allowable error range.
【請求項3】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御方法において:前記制御対象の制御に
対するゲインを、該制御対象のスライディングライン定
数が零に向うように可変制御すること;前記スライディ
ングライン定数が制御偏差に比例した成分、該制御偏差
の時間微分に比例した成分及び該制御偏差の時間積分に
比例した成分からなること;を含むことを特徴とするエ
ンジン制御方法。
3. An engine control method including a throttle actuator as a control target: variably controlling a gain for control of the control target so that a sliding line constant of the control target is directed to zero; the sliding line constant is controlled. An engine control method comprising: a component proportional to a deviation, a component proportional to a time derivative of the control deviation, and a component proportional to a time integral of the control deviation.
【請求項4】 請求項3記載のエンジン制御方法におい
て:前記制御対象に対する操作量に、外乱による定常偏
差を抑圧するようにディザ信号を付加すること;前記デ
ィザ信号の付加を、制御偏差が許容誤差範囲内のときは
中止すること;前記制御対象に対する操作量に、一次遅
れのフィルタ処理を施すこと;を含むことを特徴とする
エンジン制御方法。
4. The engine control method according to claim 3, wherein a dither signal is added to an operation amount for the controlled object so as to suppress a steady deviation due to a disturbance; the addition of the dither signal is allowed by the control deviation. An engine control method comprising: stopping when within an error range; applying a first-order lag filtering to the operation amount for the controlled object.
【請求項5】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御装置において、スロットルアクチュエ
ータの伝達関数を1/(1+sT1)、エンジンの伝達
関数を1/(1+sT2)、cを0<c<(T1+T2
/(T12 )、x1 を制御指令L* と制御量Lとの偏
差、x1 (1) を偏差x1 の時間微分、Φを偏差x1 に対
するゲイン、αをα>c(T1+T2)−T122
1、βをβ<c(T1+T2)−T122 −1、Kf
ディザ信号値とするとき:制御指令L* と現行の制御量
Lとの偏差x1 を求める手段と;偏差x1 と予め定めた
係数cとから、S=c・x1+x1 (1) なる演算によりス
ライディングライン定数Sを求める手段と;偏差x1
スライディングライン定数Sとの積x1・Sを求める手
段と;積x1・Sの正負を判定し、ゲインΦをx1・S>
0のときは予め定めた値αに、x1・S<0のときは予
め定めた値βに切り換える手段と;ゲインΦをトルク偏
差x1 に乗じ、Φ・x1 を操作量の1つとする手段と;
スライディングライン定数Sの正負を判定し、ディザ信
号値をS>0のときはKfに、S<0のときは−Kf
切り換え、Kf・sign(S)を操作量の1つとする手段
と;制御指令L*と前記操作量Φ・x1 及びKf・sign
(S)とを加算して基本操作量uB を求める手段と;基
本操作量uB に一次遅れのフィルタ処理を施して制御対
象に対する最終操作量uとする手段と;前記偏差x1
予め定めた許容誤差emin とを比較し、−emin<x1
minのときは、ディザ信号値Kf を零にする手段と;
を具備することを特徴とするエンジン制御装置。
5. In an engine control device including a throttle actuator as a control target, the transfer function of the throttle actuator is 1 / (1 + sT 1 ), the transfer function of the engine is 1 / (1 + sT 2 ), and c is 0 <c <(T 1 + T 2 )
/ (T 1 T 2), the deviation between the control commands the x 1 L * and the controlled variable L, x 1 (1) the time differential of the deviation x 1, gain Φ for deviations x 1, the alpha alpha> c ( T 1 + T 2) -T 1 T 2 c 2 -
1. When β is β <c (T 1 + T 2 ) −T 1 T 2 c 2 −1 and K f is a dither signal value: a deviation x 1 between the control command L * and the current control amount L is calculated. Means; a means for obtaining the sliding line constant S from the deviation x 1 and a predetermined coefficient c by the operation S = c · x 1 + x 1 (1) ; a product x of the deviation x 1 and the sliding line constant S A means for obtaining 1 · S; the positive / negative of the product x 1 · S is judged, and the gain Φ is set to x 1 · S
A means for switching to a predetermined value α when 0 and a predetermined value β when x 1 · S <0; and a gain Φ multiplied by the torque deviation x 1 and Φ · x 1 being one of the manipulated variables. Means to do;
Determining the sign of sliding line constant S, a dither signal value to a K f when the S> 0, when the S <0 switched -K f, with one of K f · sign (S) of the manipulated variable Means; control command L * and the manipulated variable Φ · x 1 and K f · sign
Means the final control u for the control target to the basic manipulated variable u B performs a filtering process of first order lag;; (S) and the added means for obtaining the basic manipulated variable u B in advance with the deviation x 1 By comparing with the defined allowable error e min , -e min <x 1 <
and a means for making the dither signal value K f zero when e min ;
An engine control device comprising:
【請求項6】 スロットルアクチュエータを制御対象に
含むエンジン制御装置において、スロットルアクチュエ
ータの伝達関数を1/(1+sT1 )、エンジンの伝達
関数を1/(1+sT2 )、2ξωn を2ξωn<(T1
+T2 )/(T12)、x1 を制御指令L* と制御量L
との偏差、x1 (1) を偏差x1 の時間微分、∫x1 を偏
差x1 の時間積分、Φ1 を偏差x1 に対するゲイン、Φ
2 を積分∫x1 に対するゲイン、α1をα1>[(T1
2)−2ξωn12]2ξωn−1+T12ωn 2 、β
1 をβ1<[(T1+T2)−2ξωn12]2ξωn
1+T12ωn 2 、α2 をα2>(T1+T2)ωn 2−2ξ
ωn 312、β2 をβ2<(T1+T2 )ωn 2−2ξωn
3 12 、Kf をディザ信号値とするとき:制御指令
* と制御量Lとの偏差x1 を求める手段と;偏差x1
と予め定めた係数2ξωn 及びωn 2とから、S=x1 (1)
+2ξωn1+ωn 2∫x1 なる演算によりスライディン
グライン定数Sを求める手段と;偏差x1 とスライディ
ングライン定数Sとの積S・x1を求める手段と;積S
・x1の正負を判定し、ゲインΦ1をS・x1>0のとき
は予め定めた値α1に、S・x1<0のときは予め定めた
値β1 に切り換える手段と;ゲインΦ1 を偏差x1 に乗
じ、Φ・x1 を操作量の1つとする手段と;偏差の積分
∫x1とスライディングライン定数Sとの積S・∫x1
求める手段と;この積S・∫x1の正負を判定し、ゲイ
ンΦ2 をS・∫x1>0のときは予め定めた値α2 に、
S・∫x1<0のときは予め定めた値β2 に切り換える
手段と;ゲインΦ2 を偏差の積分∫x1 に乗じて、Φ2
・∫x1 を操作量の1つとする手段と;スライディング
ライン定数Sの正負を判定し、ディザ信号値をS>0の
ときはKfに、S<0のときは−Kf に切り換え、Kf
sign(S)を操作量の1つとする手段と;制御指令L*
と前記操作量Φ1・x1 ,Φ2・∫x1 及びKf・sign
(S)とを加算して制御対象に対する操作量とする手段
と;を具備することを特徴とするエンジン制御装置。
6. An engine control device including a throttle actuator as a control target, wherein the transfer function of the throttle actuator is 1 / (1 + sT 1 ), the transfer function of the engine is 1 / (1 + sT 2 ), and 2ξω n is 2ξω n <(T 1
+ T 2 ) / (T 1 T 2 ), x 1 is the control command L * and control amount L
Deviation between, x 1 (1) the time differential deviation x 1, the time integral of the deviation x 1 to ∫x 1, gain [Phi 1 for deviation x 1, [Phi
2 is the gain for integral ∫ x 1 , α 1 is α 1 > [(T 1 +
T 2 ) −2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n −1 + T 1 T 2 ω n 2 , β
1 is β 1 <[(T 1 + T 2 ) −2ξω n T 1 T 2 ] 2ξω n
1 + T 1 T 2 ω n 2 , α 2 is α 2 > (T 1 + T 2 ) ω n 2 -2ξ
Let ω n 3 T 1 T 2 , β 2 be β 2 <(T 1 + T 2 ) ω n 2 −2 ω ω n
When 3 T 1 T 2 and K f are used as dither signal values: means for obtaining a deviation x 1 between the control command L * and the control amount L; deviation x 1
And the predetermined coefficients 2ξω n and ω n 2 from S = x 1 (1)
+ 2ξω n x 1 + ω n 2 ∫x 1 comprising calculating means for calculating a sliding line constant S by; means for determining the product S · x 1 between deviation x 1 and sliding line constant S; product S
A means for judging whether x 1 is positive or negative and switching the gain Φ 1 to a predetermined value α 1 when S · x 1 > 0, and to a predetermined value β 1 when S · x 1 <0; A means for multiplying the deviation x 1 by the gain Φ 1 and using Φ · x 1 as one of the manipulated variables; a means for obtaining the product S · ∫x 1 of the deviation integral ∫x 1 and the sliding line constant S; The positive / negative of S · ∫x 1 is determined, and when the gain Φ 2 is S · ∫x 1 > 0, a predetermined value α 2 is set,
A means for switching to a predetermined value β 2 when S · ∫x 1 <0; a gain Φ 2 is multiplied by the deviation integral ∫x 1 , and Φ 2
・ Means for making ∫ x 1 one of the manipulated variables; determining whether the sliding line constant S is positive or negative, and switching the dither signal value to K f when S> 0, and to -K f when S <0. K f ·
means for making sign (S) one of the manipulated variables; control command L *
And the manipulated variables Φ 1 · x 1 , Φ 2 · ∫ x 1 and K f · sign
(S) is added to obtain a manipulated variable with respect to the controlled object.
【請求項7】 制御指令L*と操作量Φ1・x1 ,Φ2
∫x1 及びKf・sign(S)が加算されてなる前記操作
量に一次遅れのフィルタ処理を施して最終操作量とする
手段と;前記偏差x1 と予め定めた許容誤差emin とを
比較し、−emin<x1<eminのときは、ディザ信号値
f を零にする手段と;を具備することを特徴とする請
求項6記載のエンジン制御装置。
7. The control command L * and the manipulated variables Φ 1 · x 1 , Φ 2 ·
Means for applying a first-order lag filtering process to the final manipulated variable to obtain the final manipulated variable by adding ∫ x 1 and K f · sign (S); and the deviation x 1 and a predetermined allowable error emin 7. The engine control device according to claim 6, further comprising: a unit that sets the dither signal value K f to zero when −e min <x 1 <e min .
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