JPS60195356A - デイ−ゼル主機関の速度制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の技術分野］ 本発明はディーゼル主機関の速度ｔＩ１１１１１方法に
係り、特に主機関の動特性を考慮した速度補償を行なっ
て操縦性能を向上させたものに関する。

［発明の技術向背！ｇ＆］ ディーゼル主ａ！Ｉ関、特にプロペラ装備船におりる主
機関や、発電機を駆動づるディーゼル主機関にあっては
安定した機関の回転が要求されるため速度制御が重要で
ある。

第１図は従来、採用されているディーゼル主機関の速度
制御システムを示したもので、これを簡単に説明すると
、設定速度とローパスフィルタ４によりフィルタリング
した検出速度との速度偏差をＰＩｔ＋１ＪＩＩＩＬ、、
このＰ１制御動作により（りられた操作量に基づき燃料
噴射ポンプ１のアクチュエータ２を操作する。このアク
チュエータ２の操作により燃料噴射量が調節され主機関
３の速度制御がなされる。これにより、速度情報のみに
基づいた速度制御を行なうことができるようになってい
る。

［背景技術の問題点］ ところが、上述した従来のものは速度のみの情報のフィ
ードバックであり、速度偏差のみの情報によりＰＩ副制
御行なっていたため、次のような問題があった。

（１）■制御動作で、ある程度主機関の特性が考慮され
ているものの充分とはいえず、過大な、４−バーシュー
１〜が発生し、過長な整定時間を要することとなって、
設定速度の変更が大きくとれなかった。

（２）　また、急激な負荷変動に対して速度が大きく振
動し、整定時間も長くなっていた。

（３）　ローパスフィルタ４により雑音成分は除去でき
るものの、高周波域の速度成分をもカッ１−シてしまう
ため、速度検出の正確さに欠り、しかもＩｆＩｌ１０１
１動作のため定常運転状態においてアクチュエータ２に
無駄な動きをさせていた。

〔発明の目的］ 本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたもので、その
目的は主機関の負荷変動に対する速度変動の抑制と、設
定速度変更時の追従性とを改善するとともに、定常運転
時のアクチュエータの無駄な動きを抑ｔ、ｌＩ　Ｌ、も
って操縦性能の向上と省燃費化をはかれるディーゼル主
機関の速度む１ｗ方法を得ることである。

［発明の概要］ 上記目的を達成すべく、本発明は燃料噴射ｍと発生トル
クとに相関があり、かつ、透電偏差が同じでも発生トル
クの大きさにより燃料噴射ポンプのアクチュエータの操
作員を異ならせるべきであること、及びローパスフィル
タに代えて回転系−しデルからなる最適フィルタを使用
すれば、雑音を除去した真に近い速度検出信号を取り出
せること等の知見のもとに、設定速度と検出速度との偏
差に応じて燃料噴射ポンプのアクチュエータを操作して
燃料噴射量を調節するディーゼル主機関の速度制御方法
において、上記主機関のエンジン系動特性と回転系動特
性とを予めめ、上記エンジン系動特性と上記アクチュエ
ータの操作指令信号とから主機関の発生トルクを算出し
、この算出した発生トルクで上記アクチュュータの操作
量を補正づると共に、上記検出速度から雑音成分を除去
づべき該検出速度を上記回転系動特性と上記発生！−ル
クから形成されるフィルタに通すようにしてフィードバ
ックさせたものである。

［発明の実施例］ 以下に、本発明の好適一実施例を添付図面に従って説明
する。

第２図は、本発明り法を実施するためのディーゼル主機
関の速度制御システムの一例を示す系統図である。

本実施例に係る制御システムにあってはそのフィードバ
ックループを形成する回路自体の構成は従来と同様であ
る。

第２図に示す如く、補償器５とフィルタ６とから成る補
償要素７が制御ラインに接続されている。

補償要素７のうちの、補償器５は、ＰＩｌｌ制御部８と
アクチュエータ２前段の増幅器９とを結ぶ制御ラインに
これと並列に接続され、この補償器５を介してラインの
信号を変換した後、ＰＩ制御部８の出力側にローカルフ
ィードバックさせてＰＩ制御部８の出力を補正している
。？１ｌｉａ器５は、ＰＩ制御部８の出力信号ａと補償
器５の出力信号との差であるアクチュ１−タ位置指令信
＠ｂから１機関発生トルクを算出するとと共に、その算
出しｔ＝発生トルクにゲインＦ＋を乗じてローカルフィ
ードバック信号Ｃを形成する機能を有する。そのために
、主礪械、主軸、プロペラ、船体などの影響を受ける主
機関３のエンジン系動特性を予めめるが、この動特性は
次のような一次遅れの伝；ヱ関数として表すことができ
る。

但し、α、には主機関定数、 Ｓはラプラス演算子、 この動特性から主機関３の発生トルクを推定づるように
し、これにゲインＦ＋を乗することにより位置信号に変
換している。なお、ローカルフィードバック信号ＣをＰ
Ｉ制御部８の出力側に補償器５より伝える信号ラインに
補償要素７の作動・不作動を選択するための切換スイッ
チ１１を設けである。

一方、補償要素７のうちのフィルタ６は、補償器用力信
号ｄと速度検出信号ｅとの２つの比較信号を入力信号と
づべり？ｌｉ償器５と速度検出器１０とを結ぶラインに
介挿され、このフィルタ６を介してめた推定速度をＰＩ
制御部８の入力側にメインフィードバックさせて設定速
度と速度偏差をとってい把。フィルタ６は推定速度信号
と速度検出器出力信＠ｅとのｉｉｌ差ｔにフィルタゲイ
ンに１を乗じたものと、補償器５の出力である発生トル
クｄに回転系定数γを乗じたものとも和をとり、この和
を積分して上記推定速度を算出する機能をイｊする。ず
なわち、かかる８１能はトルクから得られる推定速度と
速度検出器１０から得られる検出速度との偏差が、高周
波域の雑音成分と真の速度成分とを含んだ混合偏差であ
り、この偏差上方を考慮し積分して平均値化し実際に見
あうように推定速度を補正しているのである。したがっ
て当該フィルタ６に検出速度信号を通ずことにより真に
近い速１１１１１ｆｌを得ることができる。このため、
生繍関３の回転系動特性を予めめるが、この動特性は基
本的には次のような積分の伝達関数として表わすことか
できる。

γ Ｈ（ｓ）＝− 但し、γは回転系定数、 Ｓはラプラス演幹子 この動特性に最適フィルタゲインに１を加えて回転系モ
デルを形成している。

このように本実施例は補償要素７の定数をエンジンパラ
メータ（エンジン定数、エンジンゲイン）及び回転系定
数（慣性モーメント）から決定するとともに、この補償
要素７をＰｌ制御部８をそのまま残した速度ａＩＩ＋　
ａｌｌシステムの制御ラインに挿入して構成したもので
あり、既存のシステムに追加して拡張した＄り御システ
ムとづることし、或いは全体をマイクロコンピュータ相
当の演蓉機能をイｊする演算装置で実現することもでき
る。

次に上記実施例の作用について説明する。

速度検出器１０により検出された検出速度は＾周波域に
雑音成分と真の速度成分の両方を含んでいるが、主機関
３の回転系動特性モデルから成るフィルタ６を通過Ｊる
ことにより、より真値に近い推定速度９となり、この推
定速度と設定速度との偏差に応じてＰＩ副制御なされて
アクチュエータ２が作動する。したがって、正確な速度
水底に基づいてＩ）　ＩシＩＩ　ａｌｌ動作がなされる
ので定常運転時、Ｐｌｉｌｌｌｌｌ動作のためにアクチ
ュエータ２が無駄な動きをづるのを防止できる。このよ
うな前提のもとで、設定速度を変更覆るとき及び速度変
動が乗じるとき、本制御システムは、次のように作用す
る。　まず、設定速度を変更するとき、アクチュエータ
位置指令信号すによって補償器５で線用された主機関発
生トルクが小さいと、速度偏差１１に基づいて出される
Ｐ　Ｉ　ａ＋１１罪部８の出力信号ａはローカルフィー
ドバック信＠Ｃにより僅かに減少補正がなされるだ【ノ
なので、はぼ速度偏差ｌ）に応じた大きさのアクチュエ
ータ位置指令信号すとなってアクチュエータ２に入力す
る。逆に主機関発生トルクが大きいと、Ｐ１制御部８の
出力信号ａはローカルフィードバック信号Ｃにより大き
く減少補正され、速度偏差りのみに応じて得られるＰＩ
制御部８の出力信号よりも大幅に小さくなったアクチュ
エータ位置指令信号すとなってアクチュエータ２に入力
する。従って、トルクが小さいときは大きなアクチュエ
ータ位置指令（ｉ号を出して燃料噴射量を増大さじＪみ
やかに設定速度に到達りるので、整定時間が過量となる
のを防止できる。

またトルクが大きいどきはアクチュエータ位置指令信号
すが大き過ぎないようにし燃石噴射男の増大を抑１！Ｉ
　して過大なオーバーシコー１〜の発生を防止できる。

その結果、設定速度変更時の追従性が向上し、設定速度
の変更時間を大きくどろことができる。同様に、負荷変
動が生じたときは、負荷トルクが増加して速度が落ちる
と、アクチュエータ位置指令信号すが大きくなって燃料
噴射量を増大させ速やかに設定速度にもっていくごどが
でき、逆に負荷トルクが減少して速度が上昇３Ｊるとア
クチュエータ位置指令信号すが小さくなって燃料噴ｔｒ
ｍを減少させ速やかに設定速度にもどづ′ことができる
。その結果、負荷変動に対する速度変動が抑制され急激
な負荷変動に対して速度が大きく振動づることも、整定
時間が長くなることもイｊ効に防止できる。

このように、上記実施例によれば主機関３の動特性の特
徴を忠実に制御にとり入れているため主機関の負荷変動
に対する速度変動抑制と、設定速度変更時の追従性を可
及的に向上させることができ、速度制御の定常特性及び
過渡特性にすぐれている。また速度検出器１０により検
出された検出速度の中に含まれている雑音の除去に主機
関の動特性モデルを利用した最適フィルタ６により行な
っているため、通常運転時、Ｐ　Ｉ　ＩＩＪａ１１部か
らの出力によるアクチュエータ２の無駄な動きを有効に
抑制づることがで−きる。

また、本制御方法を実施するにあたり、従来のＰＩ副制
御ベースに補（ｎ要素７を一部追加しただりであるため
、信頼性が高く、また特別に間発しなければならない検
出器もないためコストアップの問題も生じない。しかも
Ｐ　Ｉ　ｉｔ、ＩＪ御部８は従来の装置をそのまま残し
、補償要素７のみを追加しても或いはＰ　Ｉ　ｆｒｉｌ
ｌ　＊ｔ１部８と補償要素７の全体を一つのマイクロコ
ンビコータシステムとして実現Ｊることもできる。

なお、上記実施例では補償要素７の補償器５への入力を
アクチュエータ位置指令信＠ｂとしたが、位置検出器Ｐ
Ｔからのフィードバック信Ｊｉｌｉを使用してもよい。

また、補償要素７を作動させたくないときは切換スイッ
チ１１を切換えるだ１）でよい。

［発明の効果］ 以上要づるに本発明によれば次のような優れた効果を発
揮づる。

（１）　主機関の動特性の特徴を忠実に制御にとり入れ
ているため主機関の負荷変動に対する速度変動抑制と、
設定速度変更時の追従性を可及的に改善することができ
、過渡特性及び定常特性をづぐれたものとすることがで
きる。

（２）　検出速度の雑音除去にローパスフィルタではな
く、主機関の動特性モデルを利用してＩａ適フィルタを
使用したので、定常運転時のアクチュエータの無駄な動
きを有効に抑制することができる。

（３）シたがって、主機関の操縦性能を可及的に向上さ
せることができると共に省燃費化をはかることができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の速度制御システムの系統図、第２図は本
発明方法を実施するだめの速度制御システムの好適一実
施例を示す系統図である。 尚、図中１は燃料噴射ポンプ、２はアクチュエータ、３
は主機関、５は主機関の琵生トルクを算出するための補
償器、６はフィルタ、ｂはアクチュエータの操作指令信
号たるアクチュエータ位置指令信号である。 特許出願人　石川島播磨重工業株式会社代理人弁理士　
絹　谷　信　雄

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 設定速度と検出速度との偏差に応じて燃料噴射ポンプの
   アクチュエータを操作して燃料噴射量を調節するディー
   ゼル主機関の速度制御方法において、上記主機関のエン
   ジン系動特性と回転系動特性とを予めめ、上記エンジン
   系動特性と上記アクチュエータの操作指令信号とから主
   機関の発生トルクを算出し、この算出した発生トルクで
   上記アクチュエータの操作量を補正プ′ると共に、上記
   検出速度から雑音成分を除去すべく該検出速度を上記回
   転系動特性と上記発生トルクから形成されるフィルタに
   通すようにしたことを特徴とするディーゼル主機関の速
   度制御方法。