JPS61220907A - Air-conditioning device for automobile - Google Patents

Air-conditioning device for automobile

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JPS61220907A
JPS61220907A JP60062714A JP6271485A JPS61220907A JP S61220907 A JPS61220907 A JP S61220907A JP 60062714 A JP60062714 A JP 60062714A JP 6271485 A JP6271485 A JP 6271485A JP S61220907 A JPS61220907 A JP S61220907A
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JP
Japan
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air
temperature
control
control means
conditioning
Prior art date
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JP60062714A
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Japanese (ja)
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JPH0580364B2 (en
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Toru Kakehi
筧 亨
Katsumasa Matsui
松井 克雅
Katsuhiro Oba
大羽 勝廣
Takamasa Kawai
孝昌 河合
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Denso Corp
Original Assignee
NipponDenso Co Ltd
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Publication date
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    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60VEHICLES IN GENERAL
    • B60HARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/00642Control systems or circuits; Control members or indication devices for heating, cooling or ventilating devices
    • B60H1/00735Control systems or circuits characterised by their input, i.e. by the detection, measurement or calculation of particular conditions, e.g. signal treatment, dynamic models

Abstract

PURPOSE:To enhance the responsiveness of temperature control in each section, by using an addition integration type optimum regulator which carries out feed-back control in accordance with an optimum feed-back gain, as an air- condition control means which carries out the feed-back control of air- conditioning air control means. CONSTITUTION:In an air-conditioning device for automobiles, an air-condition control means M4 controls a plurality of air-conditioning control means M2... for controlling various values including the temperatures and air volumes of air-conditioning air blown out from a plurality of blow ports M1... in the passenger's compartment so that the internal temperatures of several positions which are detected by a plurality of internal temperature detecting means M3... reach desired temperatures. In this arrangement, the air-condition control means is composed of an addition integration type optimum regulator for determining a feed-back value in accordance with an optimum feed-back gain which is previously set in accordance with a dynamic model for an air-conditioning system, an estimated value of a state variable having a suitable order indicating the internal dynamic condition of the system, and an accumulated value of internal temperature deviations.

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は車室内へ吹出す空調空気の風量・温度等を、各
吹出口毎に制御し得る自動車用空気調和装置に関し、詳
しくはその空気調和を行なう系の動的なモデルに基づい
て、車室内の複数箇所での温度が各々予め設定された目
標温度となるよう好適なフィードバック制御を行なう自
動車用空気調和装置に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Industrial Application Field] The present invention relates to an air conditioner for an automobile that can control the volume, temperature, etc. of conditioned air blown into a vehicle interior for each outlet. The present invention relates to an air conditioner for an automobile that performs suitable feedback control based on a dynamic model of a system that performs harmonization so that the temperature at a plurality of locations in a vehicle interior reaches a preset target temperature.

[従来の技術] 従来より乗員にとっての車室内の環境を快適なものとす
る為に、車室内の温度、湿度、清浄度等を制御する空気
調和装置が用いられているが、この内、主に車室内の温
度をコントロールするものが広く普及している。こうし
た自動車用空気調和装置では、吹出空気の温度を低温か
ら高温まで幅広く制御する為に、送風通路の上流に冷却
器(エバポレータ等)をおいて、一旦、送風される空気
を冷却した上で、更に加熱器(ヒータコア等)によって
加熱し、吹出空気に要求される温度を得ているのである
[Prior art] Air conditioners have been used to control the temperature, humidity, cleanliness, etc. inside the vehicle interior in order to make the environment comfortable for the passengers. Devices that control the temperature inside the vehicle interior are now widely used. In these automotive air conditioners, in order to control the temperature of the blown air over a wide range from low to high temperatures, a cooler (such as an evaporator) is placed upstream of the ventilation passage to cool the blown air, and then It is further heated by a heater (heater core, etc.) to obtain the required temperature of the blown air.

こうした送風・冷却・加熱を行なう自動車用空気調和装
置の空調ユニツ1〜としては、加熱器に供給する熱量を
可変するリヒートタイプと加熱器を通過する空気の割合
を可変するエアミックスタイプとがあるが、これらの自
動車用空気調和装置では車室内の温度は吹出空気の持つ
熱量、即ち吹出空気の風量と温度とによって制御されて
いる。尚吹出空気の風量はプロアモータ等の送風の能力
によって定まり、一方その温度は冷却器(エバポレータ
)の冷却能力、即ちコンプレッサ等を含めた冷却系の能
力と加熱器による加熱能力、即ちリヒートタイプにあっ
ては温水の循環量、エアミックスタイプにあってはエア
ミックスダンパのダンパ開度とによって定まる。
There are two types of air conditioning units for automobile air conditioners that perform such ventilation, cooling, and heating: a reheat type that changes the amount of heat supplied to the heater, and an air mix type that changes the proportion of air that passes through the heater. However, in these air conditioners for automobiles, the temperature inside the vehicle interior is controlled by the amount of heat that the blown air has, that is, the volume and temperature of the blown air. The volume of the blown air is determined by the blowing capacity of the pro-a-motor, etc., while its temperature depends on the cooling capacity of the cooler (evaporator), that is, the capacity of the cooling system including the compressor, etc., and the heating capacity of the heater, that is, the reheat type. This is determined by the amount of hot water circulated and, for air mix types, the damper opening degree of the air mix damper.

このような自動車用空気調和装置では空気調和を開始す
ると、車室内の温度を検出して、予め設定された目標温
度との偏差に基づき、吹出空気の温度や風量などをフィ
ードバック制御する。従って、吹出空気の熱量により、
車室内の温度(以下、内気温度と呼ぶ)は次第に設定さ
れた目標温度に近づいてゆく。
When such an air conditioner for a vehicle starts air conditioning, the temperature inside the vehicle is detected, and the temperature and air volume of the blown air are feedback-controlled based on the deviation from a preset target temperature. Therefore, depending on the amount of heat of the blown air,
The temperature inside the vehicle (hereinafter referred to as the inside air temperature) gradually approaches the set target temperature.

こうした制御については特開昭55−47914号公報
や特開昭55−77659号公報等に開示される。
Such control is disclosed in Japanese Patent Application Laid-open No. 55-47914, Japanese Patent Application Laid-Open No. 55-77659, and the like.

[発明が解決しようとする問題点] 上述した従来装置は、内気温度が目標温度に接近され維
持されるように、内気温度と目標温度との偏差に基づく
フィードバック制御を基本とし、更には外気温度や日射
四を考慮して予め設定した熱的平行条件を満足するよう
に制御量を設定した予測制御を採用したものである。又
、送風量としては、上記の温度の偏差が大きい時には送
風■を゛  大きくし、偏差が小ざくなる程送風吊を小
さくするような単純な制御が行なわれているにすぎなか
った。
[Problems to be Solved by the Invention] The conventional device described above is based on feedback control based on the deviation between the inside air temperature and the target temperature so that the inside air temperature approaches the target temperature and is maintained. This method employs predictive control in which the control amount is set to satisfy thermal parallelism conditions set in advance by taking into account solar radiation and solar radiation. Moreover, the amount of air blown has been simply controlled by increasing the amount of air blown (2) when the above-mentioned temperature deviation is large, and decreasing the amount of air blown as the deviation becomes smaller.

従って、目標温度の設定値を変化させた時の過渡的応答
性が必ずしも充分になるとは限らず、設定された目標温
度やその時点での内気温度、あるいは空調ユニットの能
力等によっては過渡的応答性が不充分な場合があり、乗
員に対する快適な環境の維持が困難になる場合があると
いう問題があった。
Therefore, the transient response when changing the set value of the target temperature is not necessarily sufficient, and the transient response may vary depending on the set target temperature, the internal air temperature at that point, the capacity of the air conditioning unit, etc. There have been problems in that the performance may be insufficient, and it may be difficult to maintain a comfortable environment for the passengers.

また近年では、車室内の前・後座席、左・右座席、ある
いは上・下部等、車室内の所定の位置で夫々所望の温度
に制御できるよう、例えば2個の空調ユニットを車室前
・後部に夫々設けたいわゆるデュアルエアコンとか、あ
るいはプロアモータより送風される空気を各吹出口に分
割し、各吹出口より吹出される空調空気の風量及び温度
を各吹出口毎に調整し1qる車両用空気調和装置等が考
えられているが、この種の車両用空気調和装置では、単
に制御の応答性が悪いだけでなく、各吹出口からの空調
空気が相互に干渉し合い、車室内の所定の位置で内気温
度を所望の温度に制御するのは極めて困難であった。
In recent years, for example, two air conditioning units have been installed in the front and rear seats, the left and right seats, the upper and lower seats, etc., in order to control the desired temperature at each predetermined location in the vehicle interior. For vehicles with so-called dual air conditioners installed at the rear, or by dividing the air blown by a pro-a motor into each outlet and adjusting the volume and temperature of the conditioned air blown out from each outlet. However, in this type of vehicle air conditioner, not only is the control responsiveness poor, but also the conditioned air from each outlet interferes with each other, causing It was extremely difficult to control the internal air temperature to the desired temperature at the location of the

そこで本発明は車室内の異なる位置で各々所定の温度に
制御することができ、しかも制御の応答性が極めて高い
自動車用空気調和装置を提供することによって、車室内
が車両乗員にとって最適な環境となるようにすることを
目的としてなされたもので、以下の如き構成をとった。
Therefore, the present invention provides an air conditioner for an automobile that can control the temperature to a predetermined temperature at different locations in the vehicle interior and has extremely high control responsiveness, thereby creating an environment in the vehicle interior that is optimal for the vehicle occupants. It was created with the purpose of achieving this, and has the following structure.

[問題点を解決するための手段] かかる目的を達するための本発明の構成は、第1図に示
す如く、 車室内の複数の吹出口M1.・・・より吹出される空調
空気の少なくとも温度と風量とを含む諸量を制御する複
数の空調空気制御手段M2.・・・と、前記車室内の所
定の位置に設定され、該設置点での内気温度を検出する
複数の内気温度検出手段M3.・・・と、 該検出された各設置点での内気温度が夫々予め設定され
た目標温度となるよう前記複数の空調空気制御手段M2
.・・・を各々フィードバック制御する空調制御手段M
4と、 を備えた自動車用空気調和装置において、前記空調制御
手段M4が、空気調和を行なう系の動的なモデルに従っ
て予め定められた最適フィードバックゲインに基づいて
前記フィードバック制御を行なう付加積分型最適レギュ
レータとして構成されたことを特徴とする自動車用空気
調和装置を要旨としている。
[Means for Solving the Problems] As shown in FIG. 1, the configuration of the present invention for achieving the above object includes a plurality of air outlets M1. . . . a plurality of conditioned air control means M2. . . . and a plurality of inside air temperature detection means M3. which are set at predetermined positions in the vehicle interior and detect the inside air temperature at the installation points. ...and the plurality of air-conditioned air control means M2 so that the inside air temperature at each of the detected installation points becomes a preset target temperature.
.. Air conditioning control means M that performs feedback control of each of...
4. In the automotive air conditioner, the air conditioning control means M4 performs the feedback control based on a predetermined optimum feedback gain according to a dynamic model of the air conditioning system. The gist of this paper is an air conditioner for an automobile that is characterized by being configured as a regulator.

ここで空調空気制御手段M2とは[従来の技゛術]の項
で述べた空調ユニットにほぼ相当し、すくなくとも吹出
口M1より吹出される空調空気の温度と風聞を制御する
手段から構成されている。例えば、吹出空気の諸量のひ
とつとして風量をとれば、その回転数や絞りの開度等に
よって送風量を制御するブロアモータヤシロツコファン
等であり、吹出空気の温度を考えれば、冷却器、例えば
エバポレータの冷却能力を制御するアクチュエータやエ
アミックスダンパの開度あるいは加熱器(ヒータコア)
に供給される熱量を制御するアクチュエータ等がある。
Here, the conditioned air control means M2 roughly corresponds to the air conditioning unit described in the section of [Prior art], and is composed of at least means for controlling the temperature and air pressure of the conditioned air blown out from the outlet M1. There is. For example, if we consider the air volume as one of the various amounts of blown air, it would be a blower motor, a fan, etc. that controls the air volume by its rotation speed, the opening of the throttle, etc., and if we consider the temperature of the blown air, we would consider a cooler, etc. Actuator, air mix damper opening or heater core that controls the cooling capacity of the evaporator
There are actuators and the like that control the amount of heat supplied to the

また本発明ではこの空調空気制御手段M2.・・・を複
数個設けることによって、各吹出口M1.・・・より吹
出される空調空気を少なくとも異なる2種に調整でき、
各内気温度検出手段M3.・・・の設置点を各々所望の
温度に制御し得るよう構成きれる。
Further, in the present invention, this air conditioned air control means M2. By providing a plurality of..., each air outlet M1. ...The conditioned air blown out can be adjusted to at least two different types,
Each inside air temperature detection means M3. ... can be configured so that each installation point can be controlled to a desired temperature.

このため当該空調制御対象となる車両には、複数の空調
空気制御手段M2.・・・として、例えば2つの空調ユ
ニットからなるデュアルエアコン等を用いればよく、こ
の他にも例えばエバポレータ、ヒータコア等を介して夫
々得られた冷風及び熱風を各吹出口毎に混合し、各吹出
口から吹出される空調空気の風量、温度等を個々に制御
するよう構成してもよい。
Therefore, the vehicle subject to air conditioning control includes a plurality of air conditioning air control means M2. For example, a dual air conditioner consisting of two air conditioning units may be used.In addition, for example, cold air and hot air obtained through an evaporator, heater core, etc. may be mixed at each outlet, The air volume, temperature, etc. of the conditioned air blown out from the outlet may be individually controlled.

次に空調制御手段M4は通常マイクロプロセッサを用い
ROM、RAM等の周辺素子や入出力回路と共に構成さ
れた論理演算回路として実現され、予め記憶された処理
手順に従って、設定された目標温度と内気温度検出手段
M3.・・・によって検出された内気温度とから、空調
空気制御手段M2゜・・・を、予め空気調和を行なう系
の動的なモデルに従って定められた最適フィードバック
ゲインから定まるフィードバック量により制御するよう
構成されている。即ち、空調制御手段M4は、目標温度
に内気温度を近づけるように、空調空気制御手段M2.
・・・によって制御される吹出空気の諸量の最適なフィ
ードバック量を定める付加積分型最適レギュレータとし
て構成されている。
Next, the air conditioning control means M4 is usually realized as a logical operation circuit configured using a microprocessor together with peripheral elements such as ROM and RAM and input/output circuits, and according to a pre-stored processing procedure, the set target temperature and the internal air temperature are set. Detection means M3. . . . Based on the inside air temperature detected by . . . , the air conditioning air control means M2 ゜ . has been done. That is, the air conditioning control means M4 controls the air conditioning air control means M2.
It is configured as an additive integral type optimal regulator that determines the optimal feedback amount of various amounts of blown air controlled by...

こうした付加積分最適レギュレータの構成の手法は、例
えば古田勝久著「線形システム制御理論」(昭和51年
)昭晃堂等に詳しいが、ここで実際の構成の手法につい
て一通の見通しを与えることにする。尚、以下の説明に
おいてl”、X、A、IB。
The method for configuring such an additive-integral optimal regulator is detailed in, for example, Katsuhisa Furuta's ``Linear System Control Theory'' (1976) by Shokodo, but here I will give an overview of the actual configuring method. . In the following explanation, "l", X, A, IB.

C,to、J、L u、L、G、Q、IR,P、Mはベ
クトル量(行列)を示し、ATの如き添字Tは行列の転
置を、A−1の如き添字°1は逆行列を、更にXの如き
添字1はそれが推定値であることを、Cの如き記号〜は
制御対象の系から変換等により生成された別の系、ここ
では状態観測器(以下、オブザーバと呼ぶ)で扱われて
いる量であることを、y*の如き記号*は目標値である
ことを、各々示している□。
C, to, J, Lu, L, G, Q, IR, P, M indicate vector quantity (matrix), subscript T such as AT indicates transpose of the matrix, and subscript °1 such as A-1 indicates the inverse. In addition, the subscript 1 such as □ indicates that the symbol * such as y* indicates a target value.

制御対象、ここでは内気i度に関する系の制御において
、この制御対象の動的な振舞は、離散系において、 X (k )=A−X (k−1>+1B−u (k−
L)・・・(1) lk−1>=C−X(k−1>     ・ (2)と
して記述されることが現代制御理論より知られている。
In controlling the system regarding the controlled object, here the shyness i degree, the dynamic behavior of this controlled object is expressed as follows in the discrete system:
L)...(1) It is known from modern control theory that it is described as lk-1>=C-X(k-1> . (2).

ここで式(1)は状態方程式2式(2)は出力方程式と
呼ばれ、X(k)はこの系の内部状態を表わす状態変数
量であり、Ll (k )は吹出空気制御手段M2によ
って制御される吹出空気の諸量からなるベクトル、y 
(k )はこの系の出力を示プ諸足からなるベクトルで
ある。尚、本発明の扱う空気調和を行なう系では、この
出力ベクトルv(k )は内気温度のみなので、以下、
スカラiy (k )として扱うことにする。又、式(
1)。
Here, Equation (1) is the state equation 2 Equation (2) is called the output equation, X(k) is the state variable quantity representing the internal state of this system, and Ll(k) is vector consisting of various quantities of the blown air to be controlled, y
(k) is a vector consisting of legs representing the output of this system. In addition, in the air conditioning system handled by the present invention, this output vector v(k) is only the inside air temperature, so below,
Let us treat it as a scalar iy (k). Also, the formula (
1).

(2)は離散系で記述されており、添字には現時点での
値であることを、k−1は1回前のサンプリング時点で
の値であることを、各々示している。
(2) is written in a discrete system, and the subscript indicates the current value, and k-1 indicates the value at the previous sampling time.

空気調和、ここでは内気温度の制御を行なう系の内部状
態を示す状態変数量X(k)は、その制御系における未
来への影響を予測するために必要十分な系の履歴に関す
る情報を示している。従って、複数の空調空気制御手段
M2.・・・によって空気調和の行なわれる車室内の内
気温度検出手段M3、・・・設置点における温度(内気
温度)が吹出し空気の諸量によりどう撮舞うかという系
の動的なモデルが明らかになり、式(1)、(2>のベ
クトルA、lB、Cを定めることができれば、状態変数
量X(k)を用いて内気温度を最適に制御できることに
なる。尚、サーボ系においては系を拡大する必要が生じ
るが、これについては後述する。
The state variable quantity X(k) indicating the internal state of a system that controls air conditioning, in this case indoor air temperature, indicates information about the history of the system that is necessary and sufficient to predict future effects on the control system. There is. Therefore, the plurality of conditioned air control means M2. A dynamic model of the system that shows how the temperature (inside air temperature) at the installation point of the inside air temperature detection means M3 in the vehicle interior where air conditioning is performed by... is revealed depending on the various amounts of blown air. Therefore, if vectors A, lB, and C in equations (1) and (2>) can be determined, the internal air temperature can be optimally controlled using the state variable quantity X(k). It will be necessary to expand the , but this will be discussed later.

ところが、空気調和のように複雑な対象についてはその
動的なモデルを理論的に正確に求めることは困難であり
、何らかの形で実験的に定めることが必要となる。これ
が所謂システム同定と呼ばれるモデル構築の手法であっ
て、自動車用空気調和装置が所定の状態で運転されてい
る場合、その状態の近傍では線形の近似が成立つとして
、式(1)、(2)の状態方程式に則ってモデルを構築
するのである。従って、この例のようにその運転に関す
る動的なモデルが非線形のような場合にも、定常的な複
数の運転状態に分離することによって線形な近似を行な
うことができ、個々の動的なモデルを定めることができ
るのである。
However, for complex objects such as air conditioning, it is difficult to accurately obtain a dynamic model theoretically, and it is necessary to determine it experimentally in some way. This is a model construction method called system identification, and when an automobile air conditioner is operated in a predetermined state, it is assumed that a linear approximation holds in the vicinity of that state, and equations (1) and (2) are used. ) The model is constructed according to the equation of state. Therefore, even if the dynamic model related to the operation is nonlinear, as in this example, linear approximation can be performed by separating it into multiple steady operation states, and the individual dynamic models can be determined.

ここで、制御対象が比較的容易に物理的なモデルを構築
できるのものであれば周波数応答法やスペクトル解析法
といった手法によりシステム同定を行なって、動的な系
のモデル(ここではベクトルA、IB、C>を定めるこ
とができるが、ここで取り上げた空気調和を行なう系の
ような多元系の制御対象では、ある程度近似のよい物理
モデルをつくることも困難であり、この場合には最小2
乗法や補助変数法あるいはオンライン同定法などにより
動的なモデルの構築を行なう。
If the controlled object is one for which a physical model can be constructed relatively easily, system identification is performed using methods such as frequency response method or spectral analysis method, and a dynamic system model (here, vector A, IB, C> can be determined, but in a multi-component controlled object such as the air conditioning system discussed here, it is difficult to create a physical model that approximates to some extent, and in this case, the minimum
Dynamic models are constructed using multiplication, auxiliary variable methods, online identification methods, etc.

動的なモデルが定まれば、状態変数量X(k)と内気温
度y(k>及びその目標温度y本 (k)からフィード
バック量が定まり吹出空気の諸量u(k )の制御量が
理論的に最適に定められる。
Once the dynamic model is determined, the feedback amount is determined from the state variable X(k), the internal air temperature y(k>, and its target temperature y(k)), and the control amount of the various quantities u(k) of the blown air is determined. Theoretically optimal.

通常、自動車用空気調和装置においては、内気温度の制
御に直接関与する諸量として、例えば吹出口からの空調
空気の送風量が内気温度に影響する量、即ち送風量の各
部の内気温度に寄与する量を温度換算したものとか、空
調空気の温度が各部の内気温度に影響する量などを用い
、これを状態変数量X(k)として扱えばよいのである
が、これらの諸量の大部分は直接観測することができな
い。そこで、こうした場合には、空調制御手段M4内に
状態観測器(オブザーバ)と呼ばれる手段を構成し、内
気温度と空調空気の諸量とを用いて、この空気調和を行
なう系の状態変数IX(k)を推定することができる。
Normally, in automotive air conditioners, various quantities that are directly involved in controlling the inside air temperature include, for example, the amount of air conditioned air blown from the outlet that affects the inside air temperature, that is, the amount of air blown contributes to the inside air temperature at each part. It is possible to use the amount converted into temperature, or the amount by which the temperature of the conditioned air affects the internal temperature of each part, and treat this as the state variable quantity X(k), but most of these quantities cannot be directly observed. Therefore, in such a case, a means called a state observer is configured in the air conditioning control means M4, and the state variable IX( k) can be estimated.

これが所謂、現代制御理論におけるオブザーバであり、
種々のオブザーバとその設計法が知られている。これら
は、例えば古田勝久他著「メカニカルシステム制御J 
(昭和59年)オーム社等に詳解されており、適応する
制御対象、ここでは自動車用空気調和装置の態様に合わ
せて最小次元オブザーバや有限整定オブザーバとして設
計すればよい。
This is the so-called observer in modern control theory,
Various observers and their design methods are known. For example, "Mechanical System Control J.
(1981), etc., and it is sufficient to design it as a minimum dimension observer or a finite-settling observer according to the aspect of the applicable control object, here an air conditioner for an automobile.

空気調和制御手段M4は、観測された状態変数量または
上記のオブザーバによって推定された状態変数♀X(k
)の他に、設定された目標温度と実際の内気温度との偏
差を累積した累積値を用いて拡大された系において、両
者と、予め定められた最適フィードバックゲインとから
最適なフィードバック量を定め空調空気制御手段M2を
制御する。累積値は設定される目標温度が運転者の操作
やオートエアコン等での要求により変化することから必
要となる量である。一般にサーボ系の制御においては目
標値と実際の制御値との定常偏差を消去するような制御
が必要となり、これは伝達関数において1/5L(Q次
の積分)を含む必要があるとされる。また、既述したよ
うなシステム同定により系の伝達関数を定め、これから
状態方程式をたてているような場合には、対ノイズ安定
性の上からもこうした積分量を含むことが−望ましい。
The air conditioning control means M4 uses the observed state variable quantity or the state variable ♀X(k
), in an expanded system using the cumulative value of the deviation between the set target temperature and the actual inside air temperature, the optimal feedback amount is determined from both of them and a predetermined optimal feedback gain. Controls the air conditioning air control means M2. The cumulative value is a necessary amount because the set target temperature changes depending on the driver's operation and requests from the automatic air conditioner. Generally, in the control of a servo system, control is required to eliminate the steady-state deviation between the target value and the actual control value, and it is said that this requires including 1/5L (Q-order integral) in the transfer function. . Further, in the case where the transfer function of the system is determined by system identification as described above and the equation of state is established from this, it is desirable to include such an integral quantity from the viewpoint of stability against noise.

本発明においてはり=1、即ち一次型の積分を考慮すれ
ばよい。従って、上述の状態変数IX(k)にこの累積
値を加えて系を拡大し、両者と予め定められた最適なフ
ィードバックゲインFとにより帰還量を定めれば、付加
積分型最適レギュレータとして、制御対象への制御量、
即ち空調空気制御手段M2によって制御される空調空気
の諸量が定まる。
In the present invention, it is sufficient to consider beam=1, that is, linear type integral. Therefore, if the system is expanded by adding this cumulative value to the state variable IX(k) mentioned above, and the feedback amount is determined by both of them and a predetermined optimal feedback gain F, the control can be performed as an additive integral type optimal regulator. amount of control over the target,
That is, the various amounts of conditioned air controlled by the conditioned air control means M2 are determined.

次に、最適フィードバックゲインについて説明する。上
記の如く積分量を付加した最適レギュレータでは、評価
量LJを最小とするような制御入力(ここでは空気調和
を行なう系の空調空気の諸量)の求め方が明らかにされ
ており、最適フィードバックゲインもリカツチ方程式の
解と状態方程式(1)、出力方程式(2)のA、IB、
Cマトリックス及び評価関数に用いられる重みパラメー
タ行列とから求められることがわかっている(前掲開催
)。ここで重みパラメータは当初任意に与えられるもの
であって、評価関数Jが空気調和を行なう系の空調空気
諸量の挙動を制約する重みを変更するものである。重み
パラメータを任意に与えて大型コンピュータによるシミ
ュレーションを行ない、得られた空調空気諸量の挙動か
ら重みパラメータを所定量変更してシミュレーションを
繰返し、最適な値を決定しておくことができる。その結
果最適フィードバックゲイン「も定められる。
Next, the optimal feedback gain will be explained. In the optimal regulator with the addition of an integral quantity as described above, it has been clarified how to obtain the control input (in this case, various quantities of the conditioned air in the air conditioning system) that minimize the evaluation quantity LJ, and the optimal feedback The gain is also the solution of Rikatsuchi equation, state equation (1), output equation (2) A, IB,
It is known that it can be obtained from the C matrix and the weight parameter matrix used for the evaluation function (held above). Here, the weight parameter is initially given arbitrarily, and is used to change the weight that restricts the behavior of the conditioned air quantities in the system in which the evaluation function J performs air conditioning. Optimum values can be determined by performing a simulation using a large-scale computer by giving weight parameters arbitrarily, and repeating the simulation by changing the weight parameters by a predetermined amount based on the behavior of the various amounts of conditioned air obtained. As a result, the optimal feedback gain ``is also determined.

従って、本発明の自動車用空気調和装置の空調副制御手
段M4は、予めシステム同定等により決定された空気調
和を行なう系の動的モデルを用いて付加積分型最適レギ
ュレータとして構成され、その内部におけるオブザーバ
のパラメータや最適フィードバックゲインEなどは、全
て、予めシミュレーションにより決定されているのであ
る。
Therefore, the air conditioning sub-control means M4 of the automotive air conditioner of the present invention is configured as an additive integral type optimal regulator using a dynamic model of the air conditioning system determined in advance by system identification etc. The observer parameters, optimal feedback gain E, etc. are all determined in advance by simulation.

尚、以上の説明において状態変数量X(k)は空気調和
を行なう系の内部状態を表わす量として説明したが、こ
れは実際の物理量に対応した変数量、例えばブロアモー
タの回転数やエアミックスダンパの開度等であってもよ
いし、既述したような各部の内気温度に直接関与する量
として換算された空調空気の諸量(風量、温度等)より
なるベクトル量として設計することもできる。
In the above explanation, the state variable quantity X(k) was explained as a quantity representing the internal state of the air conditioning system, but it is also a variable quantity corresponding to an actual physical quantity, such as the rotation speed of a blower motor or an air mix damper. It can also be designed as a vector quantity consisting of various quantities of conditioned air (air volume, temperature, etc.) converted into quantities directly related to the internal air temperature of each part as described above. .

[作用] 上記構成を有する本発明の自動車用空気調和装置は、予
め設定された車至内各部での目標温度と各内気温度検出
手段M3.・・・によって検出された各部の内気温度と
に基づいて、付加積分型最適レギュレータとして構成さ
れた空調制御手段M4に“より、各部の内気温度が夫々
目標温度となるよう最適フィードバック量を求めて、空
調空気制御手段M2.・・・によって空調空気の諸量を
フィードバック制御するよう働く。従って、各部の内気
温度は、目標温度との偏差による単純なフィードバック
制御や予測制御によってコントロールされるのではなく
、各吹出口Ml、・・・からの空調空気の状態を最適に
制御することによって、車室内の各部を各々の目標温度
に近づけるような制御を行なうのである。
[Function] The automobile air conditioner of the present invention having the above-mentioned configuration has a preset target temperature at each part inside the vehicle and each inside air temperature detection means M3. Based on the inside air temperature of each part detected by . , conditioned air control means M2... act to perform feedback control of various amounts of conditioned air.Therefore, the internal temperature of each part may be controlled by simple feedback control or predictive control based on the deviation from the target temperature. Instead, by optimally controlling the condition of the conditioned air from each outlet M1, .

[実施例] 次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
[Example] Next, an example of the present invention will be described in detail based on the drawings.

まず第2図は本実施例における自動車用空気調和装置全
体を表わす概略構成図である。
First, FIG. 2 is a schematic configuration diagram showing the entire air conditioner for an automobile in this embodiment.

第2図において、1は空調ユニット、周辺機器、車室等
を含む当該空気調和装置における空気調和の制御対象を
示すものであって、車室3前・後に、各々独立した空調
ユニット5及び6を有する空調空気の吹出ロア及び8を
備えている。各空調ユニット5及び6は、前記空調空気
制御手段M2に相当し、夫々、空調空気の吹出し量、即
ち風量を調整するブロアモータ11及び12、エバポレ
ータ13及び14、エアミックスダンパ15及び16、
ヒータコア17及び18、エアミックスダンパ15及び
16を駆動して空調空気の温度を調整するアクチュエー
タ19及び20等を中心に構成され、また車室3には前
・後座席で各々所望の温度を設定する温度設定器21及
び22と、各々・後座席周囲の温度を検出する、前記内
気温度検出手段M3に相当する温度センサ23及び24
と、が備えられている。
In FIG. 2, reference numeral 1 indicates the air conditioning control objects in the air conditioner, including an air conditioning unit, peripheral equipment, a passenger compartment, etc., and independent air conditioning units 5 and 6 are located in front and behind the passenger compartment 3, respectively. It is equipped with a conditioned air blowout lower and 8. Each of the air conditioning units 5 and 6 corresponds to the conditioned air control means M2, and includes blower motors 11 and 12, evaporators 13 and 14, air mix dampers 15 and 16, which respectively adjust the blowout amount of conditioned air, that is, the air volume.
It is mainly composed of actuators 19 and 20 that drive heater cores 17 and 18 and air mix dampers 15 and 16 to adjust the temperature of the conditioned air, and also sets desired temperatures for the front and rear seats in the passenger compartment 3, respectively. temperature setting devices 21 and 22, and temperature sensors 23 and 24, which respectively detect the temperature around the rear seat and correspond to the inside air temperature detection means M3.
It is equipped with.

ここで空調ユニット5(又は6)は、ブロアモータ11
(又は12)によって内外気切換ダンパ25を介して吸
入された空気を、エバポレータ13(又は14)を通過
させることによって、一旦冷却した後、その一部をヒー
タコア17(又は18)を通して再び加熱し、ヒータコ
ア17(又は18)を通過しない空気と混合して、吹出
ロア(又は8)より空調空気として車室内へ吹出すよう
動作する。またヒータコア17(又は18)を通過する
空気と通過しない空気との比、即ち空調空気の温度は、
エアミックスダンパ15(又は16)の開度によって決
定されるが、エアミックスダンパ15(又は16)はア
クチュエータ19(又は20>によって駆動されること
から、その温度をアクチュエータ19(又は20)を制
御することによって調整することができる。
Here, the air conditioning unit 5 (or 6) has a blower motor 11
(or 12), the air is once cooled by passing through the evaporator 13 (or 14), and then a part of it is heated again through the heater core 17 (or 18). , mixes with air that does not pass through the heater core 17 (or 18), and operates to blow it out as conditioned air from the blowout lower (or 8) into the vehicle interior. Also, the ratio of air passing through heater core 17 (or 18) to air not passing through, that is, the temperature of the conditioned air, is
It is determined by the opening degree of the air mix damper 15 (or 16), but since the air mix damper 15 (or 16) is driven by the actuator 19 (or 20), its temperature can be controlled by the actuator 19 (or 20). It can be adjusted by

次に30は周知のCPU31、ROM32、RAM33
を中心にして、入力ポート34、出力ポート35等をコ
モンバス36で相互に接続し、論理演算回路として構成
された電子制御回路である。
Next, 30 is the well-known CPU 31, ROM 32, RAM 33
It is an electronic control circuit configured as a logic operation circuit with an input port 34, an output port 35, etc. connected to each other by a common bus 36.

この電子制御回路30は予めROM32内に記憶された
制御プログラムに従い動作され、入力ポート34を介し
て温度設定器21及び24で各々設定された車室3前・
後の目標温度Trl” 、 Tr2本を入力すると共に
、温度センサ23及び22により検出された車室3前・
後の実温度Trl、l’−r2を入力し、実温度Tr1
、Tr2が夫々目標温度lrl*。
This electronic control circuit 30 is operated according to a control program stored in the ROM 32 in advance, and the front and rear temperature of the passenger compartment 3 are set by the temperature setters 21 and 24 through the input port 34.
Input the following target temperature Trl'' and 2 Tr, and calculate the temperature of the vehicle compartment 3 front and
Input the subsequent actual temperature Trl, l'-r2, and set the actual temperature Tr1
, Tr2 each have a target temperature lrl*.

T「2*となるよう、プロワモータ11及び12の駆動
信号Vbl、 Vb2と、アクチュエータ19及び20
の駆動信号Vdl、 Vd2を出力ポート35より出力
するといったフィードバック制御を実行する。
The drive signals Vbl and Vb2 of the blower motors 11 and 12 and the actuators 19 and 20 are
Feedback control is executed to output drive signals Vdl and Vd2 from the output port 35.

以下第3図に上記電子制御回路30の制御系統図を示し
、本実施例の空気調和の制御系について説明する。尚第
3図は制御系を示す図であり、ハード的な構成を示すも
のではない。またこの制御系は、実際には後述の第7図
のフローチャートに示す制御プログラムの実行により実
現されるものである。
FIG. 3 shows a control system diagram of the electronic control circuit 30, and the air conditioning control system of this embodiment will be explained. Note that FIG. 3 is a diagram showing the control system and does not show the hardware configuration. Furthermore, this control system is actually realized by executing a control program shown in the flowchart of FIG. 7, which will be described later.

第3図に示すように、まず目標温度T rl”及びTr
2”は目標温度設定部P1によって設定される。
As shown in FIG.
2'' is set by the target temperature setting section P1.

本実施例では温度設定器21及び22が目標温度。In this embodiment, the temperature setters 21 and 22 set the target temperature.

設定部P1に相当する。積分器P2は目標温度Trl”
 、 T r2*と実際の内気温度Tr1.Tr2との
偏差el  (k >、 e2  (k )を各々累積
して、累積値ZTrl (k ) 、 ZTr2 (k
 )を夫々求めるものである。
This corresponds to the setting section P1. Integrator P2 is the target temperature Trl”
, T r2* and the actual inside air temperature Tr1. By accumulating the deviations el (k >, e2 (k)) from Tr2, the cumulative values ZTrl (k), ZTr2 (k
).

P3は、内気温度Trl及びTr2について、定常的な
空気調和が行なわれている状態での内気温度TrlO、
Tr20からの摂動分δTri、δTr2を抽出する摂
動分抽山部を示している。これは、既述したように、非
線形なモデルに対して線形の近似を行なう為に、空気調
和装置による空気調和の状態を、複数の定常的な空調状
態の近傍で線形な近似の成立する範囲の連続とみなして
この系に関する動的なモデルを構築したことによってい
る。従って、内気温度Trl(Tr2)を、一旦、予め
定めた最も近い定常状態からの摂動分δ丁rl (δT
r’2)として扱うのである。前記の積分器P2とオブ
ザーバP4とフィードバック量決定部P5とによって求
められる各空調ユニット5及び6の運転条件、即ち各吹
出ロア及び8からの空調空気の諸量を定める各プロアモ
ータ11及び12の駆動電圧vbi。
P3 is the inside air temperature TrlO in a state where steady air conditioning is performed for the inside air temperatures Trl and Tr2;
A perturbation extracting section for extracting perturbations δTri and δTr2 from Tr20 is shown. As mentioned above, in order to perform linear approximation to a nonlinear model, this is the range in which linear approximation holds in the vicinity of multiple steady air conditioning conditions. This is due to the fact that we constructed a dynamic model for this system by considering it as a series of . Therefore, once the inside air temperature Trl (Tr2) is changed by the amount of perturbation δt rl (δT
r'2). Driving each of the pro-air motors 11 and 12 to determine the operating conditions of each air conditioning unit 5 and 6 determined by the integrator P2, observer P4, and feedback amount determination unit P5, that is, the various amounts of conditioned air from each blowout lower and 8. Voltage vbi.

Vb2、及び各エアミックスダンパ15及び16の開度
を決定するアクチュエータ19及び20の駆動!圧Vd
l、 Vd2モ夫々夫々ff分動Vbl、δ、Vb2゜
δVd1.δVd2として扱われている。
Vb2 and the drive of actuators 19 and 20 that determine the opening degree of each air mix damper 15 and 16! Pressure Vd
l, Vd2, respectively ff differential Vbl, δ, Vb2°δVd1. It is treated as δVd2.

オブザーバP4は、内気温度の摂動分δTri及びδT
r2と上記運転条件の摂動分δvbi、δVb2゜δV
dl、δVd2とから空気調和装置の内部状態を表現す
る状態変数ff1X(k)を推定して状態推定IX(k
)を求めるものであり、この状態推定堡X(k)と上述
の累積値ZTrl (k ) 、 ZTr2(k )と
に、フィードバック量決定部P5において、最適フィー
ドバックゲイン「を積算し、制御量(δVbl、δVb
2.δVdl’、δVd2>を求めるのである。この制
御量の組(δvbi、δVb2.δVdl、δVd2)
は摂動分抽用部P3によって選ばれた定常的な運転状態
に対応した運転条件からの摂動弁なので、これに基準値
加算部P6によりこの定常的な運転条件に対応した基準
設定値vbio 。
Observer P4 detects the perturbation components δTri and δT of the inside air temperature.
r2 and the perturbation of the above operating conditions δvbi, δVb2゜δV
The state variable ff1X(k) expressing the internal state of the air conditioner is estimated from dl and δVd2, and the state estimation IX(k
), and the feedback amount determination unit P5 integrates the optimum feedback gain "to this estimated state X(k) and the above-mentioned cumulative values ZTrl(k), ZTr2(k), and calculates the control amount ( δVbl, δVb
2. δVdl', δVd2> are calculated. This set of control variables (δvbi, δVb2.δVdl, δVd2)
Since is a perturbed valve based on the operating condition corresponding to the steady operating condition selected by the perturbation extraction section P3, the reference value addition section P6 adds the reference setting value vbio corresponding to this steady operating condition.

Vb20 、 Vd1O、Vd20を加えて、空気調和
装置に対する運転条件の諸量、Vbl、 Vb2. V
dl、 Vd2を定めるのである。
By adding Vb20, Vd1O, and Vd20, various amounts of operating conditions for the air conditioner, Vbl, Vb2. V
dl and Vd2 are determined.

尚、本実施例では空気調和装置の運転条件として、各ブ
ロアモータ11及び12の駆動電圧Vbl。
In this embodiment, the driving voltage Vbl of each blower motor 11 and 12 is the operating condition of the air conditioner.

Vb2、アクチュエータ19及び20の駆動電圧Vdl
、 Vd2を取上げたのは、これらの諸量がエアミック
スタイプの空調ユニットを有する自動車用空気調和装置
では、車室3内の温度Tr1. ■r2の制御に関する
基本的な量であることによっている。
Vb2, drive voltage Vdl of actuators 19 and 20
, Vd2 are mentioned because these various quantities are related to the temperature Tr1. (2) This is because it is a basic quantity related to the control of r2.

以上、自動車用空気調和装置のハード的な構成とこの出
力の制御を行なうものとして4人力2出力の系を取り上
げた場合の制御系の構成について説明した。そこで、次
に実際のシステム同定による動的モデルの構築、オブザ
ーバP4の設計、最適フィードバックゲイン「の与え方
について説明する。
The hardware configuration of the automotive air conditioner and the configuration of the control system for a four-person, two-output system that controls the output have been described above. Next, the construction of a dynamic model through actual system identification, the design of observer P4, and how to provide the optimal feedback gain will be explained.

まず自動車用空気調和装置の動的なモデルを構築する。First, we will build a dynamic model of an automotive air conditioner.

第4図は4人力2出力の系として定常運転されている空
気調和装置の系を伝達関数G1<2 >〜G8(Z)に
より書き表わした図である。
FIG. 4 is a diagram showing a system of an air conditioner that is operated steadily as a four-manpower, two-output system using transfer functions G1<2> to G8 (Z).

尚、2は入出力信号のサンプル値の2変換を示し、Gl
(z)〜G8(z)は適当な次数をもつものとする。従
って、全体の伝達関数行列G(z)は、で表わされる。
In addition, 2 indicates 2 conversion of the sample value of the input/output signal, and Gl
It is assumed that (z) to G8(z) have appropriate orders. Therefore, the entire transfer function matrix G(z) is expressed as .

本実施例の空気調和装置のように、その制御系が4人力
2出力の系であり、入出力の諸量に干渉が存在するよう
な場合には、物理的なモデルを定めることが極めて困難
となる。このような場合には、システム同定と呼ばれる
一種のシミュレーションにより伝達関数を求めることが
できる。
If the control system is a four-person, two-output system like the air conditioner in this example, and there is interference in input and output quantities, it is extremely difficult to define a physical model. becomes. In such cases, the transfer function can be determined by a type of simulation called system identification.

システム同定の手法は、例えば相良節夫他著、「システ
ム同定」 (昭和56年)社団法人計測自動制御学会等
に詳解されているが、ここでは最小2乗法により同定す
る。
The method of system identification is explained in detail in, for example, "System Identification" by Setsuo Sagara et al. (1981), Institute of Instrument and Control Engineers, etc., but here, identification is performed using the method of least squares.

空気調和装置を所定の状態で定常運転すると共に周囲の
環境条件を一定にしブロワモータ12とアクチュエータ
19及び20の駆動電圧の変化分δVb2.δVdl、
δVd2を共にOとして、ブロアモータ11の駆動電圧
の変化分δVb1を適当な試験信号により制御する。こ
の時の入力δVb1と、出力としての各温度センサ23
にて検出される室温の変化分δTriのデータをN回に
亘ってサンプリングする。これを入力のデータ系列(u
(i))=(δVbli)、出力のデータ系列(y(i
))=(δTrli )  (但し、i =1.2,3
. ・N)と表わす。この時、系は1人力1出力とみな
すことができ、系の伝達関数Gl(z)は、Gl  (
z )=B (z −’ )/A (Z −’ >=−
(3)即ち、 Gl(z) = (bO+bl  −Z ” 十−+bn Z ’ 
)/(1+a1−z −1+a2−z−”十−+an 
−z’)・・・(4) で求められる。尚、ここで、l″「は単位推移演算子で
あって、z −1−x (k )=x (k−1)を意
味している。
The air conditioner is operated steadily in a predetermined state, and the surrounding environmental conditions are kept constant, and the change in drive voltage of the blower motor 12 and actuators 19 and 20 is calculated by δVb2. δVdl,
Both δVd2 are set to O, and the variation δVb1 of the driving voltage of the blower motor 11 is controlled by an appropriate test signal. The input δVb1 at this time and each temperature sensor 23 as an output
The data of the change in room temperature δTri detected at is sampled N times. This is the input data series (u
(i)) = (δVbli), output data series (y(i
))=(δTrli) (where i=1.2,3
..・Represented as N). At this time, the system can be regarded as one output per person, and the transfer function Gl(z) of the system is Gl (
z )=B (z −' )/A (Z −' >=−
(3) That is, Gl(z) = (bO+bl −Z ” 1−+bn Z ′
)/(1+a1-z -1+a2-z-"ten-+an
-z')...(4) Note that here, l'' is a unit transition operator and means z −1−x (k )=x (k−1).

入出力のデータ系列(u (i >)、  (y(i 
))から式(4)のパラメータa1〜an、bo〜bn
を定めれば系の伝達関数Gl(Z)が求められる。最小
2乗法によるシステム同定では、このパラメータal 
〜an 、bo−bnを、+an −y(k−n ))
−(bo −u (k )+b1 ・u (k−1)+
・・・ +bn −u (k−n ) ) ]2・・・(5) が最小となるよう定める。本実施例ではn=1として、
各パラメータを求めた。この場合、系のシグナルフロー
線図は第5図のようになり、状態変数量として[xl 
 (k)  x2  (k)]”をとって、その状態・
出力方程式は、 xi  (k−1)=z−xi  (k )=−al 
・xi(k) +bl ・ul(k)  ・・・(6)V[k)=X1
  (k)         ・・・(7)と表わせら
れる。従って、1人力1出力の系とみなした場合のシス
テムパラメータ^、 B、cを各々AI  +、 Bl
  ”、 C1′とすれば、  −a2 A1”=−al 、B1 ”=bi             ・・・(
8)H・、cl”=’を 阻なる。
Input/output data series (u (i >), (y(i
)) to the parameters a1~an, bo~bn of equation (4)
By determining , the transfer function Gl(Z) of the system can be found. In system identification using the least squares method, this parameter al
~an, bo-bn, +an -y(k-n))
−(bo −u (k)+b1 ・u (k−1)+
...+bn-u(k-n))]2...(5) is determined to be the minimum. In this example, n=1,
Each parameter was determined. In this case, the signal flow diagram of the system becomes as shown in Figure 5, and the state variable is [xl
(k) x2 (k)]” and calculate its state・
The output equation is xi (k-1)=z-xi (k)=-al
・xi(k) +bl ・ul(k) ...(6) V[k)=X1
(k) ...(7) Therefore, the system parameters ^, B, and c when considered as a system with one human power and one output are AI + and Bl, respectively.
", C1', -a2 A1"=-al, B1"=bi...(
8) H., cl”=' is inhibited.

同様の手法により、伝達関数G2(z)ないしC8(Z
)、及び各々についてのシステムパラメータA2″′な
いしA8 =、lB2−ないしlB8−1C2−ないし
C8−が求められる。そこでこれらのシステムパラメー
タから元の4人力2出力の多元系のシステムパラメータ
、即ち状態方程式(1)、出力方程式(2)のベクトル
A、IB、(Cを定めることができる。
Using a similar method, transfer functions G2(z) to C8(Z
), and the system parameters A2'' to A8 =, 1B2- to 1B8-1C2- to C8- for each are determined. Then, from these system parameters, the system parameters of the original 4-person, 2-output multicomponent system, that is, the state Vectors A, IB, and (C) of equation (1) and output equation (2) can be defined.

こうして本実施例の動的なモデルがシステム同定により
求められたが、この、動的なモデルは、空気調和装置が
所定の状態で運転されている時、この状態の近傍では線
形の近似が成立つという形で定められる。従って、定常
的な複数の空気調和の状態に関して、上記の手法で伝達
関数Gl(Z)ないしC8(z)が各々求められ、各々
の状態方程式(1)、出力方程式(2)、即ちベクトル
A。
In this way, the dynamic model of this example was obtained by system identification, and when the air conditioner is operated in a predetermined state, a linear approximation is established in the vicinity of this state. It is determined in the form of one. Therefore, for a plurality of steady air conditioning states, each of the transfer functions Gl(Z) to C8(z) is obtained using the above method, and each state equation (1) and output equation (2), that is, the vector A .

B、Cが求められ、その入出力の関係は摂動分δの間に
成立することになる。
B and C are obtained, and the relationship between their input and output is established during the perturbation amount δ.

次にオブザーバP4の設計方法について説明する。オブ
ザーバの設計にはゴピナスの設計法などがあって、古田
勝久・佐野昭共著「基礎システム理論」 (昭和53年
)コロナ社等々に詳しいが、本実施例では最小次限オブ
ザーバとして設計する。
Next, a method of designing the observer P4 will be explained. There are Gopinath's design methods for designing observers, which are detailed in ``Basic System Theory'' (1973) by Katsuhisa Furuta and Akira Sano, published by Corona Publishing, etc., but in this embodiment, it is designed as a minimum order observer.

オブザーバP4は空気調和の行なわれた内気温度の摂動
分(δTrl、δ丁r2)と運転条件の諸量の摂動分(
δVbl、δVb2.δVd1.δVd2)トから空気
調和装置の内部の状態変数量X(k)を推定するもので
あるが、オブザーバP4によって求められた状態推定量
X(k)を、この系の制御において、実際の状態変数T
AX (k )として扱うことができるという根拠は次
の点にある。今、オブザーバP4の出力X(k)を状態
方程式(1)。
Observer P4 detects the perturbation of the internal air temperature (δTrl, δTr2) and the perturbation of various operating conditions (δTrl, δTr2).
δVbl, δVb2. δVd1. δVd2) The state variable amount X(k) inside the air conditioner is estimated from T
The basis that it can be treated as AX (k) is as follows. Now, the output X(k) of observer P4 is expressed by the state equation (1).

出力方程式(2)に基いて次式(9)のように構成した
とする。
Assume that the following equation (9) is configured based on the output equation (2).

X (k )= (A−L−C)X (k−1>+ff
3−u (k−1>+IL−w (k−1>・・・(9
) 式(9)において1は任意に与えられる行列である。式
(1)、(2>、(9)より変形すると、[X (k 
)−X (k ) ] = (A−L・C)  [X (k−1> −X (k
−1> ]・・・(10) を得る。従って(A−[・C)なる行列の固有値が単位
円内にある様に行列「を選択すればに一+■でX(k)
→X(k)となり、制御対象の内部の状態変数量X(k
)を入力制御ベクトルu (k )出力ベクトルy(k
)との過去からの系列U(*)、 V (*)を用いて
正しく推定することができる。
X (k) = (A-L-C)X (k-1>+ff
3-u (k-1>+IL-w (k-1>...(9
) In equation (9), 1 is an arbitrarily given matrix. Transforming from equations (1), (2>, and (9), [X (k
)-X (k) ] = (A-L・C) [X (k-1>-X (k
−1> ]...(10) is obtained. Therefore, if we select the matrix `` so that the eigenvalues of the matrix (A-[・C) are within the unit circle, we can get X(k) by 1+■
→X(k), and the amount of state variables inside the controlled object X(k
) is the input control vector u (k ) and the output vector y (k
) can be estimated correctly using the past sequences U(*) and V(*).

第6図は最小次元オブザーバの構成を示すブロック線図
である。オブザーバをこのように構成し、オブザーバ内
部の状態変数量をW(k)と設定すれば、 W (k ) =P−W (k−1> 十M−V (k
−1>+J −U (k−1)     ・・・(11
)X (k−1> =C−W (k−1) +I) −
V (k−1>・・・(12) として状態推定量X(k−1)が求められることが諒解
されよう。ベクトルJは、特定の条件のもとでは任意に
選択でき、X(k)→X(k)に収束さく11)を、 W (k ) =P−W (k−1> 十M [V (k−1) 十u (k−1> ]7丁・
・(13) としておく。
FIG. 6 is a block diagram showing the configuration of the minimum dimension observer. If the observer is configured in this way and the state variable amount inside the observer is set as W(k), then W(k) = P-W (k-1> 10M-V (k
-1>+J -U (k-1) ... (11
)X (k-1> =C-W (k-1) +I) -
It is understood that the state estimate X(k-1) is obtained as V (k-1>...(12). The vector J can be arbitrarily selected under certain conditions, and ) → converge to
・(13) Let it be.

既に述ぺたように、こうした最小次元オブザーバの具体
的な設計法はゴピナスの設計法などが知られており、本
実施例ではこれを用いて、空気調和装置のある定常的な
運転状態について、・■。
As already mentioned, Gopinath's design method is known as a specific design method for such a minimum dimension observer, and this example is used to calculate the following for a certain steady operating state of an air conditioner: ■.

を得た。I got it.

ここでは、オブザーバによって求められる状態推定量X
(k)、即ち空気調和装置の内部状態を表わす変数とし
て、各プロワモータ11.12の空調空気の風量を制御
する駆動電圧Vbl、 Vb2によって影響を受ける単
室前・後実温度Tr1.Tr2の摂動力δTdll(k
)、δTd12  (k ) 、δTd21(k)、 
δTd22  (k )が考えられる。従って状態推定
!X(k)は、 X(k)= [δTb11(k ) 、δTb12(k ) 、δT
b21(k ) 。
Here, the state estimate X obtained by the observer
(k) That is, as a variable representing the internal state of the air conditioner, the actual temperature Tr1. The perturbing force δTdll(k
), δTd12 (k), δTd21(k),
δTd22 (k) is considered. Therefore state estimation! X(k) is, X(k)=[δTb11(k), δTb12(k), δT
b21(k).

δTb22(k ) 、δTdll(k ) 、δTd
12(k ) 。
δTb22(k), δTdll(k), δTd
12(k).

δTd21(k ) 、δTd22(k ) ] FT
・・(18)として表わされる。
δTd21(k), δTd22(k)] FT
...(18).

次に最適フィードバックゲイン「の求め方について説明
するが、最適フィードバックゲイン[を求める手法は、
例えば「線形システム制御理論」(前掲書)等に詳しい
ので、ここでは詳解は略゛シ゛て結果のみを示しておく
。          “・″l:空調ユニット1の制
御人力u(k)= [Vbl(k >、 Vb2(k >、 Vd1(k 
>、 Vd2(k)FTとその出力’/ (k )= 
[Trl(k )。
Next, we will explain how to find the optimal feedback gain.
For example, since I am familiar with "Linear System Control Theory" (cited above), I will omit the detailed explanation here and only show the results. "・"l: Control human power u(k) of air conditioning unit 1 = [Vbl(k >, Vb2(k >, Vd1(k
>, Vd2(k)FT and its output'/(k)=
[Trl(k).

Tr2(k)]”とについて、ある定常点のまわりで、 δ(J (k )=LI (k ) −u (k−1)
δy (k )=y (k ) −y (k−1)とし
、次の評価関数Jを最小にする最適制御入力、即ち運転
条件u* (k)を求めることが空気調和装置の制御系
に関する付加積分型最適レギュレータとしての制御問題
を解くことになる。
Tr2(k)], around a certain stationary point, δ(J(k)=LI(k)−u(k−1)
Regarding the control system of the air conditioner, it is necessary to set δy (k) = y (k) - y (k-1) and find the optimal control input that minimizes the following evaluation function J, that is, the operating condition u* (k). We will solve the control problem as an additive integral type optimal regulator.

+δυT(k)・R・δυ(k)] ・・・(19) 尚、ここでQ、IRは重みパラメータ行列を、kは制御
開始時点をOとするサンプル回数を、各々示しており、
式(19)右辺はO,IRを対角行列とする所謂2次形
式表現である。
+δυT(k)・R・δυ(k)] ...(19) Here, Q and IR represent the weight parameter matrix, and k represents the number of samples with O as the control start time, respectively.
The right side of equation (19) is a so-called quadratic form expression with O and IR as diagonal matrices.

この時、最適なフィードバックゲイン「はF=−(IR
+[B” −P−IB>−1−[3” −P−A・・・
(20) として求められる。尚、式(20)におけるA。
At this time, the optimal feedback gain ``F=-(IR
+[B"-P-IB>-1-[3"-P-A...
(20) is obtained as. Note that A in formula (20).

Bは各々、 であり、Pはリカツチ方程式 %式% の解である。尚、ここで式(19)の評価関数Jの意味
は空気調和装置に対する制御入力としての運転条件の諸
量11 (k ) = [Vbl (k )、 Vb2
(k >、 Vd1(k >、 Vd2(k ) ](
i’)動キヲ制約しつつ、制御出力y(k)、ここでは
内気温度TrNk>及びTr2(k)の目標値111本
、Tr2”からの偏差を最小にしようと意図したもので
ある。
B is respectively, and P is the solution to the Rikkatti equation. Here, the meaning of the evaluation function J in equation (19) is as follows.
(k >, Vd1(k >, Vd2(k) ](
i') It is intended to minimize the deviation of the control output y(k), here the inside air temperature TrNk> and Tr2(k), from the target value 111, Tr2'', while restricting the dynamic angle.

運転条件の諸Mu (k )に対する制約の重み付けは
、重みパラメータ行列C1,IRの値によって変更する
ことができる。従って、すでに求めておいた空気調和装
置の動的なモデル、即ち行列A、B。
The weighting of the constraints on the operating conditions Mu (k) can be changed by the values of the weight parameter matrices C1 and IR. Therefore, the dynamic model of the air conditioner, that is, matrices A and B, which has already been determined.

C(ここではA、B、C)を用い、任意の重みパラメー
タ行列G、IRを選択して式(23)を解いてPを求め
、式(20)により最適フィードバックゲイン「を求め
れば、状態変数量X(k)は状態推定量X(k)として
式(,12>、(13)より求められるので、 u(k)=F・[X(k)  ZTrl(k)ZTr2
 (k ) ]7丁 −(24>により空気調和装置に
とっての制御入力u (k )を求めることができる。
C (in this case, A, B, and C), select arbitrary weight parameter matrices G and IR, solve Equation (23) to find P, and find the optimal feedback gain by Equation (20). Since the variable quantity X(k) is obtained as the state estimation quantity X(k) from equations (, 12>, (13)), u(k)=F・[X(k) ZTrl(k)ZTr2
(k)]7-(24>), the control input u(k) for the air conditioner can be obtained.

重みパラメータ行列、0゜Rを変えて最適な制御特性が
得られるまで以上のシミュレーションを繰返すことによ
って、最適フィードバックゲイン「、 のように求められた。
By repeating the above simulation while changing the weighting parameter matrix, 0°R, until the optimal control characteristics were obtained, the optimal feedback gain was determined as follows.

以上、最小2乗法によるシステム同定により空気調和装
置の制御系の動的モデルの構築、最小次元のオブザーバ
の設計、最適フィードバックゲイン「の算出について説
明したが、これら、オブザーバ内の各パラメータP、M
、C,[)や最適フィードバックゲインE等は予め求め
ておき、電子制御回路20の内部ではその結果のみを用
いて実際の制御を行なうのである。
Above, we have explained how to construct a dynamic model of the control system of an air conditioner using system identification using the least squares method, design an observer with the minimum dimension, and calculate the optimal feedback gain.
, C, [), the optimum feedback gain E, etc. are determined in advance, and only the results are used within the electronic control circuit 20 to perform actual control.

そこで、次に、第7図のフローチャートに拠って電子制
御回路20が実際に行なう制御について説明する。尚、
以下の説明では現実の処理において扱われている量を添
字(k )付で、前回に扱われた量を添字(k−1)付
で表わすことにする。
Next, the control actually performed by the electronic control circuit 20 will be explained with reference to the flowchart shown in FIG. still,
In the following explanation, quantities handled in actual processing will be indicated with a subscript (k), and quantities handled last time will be indicated with a subscript (k-1).

CPU30は空気調和装置が起動された後、CPtJ3
0の内部レジスタのクリアや制御初期値の設定などの初
期化の処理をステップ100にて行なった後、予めRO
M32内に格納された手順に従い、後述するステップ1
10ないしステップ230の処理を繰返し実行する。こ
の車室内温度制御ルーチンでは予めROM32内に格納
された上述のP、M、C,[D、Fの値が用いられる。
After the air conditioner is started, the CPU 30 executes CPtJ3.
After initialization processing such as clearing the internal register of 0 and setting initial control values is performed in step 100, the RO
According to the procedure stored in M32, step 1 described below
The processes from step 10 to step 230 are repeatedly executed. In this vehicle interior temperature control routine, the above-described values of P, M, C, [D, and F stored in the ROM 32 in advance are used.

まず、ステップ110では、各温度センサ23及び24
の出力信号を入力ポート34を介して入力し、車室前・
後の温度、即ら内気温度Trl(k)及びTr2(k)
の読み込みを行なう。ステップ120では、同様に各温
度設定器21及び22の出力信号を入力して、単室前・
後目標温度1’−rl*(k )及びTr2”(k)を
夫々読み込む処理を行なう。
First, in step 110, each temperature sensor 23 and 24
The output signal is input through the input port 34, and the
The subsequent temperatures, i.e., the internal air temperatures Trl(k) and Tr2(k)
Read. In step 120, the output signals of each temperature setting device 21 and 22 are similarly input, and the
A process is performed to read the target temperature 1'-rl*(k) and Tr2''(k), respectively.

続くステップ130では、ステップ110で読み込んだ
内気温度Trl(k)及びTr2(k)とステップ12
0で読み込んだ目標温度Trl” (k )及びTr2
本(k )との偏差el(k>及びe2(k )を夫々
、次式 %式%() より求め、次ステツプ140に移行する。ステップ14
0では、この偏差el(k)及びe2(k)の過去から
の累積値ZTrl(k)及びZTr2(k)を夫々求め
る処理が行なわれる。即ら、第7図の処理の繰返し時間
を王として、 ZTrl (k ) =ZTr1 (k−1> +T−
el  (k )・・・(26) ZTr2 (k > =ZTr2 (k−1> +T 
−e2  (k )・・・(27) により累積値ZTrl(k)及びTr2(k)を夫々求
めるのである。尚このステップ130,140が第3図
の積分器P2に相当する。
In the following step 130, the inside air temperatures Trl(k) and Tr2(k) read in step 110 and step 12
Target temperature Trl'' (k) read at 0 and Tr2
The deviations el(k> and e2(k)) from the book (k) are respectively calculated from the following formula % formula %(), and the process moves to the next step 140.Step 14
0, processing is performed to obtain cumulative values ZTrl(k) and ZTr2(k) of the deviations el(k) and e2(k) from the past, respectively. That is, with the repetition time of the process shown in FIG. 7 as the king, ZTrl (k) = ZTr1 (k-1> +T-
el (k)...(26) ZTr2 (k > =ZTr2 (k-1> +T
−e2 (k) (27) The cumulative values ZTrl(k) and Tr2(k) are respectively obtained. Note that these steps 130 and 140 correspond to the integrator P2 in FIG.

続くステップ150では、ステップ110で読み込んだ
温度Tri(k)及びTr2(k)から、空気調和装置
の動的なモデルを構築した際、線形近似が成立つ範囲と
して取上げた定常的な空気調和装置の運転状態のうちで
最も近い状態(以下、これを定常点TrlO、Tr20
 、 VblO、Vb20 、 VdlO、Vd20と
呼ぶ)を求める処理を行なう。ステップ160では、ス
テップ110で読み込んだ温度Trl (k ) 、 
Tr2 (k )について、ステップ150で定めた定
常点からの摂動弁δTri(k)。
In the following step 150, when a dynamic model of the air conditioner is constructed from the temperatures Tri(k) and Tr2(k) read in step 110, the steady air conditioner is taken as a range where linear approximation holds. (Hereinafter, this will be referred to as the steady point TrlO, Tr20
, VblO, Vb20, VdlO, Vd20). In step 160, the temperature Trl (k) read in step 110,
For Tr2 (k), the perturbation valve δTri(k) from the steady point determined in step 150.

δTr2(k)を求める処理を行なう。尚、この摂動弁
に関しては、δTR(k−1>を初めとして、前回本制
御ルーチンが実行された際の値が保存させているものと
する。このステップ150.160の処理が第3図の摂
動分抽山部P3に相当する。
Processing to obtain δTr2(k) is performed. As for this perturbation valve, it is assumed that the values from the previous execution of this control routine, including δTR(k-1>), are saved. This corresponds to the perturbation extraction portion P3.

続くステップ170では、現在の空気調和装置の運転状
態に対応したオブザーバ内のパラメータP、M、C,[
)や最適フィードバックゲインF等を選択する処理を行
なう。
In the following step 170, parameters P, M, C, [
), optimal feedback gain F, etc.

続くステップ180.ステップ190は状態推定量X(
k)を算出する処理であって、式(12)%式%) 即ち、オブザーバ内の変数W(k )= [Wl  (
k >W2  (k)  W3  (k)  W4  
(k)  W5(k)  W6(k)]”を用いて、ス
テップ180では、Wl(k>〜W6(k)を、 Wi(k)= Pil・Wl (k−1)+Pi2・W2  (k−1
>十Pi3・W3 (k−1>十Pi4・W4  (k
−1>+pi5・W5  (k−1)+Pi6・W6 
(k−1>十Mi1−δVbl (k−1> +Mi2
−δVb2 (k−1,)十Mi3・δVdl (k−
1> +Mi4−δVd2 (k−1>+Mi5−δT
rl (k−1) +Mi6−δ丁r2(k−1)(但
し、i=1〜6) より求め、次ステツプ190にてこの算出結果を用いて
、状態推定量を、 δTb1l(k )=W1  (k )+D1−δTr
l(k>δTb21(k ”) =W2  (k ) 
+D2−δTr1(k)δTd11(k ) =W3 
(k ) +D3−δTrl(k)δTd21(k )
 =δTrl(k)−δTb1l  (k )−δTb
21  (k )−δTd11  (k )δTb12
(k ) =W4 +04−δTr2(k)δTb22
(k ) =W5 +D5−δTr2(k)δTd12
(k ) =W6 +D6−δTr2(k)δ1d22
(k ) =δTr2(k)−δTb12  (k )
−δTb22  (k )−δTd12  (k )と
して求める処理が行なわれる。ここでステップ180で
用いられたδVbl (k−1> 、δVb2(k−1
)、δVdl (k−1> 、δVd2 (k−1) 
、δTri(k−1)、δTr2(k−1>等は、上述
したように、前回、本制御ルーチンが実行された時の値
である。
Following step 180. Step 190 is the state estimator X(
k), which is the process of calculating formula (12)% formula%), that is, the variable W(k) in the observer = [Wl (
k > W2 (k) W3 (k) W4
(k) W5(k) W6(k)]", in step 180, Wl(k>~W6(k) -1
>10Pi3・W3 (k-1>10Pi4・W4 (k
-1>+pi5・W5 (k-1)+Pi6・W6
(k-1>10Mi1-δVbl (k-1> +Mi2
-δVb2 (k-1,) 10Mi3・δVdl (k-
1> +Mi4-δVd2 (k-1>+Mi5-δT
rl (k-1) +Mi6-δdr2(k-1) (where i=1 to 6), and in the next step 190, this calculation result is used to calculate the state estimate as δTb1l(k)= W1(k)+D1−δTr
l(k>δTb21(k ”) = W2 (k)
+D2-δTr1(k)δTd11(k) =W3
(k) +D3−δTrl(k)δTd21(k)
= δTrl (k) − δTb1l (k ) − δTb
21 (k)−δTd11 (k)δTb12
(k) = W4 +04-δTr2(k)δTb22
(k) = W5 +D5-δTr2(k)δTd12
(k) = W6 +D6-δTr2(k)δ1d22
(k) = δTr2(k)−δTb12(k)
-δTb22 (k) - δTd12 (k) is calculated. Here, δVbl (k-1>, δVb2(k-1
), δVdl (k-1>, δVd2 (k-1)
, δTri(k-1), δTr2(k-1>, etc.) are the values when this control routine was executed last time, as described above.

また、状態推定量X(k)のひとつであるδTd21 
 (k )、 Td22  (k >、即ちエアミック
スダンパ16の開度を制御するアクチュエータ20の駆
動電圧の摂動弁δVd2(k)によって夫々内気温度の
摂動弁δTrl(k)、δ丁r2(k)に影響を与える
温度の摂動弁δTd21  (k >、 Td22  
(k )を、夫々δTri(k)−δTb1l  (k
 )−δTb21 (k)−δTdll(k)、δTr
2(k)−δTb12(k)−δTb22 (k )−
δTd12 (k )として求めているのは、内気温度
の摂動弁δTr1(k)、δTr2(k)が測定されて
いる(ステラ7160>ことから、処理速度の向上を考
慮して計算の容易化を図ったものである。
Also, δTd21, which is one of the state estimation quantities X(k)
(k), Td22 (k >, that is, the perturbation valves δTrl(k), δd2(k) of the internal air temperature are controlled by the perturbation valve δVd2(k) of the drive voltage of the actuator 20 that controls the opening degree of the air mix damper 16, respectively. Temperature perturbation valve δTd21 (k >, Td22
(k), respectively δTri(k)−δTb1l (k
)-δTb21 (k)-δTdll(k), δTr
2(k)-δTb12(k)-δTb22(k)-
The value of δTd12 (k) is determined because the perturbation valves δTr1(k) and δTr2(k) of the internal air temperature are measured (Stella 7160), so the calculation is simplified to improve processing speed. It was planned.

続くステップ200では、ステップ18o、ステップ1
90の処理によって求めた状態推定量X(k)=[δT
b11  (k )  δTb12  (k )δTb
21  (k )  δTb22  (k )δTdl
l  (k )δTc112  (k )  δTd2
1  (k )  δT d22(k)]Tと、ステッ
プ140で求めておいた累積値ZTrl (k ) 、
 ZTr2 (k )とから、最適フィードバックゲイ
ンEを用いて、ブロアモータ11及び12の駆動電圧の
摂動弁δVbl(k)及びδVb2(k)、アクチュエ
ータ19及び2oの駆動電圧の摂動弁δVdHk)及び
δVd2(k)を求める処理が行なわれる。第7図ステ
ップ200に示した数式をベクトル表現とすれば、[δ
VbHk)  δVb2(k ) δVd1(k )  δVd2(k )] ”−[・[
δTb1l  (k )  δTb12  (k )δ
Tb21  (k )  δTb22  (k )δT
dll  (k )  δTd12  (k )δTd
21(k)  δTd22 (k)ZTrl (k )
  ZTr2 (k ) ] ”である。これが、第3
図のフィードバック量決定部P5に相当する処理である
In the following step 200, step 18o, step 1
State estimation amount X(k) = [δT
b11 (k) δTb12 (k) δTb
21 (k) δTb22 (k) δTdl
l (k) δTc112 (k) δTd2
1 (k) δT d22(k)]T and the cumulative value ZTrl (k) obtained in step 140,
ZTr2 (k), using the optimum feedback gain E, the perturbation valves δVbl(k) and δVb2(k) of the drive voltage of the blower motors 11 and 12, the perturbation valves δVdHk) and δVd2( of the drive voltage of the actuators 19 and 2o) k) is performed. If the formula shown in step 200 of FIG. 7 is expressed as a vector, [δ
VbHk) δVb2(k) δVd1(k) δVd2(k)] ”−[・[
δTb1l (k) δTb12 (k) δ
Tb21 (k) δTb22 (k) δT
dll (k) δTd12 (k) δTd
21(k) δTd22 (k)ZTrl (k)
ZTr2 (k)]”. This is the third
This process corresponds to the feedback amount determination unit P5 in the figure.

続くステップ210では、ステップ200で求めた各駆
動電圧の摂動弁δVbHk)、δVb2(k)、δVd
1(k)、δVd2(k)k:夫々定常点での値Vbl
O、Vb20 、 Vd1O、Vd20を加えて、実際
の駆動電圧Vbl (k >、 Vb2(k >、 V
旧(k )、 Vd2(k )を求める処理が行なわれ
る。
In the following step 210, the perturbation valves δVbHk), δVb2(k), δVd of each drive voltage determined in step 200 are
1(k), δVd2(k)k: respectively the value Vbl at the steady point
By adding O, Vb20, Vd1O, Vd20, the actual driving voltage Vbl (k >, Vb2 (k >, V
A process is performed to obtain the old (k) and Vd2(k).

これが第3図の基準値加算部P6に相当する処理である
This is the process corresponding to the reference value addition section P6 in FIG. 3.

続くステップ220ではステップ210で求めた各駆動
型JIVbl (k ) 、 Vb2 (k ) 、 
Vdl (k )、Vd2(k)を、出力ポート38を
介して、ブロアモータ11及び12、アクチュエータ1
9及び20の各々に出力する制御を行なう。ステップ2
30では1ノンプリング・演算・制御の回数を示してい
る添字にの値を1だけインクリメント(更新)し、ステ
ップ110へ戻って、上述のステップ110ないし23
0の処理を再び繰返す。
In the following step 220, each drive type JIVbl (k), Vb2 (k),
Vdl (k) and Vd2 (k) are supplied to the blower motors 11 and 12 and the actuator 1 through the output port 38.
Control is performed to output to each of 9 and 20. Step 2
At step 30, the value of the subscript indicating the number of 1 non-pulling/operations/controls is incremented (updated) by 1, and the process returns to step 110, where steps 110 to 23 described above are performed.
Repeat the process for 0 again.

以上のように構成された本制御ルーチンに依って行なっ
た制御例について、第8図に従来の単純なフィードバッ
ク制御例と比較して示した。第8図(イ)は従来のフィ
ードバック制御により得られる車室前・後の実温度変化
を、第8図(ロ)は本実施例のフィードバック制御によ
り得られる単室前・後の実温度変化を夫々示し、−転鎖
線1’−ri”、7r2”は各々車室前・後の温度設定
器21゜22によって設定される目標温度、実線Trl
、Tr2は各々車室前・後の温度センサ23.24によ
り検出された実温度を表わしている。また各図は目標温
度Trl*、 Tr2”が夫々16℃、20℃に設定さ
れ制御されている状態から、時点t1で車室前後の目標
温度Tri本を18℃に2℃だけ上昇した場合の内気温
度Trl、 Tr2の変化の状態を表わしている。
An example of control performed using the present control routine configured as described above is shown in FIG. 8 in comparison with an example of conventional simple feedback control. Figure 8 (a) shows the actual temperature change in front and rear of the cabin obtained by conventional feedback control, and Figure 8 (b) shows the actual temperature change in the front and rear of the single cabin obtained by feedback control of this embodiment. - dashed lines 1'-ri'' and 7r2'' indicate the target temperatures set by the front and rear temperature setters 21 and 22, respectively, and the solid line Trl
, Tr2 represent the actual temperatures detected by the front and rear temperature sensors 23 and 24, respectively. In addition, each figure shows the case where the target temperatures Tri for the front and rear of the passenger compartment are increased by 2 degrees Celsius to 18 degrees Celsius at time t1 from a controlled state where the target temperatures Trl* and Tr2'' are set to 16 degrees Celsius and 20 degrees Celsius, respectively. It shows the state of change in the internal air temperatures Trl and Tr2.

第8図から明白なように、従来のフィードバック制御で
は車室前・後の温度干渉により内気温度がハンチングを
起こし、制御の応答性、安定性が悪いのに対し、本実施
例では車室前・後の温度干渉によるハンチングもなく速
い応答性、高い安定性を実現することができる。従って
本実施例の空気調和装置によれば、内気温度の迅速でか
つ正確な制御が可能となって、運転条件の変化、乗員数
の変化、外部環境の変化等に対しても、極めて安定な制
御ができるようになる。またこの空気調和装置によれば
、単に車室の温度を応答性良く制御できるだけでなく、
ブロワ−モータ11.12やアクチュエータ19.20
を最適に制御するので無駄なエネルギーを消費するとい
ったこともない。
As is clear from Fig. 8, in the conventional feedback control, the inside air temperature causes hunting due to temperature interference at the front and rear of the passenger compartment, resulting in poor control response and stability.・Fast response and high stability can be achieved without hunting due to subsequent temperature interference. Therefore, according to the air conditioner of this embodiment, it is possible to quickly and accurately control the inside air temperature, and it is extremely stable even with changes in operating conditions, changes in the number of passengers, changes in the external environment, etc. Gain control. In addition, this air conditioner not only allows for responsive control of the temperature in the passenger compartment;
Blower motor 11.12 and actuator 19.20
is controlled optimally, so there is no needless energy consumption.

尚これは本実施例の空気調和制御では、制御対象のモデ
ルを実験的に解析し、制御対象の状態、即ち未来への影
響を予測するために必要十分な系の過去の履歴に関する
情報を推定し、これを用いて制御を行なうよう構成した
ことによっている。
In the air conditioning control of this embodiment, a model of the controlled object is experimentally analyzed and information about the past history of the system is estimated that is necessary and sufficient to predict the state of the controlled object, that is, its future influence. This is because the system is configured to use this for control.

又、本実施例の空気調和装置では車室温度を制御する電
子制御回路20におけるフィードバックゲインの設計が
極めて論理的になされ、これを最適に定めている。従っ
て、従来の制御装置のように設計者の経験等に基づいて
設計し、必要に応じて実際に調整を行ない、適切と思わ
れるフィードバックゲインを設定してゆくといった手間
を必要とせず、設計・開発工数やコストを低減すること
ができる。
Furthermore, in the air conditioner of this embodiment, the feedback gain in the electronic control circuit 20 that controls the vehicle interior temperature is designed very logically and is optimally determined. Therefore, unlike conventional control devices, there is no need to design based on the designer's experience, make actual adjustments as necessary, and set the feedback gain deemed appropriate. Development man-hours and costs can be reduced.

以上本発明の一実施例について説明したが、本発明はこ
の実施例に何等限定されるものではなく、リヒートタイ
プの空気調和装置に適用したり、状態変数X(k)とし
て他の変数を用いるなど、本発明の要旨を逸脱しない範
囲において、種々の態様で実施し得ることは勿論である
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to this embodiment in any way, and may be applied to a reheat type air conditioner or use other variables as the state variable X(k). It goes without saying that the present invention can be implemented in various forms without departing from the gist of the present invention.

[発明の効果] 以上詳述した如く、本発明の自動車用空気調和装置によ
れば、車室各部の温度を夫々所望の温度に制御する際、
各吹出口より吹出される空調空気の相互干渉によって、
幹部温度がハンチングを起こし、所望の温度に制御する
には時間がかかり、極めて困難であるといったことはな
く、各部の温度を応答性よく、しかも安定して、所望の
温度に制御することができるようになる。また車室各部
の温度を夫々、速く、安定して所望の温度に制御するこ
とができるので、空調空気制御手段の動作を最小限にす
ることができ、無駄なエネルギーを消費することもない
[Effects of the Invention] As detailed above, according to the automotive air conditioner of the present invention, when controlling the temperature of each part of the vehicle compartment to a desired temperature,
Due to the mutual interference of the conditioned air blown out from each outlet,
The temperature of each part can be responsively and stably controlled to the desired temperature without causing hunting in the trunk temperature, which takes time and is extremely difficult to control to the desired temperature. It becomes like this. Furthermore, since the temperature of each part of the vehicle interior can be quickly and stably controlled to a desired temperature, the operation of the air conditioning air control means can be minimized, and no wasted energy is consumed.

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

第1図は本発明の基本的構成図、第2図は本発明一実施
例としての自動車用空気調和装置の概略構成図、第3図
は実施例における空気調和を行なう系の制御系統図、第
4図は実施例の系のモデルを同定するのに用いたブロッ
ク線図、第5図は伝達関数を求める為のシグナル70−
線図、第6図は最小次元オブザーバの構成を示すブロッ
ク線図、第7図は実施例における付加積分型最適レギュ
レータとしての制御を示すフローチャーi〜、第8図は
実施例の制御特性と従来の制御の一例とを比較するグラ
フ、である。 3・・・車室 5.6・・・空調ユニット 7.8・・・吹出口 11.12・・・プロアモータ 13.14・・・エバポレータ 15.16・・・エバミックスダンパ 17.18・・・ヒータコア 19.20・・・アクチュエータ 21.22・・・温度設定器 23.14・・・温度センサ 30・・・電子制御回路 31・・・CPU 32・・・ROM 33・・・RAM
FIG. 1 is a basic configuration diagram of the present invention, FIG. 2 is a schematic configuration diagram of an automobile air conditioner as an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a control system diagram of the air conditioning system in the embodiment. Figure 4 is a block diagram used to identify the system model of the example, and Figure 5 is a signal 70- for determining the transfer function.
6 is a block diagram showing the configuration of the minimum dimension observer, FIG. 7 is a flowchart showing the control as an additive integral type optimal regulator in the embodiment, and FIG. 8 is a flowchart showing the control characteristics of the embodiment. This is a graph for comparison with an example of conventional control. 3... Vehicle compartment 5.6... Air conditioning unit 7.8... Air outlet 11.12... Pro motor 13.14... Evaporator 15.16... Eva mix damper 17.18...・Heater core 19.20...Actuator 21.22...Temperature setter 23.14...Temperature sensor 30...Electronic control circuit 31...CPU 32...ROM 33...RAM

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 車室内の複数の吹出口より吹出される空調空気の少
なくとも温度と風量とを含む諸量を制御する複数の空調
空気制御手段と、 前記車室内の所定の位置に設定され、該設置点での内気
温度を検出する複数の内気温度検出手段と、 該検出された各設置点での内気温度が夫々予め設定され
た目標温度となるよう前記複数の空調空気制御手段を各
々フィードバック制御する空調制御手段と、 を備えた自動車用空気調和装置において、 前記空調制御手段が、空気調和を行なう系の動的なモデ
ルに従って予め定められた最適フィードバックゲインに
基づいて前記フィードバック制御を行なう付加積分型最
適レギュレータとして構成されたことを特徴とする自動
車用空気調和装置。 2 空調制御手段が、 当該自動車用空気調和装置の空気調和に関する系の動的
なモデルに基づき予め設定されたパラメータを用い、各
空調空気制御手段で制御される各吹出口毎の空調空気の
諸量と、各内気温度検出手段で検出される複数の内気温
度とから、前記系の動的な内部状態を表わす適当な次数
の状態変数量を推定する状態観測部と、 各内気温度検出手段で検出された内気温度毎に、予め設
定された目標温度に対する偏差を求め、累積してゆく累
積部と、 前記系の動的なモデルに基づいて予め設定されたフィー
ドバックゲインと前記推定された状態変数量と前記累積
値とから、空調空気制御手段によって制御される諸量の
各制御量を決定するフィードバック量決定部と、 から付加積分型最適レギュレータとして構成された特許
請求の範囲第1項記載の自動車用空気調和装置。
[Scope of Claims] 1. A plurality of conditioned air control means for controlling various quantities of conditioned air blown out from a plurality of air outlets in the vehicle interior, including at least the temperature and air volume; a plurality of inside air temperature detection means for detecting the inside air temperature at the installation point; and a plurality of air conditioned air control means so that the detected inside air temperature at each installation point reaches a preset target temperature. In the automotive air conditioner, the air conditioning control means performs feedback control based on an optimal feedback gain predetermined according to a dynamic model of the air conditioning system. An air conditioner for an automobile, characterized in that it is configured as an additive integral type optimal regulator. 2. The air conditioning control means uses preset parameters based on a dynamic model of the air conditioning system of the automobile air conditioner to control various conditions of the conditioned air for each outlet controlled by each air conditioning air control means. a state observation unit that estimates a state variable quantity of an appropriate order representing the dynamic internal state of the system from the plurality of interior air temperatures detected by each interior air temperature detection means; an accumulator that calculates and accumulates the deviation from a preset target temperature for each detected internal air temperature; and a feedback gain that is preset based on a dynamic model of the system and the estimated state change. A feedback amount determination unit that determines each control amount of various amounts to be controlled by the air conditioning air control means from the quantity and the cumulative value; Automotive air conditioner.
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