JPS62241737A - 自動車用速度制御装置 - 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】 Ｒ里ＬＨ力 ［産業上の利用分野］ 本発明は、自動車の定速走行に関する系の動的なモデル
に基づいて車速を目標車速とする制御（所謂Δ−トドラ
イブ、クルーズコントロール等）に有効な自動車用速度
制御装置に関する。

［従来の技術］ 従来より、自動車の走行中に希望車速を目標車速として
設定すると、車速を上記目標車速とするような速度制御
を自動的に行なう技術が知られている。上記のような速
度１ｉ制御は、自動車を駆動する内燃機関の出力番調節
することにより行なわれていた。ここで、内燃機関の出
力は、例えば、その吸入空気量を調節するスロワ１−ル
バルブの開度により定まる。このため、一般に速度制御
を行なう自動車は、アクセルペダルの操作ｍに応じてス
ロワ１〜ルバルブを開閉する機構の他に、該スロットル
バルブの開度を変更するアクチュエータを備えている。

したがって、上述のような速度制御は、車速およびスロ
ットルバルブ開度を検出し、該車速と目標車速との偏差
に基づいて上記アクチュエータを駆動し、スロットルバ
ルブ開度をフィードバック制御することにより実現され
ていた。これにより、車速は目標車速近傍に維持される
。

［発明が解決しようとする問題点］ 速度制御の応答性および追従性向上を目的として、自動
車の定速走行に関する系の動的なモデルに基づいて求め
た最適フィードバックゲインを使用し、検出された車速
およびスロットルバルブ開度等の諸量を用いてスロット
ルバルブ開度変更アクチュエータの制御量を算出する改
良技術を、本願出願人は例えば、特願昭６０−３１９０
６８等において提案している。

（１）　しかし、上記ルリ御量の算出に使用する車速も
しくはスロットルバルブ開度に、機械的または電気的要
因による誤差が含まれていると、算出される制御量は常
時大きく変化する。このため、内燃機関の駆動力変動に
より自動車の前後方向加速度の急変（所謂サージ現象）
が生じ、乗り心地の悪化を招くことが判明し、いまだ改
良技術は充分なものではなかった。

（２）　また、上記（１）の対策として、最適フィード
バックゲインの値を小ざく変更すると共に、定速走行時
における実車速と目標車速との偏差許容値を大きく設定
すると、乗り心地は改善されるが、速度制御の応答性お
よび追従性が低下し、最適フィードバットゲインを有効
に使用できなくなり、改良技術の充分な効果が１ｑら机
ない。

（３）　しかも、上記（２）のような対策では、平坦路
の定速走行は可能でも、速度制御の高い追従性が要求さ
れる登板時には定速走行を維持できないという不具合も
生じた。

本発明は、定速走行時におｔプる制御特性と乗り心地と
の両立が可能な自動車用速度制御１１装置の提供を目的
とする。

及皿夏貰痙 ［問題点を解決するための手段］ 上記問題を解決するためになされた本発明は、第１図に
例示するように、 内燃機関のスロットルバルブ開度を、外部からの制御毎
に従って変更する開度調節手段Ｍ１と、該スロットルバ
ルブ開度を検出して開度信号を出力する開度検出手段Ｍ
２と、 上記スロットルバルブ開度に応じた速度で走行する自動
車の車速を検出して車速信号を出力する車速検出手段Ｍ
３と、 上記自動車の設定された目標車速を目標車速信号として
出力する車速設定手段Ｍ４と、自動車の定速走行に関す
る系の動的なモデルに基づいて予め定められた最適フィ
ードバックゲインを使用して、上記車速が上記目標車速
となるように上記開度調節手段Ｍ１をフィードバック制
御する付加積分型最適レギュレータである制御手段Ｍ５
と、 を具備した自動車用速度制御装置であって、ざらに、上
記開度信号を入力し、上記開度調節手段Ｍ１の動的なモ
デルの時定数に応じて定まりスロットルバルブ開度の実
変動に相当する第１の所定周波数帯域成分をろ波開度信
号として上記制弾手段Ｍ５に出力する開度信号ろ技手段
Ｍ６と、上記車速信号を入力し、上記自動車の動的なモ
デルの時定数に応じて定まり車速の実変動に相当する第
２の所定周波数帯域成分をろ波車速信号として上記制御
手段Ｍ５に出力する車速信号ろ技手段Ｍ７と、 を有し、 しかも、上記制御手段Ｍ５が、 上記目標車速信号と上記ろ波車速信号との偏差を累積し
て車速偏差積分値を算出する偏差累積部Ｍ８と、 該車速偏差積分値、上記ろ波開度信号および上記ろ波車
速信号と前記最適フィードバックゲインとから制御量を
算出して上記開度調節手段Ｍ１に出力するフィードバッ
ク伍決定部Ｍ９と、を備えたことを特徴とする自動車用
速度制御装置を要旨とするものである。

開度調節手段Ｍ１とは、スロットルバルブ開度を変更す
るものである。例えば、スロットルバルブとリンク機構
を介して接続されたダイヤフラムアクチュエータ、該ダ
イヤフラムアクチュエータ内部に大気を導入する電磁バ
ルブおよびダイヤフラムアクチュエータに負圧を供給す
るバキュームポンプから構成できる。また例えば、上記
負圧は吸気管内負圧を用いてもよい。ざらに例えば、電
動機を使用してスロットルバルブを開閉するアクチュエ
ータ等により実現できる。

開度検出手段Ｍ２とは、スロットルバルブ開度に応じた
開度信号を出力するものである。例えば、ポテンショメ
ータを内蔵したスロットルポジションセンサにより実現
できる。

車速検出手段Ｍ３とは、車速に応じた車速信号を出力す
るものである。例えば、自動車の出力軸と共に回転する
磁石と固定されたリードスイッヂとの組み合わせにより
実現できる。また例えば、上記出力軸に配設されたパル
スギヤとこれに対向する電磁ピックアップとから構成し
てもよい。

車速設定手段Ｍ４とは、設定車速に応じた目標車速信号
を出力するものである。例えば、車室内に配設された車
速設定器のようなものであってもよい。

開度信号ろ技手段Ｍ６とは、開度信号を入力してろ波開
度信号を出力するものである。例えば、アナログ回路か
ら成るアクティブフィルタにより実現できる。開度調節
手段Ｍ１の動的なモデルの時定数の、例えば逆数を２０
〜５０倍して求めた周波数帯域６０〜１５０［Ｈｚ］以
上の周波数帯域成分を遮断するよう構成すると、スロッ
トルバルブ開度の実変動に応じたろ波開度信号を１ｑる
のに好適である。

車速信号ろ技手段Ｍ７とは、車速信号を入力してろ波車
速信号を出力するものである。例えば、周知のＣＰＵを
始めＲＯＭ、ＲＡＭおよびその他の周辺回路素子と共に
論理演算回路として構成され、予め定められた処理手順
に従ってろ波を行なうディジタルフィルタにより実現で
きる。ディジタルフィルタとは、所望の周波数特性を持
つように設計された離散時間系のことである。ディジタ
ルフィルタを構成するには、まず所望の周波数特性にな
るべく近い特性を有する伝達関数を求める必要がある。

このような関数近似は、アナログフィルタの離散時間近
似による巡回形フィルタ、または離散フーリエ変換を用
いた非巡回形フィルタにより可能となる。このようなデ
ィジタルフィルタ構成の手法については、例えば木村英
紀著「ディジタル信＠処理と制御」　（昭和５７年）昭
晃堂等に紹介されている。例えば、ろ波車速信号を出力
、車速信号を入力とし、上記遮断周波数以上の周波数帯
域成分を遮断する周波数特性を有する伝達関数を定め、
次に、該伝達関数に基づいてろ波を行なう系の離散時間
系における状態方程式を求めることにより実現できるが
、このような状態空間法については後述する。ところで
ディジタルフィルタの遮断周波数としては、自動車の動
的なモデルの時定数の、例えば逆数を５０〜１００倍し
て算出した２　［Ｈｚ］程度の周波数を選択すると、車
速の実変動に応じたろ波車速信号を得るのに好適である
。上記のような遮断周波数を実現するためのディジタル
フィルタの係数は、上述のような特性を有する伝達関数
に基づいて予め決定される。

制御手段Ｍ５とは、偏差累積部Ｍ８とフィードバック足
決定部Ｍ９とを備え、車速を目標車速とするフィードバ
ック制御を行なう付加積分型最適レギュレータである。

制御手段Ｍ５は通常ＣＰＵ。

ＲＯＭ、ＲＡＭおよび周辺回路素子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、車速設定手段Ｍ４から入力される目標車速信号
と、車速検出手段Ｍ３により検出されて車速信号ろ技手
段Ｍ７を介して入力されるる波車速信号とが一致するよ
うに、開度調節手段Ｍ１を、自動車の定速走行に関する
系の動的なモデルに基づいて予め定められた最適フィー
ドバックゲインから定まる制御量により制御するよう構
成されている。

ところで、上述のような付加積分型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
。なお、以下の説明において、Ｘ、Ａ、［３，Ｃ，’Ｍ
、ＩＪ、Ｐ、Ｇ、Ｇ。

ＩＲ，Ｆ、Ｓはベクトル量（行列）を示し、ＡＴの如き
添字７は行列の転置を、Ａ−１の如き添字−１は逆行列
を、各々示している。

自動車の定速走行に関する系の制御において、制御対象
の動的な振舞は、離散時間系において、Ｘ　（Ｋ＋１）
−Ｐ−Ｘ　（Ｋ＞　十〇　−ｕ　（Ｋ＞−（１）’Ｍ　
（Ｋ）＝Ｃ−Ｘ　（Ｋ＞　　　　　　　　　・・・（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。ここで式（１）は状態方程式、式（２）は出力方程
式と呼ばれ、Ｘはこの系の内部状態を表ねず状態変数ｍ
、ｕ　（Ｋ＞はこの系の入力である制御量からなるベク
トル、ｖ　（Ｋ＞はこの系の出力を示す諸量からなるベ
クトルである。なお、本発明の自動車の定速走行を行な
う系では、入力ベクトルｕ　（Ｋ）はスロットルバルブ
開度のみであり、出力ベクトル量（Ｋ＞は車速のみであ
るため以下スカラ吊ｕ　（Ｋ）　、　ｙ　（Ｋ）として
扱う。

また、上式（１）、（２＞は離散系で記述されており、
添字にはサンプリングの時点を示す。

自動車の定速走行に関する系の動的な娠舞い、すなわら
、車速がスロットルバルブ開度によりどう変化するかと
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Ｐ、Ｇ、Ｃを定めることができれば、状態
変数ｆｆ１Ｘ（Ｋ＞を用いて車速を最適に制御できる。

なお、本発明の制御手段Ｍ５は、目標値が常に一定であ
る系を対象とした単なるレギュレータではなく、目標値
が常時変化するサーボ系を対象とするため、系をサーボ
系に拡大する必要がおるが、これについては後述する。

ところで、自動車の定速走行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り立つとして、
式（１）の状態方程式、式（２）の出力方程式に則って
モデルを構築するのである。従って、本発明の場合のよ
うにその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り線形な近似を
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。この場合、制御量であるスロットルバ
ルブ開度および出力である車速に関しては、線形近似を
行なった場合の定常点における両基Ｑ設定値からの摂動
力を抽出し、該摂動力を使用して諸量の算出を行ない、
該算出値を上記基準設定値に加えて制ａｍであるスロッ
トルバルブ開度とする処理が必要となる。

本発明の自動車の定速走行を行なう系では、ある程度近
似のよい物理モデルを構成することは困難であり、この
ような場合には、例えば過渡応答試験法、最小二乗法等
のシステム同定により動的なモデルを構築する。このよ
うに動的なモデルが定まれば、状態変数ｆｆ１Ｘ（Ｋ＞
からフィードバック聞が定まり、理論的に最適な制御量
としてのスロットルバルブ開度が求まる。

また、制御手段Ｍ５の制御対象となる系は、目標車速か
車速設定手段Ｍ４によりステップ的に変化するサーボ系
である。すなわら、目標車速は例えば運転者の操作によ
り変化する。一般にサーボ系の制御においては、制御対
象の出力が与えられた目標入力に定常偏差なく追従する
ように制御する必要がある。このため、伝達関数におい
て適当な次数の積分を含む必要がある。本発明において
はステップ的に目標車速が変化する場合を想定している
ので、−次の積分を考慮すればよい。そこで、制御手段
Ｍ５は、目標車速信号と車速に対応するろ波車速信号と
の偏差を累積して車速偏差積分値を算出する偏差累積部
Ｍ８を備え、対象とする制御系をサーボ系に拡大してい
る。

ざらに、制御手段Ｍ５は、上記車速偏差積分値および上
述した状態変数ｆｆ１Ｘ（Ｋ＞と最適フィードバックゲ
インとから制御量であるスロットルバルブ開度を算出し
、開度調節手段Ｍ１に出力するフィードバック量決定部
Ｍ９を有し、付加積分型最適レギュレータとして制御量
を決定する。

次に、最適フィードバックゲインについて説明する。上
記のように積分値を付加した最適レギュレータでは、評
価関数Ｊを最小とするような制御入力（ここではスロッ
トルバルブ開度）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）のＩＰ。

０行列と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知られている（前掲書他）。ここで
重みパラメータ行列は当初任意に与えられるものでおっ
て、評価関数Ｊが自動車の定速走行を行なう系のスロッ
トルバルブ開度の挙動を制約する重みを変更するもので
ある。重みパラメータ行列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、得られたスロッ
トルバルブ開度の挙動から重みパラメータ行列を所定量
変更してシミュレーションを繰り返し、最適な値を決定
しておくことができる。これに基づいて最適フィードバ
ックゲインＦも算出される。

従って、制御手段Ｍ５は、予めシステム同定等により決
定された自動車の定速走行に関する系の動的なモデルを
用い、て付加積分型最適レギュレータとして構成され、
その内部における最適フィードバックゲインＦ等は、予
めシミュレーションにより決定されている。

なお、状態変数層Ｘ（Ｋ＞としては、例えば、スロット
ルバルブ開度、車速および車速偏差積分値等を用いるこ
とができる。また例えば、自動車の定速走行に直接関与
する量として、状態観測器（オブザーバ）等により推定
された諸ｍより成るベクトル量であってもよい。

［作用］ 本発明の自動車用速度制御装置は、第１図に例示するよ
うに、自動車の車速を目標車速とするように制御手段Ｍ
５が開度調節手段Ｍ１をフィードバック制御するに際し
、車速検出手段Ｍ３の出力する車速信号を入力して車速
信号ろ技手段Ｍ７の出力するろ波車速信号と車速設定手
段Ｍ４の出力する目標車速信号とから偏差累積部Ｍ８が
車速偏差積分（ｌｆｉ　８　Ｗ出し、ざらに、開度検出
手段Ｍ２の出力する開度信号を入力して開度信号ろ技手
段Ｍ６の出力するろ波開度信号、上記ろ波車速信号およ
び上記車速偏差積分値と最適フィードバックゲインとか
らフィードバック量決定部Ｍ９が制御ｍを算出して上記
開度調節手段Ｍ１に出力するよう働く。

すなわら、開度検出手段Ｍ２から開度信号ろ技手段Ｍ６
を介して得られるスロットルバルブ開度の実変動に相当
するる波開度信号と、車速検出手段Ｍ３から車速信号ろ
技手段Ｍ７を介して得られる車速の実変動に相当するる
波車速信号とに基づいて、付加積分型最適レギュレータ
である制御手段Ｍ５が開度調節手段Ｍ１をフィードバッ
ク制御するのである。

従って本発明の自動車用速度制御装置は、各種外乱の影
響を除去した正確なスロットルバル１間度と車速とに基
づいて、制御特性および乗り心地を両立させた好適な速
度制御を実現するよう動く。

以上のように本発明の各構成要素が作用することにより
、本発明の技術的課題が解決される。

［実施例］ 次に、本発明の好適な実施例を図面に基づいて詳細に説
明する。第２図は本発明一実施例における自動車用速度
制ｍ装置のシステム構成図、第３図は自動車の定速走行
に関する系の制御−〔デルを示づ一制御系統図、第４図
はシスデム同定の説明に用いるブロック線図、第５図は
ディジタルフィルタの説明に用いるブロック線図、第６
図〜第１０図は本発明一実施例において電子制御装置に
より実行される制御を示すフローチャートであって、以
下この順に説明する。

自動車用速度制御装置１は、エンジン２のスロットルバ
ルブ３の開度を図示しないアクセルペダルとは独立に調
節するホールド型のアクチュエータ４、該スロットルバ
ルブ３の開度を検出するスロットルポジションセンサ５
、該スロットルポジションセンサ５の出力信号をろ波す
るアクティブフィルタ６、自動車の速度を検出する車速
センサ７、車室内に配設された定速走行用のコントロー
ルスイッチ８および電子制御装置（以下単にＥＣＵと呼
ぶ＞１０から構成されている。

アクチュエータ４は、ハウジング１１、バキュームポン
プ１２およびモータ１３から構成されている。ハウジン
グ１１内部はダイヤフラム１５により大気圧室１６とダ
イヤフラム室１７とに区画されている。上記ダイヤフラ
ム１５はリンク機構１８によりスロットルバルブ３に連
結され、該スロットルバルブ３の開度は上記ダイヤフラ
ム１５の変位に対応して変化する。なお、ダイ＼７フラ
ム室１７内には、ダイヤフラム１５を大気圧室１６側に
付勢し、スロットルバルブ３の開度を減少さぜる回転力
を与えるスプリング１９も配設されている。また、ダイ
ヤフラム室１７には、大気を導入する電磁弁であるコン
トロールバルブ２０およびリリースバルブ２１が各々配
設され、さらに、モータ１３により駆動されるバキュー
ムポンプ１２の吸込口に連通する負圧ポート２２も設け
られている。ＥＣＬＪｌｏにより駆動される上記コント
ロールバルブ２０．リリースバルブ２１およびバキュー
ムポンプ］２の動作に伴いスロットルバルブ３の開度は
第１表に示すように変化する。

第１表 上記スロワ１−ルポジシヨンセンザ５は、ボデンショメ
ータを内蔵し、スロットルバルブ３の開度に応じたアナ
ログ信号を出力する。また、上記アナログ信号をろ波す
るアクティブフィルタ６は電圧ソース型（Ｖｏｌｔａｇ
ｅ　　Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄ　　ｖｏｌｔａｇｅ　　５
ｏｕｒｃｅ）の回路方式により構成された２次バターワ
ース・ローパスフィルタであって、その遮断周波数は１
００［Ｈ２］である。すなわら、上記スロットルポジシ
ョンセンサ５の出力するアナログ信号のうら、１００［
＋−ｆＺ］以上の高周波帯域成分を遮断する。車速セン
サ７は、エンジン２の出力軸に連動するスピードメータ
ケーブルにより回転される４極永久磁石と、該４極永久
磁石に近接対向するリードスイッチとから成り、車速に
応じたパルス信号を出力する。

上記各センサからの信号はＥＣＵｌｏに入力され、該Ｅ
ＣＵ１０はアクチュエータ４を駆動制御する。ＥＣＵｌ
ｏは、ＣＰＵ１０ａ、ＲＯＭ１０ｂ、ＲＡＭ１０Ｇを中
心に論理演算回路として構成され、コモンバス１０ｄを
介して入力部１０ｅ、出力部１０ｆに接続されて外部と
の入出力を行なう。

次に、上記ＥＣＬ１１０により行なわれるフィードバッ
ク制御の制御モデルを第３図に基づいて説明する。なお
、第３図に示す制御系はハード的な構成を示すものでは
なく、第６図〜第１０図の各フローヂャートに示す一連
のプログラムの実行により、離散時間系として実現され
る。

第３図に示すように、アクチュエータ４により変更され
たスロットルバルブ開度はスロットルポジションセンサ
ーより検出され、開度信号θとして出力される。ここで
外乱Ｐ１（高周波帯域成分を含む電気的ノイズ）が上記
開度信号θに加わり、外乱を含む開度信号θｎとなるが
、既述したアクティブフィルタ６により１００［Ｈｚ１
以上の高周波帯域成分が除去されて、ろ波開度信号θｆ
として出力される。次に摂動分抽山部Ｐ２において、上
記ろ波開度信号θｆのうち、定常的な基準値（θｆａ）
からの摂動力δθｆが抽出される。これは、既述したよ
うに、非線形なモデルに対して線形な近似の成立する範
囲において、系の動的なモデルを構築したためである。

一方、スロットルバルブ開度の変更に応じて変化した車
速は車速センサにより検出され、車速信号ＳＰＤとして
出力される。ここで外乱Ｐ３（車速セン°す゛自転部分
の偏心に起因する機械的ノイズ）が上記車迷信＠ＳＰＤ
に加わり、外乱を含む車速信号５ＰＤｎとなるが、ディ
ジタルフィルタＰ４により２［ｆ−１ｚ］以上の周波数
帯域成分が除去されて、ろ波車速信号５ＰＤｆとして出
力される。

次に、摂動分抽山部Ｐ５において、上記ろ波車速信号５
ＰＤｆのうち、定常的な基準値（ＳＰＤｆａ）からの摂
動力δ５ＰＤｆが抽出される。

一方、目標車速は目標車速設定部Ｐ６により設定され、
目標車速信号５ＰＤｔとして出力される。

ここで、目標車速設定部Ｐ６は既述したコントロールス
イッチ８に相当する。

積分器Ｐ７は、目標車速信号５ＰＤｔとろ波車速信号５
ＰＯｆとの偏差ｅｒｒを累積して、偏差積分値ｉ　ｅｒ
ｒを算出する。

フィードバック旧決定部Ｐ８は、上述した各摂動力δθ
ｆ、δ５ＰＤｆおよび偏差積分値１ｅｒｒに、後述する
最適フィードバックゲイン「を掛けて、制御量の摂動弁
δθｔ＠算出する。

フィードバック母決定部Ｐ８で算出された制御量の摂動
力δθｔは、上述した両摂動分抽出部Ｐ２、Ｐ５により
選択された定常的な状態に対応した制御量からの摂動力
である。このため、基準設定値加算部Ｐ９は、上記定常
的な状態に対応した基準設定値θｔａを上記摂動力δＯ
１に加算し、アクチュエータ４の制御量θｔを算出する
のである。

以上自動車用速度制御装置のシステム構成および制御系
の構成について説明した。そこで、次に実際のシステム
同定による動的なモデルの構築、最適フィードバックゲ
イン［の搾出およびディジタルフィルタＰ４の構成につ
いて説明する。

まず自動車用速度制御装置の動的なモデルを構築する。

第４図は、１人力１出力の系として定常的な状態にある
自動車用速度制御装置の系を、アクチュエータ４の伝達
関数Ｇａ　（Ｓ）と自動車３０の伝達関数ＧＶ　（Ｓ）
とによりの表現した図である。ここで、伝達関数Ｇａ　
（Ｓ）、Ｇｖ　（Ｓ）は、ある基準動作状態近辺で線形
近似されたものである。

ここで上記両伝達関数Ｇａ　（Ｓ）、Ｇｖ　（Ｓ）は、
システム同定と呼ばれる手法により定めることができる
。本実施例では、過渡応答試験法により同定する。なお
、システム同定の手法は、例えば相良節夫著「システム
同定」　（昭和５６年）社団法人バー１測自動制御学会
等に詳解されており、最小二乗法等により同定すること
もできる。

まず、アクチュエータ４の伝達関数Ｇａ　（Ｓ）を過渡
応答試験法により求める。一般に伝達関数Ｇａ　（Ｓ）
はＳの有理式である次式（３）で与えられる。

Ｇａ　（Ｓ） ＝　（ｂｌ　・Ｓ’−’　十・＋ｂｎ−１・Ｓ十ｂｎ）
／（Ｓ　　−ａｌ　・Ｓｎ−’　十・＋ａｎ−１−３＋
ａｎ）・・・（３） 本実施例ではｎ＝１として、 Ｇａ（Ｓ）＝θ（Ｓ）／θｔ　（Ｓ） ＝ｂ１／（Ｓ＋ａｌ＞　　　　　−（４）と仮定する。

ここで入力θｔ　（Ｓ）にステップ入力信号を加え、そ
の出力θ（Ｓ）が飽和する一定値Ｃの６３．２　［％］
の値に達するまでの時間ｔａを４測する。この時間ｔａ
が上記式（４）の時定数（１／ａｌ＞であり、また上記
一定値Ｃが上記式（４）の飽和値（ｂ１／ａ１＞である
。このように時定数ｔａと飽和値Ｃとを４測すると、ア
クチュエータ４の伝達関数Ｇａ　（Ｓ）は、次式（５）
のように定まる。

Ｇａ　（Ｓ）＝θ（Ｓ）／θｔ　（Ｓ）＝１／　（１＋
０．３ｘＳ）　　　・・・（５）同様の方法により、自
動車３０に関する系の伝達関数ＧＶ　（Ｓ）は、次式（
６）のように定まる。

ＧＶ　（Ｓ） ＝ＳＰＤ　（Ｓ）／θ（Ｓ） ＝１４５．４／　（１＋２５．０７ｘＳ）・・・（６）
ところで、本実施例の制御系においては、既述したＪ、
うに両伝達関数Ｇａ　（Ｓ）、Ｇｖ　（Ｓ）の出力であ
る開度信号θ、車速信＠Ｓ　Ｐ　Ｄは、各々ろ波開度信
号ｏｆ、ろ波車速信号５ＰＤＵとして検出されるので、
以下の説明では上記式（５）。

（６）に代えて、上記両出力を各々ろ波された信号にて
表記した次式（７）、（８）を使用する。

Ｇａ（Ｓ）＝θｆ　（Ｓ）／θｔ　（Ｓ）＝１／　（１
＋０．３ｘＳ）　　　・・・（７）Ｇｖ　（Ｓ） ＝ＳＰＤｆ　（Ｓ）／θ（Ｓ） ＝１４５．４／（１＋２５．０７ＸＳ）・・・（８）ざ
らに、既述した積分器Ｐ７に関し、ステップ的に目標値
が変化する場合を想定した一次の積分を考慮すると、そ
の伝達関数Ｇｉ（Ｓ）は次式（９）のように定まる。

Ｇｉ　（Ｓ）＝ｉｅｒｒ　（Ｓ）／ｅｒｒ　（Ｓ）＝１
／Ｓ　　　　　　　　　　・・・（９）なお、目標車速
信号５ＰＤｔ　（ｔ）、ろ波車速信号５ＰＤｆ　（ｔ）
、偏差ｅｒｒ　（ｔ）の間には次式（１０）のような関
係がある。

ｅｒｒ　（ｔ）＝ＳＰＤｔ　（ｔ）−３ＰＤｆ　（ｔ）
・・・（１０） 上記式（７）〜（９）を各々逆ラプラス変換し、ざらに
上記式（１０）により偏差ｅｒｒ（ｔ）を消去すると、
次式（１１）〜（１３）を得る。

Ｄ・θｆ（ｔ） ＝−３，３３Ｘθｆ（ｔ　）＋３．３３ｘθ１（１）・
・・（１１） Ｄ−３ＰＤｆ（ｔ　） ＝５．８０Ｘθｆ（ｔ　）−０，０４０ＸＳＰＤｆ（ｔ
）・・・（１２） Ｄ−ｉ　ｅｒｒ（ｔ　）＝ＳＰＤｔ（ｔ　）−３ＰＤｆ
（ｔ）・・・（１３） 但し、Ｄは時間微分演算子ｄ／ｄ’ｔを示す。

上記式（１１）〜（１３）を次式（１４）のように行列
表記に改める。

・・・（１４） 上式（１４）の目標車速信号５ＰＤ（ｔ）の項を外乱と
して扱うと、本制御系の連続時間系における状態方程式
は次式（１５）のように求まる。

１）Ｘ（ｔ）＝Ａ−Ｘ（ｔ）＋１Ｂ−ｕ（ｔ）　　・　
（１５）ｕ（ｔ）＝θ１（１）　　　　　　　　　・・
・（１７）次に、上記式（１５）をサンプリング周期Ｔ
（本実施例では２５６　［ｍ５ｅｃ］　）でサンプルし
た離散時間系に変換する。すなわら、上記式（１８）、
（１９）に示す行列Ａ、　ｌｔ３を次式（２０）、（２
１）に従って行列Ｐ、Ｇに変換する。

Ｐ＝ｅｔ１　　　　　　　　　　　　　・　（２０）Ｇ
＝ｆ１ｅ１２ｄτ−［３−（２１＞ 但し、ｔｌ＝Ａ−Ｔ ｔ２＝Ａ・τ さらに、上記式（１５）は線形近似可能な摂動弁δの間
で成立するので、状態変数量Ｘおよび入力である制御ｆ
ｉｕを摂動弁表記に改めると、離散時間系における状態
方程式は次式（２２）のように求まる。

Ｘ　（Ｋ＋１　＞＝Ｐ−Ｘ（に）＋［Ｂ−ｕ（に）　　
・　（２２）ｕ　（Ｋ）−δθｔ（Ｋ＞　　　　　　　
　　−（２４＞このようにして、本実施例の線形近似可
能な範囲における動的なモデルが定まる。

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、ここでは結果のみを示す。

上記式（２２）で表現される可制御な対象において、消
費エネルギを少なく保らなから状態を可能な限り速く零
状態にする。すなわら、次式（２７）の離散型２次形式
評価関数Ｊを最小にする最適制御入力、すなわら制御ｆ
ｆ１ｕ　（Ｋ＞を求める。

ここでＱ、Ｒは重みパラメータ行列を、Ｋは制御開始時
点をＯとするサンプリング回数を各々示す。

この時、最適フィードバックゲインＦはＦ＝　ＣＩＲ十
Ｇ”　−５−Ｇ）’　−６”　−５−Ｐ・・・（２８） で与えられる。ここでＳは、次式（２９）に示す離散型
リカツヂ方程式を満たす止定対称行列である。

Ｓ＝Ｑ＋Ｐ”　−５−Ｐ−Ｐ”　−５−Ｇ・（ｌＲ十Ｇ
”−５−Ｇ）−１・Ｇ”−５−ＩＦ・・・（２９） 本実施例では、状態変数Ｍの個数は３、入力の個数は１
である。そこで、重みパラメータ行列０は３×３半正定
行列、重みパラメータ行列ａ＜は要素１個の正定行列と
して、次式（３０）、（３１）のように定めた。

ＩＲ＝１．０　　　　　　　　　　　　　　・・・（３
１）上記式（２９）〜（３１）よりＳは次式（３２）・
・・（３２） 従って、上記式（２８）より最適フィードバックゲイン
「は次式（３３）のように定まる。

Ｆ＝［０，２２３０，１３８−０，０２９１・・・（３
３） そこで、最適な入力である制御ｆｆ１ｕ（Ｋ＞は、次式
（３４）として求まる。

ｕ　（Ｋ）＝−Ｆ・Ｘ　（Ｋ＞　　　　　　　−（３４
）すなわち、 δθｔ（Ｋ）＝−０，２２３ｘδ／７ｆ（Ｋ）−０，１
３８ｘ６ＳＰＤｆ（Ｋ）　十 〇、０２９ｘ　ｉ　ｅｒｒ（Ｋ）−（３５）次にディジ
タルフィルタＰ４の構成について説明する。ディジタル
フィルタＰ４は、外乱を含む車速信号５ＰＤｎ（Ｓ）を
入力、ろ波車速信号５ＰＤｆ　（Ｓ）を出力とするもの
で、その伝達関数Ｇｆ　（Ｓ）とすると第５図に示すよ
うに表記できる。まず、車速信号に含まれる外乱を除去
するため、上記ディジタルフィルタＰ４の遮断周波数ｆ
Ｃを決定する。該遮断周波数ｆｃは、既述した自動車３
０の伝達関数ＧＶ　（Ｓ）の時定数が２５゜０７でおる
ため（式（８）参照）、本実施例ではその逆数を５０倍
して求めた２　［Ｈｚ］とする。

このように遮断周波数ｆｃを定めると、上記伝達関数Ｇ
ｆ　（Ｓ）の時定数は、その逆数として０゜５と求まる
。したがって、−次の伝達関数０ｆ（Ｓ）は次式（３６
）のように定まる。

Ｇｆ　（Ｓ）＝ＳＰＤｆ　（Ｓ）／５ＰＤｎ　（Ｓ）＝
１／（１＋０．５ｘＳ）　　・・・（３６）上記式（３
６）を逆プラス変換すると、次式（３７）を１！７る。

Ｄ−３ＰＤｆ（ｔ）＝ 一２ｘＳＰＤｆ（ｔ）　＋２ｘＳＰＤｎ（ｔ）　・　（
３７）但し、Ｄは時間微分演算子ｄ／ｄｔを示す。

上記式（３７）より、ディジタルフィルタＰ４の連続時
間系にお【プる状態方程式は次式（３８）のように求ま
る。

Ｄ−Ｘ（ｔ）＝Ａ−Ｘ（ｔ）＋Ｂ−Ｕ（ｔ＞　　−（３
Ｂ＞但し、Ｘ（ｔ）＝ＳＰＤｆ（ｔ＞　　　　　　　・
・・（３９）Ｕ（ｔ）＝ＳＰＤｎ（ｔ）　　　　　　　
　　−（４０）Ａ＝−２・・・（４１） Ｂ＝２　　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４２
）次に、上記（３８）をサンプリング時間−「Ｓ（本実
施例では３２［ｍ５ｅｃｌ＞でサンプルした＠ｒＰ１時
間系に変換する。既述した式（２０＞。

（２１）により係数Ａ、Ｂを係数Ｐ、Ｇに変換すると次
式（４３）を得る。

Ｘ（Ｋ）＝Ｐ−Ｘ（に−１＞　＋Ｇ−ＬＪ（Ｋ−１＞　
　・・・（４３）但し、Ｘ（に−１＞＝ＳＰＤｆ（に−
１）　　　・・・（４４）ＬＪ（Ｋ−１＞＝ＳＰＤｎ（
に−１＞　　　　　　　　　・・−（４５）Ｐ＝０．９
３８　　　　　　　　　　　　　　　・・・（４６）Ｇ
＝０．０６２　　　　　　　　　　　　　　　・・・（
４７）したがって、ろ波車速信号５ＰＤｆ　（Ｋ＞は次
式（４８）のように求まる。

５ＰＤｆ（に） ＝０．９３８ｘＳＰＤｆ（に−１） ＋０．０６２ＸＳＰＤｎ（に−１＞　　　　−（４Ｂ＞
以上、過渡応答試験法を用いたシステム同定による制御
系の動的なモデルの構築、最適フィードバックゲイン「
の算出およびディジタルフィルタＰ４の構成について説
明したが、上記最適フィードバックゲインＦおよびディ
ジタルフィルタＰ４の係数等は予め計算しておき、ＥＣ
Ｕｌｏ内ではその結果だけを用いて制御を行なう。

次に、ＥＣＵｌｏの実行する定速走行処理を第６図〜第
１０図の各フローチャートに従って説明する。なお、現
在の処理で扱われる間を添字（ｉ＞、（ｊ＞、（ｋ）で
、前回の処理で扱われた担を添字（ｉ−１＞、　　（ｊ
−１＞、　　（ｋ−１＞で示す。

まず定速走行５Ｉ！ｌ理を第６図（Ａ＞、（Ｂ）に示す
フローチャートに基づい°Ｃ説明する。

本定速走行処理は、自動車の走行に伴い、所定時間毎に
繰り返して実行される。まずステップ１００では、初期
値設定処理が行なわれる。該初期値設定５Ｉ！ｉ理の詳
細は後述する。続くステップ２００では、各制御のため
に計時を行なうタイマを力ウンｌ〜アップする処理が行
なわれる。次にステップ２１０に進み、定速走行の指令
がコントロールスイツブ８から入力されているか否かが
判定される。肯定判断されると、定速走行を実行するた
めにステップ２２０に進み、アクチュエータ４のリリー
スバルブ２１を閉状態とする処理が行なわれる。次にス
テップ２３０に進み、フラグＦＰＵＭＰが値１にセット
されているか否かが判定される。

フラグＦＰｔＪＭＰはバキュームポンプ１２の作動時（
ＯＮ）は値１にセットされ、一方、停止時（ＯＦＦ）は
値Ｏにリセットされる。上記ステップ２３０にて肯定判
断された場合はステップ２４０に、一方、否定判断され
た場合はバキュームポンプ１２が停止しているものとし
てステップ２７０に進む。バキュームポンプ１２の作動
時に実行されるステップ２４０では、該バキュームポン
プ１２を駆動するモータ１３の通電時間Ｔａ１（ｉ＞だ
け経過したか否かが判定される。肯定判断された場合は
ステップ２５０に進み、一方、否定判断された場合はい
まだ通電が必要なものとしてステップ２７０に進む。既
にモータ１３の通電時間Ｔａ１（ｉ）だけ経過した時に
実行されるステップ２５０では、バキュームポンプ１２
を停止（ＯＦＦ）する処理が行なわれる。続くステップ
２６０ではバキュームポンプ１２の停止に伴い、フラグ
ＦＰＵＭＰを値Ｏにリセットする処理が行なわれる。次
にステップ２７０に進み、フラグＦＣＯＮ丁が値１にセ
ットされているか否かが判定される。

フラグＦＣＯＮＴは、アクチュエータ４のコントロール
バルブ２０が開状態にある場合は値１に、一方、開状態
にある場合は値Ｏにリセットされるフラグである。上記
ステップ２７０で肯定判断された場合はステップ２８０
に進み、一方、否定判断された場合はコントロールバル
ブ２０が閉状態にあるものとしてステップ３１０に進む
。コント１］−ルバルブ２０が開状態にあるとぎに実行
されるステップ２８０では、該コントロールバルブ２０
を開状態に保つ非通電時間Ｔａ２（ｉ＞だ【プ経過した
か否かが判定される。肯定判断された場合はステップ２
９０に進み、一方、否定判断された場合はいまだ開状態
を保つ必要があるものとしてステップ３１０に進む。既
にコントロールバルブ２０の非通電時間Ｔａ２（ｉ）だ
Ｃブ経過したときに実行されるステップ２９０では、コ
ン１−ロールバルブ２０を閉状態とする処理が行なわれ
る。続くステップ３００ではコントロールバルブ２０の
閉鎖に伴い、フラグＦＣＯＮＴを値Ｏにリセットする処
理が行なわれる。

次にステップ３１０に進み、コントロールスイッチ８か
ら目標車速５ＰＤｔを読み込む処理が行なわれる。この
ステップ３１０の処理が既述した目標車速設定部Ｐ６と
して機能する。続くステップ３２０では２０　［ｍ５ｅ
ｃ］経過したか否かがタイマ計時に基づいて判定され、
肯定判断された場合はステップ３３０に、一方、否定判
断された場合はステップ３４０に各々進む。２０［ｍ５
ｅＣ］毎に実行されるステップ３３０では、後述するス
ロットルバルブ開度制御処理におＣプるサンプリング、
演算、制御の回数を計数するカウンタｉの値に１だけ加
算する処理が行なわれる。続くステップ５００では、ス
ロットルバルブ開度制御処理が行なわれる。該スロット
ルバルブ開度制御処理の詳細は後述する。その後、既述
したステップ２００に戻る。

一方、上記ステップ３２０で２０　［ｍ５ｅｃ］経過し
ていないと判定された場合は、ステップ３４０に進む。

ステップ３４０では、３２［ｍ５ｅＣ］経過したか否か
がタイマ開時に基づいて判定され、１肯定判断された場
合はステップ３５０に、一方、否定判断された場合はス
テップ３６０に各々進む。３２　［ｍ５ｅＣ］毎に実行
されるステップ３５０では、後述する車速信号ろ波処理
におけるサンプリング、演算の回数を計数するカウンタ
ｊの値に１だ【ブ加算する処理が行なわれる。続くステ
ップ６００では、車速信号ろ波処理が行なわれる。該車
速信号ろ波処理の詳細は後述する。その後、既述したス
テップ２００に戻る。

一方、上記ステップ３４０で３２　［ｍ５ｅｃ］経過し
ていないと判定された場合は、ステップ３６０に進む。

ステップ３６０では、２５６［ｍ５ｅＣ］Ｍ過したか否
かが９４７５１時に基づいて判定され、肯定判断された
場合はステップ３７０に進み、一方、否定判断され々場
合は既述したステップ２００に戻る。２５６　［ｍ５ｅ
ｃ］毎に実行されるステップ３７０では、後述するスロ
ットルバルブ開度算出処理におけるサンプリング、演算
の回数をｈ！数ツるカウンタにの値に１だけ加算する処
理が行なわれる。続くステップ７００では、ズロットル
バルブ開度算出処理が行なわれる。該スロワ］・ルバル
ブ開度算出処理の詳細は後述する。

その後、既述したステップ２００に戻る。

一方、上記ステップ２１０にて、ブレーキ、パーキング
、クラッチ等の操作に伴う定速走行キャンセル信月が入
力されたと判断された場合は、ステップ３８０に進む。

ステップ３８０では、定速走行を解除するために、まず
、アクチュエータ４のリリースバルブ２１を開状態とす
る処理が行なわれる。次にステップ３９０に進み、バキ
ュームポンプ１２を停止（ＯＦＦ＞する処理が行なわれ
る。続くステップ４００では、上記バキュームポンプ１
２の停止に伴い、フラグＦＰＵＭＰを値Ｏにリセットす
る処理が行なわれる。次にステップ４１０に進み、コン
トロールバルブ２０を同状態とする処理が行なわれる。

続くステップ４２０では、上記コントロールバルブ２０
の解放に伴い、フラグＦＣＯＮＴを値１にセットする処
理が行なわれた後、既述したステップ２００に戻る。

次に、上記定速走行処理中のステップ１００で実行され
る初期値設定処理を第７図のフローチャートに基づいて
説明する。まずステップ１０５では、外乱を含む車速信
号、ろ波車速信号および目標車速の各初期値５ＰＤｎ　
（０）、５ＰＤｆ　（０）、５ＰＤｔを値Ｏｋ：設定す
る処理が行なわれる。

続くステップ１１０では、車速偏差積分的と積分値との
両初期値１ｅｒｒ　（０）、Ｓｅｒ　（０）を値Ｏに設
定する処理が行なわれる。次にステップ１１５に進み、
スロワ１〜ルバルブ開度偏差の初期値ｅｒ　（０）を値
Ｏに設定する処理が行なわれる。

続くステップ１２０では、既述した各カウンタ１゜ｊ、
ｋを１ｉｆＩｏにクリアする処理が行なわれる。次にス
テップ１２５に進み、アクチュエータ４のバキュームポ
ンプ１２を停止（ＯＦ　Ｆ　＞する処理が行なわれる。

続くステップ１３０では上記バキュームポンプ１２の停
止に伴い、フラグＦＰＵＭＰを値Ｏにリセッ］・する処
理が行なわれる。次にステップ１３５に進み、アクチュ
エータ４のコン１−ロールバルブ２０を開状態とする処
理が行なわれる。続くステップ１４０では、上記コント
ロールバルブ２０の開状態に伴い、フラグＦ　ＣＯＮ　
−ｒを値１にセットする処理が行なわれる。ざらにステ
ップ１４２に進み、既述したコントロールバルブ２０の
非通電時間Ｔａ２（ｉ＞を値Ｏに設定する処理が行なわ
れる。次にステップ１４５に進み、アクチュエータ４の
リリースバルブを２１を開状態とする処理が行なわれる
。続くステップ１５０では計時用のタイマをクリアする
処理が行なわれた後、本初期値設定処理を終了し、制御
は既述した定速走行処理に移行する。

既述した定速走行処理中のステップ５００で実行される
スロットルバルブ開度制御処理を第８図。

（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）、に示すフローチャートに基づ
いて説明する。まずステップ５０２では、スロットルバ
ルブ開度綽出処理（ステップ７００）で算出された最適
なスロットルバルブ開度０１（ｉ）およびスロットルポ
ジションセンサ５で検出されたアクティブフィルタ６で
ろ波されたろ波開度信号ｏｆ　（ｉ）を読み込む処理が
行なわれる。

続くステップ５０４ではスロットルバルブ開度偏差ｅｒ
（ｉ）を次式（４９）のように算出する処理が行なわれ
る。

ｅｒ（ｉ）＝θｔい）−ｏｆ（ｉ＞　・−（４９）次に
ステップ５０５に進み、上記スロットルバルブ開度偏差
ｅｒ（ｉ）がＯであるか否かが判定される。肯定判断さ
れた場合はステップ５０５ａに、一方、否定判断された
場合はステップ５０６に各々進む。スロットルバルブ開
度が最適なスロットルバルブ開度θｔ（ｉ）に一致して
いるときには、アクチュエータ４の作用によりスロット
ルバルブ開度を保持するために、ステップ５０５ａ〜５
０５ｄの各処理が行なわれる。すなわら、バキュームポ
ンプ１２を停止（ＯＦＦ＞させ（ステップ５０５ａ）、
フラグＦＰＵＭＰを値Ｏにリセツトシ（ステップ５０５
ｂ）、さらに、コントロールバルブ２０を閉状態としく
ステップ５０５Ｇ＞、フラグＦＣＯＮＴを値Ｏにリセッ
トした後、一旦本スロットルバルブ開度制御ｌ処理を終
了する。

一方、スロットルバルブ開度偏差ｅｒ（ｉ）が０でない
場合に実行されるステップ５０６では、上記スロットル
バルブ開度偏差ｅｒ（ｉ）が正であるか否かが判定され
、肯定判断された場合はステップ５０８に、一方、否定
判断された場合はステップ５４８に各々進む。すなわら
、スロットルバルブ開度を増加する必要がある場合には
、ステツブ５０８〜５３６の各処理が実行され、ＰＩＤ
制御されるバキュームポンプ１２の作動によりアクチュ
エータ４がスロットルバルブ３を開く。一方、スロット
ルバルブ開度を減少する必要がある場合には、ステップ
５４８〜５７６の各処理が実行され、ＰＩＤ制御される
コントロールバルブ２０を開状態とすることによりアク
チュエータ４がスロットルバルブ３を閉じる。

バキュームポンプ１２を作動させるときに実行されるス
テップ５０８では、まず比例項５１（ｉ）を次式（５０
）のように算出する処理が行なわれる。

５ｌ（ｉ＞＝ＫＰＶｘｅｒ（ｉ）　　　　　＝−（５０
）但し、ＫＰＶ・・・バキュームポンプの比例ゲイン定
数 続くステップ５１０では積分値５ｅｒ（ｉ）を次式（５
１）のように算出する処理が行なわれる。

５ｅｐ（ｉ）＝ｓｅｒ（ｉ−１）＋ｅｒ（ｉ＞　　・・
・（５１）次に、ステップ５１２に進み、積分項３２（
ｉ）を次式（５２）のように算出する処理が行なわれる
。

５２（ｉ＞＝ＫＩＶｘｓｅｒ（ｉ＞　　　−（５２）但
し、ＫＩＶ・・・バキュームポンプの積分ゲイン定数 続くステップ５１４では微分値ｄｅｒ（ｉ）を次式（５
３）のように算出する処理が行なわれる。

ｄｅｒ（ｉ）＝ｅｒ（ｉ）−ｅｒ（ｉ−１＞　　　・・
１５３）次に、ステップ５１６に進み微分項ｓ３（＋＞
を次式（５４）のように算出する処理が行なわれる。

３３　（ｉ＞＝ＫＤＶｘｄｅｒ　（ｉ＞　　　・・−（
５４）但し、ＫＤＶ・・・バキュームポンプの微分ゲイ
ン定数 続くステップ５１８ではバキュームポンプ駆動デユーテ
ィ比ＤＵＴＹ１　（ｉ　＞を次式（５５）のように算出
する処理が行なわれる。

ＤＵＴＹ　１　（ｉ）　＝ ３１（ｉ＞＋３２（ｉ）＋３３（ｉ）＋ＤＯ１・・・（
５５）但し、ＤＯｌ・・・バキュームポンプオフセット
デユーティ比 次にステップ５２０に道み、バキュームポンプ１２を上
記デユーティ比ＤＵＴＹ１（ｉ）で駆動するため、モー
タ１３への通電時間Ｔａ１（ｉ）を次式（５６）のよう
に算出する処理が行なわれる。

Ｔａ１　　（ｉ）＝２０ＸＤＵＴＹ１　　（ｉ）−（５
６）続くステップ５２２では、上記通電時間Ｔａ１（ｉ
）が２０　［ｍ５ｅｃ］以下であるか否かが判定され、
肯定判断された場合はステップ５２６に進む。一方、ス
テップ５２２で否定判断された場合はステップ５２４に
進み、通電時間Ｔａ１（ｉ）を２０　［ｍ５ｅｃｌに設
定して最大値保障をした復、ステップ５２６に進む。続
くステップ５２６では、上記通電時間Ｔａ１（ｉ＞が正
であるか否かが判定され、肯定判断された場合はステッ
プ５２８に、一方、否定判断された場合はステップ５３
２に各々進む。通電時間Ｔａ１（ｉ＞が正である場合に
実行されるステップ５２８では、該通電時間に亘ってモ
ータ１３に通電することによりバキュームポンプ１２を
作動（ＯＮ）ざぜる処理が行なわれる。続くステップ５
３０では、−り記バキュームポンプ１２の作動（伴いフ
ラグＦＰＵＭＰを値１にセットする処理が行なわれた後
、一旦本スロツトルバルブ開度制御処理を終了する。一
方、上記ステップ５２６で通電時間Ｔａ１（ｉ＞が正で
ないと判定された場合にはステップ５３２に進み、該通
電時間Ｔａ１（ｉ＞を値Ｏに設定して最小値保障をする
。次にステップ５３４に進み、モータ１３への通電を中
止することによりバキュームポンプ１２を停止（ＯＦＦ
＞させる処理が行なわれる。続くステップ５３６では、
上記バキュームポンプ１２の停止に伴い、フラグＦＰＵ
ＭＰを値Ｏにリセットする処理を行なった後、一旦本ス
ロットルバルブ開度制御処理を終了する。

一方、上記ステップ５０６で否定判断された場合、すな
わち、コントロールバルブ２０を開状態としてスロット
ルバルブ開度を減少させるときにはステップ５４８に進
む。まず比例項５１（ｉ）を次式（５７）のように算出
する（ステップ５４８）。

Ｓｌ　（ｉ＞＝ＫＰＣｘｅｒ　（ｉ＞　　　　・　＜５
７＞但し、ＫＰＣ・・・コントロールバルブの比例ゲイ
ン定数 次に、積分値５ｅｒ（ｉ＞を次式（５８）のように算出
する（ステップ５５０）。

５ｅｐ（ｉ）＝ｓｅｒ（ｉ−１）＋ｅｒ（ｉ）　　＝−
（５８）次に、積分項３２（ｉ）を次式（５９）のよう
に算出する（ステップ５５２）。

３２（ｉ）＝ＫＩＣｘｓｅｒ（ｉ＞　　　・・・（５９
）但し、ＫＩＣ・・・コントロールバルブの積分ゲイン
定数 次に、微分値ｄｅｒ（ｉ）を次式（６０）のように算出
する（ステップ５５４）。

ｄｅｒ（ｉ）＝ｅｒ（ｉ）−ｅｒ（ｉ−１＞　　　・・
・（６０）次に、ステップ５５６に進み微分項３３（ｉ
）を次式（６１）のように算出する（ステップ５５６）
。

３３　（ｉ）＝ＫＤＣｘｄｅｒ　（ｉ＞　　　・・・（
６１）但し、ＫＤＣ・・・コントロールバルブの微分ゲ
イン定数 次にコントロールバルブ２０の駆動デユーティ比ＤＵＴ
Ｙ２　（ｉ　＞を次式（６２）のように算出する（ステ
ップ５５８）。

ＤＵＴＹ２（ｉ＞＝ Ｓｌ（ｉ）＋３２（ｉ）＋８３（ｉ）　＋ＤＯ２・・・
（６２）但し、ＤＯ２・・・コントロールバルブのオフ
セラ１−デユーティ比 次にコントロールバルブ２０を上記デユーティ比ＤＬＪ
ＴＹ２（ｉ＞で駆動するため、非通電時間Ｔａ２（ｉ）
を次式（６３）のように算出する（ステップ５６０）。

Ｔａ２　（ｉ　）＝２０ｘＤＵＴＹ２　（ｉ　＞−（６
３）次に、上記非通電時間Ｔａ２（＋）が２０［ｍ５ｅ
ｃ］を越える場合には最大値保障される（ステップ５６
２，５６４＞。上記非通電時間Ｔａ２（ｉ）が正の場合
には、コントロールバルブ２０が非通電により閉状態と
され、ざらに、フラグ１：Ｃ０ＮＴが値１にセットされ
る（ステップ５６６゜５６８．５７０）。その後、−量
水スロットルバルブ開度制御処理を終了する。なお、非
通電時間Ｔａ２（ｉ＞が正でない場合には最小値保障さ
れた後、コントロールバルブ２０は通電により閉状態と
され、ざらに、フラグＦＣＯＮＴが値Ｏにリセットされ
る（ステップ５７２，５７４．５７６＞。その後、−量
水スロットルバルブ開°度制御１９ａ理を終了し、制御
は既述した定速走行処理に移行する。

次に、既述した定速走行処理中のステップ６００で実行
される車速信号ろ液処理を第９図に示すフローチャート
に基づいて説明する。水車速信号ろ液処理が、既述した
ディジタルフィルタＰ４として機能する。まずステップ
６１０では、外乱を含む車速信号５ＰＤｎ（ｊ−１＞を
読み込む処理が行なわれる。続くステップ６２０では、
ろ波車速信号５ＰＤｆ（ｊ）を既述した式（４８）に従
って次式（６４）のように算出する処理が行なわれる。

５ＰＤｆ（ｊ）＝ ＫｆｌｘＳＰＤｆ（ｊ−１＞　＋Ｋｆ２ｘＳＰＤｎ（ｊ
−１＞・・・（６４） 但し、Ｋｆ１＝０．９３８ Ｋｆ２＝０．０６２ その後、−量水車速信号ろ液処理を終了し、制御は既述
した定速走行処理に移行する。

次に、既述した定速走行処理のステップ７００で実行さ
れるスロットルバルブ開度算出処理を第１０図のフロー
チャートに基づいて説明する。まずステップ７１０では
、アクティブフィルタ６でろ波されたろ波開度信号θｆ
　（ｋ）　、上述した車速信号ろ液処理により求められ
たろ波車速信号５ＰＤＩ’（ｋ）および車速偏差積分値
１ｅｒｒ（ｋ−１）を読み込む処理が行なわれる。続く
ステップ７２０では、ろ波開度信号の摂動分δθｆ　（
ｋ）およびろ波車速信号の摂動分δ５ＰＤｆ　（ｋ）を
次式（６５）、（６６）のように算出する処理が行なわ
れる。

δθｆ（ｋ）＝θｆ　（ｋ）−θｆａ　　　−（６５）
δ５ＰＯｆ（ｋ）＝ＳＰＯｆ（ｋ）−３ＰＤｆａ　　・
　（６６）但し、θｆａ・・・定常的な基準値（本実施
例では０゜７　［Ｖ］　） ５ＰＤｆａ・・・定常的な基準値（本実施例では７０［
Ｋｍ／ｈ］） なお、本ステップ７２０の処理が既述した摂動分抽山部
Ｐ２．Ｐ５として機能する。次にステップ７３０に進み
、車速の偏差ｅｒｒ（ｉ）を次式（６７）のように算出
する処理が行なわれる。

ｅｒｒ（ｋ）＝ＳＰＤｔ−３ＰＤｆ（ｋ）　　・・・（
６７）続くステップ７４０では、上記偏差ｅｒｒ（ｋ）
にサンプリング周期Ｔを掛けた値を累積して次式（６８
）のように車速偏差積分値１ｅｒｒ（ｋ）を算出する処
理が行なわれる。

ｉ　ｅｒｒ（ｋ）＝ｉｅｒｒ（ｋ−１）　＋ｅｒｒ（ｋ
）ｘ−ｒ・・・（６８） なお、本ステップ７４０の処理が既述した積分器Ｐ７と
して機能する。次にステップ７５０に進み、制御量の摂
動分、すなわち最適なスロットルバルブ開度の摂動分δ
θｔ　（ｋ）を既述した最適フィードバックゲイン［を
使用して、既述した式（３５）に従い、次式（６９）の
ように算出する処理が行なわれる。

δθｔ　（ｋ） ＝Ｆ１１Ｘδθｆ（ｋ）＋Ｆ１２ｘδ５ＰＤｆ（ｋ）＋
Ｆ１３ｘ　ｉ　ｅｒｒ（ｋ）　　　　　　　　・−（６
９）但し、Ｆ１１＝−０，２２３ Ｆ１２＝−０，１３８ Ｆ１３＝０．０２９ なお、本ステップ７５０の処理が既述したフィードバッ
ク聞決定部Ｐ８として機能する。続くステップ７６０で
は、上記摂動分δθｔ　（ｋ）に基準設定値θｔａを加
算して次式（７０）のように制御量、すなわち最適なス
ロットルバルブ開度θｔ　（ｋ）を算出する処理が行な
われる。

θｔ（ｋ）＝δθｔ　（ｋ）十θｔａ　　　　　−（７
０）但し、本実施例ではθｔａ＝０．７　［Ｖ］である
。

なＪ３、本ステップ７６０の処理が、既述した基準設定
値加算部Ｐ９として機能する。その俊、−量水スロット
ルバルブ開度算出処理を終了し、制御は既述した定速走
行処理に移行する。

なお本実施例において、アクチュエータ４が開度調節手
段Ｍ１に、スロットルポジション５が開度検出手段Ｍ２
に、車速センサ７が車速検出手段Ｍ３に、コントロール
スイッヂ８が車速設定手段Ｍ４に各々該当し、ＥＣＵｌ
ｏの実行する処理（ステップ２２０，２３０，２４０，
２５０，２６０．２７０．２８０，２９０，３００，３
１０゜３２０．３３０，３６０，３７０，５００．７０
０）が制御手段Ｍ５として機能する。また、アクティブ
フィルタ６が開度信号ろ波手段Ｍ６に該当し、ＥＣ，Ｕ
ＩＯの実行する処理のうち（ステップ６１０．６２０＞
が車速信号ろ波手段Ｍ７として、（ステップ７３０．７
４０＞が偏差累積部Ｍ８として、（ステップ７５０，７
６０＞がフィードバック辺決定部Ｍ９として各々機能す
る。

以上説明したように本実施例は、アクティブフィルタ６
を介して（ｑられるろ波開度信月θｆおよびディジタル
フィルタとして構成した車速信号ろ波処理（ステップ６
００）でろ波されたろ波車速信号５ＰＤｆに基づき、最
適フィードバックゲイン［を使用してアクチュエータ４
の制御量θｔを算出するよう構成されている。このため
、検出信号に含まれる電気的もしくは機械的な外乱が除
去されるので、第１１図のタイミングチャー１−に示す
ように、時刻Ｔ１１以後の定速走行時のスロットルバル
ブ開度θは急変せず、安定した値を保つ。

したがって、エンジン２のトルク変動の減少により乗り
心地が向上する。

なお、従来のように開度信号、車速信号を、ろ波されな
いノイズを含んだままの状態で制御に使用すると、第１
２図のタイミングチャートに示すように、時刻Ｔ１２以
後の定速走行時にはスロ開度〜ルバルフ間度θが常時急
変していた。このため、エンジン２のトルク変動に伴う
車両前後方向加速度の変化（領謂ナージ現象）が生じ、
乗り心地を著しく低下させていた。

一方、ディジタルフィルタＰ４（ＥＣＵＩＯの実行する
ステップ６００で実現される。）の遮断周波数ｆｃを本
実施例の値より低く設定した比較例を第１３図のタイミ
ングチャートに示す。本実施例では、遮断周波数ｆｃを
２　［Ｈ２］としているので、ディジタルフィルタＰ４
の伝達関数Ｇｆ（Ｓ）の時定数は０．５であるが、この
比較例では遮断周波数ｆｃを０．５［Ｈｚ］としたため
、そのディジタルフィルタの伝達関数Ｇｆ　（Ｓ）の時
定数は２と大きく変更されている。この比較例のような
ディジタルフィルタを使用すると、第１３図に示すよう
に、時刻Ｔ１３以後の定速走行時におけるスロットルバ
ルブ開度θは大きく変動してしまう。これは、ディジタ
ルフィルタの伝達関数Ｇｆ　（Ｓ＞の構築が、自動車３
０の動的なモデルに基づいてなされず、必要な車速信号
も除去されてしまったことに起因する。従って、ディジ
タルフィルタＰ４の遮断周波数ｆｃは、既述したように
、自動車３０の動的なモデルのの伝達関数ＧＶ　（Ｓ）
の時定数の逆数の５０〜１００倍程度の範囲の値に設定
した場合に、良好な効果を奏する。

さらに、本実施例ではバタワースの設計条件に基づくア
クディプフィルタ８を使用しているため、遮断周波数（
本実施例では１００［Ｈｚ］）以上の周波数帯域成分の
除去特性および過渡応答特性を両立させたろ波作用によ
り、実際のスロットルバルブ開度を良好に反映したろ波
開度信号θｆを得ることができる。

また、本実施例の制御では、古典制御理論に基づく中線
なフィードバック制御に代えて、付加積分型最適レギュ
レータであるＥＣＵＩＯによる制御を行なうため、応答
性・追従性が向上する。これは、自動車の定速走行に関
する系の動的なモデルを構築し、アクティブフィルタ６
によりろ波したろ波開度信号θｆ１．ディジタルフィル
タＰ４によりろ波したろ波車速信号５ＰＤｆおよび車速
偏差積分値ｉ　ｅ　ｒ　ｒを状態変数ｍとし、Ｒ適フィ
ードバックゲイン「を用いてアクチュエータべの制御ｍ
θｔを算出するためである。しかも、上記両ろ波信＠Ｏ
ｆ、５ＰＤ１’を得る場合の遮断周波数が、アクチュエ
ータ４、自動車３０の動的なモデルの時定数に基づいて
定められていることにも起因する。

ざらに、本実施例ではＥＣＵｌｏにおける最適フィード
バックゲイン「の算出およびディジタルフィルタＰ４と
して機能する車速信号ろ液処理（ステップ６００）の構
成が、各々現代制御理論およびディジタル信号処理の手
法に基づいて論理的になされている。従って、従来の制
御系の設計のように、設８１者の経験等に基づく試行ｔ
Ｈ誤的な作業が不用となるので、制御系の設計・開発工
数および費用を低減できる。

以上本発明の実施例について説明したが、本発明はこの
ような実施例に何等限定されるものではなく、本発明の
要旨を逸脱しない範囲内において種々なる態様で実施し
得ることは勿論である。

発明の効果 以上詳記したように本発明の自動車用速度制御装置は、
自動車の車速を目標車速とするよう制御手段がフィード
バック制御するに際し、車速検出手段から車速信号ろ波
手段を介しては１ｑられるろ波車速信号と車速設定手段
の出力する目標車速信号とに基づいて偏差累積部が車速
偏差積分値を算出し、さらに開度検出手段から開度信号
ろ波手段を介して得られるる波開度信号、上記ろ波車速
信号および上記中速偏差積分値と最適フィードバックゲ
インとに基づいてフィードバック量決定部が制御■を算
出して開度調節手段に出力するよう構成されている。こ
のため、車速およびスロットルバルブ開度の検出値に含
まれる機械的もしくは電気的な要因による誤差を除去し
たろ波車速信号およびろ波開度信号に基づき、最適フィ
ードバックゲインを使用して制御量を算出するので、上
記誤差による制御量の不必要な急変を防止できる。した
がって、内燃機関の駆動力変動の低減により乗り心地が
向上すると共に、速度制御の応答性・追従性を高水準に
維持できるという優れた効果を奏する。

また、最適フィードバックゲインを有効に使用している
ので、平坦路走行時だけでなく、登板時もしくは降板時
にも良好な制御特性を発揮した定速走行が可能となる。

ざらに、スロットルバルブ開度の必要な変更がなくなる
ので、開度調節手段を構成する各種機器の信頼性および
耐久性が向上する。

また、自動車の定速走行に関する系の動的なモデルに基
づく最適フィードバックゲインを使用し、さらに、ろ波
する第１および第２の周波数帯域成分を上記モデルの時
定数に応じて定めているので、制御系設泪開発工数を低
減できるという利点も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の内容を概念的に例示した基本的構成図
、第２図は本発明一実施例のシステム構成図、第３図は
同じくその制御系統図、第４図は同じくその系のモデル
を同定するのに用いたブロック線図、第５図は同じくそ
のディジタルフィルタを説明するためのブロック線図、
第６図〜第１０図は同じくその制御を示すフローチャー
ト、第１１図は同じくその制御特性を示すタイミングチ
ャート、第１２図は従来の制御の様子を示すタイミング
チャート、第１３図は比較例の制御の様子を示すタイミ
ングチャートである。 Ｍｌ・・・開度調節手段 Ｍ２・・・開度検出手段 Ｍ３・・・中速検出手段 Ｍ４・・・車速設定手段 Ｍ５・・・制御手段 Ｍ６・・・開度信号ろ波手段 Ｍｌ・・・車速信号ろ波手段 Ｍ８・・・偏差累積部 Ｍ９・・・フィードバック間決定部 １・・・自動車用速度制御ｌ装置 ２・・・エンジン ３・・・スロットルバルブ ４・・・アクチュエータ ５・・・スロットルポジションセンサ ６・・・アクティブフィルタ ７・・・車速センサー ８・・・コントロールスイッチ １０・・・電子制御装置（ＥＣＵ） １０ａ−ＣＰＵ １０ｂ・・・ＲＯＭ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　内燃機関のスロットルバルブ開度を、外部からの制
   御量に従って変更する開度調節手段と、該スロットルバ
   ルブ開度を検出して開度信号を出力する開度検出手段と
   、 上記スロットルバルブ開度に応じた速度で走行する自動
   車の車速を検出して車速信号を出力する車速検出手段と
   、 上記自動車の設定された目標車速を目標車速信号として
   出力する車速設定手段と、 自動車の定速走行に関する系の動的なモデルに基づいて
   予め定められた最適フィードバックゲインを使用して、
   上記車速が上記目標車速となるように上記開度調節手段
   をフィードバック制御する付加積分型最適レギュレータ
   である制御手段と、を具備した自動車用速度制御装置で
   あって、さらに、上記開度信号を入力し、上記開度調節
   手段の動的なモデルの時定数に応じて定まりスロットル
   バルブ開度の実変動に相当する第１の所定周波数帯域成
   分をろ波開度信号として上記制御手段に出力する開度信
   号ろ波手段と、 上記車速信号を入力し、上記自動車の動的なモデルの時
   定数に応じて定まり車速の実変動に相当する第２の所定
   周波数帯域成分をろ波車速信号として上記制御手段に出
   力する車速信号ろ波手段と、を有し、 しかも、上記制御手段が、 上記目標車速信号と上記ろ波車速信号との偏差を累積し
   て車速偏差積分値を算出する偏差累積部と、 該車速偏差積分値、上記ろ波開度信号および上記ろ波車
   速信号と前記最適フィードバックゲインとから制御量を
   算出して上記開度調節手段に出力するフィードバック量
   決定部と、 を備えたことを特徴とする自動車用速度制御装置。