WO2004006029A1

WO2004006029A1 - プラントの制御装置

Info

Publication number: WO2004006029A1
Application number: PCT/JP2003/006628
Authority: WO
Inventors: Takahide Mizuno; Yuji Yasui; Yoshihisa Iwaki
Original assignee: Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha
Priority date: 2002-07-05
Filing date: 2003-05-28
Publication date: 2004-01-15
Also published as: DE60334432D1; EP1422584A1; EP1422584A4; JP2004036556A; EP1422584B1; CA2458149A1; EP1422584A8; US7124015B2; CN1552004A; CN1285015C; CA2458149C; US20040199323A1; JP3942970B2

Abstract

　適応制御器により制御対象であるプラントを制御する場合において、スパイク状の外乱が加わったときにおける過剰な補正を抑制し、良好な制御性を維持することができるプラントの制御装置を提供する。検出当量比ＫＡＣＴがハイパスフィルタ３３に入力され、ハイパスフィルタ出力ＫＡＣＴＨＰがパラメータ調整機構４２に入力される。パラメータ調整機構４２は、モデルパラメータベクトルの更新成分ｄθに補正係数ＫＩＤを乗算して補正更新成分ＫＩＤ・ｄθを算出し、これをモデルパラメータベクトルの前回値θ(k-1)に加算して、今回値θ(k)を算出する。補正係数ＫＩＤは、ハイパスフィルタ出力ＫＡＣＴＨＰの絶対値が大きくなるスパイク応答出力を検出したときに「１．０」から「０」に近い値に変更される。

Description

明細書発明の名称

プラン卜の制御装置技術分野

本発明は、プラントの制御装置に関し、特にプラントをモデル化した制御対象モデルのモデルパラメ一夕を同定し、該同定したモデルパラメ一夕を用いて制御を行う適応制御器を備えたものに関する。背景技術

制御対象モデルのモデルパラメータを同定する同定器として機能するパラメ一タ調整機構を備えた適応制御器により、内燃機関に供給する混合気の空燃比を制御する制御装置が、例えば特開平 1 1一 73206号公報に示されている。この制御装置では、機関の排気系に設けられた空燃比センサにより検出される空燃比に応じて、適応制御器により適応補正係数 KSTRが算出され、この適応補正係数 K S T Rにより機関に供給する燃料量が補正される。

上記従来の制御装置を、車両に搭載された内燃機関の制御に適用した場合、ァクセルペダルを急激に戻す減速時ゃシフトチェンジ時などにおいて、 N〇xの排出量が増加するという課題が確認されている。

アクセルペダルを急激に戻した場合には、吸入空気量が急激に減少するとともに、吸気管内壁に付着していた燃料が燃焼室に供給されるため、空燃比センサにより検出される空燃比がスパイク状にリツチ方向へ変化する（急激に突出して元に戻る変化を「スパイク」あるいは「スパイク状の変化」という）。そのため、適応制御器は、これを迅速に補正すべく適応補正係数 KSTRを急激に減少させる。その結果、アクセルペダルの急激な戻し操作直後においては、空燃比がォーバリーンとなり、一時的に NO Xの排出量を増加させている。

図 14A~14 Cは車両走行中における検出当量比 KACT, 適応補正係数 K STR, 目標当量比 KCMD, 車速 VP及び NOx排出量の推移を示す図である。検出当量比 KACTは、空燃比センサにより検出される空燃比を当量比に換算したものであり、図 14 Aに太い実線で示されている。目標当量比 KCMDは、目標空燃比を当量比に変換したものであり、図 14 Aに細い実線で示されている。また適応補正係数 KSTRは、図 14 Aに破線で示されている。図 14 Bに示すようにシフトチェンジが行われると、検出当量比 K ACTのリツチスパイクが発生し、それに伴って適応補正係数 KSTRがリーン方向に急激に変化する。そのため、検出当量比 K A C Tのリツチスパイクの直後にリーンスパイクが発する。その結果、図 14 Cに示すように NOx排出量が一時的に増加する。

内燃機関の空燃比制御に P I D (比例積分微分）制御を適用した場合には、制御の応答が比較的遅いためこのような問題は発生しないが、適応制御器による制御は高い即応性を有するために、上述したような問題が発生していると考えられる。 ' 発明の開示

本発明の目的は、適応制御器により制御対象であるプラントを制御する場合において、スパイク状の外乱が加わったときにおける過剰な補正を抑制し、良好な制御性を維持することができるプラントの制御装置を提供することである。上記目的を達成するため本発明は、プラントをモデル化して得られる制御対象モデルの少なくとも 1つのモデルパラメ一夕（0) を同定する同定手段を備え、該同定手段により同定される少なくとも 1つのモデルパラメ一夕（e) を用いる適応制御器により前記プラントを制御するプラントの制御装置であって、前記プラントの出力を示すパラメ一夕（KACT, KSTR) を監視して、スパイク状の応答出力を検出するスパイク応答検出手段を備え、前記同定手段は、該スパイク応答検出手段によりスパイク状の応答出力が検出されたときは、前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕（0) の更新速度をより遅い速度へ修正する修正手段を含む制御装置を提供する。

この構成によれば、プラントの出力を示すパラメータが監視され、スパイク状の応答出力が検出されたときは、モデルパラメータの更新速度がより遅い速度へ修正される。適応制御器では、モデルパラメ一夕の更新によってプラント出力と制御目標値との制御偏差を減少させる度合いが大きいので、モデルパラメータの更新速度を遅い速度に修正することにより、制御の追従性が一時的に低下する。その結果、プラント出力のスパイク状の応答に対応した過剰な補正が抑制され、良好な制御性を維持することができる。

好ましくは、前記同定手段は、前記少なくとも 1つのモデルパラメータに対応する少なくとも 1つの更新成分（d S) を算出する更新成分算出手段と、該少なくとも 1つの更新成分（d e) に補正係数（K I D) を乗算することにより、少なくとも 1つの補正更新成分（K I D ' d e) を算出する更新成分補正手段とを有し、該少なくとも 1つの補正更新成分（K I D ' d 0) を前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕の前回値 (Θ (k-D) に加算することにより、前記少なくとも 1つのモデルパラメータの今回値（Θ 0 ) を算出し、前記修正手段は、前記スパィク状応答検出手段によりスパイク状の応答出力が検出されたときは、前記補正係数（K I D) をその絶対値が減少するように修正する。

この構成によれば、少なくとも 1つのモデルパラメ一夕の前回値はそのままで、更新成分だけが減少方向に変更されるので、モデルパラメータを所定値に保持する手法に比べて、スパイク状の外乱がなくなった後の制御性や安定性において優れている。

好ましくは、前記スパイク応答検出手段は、前記プラントの出力を示すパラメ一夕（KACT, KSTR) のハイパスフィルタ処理を行うフィルタ手段を有し、該フィルタ手段の出力（KACTHP) に基づいて前記スパイク状応答出力を検出する。

この構成によれば、プラントの出力を示すパラメ一夕のハイパスフィルタ処理が行われ、該ハイパスフィルタ処理後のパラメータに基づいてスパイク状応答の検出が行われるので、定常的な外乱に起因する応答をスパイク状応答と誤判定することがなく、スパイク状応答を正確に検出することができる。

好ましくは、前記スパイク応答検出手段は、前記フィルタ手段の今回の出力（ KACTHP (n), KACTHP L (n)) と、所定時間前に記憶された出力（KA CTHP (n-nHPDl), KACTHP L (n-nHPD2)) の絶対値を平均化することにより平均値（KACTHPAV, KACTHP AVL) を算出する平均値算出手段を有し、前記平均値が所定閾値（KACTTH, KACTTHL) を越えたとき、前記スパイク状応答が出力されたと判定する。

ここで「所定時間」は、前記ハイパスフィルタ処理の遅延特性に応じて設定される時間である。

この構成によれば、フィルタ手段の今回の出力と、所定時間前に記憶された出力の絶対値の平均値が算出され、その平均値が所定閾値を越えたときスパイク状応答が出力されたと判定される。ハイパスフィルタ処理後のパラメ一夕の今回値は、スパイク状応答の場合、スパイクのピークの時点で「0」近傍の値となる可能性が高いので、今回値のみでスパイ状応答か否かの判定を行うと、誤判定となる可能性が高い。そこで、前記所定時間前の記憶値との平均値を用いることにより、スパイク状応答の正確な検出が可能となる。

好ましくは、前記スパイク応答検出手段は、前記スパイク状応答出力の方向を判定し、所定の方向のスパイク状応答出力のみを検出する。

この構成によれば、所定の方向以外の方向のスパイク状応答が出力されたときは、モデルパラメータの更新速度を維持し、所定の方向のスパイク状応答が検出されたときのみモデルパラメータの更新速度を遅くすることが可能となる。

好ましくは、前記プラントの出力を示すパラメータは、前記適応制御器の出力 (KSTR) である。

この構成によれば、適応制御器の出力がプラントの出力を示すパラメ一夕として使用される。適応制御器の出力は、プラントの出力変化に対して迅速に応答するので、プラント出力を示すパラメータとして使用可能である。プラントの出力にノィズが含まれる場合に有効である。

好ましくは、前記プラントは、内燃機関（1) と、該機関に燃料を供給する燃 ' 料供給手段（6) とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比（KACT) を目標空燃比（KCMD) に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメ一夕（KSTR) を算出する。

この構成によれば、内燃機関に供給される混合気の空燃比が適応制御器により制御される。したがって、機関に供給される混合気の空燃比がスパイク状に変化した場合に、過剰な補正が抑制され、良好な制御性を維持することができる。好ましくは、前記ハイパスフィルタ処理のフィルタ特性は前記機関の運転状態

(GA I RCYL) に応じて変更される。

機関負荷が増加するほど、スパイク状応答に含まれる周波数成分が高くなる傾向があるので、そのような傾向に対応してハイパスフィル夕処理の特性を変更することにより、スパイク状応答のより正確な検出が可能となる。

好ましくは、スパイク状応答を検出するための前記所定閾値（KACTTH, KACTTHL) は、前記機関の運転状態（GA I RCYL) に応じて変更される。

機関負荷が減少するほど、スパイク状応答が発生し難くなる傾向があるので、そのような傾向に対応して前記所定閾値を変更することにより、スパイク状応答のより正確な検出が可能となる。図面の簡単な説明

図 1は、本発明の第 1の実施形態にかかる内燃機関及びその空燃比制御装置の構成を示す図である。

図 2は、図 1に示す内燃機関を含む制御系の構成を示すブロック図である。図 3A— 3 Cは、スパイク補正係数（K I D) の設定手法を説明するためのタィムチャートである。

図 4 A及び 4 Bは、本発明の効果を説明するためのタイムチャートである。図 5は、適応補正係数（KSTR) を算出する処理のフローチャートである。図 6は、モデルパラメータを算出する処理のフローチャートである。

図 7は、スパイク補正係数（KI D) を算出する処理のフローチャートである図 8 A— 8 Cは、図 7に示す処理におけるハイパスフィルタ処理後の平均値（ KACTHP AV) 算出方法を説明するためのタイムチャートである。

図 9は、図 7に示す処理におけるスパイク検出を説明するためのタイムチヤ一トである。

図 1 OA及び 10Bは、図 7に示す処理で参照されるテ一プルを示す図である図 1 1は、図 2に示す制御系の構成の変形例を示すブロック図である。

図 12は、本発明の第 2の実施形態にかかる、車両の車線維持装置を含む制御系の構成を示すブロック図である。

図 13は、車両の車線維持装置における検出パラメ一夕（YACT) と、その制御目標値（YCMD) とを説明するための図である。

図 14 A— 14 Cは、従来の制御装置の課題を説明するためのタイムチヤ一トである。発明を実施するための最良の形態

以下本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。

第 1の実施形態

図 1は本発明の第 1の実施形態にかかるプラントの制御装置、すなわち内燃機関（以下「エンジン」という）の空燃比制御装置の構成を示す図である。

6気筒のエンジン 1の吸気管 2にはスロットル弁 3が配されている。スロットル弁 3にはスロットル弁開度（THA) センサ 4が連結されており、スロットル弁開度 THAに応じた電気信号を出力して電子制御ユニット（以下「ECU」という） 5に供給する。

燃料噴射弁 6はエンジン 1とスロットル弁 3との間かつ吸気管 2の図示しない吸気弁の少し上流側に各気筒毎に設けられており、各噴射弁は図示しない燃料ポンプに接続されていると共に ECU 5に電気的に接続されて当該 ECU 5からの信号により燃料噴射弁 6の開弁時間が制御される。

一方、スロットル弁 3の直ぐ下流には吸気管内絶対圧（PBA) センサ 8が設けられており、この絶対圧センサ 8により電気信号に変換された絶対圧信号は前記 ECU 5に供給される。また、その下流には吸気温（TA)センサ 9が取付けられており、吸気温 TAを検出して対応する電気信号を出力して ECU 5に供給する。

エンジン 1の本体に装着されたエンジン水温（TW) センサ 10はサ一ミス夕等から成り、エンジン水温（冷却水温） TWを検出して対応する温度信号を出力して E CU 5に供給する。

ECU5には、エンジン 1のクランク軸（図示せず）の回転角度を検出するクランク角度位置センサ 1 1が接続されており、クランク軸の回転角度に応じた信号が ECU5に供給される。クランク角度位置センサ 1 1は、エンジン 1の特定の気筒の所定クランク角度位置でパルス（以下「CYLパルス」という）を出力する気筒判別センサ、各気筒の吸入行程開始時の上死点（TDC) に関し所定クランク角度前のクランク角度位置で（6気筒エンジンではクランク角 120度毎に） T DCパルスを出力する T DCセンサ及び T DCパルスより短い一定クランク角周期（例えば 30度周期）で 1パルス（以下「CRKパルス」という）を発生する CRKセンサから成り、 CYLパルス、 TD Cパルス及び CRKパルスが ECU 5に供給される。これらのパルスは、燃料噴射時期、点火時期等の各種夕イミング制御及びエンジン回転数（エンジン回転速度） NEの検出に使用される排気管 13には排気中の酸素濃度 (エンジン 1に供給される混合気の空燃比）にほぼ比例した電気信号を出力する空燃比センサ（以下 [LAFセンサ」という ) 17が設けられている。 LAFセンサ 17の下流側には三元触媒 14が設けられている。三元触媒 14は、排気ガス中の HC， CO, NOx等の浄化を行う。

LAFセンサ 17は、 ECU5に接続されており、排気中の酸素濃度に略比例した電気信号を E C U 5に供給する。

エンジン 1は、吸気弁及び排気弁のバルブタイミングを、エンジンの高速回転領域に適した高速バルブタイミングと、低速回転領域に適した低速バルブタイミングとの 2段階に切換可能なバルブタイミング切換機構 30を有する。このバルブタイミングの切換は、弁リフト量の切換も含み、さらに低速バルブタイミング選択時は 2つに吸気弁のうちの一方を休止させて、空燃比を理論空燃比よりリーン化する場合においても安定した燃焼を確保するようにしている。

バルブタイミング切換機構 30は、バルブタイミングの切換を油圧を介して行うものであり、この油圧切換を行う電磁弁及び油圧センサが ECU 5に接続されている。油圧センサの検出信号は ECU 5に供給され、 ECU 5は電磁弁を制御

1の運転状態に応じたバルブ夕イミングの切換制御を行う。なお、図示は省略しているが、排気を吸気管 2に還流する排気還流機構及び燃料タンクで発生する蒸発燃料をキヤニス夕に貯蔵し、適時吸気管 2に供給する蒸発燃料処理装置が設けられている。

また ECU 5には大気圧 PAを検出する大気圧センサ 21が接続されており、大気圧センサ 21の検出信号は、 ECU 5に供給される。

ECU 5は、入力回路、中央処理ユニット（CPU) 、記憶回路、及び出力回路を備えている。入力回路は、上述した各種センサからの入力信号波形を整形して電圧レベルを所定レベルに修正し、アナログ信号値をデジタル信号値に変化する等の機能を有する。記憶回路は、該 CPUで実行される各種演算プログラムや後述する各種マップを記憶する ROM (Read Only Memory) 及び演算結果等を記憶する RAM (Random Access Memory) からなる。出力回路は、燃料噴射弁 6等の各種電磁弁や点火プラグに駆動信号を出力する。

ECU5は、上述した各種センサの検出信号に基づいて、 LAFセンサ 17の出力に応じたフィードバック制御運転領域やオープン制御運転領域等の種々のェンジン運転状態を判別するとともに、エンジン運転状態に応じ、下記式（1) により要求燃料量 TCYLを算出する。要求燃料量 TCYLは、 1つの気筒における 1回の燃焼に必要とされる燃料量である。

TCYL=T I MXKTOTALXKSTR (1)

ここで T I Mは基本燃料量、具体的には燃料噴射弁 6の基本燃料噴射時間であり、エンジン回転数 NE及び吸気管内絶対圧 PB Aに応じて設定された T Iマツプを検索して決定される。 T Iマップは、エンジン回転数 NE及び吸気管内絶対圧 P B Aに対応する運転状態において、エンジンに供給する混合気の空燃比がほぼ理論空燃比になるように設定されている。すなわち、基本燃料量 T IMは、ェンジンの単位時間（1 TDC期間： TDCパルスの発生時間間隔）当たりの吸入空気量（質量流量）にほぼ比例する値を有する。

K T 0 T A Lは、エンジン水温 T Wに応じて設定されるエンジン水温補正係数 KTW, 吸気温 T Aに応じて設定される吸気温補正係数 KTA, 大気圧 P Aに応じて設定される大気圧補正係数 KPA, 排気還流実行中に排気還流量に応じて設定される E G R補正係数 K E G R，蒸発燃料処理装置によるパージ実行時にパージ燃料量に応じて設定されるパージ補正係数 K PUG等の補正係数をすベて乗算することにより算出される補正係数である。

KSTRは、検出当量比 KACT及び目標当量比 KCMDに応じて、後述する適応制御器により算出される適応補正係数であり、前記フィードバック制御運転領域において、検出当量比 K ACTが目標当量比 KCMDに一致するように設定される。

E C U 5は、さらに燃料噴射弁 6により吸気管内に噴射された燃料の一部が、吸気管内壁に付着することを考慮した付着補正演算を実行して、燃料噴射弁 6による燃料噴射時間 TOUTを算出する。付着補正については、例えば特開平 8— 21273号公報に詳細に開示されている。燃料噴射弁 6により、燃料噴射時間 T O U Tに比例する燃料量が吸気管 2内に噴射される。

図 2は、適応制御器による制御を説明するために制御系の要部を示す機能プロック図である。図 2に示す制御系は、適応制御器 31、変換部 32、ハイパスフィル夕 33、乗算器 34、燃料量演算部 35、エンジンシステム 1 a、及び LA Fセンサ 17によって構成される。エンジンシステム l aは、燃料噴射弁 6，吸気管 2，エンジン 1及び排気管 13を含む。適応制御器 31、変換部 32、ハイパスフィルタ 33、乗算器 34、及び燃料量演算部 35は、 ECU 5によって実現される機能ブロックである。

変換部 32は、 L A Fセンサ出力を検出当量比 K ACTに変換する。ハイパスフィルタ 33は、検出当量比 K ACTのハイパスフィルタ処理を行う。適応制御器 31は、逆伝達関数コントローラ 41及びパラメータ調整機構 42とからなる。パラメ一夕調整機構 42は、検出当量比 KACT、適応補正係数 KSTR及びハイパスフィルタ処理された検出当量比 KACTHP (以下「フィルタ処理後当量比 KACTHP」という）に基づいて、モデルパラメータベクトル Θを算出する。モデルパラメータベクトル Θは、後述する制御対象モデルを定義する複数のモデルパラメ一夕を要素とするべクトルである。逆伝達関数コントローラ 41は、目標当量比 KCMD、検出当量比 KACT及び適応補正係数 KSTRの過去値に基づき、モデルパラメ一夕ベクトル 0を用いて、制御対象モデルの伝達関数の逆伝達関数により適応補正係数 KS TRを算出する。乗算器 34は、基本燃料量 T I Μに適応補正係数 KS TRを乗算する。燃料量演算部 3 5は、前記式（1 ) の補正係数 KTOTAL及び要求燃料量 TCYLの演算、並びに付着補正処理を行い、燃料噴射時間 TOUTを算出する。

適応制御器 3 1は、制御対象であるエンジンシステム 1 aをモデル化して得られる制御対象モデルに基づいて、適応補正係数 KS TRの算出を行う。制御対象モデルは下記式（2) により、 3制御サイクルのむだ時間を有する DARXモデル (delayed autoregressive model with exogeneous input：外咅 β入力を持つ自己回帰モデル）として定義されている。

KACT(k) = b 0 XKS TR (k-3) + r 1 XKS TR (k-4)

+ r 2 X K S T R (k-5) 4- r 3 X K S T R (k-6) + s 0 XKACT(k-3)

(2) ここで、 b 0， r l， r 2, r 3, s 0は、パラメ一タ調整機構 42により同定されるモデルパラメ一夕である。また kは、特定の気筒の燃焼サイクルに対応する制御時刻（サンプル時刻）を示す。

モデルパラメ一夕 b 0， r l， 1- 2, r 3，及び s 0を要素とするモデルパラメータべクトル 0 (k)を下記式（3)で定義すると、モデルパラメータべクトル 0 (k)は、下記式（4) 及び（5) により算出される。

Θ (k)^T= [b 0, r l , r 2, r 3 , s O] (3)

Θ (k) = S GM Θ (k-1) + K I D · d Θ (k) (4)

d Θ (k)=KP (k) i d e (k) ( 5)

式（4) の S GMは、下記式（6) により定義される忘却係数行列であり、式 (6) の σは、 0から 1の間の値に設定される忘却係数である。 K I Dは、フィルタ処理後当量比 K AC THPに応じて設定され、検出当量比 K ACTがスパイク状に変化したことを検出したときに、更新べクトル d 0 (k)を減少方向に補正するためのスパイク補正係数である。 d 0 (k)は、モデルパラメータベクトル 0の更新ベクトルである。また式（5) 'の KP (k)は、下記式（7) により定義されるゲイン係数ベクトルであり、式（7) の P (k)は、下記式（8) により定義される 5 次の正方行列である。また i d e (k)は下記式（9) により定義される同定誤差であり、式（9) の K AC THAT (k)は、下記式（1 0) により、最新の（前回の ) モデルパラメータべクトル Θ (k-1)を用いて算出される推定当量比である。

1 0 0 0 0

0 σ 0 0 0

SGM = 0 0 σ 0 0 (6)

0 0 0 σ 0

0 0 0 0 σ

P(k)C(k)

KP(k) =

l+ ^T(k)P(kK(k) (7)

P(k+1) )P(k) (8)

(Εは単位行列）

i d e (k)=KACT(k)-KACTHAT(k) (9)

KACTHAT(k) = 0 (k-lVi (k) (1 0) 上記式（7) 、（8) 及び（1 0) の ζ (k)は、下記式（1 1) で定義される、制御出力（KACT) 及び制御入力（KSTR) を要素とするベクトルである。 ζ (k)^T= [KSTR(k-3), KSTR (k-4) , KSTR (k-5) ,

KSTR (k-6) , KACT (k-3)] (1 1) 式（8) の係数 λ 1， λ 2の設定により、式（4) 〜（1 1) による同定アルゴリズムは、以下のような 4つの同定アルゴリズムのいずれかになる。

λ 1 = 1 , λ 2 = 0 固定ゲインアルゴリズム

λ 1 = 1 , λ 2= 1 最小 2乗法アルゴリズム

λ 1 = 1, λ 2 = λ 漸減ゲインアルゴリズム（λは 0， 1以外の所定値） λ 1 =λ, λ 2 = 1 重み付き最小 2乗法アルゴリズム（λは 0， 1以外の所定値）

本実施形態では、 λ 1 = 1， λ 2 = 0として、固定ゲインアルゴリズムを採用しているが、他のアルゴリズムを採用してもよい。固定ゲインアルゴリズムを採用した場合、正方行列 P (k)は、定数を対角要素とする行列となる。

以上のようにパラメータ調整機構 42は、モデルパラメ一夕べクトルの前回値 Θ (k-1)に忘却係数行列 SGMを乗算し、スパイク補正係数 K I Dにより補正された補正更新べクトル K I D · d 0 (k)を加算することにより、モデルパラメ一夕べクトルの今回値 S (k)を算出する。忘却係数行列 S GMは、同定誤差 i d eの過去値の影響を低減し、モデルパラメ一夕べクトルのドリフトを防止するために導入されたものである。なお、モデルパラメータのドリフトがほとんど起きない場合には、忘却係数行列 S GMを含まない下記式（4 a) により、モデルパラメ一夕べクトル 0 (k)を算出してもよい。

Θ (k) = 9 (k-l) +K I D · d 0 (k) (4 a)

逆伝達関数コントローラ 4 1は、下記式（1 2) が満たされるように、制御入力としての適応補正係数 K S T R (k)を決定する。

KCMD (k)=KACT(k+3) ( 1 2)

式（1 ) を用いると、式（1 2) の右辺は、以下のようになる。

KACT (k+3) = b O XKS TR (k) + r 1 XKS TR (k-1)

+ r 2 XKS TR (k-2) + r 3 XKS TR (k-3) + s 0 XKACT (k) したがって、これより適応補正係数 KS TR (k)を求めると、下記式（1 3) が得られる。

KS TR (k)= ( 1 /b 0) (KCMD (k)- r 1 XKS TR (k-1)

- r 2 XKS TR (k-2)一 r 3 XKS TR (k-3)— s 0 XKACT (k))

( 1 3) すなわち逆伝達関数コント口一ラ 4 1は、式（1 3) により適応補正係数 KS TR (k)を算出している。

ハイパスフィルタ 3 3は、下記式 ( 1 5) によるハイパスフィルタ処理を行う

KACTHP (k) = h 2 0 XKACT (k) + h 2 1 XKACT (k-1)

+ h 2 2 XKACT (k-2) - h 1 1 XKACTHP (k-1) - h 1 2 XKACTHP (k-2) ( 1 5) フィルタ係数 h 1 1 , 1 2, h 2 0, h 2 1 , 及び h 2 2は、実験により決定される。ハイパスフィルタ処理の特性は、これらのフィルタ係数の設定によつて決まる。本実施形態では、後述するようにエンジン運転状態に応じてハイパスフィル夕処理の特性が変更される。図 3 A〜3 Cは、パラメータ調整機構 42におけるスパイク補正係数 K I Dの設定を説明するためのタイムチャートである。図 3 Aは、検出当量比 KACTの推移を示し、リッチ方向のスパイク状の変化（リッチスパイク）及びステップ状の外乱（以下「ステップ外乱」という）を加えたときの変化が示されている。図 3 Bは、フィルタ処理後当量比 KACTHPの絶対値の平均値 KACTHP AV の推移を示す。検出当量比 KACTのリツチスパイク及びステップ外乱に対応して、平均値 KACTHP AVが増加しているが、リッチスパイクに対応する変化の方が、ステップ外乱に対応する変化より大きくなつている。図 3 Cは、スパイク補正係数 K I Dの推移を示す。図示例では、平均値 KACTHP AVが所定閾値 KACTTHを越えたとき、検出当量比 KACTがスパイク状に変化した（スパイク状応答が出力された）と判定し、スパイク補正係数 KI Dを「0. 01」に設定し、それ以外のとき、「1. 0」に設定している。フィルタ処理後当量比 KACTHPの絶対値の平均値 K A C TH P A Vが所定閾値 K A C T THを越えたときにスパイク補正係数 K I Dを「0」としてもよい。ただしその場合には、補正更新ベクトル K I D ' d 0が「0」となり、パラメータ調整機構 42が誤動作し易くなる可能性があるため、スパイク補正係数 K I Dは「0」より若干大きい値に設定することが望ましい。

図 4 Aは、スパイク補正係数 K I Dを採用しない従来の適応制御器により制御した場合の検出当量比 KACTの推移を示すタイムチャートであり、図 4Bは、スパイク補正係数 K I Dを採用した本実施形態の適応制御器により制御した場合の検出当量比 KACTの推移を示すタイムチャートである。なお図 4 A及び 4 B には、参考のために適応補正係数 KSTR及び目標当量比 KCMDの推移も示されている。

図 4 Aでは、検出当量比 K A C Tのリツチスパイクの直後にリーンスパイクが発生しているが、図 4 Bでは検出当量比 KACTのリツチスパイクに応じて適応補正係数 K S T Rが大きく減少することがなく、検出当量比 K A C Tのリ一ンスパイクが表れていない。このように本実施形態では、スパイク状応答出力が検出されたときに、スパイク補正係数 K I Dを小さな値に変更し、モデルパラメータの更新速度を低下させている。これにより、スパイク状応答出力に対して適応制御器が過剰な補正を行うことがなく、良好な制御性を維持することができる。また、ステップ外乱に対しては、本実施形態の適応制御器による制御でも、従来の制御とほぼ同等の定常偏差吸収特性が得られることが示されている。ステツプ外乱の場合は、図 3 Cに示すように、フィルタ処理後当量比 K AC THPの絶対値の平均値 K A C T H P A Vが所定閾値 K A C T T Hを越える期間が短く、制御遅れがあまり大きくならないからである。

次に上述した適応制御器 3 1の機能を実現する、 ECU 5の CPUにおける演算処理を、図 5〜9を参照して説明する。

図 5は、適応補正係数 KS TRを算出する処理のフローチャートである。この処理は、 TDCパルスの発生に同期して（クランク角度 240度毎に）実行される。

ステップ S 21では、図 6に示すモデルパラメ一夕演算処理を実行する。図 6 の処理では、モデルパラメータ b 0， s 0, r l〜r 3が算出され、さらに各パラメ一夕の移動平均値 b 0 AV， s OAV, r 1 AV, r 2 AV, r 3AVが算出される。ステップ S 22では、各パラメ一夕の移動平均値 b 0 AV， s 0 AV , r 1 AV, r 2 AV, r 3 AVを、下記式（21) ， (22) に適用し、第 1 及び第 2の安定判別パラメータ CHKP AR 1、 CHKPAR 2を算出する。

CHKP AR 1 = (r lAV- r 2AV+ r 3AV+ s O AV) /b 0 AV

(21)

CHKPAR 2 = I r 1 AV I + I r 2 AV I + I r 3 AV I (22) ステップ S 23では、第 1の安定判別パラメータ CHKP AR 1が第 1の判定閾値 OKSTR1 (例えば 0. 6) より小さいか否かを判別し、 CHKPAR 1 <OKSTR 1であるときは、さらに第 2の安定判別パラメータ CHKPAR2 が第 2の判定閾値 OKSTR 2 (例えば 0. 4) より小さいか否かを判別する（ステップ S 24) 。ステップ S 23及び S 24の答がともに肯定（YES) であるときは、モデルパラメータは安定であると判定し、ダウンカウンタ NSTRC HKに所定値NSTRSHKO (例えば 4) をセットする（ステップ S 25) とともに、安定判別フラグ F S TRCHKを「0」に設定する（ステップ S 26) 。安定判別フラグ F STRCHKは、「0」に設定されるとモデルパラメータが安定であることを示す。

ステップ S 23または S 24の答が否定（NO) であるときは、ダウンカウンタ NSTRCHKの値が「0」以下か否かを判別する（ステップ S 27) 。最初は、 NSTRCHK>0であるので、ダウンカウンタ NSTRCHKの値を「1 」だけデクリメントし（ステップ S 28) 、ステップ S 30に進む。ダウンカウンタ NSTRCHKの値が「0」となると、ステップ S 27からステップ S 29 に進み、安定判別フラグ F STRCHKを「1」に設定する（ステップ S 29) 続くステップ S 30では、下記式（13 a) により、適応補正係数 KSTRを算出する。式（13 a) は、前記式（13) のモデルパラメータ b 0, r l， r 2, r 3, s 0をそれぞれ移動平均値 b 0 AV， r 1 AV， r 2 AV, r 3 AV , s OAVに置き換え、さらに制御時刻（サンプル時刻） kを制御時刻（サンプル時刻） nに置き換えたものである。制御時刻 kは、特定の気筒の燃焼サイクル (クランク角度 720度）に対応する制御時刻であり、制御時刻 nは TDC周期 (本実施形態ではクランク角度 240度）に対応する制御時刻であり、 n = 3k なる関係がある。

K S T R (n) = (lZb O) (KCMD(n)- r 1 A V X K S T R (n-3)

― r 2 AVXKSTR (n-6) - r 3 AVXKS TR (n-9) - s 0 AVXKACT(n))

(13 a) 続くステップ S 32〜S 37では、適応補正係数 KSTRのリミット処理を行う。すなわち、適応補正係数 KSTRが、目標当量比 KCMDに上限係数〇2 L MTH (例えば 1. 2) を乗算することにより得られる上限値 O 2 LMTHXK CMDより大きいときは、適応補正係数 KS TRをその上限値 O 2 LMTHXK CMDに設定し（ステップ S 32, S 36) 、適応補正係数 KSTRが、目標当量比 KCMDに下限係数 O 2 LMTL (例えば 0. 5) を乗算することにより得られる下限値 O 2LMTLXKCMDより小さいときは、適応補正係数 K STR をその下限値 O 2 LMTLXKCMDに設定する（ステップ S 33, S 35) 。そしてその場合には、上限値または下限値に設定したことを示すために、リミツトフラグ FKS TRLMTを「1」に設定する（ステップ S 37) 。また、適応補正係数 K S T Rが上限値と下限値の間にあるときは、リミットフラグ F K S T RLMTを「0」に設定する（ステップ S 34) 。

図 6は、図 5のステップ S 21で実行されるモデルパラメータ演算処理のフロ一チヤ一トである。

ステップ S41では、初期化完了フラグ F STR I N Iが「1」であるか否かを判別する。初期化完了フラグ F STR I N Iは、モデルパラメータの初期化が完了したとき「1」に設定され、エンジンが停止したときなど、モデルパラメ一夕の初期化が必要となるとき「0」に戻される。

ステップ S 41で F S TR I N I = 0であるときは、モデルパラメ一夕の初期化を行う（ステップ S 44) 。具体的には、メモリに格納されているモデルパラメータ b 0の最新値及び過去値を全て「1. 0」に設定するとともに、移動平均値 b OAVを「1. 0」に設定する。さらに、他のモデルパラメ一夕 r l〜r 3 ，及び s 0の最新値及び過去値を全て「0」に設定するとともに、対応する移動平均値 r lAV, r 2 AV, r 3AV及び s OAVを「0」に設定する。モデルパラメータの初期化終了後は、ステップ S 48に進む。

ステップ S41で FSTR I N I =1であるときは、モデルパラメータの前回算出時から 3TDC期間（TDCパルスの 3周期分の期間、すなわち 1燃焼サイクル）が経過したか否かを判別する（ステップ S 46) 。前記式（2) で定義される制御対象モデルや、式（3) 〜（15) により算出される制御入力が、ある特定の気筒の燃焼サイクルに対応する制御時刻（サンプル時刻） kを用いて定義されているため、本実施形態では、モデルパラメ一夕ベクトル 0、すなわちモデルパラメ一タ b 0， s O, r l〜r 3の算出は、 3 TD C期間に 1回、ある特定の気筒の燃焼サイクルに同期して行う。したがって、ステップ S 46の答が肯定 (YES) であるときは、ステップ S 48及び S 49を実行してモデルパラメ一夕ベクトル 0の算出を行う一方、ステップ S 46の答が否定（NO) であるときは、モデルパラメ一夕ベクトル Θを前回値保持とする（ステップ S 47) 。すなわちステップ S 47では、モデルパラメ一夕 b 0 (n), s 0 (n), r 1 (i！)〜 r 3 (n) を、それぞれ前回値 b 0 (n-1), s 0 (n-1), r 1 (n- l)〜_r 3 (n- 1)に設定する。その後ステップ S 55に進む。

ステップ S 48では、図 7に示す K I D算出処理を実行し、スパイク補正係数 K I Dを算出する。

ステップ S 49では、安定判別フラグ F S TRCHKが「1」であるか否かを判別し、 FSTRCHK=1であつてモデルパラメ一夕が不安定であると判定されたときは、忘却係数行列の忘却係数 σを、不安定状態用の所定値 SGMCHK に設定する（ステップ S 53) 。

ステップ S 49の答が否定（NO) であってモデルパラメ一夕が安定であるときは、アイドルフラグ F I DLEKAFが「1」であるか否かを判別する（ステップ S 50) 。アイドルフラグ F I DLEKAFは、エンジン回転数 NEが所定低回転数 NE I DLより低くかつスロットル弁開度 THAが所定低開度 TH I D Lより小さいとき「1」に設定される。ステップ S 50でアイドルフラグ F I D LEKAFが「1」であるときは、忘却係数 σをアイドル用の所定値 S GM I D Lに設定する (ステップ S 52) 。ステップ S 50でアイドルフラグ F I DLE KAFが「0」であるときは、忘却係数 σを通常の所定値 SGM0に設定する（ステップ S 51) 。ここで、所定値 SGMO, SGM I DL, 及ぴ SGMCHK は、 S GM0>S GM I DL>S GMCHKなる関係を満たすように設定される。不安定な状態となったときは、忘却係数 σをより小さな値に変更することにより、モデルパラメータの過去値の影響度合を低減し、安定状態へ復帰し易くしている。

ステップ S 54では、下記式（4 b) , (5 a) , (7 a) , (9 a) , (1 0 a) , 及び（1 1 a) によるモデルパラメータベクトル、すなわちモデルパラメータ b 0， s 0, r l〜r 3の算出を行う（ステップ S48) 。これらの式は、前記式（4) ，（5) ，（7) ，（9) ，（10) , 及び（1 1) の制御時刻 kを制御時刻 nに置き換えたものである。また式（7 a) は固定ゲインアルゴリズムを採用したため簡略化されており、行列 Pは対角要素が定数の対角行列となつている。 θ (n) = SGM Θ (n-3) +KID-d0 (n) (4b) d Θ (n) = K P (n) i d e (n) (5a) 一 PC (n)

^{K J} 1+ ζΤ(_η)Ρζ(_η) (7a) i d e (n) =KACT(n)— KACTHAT(n) (9a) KACTHAT(n)= θ(η-3)^Τζ(η) (10a) ζ (n) ^T = [KSTR(n— 9)， KSTR(n— 12)， KSTR(n - 15)，

KSTR(n_18)， KACT(n-9)] (11a) 続くステップ S 55では、下記式（25) 〜（29) により、移動平均値 b 0 AV, s 0 AV, r lAV, r 2 A V, 及び r 3 A Vを算出する。

bOAV =∑ b0(n-i)/12 (25)

i=0

11

sOAV =∑ s0(n-i)/'l2 (26)

i=0

n

rlAV =∑rl(n - i)/12 (27)

i=0 r2AV =∑r2(n-i)/l2 (28)

i=0

11

r3AV =∑ r3(n-i)/12 (29)

i=0

移動平均化演算により得られるモデルパラメータ b OAV, s 0 AV, r 1 A V, r 2 AV, 及び r 3 AVを用いて適応補正係数 KSTRを算出することにより、モデルパラメータベクトルを 3 TDC期間に 1回の頻度で更新すること、及び L A Fセンサ 17の口一パスフィルタ特性に起因する適応制御の不安定化を防止することができる。

図 7は、図 6のステップ S 48で実行される K I D算出処理のフローチャートである。

ステップ S 6 1では、初期化完了フラグ F STR I N Iが「1」であるか否かを判別し、 F STR I N I = 0であるときは、各種パラメ一夕の初期化を行う（ステップ S 6 2) 。具体的には、メモリに格納されている検出当量比 KACTの過去値をすベて今回値 KACT (n)に設定し、メモリに格納されているフィルタ処理後当量比 KACTHPの過去値をすベて「0」に設定する。さらにメモリに格納されている目標当量比 KCMDに過去値をすベて検出当量比の今回値 KACT (n)に設定し、スパイク補正係数 K I Dを「1. 0」に設定する。

ステップ S 6 2で F STR I N I = 1であるときは、吸入空気量 G A I RC Y Lが所定吸入空気量 G A I RHP (例えば 1 TDC期間当たり 0. 5 g) より大きいか否かを判別する。本実施形態では、吸入空気量センサを使用していないので、式（1) に適用される基本燃料量 T I Mに換算係数を乗算することにより、吸入空気量 GA I RC YLが算出される。

ステップ S 6 3で GA I RCYL>GA I RHPであってエンジン 1が高負荷運転状態にあるときは、下記式（1 5 a) により第 1ハイパスフィルタ処理を実行し、第 1のフィルタ処理後当量比 KACTHP (n)を算出する（ステップ S 64 ) 。式（1 5 a) は、式（1 5) の制御時刻 kを制御時刻 nに置き換えたものである。

KACTHP (n) = h 20 XKACT(n) + h 2 1 XKACT(n- 3)

+ h 22 XKACT (n-6) - h 1 1 X KACTHP (n-3) -h i 2 XKACTHP (n-6) (1 5 a) 次いで、下記式（3 0) により、第 1平均値 KACTHPAVを算出する（ステツフ Sり 5 ) 。

KACTHP AV=

( I KACTHP (n) I + I KACTHP (n-nHPDl) \ ) /2 (3 0) フィルタ処理後当量比 KACTHPの平均値 KACTHP A Vを算出する理由を図 8 A〜 8 Cを参照して説明する。図 8 Aはスパイク状応答波形を示し、図 8 Bは、スパイク状応答波形のハイパスフィルタ処理後の波形を示す。このようにハイパスフィルタ処理後の波形は、スパイク状応答波形がピークとなる時刻 t 0 付近で「0」となってしまうため、フィル夕処理後当量比 KACTHPをそのまま使用すると、スパイク状応答を正確に検出できない可能性がある。そこで、第 1離散時間 n H P D 1に対応する時間前のフィル夕処理後当量比 KACTTHP (n - nHPDl)の絶対値（図 8 Cに破線で示す波形に対応する）と、今回値 KACTH P (n)の絶対値（図 8 Cに実線で示す波形に対応する）との平均値である第 1平均値 KACTHP AVを算出し、この平均値 KACTHP AVによって、スパイク状応答の発生を判定することとした。

ステップ S 63で GA I RCYL≤GA I R H Pであってエンジン 1が低負荷運転態にあるときは、下記式（15 b) により第 2ハイパスフィルタ処理を実行し、第 2のフィルタ処理後当量比 KACTHPL (n)を算出する（ステップ S 6 6) 。式（1 5 b) は、式（1 5 a) のフィルタ係数を変更し、ハイパスフィル夕処理のカットオフ周波数が第 1ハイパスフィルタ処理より低くなるようにしたものである。エンジン負荷が大きくなるほど、スパイク状応答の周波数成分は高くなる傾向があるので、低負荷運転状態では高負荷運転状態よりもハイパスフィルタ処理のカツ卜オフ周波数を低下させることにより、スパイク状応答をより正確に検出することができる。

KACTHP (n) = h 20 L XKACT (n) + h 21 L XKACT (n-1)

+ h 22 LXKACT(n-2)-h 1 1 L XKACTHP (n-1) - h 12 L X KACTH P (n-2) (15 b) 続くステップ S 67では、下記式（31) により、第 2平均値 KACTH PA VL、すなわち第 2のフィルタ処理後当量比 KACTHPLの今回の絶対値と、第 2離散時間 n H P D 2前の絶対値との平均値である第 2平均値 K A C TH P A VLを算出する。

KACTHP AVL=

( I KACTHP L (n) I + I KACTHP L (n-nHPD2) I ) /2 (31) 第 1離散時間 n H P D 1及び第 2離散時間 n H P D 2は、八ィパフフィル夕処理の遅延時間に応じて設定される。

ステップ S 68では、下記式（32) により、制御偏差 DKACTKEを算出する。 DKACTKE = KACT(n)-KCMD (n-nSTR) (32)

ここで離散時間 n STRは、制御系のむだ時間（目標当量比 KCMDの変化が検出当量比 KACTに表れるまでの遅れ時間）に対応し、本実施形態では「9」としている。

ステップ S 69では、制御偏差 DKACTKEが上側閾値 DKACTKEH ( 例えば 0. 05) より大きいか否かを判別し、 DKACTKE DKACTKE Hであるときは、さらに制御偏差 DKACTKEが下側閾値 DKACTKEL ( 例えば— 0. 05) より小さいか否かを判別する（ステップ S 70) 。ステップ S 70の答が否定（NO) であるとき、すなわち、制御偏差 DKACTKEが、上側閾値 KD A CTKEHと下側閾値 D K A C T K E Lの間にあるときは、スパイク状応答は発生していないと判定し、スパイク補正係数 K I Dを「1. 0」に設定する（ステップ S 71) 。

一方、ステップ S 69または S 70の答が肯定（YES) であるときは、図 9 に示すリッチスパイクが発生している可能性または同図に示すリーンスパイクが発生している可能性があると判定して、ステップ S 72に進む。

ステップ S 72では、吸入空気量 GA I RCYLが所定吸入空気量 GA I RH Pより大きいか否かを判別する。 GA I R C YL>GA I RHPであってェンジン 1が高負荷運転状態にあるときは、第 1平均値 KACTHPAVに応じて図 1 OAに示す第 IK I Dテーブルを検索し、スパイク補正係数 K I Dを算出する（ステップ S 73) 。第 1 K I Dテーブルによれば、第 1所定閾値 KACTTH近傍の移行範囲では、第 1平均値 KACTHPAVに応じた値、すなわち第 1平均値 K A C T H P A Vが増加するほどスパイク補正係数 K I Dが減少するように設定される。また、第 1平均値 KACTHPAVが移行範囲より小さいときは、スパイク補正係数 K I Dは「1. 0」に設定され、第 1平均値 KACTHP AVが移行範囲より大きいときは、スパイク補正係数 K I Dは、所定値 K I DL (例えば 0. 01) に設定される。ステップ S 69または S 70で、リッチスパイクまたはリーンスパイクが発生している可能性があると判定された場合でも、第 1平均値 KACTTHPAVが移行範囲より小さいときは、スパイク状応答は出力されていないと判定し、スパイク補正係数 K I Dが「1. 0」に設定される。ステップ S 72で GA I RCYL≤GA I RHPであってエンジン 1が低負荷運転状態にあるときは、第 2平均値 KACTHP AVLに応じて図 10 Bに示す第 2 K I Dテーブルを検索し、スパイク補正係数 K I Dを算出する（ステップ S 74) 。第 2 K I Dテーブルによれば、第 2所定閾値 KACTTHL近傍の移行範囲では、第 2平均値 KACTHP AVLに応じた値、すなわち第 2平均値 KA CTHP AVLが増加するほどスパイク補正係数 K I Dが減少するように設定される。また、第 2平均値 KACTHP AVLが移行範囲より小さいときは、スパイク補正係数 KI Dは「1. 0」に設定され、第 2平均値 KACTHP AVLが移行範囲より大きい範囲ときは、スパイク補正係数 K I Dは、所定値 KI DL ( 例えば 0. 01) に設定される。第 2平均値 KACTTHP AVLが移行範囲より小さいときは、スパイク状応答は出力されていないと判定し、スパイク補正係数 K I Dが「1. 0」に設定される。

エンジン 1の高負荷運転状態より、低負荷運転状態の方が、スパイク状応答が発生しにくいので、定常的な外乱に起因する応答をスパイク状応答と誤判定しないようにするために、第 2所定閾値 KACTTHLは、第 1所定閾値 KACTT Hより大きな値に設定される。このように、エンジン負荷に応じてスパイク応答検出のための閾値を設定することにより、スパイク状応答を正確に判定することができる。

以上のように本実施形態では、検出当量比 K ACTを監視し、スパイク状応答出力が検出されたときは、スパイク補正係数 K I Dを「0」に近い小さな値に変更することにより、モデルパラメータべクトルの更新速度がより低い速度の修正される。モデルパラメータの更新速度を低くすることにより、制御目標値に対する追従性が一時的に低下する。その結果、検出当量比 KACTのスパイク状の応答に対応した過剰な補正が抑制され、良好な制御性を維持することができる。本実施形態では、エンジンシステム 1 aが制御対象であるプラントに相当し、 ECU 5が同定手段、適応制御器、スパイク応答検出手段、及び修正手段を構成する。具体的には、図 6の処理が同定手段に相当し、図 5の処理が適応制御器に相当し、図 7のステップ S 63〜S 70及び S 72〜S 74がスパイク応答検出手段及び修正手段に相当する。また式（5 a) による更新ベクトル d 0の算出処理が更新成分算出手段に相当し、式（4 b) において、更新ベクトルにスパイク補正係数 K I Dを乗算する演算が更新成分補正手段に相当する。また図 7のステップ S 63， S 64, 及び S 66がフィル夕手段に相当し、ステップ S 65 及び S 67が平均値算出手段に相当する。

変形例

図 10 A及び 1 0 Bに示す第 1及び第 2K I Dテ一ブルは、スパイク補正係数 K I Dが徐々に減少する移行範囲を無くし、「1. 0」から所定値 K I DLにステツプ状に変化するように設定してもよい。

また、リーンスパイク発生直後において適応制御器の過補正がなされたときは空燃比が目標空燃比に対してリッチ側にずれるので、三元触媒 14の浄化作用により NOxの排出特性は悪化しない。したがって、ステップ S 70の下側閾値 D KACTKELを「_ 1」に設定することにより、事実上ステップ S 70の答が肯定（YES) となり得ないようにして（リーンスパイクを無視し、リッチスパイクのみ検出するようにして）、リッチスパイク発生時のみ、スパイク補正係数 K I Dを減少させるようにしてもよい。

また上述した実施形態では、検出当量比 KACTをハイパスフィルタ 33に入力し、ハイパスフィルタ処理後の検出当量比 K A C TH Pに基づいてスパイク応答を検出するようにしたが、図 1 1に示すように、適応補正係数 KSTRをハイパスフィルタ 33に入力し、ハイパスフィルタ処理後の適応補正係数 KSTRH Pに基づいてスパイク応答を検出するようにしてもよい。適応制御器の出力である適応補正係数 KS TRは、検出当量比 KACTの変化に対して迅速に応答するので、制御対象の出力を示すパラメータとして使用することができる。この変形例は、検出当量比 K A C Tにノィズが含まれる場合に有効である。

第 2の実施形態

図 12は、本発明の第 2の実施形態にかかる車両の車線維持装置を含む制御系の構成を示す図である。車線維持装置は、図 13に示すように走行車線の左端から車両 50の中心位置まで距離（以下「実走行位置」という） YACTを、目標走行位置 YCMDに一致させるように、車両のステアリングホイールの転舵角 d を制御するものである。図 12に示す制御系は、適応制御器 51と、転舵角演算部 52と、ステアリング機構 53と、位置検出部 54と、ハイパスフィルタ 55とからなる。適応制御器 51は、逆伝達関数コントローラ 61及びパラメータ調整機構 62を備える。位置検出部 54は、 CCDカメラにより得られる画像に基づいて実走行位置 Y ACTを検出する。ハイパスフィルタ 55は、実走行位置 YACTのハイパスフィルタ処理を行い、フィルタ処理後走行位置 Y AC THPを出力する。パラメ一夕調整機構 62は、実走行位置 YACT、走行位置補正量 Y ST R及びハイパスフィルタ処理されるフィルタ処理後走行位置 Y A C TH Pに基づいて、モデルパラメ一夕ベクトル 0を算出する。逆伝達関数コントローラ 61は、目標走行位置 YCMD、実走行位置 YACT及び走行位置補正量 Y ST Rの過去値に基づき、モデルパラメータべクトル Θを用いて、走行位置補正量 YSTRを算出する。転舵角演算部 52は、走行位置補正量 YSTR、並びに車両走行距離、車両回転角度、及び路面摩擦係数などに基づいて、転舵角 δを算出する。ステアリング機構 53は、転舵角 δに対応する転舵を行う。

適応制御器 5 1は、制御対象であるステアリング機構 53及び転舵によって挙動が変化する車両 50をモデル化した制御対象モデルに基づいて、走行位置補正量 YSTRを算出する。制御対象モデルは下記式（41) により、 3制御サイクルのむだ時間を有する D A R Xモデルとして定義されている。

YACT(k) = b O XYSTR (k-3) + r 1 XYSTR (k-4)

+ r 2 XYSTR (k-5) + r 3 X YS TR (k-6) + s 0 X YACT (k-3)

(41) ここで、 b 0， r l, r 2, r 3, s 0は、パラメータ調整機構 62により同定されるモデルパラメータである。

式（41) は、式（2) の KACT及び KS TRを、それぞれ YACT及び Y STRに置き換えたものであり、ステアリング機構 53及び車両 50は、ェンジンシステム 1 aと同様にモデル化することができる。したがって、第 1の実施形態で示した制御手法をそのまま適用することができる。すなわち、パラメータ調整機構 62は、下記式（42) 〜（49) により、モデルパラメータベクトル Θ の同定を行う。 Θ (k) = S GM0 (k-1) + K I D · d Θ (k) (42) d Θ (k)= P (k) i d e (k) (43)

1 0 0 0 0

0 σ 0 0 0

SGM 0 0 σ 0 0 (44)

0 0 0 σ 0

0 0 0 0 σ

P(k)C(k)

KP(k) =

l+C^T(k)P(k)C(k) (45) i₂p(k)C(k)C^T(k)

P(k+1) )P(k) (46)

⁼ TT^(E Xi+ X2 C^T(k)P(k)C(k)

(Eは単位行列） i d e (k) = YACT(k)-YACTHAT(k) (47)

YACTHAT(k) = 0 (k-l)^T (k) (48) ζ (k)^T= [YSTR(k— 3)， YSTR(k - 4), Y S T R (k-5) ,

Y S T R (k-6) , YACT (k-3)] (49) 上記式（42) 〜46) は、前記式（4) 〜（8) と同一の式であり、式（4 7) 〜（49) は、前記式（9) 〜（1 1) の KACT, KACTHAT, 及び KSTRを、それぞれ YACT， YACTHAT, 及び Y S T Rに置き換えたものである。

そして逆伝達関数コントローラ 6 1は、下記式（5 0) により、走行位置補正量 YSTRを算出する。

Y S T R (k) = (1/b O) (YCMD (k)— r 1 X YS TR (k-1)

一 r 2 X Y S TR (k-2) - r 3 XYSTR (k-3)一 s 0 X YACT (k))

(5 0) 本実施形態においては、車両走行中の突風が外乱となってスパイク状応答が検出される。スパイク状応答が検出されたときは、第 1の実施形態と同様にスパイク補正係数 K I Dの設定が行われ、スパイク状応答に対する過剰な補正が抑制され、良好な車線維持性能を得ることができる。適応制御器 5 1及びハイパスフィルタ 5 5は、具体的には第 1の実施形態と同様に、入出力回路、 C P U、記憶回路を含む電子制御ユニットにより構成される。したがって、その電子制御ユニットにより、同定手段、スパイク応答検出手段、及び修正手段が構成される。産業上の利用可能性

本発明は、適応制御器により制御対象であるプラントを制御する場合において、スパイク状の外乱が加わったときにおける過剰な補正を抑制し、良好な制御性を維持することができる。より具体的には、本発明は、内燃機関の空燃比制御や車両の車線維持制御などに適用可能である。また本発明は、クランク軸を鉛直方向とした船外機などのような船舶推進機用エンジンなどの空燃比制御にも適用が可能である。

Claims

請求の範囲

1 プラントをモデル化して得られる制御対象モデルの少なくとも 1つのモデルパラメ一夕を同定する同定手段を備え、該同定手段により同定される少なくとも 1つのモデルパラメータを用いる適応制御器により前記プラントを制御するプラン卜の制御装置であって、

前記プラントの出力を示すパラメ一夕を監視して、スパイク状の応答出力を検出するスパイク応答検出手段を備え、

前記同定手段は、該スパイク応答検出手段によりスパイク状の応答出力が検出されたときは、前記少なくとも 1つのモデルパラメータの更新速度をより遅い速度へ修正する修正手段を含む制御装置。

2 前記同定手段は、前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕に対応する少なくとも 1つの更新成分を算出する更新成分算出手段と、該少なくとも 1つの更新成分に補正係数を乗算することにより、少なくとも 1つの補正更新成分を算出する更新成分補正手段とを有し、

該少なくとも 1つの補正更新成分を前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕の前回値に加算することにより、前記少なくとも 1つのモデルパラメータの今回値を算出し、

前記修正手段は、前記スパイク状応答検出手段によりスパイク状の応答出力が検出されたときは、前記補正係数をその絶対値が減少するように修正する請求項

1の制御装置。

3 前記スパイク応答検出手段は、前記プラントの出力を示すパラメータの八ィパスフィルタ処理を行うフィルタ手段を有し、該フィルタ手段の出力に基づいて前記スパイク状応答出力を検出する請求項 1または 2の制御装置。前記スパイク応答検出手段は、前記フィルタ手段の今回の出力と、所定時間前に記憶された出力の絶対値を平均化することにより平均値を算出する平均値算出手段を有し、前記平均値が所定閾値を越えたとき、前記スパイク状応答が出力されたと判定する請求項 3の制御装置。

5 前記スパイク応答検出手段は、前記スパイク状応答出力の方向を判定し、所定の方向のスパイク状応答出力のみを検出する請求項 1から 4のいずれかの制御装置。 .

6 前記プラントの出力を示すパラメ一夕は、前記適応制御器の出力である請求項 1から 5のいずれかの制御装置。

7 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給手段とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出する請求項 1から 6のいずれかの制御装置。

8 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給手段とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出し、前記ノ\ィパスフィルタ処理のフィルタ特性は前記機関の運転状態に応じて変更される請求項 3の制御装置。

9 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給手段とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出し、前記所定閾値は、前記機関の運転状態に応じて変更される請求項 4の制御装置。

1 ' 0 適応制御器によりプラントを制御する制御方法であって、

a ) プラントをモデル化して得られる制御対象モデルの少なくとも 1つのモデルパラメータを同定し、

b ) 該同定される少なくとも 1つのモデルパラメータを用いる前記適応制御器により前記プラントを制御し、

c ) 前記プラントの出力を示す出力パラメータを監視して、スパイク状の応答出力を検出するステツプからなり、

前記ステップ c ) において前記スパイク状の応答出力が検出されたときは、前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕の更新速度がより遅い速度へ修正される制御方法。

1 1 前記少なくとも 1つのモデルパラメータを同定するステップ a ) は、 i) 前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕に対応する少なくとも 1つの更新成分を算出し、

i i) 該少なくとも 1つの更新成分に補正係数を乗算することにより、少なくとも 1つの補正更新成分を算出し、

i i i) 該少なくとも 1つの補正更新成分を前記少なくとも 1つのモデルパラメ —夕の前回値に加算することにより、前記少なくとも 1つのモデルパラメータの今回値を算出するステップからなり、

前記ステップ c ) において前記スパイク状の応答出力が検出されたときは、前記補正係数はその絶対値が減少するように修正される請求項 1 0の制御方法。

1 2 前記出力パラメータの監視を行うステップ c ) は、

i) 前記出力パラメータのハイパスフィルタ処理を行い、

i i) 該フィルタ処理された出力パラメータに基づいて前記スパイク状応答出力を検出するステップからなる請求項 1 0または 1 1の制御方法。

1 3 前記スパイク状応答出力を検出するステップ i i)は、

i i i)今回のフィルタ処理された出力パラメータと、所定時間前にフィルタ処理され、記憶された出力パラメ一夕とを平均化することにより平均値を算出し、 iv) 前記平均値が所定閾値を越えたとき、前記スパイク状応答が出力されたと判定するステップからなる請求項 1 2の制御方法。

1 4 前記スパイク状応答出力の方向が判定され、所定の方向のスパイク状応答出力のみが検出される請求項 1 0から 1 3のいずれかの制御方法。

1 5 前記プラントの出力を示す出力パラメ一夕は、前記適応制御器の出力である請求項 1 0から 1 4のいずれかの制御方法。

1 6 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給装置とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出する請求項 1 0から 1 5のいずれかの制御方法。

1 7 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給装置とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出し、前記ハイパスフィルタ処理のフィルタ特性は前記機関の運転状態に応じて変更される請求項 1 2の制御方法。

1 8 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給装置とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出し、前記所定閾値は、前記機関の運転状態に応じて変更される請求項 1 3の制御方法。

1 9 適応制御器によりプラントを制御する制御方法をコンピュータに実行させるコンピュータプログラムを格納したコンピュータ読取可能な記憶媒体であつて、前記制御方法は、

a ) プラントをモデル化して得られる制御対象モデルの少なくとも 1つのモデルパラメ一タを同定し、

c ) 前記プラントの出力を示す出力パラメ一夕を監視して、スパイク状の応答出力を検出するステツプからなり、

前記ステップ c ) において前記スパイク状の応答出力が検出されたときは、前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕の更新速度がより遅い速度へ修正されるものであるコンピュータ読取可能な記憶媒体。

2 0 前記少なくとも 1つのモデルパラメータを同定するステップ a ) は、 i) 前記少なくとも 1つのモデルパラメータに対応する少なくとも 1つの更新成分を算出し、

i i i) 該少なくとも 1つの補正更新成分を前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕の前回値に加算することにより、前記少なくとも 1つのモデルパラメ一夕の今回値を算出するステツプからなり、

前記ステップ c ) において前記スパイク状の応答出力が検出されたときは、前記補正係数はその絶対値が減少するように修正される請求項 1 9のコンピュータ読取可能な記憶媒体。

2 1 前記出力パラメータの監視を行うステップ c ) は、

i) 前記出力パラメータのハイパスフィル夕処理を行い、

i i) 該フィルタ処理された出力パラメータに基づいて前記スパイク状応答出力を検出するステップからなる請求項 1 9または 2 0のコンピュータ読取可能な記憶媒体。

2 2 前記スパイク状応答出力を検出するステップ i i)は、

i i i)今回のフィルタ処理された出力パラメ一夕と、所定時間前にフィルタ処理され、記憶された出力パラメータとを平均化することにより平均値を算出し、 iv) 前記平均値が所定閾値を越えたとき、前記スパイク状応答が出力されたと判定するステップからなる請求項 2 1のコンピュータ読取可能な記憶媒体。

2 3 前記スパイク状応答出力の方向が判定され、所定の方向のスパイク状応答出力のみが検出される請求項 1 9から 2 2のいずれかのコンピュータ読取可能な記憶媒体。

2 4 前記プラントの出力を示す出力パラメータは、前記適応制御器の出力である請求項 1 9から 2 3のいずれかのコンピュータ読取可能な記憶媒体。

2 5 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給装置とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出する請求項 1 9から 2 4のいずれかのコンピュータ読取可能な記憶媒体。

2 6 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給装置とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出し、前記ハイパスフィルタ処理のフィルタ特性は前記機関の運転状態に応じて変更される請求項 2 1のコンピュータ読取可能な記憶媒体

2 7 前記プラントは、内燃機関と、該機関に燃料を供給する燃料供給装置とを有する機関システムを含み、前記適応制御器は、前記機関に供給される混合気の空燃比を目標空燃比に一致させるように、前記機関システムへの制御入力を決定するパラメータを算出し、前記所定閾値は、前記機関の運転状態に応じて変更される請求項 2 2のコンピュータ読取可能な記憶媒体。