WO2016117394A1 - ダイナモメータシステムの制御装置 - Google Patents

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    • G06F17/10Complex mathematical operations

Definitions

  • the present invention relates to a control device for a dynamometer system.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration of the dynamometer system 100.
  • the dynamometer system 100 controls the engine E through a throttle actuator 110, an engine E as a specimen, a dynamometer D as a power absorber, a coupling shaft S coupled to the engine E and the dynamometer D, and the throttle actuator 110.
  • An axial torque sensor 160 for detecting the axial torque (torsional torque) of the coupling portion.
  • the engine control device 120 controls the output of the engine E in a predetermined manner for each test item, and the dynamo control device 140 controls the rotational speed of the dynamometer D based on the output of the encoder 150 and the shaft torque sensor 160. And torque are controlled (for example, refer to Patent Documents 1 and 2).
  • FIG. 6 is a diagram showing a change in the number of revolutions at the time of starting the engine when the conventional system 100 realizes the no-load state. More specifically, it is a diagram showing a change in the rotational speed at the time of starting the engine when the shaft torque command value input to the dynamo control device 140 is set to 0 so that no torsional torque is generated in the conventional system 100.
  • the measurement result by the system 100 that is, the rotation speed measured by the encoder 150 is indicated by a thin solid line.
  • the rotational speed measured with the engine E and the coupling shaft S disconnected and the engine E in a no-load state that is, an ideal value at the time of no-load control is indicated by a thick broken line.
  • the shaft torque sensor 160 of the coupled shaft S is simply controlled by setting the shaft torque command value to 0 [Nm] and the detected value of the shaft torque sensor to 0 [Nm].
  • the inertia of the portion on the engine E side must be borne by the engine E, the engine speed at the time of starting becomes smaller than an ideal value corresponding to the no-load state.
  • the position of the shaft torque sensor 160 is closer to the crankshaft side of the engine E, the inertia of the coupling shaft S can be borne by the dynamometer D.
  • the closer the shaft torque sensor 160 is to the engine E the more easily the heat of the engine E is transmitted, so the influence of the change in the measured value due to the temperature drift increases.
  • the closer the shaft torque sensor 160 is to the engine E the easier the vibration of the engine E is transmitted, and the measurement accuracy decreases.
  • the position of the shaft torque sensor 160 is preferably closer to the dynamometer D than the engine E. Therefore, the above problem becomes significant.
  • Patent Document 2 by multiplying the shaft torque command value of the shaft torque control circuit by multiplying the pseudo differential value (corresponding to angular acceleration) of the angular velocity of the dynamometer and a predetermined shaft inertia compensation value, Trying to solve the problem.
  • the object of the present invention is to provide a control device for a dynamometer system that can accurately reproduce a no-load state when a specimen is started by a simple method.
  • the present invention provides a dynamometer (for example, a dynamometer D described later), a specimen (for example, an engine E described later), a shaft connecting the dynamometer and the specimen (for example, a coupling shaft S described later, a shaft torque sensor (for example, shaft torque sensor 7 described later) for detecting torque acting on the shaft, and a rotation speed detector for detecting the rotation speed of the dynamometer (for example, And a control device (for example, a dynamo control device 6 to be described later) of a dynamometer system (for example, a dynamometer system 1 to be described later).
  • a dynamometer for example, a dynamometer D described later
  • a specimen for example, an engine E described later
  • a shaft connecting the dynamometer and the specimen for example, a coupling shaft S described later, a shaft torque sensor (for example, shaft torque sensor 7 described later) for detecting torque acting on the shaft, and a rotation speed detector for detecting the rotation speed of
  • the control device calculates an integral value of the deviation between the detected value of the shaft torque sensor and its command value, and multiplies the sum of the integral value and a predetermined correction value by an integral gain (for example, an integral gain Ki described later).
  • An integral manipulated variable calculation unit for example, an integral manipulated variable calculation unit 611 described later
  • a predetermined correction coefficient for example, an inertia compensation amount Jcmp described later
  • a correction value calculation unit (for example, a correction value calculation unit 612 described later) that calculates the correction value by multiplication, and a non-integration operation amount that uses the output of a predetermined transfer function with the deviation as an input as a non-integration operation amount
  • a calculation unit (for example, a non-integral operation amount calculation unit 613 described later) and a summation unit (for example, described later) that generates a torque current command signal for the dynamometer by adding the integration operation amount and the non-integration operation amount. Summation part of It includes a 14), a.
  • the transfer function Ge0 (s) of the non-integral manipulated variable calculator is such that when Ki is the integral gain, s is a Laplace operator, and Ge (s) is input, the deviation is eliminated. And a transfer function that outputs a torque current command signal, and is determined so as to satisfy the following equation (1).
  • the transfer function Ge (s) is preferably designed based on a control system design method called a ⁇ design method or an H ⁇ design method.
  • the transfer function from the deviation between the detected value of the shaft torque sensor and its command value (hereinafter also simply referred to as “shaft torque deviation”) to the torque current command signal is expressed as an integral manipulated variable calculation unit. It is divided into the integral operation amount calculation unit. Then, the integral operation amount calculation unit calculates the sum of the integral value of the shaft torque deviation and a predetermined correction value, and multiplies this sum by the integral gain to calculate the integral operation amount.
  • an apparent value from the specimen side is obtained by superimposing a correction value obtained by multiplying a detection value of the rotation speed detector by a predetermined correction coefficient on the integral value of the shaft torque deviation.
  • Inertia compensation control can be performed so that the inertia of the specimen is reduced by an amount corresponding to the correction coefficient. Accordingly, since the burden on the specimen can be reduced as compared with the conventional one, the performance of only the specimen can be accurately evaluated in the racing test. Further, according to the present invention, if a transfer function Ge (s) having an axial torque control function is obtained by executing some design method, the above formula (1) satisfies this transfer function Ge (s). As described above, such an inertia compensation control function can be added only by separating the integrator and the non-integrator. In other words, the present invention does not require fine adjustment of parameters, which is necessary in the conventional technique such as Patent Document 2. Therefore, according to the present invention, the inertia compensation control function as described above can be added to the known transfer function having the shaft torque control function by a simple method.
  • FIG. 1 It is a figure which shows the structure of the dynamometer system in which the dynamo control apparatus which concerns on one Embodiment of this invention was used. It is a block diagram which shows the structure of the control circuit of the axial torque control by the dynamo control apparatus which concerns on this embodiment. It is a block diagram which shows the structure of a controller provided with an axial torque control function. It is a figure which shows the result of the racing test by the dynamometer system which concerns on the said embodiment. It is a figure which shows the structure of the conventional dynamometer system. It is a figure which shows the result of the racing test by the conventional dynamometer system.
  • FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a dynamometer system 1 in which a dynamo control device 6 according to the present embodiment is used.
  • the dynamometer system 1 includes an engine E as a specimen, a dynamometer D connected to the engine E via a coupling shaft S, an engine control device 5 that controls the engine E via a throttle actuator 2, and a dynamometer.
  • An inverter 3 that supplies power to the meter D, a dynamo control device 6 that controls the dynamometer D via the inverter 3, a shaft torque sensor 7 that detects torsion torque of the coupling shaft S, and an output shaft SD of the dynamometer D And an encoder 8 for detecting the number of rotations.
  • the coupling shaft S may be a mechanical part that is planned to be mounted on the vehicle together with the engine E such as a clutch, a transmission, and a propeller shaft.
  • the engine E such as a clutch, a transmission, and a propeller shaft.
  • a rigid test shaft may be used.
  • the shaft torque sensor 7 detects a torsion torque acting on a portion of the coupling shaft S extending from the engine E to the dynamometer D closer to the dynamometer D than the engine E from, for example, a distortion amount of the coupling shaft S in the twist direction. Then, a signal substantially proportional to the detected value is transmitted to the dynamo control device 6.
  • the engine control device 5 controls the output of the engine E in a predetermined manner after starting the engine E at a predetermined timing.
  • the dynamo control device 6 corresponds to a torque value to be generated by the dynamometer D based on detection signals of the shaft torque sensor 7 and the encoder 8 so that the power generated by the engine E is absorbed in a predetermined manner.
  • a torque current command signal is generated and input to the inverter 3.
  • FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of a control circuit for shaft torque control by the dynamo control device 6 according to the present embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the controller C that is the basis of the dynamo control device 6 of FIG.
  • the controller C in FIG. 3 receives a torque current command signal that eliminates the deviation (SHTref ⁇ SHT, hereinafter simply referred to as “shaft torque deviation”) when the detected value SHT of the shaft torque sensor and the command value SHTref are input.
  • a shaft torque control function for generating The dynamo control device 6 according to this embodiment shown in FIG. 2 is configured by adding an inertia compensation control function to the controller C having two degrees of freedom in FIG.
  • the two-degree-of-freedom controller C having such an axial torque control function and the transfer functions Ge (s) and Gy (s) constituting the controller are shown, for example, in the embodiment of FIG. 6 of Japanese Patent No. 3775284 by the present applicant. Controller is used.
  • the method for designing the controller C having the shaft torque control function and the transfer functions Ge (s) and Gy (s) constituting the controller C is not limited to the one based on the ⁇ design method disclosed in, for example, Japanese Patent No. 3775284. Absent.
  • those designed based on other robust control design methods such as H ⁇ control may be used.
  • the dynamo control device 6 includes a first controller 61 that receives the shaft torque deviation (SHTref ⁇ SHT) and the dynamo rotation speed (that is, the detected value DYw of the encoder), and the detected value SHT of the shaft torque sensor. , And a subtracter 63 that generates a torque current command signal DYTref by subtracting the output of the second controller 62 from the output of the first controller 61.
  • the second controller 62 includes a transfer function Gy (s) that receives the detected value SHT of the shaft torque sensor.
  • This transfer function Gy (s) is the same as the transfer function Gy (s) (see FIG. 3) constituting the controller C having the above-described shaft torque control function.
  • the first controller 61 includes an integral operation amount calculation unit 611, a correction value calculation unit 612, a non-integral operation amount calculation unit 613, and a summation unit 614.
  • the integral operation amount calculation unit 611 calculates an integral value of the shaft torque deviation (SHTref ⁇ SHT), calculates the sum of the integral value and the correction value calculated by the correction value calculation unit 612, and adds the integral gain to this sum.
  • the integral operation amount is calculated by multiplying Ki.
  • the correction value calculation unit 612 calculates a correction value (DYw ⁇ Jcmp) for the above-described integral operation amount by multiplying the dynamo rotation speed DYw by a predetermined inertia compensation amount Jcmp. As will be described in detail later, in the dynamo control device 6, by correcting the integral operation amount using such a correction value (DYw ⁇ Jcmp), the apparent inertia from the engine side becomes the inertia compensation amount Jcmp. An inertia compensation control function that is only small is provided.
  • the non-integral manipulated variable calculator 613 includes a transfer function Ge0 (s).
  • the non-integral manipulated variable calculator 613 sets the output obtained by inputting the shaft torque deviation (SHTref ⁇ SHT) to the transfer function Ge0 (s) as the non-integrated manipulated variable.
  • the transfer function Ge0 (s) of the non-integrated manipulated variable calculator 613 separates the integrator having the integral gain Ki from the transfer function Ge (s) having the shaft torque control function so as to satisfy the following expression (2).
  • the one obtained by is used. More specifically, this transfer function Ge (s) is together with the transfer function Ge (s) of the controller C having the shaft torque control function shown in FIG. 3, that is, the transfer function Gy (s) of the second controller 62 described above.
  • the derived transfer function Ge (s) is used.
  • the summation unit 614 adds the integral operation amount that is the output of the integral operation amount calculation unit 611 and the nonintegration operation amount that is the output of the non-integration operation amount calculation unit 613.
  • the output of the summation unit 614 becomes part of the torque current command signal DYTref as described above.
  • the dynamo control device 6 (see FIG. 2) configured as described above has an inertia compensation control function.
  • the shaft connecting the engine and the dynamometer is a rigid body (spring coefficient Kc is ⁇ )
  • the equation of motion of the controlled object is two inertias as shown in the following equations (3-1) to (3-3) Described by a system model.
  • the appropriateness of the operation of the inertia compensation control function can be determined by analyzing the low frequency characteristics. Therefore, if only the portion contributing to the low frequency characteristics of the dynamo control device 6 shown in FIG. 2 is extracted and the command value SHTref is set to 0, the following equation (4) is obtained.
  • Equation (5) the ratio of engine angular acceleration (s ⁇ EGw) to engine torque EGT (transfer function from engine torque to angular acceleration) is Equation (5) is obtained.
  • FIG. 4 is a diagram showing changes in the engine speed at the time of engine start in the dynamometer system 1 using the dynamo control device 6 of FIG.
  • the measurement result by the system using the dynamo control device 6 of FIG. 2 is shown by a thin solid line.
  • the result of measurement when the engine and the shaft are separated and the engine is actually in a no-load state, that is, an ideal value at the time of inertia compensation control is indicated by a thick broken line.
  • the thin solid line and the thick broken line almost coincide.

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Abstract

 簡易な方法により、供試体の始動時に精度良く無負荷状態を再現できるダイナモメータシステムの制御装置を提供すること。 ダイナモ制御装置6は、軸トルク偏差の積分値を算出し、これと補正値との和に積分ゲインを乗算し積分操作量を算出する積分操作量演算部611と、ダイナモ回転数に慣性補償量Jcmpを乗算することにより補正値を算出する補正値演算部612と、軸トルク偏差を入力とした所定の伝達関数Ge0(s)の出力を非積分操作量とする非積分操作量演算部613と、積分操作量と非積分操作量とを合算することによりダイナモメータに対するトルク電流指令信号を生成する合算部614と、を備える。ここで、非積分操作量演算部613の伝達関数Ge0(s)は、関係式(Ge(s)=Ki/s+Ge0(s))を満たすように、軸トルク制御機能を有する伝達関数Ge(s)から積分器を分離することによって導出される。

Description

ダイナモメータシステムの制御装置
 本発明は、ダイナモメータシステムの制御装置に関する。
 図5は、ダイナモメータシステム100の構成を示す図である。
 ダイナモメータシステム100は、供試体としてのエンジンEと、動力吸収体としてのダイナモメータDと、これらエンジンEとダイナモメータDと結合する結合軸Sと、スロットルアクチュエータ110を介してエンジンEを制御するエンジン制御装置120と、インバータ130を介してダイナモメータDを制御するダイナモ制御装置140と、ダイナモメータDの出力軸の回転数を検出するエンコーダ150と、結合軸SとダイナモメータDの出力軸との結合部の軸トルク(捩れトルク)を検出する軸トルクセンサ160と、を備える。
 エンジン制御装置120は、試験項目ごとに予め定められた態様でエンジンEの出力を制御し、ダイナモ制御装置140は、エンコーダ150や軸トルクセンサ160の出力等に基づいて、ダイナモメータDの回転数やトルクを制御する(例えば、特許文献1、2参照)。
特開2003-149085号公報 特開2014-224722号公報
 ところで上記のようなダイナモメータシステム100では、エンジン始動時のエンジン回転数をエンジン単体始動でのエンジン回転数相当に制御する場合、エンジンEからみて結合軸S及びダイナモメータDが接続されていないかのような無負荷状態に制御する必要がある。このような制御は、例えば、空ぶかし時におけるエンジンの特性を測定するレーシング試験において必要とされる。このような無負荷状態は、エンジンEとダイナモメータDとの間の結合軸Sにおける捩れトルクを0[Nm]に制御することで実現される。
 図6は、従来のシステム100において上記無負荷状態を実現した場合における、エンジン始動時の回転数変化を示す図である。より具体的には、従来のシステム100において捩れトルクが生じないようにダイナモ制御装置140に入力する軸トルク指令値を0とした場合におけるエンジン始動時の回転数変化を示す図である。図6には、システム100による測定結果、すなわちエンコーダ150によって測定された回転数を細実線で示す。また図6には、エンジンEと結合軸Sとを切り離しエンジンEを無負荷状態にして測定された回転数、すなわち無負荷制御時の理想となる値を太破線で示す。
 図6に示されるように、従来のシステム100において軸トルク指令値を0[Nm]とし、軸トルクセンサの検出値を0[Nm]に制御するだけでは、結合軸Sのうち軸トルクセンサ160よりエンジンE側の部分の慣性をエンジンEで負担せねばならないため、始動時のエンジン回転数は無負荷状態に相当する理想値より小さくなる。
 なお理論的には、軸トルクセンサ160の位置をよりエンジンEのクランクシャフト側に近づければ結合軸Sの慣性もダイナモメータDで負担させることができる。しかしながら、軸トルクセンサ160をエンジンEに近づけるほどエンジンEの熱が伝わりやすくなるため、温度ドリフトによる測定値の変化の影響が大きくなる。また、軸トルクセンサ160をエンジンEに近づけるほどエンジンEの振動が伝わりやすくなり、測定精度が低下する。以上のような理由から、軸トルクセンサ160の位置はエンジンEよりもダイナモメータDに近い方が好ましく、したがって上記の課題は顕著なものとなる。
 また特許文献2では、軸トルク制御回路の軸トルク指令値にダイナモメータの角速度の擬似微分値(角加速度に相当)と所定のシャフト慣性補償値とを掛け合わせたものを重畳することにより、上記課題を解決しようとしている。ところが特許文献2の発明では、擬似微分を特徴付けるためのカットオフ周波数の適切な値を試行錯誤で決定する必要があり、手間がかかる。カットオフ周波数が適切な値より低すぎると慣性補償制御の応答が低くなり、逆に高すぎると制御が不安定になる可能性がある。
 本発明は、簡易な方法により、供試体の始動時に精度良く無負荷状態を再現できるダイナモメータシステムの制御装置を提供することを目的とする。
 (1)上記目的を達成するため本発明は、ダイナモメータ(例えば、後述のダイナモメータD)と、供試体(例えば、後述のエンジンE)と、前記ダイナモメータ及び前記供試体を連結する軸(例えば、後述の結合軸S)と、前記軸に作用するトルクを検出する軸トルクセンサ(例えば、後述の軸トルクセンサ7)と、前記ダイナモメータの回転数を検出する回転数検出器(例えば、後述のエンコーダ8)と、を備えたダイナモメータシステム(例えば、後述のダイナモメータシステム1)の制御装置(例えば、後述のダイナモ制御装置6)を提供する。制御装置は、前記軸トルクセンサの検出値とその指令値との偏差の積分値を算出し、当該積分値と所定の補正値との和に積分ゲイン(例えば、後述の積分ゲインKi)を乗算し積分操作量を算出する積分操作量演算部(例えば、後述の積分操作量演算部611)と、前記回転数検出器の検出値に所定の補正係数(例えば、後述の慣性補償量Jcmp)を乗算することにより前記補正値を算出する補正値演算部(例えば、後述の補正値演算部612)と、前記偏差を入力とした所定の伝達関数の出力を非積分操作量とする非積分操作量演算部(例えば、後述の非積分操作量演算部613)と、前記積分操作量と前記非積分操作量とを合算することにより前記ダイナモメータに対するトルク電流指令信号を生成する合算部(例えば、後述の合算部614)と、を備える。ここで、前記非積分操作量演算部の伝達関数Ge0(s)は、Kiを前記積分ゲインとし、sをラプラス演算子とし、Ge(s)を前記偏差が入力されると当該偏差が無くなるようなトルク電流指令信号を出力する伝達関数とし、下記式(1)を満たすように定められる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
 (2)この場合、前記伝達関数Ge(s)は、μ設計法又はH∞設計方法と呼称される制御系設計方法に基づいて設計されることが好ましい。
 (1)本発明では、軸トルクセンサの検出値とその指令値との偏差(以下、単に「軸トルク偏差」ともいう)からトルク電流指令信号までの伝達関数を、積分操作量演算部と非積分操作量演算部とに分ける。そして、積分操作量演算部では、軸トルク偏差の積分値と所定の補正値との和を算出し、この和に積分ゲインを乗算することによって積分操作量を算出する。ここで特に本発明では、軸トルク偏差の積分値に、回転数検出器の検出値に所定の補正係数を乗算して得られる補正値を重畳することにより、供試体側からの見掛け上の供試体の慣性が補正係数に応じた分だけ小さくなるような慣性補償制御を行うことができる。したがって、供試体にかかる負担を従来と比較して低減できるので、レーシング試験では供試体のみの性能を精度良く評価することができる。また本発明によれば、なんらかの設計方法を実行することによって軸トルク制御機能を有する伝達関数Ge(s)が得られていれば、この伝達関数Ge(s)を、上記式(1)が満たされるように積分器と非積分器とに分離するだけで、このような慣性補償制御機能を追加できる。すなわち本発明では、特許文献2のような従来の技術では必要であったパラメータの細かな調整が不要である。したがって本発明によれば、軸トルク制御機能を有する既知の伝達関数に対して簡易な方法で上述のような慣性補償制御機能を追加することができる。
 (2)μ設計法やH∞設計方法等の所謂ロバスト制御設計方法では、所望の制御目的を達成するような伝達関数を数値的に導出するため、設計指標の変更を設計結果に反映させることが困難である。よって従来では、上述のような慣性補償制御機能を付与しようとすると、規定の手順に従ってまた新たに数値計算を行うことによって伝達関数を導出する必要があり、手間がかかる。これに対し本発明では、上述のように一旦、伝達関数Ge(s)が得られれば、これを上記式(1)に基づいて分離することにより、簡易な方法で慣性補償制御機能を追加できる。
本発明の一実施形態に係るダイナモ制御装置が用いられたダイナモメータシステムの構成を示す図である。 本実施形態に係るダイナモ制御装置による軸トルク制御の制御回路の構成を示すブロック図である。 軸トルク制御機能を備えるコントローラの構成を示すブロック図である。 上記実施形態に係るダイナモメータシステムによるレーシング試験の結果を示す図である。 従来のダイナモメータシステムの構成を示す図である。 従来のダイナモメータシステムによるレーシング試験の結果を示す図である。
 以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
 図1は、本実施形態に係るダイナモ制御装置6が用いられたダイナモメータシステム1の構成を示す図である。ダイナモメータシステム1は、供試体としてのエンジンEと、このエンジンEと結合軸Sを介して連結されたダイナモメータDと、スロットルアクチュエータ2を介してエンジンEを制御するエンジン制御装置5と、ダイナモメータDに電力を供給するインバータ3と、インバータ3を介してダイナモメータDを制御するダイナモ制御装置6と、結合軸Sの捩れトルクを検出する軸トルクセンサ7と、ダイナモメータDの出力軸SDの回転数を検出するエンコーダ8と、を備える。
 なお結合軸Sには、クラッチ、トランスミッション、及びプロペラシャフト等のエンジンEと共に車両に搭載されることが予定された機械部品を用いてもよいし、これら車両用の機械部品とは別に準備した高剛性の試験用シャフトを用いてもよい。
 軸トルクセンサ7は、エンジンEからダイナモメータDまで延びる結合軸Sのうち、エンジンEよりもダイナモメータDに近い部分に作用する捩れトルクを、例えば結合軸Sのねじれ方向の歪み量から検出し、検出値に略比例した信号をダイナモ制御装置6に送信する。
 エンジン制御装置5は、所定のタイミングでエンジンEを始動した後、予め定められた態様によってエンジンEの出力を制御する。
 ダイナモ制御装置6は、エンジンEで発生した動力が予め定められた態様で吸収されるように、軸トルクセンサ7及びエンコーダ8の検出信号に基づいてダイナモメータDで発生させるべきトルク値に相当するトルク電流指令信号を生成し、インバータ3へ入力する。
 図2は、本実施形態に係るダイナモ制御装置6による軸トルク制御の制御回路の構成を示すブロック図である。
 図3は、図2のダイナモ制御装置6の元となるコントローラCの構成を示す図である。図3のコントローラCは、軸トルクセンサの検出値SHTとその指令値SHTrefが入力されると、その偏差(SHTref-SHT、以下単に「軸トルク偏差」ともいう)が無くなるようなトルク電流指令信号を生成する軸トルク制御機能を備える。図2に示す本実施形態に係るダイナモ制御装置6は、図3の2自由度のコントローラCに慣性補償制御機能を追加することによって構成される。このような軸トルク制御機能を備える2自由度のコントローラC及びこれを構成する伝達関数Ge(s)及びGy(s)は、例えば本願出願人による特許第3775284号の図6の実施形態に示されたコントローラが用いられる。なお、軸トルク制御機能を備えるコントローラC及びこれを構成する伝達関数Ge(s)及びGy(s)を設計する方法としては、例えば特許第3775284号に示されたμ設計法に基づくものに限らない。例えば、μ設計法の他、H∞制御等の他のロバスト制御設計方法に基づいて設計されたものを用いてもよい。
 図2に戻って、ダイナモ制御装置6は、軸トルク偏差(SHTref-SHT)及びダイナモ回転数(すなわち、エンコーダの検出値DYw)を入力とした第1コントローラ61と、軸トルクセンサの検出値SHTを入力とした第2コントローラ62と、第1コントローラ61の出力から第2コントローラ62の出力を減算することによってトルク電流指令信号DYTrefを生成する減算器63と、を備える。
 第2コントローラ62は、軸トルクセンサの検出値SHTを入力とした伝達関数Gy(s)を備える。この伝達関数Gy(s)は、上述の軸トルク制御機能を有するコントローラCを構成する伝達関数Gy(s)(図3参照)と同じものが用いられる。
 第1コントローラ61は、積分操作量演算部611と、補正値演算部612と、非積分操作量演算部613と、合算部614と、を備える。
 積分操作量演算部611は、軸トルク偏差(SHTref-SHT)の積分値を算出し、この積分値と補正値演算部612によって算出される補正値との和を算出し、この和に積分ゲインKiを乗算することによって積分操作量を算出する。
 補正値演算部612は、ダイナモ回転数DYwに所定の慣性補償量Jcmpを乗算することによって、上述の積分操作量に対する補正値(DYw×Jcmp)を算出する。後に詳細に説明するように、ダイナモ制御装置6では、このような補正値(DYw×Jcmp)を用いて積分操作量を補正することにより、エンジン側からの見掛け上の慣性が慣性補償量Jcmp分だけ小さくなるような慣性補償制御機能が付与される。
 非積分操作量演算部613は伝達関数Ge0(s)を備える。非積分操作量演算部613は、この伝達関数Ge0(s)に軸トルク偏差(SHTref-SHT)を入力して得られる出力を非積分操作量とする。この非積分操作量演算部613の伝達関数Ge0(s)は、軸トルク制御機能を有する伝達関数Ge(s)から、下記式(2)を満たすように積分ゲインKiの積分器を分離することによって得られるものが用いられる。この伝達関数Ge(s)は、より具体的には、図3に示す軸トルク制御機能を有するコントローラCの伝達関数Ge(s)、すなわち上述の第2コントローラ62の伝達関数Gy(s)と共に導出された伝達関数Ge(s)が用いられる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
 合算部614は、積分操作量演算部611の出力である積分操作量と、非積分操作量演算部613の出力である非積分操作量とを合算する。合算部614の出力は、上述のようにトルク電流指令信号DYTrefの一部となる。
 次に、以上のようにして構成されたダイナモ制御装置6(図2参照)が慣性補償制御機能を有することを説明する。簡単のため、エンジンとダイナモメータとを連結するシャフトを剛体(ばね係数Kcが∞)とすると、制御対象の運動方程式は下記式(3-1)~(3-3)に示すような2慣性系モデルによって記述される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000004
 また、慣性補償制御機能の動作の適切性は、その低域特性を解析することによって判明する。よって、図2に示すダイナモ制御装置6の低域特性に寄与する部分のみを抜き出し、さらに指令値SHTrefを0とすると、下記式(4)が得られる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000005
 これら式(3-1)~(3-3)及び式(4)を用いると、エンジントルクEGTに対するエンジン角加速度(s・EGw)の比(エンジントルクから角加速度までの伝達関数)は、下記式(5)となる。また、この伝達関数の低域極限(s=0)はエンジンからの見掛け上の慣性モーメントの逆数となるが、これは、下記式(5)から得られるように1/(EGJ-Jcmp)となる。すなわち、エンジンからの見掛け上の慣性モーメントはEGJからEGJ-Jcmpとなり、図2のダイナモ制御装置6によれば慣性補償量Jcmpの分だけ慣性補償されることが明らかとなった。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000006
 次に、以上のように構成されたダイナモ制御装置6を備えたダイナモメータシステム1の効果について説明する。
 図4は、図2のダイナモ制御装置6を利用したダイナモメータシステム1におけるエンジン始動時のエンジン回転数の変化を示す図である。図4には、図2のダイナモ制御装置6を利用したシステムによる測定結果を細実線で示す。また、エンジンとシャフトとを切り離しエンジンを実際に無負荷状態にして測定した場合の結果、すなわち慣性補償制御時の理想となる値を太破線で示す。図4に示すように、細実線と太破線とはほぼ一致する。上述のように慣性補償制御機能が追加されたダイナモ制御装置6を用いたシステムによれば、エンジン始動時にはダイナモメータでシャフト慣性が補償されるため、エンジン単体相当の始動波形が得られることが検証された。すなわち、本実施形態のダイナモ制御装置6を利用することにより、エンジンからみて無負荷状態が実現される。
 1…ダイナモメータシステム
 6…ダイナモ制御装置
 611…積分操作量演算部
 612…補正値演算部
 613…非積分操作量演算部
 614…合算部
 7…軸トルクセンサ
 8…エンコーダ8(回転数検出器)
 E…エンジン(供試体)
 S…結合軸(軸)

Claims (2)

  1.  ダイナモメータと、供試体と、前記ダイナモメータ及び前記供試体を連結する軸と、前記軸に作用するトルクを検出する軸トルクセンサと、前記ダイナモメータの回転数を検出する回転数検出器と、を備えたダイナモメータシステムの制御装置であって、
     前記軸トルクセンサの検出値とその指令値との偏差の積分値を算出し、当該積分値と所定の補正値との和に積分ゲインを乗算し積分操作量を算出する積分操作量演算部と、
     前記回転数検出器の検出値に所定の補正係数を乗算することにより前記補正値を算出する補正値演算部と、
     前記偏差を入力とした所定の伝達関数の出力を非積分操作量とする非積分操作量演算部と、
     前記積分操作量と前記非積分操作量とを合算することにより前記ダイナモメータに対するトルク電流指令信号を生成する合算部と、を備えることを特徴とするダイナモメータシステムの制御装置。
     ここで、前記非積分操作量演算部の伝達関数Ge0(s)は、Kiを前記積分ゲインとし、sをラプラス演算子とし、Ge(s)を前記偏差が入力されると当該偏差が無くなるようなトルク電流指令信号を出力する伝達関数とし、下記式を満たすように定められる。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  2.  前記伝達関数Ge(s)は、μ設計法又はH∞設計方法と呼称される制御系設計方法に基づいて設計されることを特徴とする請求項1に記載のダイナモメータシステムの制御装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020121611A1 (ja) * 2018-12-11 2020-06-18 株式会社明電舎 試験システムの軸トルク制御器及びフィードバック制御器の設計方法、並びにこの設計方法に基づいて設計される軸トルク制御器

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6044649B2 (ja) * 2015-01-19 2016-12-14 株式会社明電舎 ダイナモメータシステムの制御装置
JP6629574B2 (ja) * 2015-11-12 2020-01-15 株式会社エー・アンド・デイ エンジン試験装置
JP6149948B1 (ja) * 2016-01-07 2017-06-21 株式会社明電舎 供試体特性推定方法及び供試体特性推定装置
JP6659492B2 (ja) 2016-07-27 2020-03-04 株式会社エー・アンド・デイ エンジン試験装置
JP6369596B1 (ja) * 2017-05-09 2018-08-08 株式会社明電舎 ダイナモメータシステムの制御装置
CN107607234B (zh) * 2017-10-24 2023-11-07 第一拖拉机股份有限公司 用于拖拉机变速箱内腔的扭矩检测装置及检测方法
KR102256390B1 (ko) * 2018-09-07 2021-05-26 메이덴샤 코포레이션 동력계 제어 장치
JP7175445B2 (ja) * 2019-01-16 2022-11-21 株式会社明電舎 タイヤ試験装置の軸トルク制御器
JP7175446B2 (ja) * 2019-01-31 2022-11-21 株式会社明電舎 タイヤ試験装置のタイヤ駆動制御装置
JP7040581B1 (ja) * 2020-09-29 2022-03-23 株式会社明電舎 試験システム
CN112985658B (zh) * 2021-02-01 2022-05-13 温州技师学院 一种基于igbt技术的底盘测功设备
KR102909942B1 (ko) * 2023-06-13 2026-01-08 에이치엘만도 주식회사 전동기에 구비되는 센서의 센싱 지연을 검출하는 방법 및 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2013053978A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Meidensha Corp エンジンベンチシステムの制御装置
JP2013053977A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Meidensha Corp エンジンベンチシステムの制御装置
JP5605127B2 (ja) * 2010-09-27 2014-10-15 株式会社明電舎 軸トルク制御装置
JP2014224722A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 株式会社明電舎 エンジンベンチシステム

Family Cites Families (46)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3324363A (en) * 1964-04-30 1967-06-06 Westinghouse Electric Corp Motor control system for speed and tension of moving elongate material
JPS565127A (en) 1979-06-27 1981-01-20 Sumitomo Cement Co Ltd Method and apparatus for calcining powdery stock material
JPS6033027A (ja) * 1983-08-02 1985-02-20 Horiba Ltd シヤシダイナモメータの制御装置
US4520681A (en) * 1984-03-19 1985-06-04 Jeff D. Moore Apparatus for measuring torque on a rotating shaft
JPS62112028A (ja) * 1985-11-09 1987-05-23 Horiba Ltd シャシダイナモメータシステムの制御装置
US4870585A (en) * 1987-10-13 1989-09-26 Manzolini David B Dynamometer engine performance analyzer system
JP2623758B2 (ja) * 1988-09-05 1997-06-25 株式会社明電舎 ディーゼルエンジンのトルク制御装置
JP3084928B2 (ja) * 1992-05-29 2000-09-04 三菱電機株式会社 電動機の位置制御装置
EP0676681B1 (en) * 1994-04-04 1999-11-10 Kabushiki Kaisha Meidensha Inertia lowering control apparatus for suppressing axial torsional vibration in two-mass resonant system
EP1184766B1 (en) * 1999-06-04 2003-11-19 Kabushiki Kaisha Yaskawa Denki Seisakusho Position controller for motor
JP3918435B2 (ja) * 2001-01-11 2007-05-23 株式会社明電舎 自動車部品の試験装置
JP4997558B2 (ja) * 2001-05-22 2012-08-08 株式会社ジェイテクト 車両用操舵装置
JP3508742B2 (ja) * 2001-06-18 2004-03-22 日産自動車株式会社 電動モータを用いた車両の制振制御装置
JP4322450B2 (ja) * 2001-09-04 2009-09-02 三菱電機株式会社 電動式パワーステアリング制御装置
JP3772721B2 (ja) * 2001-10-11 2006-05-10 株式会社明電舎 エンジンベンチシステムおよびエンジン特性の測定方法
JP3775284B2 (ja) 2001-11-08 2006-05-17 株式会社明電舎 エンジンベンチシステムおよびエンジン特性の測定方法
JP4321124B2 (ja) * 2003-06-05 2009-08-26 株式会社明電舎 動力計測システムの電気慣性制御方式
JP4547239B2 (ja) * 2004-11-16 2010-09-22 株式会社エー・アンド・デイ エンジン計測装置
JP4283214B2 (ja) * 2004-12-16 2009-06-24 ファナック株式会社 機械先端点の制御装置
JP4645231B2 (ja) * 2005-02-28 2011-03-09 シンフォニアテクノロジー株式会社 動力伝達系の試験装置とその制御方法
JP4604813B2 (ja) 2005-04-20 2011-01-05 株式会社明電舎 ダイナモメータのスロットルアクチェータ
TWI327260B (en) * 2005-05-31 2010-07-11 Mitsubishi Electric Corp Motor control device
JP5109342B2 (ja) * 2006-11-15 2012-12-26 日本精工株式会社 電動パワーステアリング装置
JP5169836B2 (ja) * 2006-12-21 2013-03-27 株式会社安川電機 位置制御装置
JP4835508B2 (ja) * 2007-05-17 2011-12-14 株式会社明電舎 電気慣性制御方法
JP4862758B2 (ja) 2007-06-20 2012-01-25 株式会社明電舎 ダイナモメータの制御装置
JP4766039B2 (ja) * 2007-11-30 2011-09-07 株式会社明電舎 エンジンベンチシステムの制御方式
JP5316151B2 (ja) * 2009-03-25 2013-10-16 シンフォニアテクノロジー株式会社 動力系の試験装置及びその制御方法
JP5214578B2 (ja) * 2009-12-02 2013-06-19 本田技研工業株式会社 動力装置の制御装置
EP2580566B1 (en) 2010-06-14 2019-11-13 Rototest International AB Method and device for dynamometer testing of a motor vehicle
JP5658530B2 (ja) * 2010-10-20 2015-01-28 株式会社エー・アンド・デイ エンジン試験装置
JP5566469B2 (ja) * 2010-10-27 2014-08-06 株式会社牧野フライス製作所 数値制御方法
AT509381B1 (de) * 2011-05-09 2012-04-15 Avl List Gmbh Prüfstand für dynamische prüfaufgaben an verbrennungskraftmaschinen, sowie verfahren zum betreiben eines derartigen prüfstandes
JP5790339B2 (ja) * 2011-09-02 2015-10-07 シンフォニアテクノロジー株式会社 動力伝達系の試験装置
JP5605383B2 (ja) * 2012-02-29 2014-10-15 株式会社明電舎 ダイナモメータシステム
JP5304913B2 (ja) * 2012-03-02 2013-10-02 株式会社明電舎 ダイナモメータシステム
JP5344067B1 (ja) * 2012-06-13 2013-11-20 株式会社明電舎 動力計システム
DE112014002813B4 (de) * 2013-06-12 2021-05-06 Mitsubishi Electric Corporation Türeinrichtung und Türsteuerverfahren
JP5776731B2 (ja) * 2013-06-19 2015-09-09 株式会社明電舎 ドライブトレインの試験システム
JP5650814B1 (ja) * 2013-07-05 2015-01-07 ファナック株式会社 フィードフォワード制御を備えたモータ制御装置
JP5800001B2 (ja) * 2013-10-07 2015-10-28 株式会社明電舎 ダイナモメータシステム
JP6044647B2 (ja) * 2015-01-13 2016-12-14 株式会社明電舎 ダイナモメータの制御装置及びこれを用いた慣性モーメント推定方法
JP6044649B2 (ja) * 2015-01-19 2016-12-14 株式会社明電舎 ダイナモメータシステムの制御装置
JP6629574B2 (ja) * 2015-11-12 2020-01-15 株式会社エー・アンド・デイ エンジン試験装置
JP6226021B2 (ja) * 2016-04-28 2017-11-08 株式会社明電舎 試験システムのダイナモメータ制御装置
JP6659492B2 (ja) * 2016-07-27 2020-03-04 株式会社エー・アンド・デイ エンジン試験装置

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5605127B2 (ja) * 2010-09-27 2014-10-15 株式会社明電舎 軸トルク制御装置
JP2013053978A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Meidensha Corp エンジンベンチシステムの制御装置
JP2013053977A (ja) * 2011-09-06 2013-03-21 Meidensha Corp エンジンベンチシステムの制御装置
JP2014224722A (ja) * 2013-05-15 2014-12-04 株式会社明電舎 エンジンベンチシステム

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2020121611A1 (ja) * 2018-12-11 2020-06-18 株式会社明電舎 試験システムの軸トルク制御器及びフィードバック制御器の設計方法、並びにこの設計方法に基づいて設計される軸トルク制御器
US11262274B2 (en) 2018-12-11 2022-03-01 Meidensha Corporation Method for designing shaft torque controller and feedback controller of test system, and shaft torque controller designed on basis of same design method

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