JPH0816215A - 機器の制御装置および制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】機器への入力が大きく変化したときの機器の出
力悪化を防止する。 【構成】機器２１Ａとこれに対する実制御系Ｕ１に対応
して、機器２１Ａの動特性をモデル化した機器モデル２
１Ｂとモデル制御系Ｕ２とを備える。同じ入力に対して
機器２１Ａの出力と機器モデル２１Ｂの出力とが一致す
るように、機器モデル２１Ｂの動特性が調整される（同
定）。機器２１Ａに対する入力が大きく変化したとき、
機器モデル２１Ｂを利用した高速シュミレ−ションによ
って機器２１Ａの出力を予測し、予測された出力が悪化
しないように、機器２１Ａに対する制御量が補正され
る。多数の入力変化パタ−ン毎に、シュミレ−ションに
よって補正制御量をあらかじめ決定、記憶しておき、機
器２１Ａの入力に近い入力変化パタ−ンに対応した補正
制御量での補正を行うこともできる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は機器の制御装置および制
御方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】最近では、機器を実際に動かすことなく
機器に対する制御の評価を行なうため、機器をモデル化
して、このモデル化された機器モデルと、機器に対する
制御ロジックと同一の制御ロジックからなる制御モデル
とを組み合わせることが提案されている（特開平４−１
５９４３９号公報参照）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、最近では、
機器とこれに対して実際に制御を行なう実制御系に加え
て、上述した機器モデルを利用したシュミレ−ションシ
ステムを設けて、シュミレ−ション結果を実制御系に反
映させることにより、機器の実際の制御がより良好に行
なわれるようにすることが考えられている。

【０００４】とりわけ、機器の入力が大きく変化したと
き、機器の出力が好ましくない結果となってしまう事態
が考えられるが、このような好ましくない出力結果を未
然に防止できれるようなシステムが望まれており、この
ようなシステムを、機器モデルを利用したシュミレ−シ
ョンによって実現できれば好都合となる。

【０００５】したがって、本発明の目的は、機器モデル
を利用したシュミレ−ションによって、機器に対する入
力が大きく変化したときに機器の出力が好ましくない結
果になってしまうのを未然に防止できるようにした、機
器の制御装置および制御方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明制御装置にあっては、その第１の構成として
次のようにしてある。すなわち、機器と機器に対して実
際に制御を行なう実制御系とを備えた機器の制御装置に
おいて、機器の入力と出力との対応関係に基づいて機器
の動特性をモデル化した機器モデルと、前記実制御系に
よる機器の制御中に該実制御系と同一の制御ロジックで
もって前記機器モデルを制御して、機器の入力と出力と
の対応関係に対して該機器モデルにおける入力と出力と
の対応関係が一致するように該機器モデルの動特性を調
整する同定手段と、機器に対する入力の変化が大きいと
き、前記機器モデルを前記実制御系と同一の制御ロジッ
クでもって高速で制御して、該変化の大きい入力に対す
る出力を高速で予測する高速シュミレ−ション手段と、
前記高速シュミレ−ション手段によって予測された出力
に基づいて前記機器に対する補正制御量を求めて、該補
正制御量を前記機器の制御に反映させる補正手段と、を
備えた構成としてある。

【０００７】上記第１の構成に対応した本発明制御方法
にあっては、次のような構成とされる。すなわち、機器
と機器に対して実際に制御を行なう実制御系とを備えた
機器の制御方法において、機器の入力と出力との対応関
係に基づいて機器の動特性をモデル化した機器モデル
を、前記実制御系による機器の制御中に該実制御系と同
一の制御ロジックでもって制御して、機器の入力と出力
との対応関係に対して該機器モデルにおける入力と出力
との対応関係が一致するように該機器モデルの動特性を
調整する同定ステップと、機器に対する入力の変化が大
きいとき、前記機器モデルを前記実制御系と同一の制御
ロジックでもって高速で制御して、該変化の大きい入力
に対する出力を高速で予測する予測ステプと、前記予測
ステップで予測された出力に基づいて前記機器に対する
補正制御量を決定して、該補正制御量を前記機器の制御
に反映させる補正ステップと、を備えた構成としてあ
る。

【０００８】前記目的を達成するため、本発明制御装置
にあっては、その第２の構成として次のようにしてあ
る。すなわち、機器と機器に対して実際に制御を行なう
実制御系とを備えた機器の制御装置において、機器の入
力と出力との対応関係に基づいて機器の動特性をモデル
化した機器モデルと、前記実制御系による機器の制御中
に該実制御系と同一の制御ロジックでもって前記機器モ
デルを制御して、機器の入力と出力との対応関係に対し
て該機器モデルにおける入力と出力との対応関係が一致
するように該機器モデルの動特性を調整する同定手段
と、複数の入力変化パタ−ンを順次発生させて、該発生
された入力変化パタ−ンを入力として前記機器モデルを
前記実制御系と同一の制御ロジックでもって制御して、
該入力変化パタ−ンに対応する出力を予測するシュミレ
−ション手段と、前記シュミレ−ション手段により予測
された出力に基づいて、該各入力変化パタ−ン毎に前記
機器に対する補正制御量を求める補正制御量決定手段
と、前記補正制御量決定手段で決定された各入力変化パ
タ−ン毎の補正制御量を記憶する記憶手段と、前記複数
の入力変化パタ−ンのうち機器に対する入力に近似した
入力変化パタ−ンに対応した補正制御量を前記記憶手段
に記憶された補正制御量から選択して、該選択された補
正制御量を前記機器の制御に反映させる補正手段と、を
備えた構成としてある。

【０００９】上記第２の構成に対応した本発明制御方法
にあっては、次のような構成とされる。すなわち、機器
と機器に対して実際に制御を行なう実制御系とを備えた
機器の制御方法において、機器の入力と出力との対応関
係に基づいて機器の動特性をモデル化した機器モデル
を、前記実制御系による機器の制御中に該実制御系と同
一の制御ロジックでもって制御して、機器の入力と出力
との対応関係に対して該機器モデルにおける入力と出力
との対応関係が一致するように該機器モデルの動特性を
調整する同定ステップと、複数の入力変化パタ−ンを順
次発生させて、該発生された入力変化パタ−ンを入力と
して前記機器モデルを前記実制御系と同一の制御ロジッ
クでもって制御して、該入力変化パタ−ンに対応する出
力を予測する予測ステップと、前記予測ステップで予測
された予測結果に基づいて、前記各入力変化パタ−ン毎
に前記機器に対する補正制御量を求める補正制御量決定
ステップと、前記補正制御量決定ステップで決定された
各入力変化パタ−ン毎の補正制御量を記憶する記憶ステ
ップと、前記複数の入力変化パタ−ンのうち機器に対す
る入力に近似した入力変化パタ−ンに対応した補正制御
量を前記記憶ステップで記憶された補正制御量から選択
して、該選択された補正制御量を前記機器の制御に反映
させる補正ステップと、を備えた構成としてある。

【００１０】

【発明の効果】請求項１に記載された本発明制御装置に
よれば、機器に対する大きな入力変化があったときは、
機器モデルを利用して機器の出力を高速で予測して、こ
の予測結果に基づいて得られる補正制御量でもって機器
の制御量を補正するので、機器の出力が好ましくない結
果になってしまうのを未然に防止することができる。ま
た、機器モデルの動特性が、実際の機器の動特性と同じ
となるように同定されるので、機器の個体差や経年変化
にも十分対応して、機器の出力悪化を確実に防止するこ
とができる。

【００１１】請求項２に記載したような構成とすること
により、機器モデルへの入力を実際の機器への入力変化
に極力対応した正確なものとして、機器モデルを利用し
た機器の出力予測を正確に行う上で、つまり応答性を満
足させつつ機器の制御量補正をより正確に行う上で好ま
しいものとなる。

【００１２】請求項３に記載した本発明制御装置によれ
ば、請求項１に対応した効果と同様の効果を得ることが
できる。とりわけ、本発明制御装置によれば、高速の演
算装置を利用しなくとも実施できることになる。

【００１３】請求項４に記載したような構成とすること
により、機器に対する実際の入力変化に近い入力変化パ
タ−ンから補正制御量を決定するので、すべての入力変
化パタ−ンについて補正制御量が決定される前であって
も、機器の出力が悪化してしまうのを防止することがで
きうる

【００１４】請求項５に記載したような構成とすること
により、請求項４に対応した効果と同様の効果を得るこ
とができる。

【００１５】請求項６に記載したような構成とすること
により、アイドル回転数の悪化を防止することができ
る。請求項７に記載したような構成とすることにより、
アイドル回転数が異常に低下してエンストをしてしまう
事態を防止することができる。

【００１６】請求項８に記載したような構成とすること
により、好ましくない補正制御量でもって機器の制御量
が補正されてしまう事態を防止する上で好ましいものと
なる。

【００１７】請求項９に記載したような構成とすること
により、請求項１に対応した効果と同様の効果を得るこ
とができる。請求項１０に記載したような構成とするこ
とにより、請求項３に対応した効果と同様の効果を得る
ことができる。

【００１８】

【実施例】以下本発明の実施例を添付した図面に基づい
て説明する。なお、実施例では、アイドル回転数制御
（ＩＳＣ）とされて、制御対象となる機器が吸入空気量
調整用のＩＳＣバルブとされている。

【００１９】図１の説明 図１において、１はエンジンの吸気通路で、その上流側
から下流側へ順次、エアクリ−ナ２、エアフロ−メ−タ
３、スロットル弁４が配設されている。吸気通路１に
は、スロットル弁４をバイパスするバイパス通路６が設
けられ、このバイパス通路６には、アイドル回転数調整
手段としてＩＳＣバルブ７が接続されている。

【００２０】ＩＳＣバルブ７は、バイパス通路６を通過
する吸入空気量を調整してアイドル回転数を調整するた
めのもので、電磁式のアクチュエ−タ５によってその開
度が連続可変式に制御されるようになっている。すなわ
ち、アクセル開度が零あるいはほぼ零でかつエンジン回
転数が所定回転数以下となったアイドル運転中は、エン
ジン回転数が目標アイドル回転数（例えば７００ｒｐ
ｍ）となるように、ＩＳＣバルブ７が制御される。この
ＩＳＣバルブ７つまりアクチュエ−タ５を制御するため
の制御ユニットが符号Ｕで示され、この制御ユニットＵ
による制御のために用いられる信号をピックアップする
センサあるいはスイッチ群がまとめて符号Ｓで示され
る。制御ユニットＵからアクチュエ−タ５への出力値
は、目標アイドル回転数とするための制御値としてのデ
ュ−ティ比とされる。なお、制御ユニットＵは、マイク
ロコンピュ−タを利用して構成される。

【００２１】図２の説明 図２は、制御ユニットＵにおける制御内容をブロック図
的に示したものであり、図中実機エンジンとして示され
る符号２１Ａ部分を除いた各部分が含まれるものとなっ
ている。この図２において、大別して、符号Ｕ１で示す
ものが実際のエンジン２１Ａを制御する実制御系であ
り、符号Ｕ２で示すものが実際のエンジン２１Ａに対応
した機器モデル２１Ｂに対する制御を行なうモデル制御
系である。

【００２２】実制御系Ｕ１は、フィ−ドバック制御用の
積分回路２２Ａと、現代制御の主たる構成要素となるオ
ブザ−バ回路２３Ａとを備えている。実制御系Ｕ１に
は、目標アイドル回転数ＮＴが入力されて、減算器２４
Ａによって、当該ＮＴと実際のエンジン回転数（アイド
ル回転数）ＮＥ１との偏差が積分回路２２Ａに入力され
る。

【００２３】オブザ−バ回路２３Ａは、実際のエンジン
回転数ＮＥ１と実機エンジン２１Ａに対する入力値つま
りアクチュエ−タ５に対するデュ−ティ比とに基づい
て、所定の制御値を演算する。そして、オブザ−バ回路
２３Ａで演算された制御値と積分回路２２Ａからの出力
値との偏差が減算器２４Ａで演算されて、この演算結果
が、実機エンジン２１Ａに対する入力値とされる（オブ
ザ−バ回路２３Ａに対する入力値とされる）。

【００２４】一方、モデル制御系Ｕ２は、実機エンジン
の動特性をモデル化した機器モデル（ハ−ドモデル）２
１Ｂを制御する。この機器モデル２１Ｂは、実機エンジ
ン２１Ａの入力値に対する出力値との対応関係に基づい
て設定されて、実機エンジン２１Ａの動特性と完全に一
致している状態では、同じ入力値に対して同じ出力値と
なるように設定されている。この機器モデル２１Ｂに対
するモデル制御系Ｕ２は、制御系Ｕ１と同じ制御ロジッ
クとなるように設定されていて、制御系Ｕ１における構
成要素と対応する構成要素には、制御系Ｕ１における符
号「Ａ」に代えて「Ｂ」の符号を用いて示してある。そ
して、制御系Ｕ１とＵ２とにおける入力値としての目標
アイドル回転数はＮＴとして共通化され、実制御系Ｕ１
における出力値は実機エンジン２１Ａにおけるエンジン
回転数ＮＥ１とされ、モデル制御系Ｕ２における出力値
は演算されたエンジン回転数ＮＥ２とされる。

【００２５】上記両制御系Ｕ１、Ｕ２は、管理回路２６
により管理されて、後述するように、機器モデル２１Ｂ
の動特性を調整する同定と、実制御系Ｕ１の制御量に対
する補正（補正量決定）が行なわれる。このため、機器
モデル２１Ｂの動特性を調整する同定回路２８、実制御
系Ｕ１による制御量を補正（補正実行）する補正回路２
７が設けられて、両回路２７と２８とは管理回路２６の
制御下において作動される。

【００２６】図３、図４の説明 図３は、図２における機器モデル２１Ｂの具体例を示す
ものである。回路Ｒ３は、エンジン発生トルクの大きさ
を得るためのもので、このためのパラメ−タとして、充
填量Ｑ、燃料噴射量ＴＰ、点火時期ＩＧが用いられる。
この回路Ｒ３で用いられる充填量Ｑを得るために、回路
Ｒ１、Ｒ２、Ｒ４での各処理が行なわれるが、回路Ｒ１
でのＴＶＯはスロットル開度、回路Ｒ２でのＤutｙはア
クチュエ−タ５へのデュ−ティ比を示す。回路Ｒ１とＲ
２からの出力同士は、加算器Ｒ８により加算された後、
回路Ｒ４での遅れ処理がなされた後、充填量Ｑとして回
路Ｒ３へ出力される。

【００２７】また、回路Ｒ６は、エンジンの損失トルク
を示すもので、充填効率、ポンピングロスデ−タが含ま
れる。この回路Ｒ６での損失トルクＴＨが、回路Ｒ３で
演算されたトルクから減算器Ｒ９により減算されて、こ
の減算された後のトルクＴが回路Ｒ７に入力される。回
路Ｒ７では、ここに示す式にしたがって、モデル制御系
Ｕ２におけるエンジン回転数ＮＥ２を演算する。なお、
Ｒ７で示す式中において、ＩおよびＫは制御定数であ
る。

【００２８】図２に示すモデル制御系Ｕ２における回路
２２Ｂ、２３Ｂの各特性式が、図４に示される。この図
４において、「ｉ」はサフィックスであり、ＫＩは積分
回路２２Ｂの制御定数（積分定数）、Ｋ１〜Ｋ７はオブ
ザ−バ回路２３Ｂの制御定数である。オブザ−バ回路２
３Ｂの特性式では、出力値ＮＥ（ＮＥ２）の今回値と前
回値、およびアクチュエ−タ５に対するデュ−ティ比の
うち前回値から５回前までの値が用いられて、合計７つ
の値が演算用パラメ−タとして用いられる。

【００２９】ここで、実制御系Ｕ１における回路２２
Ａ、２３Ａにおける特性式は、図４に示す回路２２Ｂ、
２３Ｂの特性式と同じように設定されている（回路２２
Ｂ、２３Ｂの特性式が、回路２２Ａ、２３Ａに合せて設
定されている）。

【００３０】図５、図６の説明 制御ユニットＵは、マイクロコンピュ−タを利用して、
図２における実制御系Ｕ１とＵ２および回路２６と２７
を含むものとして構成されており、以下その制御内容に
ついて説明する。なお、制御ユニットＵによる制御は、
機器モデル２１Ｂの動特性調整（同定）の他に、この機
器モデル２１Ｂを利用したシュミレ−ションおよびその
結果を実制御系Ｕ１に反映させる制御をも含んでおり、
シュミレ−ションは、実制御系Ｕ１の制御量補正のため
のものとされている。

【００３１】先ず、図５のＺ５１において、後述する機
器モデル２１Ｂの動特性を実際のエンジンの動特性と合
致するように調整する同定が行なわれ、次いでＺ５２に
おいて、シュミレ−ションおよびその結果の実制御系Ｕ
１への反映の制御が行なわれる。

【００３２】図５のＺ５１の内容（同定のための制御）
が、図６に示される。この図６のＺ３１において、実機
エンジン２１Ａに対して多くの入力が変化しているか否
かが判別される。具体的には、スロットル開度の変化量
が所定値以上で、アクチュエ−タ５へ出力されているデ
ュ−ティ比の変化量を示すＤFBの変化量が所定値以上
で、かつ目標回転数ＮＴの変化量が所定値以上であると
いう３つの条件が満足されているときは、多入力変化中
ということで、Ｚ３１の判別がＮＯとなって、このとき
は同定を行なうことなくそのままリタ−ンされる。

【００３３】Ｚ３１の判別でＮＯのときは、Ｚ３２にお
いて、定常時におけるエラ−つまり定常運転状態におけ
る実機エンジン２１Ａと機器モデル２１Ｂとの一致度合
を示す評価値Ｈｉが小さいか否かが判別される。この評
価値Ｈｉは、後述するように、小さいときに一致度合が
高いものとなる。このＺ３２の判別でＮＯのときのとき
は、Ｚ３３において、現在実機エンジン２１Ａが定常運
転中であるか否かが判別される。このＺ３３の判別でＹ
ＥＳのときは、Ｚ３４〜Ｚ３７の処理によって、定常運
転時における機器モデル２１Ｂの同定が行なわれる。こ
の定常運転時における同定は、図２に示す回路Ｒ１、Ｒ
２、Ｒ３における時定数等の制御定数を最適化すること
により行なわれる。

【００３４】Ｚ３４では、回路Ｒ１〜Ｒ３用の制御定数
が実研計画法マップから、１番からｎ番までの記憶され
ている組み合わせの中から１つの組合せが選択される。
次いで、Ｚ３５において、選択されたｉ番目（ｉ＝１〜
ｎ）の組み合わせに基づく作動により得られるモデル制
御系Ｕ２の出力値ＮＥ２と実制御系Ｕ１の出力値ＮＥ１
との偏差の絶対値を２乗したものを所定時間積分して、
ｉ番目の積分定数についてのエラ−度合を示す評価値Ｈ
ｉが決定される。なお、この評価値Ｈｉは、前述したよ
うに小さいほど好ましいものとなる。

【００３５】Ｚ３５での評価値Ｈｉを、上記１番目から
ｎ番目までについて順次求めて、その結果がＺ３６にお
いてＨ1 〜Ｈn として記憶される。この後、Ｚ３７にお
いて、Ｚ３６に記憶されている評価値Ｈ1 〜Ｈｎのなか
から最少の評価値を示すこととなった制御定数が、機器
モデル２１Ｂの回路Ｒ１〜Ｒ３用の制御定数として用い
られる（変更される）。

【００３６】前記Ｚ３２の判別でＹＥＳのときは、Ｚ３
８において、実機エンジン２１Ａの運転状態が過渡時で
あるか否かが判別される。具体的には、エンジン回転数
ＮＥ１の変化量が所定値以上のとき、またはＤFBの変化
量が所定値以上のときにＺ３８の判別がＹＥＳとなっ
て、このときは、Ｚ３９〜Ｚ４２の処理によって、過渡
時における機器モデル２１Ｂの同定が行なわれる。この
過渡時における同定は、図２の回路Ｒ４とＲ５との制御
定数を最適化することになる。なお、この最適化の手法
は、実質的に前記定常時と同じように行なわれるので、
その重複した説明は省略する。

【００３７】前記Ｚ３３の判別でＮＯのとき、あるいは
Ｚ３８の判別でＮＯのときは、それぞれ同定を行なうこ
となくリタ−ンされる。なお、Ｚ３３の判別でＮＯのと
きに、Ｚ３８へ移行させることも考えられるが、実施例
では、定常運転時において大きな影響を与える回路Ｒ１
〜Ｒ３用の制御定数の同定を優先するため（先に同定す
るため）、Ｚ３３の判別でＮＯのときはそのままリタ−
ンさせるようにしてある。

【００３８】図７、図８の説明 図５のＺ５２の内容が、図７、図８に示されるが、先ず
図８を参照しつつ制御の概要を説明する。この図８のう
ち、ｔ１時点が、実際のスロットル開度が急激に低減し
始めたときを示し（スロットル開度の変化率の絶対値が
第１所定値以上の時）、ｔ２時点でスロットル開度の急
激な低減が収束したとき（スロットル開度の変化率が第
２所定値以下となったとき−ただし第１所定値は第２所
定値よりも十分に大きい）を示す。

【００３９】ｔ２時点でフラグが０から１にセットさ
れ、このフラグが１の状態が、所定時間２Ｔだけ継続さ
れ、２Ｔ経過した時点がｔ３で示される。この時間Ｔ
は、スロットル開度が変化してから実際にエンジン回転
数が変化するまでの時定数であり、実施例では、ｔ２時
点から２Ｔの間におけるエンジン回転数の変化の様子を
予測するものとなっており、予測されるエンジン回転数
の変化の様子が、図８（ｃ）に示される。そして、エン
ジン回転数の変化の予測は、フラグが１にセットされて
から極めて短時間（例えば５ｍｓｅｃ）の間に、高速シ
ュミレ−ションにより行われる。図８（ｄ）は、ｔ１か
らｔ２時点までの実際のスロットル開度の変化に基づい
て設定された、シュミレ−ション用の予測入力パタ−ン
を示す。この予測入力パタ−ンは、ｔ１時点よりも所定
時間前の分をも含めて作成するようにしてもよい。

【００４０】以上のことを前提として、図７のＺ１にお
いて、フラグが０から１に変更された時点であるか否か
が判別される。このＺ１の判別でＮＯのときは、Ｚ９へ
移行して、通常の速度でもって、機器モデルの出力が演
算される。

【００４１】Ｚ１の判別がＹＥＳのときは、Ｚ２におい
て、高速演算するモ−ドに切換えられる。次いで、Ｚ３
において、図８のｔ１〜ｔ２の間での実際のスロットル
開度の変化の様子に基づいて、図８（ｄ）に示すような
予測入力パタ−ンが設定される。この後、Ｚ２４、Ｚ２
５の処理によって、Ｚ３で設定された予測入力パタ−ン
に応じた出力が、高速演算することによって求められる
（図８（ｃ）に示すようなエンジン回転変化の予測）。
この演算は、ｎ回行われるが、このｎは、前記予測期間
２Ｔをサンプリング周期（高速モ−ドでのサンプリング
周期）で除した値を、小数点未満を切捨てた整数である
（図８の時刻ｔ２時点から、サンプリング周期毎に予測
エンジン回転数を合計ｎ個求める）。

【００４２】２Ｔ期間についての高速演算が終了する
と、Ｚ４の判別がＹＥＳとなって、Ｚ６へ移行する。こ
のＺ６では、Ｚ５での高速演算された予測エンジン回転
数のうち、最小のエンジン回転数が決定される。次い
で、Ｚ７において、予測された最小エンジン回転数が、
５００ｒｐｍよりも小さいか否かが判別される。このＺ
７の判別でＹＥＳのときは、エンストのおそれがあるの
で、Ｚ８において、吸入空気量が増大される補正が行わ
れる。なお、Ｚ８での吸入空気量の増大量（補正量）
は、ある一定値としてもよいが、例えば予測最小エンジ
ン回転数と許容最小回転数（実施例では５００ｒｐｍ）
との偏差が大きいほど大きくなるように設定する等、適
宜の設定手法を採択することができ，この補正制御量決
定の好ましい制御例が、後述の実施例で開示される。勿
論、このＺ８での補正量実現は、ＩＳＣバルブ７に対す
る開度補正（アクチュエ−タ５に出力するデュ−ティ比
補正）として行われる。

【００４３】図９の説明 図９は、図７におけるＺ８での補正制御量の決定につい
ての好ましい例を示すものである。この図９において、
Ｚ６１において、図６で説明した同定が完了しているか
否かが判別される。この判別は、例えば、図６における
Ｚ３７での最小評価Ｈが所定値よりも小さいときに、同
定が十分おこなわれているとすることができる（Ｚ４２
での最小評価Ｈも所定値以下という条件をさらに付加し
てもよい）。このＺ６１の判別でＮＯのときは、機器モ
デル２１Ｂの動特性が実際の機器２１Ａの動特性と十分
合致していないので、このときは、予測に基づく補正制
御を禁止すべく、そのままリタ−ンされる。なお、Ｚ６
１の判別を、図７のＺ１の前に設けて、同定が十分おこ
なわれていないときには機器モデル２１Ｂを利用した高
速演算を禁止するように設定することにより、結果とし
て補正を禁止するようにすることもできる。

【００４４】Ｚ６１の判別でＹＥＳのときは、Ｚ６２〜
Ｚ６５の処理によって、実研計画法マップに設定された
多数の補正制御量Ｐｉ（ｉ＝１、２、・・・ｎで、Ｐは
吸入空気量調整のためのデュ−ティ比とされる）の各々
について、図７のＺ３で用いた予測入力パタ−ンを用い
て、エンジン回転数が高速演算によって予測される（Ｚ
６３）、また各補正制御量毎にその評価が行われる（Ｚ
６４で、Ｐｉに対応した評価がＪｉとされる）。この評
価は、例えば、図７のＺ５で予測されたエンジン回転数
の中心値に対する偏差量として示すことができる（偏差
量が小さいほど評価が高い）。そして、Ｚ６６におい
て、Ｚ６４での評価Ｊｉのうち、もっとも好ましい評価
に対応した補正制御量Ｐｉが、実際の機器２１Ａに対す
る補正制御量として実現される。

【００４５】図１０〜図１２の説明 図１０〜図１２は、本発明の他の実施例を示すものであ
る、本実施例では、例えば図１２に示すようにあらかじ
め多数の入力変化パタ−ンを想定（設定）しておいて、
この各入力変化パタ−ン毎に出力としてのエンジン回転
数を予測すると共に、その補正制御量を決定、記憶して
おく。そして、実際の機器２１Ａに対する入力が大きく
変化したときは、この変化に近似した入力変化パタ−ン
に対応した補正制御量を選択して、この選択された補正
制御量でもって実際の機器２１Ａに対する制御量が補正
される。本実施例の場合は、高速演算する必要がないの
で、制御ユニットＵとして安価のものでも実施化し得
る。

【００４６】以上のことを前提として、図１０におい
て、Ｖｍ１およびＶｍ２として示されるものは、それぞ
れ、図２における制御ユニットＵ２と機器モデル２１Ｂ
との組み合わせたものに相当する。このうち、Ｖｍ１
は、前述した同定をおこなうためにもっぱら利用され
る。そして、Ｖｍ２が、もっぱら多数の入力変化パタ−
ンに対応した補正制御量を決定するために用いられる。
このため、パラメ−タ転送部３１によって、同定終了後
のＶｍ１における機器モデル２１Ｂの動特性を示す各パ
ラメ−タが、Ｖｍ２における機器モデル２１Ｂの動特性
用として転送される（用いられる）。また、図１０の入
力発生部３２において、前述した多数の入力変化パタ−
ンが順次発生されて、この発生された入力変化パタ−ン
が、Ｖｍ２の入力として用いられる。

【００４７】図１１のＺ７１において、図１２に示す多
数の入力変化パタ−ンのうち、どの入力変化パタ−ンか
らシュミレ−ションを開始すかの決定が行われる。この
Ｚ７１での入力変化パタ−ンの選択は、実際の機器２１
Ａに対する入力変化に近似したものから優先的に選択さ
れる（選択された入力変化パタ−ンの入力変化パタ−ン
発生部３２からの出力）。次いで、Ｚ７２において、シ
ュミレ−ションが実行されて、Ｚ７１で選択された入力
変化パタ−ンに対応したエンジン回転数の予測が行われ
る。なお、このシュミレ−ションは、高速ではなく、通
常の速度で行われる。

【００４８】Ｚ７３では、予測されたエンジン回転数に
基づいて、もっとも好ましい補正制御量（補正吸入空気
量）が決定される（例えば前述した図９に示すような手
法での決定）と共に、決定された補正制御量が記憶され
る。

【００４９】Ｚ７４では、記憶された補正制御量を検索
するときであるか否かが判別されるが、この判別は、図
８におけるｔ１時点であるか否かの判別に相当する（ス
ロットル開度の変化率が所定値以上であるか否かの判
別）。このＺ７４の判別でＮＯのときは、補正制御量に
よる補正が不要なときであるとして、そのままリタ−ン
される。Ｚ７４の判別でＹＥＳのときは、Ｚ７５におい
て、実際の機器２１Ａに対する入力状態と、Ｖｍ２にお
ける入力変化パタ−ンの合致度合Ｒｉ（ｉ＝１、２、・
・・ｎで、ｎは予測期間２Ｔをサンプリング周期で除し
た整数）が、図１１のＺ７５に示される計算式に基づい
て計算される。この計算式中ｙｉは、ｉ時点でのスロッ
トル開度である。そして、実際のスロットル開度の変化
がシュミレ−ション用の入力変化パタ−ンと全く同じと
きは、ｙｉがゼロとなるので、合致度Ｒｉが１となる。

【００５０】Ｚ７５の後、Ｚ７６において、検索を終了
する時点であるか否かが判別される。この判別は、スロ
ットル開度の変化率がほぼ０になったか否かをみること
より行われる（図８ｔ２時点に相当）。Ｚ７６の判別で
ＹＥＳのときは、Ｚ７７において、ここに示す式に基づ
いて、最終補正制御量Ｐｆが計算される。このＺ７７で
の計算は、実際のスロットル開度の変化状態に近似した
複数（１つの場合もある）の入力変化パタ−ンに対応し
た補正制御量Ｐｉの重み付けを行うものである。そし
て、Ｚ７８において、最終補正制御量Ｐｆが実際の機器
２１Ａに対して出力される。

【００５１】図１３の説明 図１３は、機器モデルの同定が十分行われていないとき
に、補正制御量を用いた補正を行うのを禁止するように
した例を示す。すなわち、先ず、Ｚ８１において、現在
のエンジンの運転領域を示すパラメ−タ（実施例ではエ
ンジン回転数と、エンジン負荷とエンジン冷却水温度）
がホ−ルドされる。次いで、Ｚ８２において、図５のＺ
５１での同定がおこなわれる毎に、Ｚ８１でホ−ルドさ
れたパラメ−タに相当するエンジン運転領域のカウント
値がカウントアップされる。

【００５２】Ｚ８３では、Ｚ８１でホ−ルドされたエン
ジン運転領域のカウント値が、所定値以上であるか否か
が判別される。このＺ８３の判別でＮＯのときは、同定
が十分行われていない運転領域であるとして、図５のＺ
５２のシュミレ−ション実行が禁止される（Ｚ８４）。
Ｚ８３の判別でＹＥＳのときは、同定が十分おこなわれ
ている運転領域であるとして、図５のＺ５２のシュミレ
−ションが実行される（Ｚ８５）。

【００５３】図１４の説明 図１４は、それぞれ図２の機器モデル２１Ｂと制御ユニ
ットＵ２とを有する合計４つのシュミレ−ション用モデ
ル系Ｖｍ１１〜Ｖｍ１４を用いてある。すなわち、Ｖｍ
１１が、実際の機器の入力と同一の入力を用いたシュミ
レ−ション用で、前述した同定および補正制御量による
補正のために用いられる。Ｖｍ１２は、実際の入力に対
して所定誤差（ばらつき）αだけ加算したものを入力と
するシュミレ−ションを行う。Ｖｍ１３は、実際の入力
に対して所定誤差αだけ減算したものを入力とするシュ
ミレ−ションを行う。Ｖｍ１４は、実際の入力に対して
ノイズを加えた入力とするシュミレ−ションを行う。こ
の３つのモデル系Ｖｍ１２〜Ｖｍ１４のシュミレ−ショ
ンによって、α分ばらつきを有するときのシュミレ−シ
ョンおよびノイズを有するときのシュミレ−ションをあ
らかじめ行って、その結果（出力としてのエンジン回転
数）に基づいて、補正制御量の決定に利用することがで
きる。この場合、高速演算をおこなうものであれば、入
力を切換えて（＋α、−α、ノイズあり、実際の機器の
入力と同じの４つの切換）、１つのモデル系でのみ図１
４と同じような機能を得ることができる。

【００５４】以上実施例について説明したが、本発明は
これに限らず、例えば次のような場合をも含むものであ
る。 エンジンのアイドル回転数制御に限らず、適宜の機器
制御、例えば自動変速機の変速制御、トラクション制
御、ＡＢＣ制御、エンジンの定トルク制御、エンジンの
空燃比制御等にも適用できる。

【００５５】自動変速機の変速制御においては、機器モ
デルとしては、図３に示すエンジンの動特性モデルに加
えて、自動変速機の動特性モデル（損失特性と油温等に
よって時事刻々と変化するダイナミックス特性）と、駆
動系〜タイヤの動特性とを設定し、最終出力となる駆動
系〜タイヤ動特性からの出力としての車体（駆動輪）の
前後加速度を予測する。この場合、同定は、自動変速機
の損失特性とダイナミックス特性とし、同定時の評価関
数は、実際の前後加速度と予測された前後加速度との偏
差の積分が最小のものをベストとする。そして、予測さ
れる前後加速度の変化率が最小となるように、変速スケ
ジュ−ルを補正することができる（回転軸方向と負荷方
向とを様々に変えて、前後加速度が最小となる変速スケ
ジュ−ルをさがす）。

【００５６】トラクション制御（ＡＢＳ制御）において
は、図３に示すエンジンの動特性モデルに加えて、車速
と路面μとの相関関係を路面状態（アスファルト路面、
雪路等の相違）をパラメ−タとして設定してなる『路面
μ−車速』の動特性を設定し、この『路面μ−車速』の
動特性の出力が車体前後加速度とされる。同定は、『路
面μ−車速』の特性について行う。トラクション制御の
場合は、同定の評価関数は、駆動輪の実際のすべり率と
予測されたすべり率との偏差の積分が最小となるものを
ベストとする。様々なスロットル開度の入力パタ−ンに
おける、トラクション制御の初期操作量（例えばスロッ
トル開度の低減量、点火時期のリタ−ド量）と目標すべ
り率の最適値をシュミレ−ションにより事前に求めてお
けばよい（初期操作量と最適目標すべり率とが補正対
象）。ＡＢＳ制御の場合は、ブレーキ圧力入力における
最適な目標車輪減速度をもとめておけばよい（ブレーキ
圧力が補正対象）。

【００５７】エンジンの定トルク制御においては、機器
モデルとしては前記自動変速機の場合と同じものを用
い、同定は、エンジン、自動変速機共に定常と過渡の両
パラメ−タについて行う。各エンジン回転数、アクセル
開度毎に、目標トルク（車体前後加速度）を満足するス
ロットル開度を、シュミレ−ションにより求めるように
すればよい（スロットル開度が補正対象）。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明が適用されるアイドル回転数調整部分を
示す図。

【図２】本発明が適用された制御系統をブロック図的に
示す図。

【図３】実機エンジンに対応した機器モデルの一例を示
す図。

【図４】モデル制御系における制御特性式の設定例を示
す図。

【図５】本発明の制御例を示すフロ−チャ−ト。

【図６】本発明の制御例を示すフロ−チャ−トで、機器
モデルの同定を行う部分を示すもの。

【図７】本発明の制御例を示すフロ−チャ−トで、機器
モデルを利用したシュミレ−ションを行う部分を示すも
の。

【図８】図７でのシュミレ−ションの内容を概略的に示
すタイムチャ−ト。

【図９】補正制御量を決定する好ましい制御例を示すフ
ロ−チャ−ト。

【図１０】本発明の他の実施例を示すもので、図２に対
応した図。

【図１１】図１０に示す実施例の制御例を示すフロ−チ
ャ−ト。

【図１２】図１０に示す実施例に用いる多数の入力変化
パタ−ンの設定例を示す図。

【図１３】補正制御を禁止するようにした制御例を示す
フロ−チャ−ト。

【図１４】本発明の他の制御例を示すもので、図２に対
応した図。

【符合の説明】

１：吸気通路 ５：アクチュエ−タ ６：バイパス通路 ７：吸入空気量調整弁 Ｕ：制御ユニット Ｕ１：実制御系 Ｕ２：モデル制御系 ２１Ａ：実機エンジン ２１Ｂ：モデルエンジン（機器モデル）

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】機器と機器に対して実際に制御を行なう実
   制御系とを備えた機器の制御装置において、 機器の入力と出力との対応関係に基づいて機器の動特性
   をモデル化した機器モデルと、 前記実制御系による機器の制御中に該実制御系と同一の
   制御ロジックでもって前記機器モデルを制御して、機器
   の入力と出力との対応関係に対して該機器モデルにおけ
   る入力と出力との対応関係が一致するように該機器モデ
   ルの動特性を調整する同定手段と、 機器に対する入力の変化が大きいとき、前記機器モデル
   を前記実制御系と同一の制御ロジックでもって高速で制
   御して、該変化の大きい入力に対する出力を高速で予測
   する高速シュミレ−ション手段と、 前記高速シュミレ−ション手段によって予測された出力
   に基づいて前記機器に対する補正制御量を求めて、該補
   正制御量を前記機器の制御に反映させる補正手段と、を
   備えていることを特徴とする機器の制御装置。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記高速シュミレ−ション手段が、機器に対する入力の
   変化が大きくなった状態から変化が収束した時点までの
   間の入力変化の状態に基づいて予測される入力変化パタ
   −ンを入力として、前記機器モデルを高速制御するも
   の。
3. 【請求項３】機器と機器に対して実際に制御を行なう実
   制御系とを備えた機器の制御装置において、 機器の入力と出力との対応関係に基づいて機器の動特性
   をモデル化した機器モデルと、 前記実制御系による機器の制御中に該実制御系と同一の
   制御ロジックでもって前記機器モデルを制御して、機器
   の入力と出力との対応関係に対して該機器モデルにおけ
   る入力と出力との対応関係が一致するように該機器モデ
   ルの動特性を調整する同定手段と、 複数の入力変化パタ−ンを順次発生させて、該発生され
   た入力変化パタ−ンを入力として前記機器モデルを前記
   実制御系と同一の制御ロジックでもって制御して、該入
   力変化パタ−ンに対応する出力を予測するシュミレ−シ
   ョン手段と、 前記シュミレ−ション手段により予測された出力に基づ
   いて、該各入力変化パタ−ン毎に前記機器に対する補正
   制御量を求める補正制御量決定手段と、 前記補正制御量決定手段で決定された各入力変化パタ−
   ン毎の補正制御量を記憶する記憶手段と、 前記複数の入力変化パタ−ンのうち機器に対する入力に
   近似した入力変化パタ−ンに対応した補正制御量を前記
   記憶手段に記憶された補正制御量から選択して、該選択
   された補正制御量を前記機器の制御に反映させる補正手
   段と、を備えていることを特徴とする機器の制御装置。
4. 【請求項４】請求項３において、 前記複数の入力変化パタ−ンのうち機器に対する現状の
   入力に対して初期値がもっとも近い入力変化パタ−ンか
   ら優先して、前記シュミレ−ション手段による制御と前
   記補正制御量決定手段による補正制御量の決定と前記記
   憶手段による補正制御量の記憶とが行なわれるもの。
5. 【請求項５】請求項３において、 前記シュミレ−ション手段による制御と前記補正制御量
   決定手段による補正制御量の決定と前記記憶手段による
   補正制御量の記憶との一連の制御が、１つの入力変化パ
   タ−ンについて行なわれた後、次の入力変化パタ−ンに
   ついて行なわれるもの。
6. 【請求項６】請求項１ないし請求項５のいずれか１項に
   おいて、 機器がエンジンのアイドル回転数調整装置とされ、 前記出力がアイドル回転数とされているもの。
7. 【請求項７】請求項６において、 前記補正制御量が、アイドル回転数が所定値以下になる
   のを防止するように設定されるもの。
8. 【請求項８】請求項１ないし請求項５のいずれか１項に
   おいて、 前記同定手段による同定が十分行なわれていないとき、
   前記補正手段による補正を禁止する禁止手段を備えてい
   るもの。
9. 【請求項９】機器と機器に対して実際に制御を行なう実
   制御系とを備えた機器の制御方法において、 機器の入力と出力との対応関係に基づいて機器の動特性
   をモデル化した機器モデルを、前記実制御系による機器
   の制御中に該実制御系と同一の制御ロジックでもって制
   御して、機器の入力と出力との対応関係に対して該機器
   モデルにおける入力と出力との対応関係が一致するよう
   に該機器モデルの動特性を調整する同定ステップと、 機器に対する入力の変化が大きいとき、前記機器モデル
   を前記実制御系と同一の制御ロジックでもって高速で制
   御して、該変化の大きい入力に対する出力を高速で予測
   する予測ステプと、 前記予測ステップで予測された出力に基づいて前記機器
   に対する補正制御量を決定して、該補正制御量を前記機
   器の制御に反映させる補正ステップと、を備えているこ
   とを特徴とする機器の制御方法。
10. 【請求項１０】機器と機器に対して実際に制御を行なう
    実制御系とを備えた機器の制御方法において、 機器の入力と出力との対応関係に基づいて機器の動特性
    をモデル化した機器モデルを、前記実制御系による機器
    の制御中に該実制御系と同一の制御ロジックでもって制
    御して、機器の入力と出力との対応関係に対して該機器
    モデルにおける入力と出力との対応関係が一致するよう
    に該機器モデルの動特性を調整する同定ステップと、 複数の入力変化パタ−ンを順次発生させて、該発生され
    た入力変化パタ−ンを入力として前記機器モデルを前記
    実制御系と同一の制御ロジックでもって制御して、該入
    力変化パタ−ンに対応する出力を予測する予測ステップ
    と、 前記予測ステップで予測された予測結果に基づいて、前
    記各入力変化パタ−ン毎に前記機器に対する補正制御量
    を求める補正制御量決定ステップと、 前記補正制御量決定ステップで決定された各入力変化パ
    タ−ン毎の補正制御量を記憶する記憶ステップと、 前記複数の入力変化パタ−ンのうち機器に対する入力に
    近似した入力変化パタ−ンに対応した補正制御量を前記
    記憶ステップで記憶された補正制御量から選択して、該
    選択された補正制御量を前記機器の制御に反映させる補
    正ステップと、を備えていることを特徴とする機器の制
    御方法。