JP3489241B2 - 自動車エンジン試験装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、自動車エンジン試験
装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、環境汚染の問題に鑑み、自動車に
おける排気ガス規制が厳しくなっており、自動車エンジ
ンは高性能、高精度化が図られるようになってきた。そ
れに伴い、エンジン性能を評価する試験装置が重要な役
割を担うようになってきた。従来のエンジン試験装置を
図４に示す。図において、１はエンジン、２はペラシャ
フト３を介してエンジン１と連結されたダイナモメータ
であり、ダイナモメータ２はダイナモ制御部４からの電
圧、電流により制御され、ダイナモメータ２の出力は制
御操作盤５に入力される。又、制御操作盤５からはダイ
ナモメータ２の速度と速度指令値がダイナモ制御部４に
入力されるとともに、ダイナモメータ２の速度とトルク
値がアナログまたはディジタルＰＩ制御部６に入力さ
れ、ＰＩ制御部６からはドライバ８にエンジン１のスロ
ットル弁を駆動するスロットルアクチュエータ７を駆動
するための位置指令値が与えられ、スロットルアクチュ
エータ７からは位置信号がドライバ８に与えられる。 【０００３】上記構成のエンジン試験装置においては、
エンジン１の速度またはトルクを所定のパターンで運転
し、エンジン１の排気ガスや燃費等を計測することによ
りエンジン１の性能を評価する。この際、エンジン１の
トルクを直接検出することが困難であるため、ペラシャ
フト３の軸トルク検出出力あるいはエンジン１に直結さ
れたダイナモメータ２の出力がＰＩ制御部６に入力さ
れ、これに応じてエンジン１が制御される。 【０００４】このように、上記した従来の自動車エンジ
ン試験装置においては、エンジン１のトルク制御の際、
エンジントルクを直接検出することが困難であるため、
ペラシャフト３の軸トルクあるいはダイナモメータ２の
トルクを制御操作盤５を介してＰＩ制御部６に入力し、
エンジントルクが設定値となるようＰＩ制御部６により
制御していたが、ダイナモメータ２の加減速トルク分が
エンジントルクに干渉し、即ちエンジントルク制御系と
ダイナモメータ２の速度制御系が干渉し、エンジントル
ク制御特性が悪化した。 【０００５】そこで、本出願人はエンジントルクをオブ
ザーバを用いて推定し、この推定トルクをフィードバッ
クすることによりこの問題を解決することを提案した。
このような自動車エンジン試験装置を図５に示す。図に
おいて、９はエンジン制御系制御対象部であり、エンジ
ン１、ダイナモメータ２及びペラシャフト３をブロック
構成で表したものである。１０はスロットルアクチュエ
ータ位置制御系であり、偏差器１０ａ、Ｐアンプ１０
ｂ、偏差器１０ｃ、ＰＩアンプ１０ｄ、電流制御部（Ａ
ＣＲ）１０ｅ、及び定数部（Ｋｍ）１０ｆから構成され
ている。 【０００６】位置制御系１０の出力は種々の機械的な定
数（Ｋｃ，Ｋｄ）１２，１３及びスロットル弁ばね係数
（Ｋｂ）１１との偏差を取った後、その偏差出力はエン
ジン慣性部１４及び積分部１５（出力はアクチュエータ
位置θｍ）を介してワイヤヒステリシス部１６に入力さ
れる。ワイヤヒステリシス部１６はアクチュエータとス
ロットル弁を連結するワイヤにより構成される。ワイヤ
ヒステリシス部１６の出力であるスロットル弁開度θＡ
はエンジン特性部１７に入力され、その出力にエンジン
トルクＴＥを得る。エンジントルクＴＥはエンジン１と
ダイナモメータ２が直結された二慣性系で構成された二
慣性系モデルブロック１８に入力される。 【０００７】二慣性系モデルブロック１８は、偏差器１
８ａ〜１８ｃ、エンジン慣性部１８ｄ、ばね係数部１８
ｅ、及びダイナモメータ慣性部１８ｆから構成される。
偏差器１８ａにはエンジントルクＴＥとばね係数部１８
ｅの出力である軸トルクＴＰが供給され、その偏差出力
がエンジン慣性部１８ｄに入力され、エンジン慣性部１
８ｄからはエンジン速度ＮＥが出力される。偏差器１８
ｂには軸トルクＴＰとダイナモメータトルクＴＬＣが供
給され、その偏差出力がダイナモメータ慣性部１８ｆに
入力され、ダイナモメータ慣性部１８ｆはダイナモメー
タ速度ＮＤを出力する。偏差器１８ｃにはエンジン速度
ＮＥとダイナモメータ速度ＮＤが供給され、その偏差出
力がばね係数部１８ｅに入力され、その出力に軸トルク
ＴＰが得られる。この二慣性系モデルブロック１８のモ
デル状態の出力方程式を示すと、次の（１），（２）式
となる。 【０００８】 【数１】【０００９】１９はダイナモメータ速度制御系であり、
ダイナモメータ速度指令とダイナモメータ速度ＮＤとの
偏差を取る偏差器１９ａ、この偏差を増幅するＰＩアン
プ１９ｂ、電流制御部１９ｃ、定数部１９ｄ、及び偏差
器１８ｂとダイナモメータ慣性部１８ｆから構成されて
おり、定数部１９ｄはダイナモメータトルクＴＬＣを出
力する。 【００１０】２０はエンジントルク制御系であり、エン
ジントルク指令値とエンジントルク推定値へＴＥ（以
下、推定値には∧を付す。）との偏差を取る偏差器２１
と、この偏差が入力され、エンジン１のスロットル弁を
駆動するアクチュエータの位置指令値を出力するＰＩ制
御器２２と、ダイナモメータトルクＴＬＣとダイナモメ
ータ速度ＮＤが入力され、エンジントルク推定値へＴＥ
を出力する最小次元オブザーバ部２３から構成される。
最小次元オブザーバ部２３で推定するパラメータはエン
ジントルクＴＥ、エンジン速度ＮＥ、軸トルクＴＰであ
り、推定する状態量の状態方程式は次の（３），（４）
式になる。 【００１１】 【数２】【００１２】上記（３），（４）式をＧｏｐｉｎａｔｈ
設計法によりオブザーバを３重根となるように設計し
た。そのときの各パラメータＡ〜Ｄ，Ｇは次式のように
なる。 【００１３】 【数３】 【００１４】図６は最小次元オブザーバ部２３のブロッ
ク構成を示し、ダイナモメータトルクＴＬＣはパラメー
タＢを介して加算器２３ａに供給され、加算器２３ａに
はダイナモメータ速度ＮＤがパラメータＧを介して与え
られるとともに、パラメータＡの出力が与えられる。加
算器２３ａの出力は積分器２３ｂに与えられ、その出力
はパラメータＣを介して加算器２３ｃに与えられるとと
もに、パラメータＡにも与えられる。又、加算器２３ｃ
にはダイナモメータ速度ＮＤがパラメータＤを介して与
えられ、加算器２３ｃはエンジントルク推定値∧ＴＥを
出力する。 【００１５】上記構成において、エンジントルク制御系
２０をオープンにし、ダイナモメータ２を例えば２００
０ｒｐｍに制御し、スロットルアクチュエータの位置指
令を２０％ステップアップすると、ダイナモメータトル
クＴＬＣは速度制御系に起因する加減速トルク分が加わ
っているが、エンジン推定トルクは吸気圧に対して推定
遅れを有するがほぼ一致し、実際のエンジントルクとも
一致し、ダイナモメータ制御系の影響を受けない。この
ようにエンジントルク推定値を用いることによりダイナ
モメータ速度制御系１９の干渉を排除してエンジントル
ク制御を安定して行うことができる。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
自動車エンジン試験装置においては、エンジントルクは
エンジン１のスロットル弁の開度θＡを調整することに
より制御されるが、スロットル弁の開度位置を直接検出
することは困難であるので、スロットル弁に連結された
アクチュエータの位置θｍを検出し、これをフィードバ
ックして、スロットル弁開度θＡを調整するようにして
いる。しかしながら、スロットル弁とアクチュエータと
はワイヤにより連結されており、ワイヤヒステリシス部
１６に示すように制御系にヒステリシス特性を持ち、ま
たワイヤと接触部の間に摩擦が生じる。又、エンジン１
の吸気から燃焼までの無駄時間が生じ、これらの非線形
要素がエンジントルク制御特性に悪影響を及ぼした。例
えば、図７に示すように、ダイナモメータ速度制御系１
９によりエンジン速度ＮＥを２０００ｒｐｍに制御した
状態でエンジントルク指令値を４％から８％に変化させ
た場合、アクチュエータ位置指令、吸気圧、エンジント
ルク推定値∧ＴＥに１％程度の持続振動が発生した。こ
れは、ヒステリシスによるゲイン変動や位相遅れ、及び
無駄時間による位相遅れにより、ＰＩ制御系のゲイン余
裕が小さくなり、状態によっては不安定となってしまう
からである。 【００１７】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、ダイナモメータ速度制御系の
干渉によるエンジントルク制御系のトルク変動を抑制す
るとともに、エンジンのスロットル弁とそのアクチュエ
ータを連結するワイヤのヒステリシスとエンジン特性の
無駄時間によるエンジントルク制御系の不安定さを抑制
することができる自動車エンジン試験装置を得ることを
目的とする。 【００１８】 【課題を解決するための手段】この発明に係る自動車エ
ンジン制御装置は、アクチュエータ位置制御系と、ダイ
ナモメータ速度制御系と、ダイナモメータのトルクと速
度を入力され、エンジントルク推定値を出力する最小次
元オブザーバ部と、アクチュエータ位置指令からトルク
推定値を得るまでの制御対象をモデル化し、このうちの
ヒステリシス特性を除いた３次遅れと無駄時間から構成
した内部モデルと、エンジントルク推定値と内部モデル
の出力との偏差が入力され、モデル化誤差や外乱誤差を
補償する第１の制御器と、エンジントルク指令値と第１
の制御器の出力との偏差が入力されるとともに、内部モ
デルと上記制御対象とが一致したときにエンジントルク
応答が目標応答となるよう構成され、出力がアクチュエ
ータ位置制御系の位置指令値となるとともに内部モデル
に入力される第２の制御器を設けたものである。 【００１９】 【作用】この発明においては、エンジントルク推定値が
求められ、これに基づいてエンジントルク制御が行わ
れ、ダイナモメータ速度制御系の干渉は生じない。又、
トルク推定値を得るまでの制御対象がヒステリシス特性
を除いてモデル化されて内部モデルとされ、第２の制御
器は内部モデルが制御対象と一致したときにエンジント
ルクが目標応答となるように定められ、第１の制御器は
モデル化誤差や外乱誤差を補償する。 【００２０】 【実施例】以下、この発明の実施例を図面とともに説明
する。図１はこの実施例による自動車エンジン試験装置
のブロック構成図を示し、２４は最小次元オブザーバ部
２３からのエンジントルク推定値と内部モデル２５（Ｐ
Ｍ（Ｓ））の出力との偏差を求める偏差器、２６は偏差
器２４の出力を入力される第１の制御器（Ｃ２
（Ｓ））、２７はエンジントルク指令値と第１の制御器
２６の出力が入力され、その偏差を出力する偏差器、２
８は偏差器２７の出力を入力される第２の制御器（Ｃ１
（Ｓ））である。 【００２１】ここで、エンジントルクから推定までを一
次遅れで近似することにより、アクチュエータ位置指令
からトルク推定値までの制御対象、即ち制御対象部９と
最小次元オブザーバ部２３を図２のようにモデル化する
ことができる。２９，３１は一次遅れ要素であり、３０
は一次遅れ・無駄時間要素である。このうち、ワイヤヒ
ステリシス部１６は実際にはモデル化不可能であるた
め、これを除いて三次遅れ要素と無駄時間要素から内部
モデル２５を構成し、ＩＭＣ（ＩｎｔｅｒｎａｌＭｏｄ
ｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）法を適用する。ＩＭＣ法は制御
対象の内部モデル２５を系内に設けるとともに、制御器
２５，２８を設けたものであり、二自由度制御系を構成
するものである。 【００２２】又、内部モデル２５の制御対象伝達関数Ｐ
Ｍ（Ｓ）は数４のようになる。 【００２３】 【数４】 【００２４】第２の制御器２８は内部モデル２５の伝達
関数ＰＭ（Ｓ）と実際の制御対象の伝達関数Ｐ（Ｓ）が
一致するとき、エンジントルク応答が目標応答伝達関数
Ｒ（Ｓ）となるように構成する。即ち、数５のように構
成する。Ｃ１（Ｓ）は第２の制御器２８の伝達関数であ
る。 【００２５】 【数５】 【００２６】従って、Ｃ１（Ｓ）は数６のようになる。 【００２７】 【数６】 【００２８】第１の制御器２６は外乱やモデル化誤差を
補償するためのものであり、その伝達関数Ｃ２（Ｓ）は
外乱特性を考慮して低周波領域でのゲインを低下させ、
外乱入力時にエンジントルク指令値とエンジントルク推
定値が定常状態で等しくなるように構成し、数７のよう
にする。 【００２９】 【数７】 【００３０】従って、Ｃ２（Ｓ）は数８のようになる。 【００３１】 【数８】 【００３２】上記構成において、偏差器２４は最小次元
オブザーバ部２３からのトルク推定値と内部モデル２５
の出力の偏差を求め、第１の制御器２６はこの偏差を入
力され、その誤差分を補償する。偏差器２７はエンジン
トルク指令値と第１の制御器２６の出力の偏差を求め、
この偏差は第２の制御器２８に入力され、第２の制御器
２８は内部モデル２５と上記制御対象が一致したときに
エンジントルク応答が目標応答となるような出力を発生
し、この出力はアクチュエータ位置制御系１０に位置指
令値として入力されるとともに、内部モデル２５にも入
力される。 【００３３】上記実施例においては、最小次元オブザー
バ部２３によりエンジントルクを推定し、これに基づい
てエンジントルクを制御するようにしており、ダイナモ
メータ速度制御系１９の干渉によるエンジントルク制御
系の変動は抑制された。又、エンジントルク制御系にＩ
ＭＣ法を適用し、内部モデル２５及び制御器２６，２８
を設けたことにより、ワイヤのヒステリシス特性及びエ
ンジンの無駄時間の影響によるエンジントルク制御系の
不安定を解消することができる。例えば、図３に示すよ
うに、ダイナモ速度制御系１９によりエンジン速度ＮＥ
を２０００ｒｐｍに制御した状態でエンジントルク指令
値を４％から８％にステップ状に変化させた場合、アク
チュエータ位置指令値、吸気圧、エンジントルク推定値
に振動は発生しなかった。 【００３４】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、エンジ
ントルク推定値に基づきエンジントルクを制御してお
り、ダイナモメータ速度制御系の干渉を排除してエンジ
ントルク制御系の変動を抑制することができる。又、エ
ンジントルク制御系にＩＭＣ法を適用したことにより、
ワイヤヒステリシスとエンジンの無駄時間によるエンジ
ントルク制御系の不安定を抑制することができる。
装置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】近年、環境汚染の問題に鑑み、自動車に
おける排気ガス規制が厳しくなっており、自動車エンジ
ンは高性能、高精度化が図られるようになってきた。そ
れに伴い、エンジン性能を評価する試験装置が重要な役
割を担うようになってきた。従来のエンジン試験装置を
図４に示す。図において、１はエンジン、２はペラシャ
フト３を介してエンジン１と連結されたダイナモメータ
であり、ダイナモメータ２はダイナモ制御部４からの電
圧、電流により制御され、ダイナモメータ２の出力は制
御操作盤５に入力される。又、制御操作盤５からはダイ
ナモメータ２の速度と速度指令値がダイナモ制御部４に
入力されるとともに、ダイナモメータ２の速度とトルク
値がアナログまたはディジタルＰＩ制御部６に入力さ
れ、ＰＩ制御部６からはドライバ８にエンジン１のスロ
ットル弁を駆動するスロットルアクチュエータ７を駆動
するための位置指令値が与えられ、スロットルアクチュ
エータ７からは位置信号がドライバ８に与えられる。 【０００３】上記構成のエンジン試験装置においては、
エンジン１の速度またはトルクを所定のパターンで運転
し、エンジン１の排気ガスや燃費等を計測することによ
りエンジン１の性能を評価する。この際、エンジン１の
トルクを直接検出することが困難であるため、ペラシャ
フト３の軸トルク検出出力あるいはエンジン１に直結さ
れたダイナモメータ２の出力がＰＩ制御部６に入力さ
れ、これに応じてエンジン１が制御される。 【０００４】このように、上記した従来の自動車エンジ
ン試験装置においては、エンジン１のトルク制御の際、
エンジントルクを直接検出することが困難であるため、
ペラシャフト３の軸トルクあるいはダイナモメータ２の
トルクを制御操作盤５を介してＰＩ制御部６に入力し、
エンジントルクが設定値となるようＰＩ制御部６により
制御していたが、ダイナモメータ２の加減速トルク分が
エンジントルクに干渉し、即ちエンジントルク制御系と
ダイナモメータ２の速度制御系が干渉し、エンジントル
ク制御特性が悪化した。 【０００５】そこで、本出願人はエンジントルクをオブ
ザーバを用いて推定し、この推定トルクをフィードバッ
クすることによりこの問題を解決することを提案した。
このような自動車エンジン試験装置を図５に示す。図に
おいて、９はエンジン制御系制御対象部であり、エンジ
ン１、ダイナモメータ２及びペラシャフト３をブロック
構成で表したものである。１０はスロットルアクチュエ
ータ位置制御系であり、偏差器１０ａ、Ｐアンプ１０
ｂ、偏差器１０ｃ、ＰＩアンプ１０ｄ、電流制御部（Ａ
ＣＲ）１０ｅ、及び定数部（Ｋｍ）１０ｆから構成され
ている。 【０００６】位置制御系１０の出力は種々の機械的な定
数（Ｋｃ，Ｋｄ）１２，１３及びスロットル弁ばね係数
（Ｋｂ）１１との偏差を取った後、その偏差出力はエン
ジン慣性部１４及び積分部１５（出力はアクチュエータ
位置θｍ）を介してワイヤヒステリシス部１６に入力さ
れる。ワイヤヒステリシス部１６はアクチュエータとス
ロットル弁を連結するワイヤにより構成される。ワイヤ
ヒステリシス部１６の出力であるスロットル弁開度θＡ
はエンジン特性部１７に入力され、その出力にエンジン
トルクＴＥを得る。エンジントルクＴＥはエンジン１と
ダイナモメータ２が直結された二慣性系で構成された二
慣性系モデルブロック１８に入力される。 【０００７】二慣性系モデルブロック１８は、偏差器１
８ａ〜１８ｃ、エンジン慣性部１８ｄ、ばね係数部１８
ｅ、及びダイナモメータ慣性部１８ｆから構成される。
偏差器１８ａにはエンジントルクＴＥとばね係数部１８
ｅの出力である軸トルクＴＰが供給され、その偏差出力
がエンジン慣性部１８ｄに入力され、エンジン慣性部１
８ｄからはエンジン速度ＮＥが出力される。偏差器１８
ｂには軸トルクＴＰとダイナモメータトルクＴＬＣが供
給され、その偏差出力がダイナモメータ慣性部１８ｆに
入力され、ダイナモメータ慣性部１８ｆはダイナモメー
タ速度ＮＤを出力する。偏差器１８ｃにはエンジン速度
ＮＥとダイナモメータ速度ＮＤが供給され、その偏差出
力がばね係数部１８ｅに入力され、その出力に軸トルク
ＴＰが得られる。この二慣性系モデルブロック１８のモ
デル状態の出力方程式を示すと、次の（１），（２）式
となる。 【０００８】 【数１】【０００９】１９はダイナモメータ速度制御系であり、
ダイナモメータ速度指令とダイナモメータ速度ＮＤとの
偏差を取る偏差器１９ａ、この偏差を増幅するＰＩアン
プ１９ｂ、電流制御部１９ｃ、定数部１９ｄ、及び偏差
器１８ｂとダイナモメータ慣性部１８ｆから構成されて
おり、定数部１９ｄはダイナモメータトルクＴＬＣを出
力する。 【００１０】２０はエンジントルク制御系であり、エン
ジントルク指令値とエンジントルク推定値へＴＥ（以
下、推定値には∧を付す。）との偏差を取る偏差器２１
と、この偏差が入力され、エンジン１のスロットル弁を
駆動するアクチュエータの位置指令値を出力するＰＩ制
御器２２と、ダイナモメータトルクＴＬＣとダイナモメ
ータ速度ＮＤが入力され、エンジントルク推定値へＴＥ
を出力する最小次元オブザーバ部２３から構成される。
最小次元オブザーバ部２３で推定するパラメータはエン
ジントルクＴＥ、エンジン速度ＮＥ、軸トルクＴＰであ
り、推定する状態量の状態方程式は次の（３），（４）
式になる。 【００１１】 【数２】【００１２】上記（３），（４）式をＧｏｐｉｎａｔｈ
設計法によりオブザーバを３重根となるように設計し
た。そのときの各パラメータＡ〜Ｄ，Ｇは次式のように
なる。 【００１３】 【数３】 【００１４】図６は最小次元オブザーバ部２３のブロッ
ク構成を示し、ダイナモメータトルクＴＬＣはパラメー
タＢを介して加算器２３ａに供給され、加算器２３ａに
はダイナモメータ速度ＮＤがパラメータＧを介して与え
られるとともに、パラメータＡの出力が与えられる。加
算器２３ａの出力は積分器２３ｂに与えられ、その出力
はパラメータＣを介して加算器２３ｃに与えられるとと
もに、パラメータＡにも与えられる。又、加算器２３ｃ
にはダイナモメータ速度ＮＤがパラメータＤを介して与
えられ、加算器２３ｃはエンジントルク推定値∧ＴＥを
出力する。 【００１５】上記構成において、エンジントルク制御系
２０をオープンにし、ダイナモメータ２を例えば２００
０ｒｐｍに制御し、スロットルアクチュエータの位置指
令を２０％ステップアップすると、ダイナモメータトル
クＴＬＣは速度制御系に起因する加減速トルク分が加わ
っているが、エンジン推定トルクは吸気圧に対して推定
遅れを有するがほぼ一致し、実際のエンジントルクとも
一致し、ダイナモメータ制御系の影響を受けない。この
ようにエンジントルク推定値を用いることによりダイナ
モメータ速度制御系１９の干渉を排除してエンジントル
ク制御を安定して行うことができる。 【００１６】 【発明が解決しようとする課題】上記したように従来の
自動車エンジン試験装置においては、エンジントルクは
エンジン１のスロットル弁の開度θＡを調整することに
より制御されるが、スロットル弁の開度位置を直接検出
することは困難であるので、スロットル弁に連結された
アクチュエータの位置θｍを検出し、これをフィードバ
ックして、スロットル弁開度θＡを調整するようにして
いる。しかしながら、スロットル弁とアクチュエータと
はワイヤにより連結されており、ワイヤヒステリシス部
１６に示すように制御系にヒステリシス特性を持ち、ま
たワイヤと接触部の間に摩擦が生じる。又、エンジン１
の吸気から燃焼までの無駄時間が生じ、これらの非線形
要素がエンジントルク制御特性に悪影響を及ぼした。例
えば、図７に示すように、ダイナモメータ速度制御系１
９によりエンジン速度ＮＥを２０００ｒｐｍに制御した
状態でエンジントルク指令値を４％から８％に変化させ
た場合、アクチュエータ位置指令、吸気圧、エンジント
ルク推定値∧ＴＥに１％程度の持続振動が発生した。こ
れは、ヒステリシスによるゲイン変動や位相遅れ、及び
無駄時間による位相遅れにより、ＰＩ制御系のゲイン余
裕が小さくなり、状態によっては不安定となってしまう
からである。 【００１７】この発明は上記のような課題を解決するた
めに成されたものであり、ダイナモメータ速度制御系の
干渉によるエンジントルク制御系のトルク変動を抑制す
るとともに、エンジンのスロットル弁とそのアクチュエ
ータを連結するワイヤのヒステリシスとエンジン特性の
無駄時間によるエンジントルク制御系の不安定さを抑制
することができる自動車エンジン試験装置を得ることを
目的とする。 【００１８】 【課題を解決するための手段】この発明に係る自動車エ
ンジン制御装置は、アクチュエータ位置制御系と、ダイ
ナモメータ速度制御系と、ダイナモメータのトルクと速
度を入力され、エンジントルク推定値を出力する最小次
元オブザーバ部と、アクチュエータ位置指令からトルク
推定値を得るまでの制御対象をモデル化し、このうちの
ヒステリシス特性を除いた３次遅れと無駄時間から構成
した内部モデルと、エンジントルク推定値と内部モデル
の出力との偏差が入力され、モデル化誤差や外乱誤差を
補償する第１の制御器と、エンジントルク指令値と第１
の制御器の出力との偏差が入力されるとともに、内部モ
デルと上記制御対象とが一致したときにエンジントルク
応答が目標応答となるよう構成され、出力がアクチュエ
ータ位置制御系の位置指令値となるとともに内部モデル
に入力される第２の制御器を設けたものである。 【００１９】 【作用】この発明においては、エンジントルク推定値が
求められ、これに基づいてエンジントルク制御が行わ
れ、ダイナモメータ速度制御系の干渉は生じない。又、
トルク推定値を得るまでの制御対象がヒステリシス特性
を除いてモデル化されて内部モデルとされ、第２の制御
器は内部モデルが制御対象と一致したときにエンジント
ルクが目標応答となるように定められ、第１の制御器は
モデル化誤差や外乱誤差を補償する。 【００２０】 【実施例】以下、この発明の実施例を図面とともに説明
する。図１はこの実施例による自動車エンジン試験装置
のブロック構成図を示し、２４は最小次元オブザーバ部
２３からのエンジントルク推定値と内部モデル２５（Ｐ
Ｍ（Ｓ））の出力との偏差を求める偏差器、２６は偏差
器２４の出力を入力される第１の制御器（Ｃ２
（Ｓ））、２７はエンジントルク指令値と第１の制御器
２６の出力が入力され、その偏差を出力する偏差器、２
８は偏差器２７の出力を入力される第２の制御器（Ｃ１
（Ｓ））である。 【００２１】ここで、エンジントルクから推定までを一
次遅れで近似することにより、アクチュエータ位置指令
からトルク推定値までの制御対象、即ち制御対象部９と
最小次元オブザーバ部２３を図２のようにモデル化する
ことができる。２９，３１は一次遅れ要素であり、３０
は一次遅れ・無駄時間要素である。このうち、ワイヤヒ
ステリシス部１６は実際にはモデル化不可能であるた
め、これを除いて三次遅れ要素と無駄時間要素から内部
モデル２５を構成し、ＩＭＣ（ＩｎｔｅｒｎａｌＭｏｄ
ｅ Ｃｏｎｔｏｒｏｌ）法を適用する。ＩＭＣ法は制御
対象の内部モデル２５を系内に設けるとともに、制御器
２５，２８を設けたものであり、二自由度制御系を構成
するものである。 【００２２】又、内部モデル２５の制御対象伝達関数Ｐ
Ｍ（Ｓ）は数４のようになる。 【００２３】 【数４】 【００２４】第２の制御器２８は内部モデル２５の伝達
関数ＰＭ（Ｓ）と実際の制御対象の伝達関数Ｐ（Ｓ）が
一致するとき、エンジントルク応答が目標応答伝達関数
Ｒ（Ｓ）となるように構成する。即ち、数５のように構
成する。Ｃ１（Ｓ）は第２の制御器２８の伝達関数であ
る。 【００２５】 【数５】 【００２６】従って、Ｃ１（Ｓ）は数６のようになる。 【００２７】 【数６】 【００２８】第１の制御器２６は外乱やモデル化誤差を
補償するためのものであり、その伝達関数Ｃ２（Ｓ）は
外乱特性を考慮して低周波領域でのゲインを低下させ、
外乱入力時にエンジントルク指令値とエンジントルク推
定値が定常状態で等しくなるように構成し、数７のよう
にする。 【００２９】 【数７】 【００３０】従って、Ｃ２（Ｓ）は数８のようになる。 【００３１】 【数８】 【００３２】上記構成において、偏差器２４は最小次元
オブザーバ部２３からのトルク推定値と内部モデル２５
の出力の偏差を求め、第１の制御器２６はこの偏差を入
力され、その誤差分を補償する。偏差器２７はエンジン
トルク指令値と第１の制御器２６の出力の偏差を求め、
この偏差は第２の制御器２８に入力され、第２の制御器
２８は内部モデル２５と上記制御対象が一致したときに
エンジントルク応答が目標応答となるような出力を発生
し、この出力はアクチュエータ位置制御系１０に位置指
令値として入力されるとともに、内部モデル２５にも入
力される。 【００３３】上記実施例においては、最小次元オブザー
バ部２３によりエンジントルクを推定し、これに基づい
てエンジントルクを制御するようにしており、ダイナモ
メータ速度制御系１９の干渉によるエンジントルク制御
系の変動は抑制された。又、エンジントルク制御系にＩ
ＭＣ法を適用し、内部モデル２５及び制御器２６，２８
を設けたことにより、ワイヤのヒステリシス特性及びエ
ンジンの無駄時間の影響によるエンジントルク制御系の
不安定を解消することができる。例えば、図３に示すよ
うに、ダイナモ速度制御系１９によりエンジン速度ＮＥ
を２０００ｒｐｍに制御した状態でエンジントルク指令
値を４％から８％にステップ状に変化させた場合、アク
チュエータ位置指令値、吸気圧、エンジントルク推定値
に振動は発生しなかった。 【００３４】 【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、エンジ
ントルク推定値に基づきエンジントルクを制御してお
り、ダイナモメータ速度制御系の干渉を排除してエンジ
ントルク制御系の変動を抑制することができる。又、エ
ンジントルク制御系にＩＭＣ法を適用したことにより、
ワイヤヒステリシスとエンジンの無駄時間によるエンジ
ントルク制御系の不安定を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明による自動車エンジン試験装置のブロ
ック図である。 【図２】この発明による制御対象をモデル化した図であ
る。 【図３】この発明による自動車エンジン試験装置の各部
の動作波形図である。 【図４】従来装置のブロック図である。 【図５】本出願人が提案した自動車エンジン試験装置の
ブロック図である。 【図６】本出願人が提案した最小次元オブザーバ部のブ
ロック図である。 【図７】本出願人の提案装置の動作波形図である。 【符号の説明】 １…エンジン ２…ダイナモメータ ３…ペラシャフト ７…アクチュエータ ９…制御対象部 １０…アクチュエータ位置制御系 １６…ワイヤヒステリシス部 １９…ダイナモメータ速度制御系 ２０…エンジントルク制御系 ２３…最小次元オブザーバ部 ２５…内部モデル ２６…第１の制御器 ２８…第２の制御器
ック図である。 【図２】この発明による制御対象をモデル化した図であ
る。 【図３】この発明による自動車エンジン試験装置の各部
の動作波形図である。 【図４】従来装置のブロック図である。 【図５】本出願人が提案した自動車エンジン試験装置の
ブロック図である。 【図６】本出願人が提案した最小次元オブザーバ部のブ
ロック図である。 【図７】本出願人の提案装置の動作波形図である。 【符号の説明】 １…エンジン ２…ダイナモメータ ３…ペラシャフト ７…アクチュエータ ９…制御対象部 １０…アクチュエータ位置制御系 １６…ワイヤヒステリシス部 １９…ダイナモメータ速度制御系 ２０…エンジントルク制御系 ２３…最小次元オブザーバ部 ２５…内部モデル ２６…第１の制御器 ２８…第２の制御器
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(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
G01M 15/00 - 17/007
G01L 3/16
G05B 23/00 - 23/02 302
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】自動車エンジンにダイナモメータを連結す
るとともに、エンジンのスロットル弁にワイヤを介して
アクチュエータを連結してエンジン試験を行う自動車エ
ンジン試験装置において、アクチュエータの位置を制御
するアクチュエータ位置制御系と、ダイナモメータの速
度を制御するダイナモメータ速度制御系と、ダイナモメ
ータのトルクと速度を入力され、エンジントルク推定値
を出力する最小次元オブザーバ部と、アクチュエータ位
置指令からトルク推定値を得るまでの制御対象をモデル
化し、このうちのヒステリシス特性を除いた３次遅れと
無駄時間から構成した内部モデルと、エンジントルク推
定値と内部モデルの出力との偏差が入力され、モデル化
誤差や外乱誤差を補償する第１の制御器と、エンジント
ルク指令値と第１の制御器の出力との偏差が入力される
とともに、内部モデルと上記制御対象とが一致したとき
にエンジントルク応答が目標応答となるよう構成され、
出力がアクチュエータ位置制御系の位置指令値となると
ともに内部モデルに入力される第２の制御器を備えたこ
とを特徴とする自動車エンジン試験装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02356995A JP3489241B2 (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | 自動車エンジン試験装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02356995A JP3489241B2 (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | 自動車エンジン試験装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08219952A JPH08219952A (ja) | 1996-08-30 |
| JP3489241B2 true JP3489241B2 (ja) | 2004-01-19 |
Family
ID=12114179
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02356995A Expired - Fee Related JP3489241B2 (ja) | 1995-02-13 | 1995-02-13 | 自動車エンジン試験装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3489241B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006120728A1 (ja) | 2005-05-09 | 2006-11-16 | A & D Company, Ltd. | エンジン計測装置 |
| JP5262036B2 (ja) * | 2007-09-19 | 2013-08-14 | 株式会社明電舎 | シャシーダイナモメータシステムの制御方法 |
| JP5136247B2 (ja) * | 2008-07-10 | 2013-02-06 | 株式会社明電舎 | エンジンベンチシステムの動力計制御方式 |
| JP5200714B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2013-06-05 | 株式会社明電舎 | 電気慣性制御装置 |
| KR101408566B1 (ko) * | 2013-01-02 | 2014-06-17 | (주)유메카 | 토크 검출 장치 |
-
1995
- 1995-02-13 JP JP02356995A patent/JP3489241B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08219952A (ja) | 1996-08-30 |
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