JP3498579B2 - システム制御装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、入力される調整量
により、この調整量に対応する状態に向けて制御系の状
態を変化させる被制御システム、例えば無段変速機等に
対して制御を行うシステム制御装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、車両用の無段変速機として、ベル
ト式無段変速機（ＣＶＴ）が知られている。このベルト
式無段変速機を制御するための制御装置は、プーリ位置
やプライマリ回転数（駆動プーリの回転数）を制御対象
として、無段変速機の変速比を、車両の運転状態に適合
する変速比となるように制御していた。

【０００３】この変速比の調整のために、前記ベルト式
無段変速機においては、入力トルクに応じてセカンダリ
油圧（従動プーリのベルト挟持力調整のための油圧）を
設定するセカンダリ油圧制御系と、入力トルクおよびセ
カンダリ油圧に応じて、所定の変速比を得るのに必要な
プライマリ油圧（駆動プーリのプーリ位置調整のための
油圧）を設定する変速比制御系とを備えていた。

【０００４】ここで、変速比制御系では目標変速比を実
現するために、対応する目標プーリ位置あるいは、目標
プライマリ回転数が演算され、これらプーリ位置あるい
はプライマリ回転数の実値との偏差に基づいてフィード
バック制御によるプライマリ油圧が演算され、このプラ
イマリ油圧となるように油圧が調整された。

【０００５】このようなフィードバック制御を行うにあ
たっては、各種走行モード（発進、定常、キックダウ
ン、手動変速、ブレーキなど）に応じて制御ゲインを調
整、あるいは、目標値の補正を行うことにより、変速比
のハンチングを防止して、変速制御の応答性、収束性の
適正化が図られていた。

【０００６】この種の無段変速機において、制御ゲイン
を調整するものとしては、例えば、特許第２５０５４２
０号公報記載の制御が挙げられる。この公報では、急ブ
レーキ時には通常の走行モードより制御ゲインを大きく
して変速比が大側に移動する速度を上げ、それ以外の場
合は制御ゲインを小さく維持する技術が開示されてい
る。

【０００７】また、目標値の補正を行うものとしては、
たとえば、特開平７−１６７２３４号公報が挙げられ
る。この公報では、スロットルが急閉された場合など、
目標のプライマリ回転数が急減したときに、ＰＩＤ制御
器の過剰な積分制御により、実プライマリ回転数がアン
ダーシュートすることで変速比のハンチングが生じるの
を防止するために、目標のプライマリ回転数の減少速度
にリミッタをかける技術が開示されている。

【０００８】しかし、上記先行技術においては、基本的
にはＰＩＤ制御であることからロバスト性が低いととも
に、以下の様な不具合がある。すなわち、（１）各種走
行モード毎に、制御ゲインを調整、あるいは、目標値の
補正を行うために、制御ソフトウエアが複雑化する。
（２）各種走行モード毎に、最適な制御ゲインや目標値
の補正量を設定する必要があるために制御ソフトウエア
の開発に時間がかかる。

【０００９】このようなＰＩＤ制御の欠点を補うフィー
ドバック制御として、ロバスト性が高く、前記（１）、
（２）の問題が少ない、スライディングモード制御が知
られている（例えば特開平８−２４９０６７号公報、特
開昭６１−２７１５０９号公報、特開昭６１−２７１５
１０号公報、特開平２−２９７６０２号公報等参照）。

【００１０】このスライディング制御とは、制御対象の
状態をある位相空間で表現し、設計者の所望するシステ
ム過渡的な状態を、システムの状態点を表現する関数ｓ
が０となる切換面にて設定し、システムの状態を切換面
に拘束するように制御することにより、状態を切換面に
沿った漸近的に位相空間の原点に収束させ、これによっ
て、所望の過渡的状態を満たしつつ、制御対象の制御を
行う手法である。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ところが、この様なス
ライディングモード制御では、状態点ｓを偏差及び偏差
微分によって構成した場合、定常偏差が表れることがあ
る。この対策としては、本発明者らの知見によれば、状
態点ｓに偏差の積分を付加することにより解消できるこ
とが分かっている。

【００１２】しかしながら、この様に構築された状態点
ｓを用いるスライディングモード制御の場合には、調整
量が制御対象の構造的な限界で制限された場合、例えば
何等かの原因でプライマリ油圧が算出された調整量と異
なり、そのまま偏差が継続して発生する様な場合には、
積分演算値が過大となり、その後の制御結果が悪化する
という問題が生じていた。

【００１３】例えば制御対象をＣＶＴとすると、図１７
に示す様に、線ａの目標変速比が線ｂの実変速比ｂに対
して与えられるとき、調整量（駆動側プーリ油圧）は線
ｃの値をとり、ベルトスリップやバルブの構造的な問題
によって決まる調整量の下限値の線ｄに達し、線ｃの値
で制御される。

【００１４】この場合、積分演算を実施しても、実際の
積分値の減少分が反映されないためと、積分成分に応じ
た偏差の収束が行われないためとにより、線ｅの積分項
において、斜線ｆに示す過剰な成分が溜ってしまう。つ
まり、調整量が下限値より大きな値を示したときに、過
剰に溜った積分値により、斜線ｇに示す様な、変速比の
オーバーシュートが発生し、制御性（追従性）が悪化す
る。

【００１５】本発明は、かかる点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、積分演算値が過大となる
ことを抑制して、制御性を向上することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段及び発明の効果】（１）請
求項１の発明は、入力される調整量により該調整量に対
応する状態に向けて制御系の状態を変化させる被制御シ
ステムに対して制御を行う制御装置であって、前記被制
御システムの状態を検出する状態検出手段と、前記状態
検出手段の検出結果に基づいて、前記被制御システムの
状態の目標値を演算する目標値演算手段と、前記目標値
演算手段にて演算された目標値と前記状態検出手段にて
検出された実値との偏差に基づいて、状態点ｓを下記式
［Ａ］のごとく定義した場合に、該状態点ｓに基づいて
非線形フィードバック項を算出して、スライディングモ
ード制御の制御量を演算するスライディングモード制御
量演算手段と、 ｓ＝ｋ１・ｅｒｒ’＋ｋ２・ｅｒｒ＋ｋ３・ｉｅｒｒ … ［Ａ］ 但し、ｋ１、ｋ２、ｋ３は０または有限の実数値、ｅｒ
ｒは偏差、ｅｒｒ´はｅｒｒの微分量、ｉｅｒｒはｅｒ
ｒの積分値 前記スライディングモード制御量演算手段にて演算され
た制御量に基づいて、前記調整量を演算するスライディ
ングモード調整量演算手段と、を備え、前記調整量が、
予め設定された範囲を外れた場合には、前記式［Ａ］に
おける偏差の積分演算を停止することを特徴とするシス
テム制御装置を要旨とする。

【００１７】前記状態点ｓを用いるスライディングモー
ド制御の場合には、調整量（例えば目標プライマリ油
圧）が制御対象の構造的な限界や設計者が予め設定した
値で制限された場合には、そのまま偏差が継続して積分
演算値が過大となって、その後の制御結果が悪化する。

【００１８】そこで、本発明では、調整量が予め設定さ
れた範囲を外れた場合には、前記式［Ａ］における偏差
の積分演算を停止するのである。つまり、調整量が予め
設定された範囲を外れ、例えば下限値より小さくなった
り、上限値より大きくなった場合には、偏差の積分演算
を停止している。そのため、その後偏差が継続していた
としても、積分値が停止時点よりも大きくなることはな
い。

【００１９】よって、積分演算の停止後は、それ以上の
過大な積分演算値に基づた制御が行われないので、制御
性が向上する。つまり、目標値（例えば目標変速比）に
好適に追従した実値（例えば実減速比）が得られること
になる。 （２）請求項２の発明は、前記状態点ｓを非線形関数ｆ
（ｓ）で写像した値と、非線形フィードバックゲインと
の積を、前記非線形フィードバック項とすることを特徴
とする前記請求項１に記載のシステム制御装置を要旨と
する。

【００２０】本発明は、スライディングモード制御の内
容を具体的に示したものであり、この場合は、前記式
［Ａ］に示す様に、微分項「ｋ１・ｅｒｒ’」、比例項
「ｋ２・ｅｒｒ」、及び積分項「ｋ３・ｉｅｒｒ」を合
計した後に、非線形関数ｆ（ｓ）にて写像している。

【００２１】よって、この非線形関数ｆ（ｓ）で状態点
ｓを写像した値と非線形フィードバックゲインとを積算
することにより、非線形フィードバック項を求めること
ができる。 （３）請求項３の発明は、前記スライディングモード制
御を用いたシステム制御装置において、前記積分演算の
停止時に、それまでに演算された積分値を保つことを特
徴とする前記請求項１又は２に記載のシステム制御装置
を要旨とする。

【００２２】本発明は、積分演算の停止時における処理
を例示したものであり、ここでは、積分演算の停止時
に、それまでに演算された積分値を保っている。従っ
て、その後の制御においては、偏差をそれ以上積分する
ことなく、保持した積分値に基づいて制御を行なうの
で、高い制御性を確保でき、追従性に優れている。

【００２３】（４）請求項４の発明は、前記スライディ
ングモード制御を用いたシステム制御装置において、前
記積分演算の停止時に、それまでに演算された積分値を
クリアすることを特徴とする前記請求項１又は２に記載
のシステム制御装置を要旨とする。

【００２４】本発明は、積分演算の停止時における処理
を例示したものであり、ここでは、積分演算の停止時
に、それまでに演算された積分値をクリア（消去）して
いる。従って、その後の制御においては、積分値が０で
あるとして制御を行なうので、即ち制御において大きく
ずれた積分値を使用しないので、高い制御性を確保で
き、追従性に優れている。

【００２５】（５）請求項５の発明は、前記スライディ
ングモード制御を用いたシステム制御装置において、前
記積分演算の停止解除後の所定時期の前記積分の記憶値
を、次回の積分演算の停止解除後の初期値とすることを
特徴とする前記請求項１又は２に記載のシステム制御装
置を要旨とする。

【００２６】本発明は、積分演算の停止時における処理
を例示したものであり、ここでは、積分演算の停止解除
後の所定時期の積分の記憶値を、次回の積分演算の停止
解除後の初期値としている。つまり、停止解除後とは、
好適にスライディングモード制御が行われている状態で
あり、目標値に実値が好適に追従していると考えられる
ので、停止解除後の所定時期の積分値を、次回の積分演
算の停止解除後の初期値として採用すれば、好ましい制
御状態を速やかに実現することができる。

【００２７】（６）請求項６の発明は、前記システム制
御装置における制御対象が、ベルト式無段変速機であ
り、その調整量が駆動側プーリ油圧であることを特徴と
する前記請求項１〜５のいずれかに記載のシステム制御
装置を要旨とする。

【００２８】本発明は、システム制御装置を例示したも
のであり、ここでは、システム制御装置として、ベルト
式無段変速機が挙げられ、その調整量としては、駆動側
プーリ油圧（プライマリ油圧）が挙げられる。このベル
ト式無段変速機（ＣＶＴ）は、例えば、ベルトに対する
駆動プーリの挟持位置およびベルトに対する従動プーリ
の挟持位置を調整することにより変速比が制御されるベ
ルト式無段変速機である。

【００２９】（７）請求項７の発明は、前記積分の記憶
値が、前記ベルト式無段変速機を備えた装置において、
エンジントルクと実変速比に応じた値であることを特徴
とする前記請求項６に記載のシステム制御装置を要旨と
する。

【００３０】前記積分値は、変速状態、詳しくは、エン
ジントルク（従って例えばスロットル開度）と実変速比
に応じて変化するので、エンジントルクと実変速比に応
じて、例えば予め実験等によって求めたマップ等によ
り、積分値を設定するのである。

【００３１】尚、上述した様なシステム制御装置の各手
段をコンピュータシステムにて実現する機能は、例え
ば、コンピュータシステム側で起動するプログラムとし
て備えることができる。このようなプログラムの場合、
例えば、フロッピーディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−
ＲＯＭ、ハードディスク等の機械読み取り可能な記録媒
体に記憶し、必要に応じてコンピュータシステムにロー
ドして起動することにより用いることができる。この
他、ＲＯＭやバックアップＲＡＭを機械読み取り可能な
記録媒体として前記プログラムを記憶しておき、このＲ
ＯＭあるいはバックアップＲＡＭをコンピュータシステ
ムに組み込んで用いても良い。

【００３２】

【発明の実施の形態】次に、本発明のシステム制御装置
が適用された発明の実施の形態について、図面に基づい
て説明する。 ［実施の形態１］ａ）図１は、上述した発明が適用され
た実施の形態１の無段変速機２、制御装置４、および周
辺装置の概略構成を表すブロック図である。

【００３３】これらベルト式無段変速機（以下単にＣＶ
Ｔ）２および制御装置４は、自動車の無段変速機２およ
び制御装置４として構成されている。無段変速機２は、
可動円錐盤６と固定円錐盤８とからなる駆動側のプライ
マリプーリ１０（駆動プーリに相当する。）、可動円錐
盤１２と固定円錐盤１４とからなる従動側のセカンダリ
プーリ１６（従動プーリに相当する。）、駆動側のプラ
イマリプーリシリンダ１８、従動側のセカンダリプーリ
シリンダ２０、およびプライマリプーリ１０とセカンダ
リプーリ１６との間に掛け渡された金属ベルト２２、内
燃機関としてのエンジンＥにより駆動されるオイルポン
プ２４、プライマリ油圧制御アクチュエータ２６、セカ
ンダリ油圧制御アクチュエータ２８、エンジンＥからの
トルクの伝達を調整するトルクコンバータ等の発進デバ
イス３０を備えている。

【００３４】制御装置４は、電子制御回路から成るコン
トロールユニット３２、プライマリプーリ１０の回転数
を検出するプライマリ回転センサ３４、セカンダリプー
リ１６の回転数を検出するセカンダリ回転センサ３６、
エンジンＥへの吸入空気量を調整するスロットル開度を
検出するスロットル開度センサ３８、およびエンジンＥ
の回転数を検出するエンジン回転センサ４０を備えてい
る。

【００３５】コントロールユニット３２は、ＣＰＵを中
心とするマイクロコンピュータとして構成され、状態検
出手段としての、プライマリ回転センサ３４、セカンダ
リ回転センサ３６、スロットル開度センサ３８、および
エンジン回転センサ４０の検出データに基づいて目標変
速比を設定し、この目標変速比となるように、プライマ
リ油圧制御アクチュエータ２６を調整して、オイルポン
プ２４にて発生しプライマリプーリシリンダ１８に供給
される油圧を制御している。また、コントロールユニッ
ト３２は、金属ベルト２２がスリップを生じないよう
に、セカンダリ油圧制御アクチュエータ２８を調整し
て、オイルポンプ２４にて発生しセカンダリプーリシリ
ンダ２０に供給される油圧を制御している。

【００３６】ここで、コントロールユニット３２により
実行される詳細な制御を、図２，図３の制御ブロック図
により説明する。図２は、セカンダリプーリ１６側の制
御ブロック図であり、セカンダリプーリシリンダ２０の
セカンダリ油圧制御アクチュエータ２８の調整を実行し
て、セカンダリプーリ１６に対して金属ベルト２２が滑
らないように、可動円錐盤１２と固定円錐盤１４との挟
持力を十分に発生させるための制御処理を示している。
この内、入力トルク推定部４２および目標セカンダリ油
圧演算部４４はコントロールユニット３２のＣＰＵが実
行するプログラムとして実現されている。また、セカン
ダリ油圧制御器４６はコントロールユニット３２内に備
えられた、セカンダリ油圧制御アクチュエータ２８を駆
動するための駆動回路である。

【００３７】制御が開始されると、入力トルク推定部４
２は、スロットル開度センサ３８から検出されたスロッ
トル開度θとエンジン回転センサ４０から検出されたエ
ンジン回転数ＮＥとに基づいて、図４に示すエンジン回
転数ＮＥおよびスロットル開度θと入力トルクＴｉｎと
の関係を表すマップから入力トルクＴｉｎを推定する。
この入力トルクＴｉｎは、エンジンＥで発生し、エンジ
ンＥから発進デバイス３０を介して無段変速機２へ入力
されるトルクである。

【００３８】次に、目標セカンダリ油圧演算部４４が、
入力トルク推定部４２にて求められた入力トルクＴｉｎ
と、後述する目標変速比設定部４８にて求められた目標
変速比ＴＲｔとに基づいて、目標セカンダリ油圧ＰＳｔ
を演算する。この目標セカンダリ油圧ＰＳｔは、金属ベ
ルト２２がセカンダリプーリ１６に対してスリップする
こと無くトルクを伝達できる油圧であり、図５に示す３
次元マップから求められる。

【００３９】こうして求められた目標セカンダリ油圧Ｐ
Ｓｔの信号に基づいて、セカンダリ油圧制御器４６に
て、セカンダリ油圧制御アクチュエータ２８が駆動制御
され、ベルトスリップしないセカンダリ油圧ＰＳが実現
する。図３は、プライマリプーリ１０側の制御ブロック
図であり、駆動側のプライマリプーリシリンダ１８のプ
ライマリ油圧制御アクチュエータ２６の調整を実行し
て、プライマリプーリ１０に対して、セカンダリプーリ
１６との間で金属ベルト２２を介して行われる変速を、
目標変速比ＴＲｔにする制御処理を示している。この
内、目標変速比設定部４８、変速比−プーリ位置変換部
５０、プライマリ油圧フィードフォワード項演算部５
２、スライディングモード制御部５４、実変速比検出部
５８、および変速比−プーリ位置変換部６０は、コント
ロールユニット３２のＣＰＵが実行するプログラムとし
て実現されている。また、プライマリ油圧制御器５６は
コントロールユニット３２内に備えられた、プライマリ
油圧制御アクチュエータ２６を駆動するための駆動回路
である。

【００４０】制御が開始されると、目標変速比設定部４
８は、スロットル開度センサ３８から検出されるスロッ
トル開度θ、およびセカンダリ回転センサ３６から検出
されるセカンダリ回転数ＮＳ等の、各種センサから得ら
れる無段変速機２および無段変速機２を駆動するエンジ
ンＥの状態に基づいて、所定のマップから目標変速比Ｔ
Ｒｔを求める。

【００４１】次に、この目標変速比ＴＲｔ、目標セカン
ダリ油圧ＰＳｔ、および入力トルクＴｉｎとに基づい
て、プライマリ油圧フィードフォワード項演算部５２
は、目標プライマリ油圧フィードフォワード項Ｐ１の演
算を行う。この演算は、まず、目標セカンダリ油圧ＰＳ
ｔに基づいて、図６に示す、予め測定されているセカン
ダリ油圧ＰＳと入力トルクＴｉｎとの関係を表すテーブ
ルにより、セカンダリプーリ１６にて金属ベルト２２が
スリップせずに伝達可能な最大トルクＴｍａｘが求めら
れる。次に入力トルクＴｉｎと最大トルクＴｍａｘとの
比から、トルク比Ｔｉｎ／Ｔｍａｘが演算される。

【００４２】次に、このトルク比Ｔｉｎ／Ｔｍａｘか
ら、図７に示すプライマリ油圧フィードフォワード項演
算マップに基づいて、該当する変速比ＴＲのラインから
油圧比（ＰＰ：プライマリ油圧／ＰＳ：セカンダリ油
圧）を求め、この油圧比と目標セカンダリ油圧ＰＳｔと
の積を計算し、その値をプライマリ油圧フィードフォワ
ード項Ｐ１とする。

【００４３】具体的には、例えばトルク比Ｔｉｎ／Ｔｍ
ａｘ＝０．２５、目標変速比ＴＲｔ＝２．０であった場
合には、図７に示すごとく、油圧比（ＰＰ／ＰＳ）＝
０．４１が求まり、Ｐ１＝０．４１・ＰＳｔにて、プラ
イマリ油圧フィードフォワード項Ｐ１が求まる。なお、
図７は一例であり、無段変速機２の種類により異なるマ
ップとなる。

【００４４】一方、目標変速比設定部４８で得られた目
標変速比ＴＲｔは変速比−プーリ位置変換部５０により
目標プーリ位置ｘｔ、すなわちプライマリプーリ１０の
可動円錐盤６の目標位置ｘｔに変換される。次に、実変
速比検出部５８が、実際に無段変速機２のプライマリ回
転センサ３４とセカンダリ回転センサ３６との検出から
得られるプライマリ回転数ＮＰおよびセカンダリ回転数
ＮＳの比から実変速比ＴＲｒを得、変速比−プーリ位置
変換部６０がこの実変速比ＴＲｒを実プーリ位置ｘｒ、
すなわち、プライマリプーリ１０の可動円錐盤６の実位
置ｘｒに変換する。

【００４５】変速比−プーリ位置変換部５０からの目標
プーリ位置ｘｔと変速比−プーリ位置変換部６０からの
実プーリ位置ｘｒとの偏差ｅｒｒが、次式［１］のごと
く演算されて、この偏差ｅｒｒがスライディングモード
制御部５４に入力する。 ｅｒｒ ＝ ｘｒ − ｘｔ … ［１］ スライディングモード制御部５４では、この偏差ｅｒｒ
に基づいて、スライディングモード制御によるプライマ
リ油圧フィードバック項Ｐ２を演算して出力する。

【００４６】次に、スライディングモード制御部５４に
て、偏差ｅｒｒに基づいて実行されるスライディングモ
ード制御演算について説明する。ここで、まず、プライ
マリ油圧フィードフォワード項Ｐ１とプーリ位置ｘｔと
が対応しているものと考え、更に図１の構成に対する実
験データから、プライマリ油圧フィードバック項Ｐ２と
ｅｒｒとの間には次の近似式［２］が成り立つと考える
ことができる。

【００４７】 ｄ（ｅｒｒ）／ｄｔ ＝ Ａ・ｅｒｒ ＋ Ｂ・Ｐ２ … ［２］ ここでＡ，Ｂの値は、セカンダリ油圧ＰＳ、入力トルク
Ｔｉ、変速比ＴＲに依存する。定常偏差を無くするため
に、次式［３］の偏差積分計算にて定義される変数ｉｅ
ｒｒを導入する。

【００４８】 ｉｅｒｒ ＝ ∫ｅｒｒ・ｄｔ … ［３］ スライディングモード制御における状態点ｓ（切換え面
はｓ＝０に該当する。）を、次式［４］のように定義す
る。 ｓ ＝ ｓ１・ｉｅｒｒ ＋ ｅｒｒ … ［４］ 上述した式［４］に基づいて、プライマリ油圧フィード
バック項Ｐ２を、次式［５］のごとく求める。

【００４９】 Ｐ２＝（−１／Ｂ０）・（（ｓ１＋Ａ０）・ｅｒｒ＋ｋ・ｓａｔ（ｓ）） … ［５］ なお、Ａ０，Ｂ０は、それぞれ変動する数であるＡ，Ｂ
の公称値である。また、飽和関数ｓａｔ（）は図８に示
す関数であり、図８におけるｄは、図９に示す位相空間
における切換え面（ｓ＝０）の両側に存在する境界層の
幅である。ｋは非線形フィードバック項ゲイン（別名、
ロバストネスパラメータと言う。）である。

【００５０】Ａ，Ｂが変動し、それぞれＡ０，Ｂ０とは
異なる値をとった場合に、目標プーリ位置ｘｔに実プー
リ位置ｘｒが追従するためには、ｋの値は次の不等式
［６］を満足する必要がある。 ｋ＞ｍａｘ（｜ ｄＡ・ｅｒｒ ｜） ＋ ｍａｘ（｜ ｄＢ・Ｐ２ ｜） … ［６］ ただし、ｄＡ＝｜ Ａ−Ａ０ ｜、ｄＢ＝｜ Ｂ−Ｂ０ ｜
である。ｍａｘ（）は最大値をとることを示す。

【００５１】前記式［６］は、次のようにして導出され
る。前記式［２］において、Ａ＝Ａ０＋ｄＡ、Ｂ＝Ｂ０
＋ｄＢとすれば、式［２］は次式［７］のごとくとな
る。 ｄ（ｅｒｒ）／ｄｔ＝（Ａ０＋ｄＡ）・ｅｒｒ＋（Ｂ０＋ｄＢ）・Ｐ２ ＝Ａ０・ｅｒｒ＋Ｂ０・Ｐ２＋ｄＡ・ｅｒｒ＋ｄＢ・Ｐ２ … ［７］ このとき、切換え面を表す式［４］を微分すると、次式
［８］のごとくとなる。

【００５２】 ｓ′＝ｓ１・ｄ（ｉｅｒｒ）／ｄｔ ＋ ｄ（ｅｒｒ）／ｄｔ ＝ｓ１・ｅｒｒ＋Ａ０・ｅｒｒ＋Ｂ０・Ｐ２＋ｄＡ・ｅｒｒ＋ｄＢ・Ｐ２ … ［８］ 前記式［８］に前記式［５］を代入すれば、ｓ′は次式
［９］のごとくとなる。

【００５３】 ｓ′＝ｓ１・ｅｒｒ＋Ａ０・ｅｒｒ −（ｓ１＋Ａ０）・ｅｒｒ−ｋ・ｓａｔ（ｓ） ＋ｄＡ・ｅｒｒ＋ｄＢ・Ｐ２ ＝−ｋ・ｓａｔ（ｓ）＋ｄＡ・ｅｒｒ＋ｄＢ・Ｐ２ … ［９］ ここで、スライディングモードが存在するためには、
ｓ′・ｓ＜０を満足する必要があることから、式［９］
がすべてのｄＡ，ｄＢに対して、ｓと異符号になるため
には前記式［６］が成立すれば十分であることが判る。

【００５４】上述のごとく、プライマリ油圧フィードバ
ック項Ｐ２が求まり、プライマリ油圧フィードフォワー
ド項演算部５２にて求められているプライマリ油圧フィ
ードフォワード項Ｐ１と加算され、目標プライマリ油圧
ＰＰｔとされる。この目標プライマリ油圧ＰＰｔの信号
に基づいて、プライマリ油圧制御器５６にて、プライマ
リ油圧制御アクチュエータ２６が駆動制御され、ベルト
スリップしないプライマリ油圧ＰＰが実現するととも
に、無段変速機２の実変速比ＴＲｒが目標変速比ＴＲｔ
へ向けて調整される。

【００５５】本実施の形態１では、スライディングモー
ド制御部５４（スライディングモード制御量演算手段に
相当する。）が行うスライディングモード制御による制
御量（プライマリ油圧フィードバック項Ｐ２）とは、別
個に、プライマリ油圧フィードフォワード項演算部５２
にて制御量（プライマリ油圧フィードフォワード項Ｐ
１）が演算されている。

【００５６】従って、無段変速機２では、スライディン
グモード制御によるプライマリ油圧フィードバック項Ｐ
２と、フィードフォワード制御によるプライマリ油圧フ
ィードフォワード項Ｐ１との加算に基づいて調整量（目
標プライマリ油圧ＰＰｔ）が求められ、その目標プライ
マリ油圧ＰＰｔでプライマリ油圧制御アクチュエータ２
６が調整される。

【００５７】ｂ）次に、上述した構成を有する本実施の
形態１における制御処理について説明する。本実施の形
態１では、調整量、即ち目標プライマリ油圧（駆動側プ
ーリ油圧）ＰＰｔが下限値に保持（ホールド）されてい
る間は、積分値をホールドする制御を行なう。

【００５８】まず、積分値ｉｅｒｒ演算ルーチンにつ
いて、図１０のフローチャートに基づいて説明する。図
１０のステップ１００では、偏差ｅｒｒ及びリミッター
フラグＦを読み込む。この偏差ｅｒｒとは、目標プーリ
位置ｘｔと実プーリ位置ｘｒとの偏差ｅｒｒである。ま
た、リミッターフラグＦとは、目標プライマリ油圧ＰＰ
ｔが所定の範囲内、即ち実際に取りうる範囲内であるか
否かを示すものであり、範囲内であれば０にセットさ
れ、範囲外であれば１にセットされる。

【００５９】続くステップ１１０では、リミッターフラ
グＦが０か否か、即ち、目標プライマリ油圧ＰＰｔが目
標プライマリ油圧ＰＰｔの上限値と下限値の間の所定の
範囲内であるか否かを判定する。ここで肯定判断される
と、ステップ１２０に進む。ステップ１２０では、目標
プライマリ油圧ＰＰｔは前記所定の範囲内であるので、
前回までの積分値ｉｅｒｒに今回の偏差ｅｒｒを加え
て、今回の積分値ｉｅｒｒとし、一旦本処理を終了す
る。

【００６０】一方、前記ステップ１１０で否定判断され
ると、目標プライマリ油圧ＰＰｔは前記所定の範囲外で
あるので、偏差ｅｒｒを積分することなく、ステップ１
２０をパスして一旦本処理を終了する。つまり、この場
合は、前回までの積分値ｉｅｒｒをホールドするのであ
る。

【００６１】次に、リミッター処理リーチンについ
て、図１１のフローチャートに基づいて説明する。この
リミッター処理ルーチンは、前記図１０のステップ１１
０の判定に使用するリミッターフラグＦを設定するため
のルーチンである。

【００６２】図１１のステップ２００に示す様に、目標
プライマリ油圧ＰＰｔ、目標プライマリ油圧ＰＰｔの上
限値及び下限値を読み込む。続くステップ２１０では、
目標プライマリ油圧ＰＰｔが目標プライマリ油圧ＰＰｔ
の上限値を下回るか否かを判定する。ここで肯定判断さ
れるとステップ２２０に進み、一方否定判断されるとス
テップ２４０に進む。

【００６３】ステップ２４０では、目標プライマリ油圧
ＰＰｔが目標プライマリ油圧ＰＰｔの上限値に達したと
判断して、リミッターフラグＦを１にセットし、一旦本
処理を終了する。一方、ステップ２２０では、目標プラ
イマリ油圧ＰＰｔが目標プライマリ油圧ＰＰｔの下限値
を上回るか否かを判定する。ここで肯定判断されるとス
テップ２３０に進み、一方否定判断されるとステップ２
５０に進む。

【００６４】ステップ２５０では、目標プライマリ油圧
ＰＰｔが目標プライマリ油圧ＰＰｔの下限値に達したと
判断して、リミッターフラグＦを１にセットし、一旦本
処理を終了する。一方、ステップ２３０では、目標プラ
イマリ油圧ＰＰｔが目標プライマリ油圧ＰＰｔの上限値
と下限値の間の所定の範囲内であると判断して、リミッ
ターフラグＦを０にセットし、一旦本処理を終了する。

【００６５】次に、上述した制御による状態を、図１
２のタイミングチャートに示す。図１２に示す様に、本
実施の形態１では、調整量ｃである目標プライマリ油圧
ＰＰｔが下限値ｄにホールドされている間、積分値ｅは
領域ｈに示す様にホールドされているので、過剰な積分
補償成分が存在しない。それにより、実変速比ｂは、目
標変速比ａに対してオーバーシュートすることなく、好
適に制御することができる。

【００６６】つまり、本実施の形態１では、リミッター
フラグＦによる積分演算の停止時には、それまでに演算
された積分値ｉｅｒｒを保つようにしている。従って、
その後の制御においては、保持した積分値ｉｅｒｒに基
づいて制御を行なうので、それ以降の過剰な積分補償成
分の影響を排除でき、よって、高い制御性（追従性）を
実現できる。

【００６７】［実施の形態２］次に、実施の形態２につ
いて説明する。本実施の形態２は、前記実施の形態１と
は、ハード構成は同じであるが、その制御処理のみが異
なるので、以下では、制御処理を説明する。

【００６８】本実施の形態２では、調整量、即ち目標プ
ライマリ油圧（駆動側プーリ油圧）ＰＰｔが下限値にホ
ールドされている間は、積分を停止するが、この積分停
止期間では、積分値をクリアする制御を行行なう。 まず、積分値ｉｅｒｒ演算ルーチンについて、図１３
のフローチャートに基づいて説明する。

【００６９】図１３のステップ３００では、偏差ｅｒｒ
及びリミッターフラグＦを読み込む。この偏差ｅｒｒ及
びリミッターフラグＦは、前記実施の形態１と同様であ
る。続くステップ３１０では、リミッターフラグＦが０
か否か、即ち、目標プライマリ油圧ＰＰｔが目標プライ
マリ油圧ＰＰｔの上限値と下限値の間の所定の範囲内で
あるか否かを判定する。ここで肯定判断されると、ステ
ップ３２０に進み、一方否定判断されるとステップ３３
０に進む。

【００７０】ステップ３２０では、目標プライマリ油圧
ＰＰｔは前記所定の範囲内であるので、前回までの積分
値ｉｅｒｒに今回の偏差ｅｒｒを加えて、今回の積分値
ｉｅｒｒとし、一旦本処理を終了する。一方、前記ステ
ップ３３０では、目標プライマリ油圧ＰＰｔは前記所定
の範囲外であるので、偏差ｅｒｒを積分することなく、
積分値ｉｅｒｒを０にセットし、一旦本処理を終了す
る。つまり、この場合は、積分値ｉｅｒｒをクリアする
のである。

【００７１】尚、リミッターフラグＦを設定するための
リミッター処理リーチンについては、前記実施の形態１
と同様であるので、その説明は省略する。 次に、上述した制御による状態を、図１４のタイミン
グチャートに示す。図１４に示す様に、本実施の形態２
では、調整量ｃである目標プライマリ油圧ＰＰｔが下限
値ｄにホールドされている間、積分値ｅは領域ｉに示す
様にクリアされているので、過剰な積分補償成分が存在
しない。それにより、実変速比ｂは、目標変速比ａに対
してオーバーシュートすることなく、好適に制御するこ
とができる。

【００７２】つまり、本実施の形態２では、リミッター
フラグＦによる積分演算の停止時には、それまでに演算
された積分値をクリアしている。従って、その後の制御
においては、過剰な積分補償成分のない状態、即ち積分
値ｉｅｒｒ＝０として制御を行なうので、高い制御性
（追従性）を実現できる。

【００７３】［実施の形態３］次に、実施の形態３につ
いて説明する。本実施の形態３は、前記実施の形態１，
２とは、ハード構成は同じであるが、その制御処理のみ
が異なるので、以下では、制御処理を説明する。

【００７４】本実施の形態３では、調整量、即ち目標プ
ライマリ油圧（駆動側プーリ油圧）ＰＰｔが下限値にホ
ールドされている間は、積分を停止するが、この積分停
止期間では、例えば実施の形態１の様に、ホールドした
値を積分値として用いる。そして、予め、通常走行時
に、エンジントルクを発生させるためのスロットル開度
θと実変速比ＴＲｒとに応じた積分値を記憶しておき、
積分演算再開時には、この記憶値を積分値の初期値とし
て使用する制御を行なう。

【００７５】まず、積分値ｉｅｒｒ演算ルーチンにつ
いて、図１５のフローチャートに基づいて説明する。図
１５のステップ４００では、偏差ｅｒｒ、リミッターフ
ラグＦ、スロットル開度θ、実変速比ＴＲｒを読み込
む。この偏差ｅｒｒ及びリミッターフラグＦは、前記実
施の形態１と同様であり、スロットル開度θ及び実変速
比ＴＲｒは、各々スロットル開度センサ３８及び実変速
比検出部５８からの出力から得る。

【００７６】続くステップ４１０では、リミッターフラ
グＦが０か否か、即ち、目標プライマリ油圧ＰＰｔが目
標プライマリ油圧ＰＰｔの上限値と下限値の間の所定の
範囲内であるか否かを判定する。ここで肯定判断される
と、ステップ４２０に進み、一方否定判断されると一旦
本処理を終了する。

【００７７】続くステップ４２０では、１ステップ前の
リミッターフラグＦが０か否か、即ち、前回も目標プラ
イマリ油圧ＰＰｔが所定の範囲内であったか否かを判定
する。ここで肯定判断されると、ステップ４３０に進
み、一方否定判断されるとステップ４５０に進む。

【００７８】ステップ４３０では、前記ステップ４１０
及び４２０で肯定判断されて、前回も今回も目標プライ
マリ油圧ＰＰｔが前記所定の範囲内、即ち通常走行時で
あると判断されているので、ここでは、前回までの積分
値ｉｅｒｒに今回の偏差ｅｒｒを加えて、今回の積分値
ｉｅｒｒとする。

【００７９】続くステップ４４０では、通常走行時にお
けるデータを、後の使用するマップに保存する処理を行
ない、一旦本処理を終了する。具体的には、予め設定し
た時間前から現時点までのスロットル開度θ及び実変速
比ＴＲｒの平均値（即ち予め設定した時間内での走行状
態）を演算し、今回の積分値ｉｅｒｒをスロットル開度
θ及び実変速比ＴＲｒのマップに保存する。これによ
り、積分値ｉｅｒｒとスロットル開度θと実変速比ＴＲ
ｒの３次元マップを作成する。

【００８０】一方、ステップ４５０では、前記ステップ
４１０で肯定判断され且つステップ４２０で否定判断さ
れ、今回初めて目標プライマリ油圧ＰＰｔが前記所定の
範囲から外れたと判断されたので、ここでは、前記ステ
ップ４４０で作成したマップを参照して、制御に使用す
る積分値ｉｅｒｒを設定し、一旦本処理を終了する。

【００８１】具体的には、前記マップを参照し、スロッ
トル開度θ及び実変速比ＴＲｒから積分値ｉｅｒｒを求
め、この積分値ｉｅｒｒを以降の制御の積分値ｉｅｒｒ
の初期値と使用して、以降の制御を行う。尚、リミッタ
ーフラグＦを設定するためのリミッター処理リーチンに
ついては、前記実施の形態１と同様であるので、その説
明は省略する。

【００８２】次に、上述した制御による状態を、図１
６のタイミングチャートに示す。図１６に示す様に、本
実施の形態３では、調整量ｃである目標プライマリ油圧
ＰＰｔが下限値ｄにホールドされている間、積分値ｅは
領域ｊに示す様にホールドされている。また、積分再開
時には、通常走行時に設定したスロットル開度θ及び実
変速比ＴＲｒのマップから積分値ｉｅｒｒを求め、この
積分値ｉｅｒｒを積分値ｉｅｒｒの初期値と使用する。
これにより、過剰な積分補償成分が存在しないので、実
変速比ｂは、目標変速比ａに対してオーバーシュートす
ることなく、好適に制御することができる。

【００８３】つまり、本実施の形態３では、リミッター
フラグＦによる積分演算の停止時には、それまでに演算
された積分値をホールドし、積分再開時には、通常走行
時に設定したマップから求めた積分値ｉｅｒｒの初期値
として使用するので、積分演算の中止時だけでなくその
後の制御においても、過剰な積分補償成分のない状態を
実現でき、よって、高い制御性（追従性）を得ることが
できる。

【００８４】尚、本発明は前記実施の形態の例になんら
限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲にお
いて種々の態様で実施しうることはいうまでもない。例
えば前記実施の形態３では、エンジントルクに対応する
値として、スロットル開度を使用したが、それ以外に、
例えばアクセル開度を使用してもよく、または、その他
のエンジントルク推定の手段を用いてもよい。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態１としての、無段変速機、制御装
置、および周辺装置の概略構成を表すブロック図であ
る。

【図２】 実施の形態１におけるセカンダリプーリの制
御ブロック図である。

【図３】 実施の形態１におけるプライマリプーリの制
御ブロック図である。

【図４】 実施の形態１におけるエンジン回転数ＮＥお
よびスロットル開度θと入力トルクＴｉｎとの関係を表
すマップである。

【図５】 実施の形態１における入力トルクＴｉｎと目
標変速比ＴＲｔとに基づいて、目標セカンダリ油圧ＰＳ
ｔを求めるための３次元マップである。

【図６】 実施の形態１におけるセカンダリ油圧ＰＳと
入力トルクＴｉｎとの関係を表すグラフである。

【図７】 実施の形態１における変速比ＴＲに応じたト
ルク比Ｔｉｎ／Ｔｍａｘと油圧比ＰＰ／ＰＳとの関係を
表すマップである。

【図８】 実施の形態１における飽和関数ｓａｔ（ｓ）
を示すグラフである。

【図９】 実施の形態１における制御系の位相空間にお
ける切換え面（ｓ＝０）の両側に存在する境界層を示す
グラフである。

【図１０】 実施の形態１における積分値演算ルーチン
を示すフローチャートである。

【図１１】 実施の形態１におけるリミッター処理ルー
チンを示すフローチャートである。

【図１２】 実施の形態１における制御の状態を示すタ
イミングチャートである。

【図１３】 実施の形態２における積分値演算ルーチン
を示すフローチャートである。

【図１４】 実施の形態２における制御の状態を示すタ
イミングチャートである。

【図１５】 実施の形態３における積分値演算ルーチン
を示すフローチャートである。

【図１６】 実施の形態３における制御の状態を示すタ
イミングチャートである。

【図１７】 従来技術の説明図である。

【符号の説明】

Ｅ…エンジン ２…無段変速機 ４…制御装置 ６…可動円錐盤 ８…固定円錐盤 １０…プライ
マリプーリ １２…可動円錐盤 １４…固定円錐盤 １６…セカ
ンダリプーリ １８…プライマリプーリシリンダ ２０…セカンダリ
プーリシリンダ ２２…金属ベルト ２４…オイルポンプ ２６…プライマリ油圧制御アクチュエータ ２８…セカンダリ油圧制御アクチュエータ ３０…発
進デバイス ３２…コントロールユニット ３４…プライマリ回転
センサ ３６…セカンダリ回転センサ ３８…スロットル開度
センサ ４０…エンジン回転センサ ４２…入力トルク推定部 ４４…目標セカンダリ油圧演算部 ４６…セカンダリ
油圧制御器 ４８…目標変速比設定部 ５０…変速比−プーリ位置
変換部 ５２…プライマリ油圧フィードフォワード項演算部 ５４…スライディングモード制御部 ５６…プライマ
リ油圧制御器 ５８…実変速比検出部 ６０…変速比−プーリ位置変
換部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ Ｆ１６Ｈ 101:02 Ｆ１６Ｈ 101:02 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) F16H 59/00 - 63/48

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力される調整量により該調整量に対応
   する状態に向けて制御系の状態を変化させる被制御シス
   テムに対して制御を行う制御装置であって、 前記被制御システムの状態を検出する状態検出手段と、 前記状態検出手段の検出結果に基づいて、前記被制御シ
   ステムの状態の目標値を演算する目標値演算手段と、 前記目標値演算手段にて演算された目標値と前記状態検
   出手段にて検出された実値との偏差に基づいて、状態点
   ｓを下記式［Ａ］のごとく定義した場合に、該状態点ｓ
   に基づいて非線形フィードバック項を算出して、スライ
   ディングモード制御の制御量を演算するスライディング
   モード制御量演算手段と、 ｓ＝ｋ１・ｅｒｒ’＋ｋ２・ｅｒｒ＋ｋ３・ｉｅｒｒ … ［Ａ］ 但し、ｋ１、ｋ２、ｋ３は０または有限の実数値、ｅｒ
   ｒは偏差、 ｅｒｒ´はｅｒｒの微分量、ｉｅｒｒはｅｒｒの積分値 前記スライディングモード制御量演算手段にて演算され
   た制御量に基づいて、前記調整量を演算するスライディ
   ングモード調整量演算手段と、 を備え、 前記調整量が、予め設定された範囲を外れた場合には、
   前記式［Ａ］における偏差の積分演算を停止することを
   特徴とするシステム制御装置。
2. 【請求項２】 前記状態点ｓを非線形関数ｆ（ｓ）で写
   像した値と、非線形フィードバックゲインとの積を、前
   記非線形フィードバック項とすることを特徴とする前記
   請求項１に記載のシステム制御装置。
3. 【請求項３】 前記スライディングモード制御を用いた
   システム制御装置において、 前記積分演算の停止時に、それまでに演算された積分値
   を保つことを特徴とする前記請求項１又は２に記載のシ
   ステム制御装置。
4. 【請求項４】 前記スライディングモード制御を用いた
   システム制御装置において、 前記積分演算の停止時に、それまでに演算された積分値
   をクリアすることを特徴とする前記請求項１又は２に記
   載のシステム制御装置。
5. 【請求項５】 前記スライディングモード制御を用いた
   システム制御装置において、 前記積分演算の停止解除後の所定時期の前記積分の記憶
   値を、次回の積分演算の停止解除後の初期値とすること
   を特徴とする前記請求項１又は２に記載のシステム制御
   装置。
6. 【請求項６】 前記システム制御装置における制御対象
   が、ベルト式無段変速機であり、その調整量が駆動側プ
   ーリ油圧であることを特徴とする前記請求項１〜５のい
   ずれかに記載のシステム制御装置。
7. 【請求項７】 前記積分の記憶値が、前記ベルト式無段
   変速機を備えた装置において、エンジントルクと実変速
   比に応じた値であることを特徴とする前記請求項６に記
   載のシステム制御装置。