JP6624855B2 - 制御装置 - Google Patents

Description

本発明は、無段変速機（ＣＶＴ：Continuously Variable Transmission）に用いられる変速用ソレノイドバルブなど、特性に個体ばらつきがある学習対象を学習制御する制御装置に関する。

たとえば、車両に搭載されるベルト式の無段変速機では、プライマリプーリの油室への供給油量が制御されることによって、プライマリプーリの固定シーブと可動シーブとの間隔が変更される。これに伴い、プライマリプーリに対するベルトの巻きかけ径が変化するとともに、セカンダリプーリの固定シーブと可動シーブとの間隔が変化し、セカンダリプーリに対するベルトの巻きかけ径が変化する。これにより、変速比（プーリ比）が無段階で連続的に変化する。

ＣＶＴの油圧回路には、プライマリプーリの油室への供給油量を制御するために、レシオコントロールバルブ、アップ変速用ソレノイドバルブおよびダウン変速用ソレノイドバルブが設けられている。アップ変速用ソレノイドバルブおよびダウン変速用ソレノイドバルブは、デューティ比に応じた信号圧を発生する。レシオコントロールバルブには、アップ変速用ソレノイドバルブが発生するアップ変速用信号圧およびダウン変速用ソレノイドバルブが発生するダウン変速用信号圧が入力され、それらのアップ変速用信号圧およびダウン変速用信号圧の相対関係に応じた流量の作動油がレシオコントロールバルブからプライマリプーリの油室に供給される。

かかる構成では、ＣＶＴの特性に個体ばらつきがあるため、ＣＶＴが搭載された車両において、同じアクセル操作がなされても、変速応答性にばらつきが生じるという問題がある。

特開平８−８２３５４号公報

ＣＶＴの変速制御では、プライマリプーリに入力される実入力回転数が目標入力回転数に一致するように、制御指示値が設定される。また、ＣＶＴの特性の個体ばらつきによる影響を排除するため、目標入力回転数およびこれに対して設定された制御指示値に基づいて、ＣＶＴの特性が推定される。そして、その推定される特性に応じた学習値の学習が行われ、その学習値が制御指示値に加えられて、制御指示値と学習値との加算値に応じたデューティ比が設定される。学習値が異常な値にならないよう、学習値には、その上限および下限を規定する上下限ガードが設定される。

図６は、ＣＶＴなどの学習対象の特性を示す図である。

学習値は、制御指示値に基づいて推定される学習対象の特性が目標特性に近づくように学習される。したがって、学習値が制御指示値に加えられることにより、制御指示値に基づいて推定される学習対象の特性が目標特性に合うように補正され、学習対象の制御から学習対象の特性の個体ばらつきによる影響が排除される。

学習対象の中には、目標特性に近い特性を有するものもあれば、目標特性から大きく離れた特性を有するものもある。目標特性から最も離れた特性を有する学習対象（最悪品）であっても、その特性が目標特性に補正されるためには、学習値の上下限ガードを広く（緩く）設定する必要がある。しかしながら、学習値の上下限ガードが広く設定されていると、目標特性に近い特性を有する学習対象では、制御のためのハードウェアの故障などの要因で誤学習が行われた場合に、学習値が異常な値になり、学習値による補正後の学習対象の特性が許容限界を超えるおそれがある。

逆に、目標特性に近い特性を有する学習対象を基準に上下限ガードが設定されると、それよりも目標特性から離れた特性を有する学習対象では、学習値が不足し、学習値による補正後の特性を目標特性に合わせることができない。

本発明の目的は、学習値に不足が生じることを抑制できながら、学習値が異常な値となることを抑制できる、制御装置を提供することである。

前記の目的を達成するため、本発明に係る制御装置は、特性に個体ばらつきがある学習対象を学習制御する制御装置であって、学習対象を制御するための制御指示値を設定する制御指示値設定手段と、学習対象の特性を補正するために、制御指示値設定手段により設定される制御指示値に加算される学習値を設定する学習補正手段と、制御指示値設定手段により設定される制御指示値と学習補正手段により設定される学習値とに基づいて、学習対象のオリジナル特性を推定する特性推定手段と、特性推定手段により推定されるオリジナル特性に基づいて、学習値の上限値と下限値との差を小さくするガード変更手段とを含む。

この構成によれば、学習対象を制御するための制御指示値が設定される。また、学習対象の特性を補正するための学習値が設定される。制御指示値に学習値が加算され、その加算値に基づいて、学習対象が制御されることにより、学習対象の制御から学習対象の特性の個体ばらつきによる影響を排除することができる。

制御指示値および学習値に基づいて、学習対象のオリジナル特性が推定される。そして、その推定されるオリジナル特性に基づいて、学習値の上限値と下限値との差が小さくされる。これにより、学習値が未学習の状態では、学習値の上限値と下限値との差が大きいので、学習対象が目標特性から大きく離れた特性を有していても、学習値に不足が生じることを抑制でき、学習対象の制御から学習対象の特性の個体ばらつきによる影響を良好に排除することができる。一方、学習値の学習が進むにつれて、学習値の上限値と下限値との差が小さくなるので、学習値の学習が進んだ状態では、予期しない要因で学習値の誤学習が行われても、学習値が異常な値となることを抑制でき、学習値による補正後の学習対象の特性が許容限界を超えることを抑制できる。

制御装置は、学習対象の制御の目標値および制御指示値に基づいて、学習値による補正後の学習対象の特性を示す補正後特性値を取得する補正後特性値取得手段をさらに含み、特性推定手段は、補正後特性値から学習値を減算して得られる値をオリジナル特性を示すオリジナル特性値として取得し、ガード変更手段は、オリジナル特性値に応じた第１値と学習対象の目標特性を示す目標特性値に応じた第２値との偏差を学習値の上限値として設定してもよい。

これにより、学習値がオリジナル特性を目標特性に補正するために、必要にして十分な値まで学習値の上限を下げることができ、学習値の上限値と下限値との差を小さくすることができる。

第１値は、オリジナル特性値を平滑化した値に応じて設定されてもよい。

また、第１値は、オリジナル特性値を平滑化した値と当該値の前回値とのうちの大きい方の値であってもよい。

第２値は、目標特性値に所定のガード余裕代を加算した値であってもよい。

本発明によれば、学習値に不足が生じることを抑制できながら、学習値が異常な値となることを抑制できる。

本発明の一実施形態に係るＣＶＴＥＣＵ１の構成を示すブロック図である。 変速線図の一例である。 学習補正部における処理の流れを示す流れ線図（ブロック線図）である。 オリジナル特性値（推定値）、オリジナル特性平滑値およびオリジナル特性平滑値のＭＡＸ取り値の変化を示すグラフである。 学習値および上限ガードの変化を示すグラフである。 ＣＶＴなどの学習対象の特性を示す図である。

以下では、本発明の実施の形態について、添付図面を参照しつつ詳細に説明する。

＜制御装置＞

図１は、本発明の一実施形態に係るＣＶＴＥＣＵ１の構成を示すブロック図である。図２は、変速線図の一例である。

ＣＶＴＥＣＵ１は、ＣＰＵおよびメモリ（ＲＯＭ、ＲＡＭ、フラッシュメモリ、ＥＥＰＲＯＭなど）を含む構成であり、たとえば、車両に搭載されるベルト式のＣＶＴ２の変速制御に用いられる。

ＣＶＴ２は、エンジンなどの駆動源の動力が入力されるインプット軸と、インプット軸と平行に設けられ、デファレンシャルギヤに伝達される動力を出力するアウトプット軸と、インプット軸に連結されたプライマリ軸と、アウトプット軸に連結されたセカンダリ軸と、プライマリ軸に相対回転不能に支持されたプライマリプーリと、セカンダリ軸に相対回転不能に支持されたセカンダリプーリと、プライマリプーリとセカンダリプーリとに巻き掛けられたベルトとを備えている。

ＣＶＴ２では、プライマリプーリの油室への供給油量が制御されることによって、プライマリプーリの固定シーブと可動シーブとの間隔が変更される。これに伴い、プライマリプーリに対するベルトの巻きかけ径が変化するとともに、セカンダリプーリの固定シーブと可動シーブとの間隔が変化し、セカンダリプーリに対するベルトの巻きかけ径が変化する。これにより、変速比が無段階で連続的に変化する。

ＣＶＴＥＣＵ１には、入力回転数センサ１１および出力回転数センサ１２が接続されている。

入力回転数センサ１１は、インプット軸の回転に同期したパルス信号をＣＶＴＥＣＵ１に入力する。ＣＶＴＥＣＵ１は、入力回転数センサ１１から入力されるパルス信号の周波数をインプット軸の回転数である実入力回転数に換算する。

出力回転数センサ１２は、アウトプット軸の回転に同期したパルス信号をＣＶＴＥＣＵ１に入力する。ＣＶＴＥＣＵ１は、出力回転数センサ１２から入力されるパルス信号の周波数をアウトプット軸の回転数である実出力回転数に換算する。さらに、ＣＶＴＥＣＵ１は、最終変速比などに基づいて、出力回転数から車両の車速を演算する。

また、ＣＶＴＥＣＵ１には、車両に搭載されている他のＥＣＵ、たとえば、エンジンを制御するエンジンＥＣＵからアクセル開度の情報が入力される。ＣＶＴＥＣＵ１と他のＥＣＵとは、たとえば、ＣＡＮ（Controller Area Network）通信プロトコルによる双方向通信が可能に接続されている。

ＣＶＴＥＣＵ１は、実入力回転数、実出力回転数およびアクセル開度に基づいて、ＣＶＴ２の変速制御のため、プライマリプーリの油室への供給油量を制御する。具体的には、ＣＶＴ２の各部に油圧を供給するための油圧回路には、プライマリプーリの油室への供給油量を制御するレシオコントロールバルブ（図示せず）が設けられており、そのレシオコントロールバルブを制御するために、変速用ソレノイドバルブが設けられている。変速用ソレノイドバルブには、アップ変速用ソレノイドバルブおよびダウン変速用ソレノイドバルブが含まれる。アップ変速用ソレノイドバルブおよびダウン変速用ソレノイドバルブは、それぞれデューティ比に応じた信号圧（油圧）を発生するデューティソレノイドバルブである。レシオコントロールバルブには、アップ変速用ソレノイドバルブが発生するアップ変速用信号圧およびダウン変速用ソレノイドバルブが発生するダウン変速用信号圧が入力され、それらのアップ変速用信号圧およびダウン変速用信号圧の相対関係に応じた流量の作動油がレシオコントロールバルブからプライマリプーリの油室に供給される。

ＣＶＴＥＣＵ１は、変速制御のための処理部として、目標値設定部２１、フィードバックコントローラ部２２および学習機能部２３を実質的に備えている。これらの処理部は、プログラム処理によってソフトウエア的に実現されるか、または、論理回路などのハードウェアにより実現される。

目標値設定部２１は、図２に示される変速線図に基づいて、スロットル開度および車速に応じた目標入力回転数を設定する。変速線図は、マップ化されて、ＣＶＴＥＣＵ１のメモリに格納されている。

フィードバックコントローラ部２２には、目標値設定部２１により設定された目標入力回転数と実回転数との偏差が入力される。フィードバックコントローラ部２２は、たとえば、比例動作、積分動作および微分動作により、目標入力回転数と実回転数との偏差に応じた制御指示値を出力する。

ＣＶＴ２は、その特性に個体ばらつきがある。学習機能部２３は、変速制御からＣＶＴ２の特性の個体ばらつきによる影響を排除するため、フィードバックコントローラ部２２が出力する制御指示値に加算される学習値を学習する。ＣＶＴＥＣＵ１では、制御指示値と学習値との加算値に応じて、アップ変速用ソレノイドバルブ用のデューティ比およびダウン変速用ソレノイドバルブ用のデューティ比が設定される。

学習機能部２３には、目標特性記憶部２３１、プラント特性推定部２３２および学習補正部２３３が含まれる。

目標特性記憶部２３１は、ＣＶＴＥＣＵ１のメモリの一部により構成され、ＣＶＴ２の目標特性を示す目標特性値を記憶している。

プラント特性推定部２３２には、目標値設定部２１から出力される目標入力回転数と、フィードバックコントローラ部２２から出力される制御指示値とが入力される。プラント特性推定部２３２は、目標入力回転数および制御指示値に基づいて、学習値による補正後のＣＶＴ２の特性を推定し、その特性を示す補正後特性値を出力する。具体的には、目標入力回転数および制御指示値と補正後特性値との関係を示す特性線図がマップの形態でＣＶＴＥＣＵ１のメモリに記憶されており、プラント特性推定部２３２は、その特性線図に基づいて、目標入力回転数および制御指示値に対応する補正後特性値を出力する。

学習補正部２３３は、目標特性記憶部２３１に記憶されている目標特性値とプラント特性推定部２３２から出力される補正後特性値との偏差に基づいて、ＣＶＴＥＣＵ１のメモリに記憶されている学習値を上下限ガードの範囲内で更新し、学習値を更新した場合、その更新後の学習値をメモリに記憶する。

＜学習補正部＞

図３は、学習補正部２３３における処理の流れを示す流れ線図（ブロック線図）である。図４は、オリジナル特性値（推定値）、オリジナル特性平滑値およびオリジナル特性平滑値のＭＡＸ取り値の変化を示すグラフである。図５は、学習値および上限ガードの変化を示すグラフである。

学習補正部２３３では、学習値の学習時に、目標特性記憶部２３１に記憶されている目標特性値とプラント特性推定部２３２から出力される補正後特性値との偏差（目標特性値から補正後特性値を減じた値）が取得される。そして、その偏差と所定の学習ゲインとの乗算値が取得される。その後、その乗算値とＣＶＴＥＣＵ１のメモリに記憶されている学習値との加算値が仮学習値として取得される。

一方、学習補正部２３３では、学習値の学習時に、プラント特性推定部２３２から出力される補正後特性値とＣＶＴＥＣＵ１のメモリに記憶されている学習値との偏差（補正後特性値から学習値を減じた値）がオリジナル特性値として取得される。図４には、各学習時に取得されたオリジナル特性値が「●」で示されている。

オリジナル特性値は、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）処理により平滑化される。図４には、オリジナル特性値を平滑化して得られるオリジナル特性平滑値が破線（点線）で示されている。

なお、オリジナル特性値を平滑化するための処理は、ローパスフィルタ処理として、一次遅れフィルタ処理でもよいし、移動平均フィルタ処理でもよい。

オリジナル特性平滑値が取得されると、そのオリジナル特性平滑値と前回の学習時に取得されたオリジナル特性平滑値とが比較されて、それらのうちで大きい方の値がＭＡＸ取り値として取得される。図４には、ＭＡＸ取り値が実線で示されている。

また、学習補正部２３３では、目標特性記憶部２３１に記憶されている目標特性値と所定のガード余裕代との加算値が到達許容特性値として取得される。そして、到達許容特性値とＭＡＸ取り値との偏差（到達許容特性値からＭＡＸ取り値を減じた値）がオリジナル特性に基づく上限ガード（上限値）として取得される。

また、ＣＶＴＥＣＵ１のメモリには、固定上限ガードが学習値の上限ガードの初期値として記憶されている。

学習補正部２３３では、学習値の学習時に、仮学習値、オリジナル特性に基づく上限ガードおよび固定上限ガードが比較されて、それらのうちで最も小さい値が新たな学習値として取得される（ＭＩＮ取り）。この取得された新たな学習値は、ＣＶＴＥＣＵ１のメモリに記憶されている学習値に上書きで記憶される。これにより、学習値の１回の学習が完了する。

＜作用効果＞

ＣＶＴ２の変速をフィードバック制御するための制御指示値が設定される。また、目標特性記憶部２３１に記憶されている目標特性値とプラント特性推定部２３２から出力される補正後特性値との偏差に基づいて、学習値が設定（学習補正）される。そして、制御指示値に学習値が加算され、その加算値に基づいて、ＣＶＴ２の変速がフィードバック制御される。これにより、ＣＶＴ２の制御からＣＶＴ２の特性の個体ばらつきによる影響を排除することができる。

学習値の学習が進むにつれて、目標特性値に応じた到達許容特性値とオリジナル特性値をＭＡＸ取りした値（ＭＡＸ取り値）との偏差が小さくなる。したがって、到達許容特性値とＭＡＸ取り値との偏差が学習値の上限値として設定されることにより、図５に示されるように、学習値の学習が進むにつれて、学習値の上限ガードをその初期値である固定上限ガードから次第に低減させることができ、学習値の上限ガードと下限ガード（下限値）との差を小さくすることができる。

これにより、学習値が未学習の状態では、学習値の上限ガードと下限ガードとの差が大きいので、ＣＶＴ２が目標特性から大きく離れた特性を有していても、学習値に不足が生じることを抑制でき、ＣＶＴ２の制御からＣＶＴ２の特性の個体ばらつきによる影響を良好に排除することができる。一方、学習値の学習が進むにつれて、学習値の上限ガードと下限ガードの差が小さくなるので、学習値の学習が進んだ状態では、予期しない要因で学習値の誤学習が行われても、学習値が異常な値となることを抑制でき、学習値による補正後のＣＶＴ２の特性が許容限界を超えることを抑制できる。

なお、学習値の上限ガードが低減された後は、たとえば、ＣＶＴＥＣＵ１の故障がツールを用いて診断されない限り、上限ガードが上げられることはない。

＜変形例＞

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、他の形態で実施することもできる。

たとえば、前述の実施形態では、学習値の学習が進むにつれて、学習値の上限ガードが低減される構成を取り上げたが、上限ガードを低減する手法と同様な手法により、学習値の学習が進むにつれて、学習値の下限ガードが増大される構成が採用されてもよい。たとえば、学習が進むにつれて低減される、オリジナル特性平滑化値をＭＩＮ取りした値と、目標特性値から所定のガード余裕代を減算した到達許容特性値（下限）との偏差（到達許容特性値からＭＩＮ取り値を減じた値）を、初期値である固定下限ガードとＭＡＸ取りして、そのＭＡＸ取りした値を下限ガードとして更新することにより、学習値の学習が進むにつれて、学習値の下限ガードをその初期値である固定下限ガードから次第に増大させることができ、学習値の上限ガードと下限ガードとの差を小さくすることができる。

また、学習対象（学習制御の対象）がＣＶＴ２である場合を例にとったが、学習対象は、特性に個体ばらつきがあるものであれば、ＣＶＴ２には限らない。

その他、前述の構成には、特許請求の範囲に記載された事項の範囲で種々の設計変更を施すことが可能である。

１ ＣＶＴＥＣＵ（制御装置）
２ ＣＶＴ（学習対象）
２２ フィードバックコントローラ部（制御指示値設定手段）
２３３ 学習補正部（学習補正手段、特性推定手段、ガード変更手段）

Claims (1)

1. 特性に個体ばらつきがある学習対象を学習制御する制御装置であって、
   前記学習対象を制御するための制御指示値を設定する制御指示値設定手段と、
   前記学習対象の特性を補正するために、制御指示値設定手段により設定される前記制御指示値に加算される学習値を設定する学習補正手段と、
   前記制御指示値設定手段により設定される前記制御指示値と前記学習補正手段により設定される前記学習値とに基づいて、前記学習対象のオリジナル特性を推定する特性推定手段と、
   前記特性推定手段により推定されるオリジナル特性に基づいて、前記学習補正手段により設定される前記学習値の上限値と下限値との差を小さくするガード変更手段と、
   前記学習対象の制御の目標値および前記制御指示値設定手段により設定される前記制御指示値に基づいて、前記学習補正手段により設定される前記学習値による補正後の前記学習対象の特性を示す補正後特性値を取得する補正後特性値取得手段とを含み、
   前記特性推定手段は、前記補正後特性値取得手段により取得される前記補正後特性値から前記学習補正手段により設定される前記学習値を減算して得られる値をオリジナル特性を示すオリジナル特性値として取得し、
   前記ガード変更手段は、前記特性推定手段により取得される前記オリジナル特性値に応じた第１値と前記学習対象の目標特性を示す目標特性値に応じた第２値との偏差を前記学習補正手段により設定される前記学習値の上限値として設定する、制御装置。

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