车辆用动力设备的控制装置制造方法
【专利摘要】本发明的课题是，在通过由控制器进行的多个促动器的操作来控制运转的车辆用动力装置中，在进行控制器的切换时，不使车辆用动力设备的行为发生紊乱。为了完成该课题，在本发明提供的车辆用动力设备的控制装置中，至少一个控制器被作为追随目标值控制器而构成，以本动力设备的多个状态量追随各自的目标值的方式，利用包含将状态量和该目标值的偏差积分的积分器的方程式，计算促动器的操作量。并且，在用于促动器的操作的控制器从另外的控制器向所述目标值追随控制器切换的情况下，在以所述状态量作为状态矢量、以所述操作量作为输入矢量的本动力设备的设备模型的状态方程式中，反算出所述积分器的初始值，以使所述状态矢量的即将切换之前的微分和刚刚切换之后的微分相一致。
【专利说明】车辆用动力设备的控制装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及操作多个促动器来控制车辆用动力设备的运转的控制装置，
【背景技术】
[0002]作为车辆用动力设备的控制方法，已知有利用状态空间模型的控制方法。例如，在日本特开2002 - 187464号公报中，公开了一种利用模型追随控制方法运算发动机和无级变速器的各操作量的技术。在该公报公开的模型追随控制方法中，从标准模型输出加速度指令值，利用积分器将加速度指令值和加速度推定值的偏差积分，其中，所述加速度指令值表示与目标加速度相对应的加速度推定值的理想的响应性。并且，将标准模型、控制对象的车辆模型的各状态量和加速度偏差积分量反馈，运算各操作量。另外，在该公报中，对于在这样的加速度反馈控制中的增益的切换方法做了记载。根据这种切换方法，以在增益的切换前后发动机和无机变速器的各操作量、即设备模型的状态方程式中的输入变量连续地变化的方式计算出积分器的初始值。
[0003]但是，在上述公报所公开的切换方法中存在问题。在上述公报公开的切换方法中，要保持输入变量的连续性，但是，对于与动力设备的行为相关的状态变量，其连续性不能得到保障。因此，存在着在切换如后，动力设备的彳丁为广生素乱的可能性。另外，存在着在车辆的动力设备的控制中，准备多个用于促动器的操作的控制器，根据运转条件或运转状态切换所使用的控制器的情况，但是，上述公报中公开的切换方法中的问题，是将操作促动器的控制器切换成另外的控制器时也会产生的问题。
[0004]现有技术文献
[0005]专利文献
[0006]专利文献1:日本特开2002 - 187464号公报
【发明内容】
[0007]本发明是鉴于上述问题做出的，其课题是，在通过利用控制器进行的多个促动器的操作来控制运转的车辆用动力设备中，在控制器的切换时，不使动力设备的行为产生紊舌L。另外，为了完成该课题，根据本发明的车辆用动力装置的控制装置按照下述方式构成。
[0008]根据本发明的一种形式，本控制装置，至少配备有两个控制器。其中至少一个控制器被作为目标值追随控制器而构成，所述目标追随控制器利用包含有对所述多个状态量和各自的目标值的偏差进行积分的积分器的方程式，计算促动器的操作量，以使得所述动力设备的多个状态量追随各自的所述目标值。本控制装置配备有选择用于促动器的操作的控制器的选择器、和在进行由选择器选择的控制器的切换时起作用的运算处理装置。在由选择器选择的控制器被从另外的控制器(第二控制器)切换导作为目标追随控制器的第一控制器的情况下，所述运算处理装置反算所述积分器的初始值，以便在以所述状态量作为状态矢量、以所述操作量作为输入矢量的本动力设备的设备模型的状态方程式中，使得所述状态矢量的在即将进行切换之前的微分和刚刚切换之后的微分相一致。[0009]根据以上述方式构成的控制装置，支配状态轨迹的状态空间上的矢量场，在控制器的切换的前后不发生变化。因此，由于在动力设备的各状态量中不会产生不连续性，所以，可以不使动力设备的行为产生紊乱地切换控制器。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1是表示本发明的实施方式的车辆用动力设备的控制系统的概要的图。
[0011]图2是对于应用本发明的实施方式的控制装置的控制器的切换思想进行说明的图。
[0012]图3是表示本发明的实施方式的控制装置的详细结构的图。
【具体实施方式】
[0013]下面，参照附图对于本发明的实施方式进行说明。
[0014]图1是表示本实施方式的车辆用动力设备的控制系统的概要的图。控制系统包含有:作为控制对象的车辆用动力装置2、以及操作车辆用动力设备2配备的多个促动器以控制其运转的控制装置4。本实施方式的车辆用动力装置2是柴油发动机，促动器是柴油机节气门、EGR阀(废气再循环量控制阀)及涡轮增压器的可变喷嘴三种。本实施方式的控制装置4作为发动机ECU的功能的一部分而被实现。从柴油发动机2向控制装置4提取包括EGR率“egr”、增压“pim”、发动机转速“Ne”以及燃料喷射“Q”在内的各种信息。控制装置4基于提取的信息，分别计算作为柴油发动机的操作量的节气门开度“Dth”、EGR阀的操作量即EGR阀开度“EGRv”、以及可变喷嘴的操作量即可变喷嘴开度“VN”，输出到发动机2中。
[0015]控制装置4配备有至少两个控制器6A、6B。控制器(第一控制器)6A作为协调控制用的目标值追随控制器构成。控制器6A计算各促动器的操作量，以使作为柴油发动机2的状态量的EGR率和增压的各个推定值追随各自的目标值。下面的公式(I)是表示控制器6A的控制侧的方程式。在公式(I)中，“u”是输入变量矢量。在输入变量矢量中，包含作为操作量的节气门开度、EGR阀开度及可变喷嘴开度。“X”是状态变量矢量，“r”是其目标值矢量。在状态变量矢量中包含EGR率和增压的各个推定值。“V”是将对目标值矢量的状态变量矢量的追随误差进行积分而获得的积分矢量。“umap”是输入偏移量矢量，包括各个操作量的基准值。输入偏移量矢量通过以发动机转速和燃料喷射量作为自变量的映射的检索来决定。“KX”、“KV”、“K/’均是系数矩阵。
[0016][公式I]
[0017]U = Kxx+Kvv+Krr+umap …(I)
[0018]V = / (r-x)dt
[0019]控制器(第二控制器)6B是由与控制器6A不同的控制侧计算各个促动器的操作量的控制器。控制器6B与控制器6A—样，作为目标值追随控制器而构成。这些控制器6A、6B由在控制装置4中被编程的发动机控制算法以软件的方式实现。
[0020]控制装置4选择与发动机的运转状态相对应地在各个促动器的操作中使用的控制器。详细地说， 在发动机的运转状态变成了规定的状态时，控制装置4将选择控制器从控制器6B切换到控制器6A。该切换时的课题是柴油发动机2的行为发生紊乱。为了解决该课题，如图2示意性地表示的那样，在被柴油发动机2的状态量扩展的状态空间中，支配状态轨迹的状态空间上的矢量场有必要在控制器的切换前后不发生变化。下面，对于在控制装置4中采用的切换的前后不使矢量场变化的切换方法进行说明。
[0021]首先，柴油发动机2的设备模型的状态方程式由下面的公式(2)表示。在公式(2)中，均是系数矩阵。在选择控制器的切换之前，公式(2)中的“u”意味着控制器6B的输入变量矢量。
[0022][公式2]
[0023]
【权利要求】
1.一种车辆用动力设备的控制装置，所述控制装置操作多个促动器，控制车辆用动力设备的运转，其特征在于，所述控制装置配备有: 第一控制器，所述第一控制器被作为目标值追随控制器而构成，所述目标值追随控制器利用包含有对所述动力设备的多个状态量和各自的目标值的偏差进行积分的积分器的方程式，计算所述促动器的操作量，以使得所述动力设备的所述多个状态量追随各自的所述目标值； 第二控制器，所述第二控制器计算所述促动器的操作量且不同于所述第一控制器； 选择器，所述选择器选择用于所述促动器的操作的控制器； 运算处理装置，在所述选择器所选择的控制器被从所述第二控制器切换到所述第一控制器的情况下，所述运算处理装置反算所述积分器的初始值，以便在将所述状态量作为状态矢量、将所述操作量作为输入矢量的所述动力设备的设备模型的状态方程式中，使得所述状态矢量的在即将进行切换之前的微分和刚刚切换之后的微分相一致。
【文档编号】F02D45/00GK103748343SQ201180072932
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2011年8月22日 优先权日:2011年8月22日
【发明者】仲田勇人 申请人:丰田自动车株式会社