專利名稱：控制裝置及控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過(guò)使用控制對(duì)象模型的控制算法來(lái)對(duì)控制對(duì)象進(jìn)行控制的控制裝置及控制方法。
背景技術(shù)：
以往作為這種控制裝置，本申請(qǐng)人曾提出有日本特開(kāi)2005-23922號(hào)公報(bào)中所記載的技術(shù)。該控制裝置通過(guò)將控制輸入輸入到作為控制對(duì)象的離合器機(jī)構(gòu)中，從而控制作為控制量的被驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速，該控制裝置具有計(jì)算控制輸入的控制器。在該控制器中，根據(jù)用循環(huán)公式來(lái)表示控制輸入和控制量的關(guān)系的離散時(shí)間系統(tǒng)的控制對(duì)象模型，通過(guò)目標(biāo)值過(guò)濾型的2自由度滑模控制算法來(lái)計(jì)算控制輸入。而且，通過(guò)將該控制輸入輸入到離合器機(jī)構(gòu)的致動(dòng)器中，從而可以把控制量控制得收斂于目標(biāo)值。
另外，日本特開(kāi)2005-23922號(hào)公報(bào)中圖5所示的控制器具有同定器，在該同定器中，通過(guò)逐次型最小平方法等同定算法來(lái)同定控制對(duì)象模型的模型參數(shù)。在該同定器中使用逐次型最小平方法作為同定算法時(shí)，由于在機(jī)(on board)來(lái)同定模型參數(shù)，所以因?yàn)殡x合器機(jī)構(gòu)的個(gè)體之間的差異和老化等，控制對(duì)象模型成為與作為實(shí)際的控制對(duì)象的離合器機(jī)構(gòu)的特性不一致的狀態(tài)，即使產(chǎn)生了模型化誤差，也可以一邊迅速地補(bǔ)償該模型化誤差，一邊控制離合器機(jī)構(gòu)。
在上面的日本特開(kāi)2005-23922號(hào)公報(bào)的控制裝置中，由于通過(guò)目標(biāo)值過(guò)濾型的2自由度滑?？刂扑惴▉?lái)計(jì)算控制輸入，所以能夠單獨(dú)對(duì)控制量向目標(biāo)值的收斂速度和控制量向目標(biāo)值的收斂動(dòng)作進(jìn)行可變調(diào)整，由此，既能確保高水平的控制穩(wěn)定性，又能確?？刂凭?。進(jìn)而，在上述同定器中使用逐次型最小平方法時(shí)，能夠一邊通過(guò)在機(jī)補(bǔ)償模型化誤差，一邊控制離合器機(jī)構(gòu)，從而可以進(jìn)一步提高控制精度。
在把上述以往的控制裝置應(yīng)用到具有相對(duì)于控制輸入的變化、控制量表現(xiàn)為極值(極大值或者極小值)的特性的控制對(duì)象(下面稱為“具有極值特性的控制對(duì)象”)的情況下，當(dāng)目標(biāo)值被設(shè)定為大于控制量的極大值時(shí)、抑或被設(shè)定為小于極小值的時(shí)候，控制量無(wú)法達(dá)到目標(biāo)值，因而把控制輸入計(jì)算成使其變化得未達(dá)到其最大值或最小值，其結(jié)果，控制量被控制成朝向遠(yuǎn)離目標(biāo)值的方向。即，控制系統(tǒng)成為不穩(wěn)定的狀態(tài)，并且控制精度也大幅度下降。
另外，在上述同定器中所使用的逐次型最小平方法等同定算法雖然能夠?qū)⒖刂茖?duì)象應(yīng)用在能利用循環(huán)公式來(lái)表示該控制對(duì)象模型的情況下，但在不能利用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的情況下，例如控制對(duì)象中的控制輸入與控制量的關(guān)系為非線性的情況下無(wú)法應(yīng)用。在這種控制對(duì)象的情況下，當(dāng)因?yàn)榭刂茖?duì)象個(gè)體間的差異和老化等而產(chǎn)生模型化誤差的時(shí)候，由于無(wú)法對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償，所以控制精度進(jìn)一步降低。
進(jìn)而，在使用逐次型最小平方法作為同定算法的情況下，當(dāng)處于控制輸入和控制量的關(guān)系幾乎沒(méi)有變化的恒定狀態(tài)下時(shí)，自激勵(lì)條件不成立，有可能無(wú)法適當(dāng)?shù)剡M(jìn)行模型參數(shù)的同定，所以為了避免這種情況，有時(shí)需要對(duì)控制輸入特別施加滿足自激勵(lì)條件的勵(lì)振輸入。這種情況下，如果對(duì)控制對(duì)象施加多余的勵(lì)振輸入，有可能會(huì)導(dǎo)致控制的穩(wěn)定性降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述課題而完成的，其目的在于提供控制裝置及控制方法，該控制裝置及控制方法即使在對(duì)具有極值特性的控制對(duì)象和無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的控制對(duì)象進(jìn)行控制的情況下，也可以確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩者。
為達(dá)成上述目的，在本發(fā)明的第1方面，提供一種控制裝置，該控制裝置具有相關(guān)性參數(shù)計(jì)算單元，其使用定義了控制對(duì)象中的控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算表示該控制對(duì)象模型中的控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的相關(guān)性參數(shù)；目標(biāo)值設(shè)定單元，其設(shè)定作為控制對(duì)象的控制量的目標(biāo)的目標(biāo)值；控制輸入計(jì)算單元，其通過(guò)預(yù)定的第1控制算法計(jì)算控制輸入，使得控制對(duì)象的控制量收斂于目標(biāo)值，并且根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方；以及模型修正單元，其對(duì)控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致。
根據(jù)該控制裝置的結(jié)構(gòu)，使用定義了控制對(duì)象中的控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算表示該控制對(duì)象模型中的控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的相關(guān)性參數(shù)，通過(guò)規(guī)定的第1控制算法計(jì)算控制輸入，使得控制量收斂于目標(biāo)值，并根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方。首先，在根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減程度的情況下，即使在控制量相對(duì)于控制輸入的靈敏度、即相關(guān)性根據(jù)控制輸入的值而發(fā)生了變化時(shí)，也可以根據(jù)該相關(guān)性的變化來(lái)確定控制輸入的增減程度，由此可以將控制量控制成收斂于目標(biāo)值，而不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作和不穩(wěn)定動(dòng)作。即，可以確保高水平的控制穩(wěn)定性。
而且，在根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減方向的情況下，例如在控制控制量相對(duì)于控制輸入的變化而表現(xiàn)為極大值的控制對(duì)象時(shí)，當(dāng)把目標(biāo)值設(shè)定為極大值以下的值時(shí)，可以精度良好地使控制量收斂于目標(biāo)值。另一方面，當(dāng)把目標(biāo)值設(shè)定為大于極大值的值時(shí)，伴隨控制輸入的變化，如果控制量變化得超過(guò)該極大值，則控制輸入和控制量之間的相關(guān)性在一旦變高之后再次下降的同時(shí)，從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方，相關(guān)性參數(shù)表示這種相關(guān)性的變化。因此，通過(guò)根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減方向，可以將控制量保持在該極大值附近。
與上述相反，在控制控制量相對(duì)于控制輸入的變化而表現(xiàn)為極小值的控制對(duì)象時(shí)，當(dāng)把目標(biāo)值設(shè)定為極小值以上的值時(shí)，可以精度良好地使控制量收斂于目標(biāo)值。另一方面，當(dāng)把目標(biāo)值設(shè)定為小于極小值的值時(shí)，如果伴隨控制輸入的變化，控制量變化得超過(guò)了該極小值，則控制輸入和控制量之間的相關(guān)性在一旦變高之后再次下降的同時(shí)，從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方，相關(guān)性參數(shù)表示這種相關(guān)性的變化。因此，通過(guò)根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減方向，可以將控制量保持在該極小值附近，由此可以確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩者。如上所述，即使在控制具有極值特性的控制對(duì)象的情況下，通過(guò)根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減方向，從而在目標(biāo)值位于控制量可達(dá)到的范圍內(nèi)時(shí)，可以將控制量控制成為目標(biāo)值，并且在目標(biāo)值位于控制量可達(dá)到的范圍之外時(shí)，可以將控制量保持為可達(dá)到的范圍內(nèi)的離目標(biāo)值最近的值、即極值附近的值，由此，可以確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩者。除此之外，在根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減程度和增減方向這兩方時(shí)，可以獲得上述的全部作用效果。
進(jìn)而，由于控制對(duì)象模型被修正為使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致，所以即使在因?yàn)榭刂茖?duì)象的個(gè)體間的差異和老化等，而產(chǎn)生模型化誤差的情況下，也能迅速補(bǔ)償該模型化誤差，提高相關(guān)性參數(shù)的計(jì)算精度。其結(jié)果可以提高控制精度(而且，本說(shuō)明書(shū)中的“相關(guān)性參數(shù)的計(jì)算”、“控制輸入的計(jì)算或者確定”、“目標(biāo)值的設(shè)定”和“控制對(duì)象模型的修正”等中的“計(jì)算”、“確定”、“設(shè)定”和“修正”不限于通過(guò)程序來(lái)執(zhí)行運(yùn)算、確定、設(shè)定和修正，還包括通過(guò)電路來(lái)生成表示它們的電信號(hào))。
優(yōu)選模型修正單元對(duì)應(yīng)于劃分控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在計(jì)算出的控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，由于對(duì)應(yīng)于劃分控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在計(jì)算出的控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致，所以即使在模型化誤差在多個(gè)區(qū)域之間不同的情況下，也可以使用與這些多個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的多個(gè)修正參數(shù)，針對(duì)每個(gè)區(qū)域來(lái)修正控制對(duì)象模型。由此，與以往不同，即使在無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的情況下、控制對(duì)象的特性在多個(gè)區(qū)域中的某一個(gè)區(qū)域上產(chǎn)生局部誤差或者老化的情況下、和控制對(duì)象的特性在多個(gè)區(qū)域之間參差不齊的情況下，也能使控制對(duì)象模型恰當(dāng)?shù)嘏c控制對(duì)象的實(shí)際特性一致。其結(jié)果，在控制這樣的控制對(duì)象時(shí)，即使由于控制對(duì)象的個(gè)體間的差異和老化等而產(chǎn)生了模型化誤差，也能恰當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償該模型化誤差，可以提高對(duì)于模型化誤差的魯棒性。由此，可以進(jìn)一步提高控制精度。除此以外，不同于以往的使用逐次型最小平方法來(lái)作為同定算法的情況，無(wú)需對(duì)控制輸入施加滿足自激勵(lì)條件的勵(lì)振輸入，從而可以提高控制的穩(wěn)定性、更詳細(xì)而言可以提高控制量向目標(biāo)值的收斂程度(穩(wěn)定性)。
更優(yōu)選預(yù)定的第2控制算法包括預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，由于通過(guò)包含預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法的算法來(lái)計(jì)算修正參數(shù)，以使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致，所以即使在對(duì)無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的非線性的控制對(duì)象進(jìn)行控制的情況下，也可以將修正參數(shù)作為不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作或者過(guò)激動(dòng)作等不穩(wěn)定動(dòng)作的值而計(jì)算出，并且可以使用這樣計(jì)算出的修正參數(shù)，一邊修正控制對(duì)象模型，一邊控制控制對(duì)象。其結(jié)果，能夠避免控制系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)成為振動(dòng)狀態(tài)或者不穩(wěn)定狀態(tài)，可以提高過(guò)渡時(shí)的控制精度。
更優(yōu)選模型修正單元使用對(duì)多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正控制對(duì)象模型，多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊，多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于多個(gè)區(qū)域中的控制輸入在該多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈直線狀或曲線狀變化的特性，而且與相互重疊的每2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的每2個(gè)函數(shù)被設(shè)定為在呈直線狀或曲線狀變化的部分交叉。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，使用對(duì)多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正控制對(duì)象模型，多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊。而且這些多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于多個(gè)區(qū)域中的控制輸入在該多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈直線狀或曲線狀變化的特性，而且與相互重疊的每2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的每2個(gè)函數(shù)被設(shè)定為在呈直線狀或曲線狀變化的部分交叉，所以在修正控制對(duì)象模型之際，由于可以連續(xù)地修正控制輸入的多個(gè)區(qū)域，所以所修正后的控制對(duì)象模型不會(huì)具有不連續(xù)點(diǎn)。由此，可以避免控制系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)由于控制對(duì)象模型的不連續(xù)點(diǎn)而暫時(shí)性地變成不恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)的情況，可以進(jìn)一步提高過(guò)渡時(shí)的控制精度。
更優(yōu)選模型修正單元使用基于控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值，在對(duì)該積分值進(jìn)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算多個(gè)修正參數(shù)。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，由于使用基于控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值來(lái)計(jì)算多個(gè)修正參數(shù)，所以在不對(duì)積分值執(zhí)行遺忘處理的情況下，所修正后的控制對(duì)象模型十分符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性，偏差幾乎為值0，即使在偏差無(wú)法正確表示模型的誤差信息的時(shí)刻，通過(guò)積分值的影響，也繼續(xù)對(duì)控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，其結(jié)果，有可能會(huì)不恰當(dāng)?shù)貙?duì)控制對(duì)象模型進(jìn)行修正。與此相對(duì)，根據(jù)該控制裝置，由于在對(duì)積分值執(zhí)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)計(jì)算多個(gè)修正參數(shù)，所以不會(huì)受到這種積分值的影響，能夠進(jìn)行修正以使得控制對(duì)象模型充分符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性，可以提高控制對(duì)象模型的修正精度。其結(jié)果，可以進(jìn)一步提高控制精度。
優(yōu)選控制對(duì)象為內(nèi)燃機(jī)。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，在內(nèi)燃機(jī)的控制量相對(duì)于控制輸入表現(xiàn)出極值的情況下，只要其目標(biāo)值在控制量能夠達(dá)到的范圍內(nèi)，就能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的控制量控制為收斂于目標(biāo)值，而不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作和不穩(wěn)定動(dòng)作，并且即使在目標(biāo)值超過(guò)了控制量能夠達(dá)成的范圍的時(shí)候，也可以自動(dòng)將控制量保持在其極值附近，由此可以在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩方。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第2方面為一種控制裝置，該控制裝置具有相關(guān)性參數(shù)計(jì)算單元，其使用定義了控制對(duì)象中的多個(gè)控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算分別表示控制對(duì)象模型中的多個(gè)控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的多個(gè)相關(guān)性參數(shù)；目標(biāo)值設(shè)定單元，其設(shè)定作為控制對(duì)象的控制量的目標(biāo)的目標(biāo)值；控制輸入計(jì)算單元，其通過(guò)預(yù)定的第1控制算法，分別計(jì)算多個(gè)控制輸入，使得控制量收斂于目標(biāo)值，并且分別根據(jù)多個(gè)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定各個(gè)控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方；以及模型修正單元，其對(duì)控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致。
根據(jù)本發(fā)明的第2方面的該控制裝置的結(jié)構(gòu)，使用定義了控制對(duì)象中的多個(gè)控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算表示控制對(duì)象模型中的多個(gè)控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的相關(guān)性參數(shù)，通過(guò)預(yù)定的第1控制算法，分別計(jì)算多個(gè)控制輸入，使得控制量收斂于目標(biāo)值，并且分別根據(jù)多個(gè)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定各個(gè)控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方。首先，在根據(jù)各相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定各控制輸入的增減程度的情況下，例如通過(guò)將相關(guān)性強(qiáng)一方的控制輸入的增減程度設(shè)定得大，同時(shí)將相關(guān)性弱一方的控制輸入的增減程度設(shè)定得小，從而抑制多個(gè)控制輸入間的相互干擾，既可以相互協(xié)調(diào)這些控制輸入，又可以精度良好地使控制量收斂于目標(biāo)值。
而且，在根據(jù)各相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定各控制輸入的增減方向的情況下，如下所述，即使在對(duì)控制量相對(duì)于多個(gè)控制輸入中的任一個(gè)控制輸入的變化表現(xiàn)出極值(極大值或極小值)的控制對(duì)象進(jìn)行控制的時(shí)候，也能確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩方。下面將控制量相對(duì)于控制輸入的變化表現(xiàn)出極值(極大值或極小值)的控制輸入稱為“極值化控制輸入”。例如，在對(duì)控制量相對(duì)于極值化控制輸入的變化表現(xiàn)出極大值的控制對(duì)象進(jìn)行控制的情況下，如果把目標(biāo)值設(shè)定為極大值以下的值，則可以使控制量精度良好地收斂于目標(biāo)值。另一方面，當(dāng)把目標(biāo)值設(shè)定為超過(guò)極大值的值時(shí)，如果伴隨極值化控制輸入的變化，控制量變化得超過(guò)了該極大值，則極值化控制輸入和控制量之間的相關(guān)性在一旦變高之后再次下降的同時(shí)，從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方，與極值化控制輸入對(duì)應(yīng)的相關(guān)性參數(shù)表示這種相關(guān)性的變化。因此，通過(guò)根據(jù)與極值化控制輸入對(duì)應(yīng)的相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定極值化控制輸入的增減方向，可以將控制量保持在該極大值附近。由此，能確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩方。
與上述相反，在對(duì)控制量相對(duì)于極值化控制輸入的變化而表現(xiàn)出極小值的控制對(duì)象進(jìn)行控制時(shí)，在把目標(biāo)值設(shè)定為極小值以上的值時(shí)，可以使控制量精度良好地收斂于目標(biāo)值。另一方面，在把目標(biāo)值設(shè)定為小于極小值的值時(shí)，如果伴隨極值化控制輸入的變化，控制量變化得超過(guò)該極小值，則極值化控制輸入和控制量之間的相關(guān)性在一旦變高之后再次下降的同時(shí)，從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方，與極值化控制輸入對(duì)應(yīng)的相關(guān)性參數(shù)表示這種相關(guān)性的變化。因此，通過(guò)根據(jù)與極值化控制輸入對(duì)應(yīng)的相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定極值化控制輸入的增減方向，可以將控制量保持在其極小值附近，由此，可以確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩者。如上所述，即使在對(duì)控制量相對(duì)于控制輸入的變化而表現(xiàn)出極大值或者極小值的控制對(duì)象進(jìn)行控制的情況下，也可以確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩者。除此之外，在根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定各控制輸入的增減程度和增減方向這兩方時(shí)，可以獲得上述的全部作用效果。
進(jìn)而，由于把控制對(duì)象模型修正為使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致，所以即使在因?yàn)榭刂茖?duì)象的個(gè)體間的差異和老化等，而產(chǎn)生模型化誤差的情況下，也能迅速補(bǔ)償該模型化誤差，提高相關(guān)性參數(shù)的計(jì)算精度。其結(jié)果可以提高控制精度。
優(yōu)選模型修正單元對(duì)應(yīng)于劃分多個(gè)控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在計(jì)算出的多個(gè)控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，由于對(duì)應(yīng)于劃分多個(gè)控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在計(jì)算出的多個(gè)控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致，所以即使在模型化誤差在多個(gè)區(qū)域間不同的情況下，也可以使用對(duì)應(yīng)于這些多個(gè)區(qū)域的多個(gè)修正參數(shù)，針對(duì)每個(gè)區(qū)域來(lái)修正控制對(duì)象模型。由此，與以往不同，即使在無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的情況下、控制對(duì)象的特性在多個(gè)區(qū)域中的某一個(gè)區(qū)域上產(chǎn)生局部誤差或者老化的情況下、和控制對(duì)象的特性在多個(gè)區(qū)域間參差不齊的情況下，也能使控制對(duì)象模型恰當(dāng)?shù)胤峡刂茖?duì)象的實(shí)際特性。其結(jié)果，在控制這樣的控制對(duì)象時(shí)，即使在由于控制對(duì)象的個(gè)體間的差異和老化等而產(chǎn)生了模型化誤差時(shí)，也能恰當(dāng)?shù)匮a(bǔ)償該模型化誤差，可以提高對(duì)于模型化誤差的魯棒性。其結(jié)果，可以進(jìn)一步提高控制精度。除此以外，不同于以往的使用逐次型最小平方法來(lái)作為同定算法的情況，無(wú)需對(duì)控制輸入施加滿足自激勵(lì)條件的勵(lì)振輸入，從而可以提高控制的穩(wěn)定性、更詳細(xì)而言可以提高控制量向目標(biāo)值的收斂程度(穩(wěn)定性)。
更優(yōu)選預(yù)定的第2控制算法包括預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，由于通過(guò)包含預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法的算法來(lái)計(jì)算修正參數(shù)，以使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致，所以即使在對(duì)無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的非線性的控制對(duì)象進(jìn)行控制的情況下，也可以將修正參數(shù)作為不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作或者過(guò)激動(dòng)作等不穩(wěn)定動(dòng)作的值而計(jì)算出，并且可以使用這樣計(jì)算出的修正參數(shù)，一邊修正控制對(duì)象模型，一邊控制控制對(duì)象。其結(jié)果，能夠避免控制系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)成為振動(dòng)狀態(tài)或者不穩(wěn)定狀態(tài)，可以提高過(guò)渡時(shí)的控制精度。
更優(yōu)選模型修正單元使用對(duì)多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正控制對(duì)象模型，多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊，多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于多個(gè)區(qū)域中的多個(gè)控制輸入在多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈平面狀或曲面狀變化的特性，而且與相互重疊的每2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的每2個(gè)函數(shù)被設(shè)定為在呈平面狀或曲面狀變化的部分交叉。
根據(jù)優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，使用對(duì)多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正控制對(duì)象模型，多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊。這些多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于多個(gè)區(qū)域中的多個(gè)控制輸入在多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈平面狀或曲面狀變化的特性，而且與相互重疊的每2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的每2個(gè)函數(shù)被設(shè)定為在呈平面狀或曲面狀變化的部分交叉，所以在修正控制對(duì)象模型之際，由于可以連續(xù)地修正多個(gè)控制輸入的多個(gè)區(qū)域，所以所修正后的控制對(duì)象模型不會(huì)具有不連續(xù)點(diǎn)。由此，可以避免控制系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)由于控制對(duì)象模型的不連續(xù)點(diǎn)而暫時(shí)性地成為不恰當(dāng)狀態(tài)的情況，可以進(jìn)一步提高過(guò)渡時(shí)的控制精度。
更優(yōu)選模型修正單元使用基于控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值，在對(duì)積分值進(jìn)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算多個(gè)修正參數(shù)。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，由于使用基于控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值來(lái)計(jì)算多個(gè)修正參數(shù)，所以在不對(duì)積分值執(zhí)行遺忘處理的情況下，所修正后的控制對(duì)象模型十分符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性，偏差幾乎為值0，即使在偏差無(wú)法正確表示模型的誤差信息的時(shí)刻，通過(guò)積分值的影響，也繼續(xù)對(duì)控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，其結(jié)果，有可能會(huì)不恰當(dāng)?shù)貙?duì)控制對(duì)象模型進(jìn)行修正。與此相對(duì)，根據(jù)該控制裝置，由于在對(duì)積分值執(zhí)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)計(jì)算多個(gè)修正參數(shù)，所以不會(huì)受到這種積分值的影響，能夠進(jìn)行修正以使得控制對(duì)象模型充分符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性，可以提高控制對(duì)象模型的修正精度。其結(jié)果，可以進(jìn)一步提高控制精度。
優(yōu)選控制對(duì)象為內(nèi)燃機(jī)。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，即使在內(nèi)燃機(jī)的控制量相對(duì)于多個(gè)控制輸入中的至少一個(gè)控制輸入表現(xiàn)出極值的情況下，只要其目標(biāo)值在控制量能夠達(dá)到的范圍內(nèi)，就能夠?qū)?nèi)燃機(jī)的控制量控制為收斂于目標(biāo)值，而不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作和不穩(wěn)定動(dòng)作，并且即使在目標(biāo)值超過(guò)了控制量能夠達(dá)成的范圍的時(shí)候，也可以自動(dòng)將控制量保持在其極值附近，由此可以在內(nèi)燃機(jī)內(nèi)確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩方。而且，抑制了多個(gè)控制輸入之間的相互干擾，可以一邊使這些控制輸入彼此協(xié)調(diào)，一邊使控制量精度良好地收斂于目標(biāo)值，所以無(wú)需進(jìn)行用于避免多個(gè)控制輸入間的相互干擾的、使用了多個(gè)條件設(shè)定的控制程序的制作和數(shù)據(jù)設(shè)定，從而可以縮短內(nèi)燃機(jī)開(kāi)發(fā)所需時(shí)間。除此之外，基于相同的理由，由于可以避免伴隨控制程序和數(shù)據(jù)設(shè)定的增大的缺陷和設(shè)定錯(cuò)誤，所以可以提高控制程序的制作精度，并且能夠縮短制作時(shí)間。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第3方面提供一種控制方法，該控制方法具有相關(guān)性參數(shù)計(jì)算步驟，其使用定義了控制對(duì)象中的控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算表示該控制對(duì)象模型中的控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的相關(guān)性參數(shù)；目標(biāo)值設(shè)定步驟，其設(shè)定作為上述控制對(duì)象的上述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)值；控制輸入計(jì)算步驟，其通過(guò)預(yù)定的第1控制算法計(jì)算上述控制輸入，使得上述控制對(duì)象的上述控制量收斂于上述目標(biāo)值，并且根據(jù)上述相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定上述控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方；以及模型修正步驟，其對(duì)上述控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，以使上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
根據(jù)本發(fā)明的上述第3方面的結(jié)構(gòu)，可以得到與第1方面相同的效果。
優(yōu)選在上述模型修正步驟中，對(duì)應(yīng)于劃分上述控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算上述控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在上述計(jì)算出的控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
更優(yōu)選上述預(yù)定的第2控制算法包括預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法。更優(yōu)選在上述模型修正步驟中，使用對(duì)上述多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正上述控制對(duì)象模型，上述多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊，上述多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于上述多個(gè)區(qū)域中的上述控制輸入在該多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈直線狀或曲線狀變化的特性，而且與上述相互重疊的每2個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的每2個(gè)上述函數(shù)被設(shè)定為在呈上述直線狀或者曲線狀變化的部分交叉。
更優(yōu)選在上述模型修正步驟中，使用基于上述控制對(duì)象模型的控制量與上述控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值，在對(duì)該積分值進(jìn)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算上述多個(gè)修正參數(shù)。
優(yōu)選上述控制對(duì)象為內(nèi)燃機(jī)。
根據(jù)該優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，可以分別得到與上述第1方面的優(yōu)選方式相同的效果。
為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的第4方面提供一種控制方法，該控制方法具有相關(guān)性參數(shù)計(jì)算步驟，其使用定義了控制對(duì)象中的多個(gè)控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算分別表示該控制對(duì)象模型中的該多個(gè)控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的多個(gè)相關(guān)性參數(shù)；目標(biāo)值設(shè)定步驟，其設(shè)定作為上述控制對(duì)象的上述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)值；控制輸入計(jì)算步驟，其通過(guò)預(yù)定的第1控制算法，分別計(jì)算上述多個(gè)控制輸入，使得上述控制對(duì)象的上述控制量收斂于上述目標(biāo)值，并且分別根據(jù)上述多個(gè)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定該各個(gè)控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方；以及模型修正步驟，其對(duì)上述控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，以使上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
根據(jù)本發(fā)明的上述第4方面的結(jié)構(gòu)，可以得到與第2方面相同的效果。
優(yōu)選在上述模型修正步驟中，對(duì)應(yīng)于劃分上述多個(gè)控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算上述控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在上述計(jì)算出的多個(gè)控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
更優(yōu)選上述預(yù)定的第2控制算法包括預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法。
更優(yōu)選在上述模型修正步驟中，使用對(duì)上述多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正上述控制對(duì)象模型，上述多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊，該多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于上述多個(gè)區(qū)域中的上述多個(gè)控制輸入在該多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈平面狀或曲面狀變化的特性，而且與上述相互重疊的每2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的每2個(gè)上述函數(shù)被設(shè)定為在呈上述平面狀或曲面狀變化的部分交叉。
更優(yōu)選在上述模型修正步驟中，使用基于上述控制對(duì)象模型的控制量與上述控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值，在對(duì)該積分值進(jìn)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算上述多個(gè)修正參數(shù)。
優(yōu)選上述控制對(duì)象為內(nèi)燃機(jī)。
根據(jù)這些優(yōu)選方式的結(jié)構(gòu)，可以分別得到與上述第2方面的優(yōu)選方式相同的效果。
通過(guò)下面的基于附圖的詳細(xì)說(shuō)明，將會(huì)進(jìn)一步理解本發(fā)明的上述和其他的目的、特征以及優(yōu)點(diǎn)。


圖1是表示應(yīng)用了本發(fā)明的第1實(shí)施方式的控制裝置的作為控制對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)的概要結(jié)構(gòu)的圖。
圖2是表示第1實(shí)施方式的控制裝置的硬件的概要結(jié)構(gòu)的圖。
圖3是用于說(shuō)明進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)的進(jìn)氣門(mén)的氣門(mén)打開(kāi)動(dòng)作的氣門(mén)升程(valve lift)曲線。
圖4是用于說(shuō)明排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)的排氣門(mén)的氣門(mén)打開(kāi)動(dòng)作的氣門(mén)升程曲線。
圖5是表示將內(nèi)燃機(jī)視作多輸入多輸出系統(tǒng)的控制對(duì)象時(shí)的控制輸入和控制量的圖。
圖6是表示將內(nèi)燃機(jī)視作以圖示平均有效壓力Pmi作為控制量、以進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl作為控制輸入的控制對(duì)象來(lái)建立模型時(shí)的控制對(duì)象模型的圖。
圖7是表示控制裝置的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖8是表示模型修正器的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖9是表示用于計(jì)算基本控制量Yid_nm的控制對(duì)象模型的圖。
圖10是表示用于計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)Wij的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖11是用于說(shuō)明非線性加權(quán)函數(shù)Wij的計(jì)算方法的圖。
圖12是用于說(shuō)明非線性加權(quán)函數(shù)Wij的計(jì)算方法的圖。
圖13是表示在機(jī)模型解析器的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖14是表示用于計(jì)算第1和第2周期信號(hào)值的基本值S1’、S2’的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖15是表示假想控制量計(jì)算部的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖16是表示用于計(jì)算基本假想控制量Ym_nm的控制對(duì)象模型的圖。
圖17是表示在假想控制量計(jì)算部中用于計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)Wij的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖18是表示協(xié)調(diào)控制器的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖19是表示第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2的計(jì)算處理的流程圖。
圖20是表示模型修正參數(shù)矩陣θ的計(jì)算處理的流程圖。
圖21是表示可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)的控制處理的流程圖。
圖22是表示發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制時(shí)用于計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖23是表示發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制時(shí)用于計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖24是表示催化劑預(yù)熱控制時(shí)用于計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖25是表示催化劑預(yù)熱控制時(shí)用于計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖26是表示通?？刂茣r(shí)用于計(jì)算圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖27是表示第2實(shí)施方式的控制裝置所使用的控制對(duì)象模型的圖。
圖28是表示第2實(shí)施方式的控制裝置的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖29是表示模型修正器的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖30是表示用于計(jì)算基本控制量Yid_nm’的控制對(duì)象模型的圖。
圖31是表示用于計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)Wj的控制圖(map)的一個(gè)例子的圖。
圖32是用于說(shuō)明非線性加權(quán)函數(shù)Wj的計(jì)算方法的圖。
圖33是表示在機(jī)模型解析器的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖34是表示假想控制量計(jì)算部的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖35是表示用于計(jì)算基本假想控制量Ym_nm’的控制對(duì)象模型的圖。
圖36是表示控制器的概要結(jié)構(gòu)的框圖。
圖37是表示在第2實(shí)施方式的控制裝置進(jìn)行的圖示平均有效壓力Pmi的控制中，沒(méi)有控制對(duì)象模型的模型化誤差時(shí)的模擬結(jié)果的例子的時(shí)序圖。
圖38是表示在第2實(shí)施方式的控制裝置進(jìn)行的圖示平均有效壓力Pmi的控制中，具有控制對(duì)象模型的模型化誤差時(shí)的模擬結(jié)果的例子的時(shí)序圖。
圖39是表示在不使用模型修正器而控制了圖示平均有效壓力Pmi的情況下，沒(méi)有控制對(duì)象模型的模型化誤差時(shí)的模擬結(jié)果的比較例的時(shí)序圖。
圖40是表示在不使用模型修正器而控制了圖示平均有效壓力Pmi的情況下，具有控制對(duì)象模型的模型化誤差時(shí)的模擬結(jié)果的比較例的時(shí)序圖。
圖41是表示用于計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)Wj的控制圖(map)的其他例子的圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照

本發(fā)明的第1實(shí)施方式的控制裝置。本實(shí)施方式的控制裝置1以圖1所示的內(nèi)燃機(jī)(下面稱為“發(fā)動(dòng)機(jī)”)3為控制對(duì)象，如圖2所示，具有ECU 2。該ECU 2如后所述，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)執(zhí)行圖示平均有效壓力Pmi(即產(chǎn)生扭矩)的控制處理等各種控制處理。
如圖1所示，發(fā)動(dòng)機(jī)3是具有4組汽缸3a和活塞3b(僅圖示出1組)的串聯(lián)4缸汽油發(fā)動(dòng)機(jī)，安裝于未圖示的車(chē)輛上。該發(fā)動(dòng)機(jī)3可以進(jìn)行HCCI(Homogeneous Charge Compression Ignition，均質(zhì)混合氣壓燃)運(yùn)轉(zhuǎn)、即預(yù)混合壓縮點(diǎn)火燃燒(下面稱為“壓縮點(diǎn)火燃燒”)運(yùn)轉(zhuǎn)，在規(guī)定的壓縮點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，通過(guò)壓縮點(diǎn)火燃燒而運(yùn)轉(zhuǎn)，并且在除此之外的火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域，通過(guò)火花點(diǎn)火燃燒而運(yùn)轉(zhuǎn)。
在發(fā)動(dòng)機(jī)3中，在每個(gè)汽缸3a設(shè)有進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4、排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)5、燃料噴射閥6和火花塞7(圖2中僅示出1個(gè))。該進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4是用電磁力來(lái)對(duì)進(jìn)氣門(mén)4a進(jìn)行開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)的電磁式機(jī)構(gòu)，具有對(duì)進(jìn)氣門(mén)4a向關(guān)閉氣門(mén)方向施力的螺旋彈簧、和與ECU 2電連接的進(jìn)氣螺線管4b(圖2中僅示出1個(gè))等。
在該進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4中，進(jìn)氣門(mén)4a在進(jìn)氣螺線管4b為非勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，通過(guò)螺旋彈簧的作用力而被保持在關(guān)閉氣門(mén)位置上。而且，當(dāng)進(jìn)氣螺線管4b被ECU 2勵(lì)磁時(shí)，進(jìn)氣門(mén)4a通過(guò)該電磁力一邊抵抗螺旋彈簧的作用力一邊被驅(qū)動(dòng)向打開(kāi)氣門(mén)方向，被保持在打開(kāi)氣門(mén)狀態(tài)，并且當(dāng)進(jìn)氣螺線管4b恢復(fù)為非勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，進(jìn)氣門(mén)4a通過(guò)螺旋彈簧的作用力而恢復(fù)為關(guān)閉氣門(mén)狀態(tài)。
通過(guò)以上結(jié)構(gòu)，如圖3所示，進(jìn)氣門(mén)4a經(jīng)由進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4可以自由改變其打開(kāi)氣門(mén)定時(shí)和關(guān)閉氣門(mén)定時(shí)，并且構(gòu)成為其氣門(mén)升程曲線成為大致梯形形狀。在本實(shí)施方式中，通過(guò)ECU 2進(jìn)氣門(mén)4a的打開(kāi)氣門(mén)定時(shí)被保持為恒定，并且其關(guān)閉氣門(mén)定時(shí)被控制在圖3中實(shí)線所示的延遲關(guān)閉定時(shí)和該圖中雙點(diǎn)劃線所示的提前關(guān)閉定時(shí)之間。而且，在下面的說(shuō)明中，將進(jìn)氣門(mén)4a打開(kāi)的過(guò)程中其被保持為最大升程的曲軸角期間稱為“進(jìn)氣開(kāi)角θlin”(參照?qǐng)D3)。
通過(guò)上述進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4，該進(jìn)氣開(kāi)角θlin可以從值0到任意的曲軸角之間自由改變，但在本實(shí)施方式中，從確保發(fā)動(dòng)機(jī)3的良好的燃燒狀態(tài)和排氣特性等觀點(diǎn)來(lái)看，可在上述提前關(guān)閉定時(shí)時(shí)的最小值θlin_min和上述延遲關(guān)閉定時(shí)時(shí)的最大值θlin_max之間的范圍內(nèi)自由改變。
另一方面，排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)5與進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4相同，是用電磁力來(lái)對(duì)排氣門(mén)5a進(jìn)行開(kāi)閉驅(qū)動(dòng)的電磁式機(jī)構(gòu)，具有對(duì)排氣門(mén)5a向關(guān)閉氣門(mén)方向施力的螺旋彈簧、和與ECU 2電連接的排氣螺線管5b(圖2中僅示出1個(gè))等。
在該排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)5中，排氣門(mén)5a在排氣螺線管5b為非勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，通過(guò)螺旋彈簧的作用力而被保持在關(guān)閉氣門(mén)位置上。而且，當(dāng)排氣螺線管5b被ECU 2勵(lì)磁時(shí)，排氣門(mén)5a通過(guò)該電磁力，一邊抵抗螺旋彈簧的作用力一邊被驅(qū)動(dòng)向打開(kāi)氣門(mén)方向，被保持在打開(kāi)氣門(mén)狀態(tài)下，并且當(dāng)排氣螺線管5b恢復(fù)為非勵(lì)磁狀態(tài)時(shí)，通過(guò)螺旋彈簧的作用力而恢復(fù)為關(guān)閉氣門(mén)狀態(tài)。
通過(guò)上述結(jié)構(gòu)，如圖4所示，排氣門(mén)5a經(jīng)由排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)5而可以自由改變其打開(kāi)氣門(mén)定時(shí)和關(guān)閉氣門(mén)定時(shí)，并且構(gòu)成為其氣門(mén)升程曲線成為大致梯形形狀。在本實(shí)施方式中，如該圖所示，排氣門(mén)5a通過(guò)ECU 2被控制成在1個(gè)燃燒周期中，在通常的排氣行程中打開(kāi)，特別被控制成在進(jìn)氣行程中再次打開(kāi)。
該情況下，排氣門(mén)5a在排氣行程中的氣門(mén)升程被保持為恒定。另一方面，在進(jìn)氣行程中的再次打開(kāi)氣門(mén)動(dòng)作中，排氣門(mén)5a的打開(kāi)氣門(mén)定時(shí)被保持為恒定，并且關(guān)閉氣門(mén)定時(shí)被控制在圖4中實(shí)線所示的延遲關(guān)閉定時(shí)和該圖中雙點(diǎn)劃線所示的提前關(guān)閉定時(shí)之間。該排氣門(mén)5a的再次打開(kāi)氣門(mén)動(dòng)作是為了通過(guò)將從與該汽缸3a相鄰的汽缸3a排出的排氣吸進(jìn)到該汽缸3a內(nèi)，從而使燃燒室內(nèi)的混合氣體的溫度上升到可壓縮點(diǎn)火燃燒的溫度而執(zhí)行的。而且，在下面的說(shuō)明中，在排氣門(mén)5a的再次打開(kāi)氣門(mén)動(dòng)作中，將其被保持為最大升程的曲軸角期間稱為“排氣再開(kāi)角θrbl”(參照?qǐng)D4)。如上所述，該排氣再開(kāi)角θrbl通過(guò)排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)5，可以在提前關(guān)閉定時(shí)時(shí)的最小值和延遲關(guān)閉定時(shí)時(shí)的最大值之間的范圍內(nèi)自由改變。
另一方面，燃料噴射閥6安裝在汽缸頭3c上，以向燃料室內(nèi)直接噴射燃料。即，發(fā)動(dòng)機(jī)3構(gòu)成為直噴發(fā)動(dòng)機(jī)。而且，燃料噴射閥6與ECU 2電連接，由ECU 2控制打開(kāi)氣門(mén)時(shí)間和打開(kāi)氣門(mén)定時(shí)。即，執(zhí)行燃料噴射控制。
另外，火花塞7也與ECU 2電連接，通過(guò)ECU 2，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)3位于上述火花點(diǎn)火運(yùn)轉(zhuǎn)區(qū)域時(shí)，在對(duì)應(yīng)于點(diǎn)火時(shí)期的定時(shí)火花塞7被控制成放電狀態(tài)，以使燃燒室內(nèi)的混合氣體燃燒。即，執(zhí)行點(diǎn)火時(shí)期控制。
進(jìn)而，發(fā)動(dòng)機(jī)3中設(shè)有可變壓縮比機(jī)構(gòu)8、曲軸角傳感器20和水溫傳感器21。該可變壓縮比機(jī)構(gòu)8已經(jīng)由本申請(qǐng)人在日本特開(kāi)2005-273634號(hào)公報(bào)中提出，由于與通過(guò)引用而加入到此處的內(nèi)容一樣，所以在此省略其具體說(shuō)明，通過(guò)改變活塞3b的上止點(diǎn)位置、即活塞3b的沖程，從而可在預(yù)定范圍內(nèi)連續(xù)地改變壓縮比Cr。該可變壓縮比機(jī)構(gòu)8具有與ECU 2電連接的壓縮比致動(dòng)器8a(參照?qǐng)D2)，ECU 2經(jīng)由該壓縮比致動(dòng)器8a來(lái)驅(qū)動(dòng)可變壓縮比機(jī)構(gòu)8，從而將壓縮比Cr控制為目標(biāo)壓縮比Cr_cmd。
另外，曲軸角傳感器20由磁鐵轉(zhuǎn)子和MRE拾波器構(gòu)成，伴隨曲軸3d的旋轉(zhuǎn)，向ECU 2輸出都為脈沖信號(hào)的CRK信號(hào)和TDC信號(hào)。
每1°曲軸角該CRK信號(hào)就輸出1個(gè)脈沖，ECU 2根據(jù)該CRK信號(hào)計(jì)算發(fā)動(dòng)機(jī)3的轉(zhuǎn)速(下面稱為“發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速”)NE。另外，TDC信號(hào)是表示各汽缸3a的活塞3b位于比進(jìn)氣行程的TDC位置略微靠近前的預(yù)定的曲軸角位置上的信號(hào)，在本實(shí)施方式的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)3中，每180°曲軸角TDC信號(hào)就輸出1個(gè)脈沖。
另外，水溫傳感器21檢測(cè)在發(fā)動(dòng)機(jī)3的汽缸模塊內(nèi)循環(huán)的冷卻水的溫度、即發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW，將表示發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW的檢測(cè)信號(hào)輸出給ECU2。
另一方面，發(fā)動(dòng)機(jī)3的進(jìn)氣通道9上，從上游側(cè)起按順序設(shè)有氣流傳感器22、進(jìn)氣加熱器10和渦輪增壓器11。該氣流傳感器22由熱線式氣流計(jì)構(gòu)成，檢測(cè)流過(guò)進(jìn)氣通道9的空氣流量，將表示其檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)信號(hào)輸出給ECU 2。ECU 2根據(jù)氣流傳感器22的檢測(cè)信號(hào)來(lái)計(jì)算進(jìn)入汽缸3a的空氣量。
另外，進(jìn)氣加熱器10與ECU 2電連接，當(dāng)通過(guò)ECU 2而被打開(kāi)時(shí)，對(duì)在進(jìn)氣通道9內(nèi)流過(guò)的空氣加熱，使其溫度上升。
進(jìn)而，渦輪增壓機(jī)11具有設(shè)置在進(jìn)氣通道9的氣流傳感器22的下游側(cè)的壓縮機(jī)葉片11a、設(shè)置在排氣通道12的中途的與壓縮機(jī)葉片11a一體地旋轉(zhuǎn)的渦輪葉片11b、多個(gè)可變輪葉11c(僅圖示出2個(gè))和驅(qū)動(dòng)可變輪葉11c的輪葉致動(dòng)器11d等。
在該渦輪增壓器11中，當(dāng)通過(guò)排氣通道12內(nèi)的排氣對(duì)渦輪葉片11b進(jìn)行了旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)時(shí)，與其一體的壓縮機(jī)葉片11a也同時(shí)旋轉(zhuǎn)，從而對(duì)進(jìn)氣通道9內(nèi)的空氣進(jìn)行加壓。即，執(zhí)行增壓動(dòng)作。
另外，可變輪葉11c是用于改變渦輪增壓器11產(chǎn)生的增壓壓力的裝置，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在外殼的收納渦輪葉片11b的部分的壁上。ECU 2經(jīng)由輪葉致動(dòng)器11d改變可變輪葉11c的開(kāi)度，改變吹到渦輪葉片11b上的排氣量，從而改變渦輪葉片11b的轉(zhuǎn)速、即壓縮機(jī)葉片11a的轉(zhuǎn)速。由此，將增壓壓力Pc控制為目標(biāo)增壓壓力Pc_cmd。
另一方面，在發(fā)動(dòng)機(jī)3的排氣通道12的渦輪葉片11b的下游側(cè)分別設(shè)有LAF傳感器23。LAF傳感器23由氧化鋯和鉑電極等構(gòu)成，在從比理論空燃比濃的濃區(qū)域到極薄區(qū)域的寬范圍的空燃比區(qū)域內(nèi)，線性地檢測(cè)在排氣通道12內(nèi)流過(guò)的排氣中的氧濃度，將表示檢測(cè)結(jié)果的檢測(cè)信號(hào)輸出給ECU 2。ECU 2根據(jù)該LAF傳感器23的檢測(cè)信號(hào)的值，計(jì)算出表示排氣中的空燃比的檢測(cè)空燃比AF，并且將該檢測(cè)空燃比AF控制為目標(biāo)空燃比AF_cmd。
進(jìn)而，如圖2所示，ECU 2上連接有缸內(nèi)壓傳感器24、油門(mén)開(kāi)度傳感器25和點(diǎn)火開(kāi)關(guān)(下面稱為“IG·SW”)26。該缸內(nèi)壓傳感器24是與火花塞7一體型的壓電元件類型的部件，設(shè)置在每個(gè)汽缸3a中(僅圖示出1個(gè))。缸內(nèi)壓傳感器24伴隨各汽缸3a內(nèi)的壓力、即缸內(nèi)壓力Pcyl的變化而彎曲，從而將表示缸內(nèi)壓力Pcyl的檢測(cè)信號(hào)輸出給ECU 2。ECU2根據(jù)該缸內(nèi)壓傳感器24的檢測(cè)信號(hào)來(lái)計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi(即產(chǎn)生扭矩)。
另外，油門(mén)開(kāi)度傳感器25將表示車(chē)輛中未圖示的油門(mén)踏板的踩下量(下面稱為“油門(mén)開(kāi)度”)AP的檢測(cè)信號(hào)輸出給ECU 2。而且，IG·SW26通過(guò)點(diǎn)火鍵(未圖示)操作而被接通/斷開(kāi)，并將表示其接通/斷開(kāi)狀態(tài)的信號(hào)輸出給ECU 2。
ECU 2由包括CPU、RAM、ROM和I/O接口(都未圖示)等的微型計(jì)算機(jī)構(gòu)成，根據(jù)上述各種傳感器20～25的檢測(cè)信號(hào)和IG·SW26的接通/斷開(kāi)信號(hào)等來(lái)判斷發(fā)動(dòng)機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，同時(shí)執(zhí)行各種控制。具體而言，ECU 2如后所述根據(jù)運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)來(lái)控制圖示平均有效壓力Pmi等。
而且，在本實(shí)施方式中，ECU 2相當(dāng)于相關(guān)性參數(shù)計(jì)算單元、目標(biāo)值設(shè)定單元、控制輸入計(jì)算單元和模型修正單元。而且，設(shè)在下面的說(shuō)明中計(jì)算出的各數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在ECU 2的RAM內(nèi)。
接著說(shuō)明本實(shí)施方式的控制裝置1。該控制裝置1根據(jù)下面所述的理由，將發(fā)動(dòng)機(jī)3看作是以進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl作為控制輸入、將圖示平均有效壓力Pmi作為控制量的控制對(duì)象，根據(jù)進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl來(lái)控制圖示平均有效壓力Pmi。
首先，若以本實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)3作為控制對(duì)象進(jìn)行研究，則如圖5所示，發(fā)動(dòng)機(jī)3可以被看作當(dāng)5個(gè)參數(shù)θlin、θrbl、Cr_cmd、Pc_cmd、AF_cmd發(fā)生變化時(shí)，2個(gè)參數(shù)Pmi、NE分別變化，通過(guò)5個(gè)控制輸入來(lái)控制2個(gè)控制量，即所謂的多輸入多輸出系統(tǒng)。而且，在本實(shí)施方式的發(fā)動(dòng)機(jī)3的情況下，進(jìn)氣加熱器10由于在過(guò)渡時(shí)的響應(yīng)性低，所以被控制成為恒定發(fā)熱量，所以在圖5的控制系統(tǒng)中，設(shè)不考慮進(jìn)氣加熱器10的動(dòng)作狀態(tài)。
此處，如果著眼于作為控制量的圖示平均有效壓力Pmi，則在本實(shí)施方式那樣的通過(guò)壓縮點(diǎn)火燃燒而運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)3中，在壓縮點(diǎn)火燃燒之際，燃燒室內(nèi)的混合氣體的溫度控制成為最重要的要素，所以作為控制輸入，進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl成為最重要且影響大的要素?；谏鲜隼碛?，在該控制裝置1中，假設(shè)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE、增壓壓力Pc和檢測(cè)空燃比AF為恒定，將發(fā)動(dòng)機(jī)3看作是以進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl為控制輸入，以圖示平均有效壓力Pmi為控制量的控制對(duì)象，作為圖6所示的響應(yīng)曲面模型而建立模型，并且將其作為控制對(duì)象模型使用。
在該圖中，θrbl1～3是排氣再開(kāi)角θrbl的預(yù)定值，被設(shè)定為θrbl1＜θrbl2＜θrbl3的關(guān)系成立。在該響應(yīng)曲面模型中，被設(shè)定為進(jìn)氣開(kāi)角θlin越大則圖示平均有效壓力Pmi表現(xiàn)出越大的值。這是根據(jù)進(jìn)氣開(kāi)角θlin越大則進(jìn)入空氣量越多的情況得出的。而且，圖示平均有效壓力Pmi被設(shè)定為在進(jìn)氣開(kāi)角θlin為中等程度的值以上的區(qū)域中，對(duì)于排氣再開(kāi)角θrbl增大的方向或者減小的方向而表現(xiàn)出極大值。其根據(jù)在于，在進(jìn)氣開(kāi)角θlin為中等程度的值以上的區(qū)域中，基于進(jìn)氣開(kāi)角θlin的溫度上升程度大，所以即使增大或者減小排氣再開(kāi)角θrbl，助長(zhǎng)該溫度上升的程度也變小，從而除了圖示平均有效壓力Pmi不增大之外，如果排氣再開(kāi)角θrbl增大了某種程度以上，則點(diǎn)火時(shí)期(自點(diǎn)火時(shí)期)變?yōu)檫^(guò)早狀態(tài)(上止點(diǎn)前)，將會(huì)抑制壓縮行程中的最高缸內(nèi)壓力。
而且，在本實(shí)施方式中，如上所述，進(jìn)氣開(kāi)角θlin被控制在最小值θlin_min和最大值θlin_max之間，并且該最小值θlin_min被設(shè)定為圖6的進(jìn)氣開(kāi)角θlin的區(qū)域中的中等程度的值。因此，在本實(shí)施方式中，圖示平均有效壓力Pmi相對(duì)于排氣再開(kāi)角θrbl的變化而表現(xiàn)出極大值。
接著說(shuō)明本實(shí)施方式的控制裝置1的具體結(jié)構(gòu)。如圖7所示，控制裝置1具有目標(biāo)值計(jì)算部29、協(xié)調(diào)控制器30、在機(jī)模型解析器40和模型修正器60，它們都由ECU 2構(gòu)成。
首先，在目標(biāo)值計(jì)算部29中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和油門(mén)開(kāi)度AP，通過(guò)檢索后述的圖26的控制圖(map)，從而計(jì)算圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd。并且，在本實(shí)施方式中，目標(biāo)值計(jì)算部29相當(dāng)于目標(biāo)值計(jì)算單元。
另外，在協(xié)調(diào)控制器30中，如后所述，使用由在機(jī)模型解析器40計(jì)算出的2個(gè)響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2，計(jì)算出進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl，以使得圖示平均有效壓力Pmi收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。并且，在本實(shí)施方式中，協(xié)調(diào)控制器30相當(dāng)于控制輸入計(jì)算單元。
進(jìn)而，在在機(jī)模型解析器40中，如后所述，使用在協(xié)調(diào)控制器30中計(jì)算出的進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl、在模型修正器60中計(jì)算出的模型修正參數(shù)矩陣θ和上述控制對(duì)象模型，計(jì)算第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2。并且，在本實(shí)施方式中，在機(jī)模型解析器40相當(dāng)于相關(guān)性參數(shù)計(jì)算單元和模型修正單元，第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2相當(dāng)于多個(gè)相關(guān)性參數(shù)。
另一方面，在模型修正器60中，如下所述，計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ。并且，在下面所述的算式(1)～(11)中，帶有記號(hào)(k)的各離散數(shù)據(jù)表示以預(yù)定的控制周期ΔTk(與TDC信號(hào)的產(chǎn)生同步的周期、即每180°曲軸角的周期)所抽樣或者計(jì)算出的離散數(shù)據(jù)，記號(hào)k表示各離散數(shù)據(jù)的抽樣或者計(jì)算周期的序號(hào)。例如，記號(hào)k表示在本次的控制定時(shí)所抽樣或者計(jì)算出的值，記號(hào)k-1表示在上次的控制定時(shí)所抽樣或者計(jì)算出的值。另外，在下面的說(shuō)明中，適當(dāng)省略了各離散數(shù)據(jù)的記號(hào)(k)等。
該模型修正參數(shù)矩陣θ用于修正控制對(duì)象模型，如下式(1)所示，將其定義為以模型修正參數(shù)θij(I＝0～I(xiàn)，j＝0～J)作為要素的(I+1)行(J+1)列的矩陣。此處，I、J為正整數(shù)，f、g為分別使0＜f＜I和0＜g＜J成立的正整數(shù)。
而且，在本實(shí)施方式中，模型修正器60相當(dāng)于模型修正單元，模型修正參數(shù)θij相當(dāng)于多個(gè)修正參數(shù)。
如圖8所示，該模型修正器60具有基本推定控制量計(jì)算部61、非線性加權(quán)函數(shù)矩陣計(jì)算部62、模型修正系數(shù)計(jì)算部63、2個(gè)乘法器64、66、減法器65和模型修正參數(shù)矩陣計(jì)算部67。
首先，在基本推定控制量計(jì)算部61中，通過(guò)將在協(xié)調(diào)控制器30中計(jì)算出的進(jìn)氣開(kāi)角的上次值θlin(k-1)和排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)輸入圖9所示的控制對(duì)象模型，從而計(jì)算基本推定控制量Yid_nm(k)。更具體而言，與通常的控制圖(map)檢索方法相同，根據(jù)θlin(k-1)和θrbl(k-1)檢索多個(gè)值，通過(guò)這些檢索值的插值運(yùn)算，從而計(jì)算出基本推定控制量Yid_nm(k)。該圖9的控制對(duì)象模型是在上述圖6的控制對(duì)象模型中，將縱軸的“Pmi”置換為“Yid_nm”而得到的控制對(duì)象模型，即與圖6的控制對(duì)象模型實(shí)質(zhì)上相同。而且，在本實(shí)施方式中，基本推定控制量Yid_nm相當(dāng)于控制對(duì)象模型的控制量。
而且，在該基本推定控制量計(jì)算部61中，之所以使用進(jìn)氣開(kāi)角的上次值θlin(k-1)和排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)，是因?yàn)樵诤笫龅男拚`差Eid的計(jì)算中使用的圖示平均有效壓力的本次值Pmi(k)是作為將進(jìn)氣開(kāi)角的上次值θlin(k-1)和排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)輸入發(fā)動(dòng)機(jī)3中的結(jié)果而得到的。
另外，在非線性加權(quán)函數(shù)矩陣計(jì)算部62中，如下所述，計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(θlin(k-1)，θrbl(k-1))。該非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(θlin(k-1)，θrbl(k-1))按照下式(2)那樣定義。
如上式(2)所示，非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod為以非線性加權(quán)函數(shù)Wij(θlin(k-1)，θrbl(k-1))的值為要素的(I+1)行(J+1)列的矩陣，如圖10所示，該非線性加權(quán)函數(shù)Wij是根據(jù)進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的值來(lái)確定其值的函數(shù)。在該圖10的控制圖(map)中，可由進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4改變的進(jìn)氣開(kāi)角θlin的范圍被I+1個(gè)值θlin_i(i＝0～I(xiàn))均等地劃分，并且可由排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)5改變的排氣再開(kāi)角θrbl的改變范圍被J+1個(gè)值θrbl_j(j＝0～J)均等地劃分，對(duì)應(yīng)于由連續(xù)的3個(gè)進(jìn)氣開(kāi)角θlin_i的值和連續(xù)的3個(gè)排氣再開(kāi)角θrbl_j的值的組合而規(guī)定的多個(gè)區(qū)域而分別設(shè)定非線性加權(quán)函數(shù)Wij。并且，在本實(shí)施方式中，非線性加權(quán)函數(shù)Wij相當(dāng)于多個(gè)函數(shù)。
另外，該各個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wij具有相對(duì)于對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的值，在該區(qū)域的中心表現(xiàn)為最大值1，在中心以外表現(xiàn)為呈四角錐的斜面狀變化的值，并且在該區(qū)域以外表現(xiàn)為值0的特性。除此之外，在非線性加權(quán)函數(shù)Wij分別對(duì)應(yīng)的多個(gè)區(qū)域中，相鄰的各2個(gè)區(qū)域互相重疊，由此，相鄰的各2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wij在呈四角錐的斜面狀變化的部分彼此交叉。
例如，如圖11所示，對(duì)應(yīng)于區(qū)域θlin_f-1≤θlin≤θlin_f+1并且θrbl_g-1≤θrbl≤θrbl_g+1的非線性加權(quán)函數(shù)Wfg被設(shè)定為在θlin、θrbl為該區(qū)域的中心的值時(shí)，即在θlin＝θlin_f而且θrbl＝θrbl_g時(shí)，表現(xiàn)為最大值1，對(duì)于中心以外的θlin、θrbl的值，非線性加權(quán)函數(shù)Wfg的值呈四角錐的斜面狀變化。進(jìn)而，非線性加權(quán)函數(shù)Wfg被設(shè)定為當(dāng)2個(gè)值θlin、θrbl為上述區(qū)域之外的值時(shí)，即θlin＜θlin_f-1、θlin_f+1＜θlin、θrbl＜θrbl_g-1或者θrbl_g+1＜θrbl時(shí)，表現(xiàn)為值0。
另外，非線性加權(quán)函數(shù)Wfg對(duì)于分別對(duì)應(yīng)于與其相鄰的2個(gè)區(qū)域的非線性加權(quán)函數(shù)Wf-1g、Wf+1g，在彼此的區(qū)域重疊的部分、即呈斜面狀變化的部分，其斜面彼此交叉。因此，如圖11所示，如果設(shè)θlin_x為θlin_f和θlin_f+1之間的中央的值，則例如當(dāng)θlin＝θlin_x和θrbl＝θrbl_g的時(shí)候，2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wfg、Wf+1g的值成為Wfg＝Wf+1g＝0.5，并且除它們之外的非線性加權(quán)函數(shù)Wij的值都成為值0。除此之外，當(dāng)θlin_x＜θlin＜θlin_f+1和θrb1＝θrb1_g的時(shí)候，非線性加權(quán)函數(shù)Wfg的值成為0＜Wfg＜0.5，非線性加權(quán)函數(shù)Wf+1g的值成為1-Wfg，并且除它們之外的非線性加權(quán)函數(shù)Wij的值都成為值0。
進(jìn)而，如圖12所示，非線性加權(quán)函數(shù)Wfg對(duì)于分別對(duì)應(yīng)于與其相鄰的2個(gè)區(qū)域的非線性加權(quán)函數(shù)Wfg-1、Wfg+1，在彼此的區(qū)域重疊的部分、即呈斜面狀變化的部分，其斜面彼此交叉。因此，如該圖所示，如果設(shè)θrbl_y為θrbl_g-1和θrbl_g之間的中央的值，則例如當(dāng)θlin＝θlin_f和θrbl＝θrbl_y的時(shí)候，2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wfg-1、Wfg的值成為Wfg-1＝Wfg＝0.5，并且除它們之外的非線性加權(quán)函數(shù)Wij的值都成為值0。除此之外，當(dāng)θlin＝θlin_f和θrbl_y＜θrbl＜θrbl_g的時(shí)候，非線性加權(quán)函數(shù)Wfg-1的值成為0＜Wfg-1＜0.5，非線性加權(quán)函數(shù)Wfg的值成為1-Wfg-1，并且除它們之外的非線性加權(quán)函數(shù)Wij的值都成為值0。
而且雖然沒(méi)有圖示，但非線性加權(quán)函數(shù)Wfg對(duì)于分別對(duì)應(yīng)于與其相鄰的2個(gè)區(qū)域的非線性加權(quán)函數(shù)Wf+1g-1、Wf-1g+1，在彼此的區(qū)域重疊的呈2個(gè)斜面狀變化的部分，該2個(gè)斜面彼此交叉。
如上所述，在該非線性加權(quán)函數(shù)矩陣計(jì)算部62中，根據(jù)進(jìn)氣開(kāi)角的上次值θlin(k-1)和排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)的值，檢索圖10的控制圖(map)，從而分別計(jì)算出作為非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod的要素的非線性加權(quán)函數(shù)Wij的值。該情況下，與2個(gè)值θlin(k-1)、θrbl(k-1)存在的區(qū)域?qū)?yīng)的要素Wij被作為值1以下的正值而計(jì)算出，但是對(duì)應(yīng)于該區(qū)域以外的區(qū)域的要素Wij都被作為值0而計(jì)算出，所以非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod作為僅與2個(gè)值θlin(k-1)、θrbl(k-1)的組合所存在的區(qū)域?qū)?yīng)的要素Wij具有值1以下的正值(即，權(quán)值)的矩陣而被計(jì)算出。
另外，在模型修正系數(shù)計(jì)算部63中，使用在非線性加權(quán)函數(shù)矩陣計(jì)算部62中按如上所述計(jì)算出的非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(θlin(k-1)，θrbl(k-1))、和在后述的模型修正參數(shù)矩陣計(jì)算部67中計(jì)算出的模型修正參數(shù)矩陣的上次值θ(k-1)，通過(guò)下式(3)來(lái)計(jì)算模型修正系數(shù)Yid_mod(k)。
Yid_mod(k)=Yid_base+Σi=0IΣj=0Jθij·(k-1)Wij(θlin(k-1),θrbl(k-1))]]>=Yid_base+θ00(k-1)·W00(θlin(k-1),θrbl(k-1))+···]]>+θfg(k-1)·Wfg(θlin(k-1),θrbl(k-1))+]]>+θg(k-1)Wg(θrb1(k-1))+...+θJ(k-1)WJ(θrb1(k-1))·····(40)]]>在上式(3)中，Yid_base為預(yù)定的基本值、在本實(shí)施方式中被設(shè)定為值1，后面敘述該理由。如算式(3)所示，針對(duì)每個(gè)對(duì)應(yīng)的要素，將非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(θlin(k-1)，θrbl(k-1))和模型修正參數(shù)矩陣的上次值θ(k-1)相乘，并且將它們的乘積之和與基本值Yid_base相加，從而計(jì)算出模型修正系數(shù)Yid_mod(k)。
接著在乘法器64中通過(guò)下式(4)來(lái)計(jì)算修正推定控制量Yid。
Yid(k)＝Y(jié)id_nm(k)·Yid_mod(k) .....(4)按照上式(4)所示，修正推定控制量Yid通過(guò)向基本推定控制量Yid_nm乘以模型修正系數(shù)Yid_mod而計(jì)算出。即，利用模型修正系數(shù)Yid_mod來(lái)修正基本推定控制量Yid_nm，其結(jié)果對(duì)圖9的控制對(duì)象模型進(jìn)行了修正。此時(shí)，所修正過(guò)的控制對(duì)象模型相當(dāng)于將2個(gè)值θlin、θrbl作為控制輸入、將修正推定控制量Yid作為控制量的模型。如上所述，模型修正系數(shù)Yid_mod作為用于修正圖9的控制對(duì)象模型的值而被計(jì)算出。
進(jìn)而，減法器65通過(guò)下式(5)而計(jì)算推定誤差Eid。即，推定誤差Eid作為所修正過(guò)的控制對(duì)象模型的控制量即修正模型控制量Yid與實(shí)際的控制量Y即圖示平均有效壓力Pmi的偏差而被計(jì)算出。
Eid(k)＝Y(jié)id(k)-Y(k)＝Y(jié)id(k)-Pmi(k).....(5)另一方面，在乘法器66中通過(guò)下式(6)而計(jì)算修正推定誤差矩陣Emd。
如上式(6)所示，修正推定誤差矩陣Emd是通過(guò)把非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod乘以推定誤差Eid而計(jì)算出的，所以修正推定誤差矩陣Emd作為僅與兩個(gè)值θlin(k-1)、θrbl(k-1)的組合所存在的區(qū)域?qū)?yīng)的要素具有以非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod的要素Wij對(duì)推定誤差Eid進(jìn)行加權(quán)而得到的值，除此之外的要素都成為值0的矩陣而被計(jì)算出。
然后，在模型修正參數(shù)矩陣計(jì)算部67中通過(guò)下式(7)～(11)所示的滑模(Sliding mode)控制算法來(lái)計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ。
θ(k)＝θrch(k)+θnl(k)+θadp(k).....(7)θrch(k)＝-Qrch·δ(k) .....(8)θnl(k)＝-Qnl·sgn(δ(k)) .....(9)θadp(k)＝λ·θadp(k-1)-Qadp·δ(k).....(10)δ(k)＝Emd(k)+R·Emd(k-1) .....(11)如上式(7)所示，模型修正參數(shù)矩陣θ作為到達(dá)律輸入矩陣θrch、非線性輸入矩陣θnl和自適應(yīng)律輸入矩陣θadp的和而被計(jì)算出，該到達(dá)律輸入矩陣θrch通過(guò)式(8)被計(jì)算出。該式(8)的Qrch為規(guī)定的到達(dá)律增益，δ是如式(11)那樣被定義的切換函數(shù)。該式(11)的R是被設(shè)定為使-1＜R＜0成立的切換函數(shù)設(shè)定參數(shù)。而且，本實(shí)施方式中，自適應(yīng)律輸入矩陣θadp相當(dāng)于積分值，切換函數(shù)δ相當(dāng)于基于偏差的值。
另外，非線性輸入矩陣θnl通過(guò)式(9)被計(jì)算出，該式(9)的Qnl為預(yù)定的非線性增益。另外，式(9)的sgn(δ(k))為符號(hào)函數(shù)，其值被設(shè)定為在δ(k)≥0的時(shí)候?yàn)閟gn(δ(k))＝1，當(dāng)δ(k)＜0時(shí)為sgn(δ(k))＝-1。并且，該符號(hào)函數(shù)sgn(δ(k))的值還可以設(shè)定為當(dāng)δ(k)＝0時(shí)sgn(δ(k))＝0。
進(jìn)而，自適應(yīng)律輸入矩陣θadp通過(guò)式(10)被計(jì)算出。該式(10)的Qadp是預(yù)定的自適應(yīng)律增益，λ是被設(shè)定為使0＜λ＜1成立的遺忘系數(shù)。使用該遺忘系數(shù)λ的理由如下。
即，伴隨運(yùn)算處理的進(jìn)行，即使YidPmi，修正推定誤差矩陣Emd的各要素也不會(huì)嚴(yán)密地收斂于值0，而且，修正推定誤差矩陣Emd的各要素的平均值也不會(huì)成為值0。此時(shí)，如式(10)所示，自適應(yīng)律輸入矩陣θadp由于作為將切換函數(shù)δ和自適應(yīng)律增益Qadp的積的負(fù)值進(jìn)行累積運(yùn)算得到的積分值被計(jì)算出，所以如果不使用遺忘系數(shù)λ(即如果λ＝1)，則自適應(yīng)律輸入矩陣θadp的各要素的絕對(duì)值通過(guò)積分效應(yīng)而繼續(xù)增大，其結(jié)果，模型修正參數(shù)矩陣θ被計(jì)算成不恰當(dāng)?shù)闹怠＜?，在模型修正參?shù)矩陣θ中殘留有推定誤差，通過(guò)在之后的運(yùn)算中也累計(jì)推定誤差，從而有可能導(dǎo)致模型修正參數(shù)矩陣θ的計(jì)算精度降低。
與此相對(duì)，在本實(shí)施方式中，如式(10)所示，由于對(duì)自適應(yīng)律輸入矩陣的上次值θadp(k-1)乘以遺忘系數(shù)λ，所以如果用循環(huán)公式展開(kāi)該式(10)，則對(duì)于m次之前的值θadp(k-m)乘以λm(0)。由此，伴隨運(yùn)算處理的進(jìn)行，成為YidPmi，在修正推定誤差矩陣Emd的各要素大致收斂于值0的時(shí)刻，自適應(yīng)律輸入矩陣θadp的各要素大致收斂于值0。其結(jié)果，可以避免模型修正參數(shù)矩陣θ中的推定誤差的殘留，從而可以將模型修正參數(shù)矩陣θ計(jì)算為恰當(dāng)?shù)闹担軌蛱岣咂溆?jì)算精度，并且可以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。因此，為了得到上面這樣的遺忘效應(yīng)，在本實(shí)施方式中，使用遺忘系數(shù)λ。即，在對(duì)作為積分值的自適應(yīng)律輸入矩陣的上次值θadp(k-1)進(jìn)行使用遺忘系數(shù)λ的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ。
另外，例如在修正推定誤差矩陣Emd的各要素收斂于值0的情況下，自適應(yīng)律輸入矩陣θadp的各要素通過(guò)遺忘系數(shù)λ的遺忘效應(yīng)而收斂于值0，并且到達(dá)律輸入矩陣θrch和非線性輸入矩陣θnl的各要素也收斂于值0，從而模型修正參數(shù)矩陣θ的要素都成為值0，該情況下，在上述式(3)中，基本值Yid_base以外的項(xiàng)都成為值0。因此，在本實(shí)施方式中，在修正推定誤差矩陣Emd的各要素收斂于值0、無(wú)需修正控制對(duì)象模型的時(shí)刻，將基本值Yid_base設(shè)定為值1，以使得Yid_nm＝Y(jié)id、即Yid_mod＝1。
而且，在不需要上面那樣的使用遺忘系數(shù)λ的遺忘效應(yīng)的情況下，只要在式(10)中設(shè)定為λ＝1，并將上述式(3)的基本值Yid_base設(shè)定為值0即可。
在本實(shí)施方式的模型修正器60中，如上所述，由于通過(guò)滑?？刂扑惴▉?lái)計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ，所以當(dāng)Eid≠0即Yid-Pmi≠0時(shí)，在模型修正參數(shù)矩陣θ中，僅對(duì)應(yīng)于2個(gè)值θlin(k-1)、θrbl(k-1)的組合所存在的區(qū)域的要素θij被作為使Eid迅速收斂于值0的值而被計(jì)算出來(lái)，除此之外的要素θij作為值0而被計(jì)算出來(lái)。進(jìn)而，如上所述，模型修正系數(shù)Yid_mod是通過(guò)將如上所述計(jì)算出的模型修正參數(shù)矩陣的上次值θ(k-1)和非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod中的對(duì)應(yīng)的每個(gè)要素的積之和，加上基本值Yid_base而計(jì)算出的，所以通過(guò)模型修正系數(shù)Yid_mod，針對(duì)2個(gè)值θlin(k-1)、θrbl(k-1)的組合所存在的區(qū)域，將圖9的控制對(duì)象模型修正為使得Yid＝Pmi。因此，在模型修正器60中，一邊利用模型修正系數(shù)Ym_mod通過(guò)在機(jī)修正圖9的控制對(duì)象模型，以使得其符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性，一邊計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ。
接著說(shuō)明上述的在機(jī)模型解析器40。如圖13所示，在機(jī)模型解析器40具有第1周期信號(hào)值計(jì)算部41、第2周期信號(hào)值計(jì)算部42、3個(gè)過(guò)采樣器43～45、2個(gè)加法器46、47、假想控制量計(jì)算部48、3個(gè)高通濾波器49～51、2個(gè)乘法器52、53、第1響應(yīng)指標(biāo)計(jì)算部54和第2響應(yīng)指標(biāo)計(jì)算部55。
而且，在下面所述的算式(12)～(24)中，帶記號(hào)(n)的各離散數(shù)據(jù)表示在預(yù)定的控制周期ΔTn(CRK信號(hào)每連續(xù)產(chǎn)生5次的周期、即每5°曲軸角的周期)所采樣或計(jì)算出的數(shù)據(jù)，記號(hào)n表示各離散數(shù)據(jù)的采樣或計(jì)算周期的序號(hào)。另外，在下面的說(shuō)明中，適當(dāng)省略各離散數(shù)據(jù)的記號(hào)(n)等。
在該在機(jī)模型解析器40中，首先在第1和第2周期信號(hào)值計(jì)算部41、42中，分別通過(guò)下式(12)、(13)計(jì)算第1和第2周期信號(hào)值S1、S2。
S1(n)＝A1·S1’(n) .....(12)S2(n)＝A2·S2’(n) .....(13)上式(12)的A1表示預(yù)定的第1振幅增益。而且，上式(12)的S1’是第1周期信號(hào)值的基本值，通過(guò)根據(jù)計(jì)數(shù)值Crs、檢索圖14所示的控制圖(map)而被計(jì)算出來(lái)。該計(jì)數(shù)值Crs如后所述，是從值0到最大值Crs_max為止，按每個(gè)上述控制周期ΔTn增加計(jì)數(shù)1而得到的計(jì)數(shù)值，如果達(dá)到了最大值Crs_max，則復(fù)位為值0。而且，第1周期信號(hào)值的基本值S1’的周期、即第1周期信號(hào)值S1的周期ΔT1被設(shè)定為，把Crs_max設(shè)為值8以上的4的倍數(shù)、N1設(shè)為值4以上的4的倍數(shù)，使得ΔT1＝ΔTn·(Crs_max/N1)成立，在本實(shí)施方式的情況下，設(shè)Crs_max＝36、N1＝4，周期ΔT1被設(shè)定為曲軸角45°。
另外，上式(13)的A2表示預(yù)定的第2振幅增益。而且，上式(13)的S2’是第2周期信號(hào)值的基本值，是根據(jù)計(jì)數(shù)值Crs，檢索圖14所示的控制圖(map)而被計(jì)算出來(lái)的。而且，第2周期信號(hào)值的基本值S2’的周期、即第2周期信號(hào)值S2的周期ΔT2被設(shè)定為，把Crs_max設(shè)為值8以上的4的倍數(shù)、N2設(shè)為使N2＜N1成立的2的倍數(shù)，使得ΔT2＝ΔTn·(Crs_max/N2)成立，在本實(shí)施方式的情況下，設(shè)Crs_max＝36、N2＝2，周期ΔT2被設(shè)定為曲軸角90°。
另一方面，在過(guò)采樣器43、44中，通過(guò)以上述控制周期ΔTn來(lái)過(guò)采樣進(jìn)氣開(kāi)角θlin(k)和排氣再開(kāi)角θrbl(k)，從而分別計(jì)算出進(jìn)氣開(kāi)角和排氣再開(kāi)角的過(guò)采樣值θlin(n)、θrbl(n)。并且，這些進(jìn)氣開(kāi)角θlin(k)和排氣再開(kāi)角θrbl(k)在協(xié)調(diào)控制器30中被利用上述控制周期ΔTk而計(jì)算出。
接著，通過(guò)下式(14)、(15)，在加法器46、47內(nèi)分別計(jì)算第1和第2假想控制輸入V1、V2。
V1(n)＝S1(n)+θlin(n) .....(14)V2(n)＝S2(n)+θrbl(n) .....(15)另外，在過(guò)采樣器45中，通過(guò)以控制周期ΔTn對(duì)在模型修正器60中計(jì)算出的模型修正參數(shù)矩陣θ進(jìn)行過(guò)采樣，從而計(jì)算出模型修正參數(shù)矩陣的過(guò)采樣值θ(n)。該過(guò)采樣值θ(n)按照下式(16)進(jìn)行定義。
接著說(shuō)明假想控制量計(jì)算部48。該假想控制量計(jì)算部48根據(jù)第1和第2假想控制輸入V1、V2以及上述過(guò)采樣值θ(n)，計(jì)算假想控制量Ym，如圖15所示，其具有基本假想控制量計(jì)算部48a、非線性加權(quán)函數(shù)矩陣計(jì)算部48b、模型修正系數(shù)計(jì)算部48c和乘法器48d。
首先，在基本假想控制量計(jì)算部48a中，通過(guò)將第1和第2假想控制輸入V1、V2輸入到圖16所示的控制對(duì)象模型中，從而計(jì)算基本假想控制量Ym_nm(n)。該圖16的控制對(duì)象模型是通過(guò)在上述的圖6的控制對(duì)象模型中，將圖示平均有效壓力Pmi置換為基本假想控制量Ym_nm，將進(jìn)氣開(kāi)角θlin置換為第1假想控制輸入V1，將排氣再開(kāi)角θrbl的3個(gè)預(yù)定值θrbl1～3分別置換為第2假想控制輸入V2的3個(gè)預(yù)定值V21～V23而得到的控制對(duì)象模型，其與圖6的控制對(duì)象模型實(shí)質(zhì)上相同。而且，在本實(shí)施方式中，基本假想控制量Ym_nm相當(dāng)于控制對(duì)象模型的控制量。
另外，在非線性加權(quán)函數(shù)矩陣計(jì)算部48b中，通過(guò)與上述非線性加權(quán)函數(shù)矩陣計(jì)算部62相同的方法來(lái)計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(V1(n)，V2(n))。該非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(V1(n)，V2(n))按照下式(17)進(jìn)行定義。
如上式(17)所示，該非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(V1(n)，V2(n))是以非線性加權(quán)函數(shù)Wij(V1(n)，V2(n))的值為要素的(I+1)行(J+1)列的矩陣，該非線性加權(quán)函數(shù)Wij(V1，V2)如圖17所示，是根據(jù)第1和第2假想控制輸入V1、V2的值來(lái)確定其值的函數(shù)。
該圖17的控制圖(map)是在上述圖10的控制圖(map)中，將非線性加權(quán)函數(shù)Wij(θlin，θrbl)置換為非線性加權(quán)函數(shù)Wij(V1，V2)，并且將進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl分別置換為第1和第2假想控制輸入V1、V2而得到的控制圖(map)，其與圖10的控制圖(map)實(shí)質(zhì)上相同。因此，非線性加權(quán)函數(shù)Wij(V1，V2)的值如上所述，根據(jù)第1和第2假想控制輸入V1、V2的值，檢索圖17的控制圖(map)而計(jì)算出來(lái)。
接著在模型修正系數(shù)計(jì)算部48c中，通過(guò)下式(18)計(jì)算模型修正系數(shù)Ym_mod(n)。
Ym_mod(n)=Ym_base+Σi=0IΣj=0Jθij(n)·Wij(V1(n),V2(n))]]>=Ym_base+θ00(n)·W00(V1(n),V2(n))+···]]>+θfg(n)·Wfg(V1(n),V2(n))+···+θIJ(n)·WIJ(V1(n),V2(n))·····(18)]]>在上式(18)中，Ym_base是預(yù)定的基本值，根據(jù)與上述的基本值Yid_base相同的理由，被設(shè)定為值1。如上式(18)所示，模型修正系數(shù)Ym_mod(n)是通過(guò)針對(duì)每個(gè)對(duì)應(yīng)的要素把非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(V1(n)，V2(n))和模型修正參數(shù)矩陣的過(guò)采樣值θ(n)相乘，并將它們的乘積值之和與基本值Ym_base相加，從而計(jì)算出來(lái)的。
然后，在乘法器48d中，通過(guò)下式(19)來(lái)計(jì)算假想控制量Ym。
Ym(n)＝Y(jié)m_nm(n)·Ym_mod(n) .....(19)如上式(19)所示，假想控制量Ym是通過(guò)向基本假想控制量Ym_nm乘以模型修正系數(shù)Ym_mod而計(jì)算出的。即，利用模型修正系數(shù)Ym_mod來(lái)修正基本假想控制量Ym_nm，其結(jié)果修正了圖16的控制對(duì)象模型。此時(shí)，所修正過(guò)的控制對(duì)象模型相當(dāng)于以第1和第2假想控制輸入V1、V2作為控制輸入、以假想控制量Ym作為控制量的控制對(duì)象模型。這樣，模型修正系數(shù)Ym_mod作為用于修正圖16的控制對(duì)象模型的值而被計(jì)算出來(lái)。
如上所述，在假想控制量計(jì)算部48中，模型修正系數(shù)Ym_mod(n)是通過(guò)把模型修正參數(shù)矩陣的過(guò)采樣值θ(n)和非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod(V1，V2)的對(duì)應(yīng)的每個(gè)要素的乘積之和加上基本值Ym_base來(lái)計(jì)算出的，并利用該模型修正系數(shù)Ym_mod(n)來(lái)修正圖16的控制對(duì)象模型。該模型修正系數(shù)Ym_mod(n)除了其計(jì)算周期之外，利用與上述模型修正系數(shù)Yid_mod(k)相同的方法來(lái)計(jì)算，其意義也相同。除此之外，圖16的控制對(duì)象模型與圖6的控制對(duì)象模型、即圖9的控制對(duì)象模型實(shí)質(zhì)上相同。
因此，在假想控制量計(jì)算部48中，利用通過(guò)上述那樣計(jì)算出的模型修正系數(shù)Ym_mod，針對(duì)2個(gè)值V1(n)、V2(n)的組合所存在的區(qū)域，將圖16的控制對(duì)象模型修正成使得Ym＝Pmi，其結(jié)果，利用模型修正系數(shù)Ym_mod，圖16的控制對(duì)象模型被在機(jī)修正為符合實(shí)際的控制對(duì)象特性。
返回圖13，在該圖的高通濾波器49中，通過(guò)下式(20)所示的高通濾波處理，從而計(jì)算假想控制量的濾波值Ymf。
Ymf(n)＝b0·Ym(n)+b1·Ym(n-1)+....+bm·Ym(n-m)+a1·Ymf(n-1)+a2·Ymf(n-2)+....+ak·Ymf(n-k) .....(20)在上式(20)中，b0～bm*和a0～ak*為預(yù)定的濾波系數(shù)，m*、k*為預(yù)定的整數(shù)。
另一方面，在高通濾波器50、51中，通過(guò)下式(21)、(22)所示的高通濾波處理，從而分別計(jì)算第1和第2周期信號(hào)值的濾波值Sf1、Sf2。
Sf1(n)＝b0·S1(n)+b1·S1(n-1)+....+bm·S1(n-m)+a1·Sf1(n-1)+a2·Sf1(n-2)+....+ak·Sf1(n-k) .....(21)Sf2(n)＝b0·S2(n)+b1·S2(n-1)+....+bm·S2(n-m)+a1·Sf2(n-1)+a2·Sf2(n-2)+....+ak·Sf2(n-k) .....(22)接著，在乘法器52、53中，通過(guò)把假想控制量的濾波值Ymf與第1和第2周期信號(hào)值的濾波值Sf1、Sf2相乘，從而分別計(jì)算出乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2。然后，在第1和第2響應(yīng)指標(biāo)計(jì)算部54、55中根據(jù)上述乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2的h+1(h＝Crs_max)個(gè)的時(shí)序數(shù)據(jù)，通過(guò)下式(23)、(24)來(lái)分別計(jì)算第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2。
RI1(n)=Kr1·Σj=n-hnYmf(j)Sf1(j)·····(23)]]>RI2(n)=Kr2·Σj=n-hnYmf(j)Sf2(j)·····(24)]]>此處，上式(23)、(24)的Kr1、Kr2都是響應(yīng)增益修正系數(shù)，其用于修正高通濾波器50、51的增益的衰減特性的影響，調(diào)和2個(gè)乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2之間的增益。
如上所述，由于在該在機(jī)模型解析器40中，通過(guò)對(duì)第1和第2周期信號(hào)值的濾波值和假想控制量的濾波值的乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2的時(shí)序數(shù)據(jù)之和，分別乘以響應(yīng)增益修正系數(shù)Kr1、Kr2，從而計(jì)算出第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2，所以這些值RI1、RI2分別被計(jì)算為接近于第1周期信號(hào)值S1和假想控制量Ym的互相關(guān)函數(shù)以及接近于第2周期信號(hào)值S2和假想控制量Ym的互相關(guān)函數(shù)的值。即，第1響應(yīng)指標(biāo)RI1被計(jì)算為表示第1周期信號(hào)值S1和假想控制量Ym之間的相關(guān)性的值，第2響應(yīng)指標(biāo)RI2被計(jì)算為表示第2周期信號(hào)值S2和假想控制量Ym之間的相關(guān)性的值。
此處，因?yàn)槿绾笏?，?假想控制輸入V1中所包含的進(jìn)氣開(kāi)角θlin的計(jì)算周期ΔTk比第1響應(yīng)指標(biāo)RI1的計(jì)算周期ΔTn長(zhǎng)得多，所以第1響應(yīng)指標(biāo)RI1被反映到假想控制量Ym上的程度極大，進(jìn)氣開(kāi)角θlin成為恒定分量，幾乎不被反映到假想控制量Ym上。因此，第1響應(yīng)指標(biāo)RI1被計(jì)算為表示進(jìn)氣開(kāi)角θlin與圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性的值。更具體而言，兩者間的相關(guān)性越高，第1響應(yīng)指標(biāo)RI1的絕對(duì)值越大，相關(guān)性越低，第1響應(yīng)指標(biāo)RI1的絕對(duì)值越接近值0，并且當(dāng)兩者間的相關(guān)關(guān)系從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方時(shí)，符號(hào)變反。
而且，假想控制輸入V2中所包含的排氣再開(kāi)角θrbl也如后所述，其計(jì)算周期ΔTk比第1響應(yīng)指標(biāo)RI1的計(jì)算周期ΔTn長(zhǎng)得多，所以基于與上述同樣的理由，第2響應(yīng)指標(biāo)RI2被計(jì)算為表示排氣再開(kāi)角θrbl與圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性的值。更具體而言，兩者間的相關(guān)性越高，第2響應(yīng)指標(biāo)RI2的絕對(duì)值越大，相關(guān)性越低，第2響應(yīng)指標(biāo)RI2的絕對(duì)值越接近值0，并且當(dāng)兩者間的相關(guān)關(guān)系從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方時(shí)，符號(hào)變反。
進(jìn)而，使用第1和第2周期信號(hào)值的濾波值Sf1、Sf2和假想控制量的濾波值Ymf的理由如下。即，如上所述，第1假想控制輸入V1中所包含的進(jìn)氣開(kāi)角θlin的計(jì)算周期ΔTk比假想控制輸入V1的計(jì)算周期ΔTn長(zhǎng)得多，成為恒定分量，從而有可能成為第1響應(yīng)指標(biāo)RI1的計(jì)算誤差。因此，為了從假想控制量Ym中去除作為恒定分量的進(jìn)氣開(kāi)角θlin，使用對(duì)假想控制量Ym進(jìn)行了高通濾波處理后的值Ymf，并且為了與其進(jìn)行相位調(diào)和，使用對(duì)第1周期信號(hào)值S1進(jìn)行了相同的高通濾波處理后的值Sf1。與此相同，為了從假想控制量Ym中去除作為恒定分量的排氣再開(kāi)角θrbl，使用對(duì)假想控制量Ym進(jìn)行了高通濾波處理后的值Ymf，并且為了與其進(jìn)行相位調(diào)和，使用對(duì)第2周期信號(hào)值S2進(jìn)行了相同的高通濾波處理后的值Sf2。進(jìn)而，為了在第1響應(yīng)指標(biāo)RI1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI2之間進(jìn)行增益調(diào)和，使用響應(yīng)增益修正系數(shù)Kr1、Kr2。
下面說(shuō)明上述的協(xié)調(diào)控制器30。該協(xié)調(diào)控制器30以與上述模型修正器60相同的控制周期ΔTk來(lái)計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl，如圖18所示，其具有減法器31、誤差分配器32、2個(gè)欠采樣器33、34和2個(gè)響應(yīng)指定型控制器35、36。
在該協(xié)調(diào)控制器30中，減法器31通過(guò)下式(25)計(jì)算追隨誤差E。
E(k)＝Pmi(k)-Pmi_cmd(k) .....(25)另一方面，欠采樣器33、34以控制周期ΔTk對(duì)由在機(jī)模型解析器40以上述的控制周期ΔTn計(jì)算出的第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1(n)、RI2(n)進(jìn)行欠采樣，從而分別計(jì)算第1和第2響應(yīng)指標(biāo)的欠采樣值RI1(k)、RI2(k)。
接著在誤差分配器32中通過(guò)下式(26)、(27)來(lái)分別計(jì)算第1和第2分配誤差Ed1、Ed2。
Ed1(k)=|RI1(k)||RI1(k)|+|RI2(k)|·E(k)·····(26)]]>Ed2(k)=|RI2(k)||RI1(k)|+|RI2(k)|·E(k)·····(27)]]>如上式(26)、(27)所示，第1和第2分配誤差Ed1、Ed2被計(jì)算為根據(jù)第1響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI1|與第2響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI2|之比而分別分配了追隨誤差E的值。而且，在后述的控制處理中，為了避免當(dāng)RI1＝0時(shí)Ed1＝0，而把|RI1|的值進(jìn)行下限限制處理而處理成接近值0的預(yù)定值(例如0.01)。與此相同，為了避免當(dāng)RI2＝0時(shí)Ed2＝0，對(duì)|RI2|的值也進(jìn)行下限限制處理而處理成接近值0的預(yù)定值(例如0.01)。
進(jìn)而，在響應(yīng)指定型控制器35中，根據(jù)第1分配誤差Ed1和第1響應(yīng)指標(biāo)RI1，通過(guò)下式(28)～(32)所示的響應(yīng)指定型控制算法，計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin。即，進(jìn)氣開(kāi)角θlin被計(jì)算為使第1分配誤差Ed1收斂于值0的值。
θlin(k)＝U1(k)＝Urch1(k)+Uadp1(k) .....(28)Urch1(k)＝-Krch1·σ1(k).....(29)Uadp1(k)=-Kadp1·Σj=0kσ1(j)·····(30)]]>σ1(k)＝Em1(k)+S·Em1(k-1) .....(31)Em1(k)=RI1(k)RI1_max·Ed1(k)·····(32)]]>上式(28)的Urch1為到達(dá)律輸入，通過(guò)式(29)被計(jì)算出。該式(29)的Krch1為預(yù)定的到達(dá)律增益，σ1是通過(guò)式(31)計(jì)算出來(lái)的切換函數(shù)。該式(31)的S是被設(shè)定為使得-1＜S＜0成立的切換函數(shù)設(shè)定參數(shù)，Em1是通過(guò)式(32)計(jì)算出來(lái)的第1追隨誤差。該式(32)的RI1_max表示第1響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI1|在控制中能取得的最大值，使用脫機(jī)下(offline)預(yù)先設(shè)定的值。進(jìn)而，上式(28)的Uadp1是自適應(yīng)律輸入，用式(30)計(jì)算出來(lái)。該式(30)的Kadp1是預(yù)定的自適應(yīng)律增益。并且這些增益Krch1、Kadp1被設(shè)定成在第1響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI1|為最大值RI1_max時(shí)，使控制系統(tǒng)穩(wěn)定的值。
另一方面，在響應(yīng)指定型控制器36中，根據(jù)第2分配誤差Ed2和第2響應(yīng)指標(biāo)RI2，通過(guò)下式(33)～(37)所示的響應(yīng)指定型控制算法，計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl。即，排氣再開(kāi)角θrbl被計(jì)算為使第2分配誤差Ed2收斂于值0的值。
θrbl(k)＝U2(k)＝Urch2(k)+Uadp2(k) .....(33)Urch2(k)＝-Krch2·σ2(k).....(34)Uadp2(k)=-Kadp2·Σj=0kσ2(j)·····(35)]]>σ2(k)＝Em2(k)+S·Em2(k-1) .....(36)Em2(k)=RI2(k)RI2_max·Ed2(k)·····(37)]]>上式(33)的Urch2為到達(dá)律輸入，通過(guò)式(34)計(jì)算出來(lái)。該式(34)的Krch2為預(yù)定的到達(dá)律增益，σ2是通過(guò)式(36)計(jì)算出來(lái)的切換函數(shù)。該式(36)的Em2是由式(37)計(jì)算出來(lái)的第2追隨誤差。該式(37)的RI2_max表示第2響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI2|在控制中能取得的最大值，使用脫機(jī)下預(yù)先設(shè)定的值。進(jìn)而，上式(33)的Uadp2是自適應(yīng)律輸入，用式(35)計(jì)算出來(lái)。該式(35)的Kadp2是預(yù)定的自適應(yīng)律增益。并且這些增益Krch2、Kadp2被設(shè)定為在第2響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI2|為最大值RI1_max時(shí)，使控制系統(tǒng)穩(wěn)定的值。
如上所述，在該協(xié)調(diào)控制器30中，通過(guò)響應(yīng)指定型控制算法，計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin以使得第1分配誤差Ed1收斂于值0，并且，計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl以使得第2分配誤差Ed2收斂于值0。其結(jié)果，進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl被計(jì)算成使得追隨誤差E收斂于值0，換言之，計(jì)算成使得圖示平均有效壓力Pmi收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。
此時(shí)，在響應(yīng)指定型控制算法中所使用的第1和第2追隨誤差Em1、Em2分別如式(32)、(37)所示，通過(guò)對(duì)第1和第2分配誤差Ed1、Ed2乘以值RI1/RI1_max、RI2/RI2_max而計(jì)算出來(lái)，所以第1響應(yīng)指標(biāo)RI1越接近其最大值RI1_max、即進(jìn)氣開(kāi)角θlin和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性越高，作為控制輸入的進(jìn)氣開(kāi)角θlin的增減程度越大。與此相同，第2響應(yīng)指標(biāo)RI2越接近其最大值RI2_max、即排氣再開(kāi)角θrbl和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性越高，作為控制輸入的排氣再開(kāi)角θrbl的增減程度越大。如上所述，即使在作為控制量的圖示平均有效壓力Pmi相對(duì)于作為控制輸入的進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的靈敏度、即相關(guān)性根據(jù)控制輸入θlin、θrbl的值而發(fā)生變化的情況下，也可以根據(jù)該相關(guān)性的變化而確定控制輸入θlin、θrbl的增減程度，由此，可以將控制量Pmi控制為收斂于目標(biāo)值Pmi_cmd，而不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作和不穩(wěn)定動(dòng)作。即，可以確保高水平的控制穩(wěn)定性。
而且，由于第1和第2追隨誤差Em1、Em2分別用上述式(32)、(37)計(jì)算出來(lái)，所以如果第1、第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2的符號(hào)變反，則追隨誤差Em1、Em2的符號(hào)也變反，從而作為控制輸入的進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的增減方向?qū)⒆兎?。即，將從增大方向變反成為減小方向，或者從減小方向變反成為增大方向。
此時(shí)，如上所述，第1響應(yīng)指標(biāo)RI1表示進(jìn)氣開(kāi)角θlin和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性，并且當(dāng)兩者之間的相關(guān)關(guān)系從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方的時(shí)候，符號(hào)變反，所以根據(jù)這種相關(guān)關(guān)系的變化，使進(jìn)氣開(kāi)角θlin的增減方向變反，從而例如對(duì)于進(jìn)氣開(kāi)角θlin的變化，有時(shí)圖示平均有效壓力Pmi表現(xiàn)為極大值，而且即使在將圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd設(shè)定為大于圖示平均有效壓力的極大值的值的時(shí)候，也可以將圖示平均有效壓力Pmi保持在其極大值附近。
與此相同，第2響應(yīng)指標(biāo)RI2表示排氣再開(kāi)角θrbl和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性，并且當(dāng)兩者之間的相關(guān)關(guān)系從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方的時(shí)候，符號(hào)變反，所以根據(jù)這種相關(guān)關(guān)系的變化，使排氣再開(kāi)角θrbl的增減方向變反，從而如上所述，在對(duì)于排氣再開(kāi)角θrbl的變化，圖示平均有效壓力Pmi表現(xiàn)為極大值的本實(shí)施方式的情況下，即使在將圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd設(shè)定為大于圖示平均有效壓力的極大值的值的時(shí)候，也可以將圖示平均有效壓力Pmi保持在其極大值附近。
進(jìn)而，由于第1和第2分配誤差Ed1、Ed2分別被計(jì)算為根據(jù)第1響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI1|與第2響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI2|之比而分別分配了追隨誤差E的值，并且計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl以使得這些第1和第2分配誤差Ed1、Ed2分別收斂于值0，所以上述絕對(duì)值之比大的一方、即與圖示平均有效壓力Pmi的相關(guān)性高的一方，進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的增減程度被設(shè)定為更大的程度。這樣，當(dāng)與圖示平均有效壓力Pmi的相關(guān)性高的一方，進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl被設(shè)定為更大的增減程度，與圖示平均有效壓力Pmi的相關(guān)性低的一方被設(shè)定為更小的增減程度，所以既可以避免進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl之間的相互干擾，又可以使圖示平均有效壓力Pmi精度良好地收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。
接著參照?qǐng)D19，說(shuō)明由ECU 2所執(zhí)行的第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2的計(jì)算處理。該處理相當(dāng)于在上述在機(jī)模型解析器40中的計(jì)算處理，以上述的控制周期ΔTn來(lái)執(zhí)行。
在該處理中，首先在步驟1(在圖中省略為“S1”。下面相同)將計(jì)數(shù)值Crs設(shè)定為對(duì)其上次值Crsz加上值1后的值(Crsz+1)。即，將計(jì)數(shù)值Crs增加值1。
接著進(jìn)入步驟2，判斷在步驟1中計(jì)算出的計(jì)數(shù)值Crs是否在最大值Crs_max以上。當(dāng)該判斷結(jié)果為“否”時(shí)，直接進(jìn)入步驟4。另一方面，當(dāng)該判斷結(jié)果為“是”時(shí)，在步驟3中使計(jì)數(shù)值Crs復(fù)位為值0之后進(jìn)入步驟4。
在接著步驟2或者步驟3的步驟4中，讀取存儲(chǔ)在RAM內(nèi)的進(jìn)氣開(kāi)角θlin、排氣再開(kāi)角θrbl和模型修正參數(shù)矩陣θ的值。該情況下，這些值θlin、θrbl、θ被以上述的控制周期ΔTk來(lái)計(jì)算，與此相對(duì)，該步驟4以短于控制周期ΔTk的控制周期ΔTn來(lái)執(zhí)行。因此，步驟4的處理相當(dāng)于分別計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin、排氣再開(kāi)角θrbl和模型修正參數(shù)矩陣θ的過(guò)采樣值θlin(n)、θrbl(n)、θ(n)。
接著進(jìn)入步驟5，根據(jù)計(jì)數(shù)值Crs，檢索上述圖14的控制圖(map)，從而分別計(jì)算第1和第2周期信號(hào)值的基本值S1’、S2’。
之后在步驟6中通過(guò)上述式(12)、(13)來(lái)分別計(jì)算第1和第2周期信號(hào)值S1、S2，接著在步驟7中通過(guò)上述式(14)、(15)來(lái)分別計(jì)算第1和第2假想控制輸入V1、V2。
在接著步驟7的步驟8中，將在步驟7中計(jì)算出的第1和第2假想控制輸入V1、V2輸入給上述的圖16的控制對(duì)象模型，從而計(jì)算基本假想控制量Ym_nm。之后進(jìn)入步驟9，根據(jù)第1和第2假想控制輸入V1、V2，檢索上述圖17的控制圖(map)，從而計(jì)算出非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod。
接著在步驟10中，使用上述非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod和在步驟4中讀取的模型修正參數(shù)矩陣θ，通過(guò)上述式(18)來(lái)計(jì)算模型修正系數(shù)Ym_mod。接著進(jìn)入步驟11，通過(guò)上述式(19)來(lái)計(jì)算假想控制量Ym。
在接著步驟11的步驟12中，通過(guò)上述式(20)來(lái)計(jì)算假想控制量的濾波值Ymf。之后在步驟13中通過(guò)上述式(21)、(22)來(lái)分別計(jì)算第1和第2周期信號(hào)值的濾波值Sf1、Sf2。
接著進(jìn)入步驟14，通過(guò)對(duì)在上述步驟12中計(jì)算出的假想控制量的濾波值Ymf分別乘以在上述步驟13中計(jì)算出的第1和第2周期信號(hào)值的濾波值Sf1、Sf2，從而計(jì)算出2個(gè)乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2。
之后，在步驟15中，使用上述步驟14中計(jì)算出的乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2和在上次之前的循環(huán)中計(jì)算的并存儲(chǔ)在RAM內(nèi)的h個(gè)乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2的時(shí)序數(shù)據(jù)，通過(guò)上述式(23)、(24)來(lái)分別計(jì)算第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2。
接著進(jìn)入步驟16，更新存儲(chǔ)在RAM內(nèi)的h個(gè)乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2的時(shí)序數(shù)據(jù)。具體而言，將RAM內(nèi)的乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2的各自的值設(shè)置為1個(gè)控制周期之前的值(例如將本次值Ymf(n)·Sf1(n)設(shè)置為上次值Ymf(n-1)·Sf1(n-1)；將上次值Ymf(n-1)·Sf1(n-1)設(shè)置為上上次值Ymf(n-2)·Sf1(n-2))。之后結(jié)束本處理。
下面一邊參照?qǐng)D20一邊說(shuō)明由ECU 2以上述控制周期ΔTk執(zhí)行的模型修正參數(shù)矩陣θ的計(jì)算處理。該處理相當(dāng)于上述模型修正器60中的計(jì)算處理。
如圖20所示，在該處理中，首先在步驟20中，把存儲(chǔ)在RAM內(nèi)的進(jìn)氣開(kāi)角的上次值θlin(k-1)和排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)輸入到上述圖9的控制對(duì)象模型中，從而計(jì)算基本推定控制量Yid_nm。
接著進(jìn)入步驟21，根據(jù)進(jìn)氣開(kāi)角的上次值θlin(k-1)和排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)，檢索上述圖10的控制圖(map)，從而計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod。接著在步驟22中，使用非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod和存儲(chǔ)在RAM內(nèi)的模型修正參數(shù)矩陣的上次值θ(k-1)，通過(guò)上式(3)計(jì)算模型修正系數(shù)Yid_mod。
在緊接著步驟22的步驟23中，使用在步驟20中計(jì)算出的基本推定控制量Yid_nm和在步驟22中計(jì)算出的模型修正系數(shù)Yid_mod，通過(guò)上式(4)計(jì)算修正推定控制量Yid。之后在步驟24中根據(jù)缸內(nèi)壓傳感器24的檢測(cè)信號(hào)來(lái)計(jì)算圖示平均有效壓力Pmi。
下面進(jìn)入步驟25，使用在步驟23、24中計(jì)算出的修正推定控制量Yid和圖示平均有效壓力Pmi，通過(guò)上式(5)計(jì)算推定誤差Eid。之后在步驟26中使用在步驟21中計(jì)算出的非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod和在步驟25中計(jì)算出的推定誤差Eid，通過(guò)上式(6)計(jì)算修正推定誤差矩陣Emd。
接著進(jìn)入步驟26，通過(guò)上式(7)～(11)計(jì)算出模型修正參數(shù)矩陣θ，然后結(jié)束本處理。
下面參照?qǐng)D21說(shuō)明由ECU 2以上述控制周期ΔTk執(zhí)行的可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)的控制處理。該處理通過(guò)分別控制進(jìn)氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4和排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)5，從而控制圖示平均有效壓力Pmi，其包含相當(dāng)于上述在協(xié)調(diào)控制器30中的計(jì)算處理的內(nèi)容，并且接在上述圖20的模型修正參數(shù)矩陣θ的計(jì)算處理之后執(zhí)行。
該處理中，首先在步驟30中判斷可變機(jī)構(gòu)故障標(biāo)記F_VDNG是否為“1”。該可變機(jī)構(gòu)故障標(biāo)記F_VDNG在未圖示的判定處理中，當(dāng)判斷為2個(gè)可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4、5中的至少一方發(fā)生了故障時(shí)被設(shè)定為“1”，當(dāng)判定為2個(gè)可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4、5都正常時(shí)被設(shè)定為“0”。當(dāng)該判斷結(jié)果為“否”，2個(gè)可變機(jī)構(gòu)都正常時(shí)進(jìn)入步驟31，判斷發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)標(biāo)記F_ENGSTART是否為“1”。
通過(guò)在未圖示的判斷處理中，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和IG·SW26的接通/斷開(kāi)信號(hào)來(lái)判斷是否處于發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制中、即轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)力輸出(cranking)中，從而設(shè)定該發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)標(biāo)記F_ENGSTART，具體而言，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制中則設(shè)定為“1”，如果在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制之外的時(shí)候則設(shè)定為“0”。
當(dāng)步驟31的判斷結(jié)果為“是”，在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制中時(shí)，進(jìn)入步驟32，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW，檢索圖22所示的控制圖(map)，從而計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin。
在該控制圖(map)中，在發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW高于預(yù)定值TW1的范圍內(nèi)，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW越低，進(jìn)氣開(kāi)角θlin被設(shè)定成越大的值，并且在TW≤TW1的范圍內(nèi)，進(jìn)氣開(kāi)角θlin被設(shè)定為預(yù)定值θlin_st。這是因?yàn)?，?dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW低時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)3的摩擦力增大，所以要對(duì)其進(jìn)行補(bǔ)償。
接著進(jìn)入步驟33，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW，檢索圖23所示的控制圖(map)，從而計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl。在該圖中，TW2、TW3表現(xiàn)為使TW2＜TW3這一關(guān)系成立的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW的預(yù)定值。
在該控制圖(map)中，排氣再開(kāi)角θrbl在TW＜TW2的范圍內(nèi)被設(shè)定為值0，在TW2≤TW≤TW3的范圍內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW越低則被設(shè)定為越大的值，并且在TW3＜TW的范圍內(nèi)被設(shè)定為預(yù)定值θrbl_st。這是由于在發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW高的狀態(tài)下的再起動(dòng)時(shí)，為了提高排氣特性，要利用進(jìn)氣行程使排氣門(mén)5a再次打開(kāi)氣門(mén)，以通過(guò)壓縮點(diǎn)火燃燒使發(fā)動(dòng)機(jī)3起動(dòng)。
接著進(jìn)入步驟34，根據(jù)在步驟32中計(jì)算出的進(jìn)氣開(kāi)角θlin，計(jì)算對(duì)進(jìn)氣螺線管4b的控制輸入U(xiǎn)_lin，并根據(jù)在步驟33中計(jì)算出的排氣再開(kāi)角θrbl，計(jì)算對(duì)排氣螺線管5b的控制輸入U(xiǎn)_rbl。由此，將進(jìn)氣門(mén)4a控制成以進(jìn)氣開(kāi)角θlin打開(kāi)，將排氣門(mén)5a控制成在進(jìn)氣行程中以排氣再開(kāi)角θrbl再次打開(kāi)。之后，結(jié)束本處理。
另一方面，當(dāng)步驟31的判斷結(jié)果為“否”，并非在發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制中時(shí)，進(jìn)入步驟35，判斷油門(mén)開(kāi)度AP是否小于預(yù)定值A(chǔ)PREF。該預(yù)定值A(chǔ)PREF用于判斷沒(méi)有踏下油門(mén)踏板的情況，被設(shè)定為可以判斷出沒(méi)有踏下油門(mén)踏板的情況的值(例如1°)。
當(dāng)該判斷結(jié)果為“是”，沒(méi)有踏下油門(mén)踏板時(shí)，進(jìn)入步驟36，判斷起動(dòng)后計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)值Tast是否小于預(yù)定值Tastlmt。該起動(dòng)后計(jì)時(shí)器對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)控制結(jié)束后的經(jīng)過(guò)時(shí)間進(jìn)行計(jì)時(shí)，由增計(jì)數(shù)式的計(jì)時(shí)器構(gòu)成。
當(dāng)該判斷結(jié)果為“是”，Tast＜Tastlmt時(shí)，應(yīng)該執(zhí)行催化劑預(yù)熱控制，進(jìn)入步驟37，根據(jù)起動(dòng)后計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)值Tast和發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW，檢索圖24所示的控制圖(map)，從而計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin。在該圖中，TW4～TW6表現(xiàn)為使TW4＜TW5＜TW6的關(guān)系成立的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW的預(yù)定值。
在該控制圖(map)中，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW越低則進(jìn)氣開(kāi)角θlin被設(shè)定為越大的值。這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW越低，催化劑的活性化所需時(shí)間就越長(zhǎng)，所以通過(guò)增大排氣量，來(lái)縮短催化劑的活性化所需時(shí)間。
接著在步驟38中，根據(jù)起動(dòng)后計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)值Tast和發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW，檢索圖25所示的控制圖(map)，從而計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl。在該圖中，TW7～TW9表現(xiàn)為使TW7＜TW8＜TW9的關(guān)系成立的發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW的預(yù)定值，Tast1～Tast4表現(xiàn)為使Tast1＜Tast2＜Tast3＜Tast4的關(guān)系成立的計(jì)時(shí)值Tast的預(yù)定值。
在該控制圖(map)中，排氣再開(kāi)角θrbl在起動(dòng)后計(jì)時(shí)器的計(jì)時(shí)值Tast位于預(yù)定的范圍(Tast1～Tast2、Tast1～Tast3或者Tast1～Tast4)內(nèi)的時(shí)候，被設(shè)定為值0，當(dāng)計(jì)時(shí)值Tast為超過(guò)該范圍的值時(shí)，計(jì)時(shí)值Tast越大則排氣再開(kāi)角θrbl被設(shè)定為越大的值。這是基于下面的理由。即，壓縮點(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)中與火花點(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)中相比，其效率高，排氣的熱能變低。因此，在催化劑預(yù)熱控制開(kāi)始時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)3進(jìn)行火花點(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)，所以中止進(jìn)氣行程中的排氣門(mén)5a的再次打開(kāi)氣門(mén)動(dòng)作，并且伴隨催化劑預(yù)熱控制的進(jìn)行，再次開(kāi)始進(jìn)氣行程中的排氣門(mén)5a的再次打開(kāi)氣門(mén)動(dòng)作，以使發(fā)動(dòng)機(jī)3從火花點(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)恢復(fù)到壓縮點(diǎn)火燃燒運(yùn)轉(zhuǎn)。另外，發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW越低則將排氣再開(kāi)角θrbl設(shè)定為值0的范圍被設(shè)定得越大。這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)水溫TW越低，排氣溫度就越低，從而對(duì)催化劑進(jìn)行預(yù)熱所需的時(shí)間變長(zhǎng)。
接著，如上所述執(zhí)行了步驟34之后結(jié)束本處理。
另一方面，當(dāng)步驟35或者36的判斷結(jié)果為“否”時(shí)、即油門(mén)踏板被踏下的時(shí)候，或者Tast≥Tastlmt時(shí)，進(jìn)入步驟39，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和油門(mén)開(kāi)度AP，檢索圖26所示的控制圖(map)，從而計(jì)算圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd。在該圖中，AP1～AP3表現(xiàn)為使AP1＜AP2＜AP3的關(guān)系成立的油門(mén)開(kāi)度AP的預(yù)定值。
在該控制圖(map)中，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE越高、或者油門(mén)開(kāi)度AP越大，則圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd被設(shè)定為越大的值。這是由于發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE越高、或者油門(mén)開(kāi)度AP越大，則發(fā)動(dòng)機(jī)3所要求的產(chǎn)生扭矩越大。
接著進(jìn)入步驟40，讀取存儲(chǔ)在RAM內(nèi)的第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2的值。此時(shí)如上所述，由于以比本處理的控制周期ΔTk短的控制周期ΔTn來(lái)計(jì)算第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2，所以該步驟40的處理相當(dāng)于計(jì)算第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2的欠采樣值RI1(k)、RI2(k)。
在接著步驟40的步驟41中，通過(guò)上述式(25)、(26)、(28)～(32)來(lái)計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin，并且通過(guò)上述式(25)、(27)、(33)～(37)來(lái)計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl。此時(shí)，為了避免當(dāng)RI1＝0時(shí)Ed1＝0，所以式(26)的|RI1|的值被進(jìn)行下限限制處理而處理為接近值0的預(yù)定值(例如0.01)。與此相同，為了避免當(dāng)RI2＝0時(shí)Ed2＝0，所以式(27)的|RI2|的值也被進(jìn)行下限限制處理而處理為接近值0的預(yù)定值(例如0.01)。接著在如上所述執(zhí)行了步驟34之后結(jié)束本處理。
另外，當(dāng)步驟30的判斷結(jié)果為“是”，2個(gè)可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)4、5中的至少1個(gè)發(fā)生故障時(shí)，進(jìn)入步驟42，將對(duì)進(jìn)氣螺線管4b和排氣螺線管5b的控制輸入U(xiǎn)_lin、U_rbl分別設(shè)定為預(yù)定的故障時(shí)用值U_lin_fs、U_rbl_fs之后，結(jié)束本處理。由此，可以在停車(chē)中恰當(dāng)?shù)貓?zhí)行空閑運(yùn)轉(zhuǎn)或發(fā)動(dòng)機(jī)起動(dòng)，同時(shí)還能夠在行進(jìn)中維持低速行進(jìn)狀態(tài)。
如上所述，根據(jù)第1實(shí)施方式的控制裝置1，通過(guò)在機(jī)模型解析器40，把第1響應(yīng)指標(biāo)RI1計(jì)算為表示進(jìn)氣開(kāi)角θlin和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性的值，更具體而言，兩者之間的相關(guān)性越高，第1響應(yīng)指標(biāo)RI1的絕對(duì)值表現(xiàn)為越大的值，并且當(dāng)兩者之間的相關(guān)關(guān)系從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方的時(shí)候，符號(hào)變反。與此相同，把第2響應(yīng)指標(biāo)RI2計(jì)算為表示排氣再開(kāi)角θrbl和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性的值，更具體而言，兩者之間的相關(guān)性越高，第2響應(yīng)指標(biāo)RI2的絕對(duì)值表現(xiàn)為越大的值，并且當(dāng)兩者之間的相關(guān)關(guān)系從正相關(guān)和逆相關(guān)中的一方變化為另一方的時(shí)候，符號(hào)變反。
另一方面，在協(xié)調(diào)控制器30中，通過(guò)響應(yīng)指定型控制算法，分別計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl，使得圖示平均有效壓力Pmi收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。此時(shí)，通過(guò)對(duì)第1和第2分配誤差Ed1、Ed2乘以值RI1/RI1_max、RI2/RI2_max，從而分別計(jì)算出在響應(yīng)指定型控制算法中所使用的第1和第2追隨誤差Em1、Em2，所以第1響應(yīng)指標(biāo)RI1越接近其最大值RI1_max、即進(jìn)氣開(kāi)角θlin和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性越高，則作為控制輸入的進(jìn)氣開(kāi)角θlin的增減程度變得越大。與此相同，第2響應(yīng)指標(biāo)RI2越接近其最大值RI2_max、即排氣再開(kāi)角θrbl和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性越高，則作為控制輸入的排氣再開(kāi)角θrbl的增減程度變得越大。如上所述，即使在作為控制量的圖示平均有效壓力Pmi相對(duì)于作為控制輸入的進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的靈敏度、即相關(guān)性根據(jù)控制輸入θlin、θrbl的值而發(fā)生變化的情況下，也可以根據(jù)該相關(guān)性的變化來(lái)確定控制輸入θlin、θrbl的增減程度，由此，可以將控制量Pmi控制為收斂于目標(biāo)值Pmi_cmd，而不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作或不穩(wěn)定動(dòng)作。即，可以確保高水平的控制穩(wěn)定性。
另外，由于第1和第2追隨誤差Em1、Em2分別用上述式(32)、(37)來(lái)計(jì)算出來(lái)，所以如果第1、第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2的符號(hào)變反，則追隨誤差Em1、Em2的符號(hào)也變反，從而作為控制輸入的進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的增減方向變反。即，從增大方向變反成減小方向，或者從減小方向變反成增大方向。
因此，如本實(shí)施方式那樣，在相對(duì)于排氣再開(kāi)角θrbl的變化，圖示平均有效壓力Pmi表現(xiàn)出極大值的情況下，即使在將圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd設(shè)定為大于其極大值的值時(shí)，也可以將圖示平均有效壓力Pmi保持在其極大值附近。即，即使在控制具有極值特性的控制對(duì)象的情況下，也能既確保高水平的控制穩(wěn)定性，又確?？刂凭?。
進(jìn)而，由于第1和第2分配誤差Ed1、Ed2分別被計(jì)算為根據(jù)第1響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI1|與第2響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI2|之比分別分配了追隨誤差E的值，并且計(jì)算進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl使得這些第1和第2分配誤差Ed1、Ed2分別收斂于值0，所以上述絕對(duì)值之比大的一方、即與圖示平均有效壓力Pmi的相關(guān)性高的一方，進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的增減程度被設(shè)定為更大的程度。這樣，與圖示平均有效壓力Pmi的相關(guān)性高的一方進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl被設(shè)定為更大的增減程度，與圖示平均有效壓力Pmi的相關(guān)性低的一方，被設(shè)定為更小的增減程度，所以可以既避免了作為控制輸入的進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl之間的相互干擾，使這2個(gè)控制輸入彼此協(xié)調(diào)，又使圖示平均有效壓力Pmi精度良好地收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。即，即使在控制多輸入多輸出系統(tǒng)的控制對(duì)象的情況下，也能既確保高水平的控制穩(wěn)定性，又確保控制精度。
另外，在模型修正器60中，在機(jī)計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ使得圖9的控制對(duì)象模型符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性，而且在在機(jī)模型解析器40的假想控制量計(jì)算部48中使用這樣計(jì)算出的模型修正參數(shù)矩陣θ，在機(jī)修正與圖9的控制對(duì)象模型實(shí)質(zhì)上相同的圖16的控制對(duì)象模型，以使得其符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性，所以即使在由于發(fā)動(dòng)機(jī)3的個(gè)體間的差異和老化等而產(chǎn)生模型化誤差的情況下，也能迅速補(bǔ)償該模型化誤差，可以提高第1、第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2的計(jì)算精度。
進(jìn)而，對(duì)應(yīng)于由連續(xù)的3個(gè)進(jìn)氣開(kāi)角θlin_i的值和連續(xù)的3個(gè)排氣再開(kāi)角θrbl_j的值的組合所規(guī)定的多個(gè)區(qū)域而分別設(shè)定模型修正參數(shù)矩陣θ的要素θij，并且，如上所述，通過(guò)式(7)～(11)所示的滑?？刂扑惴?，僅把對(duì)應(yīng)于2個(gè)值θlin(k-1)、θrbl(k-1)的組合所存在的區(qū)域的要素θij計(jì)算成使得推定誤差Eid收斂于值0(即，計(jì)算成使得修正推定控制量Yid收斂于圖示平均有效壓力Pmi)，把除此之外的要素θij計(jì)算為值0。因此，即使在模型化誤差在多個(gè)區(qū)域之間不同的情況下，也可以使用模型修正參數(shù)矩陣θ，針對(duì)每個(gè)區(qū)域來(lái)修正控制對(duì)象模型。其結(jié)果，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)3那樣無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的控制對(duì)象的情況下，由于控制對(duì)象的個(gè)體間差異和老化等，而產(chǎn)生了模型化誤差的時(shí)候，也可以補(bǔ)償該模型化誤差，提高對(duì)模型化誤差的魯棒性。
除此之外，由于通過(guò)滑?？刂扑惴▉?lái)計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ，所以即使在發(fā)動(dòng)機(jī)3那樣無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的控制對(duì)象的情況下，也可以將模型修正參數(shù)矩陣θ計(jì)算成不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作或者過(guò)激動(dòng)作等不穩(wěn)定動(dòng)作的值，并且可以使用這樣計(jì)算出的模型修正參數(shù)矩陣θ，在在機(jī)修正控制對(duì)象模型的同時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)3。其結(jié)果，能夠避免控制系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)成為振動(dòng)狀態(tài)或者不穩(wěn)定狀態(tài)，可以提高過(guò)渡時(shí)的控制精度。
并且，利用模型修正系數(shù)Ym_mod來(lái)修正控制對(duì)象模型，并且通過(guò)對(duì)模型修正參數(shù)矩陣θ和非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod的對(duì)應(yīng)的每個(gè)要素的乘積之和加上基本值Ym_base，來(lái)計(jì)算該模型修正系數(shù)Ym_mod。作為該非線性加權(quán)函數(shù)矩陣W_mod的要素的非線性加權(quán)函數(shù)Wij分別被設(shè)定成，具有如下特性對(duì)于多個(gè)區(qū)域中的第1和第2假想控制輸入V1、V2，在多個(gè)區(qū)域的各自的中心附近表現(xiàn)為最大值1，并且平面狀地變化，同時(shí)在區(qū)域之外表現(xiàn)為值0，并且對(duì)應(yīng)于彼此重疊的各2個(gè)區(qū)域的各2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wij在平面狀地變化的部分交叉。因此，在用模型修正系數(shù)Ym_mod來(lái)修正控制對(duì)象模型時(shí)，由于可以對(duì)第1和第2假想控制輸入V1、V2的多個(gè)區(qū)域連續(xù)地進(jìn)行修正，所以所修正過(guò)的控制對(duì)象模型不會(huì)具有不連續(xù)點(diǎn)。由此，可以避免控制系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)由于控制對(duì)象模型的不連續(xù)點(diǎn)而暫時(shí)性地成為不恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，可以進(jìn)一步提高過(guò)渡時(shí)的控制精度。
進(jìn)而，在計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ中所使用的滑?？刂扑惴ㄖ?，在自適應(yīng)律輸入矩陣θadp的算式(10)中，由于使遺忘系數(shù)λ乘以自適應(yīng)律輸入矩陣的上次值θadp(k-1)，所以在修正推定誤差矩陣Emd的各要素大致收斂于值0的時(shí)刻，自適應(yīng)律輸入矩陣θadp的各要素大致收斂于值0。其結(jié)果，可以避免模型修正參數(shù)矩陣θ中殘留推定誤差，從而可以將模型修正參數(shù)矩陣θ計(jì)算為恰當(dāng)?shù)闹?，能夠提高其?jì)算精度，并且可以提高控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
而且，如上所述，由于可以在抑制作為控制輸入的進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl之間的相互干擾，使這些控制輸入彼此協(xié)調(diào)的同時(shí)，使圖示平均有效壓力Pmi精度良好地收斂于目標(biāo)值Pmi_cmd，所以無(wú)需進(jìn)行用于避免多個(gè)控制輸入間的相互干擾的、使用了多個(gè)條件設(shè)定的控制程序的制作和數(shù)據(jù)設(shè)定，從而可以縮短發(fā)動(dòng)機(jī)3的開(kāi)發(fā)所需時(shí)間。除此之外，基于相同理由，由于可以避免伴隨控制程序和數(shù)據(jù)設(shè)定的增大的缺陷和設(shè)定錯(cuò)誤，所以可以提高控制程序的制作精度，并且能夠縮短制作時(shí)間。
而且，第1實(shí)施方式是使用式(28)～(37)的響應(yīng)指定型控制算法作為預(yù)定的第1控制算法的例子，但本發(fā)明的預(yù)定的第1控制算法不限于此，只要是可以使控制對(duì)象的控制量收斂于其目標(biāo)值，并根據(jù)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定控制輸入的增減程度和/或增減方向的算法即可。例如，也可以使用PID控制算法等一般的反饋控制算法作為預(yù)定的第1控制算法。
并且，第1實(shí)施方式是使用式(7)～(11)的滑?？刂扑惴ㄗ鳛轭A(yù)定的第2控制算法的例子，但本發(fā)明的預(yù)定的第2控制算法不限于此，只要是可以把修正參數(shù)計(jì)算成使得控制對(duì)象模型的控制量與控制對(duì)象的控制量一致的算法即可。例如，也可以使用PID控制算法等一般的反饋控制算法、后步進(jìn)(back stepping)控制算法等滑?？刂扑惴ㄖ獾捻憫?yīng)指定型控制算法作為預(yù)定的第2控制算法。
進(jìn)而，第1實(shí)施方式是使用對(duì)于由進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的組合所劃分的多個(gè)區(qū)域，呈四角錐的斜面狀變化的非線性加權(quán)函數(shù)Wij，作為本發(fā)明的與多個(gè)修正參數(shù)相乘的多個(gè)函數(shù)的例子，但本發(fā)明的多個(gè)函數(shù)不限于此，只要是具有在多個(gè)區(qū)域的各自的中心附近表現(xiàn)為最大值并且呈平面狀或者曲面狀變化的特性，而且與彼此重疊的2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的函數(shù)在呈平面狀或者曲面狀變化的部分交叉的多個(gè)函數(shù)即可。更優(yōu)選的是，只要是彼此重疊的部分的2個(gè)函數(shù)值之和表現(xiàn)為與最大值相同的值、或是對(duì)于進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的任何組合的值，與其對(duì)應(yīng)的2個(gè)函數(shù)值之和表現(xiàn)為與最大值相同的值的多個(gè)函數(shù)即可。
例如也可以使用被設(shè)定為對(duì)于2個(gè)值θlin、θrbl，與四角錐的4個(gè)斜面連續(xù)而呈四棱柱的4個(gè)側(cè)面狀變化的函數(shù)、或?qū)τ?個(gè)值θlin、θrbl，與四角錐的4個(gè)斜面連續(xù)而呈逐漸變寬的六面體的4個(gè)斜面狀變化的函數(shù)等。另外，還可以使用被設(shè)定為對(duì)于2個(gè)值θlin、θrbl，呈曲面狀變化的函數(shù)。
進(jìn)而，第1實(shí)施方式為使用其最大值被設(shè)定為值1的函數(shù)作為多個(gè)函數(shù)的例子，但本發(fā)明的多個(gè)函數(shù)不限于此，也可以使用其最大值被設(shè)定為大于值1的函數(shù)或者其最大值被設(shè)定為小于值1的函數(shù)。
另外，第1實(shí)施方式為使用圖10所示的通過(guò)均等劃分進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的變更范圍來(lái)規(guī)定多個(gè)區(qū)域的控制圖(map)作為非線性加權(quán)函數(shù)Wij的計(jì)算用的控制圖(map)的例子，但也可以使用在規(guī)定多個(gè)區(qū)域時(shí)不均等劃分進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl的變更范圍而得到的控制圖(map)作為非線性加權(quán)函數(shù)Wij的計(jì)算用的控制圖(map)。在該情況下，只要使用被設(shè)定為多個(gè)區(qū)域的各自的面積彼此相同，相鄰的2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wij的重疊部分的2個(gè)函數(shù)的值之和為值1的控制圖(map)即可。
另一方面，第1實(shí)施方式是使用第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2作為相關(guān)性參數(shù)的例子，但相關(guān)性參數(shù)不限于此，只要是表示控制對(duì)象模型中的控制輸入和控制量之間的相關(guān)性的參數(shù)即可。例如，也可以通過(guò)使2個(gè)周期信號(hào)值的濾波值Sf1、Sf2與假想控制量的濾波值Ymf相乘，從而計(jì)算h+1個(gè)乘積值Ymf·Sf1、Ymf·Sf2的時(shí)序數(shù)據(jù)，通過(guò)使這些時(shí)序數(shù)據(jù)的移動(dòng)平均值分別乘以響應(yīng)增益修正系數(shù)Kr1、Kr2，從而計(jì)算出作為相關(guān)性參數(shù)的響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2。
另外，第1實(shí)施方式為將本發(fā)明的控制裝置1應(yīng)用于作為控制對(duì)象的內(nèi)燃機(jī)3的例子，但本發(fā)明的控制裝置不限于此，還可以應(yīng)用于各種工業(yè)設(shè)備中，特別是可以應(yīng)用在具有極值特性的設(shè)備和無(wú)法用循環(huán)公式、即離散時(shí)間系統(tǒng)模型來(lái)表現(xiàn)控制對(duì)象模型的設(shè)備中。
進(jìn)而，第1實(shí)施方式為使用圖6、圖9、圖16所示的控制對(duì)象模型來(lái)作為控制對(duì)象模型的例子，但本發(fā)明的控制裝置不限于此，還可以使用無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表現(xiàn)的各種控制對(duì)象模型來(lái)作為控制對(duì)象模型。
接著參照?qǐng)D27至圖36來(lái)說(shuō)明本發(fā)明的第2實(shí)施方式的控制裝置1A。該控制裝置1A相比第1實(shí)施方式的控制裝置1，僅關(guān)于圖示平均有效壓力Pmi的控制方法的結(jié)構(gòu)不同，所以下面僅說(shuō)明該不同點(diǎn)。
該控制裝置1A在發(fā)動(dòng)機(jī)3處于恒定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)等進(jìn)氣開(kāi)角θlin被保持為恒定的狀態(tài)下，僅利用排氣再開(kāi)角θrbl來(lái)控制圖示平均有效壓力Pmi，所以在該控制裝置1A中，代替第1實(shí)施方式的圖6的控制對(duì)象模型，而使用圖27所示的控制對(duì)象模型。如該圖所示，在該控制對(duì)象模型中，圖示平均有效壓力Pmi被設(shè)定為對(duì)于排氣再開(kāi)角θrbl的增減而表現(xiàn)為極大值。這樣設(shè)定圖示平均有效壓力Pmi的理由與圖6的說(shuō)明中所述的理由相同。
如圖28所示，該控制裝置1A具有目標(biāo)值計(jì)算部129、控制器130、在機(jī)模型解析器140和模型修正器160，它們都由ECU 2構(gòu)成。
在該目標(biāo)值計(jì)算部129中，與上述目標(biāo)值計(jì)算部29相同，根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速NE和油門(mén)開(kāi)度AP，檢索上述的圖26的控制圖(map)，從而計(jì)算圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd。并且，在本實(shí)施方式中，目標(biāo)值計(jì)算部129相當(dāng)于目標(biāo)值計(jì)算單元。
另外，在控制器130中，如后所述，使用由在機(jī)模型解析器140計(jì)算出的響應(yīng)指標(biāo)RI，計(jì)算出排氣再開(kāi)角θrbl使得圖示平均有效壓力Pmi收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。并且，在本實(shí)施方式中，控制器130相當(dāng)于控制輸入計(jì)算單元。
進(jìn)而，在在機(jī)模型解析器140中，如后所述，使用在控制器130中計(jì)算出的排氣再開(kāi)角θrbl、在模型修正器160中計(jì)算出的模型修正參數(shù)矢量θ’和上述控制對(duì)象模型，計(jì)算響應(yīng)指標(biāo)RI。并且，在本實(shí)施方式中，在機(jī)模型解析器140相當(dāng)于相關(guān)性參數(shù)計(jì)算單元和模型修正單元，響應(yīng)指標(biāo)RI相當(dāng)于相關(guān)性參數(shù)。
另一方面，在模型修正器160中，如下所述，計(jì)算模型修正參數(shù)矢量θ’。該模型修正參數(shù)矢量θ’如下式(38)所示，被定義為以J+1個(gè)模型修正參數(shù)θj(j＝0～J)為要素的行矢量。
θ’(k)＝[θ0(k)...θg(k)...θJ(k)] .....(38)而且，在本實(shí)施方式中，模型修正器160相當(dāng)于模型修正單元，模型修正參數(shù)θj相當(dāng)于多個(gè)修正參數(shù)。
如圖29所示，該模型修正器160具有基本推定控制量計(jì)算部161、非線性加權(quán)函數(shù)矢量計(jì)算部162、模型修正系數(shù)計(jì)算部163、2個(gè)乘法器164、166、減法器165和模型修正參數(shù)矢量計(jì)算部167。
首先，在基本推定控制量計(jì)算部161中，通過(guò)將在控制器130中計(jì)算出的排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)輸入圖30所示的控制對(duì)象模型，從而計(jì)算基本推定控制量Yid_nm’(k)。該圖30的控制對(duì)象模型是在上述圖27的控制對(duì)象模型中，將縱軸的“Pmi”置換為“Yid_nm’”后得到的控制對(duì)象模型、即實(shí)質(zhì)上與圖27的控制對(duì)象模型相同。在該基本推定控制量計(jì)算部161中，使用排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)是基于上述的基本推定控制量計(jì)算部61的說(shuō)明中所述的理由。而且，在本實(shí)施方式中，基本推定控制量Yid_nm’相當(dāng)于控制對(duì)象模型的控制量。
另外，在非線性加權(quán)函數(shù)矢量計(jì)算部162中，如下所述，計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(θrbl(k-1))。該非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(θrbl(k-1))按照下式(39)那樣被定義為以J+1個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wj(θrbl(k-1))的值為要素的列矢量。
W_mod,(θrb1(k-1))=W0(θrb1(k-1))···Wg(θrb1(k-1))···WJ(θrb1(k-1))·····(39)]]>如圖31所示，該非線性加權(quán)函數(shù)Wj是根據(jù)排氣再開(kāi)角θrbl的值來(lái)確定其值的函數(shù)。在該圖31的控制圖(map)中，排氣可變氣門(mén)機(jī)構(gòu)5對(duì)排氣再開(kāi)角θrbl的改變范圍被J+1個(gè)值θrbl_j(j＝0～J)而均等地劃分，對(duì)應(yīng)于由連續(xù)的3個(gè)排氣再開(kāi)角θrbl_j的值所規(guī)定的多個(gè)區(qū)域而分別設(shè)定非線性加權(quán)函數(shù)Wj。并且，在本實(shí)施方式中，非線性加權(quán)函數(shù)Wj相當(dāng)于多個(gè)函數(shù)。
另外，該各個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wj具有如下特性對(duì)于對(duì)應(yīng)的區(qū)域內(nèi)的排氣再開(kāi)角θrbl的值，在該區(qū)域的中心表現(xiàn)為最大值1，在中心以外表現(xiàn)為呈2等邊三角形的斜邊狀變化的值，并且在區(qū)域以外表現(xiàn)為值0。除此之外，在非線性加權(quán)函數(shù)Wj對(duì)應(yīng)的多個(gè)區(qū)域中，相鄰的各2個(gè)區(qū)域互相重合，由此，相鄰的各2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wj在呈2等邊三角形的斜邊狀變化的部分彼此交叉。
例如，如圖31所示，對(duì)應(yīng)于θrbl_g-1≤θrbl≤θrbl_g+1的區(qū)域的非線性加權(quán)函數(shù)Wg被設(shè)定為，在θrbl為該區(qū)域的中心的值時(shí)(即，θrbl＝θrbl_g時(shí))，表現(xiàn)為最大值1，對(duì)于中心以外的θrbl的值，表現(xiàn)為呈2等邊三角形的斜邊狀變化的值。進(jìn)而，非線性加權(quán)函數(shù)Wg被設(shè)定為，當(dāng)θrbl為區(qū)域之外的值時(shí)、即，θrbl＜θrbl_g-1或者θrbl_g+1＜θrbl時(shí)，表現(xiàn)為值0。另外，非線性加權(quán)函數(shù)Wg對(duì)于分別對(duì)應(yīng)于與其相鄰的2個(gè)區(qū)域的非線性加權(quán)函數(shù)Wg-1、Wg+1，在彼此的區(qū)域重疊的部分、即呈斜邊狀變化的部分，其斜邊彼此交叉。
因此，如圖32所示，如果以θrbl_y作為θrbl_g-1和θrbl_g之間的中央的值，則當(dāng)θrbl＝θrbl_y的時(shí)候，2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wg-1、Wg的值成為Wg-1＝Wg＝0.5，并且除它們之外的非線性加權(quán)函數(shù)Wj的值都成為值0。除此之外，當(dāng)θrbl_y＜θrbl＜θrbl_g的時(shí)候，非線性加權(quán)函數(shù)Wg的值成為0.5＜Wg＜1.0，非線性加權(quán)函數(shù)Wg-1的值成為1-Wg，并且除它們之外的非線性加權(quán)函數(shù)Wj的值都成為值0。
如上所述，在該非線性加權(quán)函數(shù)矢量計(jì)算部162中，根據(jù)排氣再開(kāi)角的上次值θrbl(k-1)的值，檢索圖31的控制圖(map)，從而分別確定作為非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(θrbl(k-1))的要素的非線性加權(quán)函數(shù)Wj(θrbl(k-1))的值，并由此計(jì)算出非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(θrbl(k-1))。
另外，在模型修正系數(shù)計(jì)算部163中，使用在非線性加權(quán)函數(shù)矢量計(jì)算部162中如上所述計(jì)算出的非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(θrbl(k-1))和在后述的模型修正參數(shù)矢量計(jì)算部167中計(jì)算出的模型修正參數(shù)矢量的上次值θ’(k-1)，通過(guò)下式(40)來(lái)計(jì)算模型修正系數(shù)Yid_mod’(k)。
Yid_mod,(k)=Yid_base,+θ,(k-1)·W_mod,(θrb1(k-1))]]>=Yid_base,+Σj=0Jθj(k-1)Wj(θrb1(k-1))]]>=Yid_base,+θ0(k-1)W0(θrb1(k-1))+...]]>+θg(k-1)Wg(θrb1(k-1))+...+θJ(k-1)WJ(θrb1(k-1))·····(40)]]>在上式(40)中，Yid_base’為預(yù)定的基本值，在本實(shí)施方式中被設(shè)定為值1，將在后面敘述其理由。如式(40)所示，通過(guò)把非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(θrbl(k-1))與模型修正參數(shù)矢量的上次值θ’(k-1)的內(nèi)積與基本值Yid_base’相加，從而計(jì)算出模型修正系數(shù)Yid_mod’(k)。
接著在乘法器164中通過(guò)下式(41)來(lái)計(jì)算修正推定控制量Yid’。這樣，由于通過(guò)把基本推定控制量Yid_nm’乘以模型修正系數(shù)Yid_mod’來(lái)計(jì)算出修正推定控制量Yid’，所以相當(dāng)于用模型修正系數(shù)Yid_mod’修正了圖30的控制對(duì)象模型。
Yid’(k)＝Y(jié)id_nm’(k)·Yid_mod’(k) .....(41)進(jìn)而，在減法器165中通過(guò)下式(42)而計(jì)算推定誤差Eid’。即，推定誤差Eid’作為所修正過(guò)的控制對(duì)象模型的控制量即修正模型控制量Yid’與實(shí)際的控制量即圖示平均有效壓力Pmi的偏差而被計(jì)算出來(lái)。
Eid’(k)＝Y(jié)id’(k)-Y(k)＝Y(jié)id’(k)-Pmi(k) .....(42)另一方面，在乘法器166中通過(guò)下式(43)而計(jì)算修正推定誤差矢量Emd’。即，通過(guò)用非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’來(lái)修正推定誤差Eid’而計(jì)算出修正推定誤差矢量Emd’。
Emd,(k)=Emd0···Emdg···EmdJ=W_mod,(θrb1(k-1))·Eid,(k)=W0(θrb1(k-1))···Wg(θrb1(k-1))···WJ(θrb1(k-1))Eid,(k)·····(43)]]>而且，在模型修正參數(shù)矢量計(jì)算部167中通過(guò)下式(44)～(48)所示的滑模控制算法來(lái)計(jì)算模型修正參數(shù)矢量θ’。
θ’(k)＝θrch’(k)+θnl’(k)+θadp’(k).....(44)θrch’(k)＝-Qrch’·δ’(k).....(45)θnl’(k)＝-Qnl’·sgn(δ’(k)) .....(46)θadp’(k)＝λ’·θadp’(k-1)-Qadp’·δ’(k) .....(47)δ’(k)＝Emd’(k)+R’·Emd’(k-1) .....(48)如上式(44)所示，模型修正參數(shù)矢量θ’作為到達(dá)律輸入矢量θrch’、非線性輸入矢量θnl’和自適應(yīng)律輸入矢量θadp’的和而被計(jì)算出來(lái)，該到達(dá)律輸入矢量θrch’通過(guò)式(45)被計(jì)算出來(lái)。該式(45)的Qrch’為預(yù)定的到達(dá)律增益，δ’是如式(48)那樣被定義的切換函數(shù)。該式(48)的R，是被設(shè)定為使得-1＜R’＜0成立的切換函數(shù)設(shè)定參數(shù)。而且，本實(shí)施方式中，自適應(yīng)律輸入矢量θadp’相當(dāng)于積分值，切換函數(shù)δ’相當(dāng)于基于偏差的值。
另外，非線性輸入矢量θnl’通過(guò)式(46)被計(jì)算出來(lái)，該式(46)的Qnl，為預(yù)定的非線性增益。另外，式(46)的sgn(δ’(k))為符號(hào)函數(shù)，其值被設(shè)定為在δ’(k)≥0的時(shí)候?yàn)閟gn(δ’(k))＝1，當(dāng)δ’(k)＜0時(shí)為sgn(δ’(k))＝-1。并且，該符號(hào)函數(shù)sgn(δ’(k))的值還可以設(shè)定為當(dāng)δ’(k)＝0時(shí)sgn(δ’(k))＝0。
進(jìn)而，自適應(yīng)律輸入矢量θadp’通過(guò)式(47)被計(jì)算出來(lái)。該式(47)的Qadp，是預(yù)定的自適應(yīng)律增益，λ’是被設(shè)定為使得0＜λ’＜1成立的遺忘系數(shù)。使用該遺忘系數(shù)λ’的理由與第1實(shí)施方式的遺忘系數(shù)λ的說(shuō)明中所述的理由相同。
即，通過(guò)對(duì)遺忘系數(shù)λ’乘以自適應(yīng)律輸入矢量的上次值θadp’(k-1)，從而伴隨運(yùn)算處理的進(jìn)行，成為Yid’Pmi，在修正推定誤差矢量Emd，的各要素大致收斂于值0的時(shí)刻，自適應(yīng)律輸入矢量θadp’的各要素大致收斂于值0，由此可以避免模型修正參數(shù)矢量θ’中的推定誤差的殘留，從而可以將模型修正參數(shù)矢量θ’計(jì)算為恰當(dāng)?shù)闹担軌蛱岣咂溆?jì)算精度。如上所述，在對(duì)作為積分值的自適應(yīng)律輸入矢量的上次值θadp’(k-1)進(jìn)行使用遺忘系數(shù)λ’的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算模型修正參數(shù)矢量θ’。
另外，例如當(dāng)修正推定誤差矢量Emd’的各要素收斂于值0的情況下，如果模型修正參數(shù)矢量θ’的要素都成為值0，則在上述式(40)中，基本值Yid_base’以外的項(xiàng)都成為值0。因此，在修正推定誤差矢量Emd’的各要素收斂于值0、無(wú)需修正控制對(duì)象模型的時(shí)刻，將基本值Yid_base’設(shè)定為值1使得Yid_nm’＝Y(jié)id’、即Yid_mod’＝1。而且，在不需要基于遺忘系數(shù)λ’的遺忘效應(yīng)的情況下，只要在式(47)中設(shè)定為λ’＝1，并將上述式(40)的基本值Yid_base’設(shè)定為值0即可。
在本實(shí)施方式的模型修正器160中，如上所述，由于通過(guò)滑?？刂扑惴▉?lái)計(jì)算模型修正參數(shù)矢量θ’，所以當(dāng)Eid’≠0即Yid’-Pmi≠0時(shí)，在模型修正參數(shù)矢量θ’中，僅對(duì)應(yīng)于值θrbl(k-1)所存在的區(qū)域的要素θj被計(jì)算為使得Eid ’迅速收斂于值0的值，除此之外的要素θj被計(jì)算為值0。進(jìn)而，如上所述，模型修正系數(shù)Yid_mod’是通過(guò)把如上所述計(jì)算出的模型修正參數(shù)矢量的上次值θ’(k-1)和非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’的內(nèi)積加上基本值Yid_base’而計(jì)算出的，所以通過(guò)模型修正系數(shù)Yid_mod’，針對(duì)值θrbl(k-1)所存在的區(qū)域，將圖30的控制對(duì)象模型修正為使得Yid’＝Pmi。因此，在模型修正器160中，在利用模型修正系數(shù)Ym_mod’在機(jī)修正圖30的控制對(duì)象模型以使得符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性的同時(shí)，計(jì)算模型修正參數(shù)矢量θ’。
接著說(shuō)明上述的在機(jī)模型解析器140。如圖33所示，在機(jī)模型解析器140具有第2周期信號(hào)值計(jì)算部142、2個(gè)過(guò)采樣器141、143、加法器144、假想控制量計(jì)算部145、2個(gè)高通濾波器146、147、乘法器148、響應(yīng)指標(biāo)計(jì)算部149。
在該第2周期信號(hào)值計(jì)算部142中，通過(guò)與第1實(shí)施方式的第2周期信號(hào)值計(jì)算部42同樣的方法來(lái)計(jì)算第2周期信號(hào)值S2(n)。
另外，在過(guò)采樣器141中，通過(guò)以上述控制周期ΔTn對(duì)排氣再開(kāi)角θrbl(k)進(jìn)行過(guò)采樣，從而計(jì)算排氣再開(kāi)角的過(guò)采樣值θrbl(n)。
進(jìn)而，在加法器144中，通過(guò)把第2周期信號(hào)值S2(n)和排氣再開(kāi)角的過(guò)采樣值θrbl(n)相加，從而計(jì)算出第2假想控制輸入V2(n)。
另一方面，在過(guò)采樣器143中，通過(guò)以控制周期ΔTn對(duì)在模型修正器160中計(jì)算出的模型修正參數(shù)矢量θ’進(jìn)行過(guò)采樣，從而計(jì)算模型修正參數(shù)矢量的過(guò)采樣值θ’(n)。該過(guò)采樣值θ’(n)按照下式(49)進(jìn)行定義。
θ’(n)＝[θ0(n)...θg(n)...θJ(n)] .....(49)接著說(shuō)明假想控制量計(jì)算部145。該假想控制量計(jì)算部145根據(jù)上述過(guò)采樣值θ’(n)以及第2假想控制輸入V2，計(jì)算假想控制量Ym’，如圖34所示，其具有基本假想控制量計(jì)算部145a、非線性加權(quán)函數(shù)矢量計(jì)算部145b、模型修正系數(shù)計(jì)算部145c和乘法器145d。
首先，在基本假想控制量計(jì)算部145a中，通過(guò)將第2假想控制輸入V2輸入到圖35所示的控制對(duì)象模型中，從而計(jì)算基本假想控制量Ym_nm’(n)。該圖35的控制對(duì)象模型是在上述的圖27的控制對(duì)象模型中，分別將縱軸的“Pmi”置換為“Ym_nm’”，將橫軸的“θrbl”置換為“V2”而得到的控制對(duì)象模型，與圖27的控制對(duì)象模型實(shí)質(zhì)上相同。而且，在本實(shí)施方式中，基本假想控制量Ym_nm’相當(dāng)于控制對(duì)象模型的控制量。
另外，在非線性加權(quán)函數(shù)矢量計(jì)算部145b中，通過(guò)與上述非線性加權(quán)函數(shù)矢量計(jì)算部162同樣的方法來(lái)計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(V2(n))。即，根據(jù)第2假想控制輸入V2，檢索將上述圖31的橫軸的“θrbl”置換為“V2”后的控制圖(map)(未圖示)，從而計(jì)算出非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(V2(n))。該非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(V2(n))按照下式(50)進(jìn)行定義。
W_mod,(V2(n))=W0(V2(n))···Wg(V2(n))···WJ(V2(n))·····(39)]]>接著在模型修正系數(shù)計(jì)算部145c中通過(guò)下式(51)來(lái)計(jì)算模型修正系數(shù)Ym_mod’(n)。在下式(51)中，Ym_base’是預(yù)定的基本值，根據(jù)與上述基本值Yid_base’相同的理由被設(shè)定為值1。
Ym_mod,(n)=Ym_base,+θ,(n)·W_mod,(V2(n))]]>=Ym_base,+Σj=0Jθj(n)Wj(V2(n))]]>=Ym_base,+θ0(n)W0(V2(n))+...+θj(n)Wj(V2(n))+]]>···+θJ(n)WJ(V2(n))]]>然后在乘法器145d中通過(guò)下式(52)計(jì)算假想控制量Ym’。這樣，由于通過(guò)對(duì)基本假想控制量Ym_nm’乘以模型修正系數(shù)Ym_mod’來(lái)計(jì)算出假想控制量Ym’，所以相當(dāng)于利用模型修正系數(shù)Ym_mod’來(lái)修正了圖35的控制對(duì)象模型。
Ym’(n)＝Y(jié)m_nm’(n)·Ym_mod’(n) .....(52)如上所述，在假想控制量計(jì)算部145中，通過(guò)對(duì)模型修正參數(shù)矢量的過(guò)采樣值θ’(n)和非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’(V2(n))的內(nèi)積加上基本值Ym_base，從而計(jì)算出模型修正系數(shù)Ym_mod’(n)，并利用該模型修正系數(shù)Ym_mod’(n)來(lái)修正圖35的控制對(duì)象模型。該模型修正系數(shù)Ym_mod’(n)除了其計(jì)算周期以外，利用與上述模型修正系數(shù)Yid_mod’(k)相同的方法計(jì)算出來(lái)，其意義也相同。除此之外，圖35的控制對(duì)象模型與圖27的控制對(duì)象模型、即圖30的控制對(duì)象模型實(shí)質(zhì)上相同。
因此，在假想控制量計(jì)算部145中，針對(duì)第2假想控制輸入V2(n)存在的區(qū)域，利用上述那樣計(jì)算出的模型修正系數(shù)Ym_mod’，對(duì)圖35的控制對(duì)象模型進(jìn)行修正使得Ym’＝Pmi，其結(jié)果，利用模型修正系數(shù)Ym_mod’將圖35的控制對(duì)象模型在機(jī)修正為符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性。
返回圖33，接著在高通濾波器146中，通過(guò)下式(53)所示的高通濾波處理，從而計(jì)算假想控制量的濾波值Ymf’。
Ymf’(n)＝b0·Ym’(n)+b1·Ym’(n-1)+....+bm·Ym’(n-m)+a1·Ymf’(n-1)+a2·Ymf’(n-2)+....+ak·Ymf’(n-k) .....(53)
另一方面，在高通濾波器147中，通過(guò)下式(54)所示的高通濾波處理，從而計(jì)算第2周期信號(hào)值的濾波值Sf2。
Sf2(n)＝b0·S2(n)+b1·S2(n-1)+....+bm·S2(n-m)+a1·Sf2(n-1)+a2·Sf2(n-2)+....+ak·Sf2(n-k) .....(54)接著，在乘法器148中，通過(guò)把假想控制量的濾波值Ymf’與第2周期信號(hào)值的濾波值Sf2相乘，從而計(jì)算出乘積值Ymf’·Sf2。然后，在響應(yīng)指標(biāo)計(jì)算部149中根據(jù)上述乘積值Ymf’·Sf2的h+1(h＝Crs_max)個(gè)時(shí)序數(shù)據(jù)，通過(guò)下式(55)來(lái)計(jì)算響應(yīng)指標(biāo)RI。而且，下式(55)中的Kr為響應(yīng)增益修正系數(shù)。
RI(n)=Kr·Σj=n-hnYmf,(j)Sf2(j)·····(50)]]>在本實(shí)施方式的在機(jī)模型解析器140中通過(guò)上述方法計(jì)算響應(yīng)指標(biāo)RI。
接著說(shuō)明上述的控制器130。該控制器130以上述控制周期ΔTk來(lái)計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl，如圖36所示，其具有減法器131、欠采樣器132和響應(yīng)指定型控制器133。
在該控制器130中，在減法器131中通過(guò)下式(56)計(jì)算追隨誤差E。
E(k)＝Pmi(k)-Pmi_cmd(k) .....(56)另一方面，利用欠采樣器132以控制周期ΔTk對(duì)由在機(jī)模型解析器140以上述的控制周期ΔTn計(jì)算出的響應(yīng)指標(biāo)RI(n)進(jìn)行欠采樣，從而計(jì)算響應(yīng)指標(biāo)的欠采樣值RI(k)。
進(jìn)而，在響應(yīng)指定型控制器133中，根據(jù)響應(yīng)指標(biāo)的欠采樣值RI(k)和追隨誤差E，通過(guò)下式(57)～(61)所示的響應(yīng)指定型控制算法，計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl。
θrbl(k)＝Urch(k)+Uadp(k) .....(57)Urch(k)＝-Krch·σ(k) .....(58)Uadp(k)=-Kadp·Σj=0kσ(j)·····(59)]]>σ(k)＝Em(k)+S’·Em(k-1) .....(60)Em(k)=RI(k)RI_max·E(k)·····(61)]]>上式(57)的Urch為到達(dá)律輸入，通過(guò)式(58)計(jì)算出來(lái)。該式(58)的Krch為預(yù)定的到達(dá)律增益，σ是通過(guò)式(60)計(jì)算出來(lái)的切換函數(shù)。該式(60)的S’是被設(shè)定為使得-1＜S’＜0成立的切換函數(shù)設(shè)定參數(shù)，Em是通過(guò)式(61)計(jì)算出來(lái)的修正追隨誤差。該式(61)的RI_max表示響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI|在控制中能取得的最大值，使用脫機(jī)預(yù)先設(shè)定的值。進(jìn)而，上式(57)的Uadp是自適應(yīng)律輸入，利用式(59)計(jì)算出來(lái)。該式(59)的Kadp是預(yù)定的自適應(yīng)律增益。并且這些增益Krch、Kadp被設(shè)定為在響應(yīng)指標(biāo)的絕對(duì)值|RI|為最大值RI_max時(shí)，使控制系統(tǒng)穩(wěn)定的值。
如上所述，在該控制器130中，把排氣再開(kāi)角θrbl計(jì)算成使得追隨誤差E收斂于值0。換言之，計(jì)算成使圖示平均有效壓力Pmi收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。
接著參照?qǐng)D37至圖40說(shuō)明第2實(shí)施方式的控制裝置1A的圖示平均有效壓力控制的模擬結(jié)果(下面稱為“控制結(jié)果”)。圖37和圖38是在模型修正器160中的模型修正參數(shù)矢量θ’由3個(gè)要素θ1～θ3構(gòu)成的情況下的控制結(jié)果例，圖37是表示將圖27、圖30、圖35的控制對(duì)象模型設(shè)定成相對(duì)于實(shí)際的控制對(duì)象的特性而沒(méi)有模型化誤差的情況下的控制結(jié)果例。另外，圖38是表示將控制對(duì)象模型設(shè)定成具有模型化誤差的情況下的控制結(jié)果例。并且，兩圖的Pmi_max表示發(fā)動(dòng)機(jī)3可產(chǎn)生的圖示平均有效壓力Pmi的最大值。
另外，圖39和圖40表示省略模型修正器160(即不使用模型修正參數(shù)矢量θ’)，在假想控制量計(jì)算部145中通過(guò)將第2假想控制輸入V2輸入到圖35的控制對(duì)象模型中，從而計(jì)算出假想控制量Ym’的情況下的比較例的控制結(jié)果，圖39表示將控制對(duì)象模型設(shè)定為沒(méi)有模型化誤差的例子，圖40表示將控制對(duì)象模型設(shè)定為有模型化誤差的例子。
首先比較圖37和圖39的控制結(jié)果，兩者都在圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd向增大側(cè)或者減小側(cè)發(fā)生了變化時(shí)(時(shí)刻t11、t13、t31、t33)，被控制為在該時(shí)刻之后圖示平均有效壓力Pmi收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。另外，當(dāng)目標(biāo)值Pmi_cmd被設(shè)定成大于最大值Pmi_max的值時(shí)(時(shí)刻t11、t32)，被控制為在該時(shí)刻之后圖示平均有效壓力Pmi被保持為最大值Pmi_max。即，可判明在沒(méi)有模型化誤差的情況下，不管有無(wú)模型修正器160，都可以確保良好的控制精度。
另一方面，在具有模型化誤差的情況下，首先在圖40的比較例中，在時(shí)刻t41，目標(biāo)值Pmi_cmd向增大側(cè)變化之后，在圖示平均有效壓力Pmi和假想控制量Ym’之間產(chǎn)生偏差。而且，在時(shí)刻t42，當(dāng)目標(biāo)值Pmi_cmd被設(shè)定為大于最大值Pmi_max的值時(shí)，在該時(shí)刻之后由于恒定偏差的產(chǎn)生，圖示平均有效壓力Pmi被控制為從最大值Pmi_max偏離。除此之外，在時(shí)刻t43，當(dāng)目標(biāo)值Pmi_cmd被設(shè)定為比最大值Pmi_max小很多的值時(shí)，可知使圖示平均有效壓力Pmi收斂于目標(biāo)值Pmi_cmd要花費(fèi)時(shí)間。即，在不使用模型修正器160的情況下，可知如果具有模型化誤差，則控制精度下降。
與此相對(duì)，在具有模型修正器160的圖38的控制結(jié)果例中，在時(shí)刻t21或者t23，在圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd向增大側(cè)或者減小側(cè)發(fā)生了變化的情況下，可知該時(shí)刻之后，根據(jù)推定誤差Eid’和非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod的積、即修正推定誤差矢量Emd’來(lái)計(jì)算模型修正參數(shù)θ1～3，并且利用根據(jù)這些模型修正參數(shù)θ1～3而計(jì)算出的模型修正系數(shù)Yid_mod’來(lái)修正假想控制量Ym’，從而使假想控制量Ym’與圖示平均有效壓力Pmi一致。即，修正控制對(duì)象模型以便消除模型化誤差，其結(jié)果將圖示平均有效壓力Pmi控制為收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。另外，在時(shí)刻t22，當(dāng)目標(biāo)值Pmi_cmd被設(shè)定為大于最大值Pmi_max的值時(shí)，圖示平均有效壓力Pmi被恰當(dāng)?shù)乇３譃樽畲笾礟mi_max。即，可知在使用模型修正器160的情況下，即使具有模型化誤差時(shí)，也能夠確保良好的控制精度。
如上所述，根據(jù)第2實(shí)施方式的控制裝置1A可以得到與第1實(shí)施方式的控制裝置1同樣的作用效果。即，通過(guò)在機(jī)模型解析器140，把響應(yīng)指標(biāo)RI計(jì)算為表示排氣再開(kāi)角θrbl和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性的值，在控制器130中，通過(guò)響應(yīng)指定型控制算法來(lái)計(jì)算排氣再開(kāi)角θrbl，以使得圖示平均有效壓力Pmi收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。此時(shí)，由于通過(guò)對(duì)追隨誤差E乘以值RI/RI_max來(lái)計(jì)算在響應(yīng)指定型控制算法中所使用的修正追隨誤差Em，所以響應(yīng)指標(biāo)RI越接近其最大值RI_max、即排氣再開(kāi)角θrbl和圖示平均有效壓力Pmi之間的相關(guān)性越高，則作為控制輸入的排氣再開(kāi)角θrbl的增減程度就越大。如上所述，即使在作為控制量的圖示平均有效壓力Pmi相對(duì)于作為控制輸入的排氣再開(kāi)角θrbl的靈敏度、即相關(guān)性根據(jù)控制輸入θrbl的值而發(fā)生變化的情況下，也可以根據(jù)該相關(guān)性的變化來(lái)確定控制輸入θrbl的增減程度，由此，可以將控制量Pmi控制為收斂于目標(biāo)值Pmi_cmd，而不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作或不穩(wěn)定動(dòng)作。即，可以確保高水平的控制穩(wěn)定性。
而且，由于第2追隨誤差Em利用上述式(61)計(jì)算出來(lái)，所以如果響應(yīng)指標(biāo)RI的符號(hào)變反，則修正追隨誤差Em的符號(hào)也變反，從而作為控制輸入的排氣再開(kāi)角θrbl的增減方向?qū)⒆兎础＜?，從增大方向變反為減小方向，或者從減小方向變反為增大方向。因此，如本實(shí)施方式那樣，在對(duì)于排氣再開(kāi)角θrbl的變化，圖示平均有效壓力Pmi表現(xiàn)為極大值的情況下，即使在圖示平均有效壓力的目標(biāo)值Pmi_cmd被設(shè)定為大于其極大值的值的時(shí)候，也可以將圖示平均有效壓力Pmi保持在其極大值附近。
另外，在模型修正器160中，在機(jī)計(jì)算模型修正參數(shù)矢量θ’使得圖30的控制對(duì)象模型符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性，進(jìn)而在在機(jī)模型解析器140的假想控制量計(jì)算部148中，利用這樣計(jì)算出的模型修正參數(shù)矢量θ’，對(duì)與圖30的控制對(duì)象模型實(shí)質(zhì)上相同的圖35的控制對(duì)象模型進(jìn)行在機(jī)修正，以使得符合實(shí)際的控制對(duì)象的特性。所以即使在由于發(fā)動(dòng)機(jī)3的個(gè)體間的差異和老化等而產(chǎn)生模型化誤差的情況下，也能迅速補(bǔ)償該模型化誤差，可以提高響應(yīng)指標(biāo)RI的計(jì)算精度。
進(jìn)而，對(duì)應(yīng)于由連續(xù)的3個(gè)排氣再開(kāi)角θrbl_j的值所規(guī)定的多個(gè)區(qū)域而分別設(shè)定模型修正參數(shù)矢量θ’的要素θj，并且，如上所述，通過(guò)式(44)～(48)所示的滑?？刂扑惴?，僅把對(duì)應(yīng)于θrbl(k-1)所存在的區(qū)域的要素θj計(jì)算成使得推定誤差Eid’收斂于值0(即，使得修正推定控制量Yid’收斂于圖示平均有效壓力Pmi)，而除此之外的要素θj均被計(jì)算為值0。因此，即使在模型化誤差在多個(gè)區(qū)域之間不同的情況下，也可以使用模型修正參數(shù)矢量θ’，針對(duì)每個(gè)區(qū)域來(lái)修正控制對(duì)象模型。其結(jié)果，即使在發(fā)動(dòng)機(jī)3那樣的無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的控制對(duì)象的情況下，由于控制對(duì)象的個(gè)體間的差異和老化等，而產(chǎn)生了模型化誤差的時(shí)候，也可以補(bǔ)償該模型化誤差，提高對(duì)模型化誤差的魯棒性。
除此之外，由于通過(guò)滑模控制算法來(lái)計(jì)算模型修正參數(shù)矢量θ’，所以即使在發(fā)動(dòng)機(jī)3那樣的無(wú)法用循環(huán)公式來(lái)表示控制對(duì)象模型的控制對(duì)象的情況下，也可以將模型修正參數(shù)矢量θ’計(jì)算成不會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)動(dòng)作或者過(guò)激動(dòng)作等不穩(wěn)定動(dòng)作的值，并可以在使用這樣計(jì)算出的模型修正參數(shù)矢量θ’，在機(jī)修正控制對(duì)象模型的同時(shí)，控制發(fā)動(dòng)機(jī)3。其結(jié)果，能夠避免控制系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)成為振動(dòng)狀態(tài)或者不穩(wěn)定的狀態(tài)，可以提高過(guò)渡時(shí)的控制精度。
并且，利用模型修正系數(shù)Ym_mod’來(lái)修正控制對(duì)象模型，并且通過(guò)對(duì)模型修正參數(shù)矢量θ’和非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’的對(duì)應(yīng)的每個(gè)要素的乘積之和加上基本值Ym_base’，來(lái)計(jì)算該模型修正系數(shù)Ym_mod’。作為該非線性加權(quán)函數(shù)矢量W_mod’的要素的非線性加權(quán)函數(shù)Wj分別具有如下特性對(duì)于多個(gè)區(qū)域中的第2假想控制輸入V2，在多個(gè)區(qū)域的各自的中心附近表現(xiàn)為最大值1，并且呈2等邊三角形的斜邊狀變化，同時(shí)在區(qū)域之外表現(xiàn)為值0，而且對(duì)應(yīng)于彼此重疊的各2個(gè)區(qū)域的各2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wj被設(shè)定為在呈2等邊三角形的斜邊狀變化的部分交叉。因此，在利用模型修正系數(shù)Ym_mod’來(lái)修正控制對(duì)象模型時(shí)，由于可以連續(xù)地對(duì)第2假想控制輸入V2的多個(gè)區(qū)域進(jìn)行修正，所以所修正過(guò)的控制對(duì)象模型不會(huì)具有不連續(xù)點(diǎn)。由此，可以避免控制系統(tǒng)的過(guò)渡響應(yīng)由于控制對(duì)象模型的不連續(xù)點(diǎn)而暫時(shí)性地成為不恰當(dāng)?shù)臓顟B(tài)，可以進(jìn)一步提高過(guò)渡時(shí)的控制精度。
進(jìn)而，在計(jì)算模型修正參數(shù)矢量θ’中所使用的滑?？刂扑惴ㄖ?，在自適應(yīng)律輸入矢量θadp’的計(jì)算式(47)中，由于把遺忘系數(shù)λ’乘以自適應(yīng)律輸入矢量的上次值θadp’(k-1)，所以在修正推定誤差矢量Emd’的各要素收斂于值0的時(shí)刻，自適應(yīng)律輸入矢量θ’adp的各要素收斂于值0。其結(jié)果，可以避免模型修正參數(shù)矢量θ’中殘留推定誤差，從而可以提高模型修正參數(shù)矢量θ’的計(jì)算精度。
進(jìn)而，第2實(shí)施方式是使用對(duì)于由排氣再開(kāi)角θrbl所劃分的多個(gè)區(qū)域，呈2等邊三角形的斜邊狀變化的非線性加權(quán)函數(shù)Wj作為本發(fā)明的與多個(gè)修正參數(shù)相乘的多個(gè)函數(shù)的例子，但本發(fā)明的多個(gè)函數(shù)不限于此，只要是被設(shè)定為具有在多個(gè)區(qū)域的各自的中心附近表現(xiàn)為最大值并呈直線狀或者曲線狀變化的特性，而且對(duì)應(yīng)于彼此重疊的每2個(gè)區(qū)域的各2個(gè)函數(shù)在呈直線狀或者曲線狀變化的部分交叉的多個(gè)函數(shù)即可。更優(yōu)選的是，只要是彼此重合的部分的2個(gè)函數(shù)值之和表現(xiàn)為與最大值相同的值、或是對(duì)于排氣再開(kāi)角θrbl的任意值，與其對(duì)應(yīng)的2個(gè)函數(shù)值之和都表現(xiàn)為與最大值相同的值的多個(gè)函數(shù)即可。
例如還可以代替第2實(shí)施方式的非線性加權(quán)函數(shù)Wj，而使用具有呈梯形或者五邊形等的去掉了底面的多邊形形狀變化的特性，并且在相鄰的2個(gè)要素中彼此的呈直線狀變化的部分彼此交叉的函數(shù)作為多個(gè)函數(shù)。進(jìn)而，還可以使用圖41所示的非線性加權(quán)函數(shù)Wj來(lái)代替第2實(shí)施方式的非線性加權(quán)函數(shù)Wj。如該圖所示，該非線性加權(quán)函數(shù)Wj是使用S形(Sigmoid)函數(shù)的曲線狀函數(shù)，被設(shè)定為相鄰的各2個(gè)函數(shù)彼此交叉，同時(shí)在該交叉的部分對(duì)于排氣再開(kāi)角θrbl的2個(gè)函數(shù)值之和為值1。在使用這種非線性加權(quán)函數(shù)Wj的情況下也能夠得到與第2實(shí)施方式的非線性加權(quán)函數(shù)Wj相同的效果。
另外，第2實(shí)施方式為使用圖31所示的通過(guò)均等劃分排氣再開(kāi)角θrbl的變更范圍來(lái)規(guī)定多個(gè)區(qū)域的控制圖(map)作為用于計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)Wj的控制圖(map)的例子，但也可以使用在規(guī)定多個(gè)區(qū)域時(shí)不均等地劃分排氣再開(kāi)角θrbl的變更范圍而得到的控制圖(map)作為用于計(jì)算非線性加權(quán)函數(shù)Wj的控制圖(map)。在該情況下，只要使用被設(shè)定為多個(gè)區(qū)域的各自的面積彼此相同，相鄰的2個(gè)非線性加權(quán)函數(shù)Wj的交叉部分的2個(gè)值之和為值1的控制圖(map)即可。
另外，第2實(shí)施方式是在將進(jìn)氣開(kāi)角θlin保持為恒定的狀態(tài)下，僅利用排氣再開(kāi)角θrbl來(lái)控制圖示平均有效壓力Pmi的例子，但應(yīng)用第2實(shí)施方式的控制裝置1A的控制方法的條件當(dāng)然不限于此。例如還可以進(jìn)行如下控制，即根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)3的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，通過(guò)檢索控制圖(map)來(lái)計(jì)算出進(jìn)氣開(kāi)角θlin，并使用與第2實(shí)施方式同樣的控制方法來(lái)控制排氣再開(kāi)角θrbl，從而使圖示平均有效壓力Pmi收斂于其目標(biāo)值Pmi_cmd。
進(jìn)而，作為圖示平均有效壓力Pmi的控制方法，還可以構(gòu)成為在發(fā)動(dòng)機(jī)3為恒定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)下，當(dāng)將進(jìn)氣開(kāi)角θlin保持為恒定的時(shí)候，使用第2實(shí)施方式的控制方法，并且在發(fā)動(dòng)機(jī)3從恒定運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)變化為其它的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，將圖示平均有效壓力Pmi的控制方法從第2實(shí)施方式的控制方法切換為第1實(shí)施方式的控制方法。
另一方面，第1實(shí)施方式是利用2個(gè)控制輸入θlin、θrbl來(lái)控制1個(gè)控制量Pmi的例子，第2實(shí)施方式是利用1個(gè)控制輸入θrbl來(lái)控制1個(gè)控制量Pmi的例子，但本發(fā)明的控制裝置不限于此，還可以應(yīng)用于利用多輸入多輸出系統(tǒng)中3個(gè)以上的控制輸入來(lái)對(duì)1個(gè)控制量進(jìn)行控制的情況。例如在利用z(z為3以上的整數(shù))個(gè)控制輸入U(xiǎn)z來(lái)控制控制量Pmi的情況下，只要使用對(duì)這z個(gè)控制輸入U(xiǎn)z和控制量Pmi的關(guān)系進(jìn)行了定義的控制對(duì)象模型(未圖示)和下面的控制算法即可。
首先在模型修正器中將z個(gè)控制輸入U(xiǎn)z輸入給控制對(duì)象模型，從而計(jì)算出基本推定控制量Yid_nm(k)，并通過(guò)下式(62)～(70)來(lái)計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ(k)。
Yid_mod(k)=Yid_base+Σi=0IΣj=0Jθij(k-1)·Wij(U1(k-1)···Uz(k-1))]]>=Yid_base+θ00(k-1)·W00(U1(k-1)···Uz(k-1))+···]]>+θfg(k-1)·Wfg(U1(k-1)···Uz(k-1))+]]>···+θIJ(k-1)·WIJ(U1(k-1)···Uz(k-1))·····(62)]]>Yid(k)＝Y(jié)id_nm(k)·Yid_mod(k) .....(63)Eid(k)＝Y(jié)id(k)-Y(k) .....(64) θ(k)＝θrch(k)+θnl(k)+θadp(k).....(66)θrch(k)＝-Qrch·δ(k) .....(67)θnl(k)＝-Qnl·sgn(δ(k)) .....(68)θadp(k)＝λ·θadp(k-1)-Qadp·δ(k).....(69)δ(k)＝Emd(k)+R·Emd(k-1) .....(70)接著在在機(jī)模型解析器中通過(guò)在控制對(duì)象模型中對(duì)z個(gè)控制輸入U(xiǎn)z進(jìn)行輸入檢索，從而計(jì)算出基本假想控制量Ym_nm(n)，并根據(jù)下式(71)～(77)來(lái)計(jì)算z個(gè)響應(yīng)指標(biāo)RIz(n)。
Sz(n)＝Az·Sz’(n) .....(71)Vz(n)＝Sz(n)+Uz(n) .....(72)Ym_mod(n)=Ym_base+Σi=0IΣj=0Jθij(n)·Wij(V1(n)···Vz(n))]]>=Ym_base+θ00(n)·W00(V1(n)···Vz(n))+···]]>+θfg(n)·Wfg(V1(n),Vz(n))+···]]>+θIJ(n)·WIJ(V1(n)···Vz(n))·····(73)]]>Ym(n)＝Y(jié)m_nm(n)·Ym_mod(n) .....(74)Ymf(n)＝b0·Ym(n)+b1·Ym(n-1)+......+bm·Ym(n-m)+a1·Ymf(n-1)+a2·Ymf(n-2)+....+ak·Ymf(n-k) .....(75)Sfz(n)＝b0·Sz(n)+b1·Sz(n-1)+....+bm·Sz(n-m)+a1·Sfz(n-1)+a2·Sfz(n-2)+....+ak·Sfz(n-k) .....(76)RIz(n)=Krz·Σj=n-hnYmf(j)Sfz(j)·····(77)]]>然后在協(xié)調(diào)控制器中通過(guò)下式(78)～(84)來(lái)計(jì)算z個(gè)控制輸入U(xiǎn)z(k)即可。
Uz(k)＝Urchz(k)+Uadpz(k) .....(78)Urchz(k)＝-Krchz·σz(k) .....(79)Uadpz(k)=-Kadpz·Σj=0kσz(j)·····(80)]]>σz(k)＝Emz(k)+S·Emz(k-1) .....(81)Emz(k)=RIz(k)RIzmax·Edz(k)·····(82)]]>Edz(k)=|RIz(k)|Σi=1z|RIj(k)|·E(k)·····(83)]]>E(k)＝Pmi(k)-Pmi_cmd(k).....(84)以上為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式的說(shuō)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)然應(yīng)該理解，可以在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下進(jìn)行各種變更。
權(quán)利要求
1.一種控制裝置，其特征在于，該控制裝置具有相關(guān)性參數(shù)計(jì)算單元，其使用定義了控制對(duì)象中的控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算表示該控制對(duì)象模型中的上述控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的相關(guān)性參數(shù)；目標(biāo)值設(shè)定單元，其設(shè)定作為上述控制對(duì)象的上述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)值；控制輸入計(jì)算單元，其通過(guò)預(yù)定的第1控制算法計(jì)算上述控制輸入，使得上述控制對(duì)象的上述控制量收斂于上述目標(biāo)值，并且根據(jù)上述相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定上述控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方；以及模型修正單元，其對(duì)上述控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，使得上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，上述模型修正單元對(duì)應(yīng)于劃分上述控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算上述控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在上述計(jì)算出的控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，上述預(yù)定的第2控制算法包括預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，上述模型修正單元使用對(duì)上述多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正上述控制對(duì)象模型，上述多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊，上述多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于上述多個(gè)區(qū)域中的上述控制輸入在該多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈直線狀或曲線狀變化的特性，而且與上述相互重疊的每2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的每2個(gè)上述函數(shù)被設(shè)定為在呈上述直線狀或曲線狀變化的部分交叉。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的控制裝置，其特征在于，上述模型修正單元使用基于上述控制對(duì)象模型的控制量與上述控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值，在對(duì)該積分值進(jìn)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算上述多個(gè)修正參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的控制裝置，其特征在于，上述控制對(duì)象為內(nèi)燃機(jī)。
7.一種控制裝置，其特征在于，該控制裝置具有相關(guān)性參數(shù)計(jì)算單元，其使用定義了控制對(duì)象中的多個(gè)控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算分別表示該控制對(duì)象模型中的該多個(gè)控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的多個(gè)相關(guān)性參數(shù)；目標(biāo)值設(shè)定單元，其設(shè)定作為上述控制對(duì)象的上述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)值；控制輸入計(jì)算單元，其通過(guò)預(yù)定的第1控制算法，分別計(jì)算上述多個(gè)控制輸入，使得上述控制對(duì)象的上述控制量收斂于上述目標(biāo)值，并且分別根據(jù)上述多個(gè)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定該各個(gè)控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方；以及模型修正單元，其對(duì)上述控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，使得上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于，上述模型修正單元對(duì)應(yīng)于劃分上述多個(gè)控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算上述控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在上述計(jì)算出的多個(gè)控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制裝置，其特征在于，上述預(yù)定的第2控制算法包括預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制裝置，其特征在于，上述模型修正單元使用對(duì)上述多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正上述控制對(duì)象模型，上述多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊，該多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于上述多個(gè)區(qū)域中的上述多個(gè)控制輸入在該多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈平面狀或曲面狀變化的特性，而且與上述相互重疊的每2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的每2個(gè)上述函數(shù)被設(shè)定為在呈上述平面狀或曲面狀變化的部分交叉。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的控制裝置，其特征在于，上述模型修正單元使用基于上述控制對(duì)象模型的控制量與上述控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值，在對(duì)該積分值進(jìn)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算上述多個(gè)修正參數(shù)。
12.根據(jù)權(quán)利要求7所述的控制裝置，其特征在于，上述控制對(duì)象為內(nèi)燃機(jī)。
13.一種控制方法，其特征在于，該控制方法具有相關(guān)性參數(shù)計(jì)算步驟，其使用定義了控制對(duì)象中的控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算表示該控制對(duì)象模型中的控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的相關(guān)性參數(shù)；目標(biāo)值設(shè)定步驟，其設(shè)定作為上述控制對(duì)象的上述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)值；控制輸入計(jì)算步驟，其通過(guò)預(yù)定的第1控制算法計(jì)算上述控制輸入，使得上述控制對(duì)象的上述控制量收斂于上述目標(biāo)值，并且根據(jù)上述相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定上述控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方；以及模型修正步驟，其對(duì)上述控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，以使上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制方法，其特征在于，在上述模型修正步驟中，對(duì)應(yīng)于劃分上述控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算上述控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在上述計(jì)算出的控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制方法，其特征在于，上述預(yù)定的第2控制算法包括預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制方法，其特征在于，在上述模型修正步驟中，使用對(duì)上述多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正上述控制對(duì)象模型，上述多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊，上述多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于上述多個(gè)區(qū)域中的上述控制輸入在該多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈直線狀或曲線狀變化的特性，而且與上述相互重疊的每2個(gè)區(qū)域相對(duì)應(yīng)的每2個(gè)上述函數(shù)被設(shè)定為在呈上述直線狀或者曲線狀變化的部分交叉。
17.根據(jù)權(quán)利要求14所述的控制方法，其特征在于，在上述模型修正步驟中，使用基于上述控制對(duì)象模型的控制量與上述控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值，在對(duì)該積分值進(jìn)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算上述多個(gè)修正參數(shù)。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的控制方法，其特征在于，上述控制對(duì)象為內(nèi)燃機(jī)。
19.一種控制方法，其特征在于，該控制方法具有相關(guān)性參數(shù)計(jì)算步驟，其使用定義了控制對(duì)象中的多個(gè)控制輸入與控制量之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算分別表示該控制對(duì)象模型中的該多個(gè)控制輸入與控制量之間的相關(guān)性的多個(gè)相關(guān)性參數(shù)；目標(biāo)值設(shè)定步驟，其設(shè)定作為上述控制對(duì)象的上述控制量的目標(biāo)的目標(biāo)值；控制輸入計(jì)算步驟，其通過(guò)預(yù)定的第1控制算法，分別計(jì)算上述多個(gè)控制輸入，使得上述控制對(duì)象的上述控制量收斂于上述目標(biāo)值，并且分別根據(jù)上述多個(gè)相關(guān)性參數(shù)來(lái)確定該各個(gè)控制輸入的增減程度和增減方向之中的至少一方；以及模型修正步驟，其對(duì)上述控制對(duì)象模型進(jìn)行修正，以使上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的控制方法，其特征在于，在上述模型修正步驟中，對(duì)應(yīng)于劃分上述多個(gè)控制輸入可變化的區(qū)域而成的多個(gè)區(qū)域，分別計(jì)算上述控制對(duì)象模型的修正中使用的多個(gè)修正參數(shù)，并且通過(guò)預(yù)定的第2控制算法，計(jì)算與該多個(gè)區(qū)域中存在上述計(jì)算出的多個(gè)控制輸入的區(qū)域相對(duì)應(yīng)的修正參數(shù)，使得上述控制對(duì)象模型的上述控制量與上述控制對(duì)象的上述控制量一致。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制方法，其特征在于，上述預(yù)定的第2控制算法包括預(yù)定的響應(yīng)指定型控制算法。
22.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制方法，其特征在于，在上述模型修正步驟中，使用對(duì)上述多個(gè)修正參數(shù)分別乘以多個(gè)函數(shù)值后得到的值，修正上述控制對(duì)象模型，上述多個(gè)區(qū)域中相鄰的每2個(gè)區(qū)域相互重疊，該多個(gè)函數(shù)分別具有對(duì)于上述多個(gè)區(qū)域中的上述多個(gè)控制輸入在該多個(gè)區(qū)域的各自中心附近表現(xiàn)出最大值并呈平面狀或曲面狀變化的特性，而且與上述相互重疊的每2個(gè)區(qū)域?qū)?yīng)的每2個(gè)上述函數(shù)被設(shè)定為在呈上述平面狀或曲面狀變化的部分交叉。
23.根據(jù)權(quán)利要求20所述的控制方法，其特征在于，在上述模型修正步驟中，使用基于上述控制對(duì)象模型的控制量與上述控制對(duì)象的控制量之間的偏差的值的積分值，在對(duì)該積分值進(jìn)行預(yù)定的遺忘處理的同時(shí)，計(jì)算上述多個(gè)修正參數(shù)。
24.根據(jù)權(quán)利要求19所述的控制方法，其特征在于，上述控制對(duì)象為內(nèi)燃機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明提供一種控制裝置及控制方法，該控制裝置即使在對(duì)具有極值特性的控制對(duì)象或無(wú)法用遞歸式表示控制對(duì)象模型的控制對(duì)象進(jìn)行控制的情況下，也可以確保高水平的控制穩(wěn)定性和控制精度這兩者。控制裝置(1)具有協(xié)調(diào)控制器(30)、在線模型解析器(40)和模型修正器(60)。模型修正器(60)為了修正定義進(jìn)氣開(kāi)角θlin和排氣再開(kāi)角θrbl與圖示平均有效壓力Pmi之間的關(guān)系的控制對(duì)象模型，計(jì)算模型修正參數(shù)矩陣θ，在線模型解析器(40)根據(jù)使用θ修正后的控制對(duì)象模型，計(jì)算表示θlin、θrbl與Pmi之間的相關(guān)性的第1和第2響應(yīng)指標(biāo)RI1、RI2。協(xié)調(diào)控制器(30)計(jì)算θlin和θrbl，使得Pmi收斂于目標(biāo)值Pmi_cmd，并根據(jù)RI1、RI2來(lái)確定θlin、θrbl的增減程度和增減方向。
文檔編號(hào)F16D48/06GK101075125SQ20071010635
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2007年5月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月18日
發(fā)明者安井裕司 申請(qǐng)人:本田技研工業(yè)株式會(huì)社