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JP5136247B2 - Dynamometer control method for engine bench system - Google Patents

Dynamometer control method for engine bench system Download PDF

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JP5136247B2
JP5136247B2 JP2008179684A JP2008179684A JP5136247B2 JP 5136247 B2 JP5136247 B2 JP 5136247B2 JP 2008179684 A JP2008179684 A JP 2008179684A JP 2008179684 A JP2008179684 A JP 2008179684A JP 5136247 B2 JP5136247 B2 JP 5136247B2
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dynamometer
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shaft
inertia
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喜正 澤田
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Meidensha Corp
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    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Description

本発明は、エンジンにダイナモメータをシャフトで結合し、エンジンの各種特性を測定するエンジンベンチシステムに係り、特に2慣性機械系の共振を抑制するための動力計制御方式に関する。   The present invention relates to an engine bench system for measuring various characteristics of an engine by connecting a dynamometer to an engine with a shaft, and more particularly to a dynamometer control system for suppressing resonance of a two-inertia mechanical system.

図11は、エンジンベンチシステムの構成例を示すもので、エンジンE/GとトランスミッションT/Mを組み合わせ(ATあるいはMT、またMTの場合はクラッチ付)、シャフトを介してダイナモメータDYと接続している。エンジンE/G側は、スロットルアクチェータACTによりスロットル開度を調節し、エンジン出力を制御する。   FIG. 11 shows a configuration example of the engine bench system. The engine E / G and the transmission T / M are combined (AT or MT, or with a clutch in the case of MT), and connected to the dynamometer DY via the shaft. ing. The engine E / G side controls the engine output by adjusting the throttle opening by the throttle actuator ACT.

一方、ダイナモメータDY側には、回転検出器PP、トルク検出器(ロードセル)LCを設け、これら各検出器の検出信号をもとに速度やトルクの制御が実施される。この制御には、コントローラC(s)によりPID制御される。同図には速度制御の場合を示し、コントローラC(s)は速度の設定入力とダイナモメータDYの速度検出値との偏差を演算部でPID演算し、この演算結果でインバータ(電力変換器)の出力を制御してダイナモメータDYの速度制御を行う。   On the other hand, a rotation detector PP and a torque detector (load cell) LC are provided on the dynamometer DY side, and speed and torque are controlled based on detection signals from these detectors. This control is PID controlled by the controller C (s). The figure shows the case of speed control, and the controller C (s) performs a PID calculation on the deviation between the speed setting input and the speed detection value of the dynamometer DY, and the inverter (power converter) uses this calculation result. To control the speed of the dynamometer DY.

このようなダイナモメータのPID制御によるエンジンベンチシステムにおいて、エンジンが発生する脈動トルクによりシャフトの共振破壊を起こす恐れがある。これを防ぐために、ダイナモメータとシャフトとエンジンの機械系の共振点をエンジンが発生する脈動トルクの周波数以下に設定し、ダイナモメータのPID制御で行うようにしている。   In such an engine bench system based on PID control of a dynamometer, there is a risk of causing a resonance breakage of the shaft due to pulsating torque generated by the engine. In order to prevent this, the resonance point of the mechanical system of the dynamometer, the shaft, and the engine is set to be equal to or less than the frequency of the pulsation torque generated by the engine, and the PID control of the dynamometer is performed.

共振抑制を必要とするエンジンベンチシステムの動力計速度の他の制御方式として、ロバスト制御設計理論のひとつであるμ設計法を用いた速度制御方式がある(例えば、特許文献1参照)。
特開2003−121308号公報
As another control method of the dynamometer speed of the engine bench system that requires resonance suppression, there is a speed control method using a μ design method which is one of robust control design theories (for example, see Patent Document 1).
JP 2003-121308 A

特許文献1で提案している速度制御方式は、制御対象であるエンジンベンチシステムがガタやヒステリシスなどの大きな非線形性を持たないシステムを対象としている。一方、一般的なエンジンベンチシステムではエンジンと動力計の間にクラッチが入っている。クラッチにはガタなどが存在し、このようなエンジンベンチシステムには特許文献1の制御手法を適用することは困難となる。   The speed control method proposed in Patent Document 1 is intended for a system in which the engine bench system to be controlled does not have large nonlinearity such as play and hysteresis. On the other hand, a general engine bench system has a clutch between the engine and the dynamometer. There is play in the clutch, and it is difficult to apply the control method of Patent Document 1 to such an engine bench system.

また、特許文献1の制御手法はμ設計法に基づいており、コントローラ回路を得るまでには、制御対象のモデル化、及び、重み関数の決定という、大きくわけて2つの作業が必要となる。特に重み関数の決定には試行錯誤を要する。そのため、供試体エンジンが変更されたときにはコントローラ回路の設計に時間を要し、効率よい試験が困難となる。   Further, the control method of Patent Document 1 is based on the μ design method, and in order to obtain a controller circuit, roughly two operations of modeling a control target and determining a weight function are required. In particular, the determination of the weight function requires trial and error. For this reason, when the specimen engine is changed, it takes time to design the controller circuit, making it difficult to perform an efficient test.

また、クラッチを持つ一般的なエンジンベンチシステムは、クラッチによる共振特性を持つが、現在、一般的に適用されている速度制御方式では共振特性を考慮していないため、特にエンジントルクから軸トルク検出の特性には機械系の共振点が大きく現れ、軸トルクを観測することによりエンジントルクの振動波形を推定することが困難となっている。   In addition, a general engine bench system with a clutch has a resonance characteristic due to the clutch. However, since the resonance characteristic is not considered in the currently applied speed control method, the shaft torque is particularly detected from the engine torque. In the characteristic, a resonance point of the mechanical system appears greatly, and it is difficult to estimate the vibration waveform of the engine torque by observing the shaft torque.

本発明の目的は、軸トルクや速度が振動的になるのを抑制でき、安定なエンジン試験を効率よくできるエンジンベンチシステムの動力計制御方式を提供することにある。   An object of the present invention is to provide a dynamometer control method for an engine bench system that can suppress shaft torque and speed from becoming oscillating and can efficiently perform a stable engine test.

本発明は、前記の課題を解決するため、エンジンベンチシステムの機械系を2慣性系エンジンベンチモデルとし、このモデルの運動方程式と動力計制御特性の閉ループ特性の5次多項式P(s)を適切に設定した5次多項式の特性になるように、動力計制御パラメータを決定することにより、機械系の共振動作を抑制する動力計のトルク指令を得るようにしたもので、以下の構成を特徴とする。   In order to solve the above-mentioned problems, the present invention uses a two-inertia engine bench model as the mechanical system of the engine bench system, and appropriately applies the equation of motion and the fifth-order polynomial P (s) of the closed loop characteristic of the dynamometer control characteristic. By determining the dynamometer control parameters so as to have the characteristics of the fifth-order polynomial set in the above, the dynamometer torque command for suppressing the resonance operation of the mechanical system is obtained. To do.

(1)エンジンに動力計をシャフトで結合し、エンジンの各種特性を測定するエンジンベンチシステムにおいて、
前記動力計のコントローラは、動力計トルク指令T2refを、
T2ref=(Ki/s+Kp)*(w2ref−w2)
+(b1*s+b0)/(a1*s+1)*T12
ただし、T12は結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w2refは動力計速度指令、w2は動力計角速度、Ki,Kp,b1,b0,a1はパラメータ。
の演算で求める構成にしたことを特徴とする。
(1) In an engine bench system for measuring various characteristics of an engine by connecting a dynamometer to the engine with a shaft,
The controller of the dynamometer outputs a dynamometer torque command T2ref,
T2ref = (Ki / s + Kp) * (w2ref−w2)
+ (B1 * s + b0) / (a1 * s + 1) * T12
However, T12 is a combined shaft torsion torque (shaft torque), w2ref is a dynamometer speed command, w2 is a dynamometer angular speed, and Ki, Kp, b1, b0, and a1 are parameters.
It is characterized by having a configuration obtained by the above calculation.

(2)前記パラメータ(Ki,Kp,b1,b0,a1)は、
J1*s*w1=T1+T12
T12=K12/s*(w2−w1)
J2*s*w2=−T12+T2
T2ref=(Ki/s+Kp)*(w2ref−w2)
+(b1*s+b0)/(a1*s+1)*T12
ただし、J1はエンジン慣性モーメント、J2は動力計慣性モーメント、K12は結合シャフトばね剛性、T12は結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w1はエンジン角速度、w2は動力計角速度、T1はエンジントルク、T2は動力計トルク。
とした閉ループ特性の5次多項式P(s)の係数が適切に設定した5次多項式の係数c1〜c5となるようにKi,Kp,b1,b0,a1を決定する手段を備えたことを特徴とする。
(2) The parameters (Ki, Kp, b1, b0, a1) are
J1 * s * w1 = T1 + T12
T12 = K12 / s * (w2-w1)
J2 * s * w2 = −T12 + T2
T2ref = (Ki / s + Kp) * (w2ref−w2)
+ (B1 * s + b0) / (a1 * s + 1) * T12
However, J1 is an engine moment of inertia, J2 is a dynamometer moment of inertia, K12 is a coupled shaft spring stiffness, T12 is a coupled shaft torsion torque (axial torque), w1 is an engine angular velocity, w2 is a dynamometer angular velocity, T1 is an engine torque, T2 Is the dynamometer torque.
And a means for determining Ki, Kp, b1, b0, a1 so that the coefficients of the fifth-order polynomial P (s) having the closed-loop characteristics are appropriately set to the coefficients c1 to c5 of the fifth-order polynomial. And

(3)前記シャフトが非線形特性をもち、軸トルクの大きさにより共振周波数が変化する場合、
前記エンジンの回転数とスロットル開度に対する出力トルクの測定値を得るエンジントルクマップと、
前記トルクマップの出力を前記シャフトの捩れトルク(軸トルク)値とし、この軸トルクに対するエンジンから動力計までの機械系で発生する共振周波数の関係をもつT2fテーブルと、
前記T2fテーブルから求めた共振周波数wcと、前記エンジン慣性J1と動力計慣性J2から前記ばね剛性K12を求め、前記5次多項式P(s)の係数が適切に設定した5次多項式の係数c1〜c5となるようにKi,Kp,b1,b0,a1を決定する手段を備えたことを特徴とする。
(3) When the shaft has nonlinear characteristics and the resonance frequency changes depending on the magnitude of the shaft torque,
An engine torque map for obtaining a measured value of output torque with respect to the engine speed and throttle opening;
A T2f table having a relationship of a resonance frequency generated in a mechanical system from the engine to the dynamometer with respect to an output of the torque map as a torsion torque (shaft torque) value of the shaft;
The spring stiffness K12 is obtained from the resonance frequency wc obtained from the T2f table, the engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2, and the coefficients c1 to c5 of the fifth order polynomial P (s) appropriately set. Means is provided for determining Ki, Kp, b1, b0, a1 so as to be c5.

(4)エンジンに動力計をシャフトで結合し、エンジンの各種特性を測定するエンジンベンチシステムにおいて、
前記動力計のコントローラは、動力計トルク指令T2refを、
T2ref=((Ki/s)*(w2ref−w2)−Kp*w2)*(1/(a1*s+1))−((bl*s+1)/(a1*s+1)*T12)*Kt12
ただし、T12は結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w2refは動力計速度指令、w2は動力計角速度、Ki,Kp,Kt12,b1,a1はパラメータ。
の演算で求める構成にしたことを特徴とする。
(4) In an engine bench system for measuring various characteristics of an engine by connecting a dynamometer to the engine with a shaft,
The controller of the dynamometer outputs a dynamometer torque command T2ref,
T2ref = ((Ki / s) * (w2ref−w2) −Kp * w2) * (1 / (a1 * s + 1)) − ((bl * s + 1) / (a1 * s + 1) * T12) * Kt12
However, T12 is a coupling shaft torsion torque (shaft torque), w2ref is a dynamometer speed command, w2 is a dynamometer angular speed, and Ki, Kp, Kt12, b1, and a1 are parameters.
It is characterized by having a configuration obtained by the above calculation.

(5)前記パラメータ(Ki,Kp,Kt12,b1,a1)は、
J1*s*w1=T1+T12
T12=K12/s*(w2−w1)
J2*s*w2=−T12+T2
T2ref=((Ki/s)*(w2ref−w2)−Kp*w2)*(1/(a1*s+1))−((bl*s+1)/(a1*s+1)*T12)*Kt12
ただし、J1はエンジン慣性モーメント、J2は動力計慣性モーメント、K12は結合シャフトばね剛性、T12は結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w1はエンジン角速度、w2は動力計角速度、T1はエンジントルク、T2は動力計トルク。
とした閉ループ特性の5次多項式P(s)の係数が適切に設定した5次多項式の係数c1〜c5となるようにKi,Kp,Kt12,b1,a1を決定する手段を備えたことを特徴とする。
(5) The parameters (Ki, Kp, Kt12, b1, a1) are
J1 * s * w1 = T1 + T12
T12 = K12 / s * (w2-w1)
J2 * s * w2 = −T12 + T2
T2ref = ((Ki / s) * (w2ref−w2) −Kp * w2) * (1 / (a1 * s + 1)) − ((bl * s + 1) / (a1 * s + 1) * T12) * Kt12
However, J1 is an engine moment of inertia, J2 is a dynamometer moment of inertia, K12 is a coupled shaft spring stiffness, T12 is a coupled shaft torsion torque (axial torque), w1 is an engine angular velocity, w2 is a dynamometer angular velocity, T1 is an engine torque, T2 Is the dynamometer torque.
And a means for determining Ki, Kp, Kt12, b1, a1 so that the coefficients of the fifth-order polynomial P (s) of the closed-loop characteristic are the coefficients c1 to c5 of the appropriately set fifth-order polynomial. And

(6)前記シャフトが非線形特性をもち、軸トルクの大きさにより共振周波数が変化する場合、
前記エンジンの回転数とスロットル開度に対する出力トルクの測定値を得るエンジントルクマップと、
前記トルクマップの出力を前記シャフトの捩れトルク(軸トルク)値とし、この軸トルクに対するエンジンから動力計までの機械系で発生する共振周波数の関係をもつT2fテーブルと、
前記T2fテーブルから求めた共振周波数wcと、前記エンジン慣性J1と動力計慣性J2から前記ばね剛性K12を求め、前記5次多項式P(s)の係数が適切に設定した5次多項式の係数c1〜c5となるようにKi,Kp,Kt12,b1,a1を決定する手段を備えたことを特徴とする。
(6) When the shaft has non-linear characteristics and the resonance frequency varies depending on the magnitude of the shaft torque,
An engine torque map for obtaining a measured value of output torque with respect to the engine speed and throttle opening;
A T2f table having a relationship of a resonance frequency generated in a mechanical system from the engine to the dynamometer with respect to an output of the torque map as a torsion torque (shaft torque) value of the shaft;
The spring stiffness K12 is obtained from the resonance frequency wc obtained from the T2f table, the engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2, and the coefficients c1 to c5 of the fifth order polynomial P (s) appropriately set. Means is provided for determining Ki, Kp, Kt12, b1, a1 so as to be c5.

以上のとおり、本発明によれば、エンジンベンチシステムの機械系を2慣性系エンジンベンチモデルとし、このモデルの運動方程式と動力計制御特性の閉ループ特性の5次多項式P(s)を適切に設定した5次多項式の特性になるように、動力計制御パラメータを決定することにより、機械系の共振動作を抑制する動力計のトルク指令を得るようにしたため、軸トルクや速度が振動的になるのを抑制でき、安定なエンジン試験を効率よくできる。   As described above, according to the present invention, the mechanical system of the engine bench system is a two-inertia engine bench model, and the equation of motion and the fifth-order polynomial P (s) of the closed loop characteristic of the dynamometer control characteristic are appropriately set. By determining the dynamometer control parameters so that the characteristic of the fifth-order polynomial is obtained, the torque command of the dynamometer that suppresses the resonance operation of the mechanical system is obtained, so that the shaft torque and speed become oscillating. Can be suppressed, and a stable engine test can be efficiently performed.

まず、本発明が対象とするエンジンベンチシステムの機械系特性を説明する。一般にエンジンベンチシステムの機械系構成は2慣性系以上の多慣性系機械系モデルとして表現される。本発明は2慣性系と近似できるようなエンジンベンチシステムを対象としている。   First, mechanical characteristics of the engine bench system targeted by the present invention will be described. In general, the mechanical system configuration of the engine bench system is expressed as a multi-inertia mechanical system model having two or more inertia systems. The present invention is directed to an engine bench system that can be approximated to a two-inertia system.

図12に対象としている2慣性機械系のエンジンベンチモデルを示す。このエンジンベンチモデルにおける物理値を、J1:エンジン慣性モーメント、J2:動力計慣性モーメント、K12:結合シャフトばね剛性、T12:結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w1:エンジン角速度、w2:動力計角速度、T1:エンジントルク、T2:動力計トルクとすると、ラプラス演算子をsとして、エンジンベンチの運動方程式は、以下の式で表現できる。   FIG. 12 shows a target engine bench model of a two-inertia mechanical system. The physical values in this engine bench model are expressed as J1: engine inertia moment, J2: dynamometer moment of inertia, K12: coupling shaft spring stiffness, T12: coupling shaft torsion torque (shaft torque), w1: engine angular velocity, w2: dynamometer angular velocity. , T1: engine torque, T2: dynamometer torque, the equation of motion of the engine bench can be expressed by the following equation, where Laplace operator is s.

J1*s*w1=T1+T12 …(1)
T12=K12/s*(w2−w1) …(2)
J2*s*w2=−T12+T2 …(3)
図13、及び、図14にJ1=0.3、K12=1500、J2=0.7の場合の図11のエンジンベンチシステムの特性例を示す。図13は、T1(エンジントルク)→T12(軸トルク)のボード線図であり、図14は、T1(エンジントルク)→w2(動力計速度)のボード線図である。このように、一般的なエンジンベンチシステムの機械系ではある周波数に共振点(図13では約11Hz)をもつ。
J1 * s * w1 = T1 + T12 (1)
T12 = K12 / s * (w2-w1) (2)
J2 * s * w2 = −T12 + T2 (3)
FIG. 13 and FIG. 14 show characteristic examples of the engine bench system of FIG. 11 when J1 = 0.3, K12 = 1500, and J2 = 0.7. FIG. 13 is a Bode diagram of T1 (engine torque) → T12 (shaft torque), and FIG. 14 is a Bode diagram of T1 (engine torque) → w2 (dynamometer speed). Thus, the mechanical system of a general engine bench system has a resonance point (about 11 Hz in FIG. 13) at a certain frequency.

(実施形態1)
図1は、本実施形態のエンジンベンチシステムの構成図である。エンジン1とトランスミッション2にはシャフト3を介してダイナモメータ4と接続し、エンジン1はスロットル開度で出力を制御し、ダイナモメータ4は回転検出器5、および軸トルク検出器7を設け、これら各検出器の検出信号をもとにインバータ8によってダイナモメータ4の速度制御を行うシステム構成とする。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a configuration diagram of an engine bench system according to the present embodiment. The engine 1 and the transmission 2 are connected to a dynamometer 4 through a shaft 3, the engine 1 controls the output by the throttle opening, and the dynamometer 4 is provided with a rotation detector 5 and a shaft torque detector 7. The system configuration is such that the speed control of the dynamometer 4 is performed by the inverter 8 based on the detection signal of each detector.

このシステム構成において、インバータ8にトルク指令を与えるコントローラ9は、動力計速度指令値(w2の指令値)をw2refとしたときに、動力計トルクT2を以下の(4)式に従ったトルク指令T2refで制御するものである。   In this system configuration, the controller 9 that gives a torque command to the inverter 8 sets the dynamometer torque T2 according to the following equation (4) when the dynamometer speed command value (command value of w2) is w2ref. It is controlled by T2ref.

T2ref=(Ki/s+Kp)*(w2ref−w2)+(b1*s+b0)/(a1*s+1)*T12 …(4)
(4)式の右辺第1項は減算要素9Aにより求める速度偏差を比例積分(PI)要素9Bで比例積分演算し、第2項は軸トルクT12をフィルタ要素9Cで演算する。加算要素9Dは要素9Bと9Cの演算結果を加算してトルク指令T2refとする。この(4)式中のパラメータ(Ki,Kp,b1,b0,a1)は以下のようにして決定する。
T2ref = (Ki / s + Kp) * (w2ref−w2) + (b1 * s + b0) / (a1 * s + 1) * T12 (4)
The first term on the right side of the equation (4) calculates the speed deviation obtained by the subtraction element 9A by the proportional integration (PI) element 9B, and the second term calculates the shaft torque T12 by the filter element 9C. The addition element 9D adds the calculation results of the elements 9B and 9C to obtain a torque command T2ref. The parameters (Ki, Kp, b1, b0, a1) in the equation (4) are determined as follows.

前記の(1)〜(3)式、及び、(4)式の閉ループ特性多項式P(s)を求めると、以下の5次多項式になる。   When the closed loop characteristic polynomial P (s) of the above equations (1) to (3) and (4) is obtained, the following quintic polynomial is obtained.

Figure 0005136247
Figure 0005136247

この多項式P(s)のs、s2,s3,s4,s5の項の係数は、(Ki.Kp,b1,b0,a1)により任意に決定する事ができる。すなわち、 The coefficients of the terms s, s 2 , s 3 , s 4 , and s 5 of this polynomial P (s) can be arbitrarily determined by (Ki.Kp, b1, b0, a1). That is,

Figure 0005136247
Figure 0005136247

として、(6)式〜(10)式の連立方程式を(Ki.Kp.b1.b0.a1)について解くことにより、(1)〜(4)式の閉ループ多項式を、 By solving the simultaneous equations (6) to (10) with respect to (Ki.Kp.b1.b0.a1), the closed-loop polynomials of (1) to (4) are

Figure 0005136247
Figure 0005136247

とすることができる。 It can be.

本実施形態では(4)式の(Ki,Kp,b1,b0,a1)を決定するため、(6)式〜(10)式になる(c5,c4,c3,c2.c1)を、5次低域通過フィルタの特性多項式の係数に設定する。   In this embodiment, since (Ki, Kp, b1, b0, a1) in the expression (4) is determined, the expressions (6) to (10) (c5, c4, c3, c2.c1) are changed to 5 Set to the coefficient of the characteristic polynomial of the second-order low-pass filter.

例えば、二項係数型にするには、c5=1.c4=5.c3=10,c2=10,c1=5と設定する。   For example, for binomial coefficient type, c5 = 1. c4 = 5. Set c3 = 10, c2 = 10, and c1 = 5.

また、Butterworth型にするには、c5=1.c4=3.23606797749979,c3=5.23606797749979,c2=5.23606797749979,c1=3.23606797749979とする。   In order to obtain the Butterworth type, c5 = 1. It is assumed that c4 = 3.23606797749979, c3 = 5.23606797779979, c2 = 5.23606797779979, c1 = 3.23606797779979.

そして、(6)〜(10)式を解き、(4)式の制御パラメータ(Ki,Kp,b1,b0,a1)を求める。   Then, equations (6) to (10) are solved to obtain control parameters (Ki, Kp, b1, b0, a1) of equation (4).

本実施形態によれば、速度制御応答の向上と共に、共振も抑制できる。このことを説明する。まず、エンジンベンチシステムの速度制御に、現在一般的に適用されているPI制御による制御結果を図2〜図4に示す。   According to the present embodiment, the resonance can be suppressed while improving the speed control response. This will be explained. First, the control result by PI control currently generally applied to the speed control of an engine bench system is shown in FIGS.

図2は、エンジントルク(T1)→軸トルク(T12)のボード線図である。図13に示したように、エンジンベンチシステムは共振特性を持ち、PI制御により速度制御したときも、図2のようにほぼ同じ共振特性が残っていることがわかる。図3は、エンジントルク(T1)→速度検出(w2)のボード線図である。図14に示したように、エンジンベンチシステムは共振特性を持ち、PI制御により速度制御したときも、図3のように共振特性が残っていることがわかる。図4は速度指令値(w2ref)→速度検出(w2)のボード線図である。この図から、一般的なPI制御では4Hz程度の速度制御応答に制御されていることがわかる。   FIG. 2 is a Bode diagram of engine torque (T1) → shaft torque (T12). As shown in FIG. 13, the engine bench system has resonance characteristics, and it can be seen that substantially the same resonance characteristics remain as shown in FIG. 2 even when speed control is performed by PI control. FIG. 3 is a Bode diagram of engine torque (T1) → speed detection (w2). As shown in FIG. 14, the engine bench system has a resonance characteristic, and it can be seen that the resonance characteristic remains as shown in FIG. 3 even when the speed is controlled by the PI control. FIG. 4 is a Bode diagram of speed command value (w2ref) → speed detection (w2). From this figure, it can be seen that the general PI control is controlled to a speed control response of about 4 Hz.

図2、図3から、現在一般的に適用されているPI制御による速度制御では、エンジンが発生するトルクの周波数が機械共振周波数近傍になったときには、軸トルクや速度が振動的になることがわかる。   From FIG. 2 and FIG. 3, in the speed control by PI control that is generally applied at present, when the frequency of the torque generated by the engine is close to the mechanical resonance frequency, the shaft torque and the speed may become oscillating. Recognize.

図5〜図7は、本実施形態による制御結果を示す。図5は、エンジントルク(T1)→軸トルク(T12)のボード線図である。図2に示したように、一般的なPI制御では共振特性が残っていたが、本実施形態では図5に示すように共振が抑制されている。図6は、エンジントルク(T1)→速度検出(w2)のボード線図である。図3に示したように、一般的なP1制御では共振特性が残っていたが、本実施形態では図6に示すように共振が抑制されている。図7は速度指令値(w2ref)→速度検出(w2)のボード線図である。この図から、本実施形態では8Hz程度の速度制御応答に制御されていることわかる。   5 to 7 show control results according to the present embodiment. FIG. 5 is a Bode diagram of engine torque (T1) → shaft torque (T12). As shown in FIG. 2, resonance characteristics remain in general PI control, but in this embodiment, resonance is suppressed as shown in FIG. FIG. 6 is a Bode diagram of engine torque (T1) → speed detection (w2). As shown in FIG. 3, the resonance characteristics remain in general P1 control, but in this embodiment, resonance is suppressed as shown in FIG. FIG. 7 is a Bode diagram of speed command value (w2ref) → speed detection (w2). From this figure, it is understood that the speed control response of about 8 Hz is controlled in this embodiment.

以上の図5〜図7より、本実施形態によれば一般的なPI制御による速度制御結果よりも、速度制御応答が向上し、共振抑制もされることがわかる。また、μ設計法に比べてコントローラ回路の設計が容易になる。そのため、現在の技術では軸トルクや速度が振動的になるような状況においても、本実施形態によれば非振動的に制御され、安定なエンジン試験が効率よくできる。   As can be seen from FIGS. 5 to 7, according to the present embodiment, the speed control response is improved and the resonance is suppressed as compared with the speed control result by the general PI control. In addition, the controller circuit can be easily designed as compared with the μ design method. Therefore, according to the present embodiment, even in a situation where the shaft torque and speed are oscillating according to the current technology, the present embodiment is controlled non-oscillating and can efficiently perform a stable engine test.

(実施形態2)
本実施形態は、軸トルクの大きさにより共振周波数が変化するような機械系(ばねが非線形特性を持つ)に適用される。図12に示すエンジンベンチモデルの結合シャフト部がクラッチのような非線形バネ(バネ剛性値が捩れ角により変化するようなバネ)の場合には、以下のようにして速度制御系を構成する。
(Embodiment 2)
This embodiment is applied to a mechanical system (a spring has a non-linear characteristic) in which the resonance frequency changes depending on the magnitude of the shaft torque. In the case where the coupling shaft portion of the engine bench model shown in FIG. 12 is a non-linear spring such as a clutch (a spring whose spring stiffness value changes according to the torsion angle), the speed control system is configured as follows.

(S1)あらかじめ何らかの手段で供試体エンジンの(回転数、開度)→(トルク)の関係を測定し、これをエンジントルクマップとして用意しておく。   (S1) The relationship of (revolution, opening) → (torque) of the specimen engine is measured in advance by some means, and this is prepared as an engine torque map.

(S2)あらかじめ何らかの手段で図12のモデルにおける捩れトルク(軸トルク)値に対して機械系で発生する共振周波数の関係を表すテーブル(T2fテーブル)を作成しておく。何らかの手段とは、非線形バネの特性が判明している場合には計算により求められるし、特性がわかっていない場合には、捩れトルクがある値になっているときの共振周波数を実測してもよい。   (S2) A table (T2f table) representing the relationship between the torsional torque (shaft torque) value in the model of FIG. Any means can be obtained by calculation when the characteristics of the nonlinear spring are known, and when the characteristics are not known, the resonance frequency when the torsion torque is a certain value can be measured. Good.

(S3)T2fテーブルから求めた共振周波数wc[rad/s]に対して、予め何らかの手段で得たエンジン慣性J1と動力計慣性J2から、
K12=J1*J2*wc2/(J1+J2) …(12)
として、クラッチ(結合シャフト)ばね剛性K12を求める。なお、エンジン慣性J1と動力計慣性J2は、各パーツの設計値から算出してもよいし、なんらかの手段で測定した値でもよい。
(S3) For the resonance frequency wc [rad / s] obtained from the T2f table, from the engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2 obtained in advance by some means,
K12 = J1 * J2 * wc 2 / (J1 + J2) (12)
As a result, a clutch (coupled shaft) spring stiffness K12 is obtained. The engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2 may be calculated from design values of each part or may be values measured by some means.

(S4)実施形態1と同様に、パラメータ(Ki,Kp,b1,b0,a1)を求め、前記(4)式に従い動力計トルクT2を制御する。   (S4) As in the first embodiment, the parameters (Ki, Kp, b1, b0, a1) are obtained, and the dynamometer torque T2 is controlled according to the equation (4).

図8は本実施形態のコントローラの構成図である。本実施形態では、図1のコントローラ9の要素9A〜9Dに加えて、速度指令(w2ref)とエンジンのスロットル開度をエンジントルクマップ9Eに入力し、その出力トルクをT2fテーブル9Fに入力し、T2fテーブル9Fによってそのときの運転状態における共振周波数wcを算出する。演算要素9Gは共振周波数wcとエンジン慣性J1と動力計慣性J2から(12)式による演算でばね剛性K12を求め、設定要素9Hは前記(6)〜(10)式による係数c1〜c5の関係式を設定しておき、演算要素9Iによって(6)〜(10)式を解いて速度制御パラメータ(Kp,Ki,b1,b0,a1)を算出し、比例積分(PI)要素9Bとフィルタ要素9Cの値を調整する。   FIG. 8 is a block diagram of the controller of this embodiment. In this embodiment, in addition to the elements 9A to 9D of the controller 9 of FIG. 1, the speed command (w2ref) and the throttle opening of the engine are input to the engine torque map 9E, and the output torque is input to the T2f table 9F. The resonance frequency wc in the operation state at that time is calculated by the T2f table 9F. The calculation element 9G obtains the spring stiffness K12 from the resonance frequency wc, the engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2 by calculation according to the equation (12), and the setting element 9H is the relationship between the coefficients c1 to c5 according to the equations (6) to (10). Equation (6) to (10) are solved by calculation element 9I to calculate speed control parameters (Kp, Ki, b1, b0, a1), proportional integral (PI) element 9B and filter element Adjust the value of 9C.

本実施形態によれば、図13、図14に示すボード線図の共振周波数が、軸トルクの大きさにより共振周波数が変化するような機械系(ばねが非線形特性を持つ)システムにおいても、図8のコントローラ構成にして、常にその共振周波数に適応した(4)式のゲインパラメータ(Ki,Kp,b1,b0,a1)を選択することができ、非線形なエンジンベンチシステムに対しても非振動的に制御され、安定なエンジン試験が効率よくできる。   According to the present embodiment, the resonance frequency of the Bode diagrams shown in FIGS. 13 and 14 is also shown in a mechanical system (the spring has nonlinear characteristics) in which the resonance frequency changes depending on the magnitude of the axial torque. With the controller configuration of 8, the gain parameters (Ki, Kp, b1, b0, a1) that are always adapted to the resonance frequency can be selected, and even non-linear engine bench systems are non-vibrating Controlled and stable engine testing can be done efficiently.

(実施形態3)
本実施形態は、動力計速度指令値w2refによる速度制御において、動力計トルク指令T2refを、
T2ref=((Ki/s)*(w2ref−w2)−Kp*w2)*(1/(a1*s+1))−((bl*s+1)/(a1*s+1)*T12)*Kt12 …(13)
と制御するものである。
(Embodiment 3)
In the present embodiment, in the speed control based on the dynamometer speed command value w2ref, the dynamometer torque command T2ref is
T2ref = ((Ki / s) * (w2ref−w2) −Kp * w2) * (1 / (a1 * s + 1)) − ((bl * s + 1) / (a1 * s + 1) * T12) * Kt12 (13) )
And control.

図9は、(13)式と等価なコントローラ10の回路図を示し、(13)式の右辺第1項は減算要素10Aにより求める速度偏差を積分(I)要素10Bで積分演算し、速度を比例(P)要素10Cで比例演算し、積分要素10Bの演算結果から減算要素10Dで減算したものに、遅れ要素10Eで遅れ分を加える。第2項は軸トルクT12をフィルタ要素10Fで演算し、これに乗算要素10Gで係数Kt12を乗じ、これを遅れ要素10Eの演算結果から減算要素10Hで減じてトルク指令T2refとする。   FIG. 9 shows a circuit diagram of the controller 10 equivalent to the equation (13). The first term on the right side of the equation (13) is the integral calculation of the speed deviation obtained by the subtraction element 10A by the integral (I) element 10B, and the speed is calculated. Proportional calculation is performed by the proportional (P) element 10C, and the delay is added by the delay element 10E to the result of subtraction by the subtraction element 10D from the calculation result of the integration element 10B. In the second term, the shaft torque T12 is calculated by the filter element 10F, multiplied by the coefficient Kt12 by the multiplication element 10G, and this is subtracted by the subtraction element 10H from the calculation result of the delay element 10E to obtain the torque command T2ref.

(13)式中の係数(Ki,Kp,Kt12,b1,a1)は、実施形態1と同様に、(1)〜(3)式、及び、(11)式の閉ループ特性多項式を求めると5次多項式になり、その特性は(Ki,Kp,Kt12,b1,a1)により任意に設定できることがわかる。   The coefficient (Ki, Kp, Kt12, b1, a1) in the equation (13) is 5 when the closed loop characteristic polynomials of the equations (1) to (3) and the equation (11) are obtained as in the first embodiment. It turns out that it becomes a polynomial, and the characteristic can be arbitrarily set by (Ki, Kp, Kt12, b1, a1).

以下の(14)〜(18)式に、閉ループ特性多項式の(Ki,Kp,Kt12,b1,a1)を算出するための式を示す。   Expressions (14) to (18) below are used to calculate (Ki, Kp, Kt12, b1, a1) of the closed loop characteristic polynomial.

Figure 0005136247
Figure 0005136247

本実施形態では(13)式の(Ki,Kp,Kt12,b1,al)を決定するため、(14)〜(18)式中の(c5,c4,c3,c2,c1)を、5次低域通過フィルタの特性多項式の係数に設定する。   In this embodiment, in order to determine (Ki, Kp, Kt12, b1, al) in the equation (13), (c5, c4, c3, c2, c1) in the equations (14) to (18) Set to the coefficient of the characteristic polynomial of the low-pass filter.

例えば、二項係数型にするには、c5=1、c4=5、c3=10、c2=10、c1=5と設定する。   For example, for the binomial coefficient type, c5 = 1, c4 = 5, c3 = 10, c2 = 10, and c1 = 5 are set.

また、Butterworth型にするには、c5=1,c4=3.23606797749979、c3=5.23606797749979,c2=5.23606797749979、c1=3.23606797749979とする。   In order to obtain the Butterworth type, c5 = 1, c4 = 3.23606797779979, c3 = 5.23606797779979, c2 = 5.23606679779979, and c1 = 3.23606797479979.

そして、(14)〜(18)式を解き、(13)式の制御パラメータ(Ki,Kp,Kt12,b1,a1)を求める。   Then, the equations (14) to (18) are solved to obtain the control parameters (Ki, Kp, Kt12, b1, a1) of the equation (13).

本実施形態によれば、実施形態1と同様に、速度制御応答の向上と共に、共振も抑制できる。   According to the present embodiment, similarly to the first embodiment, the speed control response can be improved and the resonance can be suppressed.

(実施形態4)
本実施形態は、軸トルクの大きさにより共振周波数が変化するような機械系(ばねが非線形特性を持つ)に適用される。図12に示すエンジンベンチモデルの結合シャフト部がクラッチのような非線形バネ(バネ剛性値が捩れ角により変化するようなバネ)の場合には、以下のようにして速度制御系を構成する。
(Embodiment 4)
This embodiment is applied to a mechanical system (a spring has a non-linear characteristic) in which the resonance frequency changes depending on the magnitude of the shaft torque. In the case where the coupling shaft portion of the engine bench model shown in FIG. 12 is a non-linear spring such as a clutch (a spring whose spring stiffness value changes according to the torsion angle), the speed control system is configured as follows.

(S1)あらかじめ何らかの手段で供試体エンジンの(回転数、開度)→(トルク)の関係を測定し、これをエンジントルクマップとして用意しておく。   (S1) The relationship of (revolution, opening) → (torque) of the specimen engine is measured in advance by some means, and this is prepared as an engine torque map.

(S2)あらかじめ何らかの手段で図12のモデルにおける捩れトルク(軸トルク)値に対して機械系で発生する共振周波数の関係を表すテーブル(T2fテーブル)を作成しておく。何らかの手段とは、非線形バネの特性が判明している場合には計算により求められるし、特性がわかっていない場合には、捩れトルクがある値になっているときの共振周波数を実測してもよい。   (S2) A table (T2f table) representing the relationship between the torsional torque (shaft torque) value in the model of FIG. Any means can be obtained by calculation when the characteristics of the nonlinear spring are known, and when the characteristics are not known, the resonance frequency when the torsion torque is a certain value can be measured. Good.

(S3)T2fテーブルから求めた共振周波数wc[rad/s]に対して、予め何らかの手段で得たエンジン慣性J1と動力計慣性J2から、
K12=J1*J2*wc2/(J1+J2) …(19)
として、クラッチ(結合シャフト)ばね剛性K12を求める。なお、エンジン慣性J1と動力計慣性J2は、各パーツの設計値から算出してもよいし、なんらかの手段で測定した値でもよい。
(S3) For the resonance frequency wc [rad / s] obtained from the T2f table, from the engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2 obtained in advance by some means,
K12 = J1 * J2 * wc 2 / (J1 + J2) (19)
As a result, a clutch (coupled shaft) spring stiffness K12 is obtained. The engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2 may be calculated from design values of each part or may be values measured by some means.

(S4)実施形態3と同様に、パラメータ(Ki,Kp,Kt12,b1.a1)を求め、前記(13)式に従い動力計トルクT2を制御する。   (S4) As in the third embodiment, parameters (Ki, Kp, Kt12, b1.a1) are obtained, and the dynamometer torque T2 is controlled according to the equation (13).

図10は本実施形態のコントローラを示す。本実施形態では、図9のコントローラ10の要素10A〜10Hに加えて、速度指令(w2ref)とエンジンのスロットル開度をエンジントルクマップ10Iに入力し、その出力トルクをT2fテーブル10Jに入力し、T2fテーブル10Jによってそのときの運転状態におけるクラッチばね剛性K12を算出する。演算要素10Kは共振周波数wcとエンジン慣性J1と動力計慣性J2から(19)式による演算でばね剛性K12を求め、設定要素10Lは前記(14)〜(18)式による係数c1〜c5の関係式を設定しておき、演算要素10Mによって(14)〜(18)式を解いて速度制御パラメータ(Kp,Ki,Kt12,b1,a1)を算出し、要素10,10C,10E,10F,10GBの値を調整する。   FIG. 10 shows the controller of this embodiment. In this embodiment, in addition to the elements 10A to 10H of the controller 10 of FIG. 9, the speed command (w2ref) and the throttle opening of the engine are input to the engine torque map 10I, and the output torque is input to the T2f table 10J. The clutch spring rigidity K12 in the operation state at that time is calculated by the T2f table 10J. The calculation element 10K obtains the spring stiffness K12 by calculation according to the equation (19) from the resonance frequency wc, the engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2, and the setting element 10L has the relationship between the coefficients c1 to c5 according to the above equations (14) to (18). Formulas are set, and the speed control parameters (Kp, Ki, Kt12, b1, a1) are calculated by solving the formulas (14) to (18) by the calculation element 10M, and the elements 10, 10C, 10E, 10F, 10GB are calculated. Adjust the value of.

本実施形態によれば、実施形態2と同様に、軸トルクの大きさにより共振周波数が変化するような機械系(ばねが非線形特性を持つ)システムにおいても、常にその共振周波数に適応したゲインパラメータ(Ki,Kp,Kt12,b1,a1)を選択することができ、非線形なエンジンベンチシステムに対しても非振動的に制御され、安定なエンジン試験が効率よくできる。   According to the present embodiment, similarly to the second embodiment, even in a mechanical system (the spring has a nonlinear characteristic) in which the resonance frequency changes depending on the magnitude of the shaft torque, the gain parameter always adapted to the resonance frequency. (Ki, Kp, Kt12, b1, a1) can be selected, and even a non-linear engine bench system is controlled in a non-vibrating manner, and a stable engine test can be efficiently performed.

本発明の実施形態1を示すエンジンベンチシステムの構成図。The block diagram of the engine bench system which shows Embodiment 1 of this invention. 従来のPI制御による制御結果(その1)。The control result by the conventional PI control (the 1). 従来のPI制御による制御結果(その2)。The control result by the conventional PI control (the 2). 従来のPI制御による制御結果(その3)。The control result by the conventional PI control (the 3). 実施形態1による制御結果(その1)。The control result by Embodiment 1 (the 1). 実施形態1による制御結果(その2)。The control result by Embodiment 1 (the 2). 実施形態1による制御結果(その3)。The control result by Embodiment 1 (the 3). 本発明の実施形態2を示すコントローラの構成図。The block diagram of the controller which shows Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施形態3を示すコントローラの構成図。The block diagram of the controller which shows Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施形態4を示すコントローラの構成図。The block diagram of the controller which shows Embodiment 4 of this invention. エンジンベンチシステムの構成例。Configuration example of an engine bench system. 2慣性機械系のエンジンベンチモデル。A two-inertia mechanical engine bench model. 従来の機械特性の例。An example of conventional mechanical properties. 従来の機械特性の例。An example of conventional mechanical properties.

符号の説明Explanation of symbols

1 エンジン
2 変速機
3 結合シャフト
4 動力計(ダイナモメータ)
7 軸トルクメータ
8 インバータ
9,10 コントローラ
1 Engine 2 Transmission 3 Coupling shaft 4 Dynamometer
7-axis torque meter 8 Inverter 9, 10 Controller

Claims (6)

エンジンに動力計をシャフトで結合し、エンジンの各種特性を測定するエンジンベンチシステムにおいて、
前記動力計のコントローラは、動力計トルク指令T2refを、
T2ref=(Ki/s+Kp)*(w2ref−w2)
+(b1*s+b0)/(a1*s+1)*T12
ただし、T12は結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w2refは動力計速度指令、w2は動力計角速度、Ki,Kp,b1,b0,a1はパラメータ。
の演算で求める構成にしたことを特徴とするエンジンベンチシステムの動力計制御方式。
In an engine bench system that connects a dynamometer to the engine with a shaft and measures various characteristics of the engine,
The controller of the dynamometer outputs a dynamometer torque command T2ref,
T2ref = (Ki / s + Kp) * (w2ref−w2)
+ (B1 * s + b0) / (a1 * s + 1) * T12
However, T12 is a combined shaft torsion torque (shaft torque), w2ref is a dynamometer speed command, w2 is a dynamometer angular speed, and Ki, Kp, b1, b0, and a1 are parameters.
A dynamometer control method for an engine bench system, characterized in that it is configured to be obtained by the above calculation.
前記パラメータ(Ki,Kp,b1,b0,a1)は、
J1*s*w1=T1+T12
T12=K12/s*(w2−w1)
J2*s*w2=−T12+T2
T2ref=(Ki/s+Kp)*(w2ref−w2)
+(b1*s+b0)/(a1*s+1)*T12
ただし、J1はエンジン慣性モーメント、J2は動力計慣性モーメント、K12は結合シャフトばね剛性、T12は結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w1はエンジン角速度、w2は動力計角速度、T1はエンジントルク、T2は動力計トルク。
とした閉ループ特性の5次多項式P(s)の係数が適切に設定した5次多項式の係数c1〜c5となるようにKi,Kp,b1,b0,a1を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンベンチシステムの動力計制御方式。
The parameters (Ki, Kp, b1, b0, a1) are
J1 * s * w1 = T1 + T12
T12 = K12 / s * (w2-w1)
J2 * s * w2 = −T12 + T2
T2ref = (Ki / s + Kp) * (w2ref−w2)
+ (B1 * s + b0) / (a1 * s + 1) * T12
However, J1 is an engine moment of inertia, J2 is a dynamometer moment of inertia, K12 is a coupled shaft spring stiffness, T12 is a coupled shaft torsion torque (axial torque), w1 is an engine angular velocity, w2 is a dynamometer angular velocity, T1 is an engine torque, T2 Is the dynamometer torque.
And a means for determining Ki, Kp, b1, b0, a1 so that the coefficients of the fifth-order polynomial P (s) having the closed-loop characteristics are appropriately set to the coefficients c1 to c5 of the fifth-order polynomial. The dynamometer control method for an engine bench system according to claim 1.
前記シャフトが非線形特性をもち、軸トルクの大きさにより共振周波数が変化する場合、
前記エンジンの回転数とスロットル開度に対する出力トルクの測定値を得るエンジントルクマップと、
前記トルクマップの出力を前記シャフトの捩れトルク(軸トルク)値とし、この軸トルクに対するエンジンから動力計までの機械系で発生する共振周波数の関係をもつT2fテーブルと、
前記T2fテーブルから求めた共振周波数wcと、前記エンジン慣性J1と動力計慣性J2から前記ばね剛性K12を求め、前記5次多項式P(s)の係数が適切に設定した5次多項式の係数c1〜c5となるようにKi,Kp,b1,b0,a1を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項1に記載のエンジンベンチシステムの動力計制御方式。
When the shaft has non-linear characteristics and the resonance frequency changes depending on the magnitude of the shaft torque,
An engine torque map for obtaining a measured value of output torque with respect to the engine speed and throttle opening;
A T2f table having a relationship of a resonance frequency generated in a mechanical system from the engine to the dynamometer with respect to an output of the torque map as a torsion torque (shaft torque) value of the shaft;
The spring stiffness K12 is obtained from the resonance frequency wc obtained from the T2f table, the engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2, and the coefficients c1 to c5 of the fifth order polynomial P (s) appropriately set. 2. A dynamometer control system for an engine bench system according to claim 1, further comprising means for determining Ki, Kp, b1, b0, a1 so as to be c5.
エンジンに動力計をシャフトで結合し、エンジンの各種特性を測定するエンジンベンチシステムにおいて、
前記動力計のコントローラは、動力計トルク指令T2refを、
T2ref=((Ki/s)*(w2ref−w2)−Kp*w2)*(1/(a1*s+1))−((bl*s+1)/(a1*s+1)*T12)*Kt12
ただし、T12は結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w2refは動力計速度指令、w2は動力計角速度、Ki,Kp,Kt12,b1,a1はパラメータ。
の演算で求める構成にしたことを特徴とするエンジンベンチシステムの動力計制御方式。
In an engine bench system that connects a dynamometer to the engine with a shaft and measures various characteristics of the engine,
The controller of the dynamometer outputs a dynamometer torque command T2ref,
T2ref = ((Ki / s) * (w2ref−w2) −Kp * w2) * (1 / (a1 * s + 1)) − ((bl * s + 1) / (a1 * s + 1) * T12) * Kt12
However, T12 is a coupling shaft torsion torque (shaft torque), w2ref is a dynamometer speed command, w2 is a dynamometer angular speed, and Ki, Kp, Kt12, b1, and a1 are parameters.
A dynamometer control method for an engine bench system, characterized in that it is configured to be obtained by the above calculation.
前記パラメータ(Ki,Kp,Kt12,b1,a1)は、
J1*s*w1=T1+T12
T12=K12/s*(w2−w1)
J2*s*w2=−T12+T2
T2ref=((Ki/s)*(w2ref−w2)−Kp*w2)*(1/(a1*s+1))−((bl*s+1)/(a1*s+1)*T12)*Kt12
ただし、J1はエンジン慣性モーメント、J2は動力計慣性モーメント、K12は結合シャフトばね剛性、T12は結合シャフト捩れトルク(軸トルク)、w1はエンジン角速度、w2は動力計角速度、T1はエンジントルク、T2は動力計トルク。
とした閉ループ特性の5次多項式P(s)の係数が適切に設定した5次多項式の係数c1〜c5となるようにKi,Kp,Kt12,b1,a1を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項4に記載のエンジンベンチシステムの動力計制御方式。
The parameters (Ki, Kp, Kt12, b1, a1) are
J1 * s * w1 = T1 + T12
T12 = K12 / s * (w2-w1)
J2 * s * w2 = −T12 + T2
T2ref = ((Ki / s) * (w2ref−w2) −Kp * w2) * (1 / (a1 * s + 1)) − ((bl * s + 1) / (a1 * s + 1) * T12) * Kt12
However, J1 is an engine moment of inertia, J2 is a dynamometer moment of inertia, K12 is a coupled shaft spring stiffness, T12 is a coupled shaft torsion torque (axial torque), w1 is an engine angular velocity, w2 is a dynamometer angular velocity, T1 is an engine torque, T2 Is the dynamometer torque.
And a means for determining Ki, Kp, Kt12, b1, a1 so that the coefficients of the fifth-order polynomial P (s) of the closed-loop characteristic are the coefficients c1 to c5 of the appropriately set fifth-order polynomial. The dynamometer control method for an engine bench system according to claim 4.
前記シャフトが非線形特性をもち、軸トルクの大きさにより共振周波数が変化する場合、
前記エンジンの回転数とスロットル開度に対する出力トルクの測定値を得るエンジントルクマップと、
前記トルクマップの出力を前記シャフトの捩れトルク(軸トルク)値とし、この軸トルクに対するエンジンから動力計までの機械系で発生する共振周波数の関係をもつT2fテーブルと、
前記T2fテーブルから求めた共振周波数wcと、前記エンジン慣性J1と動力計慣性J2から前記ばね剛性K12を求め、前記5次多項式P(s)の係数が適切に設定した5次多項式の係数c1〜c5となるようにKi,Kp,Kt12,b1,a1を決定する手段を備えたことを特徴とする請求項4に記載のエンジンベンチシステムの動力計制御方式。
When the shaft has non-linear characteristics and the resonance frequency changes depending on the magnitude of the shaft torque,
An engine torque map for obtaining a measured value of output torque with respect to the engine speed and throttle opening;
A T2f table having a relationship of a resonance frequency generated in a mechanical system from the engine to the dynamometer with respect to an output of the torque map as a torsion torque (shaft torque) value of the shaft;
The spring stiffness K12 is obtained from the resonance frequency wc obtained from the T2f table, the engine inertia J1 and the dynamometer inertia J2, and the coefficients c1 to c5 of the fifth order polynomial P (s) appropriately set. 5. A dynamometer control system for an engine bench system according to claim 4, further comprising means for determining Ki, Kp, Kt12, b1, a1 so as to be c5.
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