JPH05500720A - フリクションのある調整装置の制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 フリクションのある調整装置の制御方法従来の技術 本発明は、請求項１の上位概念による、フリクションのある調整装置の制御方法 に関する。”Ｅｉｎｆｕｅｈｒｕｎｇｉｎ　ｄｉｅ　Ｒｅｇｅｌｕｎｇｔｅｃｈ ｎｉｋ″９章：　Ｚｅｉｔｏｐｔｉｍａｌｅｒ　Ｒｅｇｌｅｒ、　Ｌｅｏｎａｒ ｄ著から、サブタイム最適化カスケード制御器が公知である。これの位置制御器 は非線型増幅素子として、時間最適化制御器から導出したルート曲線を有してい る。この曲線はリミットサイクルを回避するため、小さい制御偏差に対して線形 領域を有している。

所要の小信号ダイナミック特性に起因する高い増幅度によって、センサノイズお よびアナログ／ディジタル変換器ノイズと共に、定常動作状態で許容できない高 いシステム負荷とノイズが発生する。

本発明の課題は、時間最適化された大信号特性と良好な小信号特性および障害信 号特性と相俟って、システム負荷が小さくなるような、特に口振位置での位置不 安定性の小さくなるような、フリクションのある調整装置の制御方法を提供する ことである。

発明の利点 本発明の方法は、回転型調整装置にも並進運動型調整装置にも同様に適する。制 御偏差が小さいときに摩擦に整合した、位置制御器の非線型特性曲線によって、 システム負荷およびノイズの発生が格段に低減される。

位置制御器の非線型特性曲線は次のように設定されている。すなわち、制ａｍ差 が設定可能な目標領域の外側にある場合に、調整装置に供給される量の値により 力または回転トルクが得られるように設定されている。

この力または回転トルクは調整装置を付着状態または付着トルクから引き離すの に十分な大きさであり、その際調整装置の運動エネルギーは目標領域でゼロにす ることができる。

本発明の方法は特に、コンピュータ上に実現するのに適する。というのは、例え ば表形式でファイルすることができるか、または関数関係で表すことのできる非 線型特性曲線が設定されるだけだからである。

本発明の方法の有利な実施例および発展形態は従属請求項から明かである。

特に有利には、引き続く大信号領域と比較して低い勾配を小信号動作に相応する 領域に設定する。この手段により、大信号動作から小信号動作へ移行する際に、 調整装置を適時に制動することができる。

さらに有利には、積分成分を位置制御器で付加的に使用する。口振領域内の非線 型特性曲線がゼロとは異なる勾配を有するという手段と関連して、積分成分が定 常状態での精度を高める。

有利な構成は、積分成分を制御偏差に依存して変化するのである。その際有利に は、設定可能な制御偏差の外では積分成分をゼロに低減するのである。この手段 により、大信号特性および小信号特性の最適化が可能である。

本発明の方法はフリクションのあるいずれの調整装置の制茸にも適する。ディー ゼル燃料噴射ポンプの制御ロッドの調整および自動車車台機構の制御部はここで は例として挙げているだけである。

本発明の方法を以下、図面に基づき詳細に説明する。

実施例 図１は、フリクションのある調整装置を有する制御装置のブロック回路図、図２ は、位置制御器の非線型特性曲線を示す線図、図３は、積分成分と制御偏差との 間数関係を示す線図である。

図１に示された制御装置は、出力量Ｘｉを所定の位置目標値Ｘｓに依存して制御 する。出力量Ｘｉはフリクションのある調整装置１０の位置実際値に相応する。

差分形成器１１は位置目標値Ｘｓと位置実際値Ｘｉから制御偏差ΔＸをめ、この 制御偏差は位置制御器１２に供給される。位置制御器１２は非線型特性曲線を備 えた部分１３と積分成分を備えた部分１４を有する。

部分１３と１４の出力側は加算器１５で加算され、引続き入力量Ｎｓ、Ｖｓとし て調整装置１ｏに供給される。

図２は非線型特性曲線２０を示す。この特性曲線は図１の部分１３に含まれてい る。非線型特性曲線２０は制御偏差ΔＸとフリクションのある調整装置１０の入 力量Ｎ　ｓ　、Ｖ　ｓとの関数関係を示す。特性曲線２０は少なくとも３つの区 間から合成される。小さな制御偏差ΔＸは目標領域２１１ΔＸ］≦］Ｘ１１内に ある。

目標領域２１では、入力量Ｎｓ、Ｖｓの値は（ｆ１２２より低い。値２２はフリ クションのある調整装置１０の摩擦トルクまたは摩擦力に相応する。この限界は 図２に破線で示されている。目標領域２Ｉには第２の領域１ｘｌｌ＜ｌΔＸｊ≦ １ｘ２１が続いている。入力量Ｎｓ、Ｖｓの値は摩擦トルクまたは摩擦力の限界 ２２よりも上側にある。特性曲線はこの領域では、第３の領域２４よりも小さな 勾配を有している。第３の領域は比較的に大きな制御偏差１Δｘ　ｌ　＞　ｌ　 ｘ　２　ｌの方向で続いている。領域］ΔＸ］≦）Ｘ２１は小信号領域として、 領域１ΔＸＩ＞１Ｘ２１は第信号領域として表すことができる。制御器１２がソ フトウェアとしてコンピュータ内で実現されている場合、連続的特性曲線２０の 代わりに離散的値２５が用いられる。

図３は、制御偏差ΔＸと積分成分の積分係数ＫＩとの関数関係を示す。積分成分 は図１の制御器１２の部分１４に含まれている。積分係数ＫＩは積分器の時定数 ＴＩの逆数に相応する。積分係数ＫＩは制御偏差ΔＸに依存する。所定の限界１ ΔＸ１≦ｌＸ３１以下ではＫＩは所定の値まで上昇し、制御偏差１ΔＸ］〉］Ｘ ３１の際にゼロへ移行する。

本発明の方法を図１および図２に基づき詳細に説明する。図１に示された制御装 置はフリクションのある調整装置１０を含む。調整装置はここでは詳細に示され ていない。制御量Ｘｉは、制御偏差ΔＸの際にできるだけ短時間で新たな目標値 Ｘｓに一致させるべき位置である。これは回転型調整装置にも並進運動型調整装 置にもあてはまる。回転型装置１０の入力量は例えば、所定の調整回転数Ｎｓの 設定値であり、並進運動型装置１０の入力量は例えば、調整速度Ｖｓの設定値で ある。詳細には説明しない下位制御回路は、回転型装置の場合、例えば駆動モー タに対する差動回転数制御器および電流制御器である。

図２によれば、制御偏差ΔＸに依存して入力量Ｎｓ、Ｖｓに対する値が所定の非 線型特性曲線２Ｑに基づいてめられる。本発明で重要なことは非線型特性曲線２ ０を次のように設定することである。すなわち、制御偏差ΔＸが所定の口振領域 ２１の外側にある場合、入力量Ｎｓ、ｖｓの大きさによって回転トルクまたは力 を生じ、この回転トルクまたは力は調整装置１０を付着トルクまたは付着状態か ら引き離すのに十分であり、調整装置１０の運動エネルギーが１擦領域２１でゼ ロになり得るように設定するのである。そのためには単に、調整装置１０の摩擦 トルクまたは摩擦力の知識が必要なだけであり、摩擦トルクまたは摩擦力は例え ば実験的にめることができる。図２にはこの値２２が破線で示されている。口振 領域２１内のＮｓ、ＶＳに対する値は値２２よりも下側にある。積分成分が位置 制御器１２に設定されていない限り、特性曲線２０は口振領域２１内では勾配を 有しない。この手段により、制御装置は目標領域２１内では完全に静止し、エネ ルギーを消費しない。

第２および第３の領域２３．２４では入力量Ｎｓ、Ｖｓの値は、調整装置の運動 エネルギーを目標領域２１内でゼロにすることができるように設定されている。

非線型特性曲線２０は第２の領域２３で勾配ゼロまたは所定の値を有することが できる。有利には第２の領域２３での勾配は常に、第３の領域２４での勾配より も小さい。この手段により、調整装置１０に対する次のような制動領域が得られ る。すなわち、装置１０が大信号動作に相応する第３の領域２４から比較的に小 さな制御偏差ΔＸへ向かう場合に、適時の制動に作用するような制動領域が得ら れる。第３の領域２４の勾配を第２の領域２３で前もって低減しないと、オーバ シュートの恐れが生じる。

位置制御器１２の静的非線型特性曲線は有利には、図１の部分１４によって補充 される。この部分１４は積分成分を有している。積分成分は定常精度を高める。

特に有利には、積分成分を制御偏差ΔＸに依存して設定するのである。制御ｌｌ ＠差ΔＸと積分成分の係数Ｋｌとの関係は図３に示されている。係数ＫＩは積分 器の時定数ＴＩの逆数である。特性曲線は有利には次のように設定される。すな わち、Ｋｌの最大値が制御偏差ΔＸ＝Ｏのときに発生し、所定の値］Ｘ３１の上 側では制御偏差ΔＸがゼロに移行するよう設定される。限界ｆｌ　ｌ　Ｘ　３１ は例えば小信号領域ｌΔＸ］≦ｌＸ２１にある。値ｌＸ３１の第１の可能位置が 図２に例として示されている。しかし値ｌＸ３１は、大信号動作に相応する第３ の領域２４の開始個所にあってもよい。

この領域でゼロに低減された積分成分は、制御偏差ΔＸが大きい場合に過度に高 い値Ｎｓ、Ｖへ不必要に積分を重ねることを回避する。

部分１４が設けられている場合だけ必要となる加算器１５は、部分１３と１４の 出力値を加算し、量Ｎｓ。

Ｖｓに対する値を入力量として調整装置１０に出力する。

従い位置制御器１２全体は２つの特性曲線、１つの積分部および１つの加算部を 有するだけである。従いこの方法がコンピュータ上に実現されれば僅かな計算時 間しか必要ない。積分成分なしで済ます場合は、１つの特性曲線、積分部および 加算部が省略される。

本発明の方法はフリクションのある調整装置１０全体を制御するのに適する。こ のような調整装置に対する例としてここでは、ディーゼル燃料噴射ポンプの制御 ロッドおよび自動車車台機構の制御部が挙げられる。

ＦＩＧ、１ 国際調査報告 国際調査報告

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. １．制御偏差Δｘに依存して調整装置に供給される量Ｎｓ、Ｖｓの値を求める非 線型位置制御器を有する、フリクションのある調整装置の制御方法において、位 置制御器（１２）の非線型特性曲線は次のように設定されている、すなわち、制 御偏差Δｘが設定可能な目標領域（２１）の外側にあるとき、量Ｎｓ、Ｖｓの値 により回転トルクまたはカが発生され、当該回転トルクまたは力は調整装置（１ ０）を付着トルクまたは付着状態から引き離すのに十分な大きさであり、調整装 置（１０）の運動エネルギーは目標領域（２１）内で消失するように設定されて いることを特徴とする調整装置の制御方法。
2. ２．非線型特性曲線（２０）は第２の設定可能領域（２３）内で、第３の領域（ ２４）よりも低い勾配を有している請求項１記載の方法。
3. ３．位置制御器（１２）は積分成分を含む請求項１または２記載の方法。
4. ４．非線型特性曲線（２０）は目標領域（２１）内でゼロとは異なる勾配を有す る請求項３記載の方法。
5. ５．積分成分は制御偏差｜Δｘ｜に依存して変化する請求項３または４記載の方 法。
6. ６．設定可能な制御偏差｜Δｘ｜≧｜ｘ３｜外では、積分成分はゼロに低減され る請求項５記載の方法。
7. ７．ディーゼル燃料噴射ポンプの制御ロッドおよび／または自地車車台機構の制 御部に使用する請求項１から６までのいずれか１記載の方法。