(57)【要約】【課題】高帯域まで制御可能な電気慣性制御装置を提供すること。【解決手段】入力側ダイナモメータ制御装置は、慣性補償器と、共振抑制制御器５３と、設定値Ｊｓｅｔ，Ｊｔｇｔを取得する設定値取得部５８と、を備える。共振抑制制御器５３は、慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆと入力側軸トルク検出信号Ｔ１２とに基づいて共振を抑制するように入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成しかつそれぞれ異なる入出力特性を有する複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６と、設定値Ｊｓｅｔ，Ｊｔｇｔに基づいて複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６のうち１つを選択するセレクタ５５と、を備え、セレクタ５５によって選択された共振抑制制御モジュールに慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆと入力側軸トルク検出信号Ｔ１２とを入力し、選択された共振抑制制御モジュールで生成された入力側トルク電流指令信号をインバータへ入力する。【選択図】図３
2020076626.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を備える供試体と、前記軸と連結軸を介して接続されたダイナモメータと、トルク電流指令信号に応じて前記ダイナモメータに電力を供給するインバータと、前記連結軸に発生する軸トルクに応じた軸トルク検出信号を発生する軸トルクセンサと、を備えるダイナモメータシステムにおいて、前記ダイナモメータによって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬する電気慣性制御装置であって、
上位トルク指令信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記慣性体の挙動を模擬した慣性補償トルク信号を生成する慣性補償器と、
前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記供試体と前記ダイナモメータとを含む機械系の共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成する共振抑制制御器と、
前記設定慣性の設定値及び供試体慣性の設定値の少なくとも何れかを取得する設定値取得部と、を備え、
前記共振抑制制御器は、前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて前記共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成しかつそれぞれ異なる入出力特性を有する複数の制御モジュールと、前記設定値取得部によって取得した設定値に基づいて前記複数の制御モジュールのうち１つを選択するセレクタと、を備え、前記セレクタによって選択された制御モジュールに前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とを入力し、当該選択された制御モジュールで生成されたトルク電流指令信号を前記インバータへ入力することを特徴とする電気慣性制御装置。
【請求項２】
前記設定値取得部は、前記設定慣性の設定値及び前記供試体慣性の設定値の両方を取得し、
前記セレクタは、前記設定慣性の値及び前記供試体慣性の値の組み合わせが属する範囲と前記複数の制御モジュールのうちの１つとを関連付ける関連付け手段を備え、前記設定値取得部によって取得した設定値の組み合わせが前記関連付け手段によって関連付けられる制御モジュールを選択することを特徴とする請求項１に記載の電気慣性制御装置。
【請求項３】
前記各制御モジュールは、前記設定慣性の値及び前記供試体慣性の値が前記関連付け手段によって関連付けられる範囲に属する場合には所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計されることを特徴とする請求項２に記載の電気慣性制御装置。
【請求項４】
前記制御モジュールは、
制御対象の入出力特性を模した公称プラント及び前記慣性補償器の入出力特性を模した慣性補償部を含む一般化プラントと、前記公称プラントに含まれる供試体慣性パラメータに対し変動を与える供試体慣性摂動部と、前記慣性補償部に含まれる設定慣性パラメータに対し変動を与える設定慣性摂動部と、前記一般化プラントからの出力に基づいて前記一般化プラントへの入力を与えるコントローラと、を備えるフィードバック制御系において、所定の設計条件を満たすようにコンピュータによって設計された前記コントローラであることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気慣性制御装置。
【請求項５】
前記各制御モジュールは、前記フィードバック制御系において、前記供試体慣性摂動部によって前記供試体慣性パラメータに対し変動を与える範囲及び前記設定慣性摂動部によって前記設定慣性パラメータに対し変動を与える範囲をそれぞれ変えることによって設計された前記コントローラであることを特徴とする請求項４に記載の電気慣性制御装置。
【請求項６】
前記供試体は、入力軸に入力された動力を変速して出力軸に伝達する車両用ドライブトレインであり、
前記ダイナモメータは、前記連結軸を介して前記入力軸に接続されていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の電気慣性制御装置。
【請求項７】
前記供試体は、入力軸に入力された動力を変速して出力軸に伝達する車両用ドライブトレインであり、
前記ダイナモメータは、前記連結軸を介して前記出力軸に接続されていることを特徴とする請求項１から５の何れかに記載の電気慣性制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気慣性制御装置に関する。より詳しくは、供試体の入力軸又は出力軸にダイナモメータが接続されたダイナモメータシステムにおいて、ダイナモメータによって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬する電気慣性制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ドライブトレインとは、エンジンで発生したエネルギーを駆動輪に伝達するための複数の装置の総称をいい、エンジン、クラッチ、トランスミッション、ドライブシャフト、プロペラシャフト、デファレンシャルギヤ、及び駆動輪などで構成される。ドライブトレインの性能評価試験では、実際にエンジンでトランスミッションを駆動し続けることにより、その耐久性能や品質などが評価される。また近年では、供試体であるドライブトレインの出力軸や入力軸にダイナモメータを連結したダイナモメータシステムを用いて、ドライブトレインの性能評価試験を行うものが提案されている。
【０００３】
このようなダイナモメータシステムでは、ドライブトレインの入力軸に連結された入力側ダイナモメータを用いることによってエンジンを模擬した負荷をドライブトレインに入力でき、またドライブトレインの出力軸に連結された出力側ダイナモメータを用いることによって走行中の車体を模擬した負荷を吸収することができる。またこのようなダイナモメータシステムでは、入力側ダイナモメータや出力側ダイナモメータの挙動が実機相当の挙動に近づくよう、ダイナモメータの慣性を、実機を考慮して定められる設定慣性に電気的に補償する電気慣性制御が行われる。
【０００４】
図１１は、従来の電気慣性制御装置１００の一例を示す図である。電気慣性制御装置１００は、慣性モーメントがＪ１であるダイナモメータと慣性モーメントがＪ２である供試体とを軸剛性がＫ１２である連結軸で連結して構成されるダイナモメータシステムを制御対象１０１とする。電気慣性制御装置１００は、上位トルク指令信号Ｔ＊から軸トルク検出信号Ｔ１２を減算して得られるトルク信号を積分したものに、予め定められた設定慣性モーメントＪｓｅｔの逆数を乗算することによって角速度信号を生成し、さらにこの角速度信号とダイナモメータの角速度検出信号ω１との差に応じた速度制御を行うことによって、慣性補償を行う。これにより、ダイナモメータでは、設定慣性モーメントを有する慣性体の挙動を模擬することができる。しかしながら図１１の電気慣性制御装置１００では、複数の積分器が存在することから、制御遅れが大きく、設備共振の具合によって制御帯域の向上に限界がある。
【０００５】
図１２は、特許文献１の記載に基づく電気慣性制御装置１５０の構成を示す図である。この電気慣性制御装置１５０では、上位トルク指令信号Ｔ＊から軸トルク検出信号Ｔ１２を減算して得られるトルク信号に、設定関数Ｊｓｅｔに対するダイナモメータの慣性モーメントＪ１の比を乗算し、これによって得られたトルク信号と軸トルク検出信号Ｔ１２とを合算することによって、トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。図１２の電気慣性制御装置１５０によれば、ダイナモメータの慣性モーメントＪ１を相殺し、ダイナモメータの慣性モーメントを設定慣性Ｊｓｅｔの慣性体にするように、軸トルク検出信号Ｔ１２が直接フィードバックされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００４−３６１２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
図１２の電気慣性制御装置１５０によれば、図１１の電気慣性制御装置１００よりも遅れの少ない制御が可能となる。しかしながら図１２の電気慣性制御装置１５０では、軸トルク検出信号が直接フィードバックされるため、設備共振の具合によっては制御が不安定になるおそれがある。以上のように従来の電気慣性制御装置１００，１５０では、低帯域の制御要求には応答できるものの、高帯域の制御要求には十分に応答できない場合がある。
【０００８】
例えば、入力側ダイナモメータを用いて実際のエンジンを模した試験を行う場合には、実際のエンジンで発生するトルク脈動を模擬するため、上位トルク指令信号として高調波成分を含むものを電気慣性制御装置に入力する場合がある。また例えば、出力側ダイナモメータを用いて実際の車体を模した試験を行う場合には、実際の車体で発生するスリップ現象を再現するため、電気慣性制御装置では、非常に小さな慣性モーメントを有する慣性体の素早い挙動を模擬する場合がある。このため、高帯域の制御要求に対しても十分に応答できる電気慣性制御装置が望まれていた。
【０００９】
本発明は、ダイナモメータによって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬するものであって高帯域まで制御可能な電気慣性制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
（１）ダイナモメータシステム（例えば、後述のダイナモメータシステムＳ）は、軸（例えば、後述の入力軸Ｗｉ又は出力軸Ｗｏ）を備える供試体（例えば、後述の供試体Ｗ）と、前記軸と連結軸（例えば、後述の入力側連結軸Ｓ１）を介して接続されたダイナモメータ（例えば、後述の入力側ダイナモメータ１１）と、トルク電流指令信号に応じて前記ダイナモメータに電力を供給するインバータ（例えば、後述の入力側インバータ２１）と、前記連結軸に発生する軸トルクに応じた軸トルク検出信号を発生する軸トルクセンサ（例えば、後述の入力側軸トルクセンサ４１）と、を備える。本発明に係る電気慣性制御装置（例えば、後述の入力側ダイナモメータ制御装置５）は、前記ダイナモメータシステムにおいて、前記ダイナモメータによって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬するものであって、上位トルク指令信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記慣性体の挙動を模擬した慣性補償トルク信号を生成する慣性補償器（例えば、後述の慣性補償器５２）と、前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記供試体と前記ダイナモメータとを含む機械系の共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成する共振抑制制御器（例えば、後述の共振抑制制御器５３）と、前記設定慣性の設定値及び供試体慣性の設定値の少なくとも何れかを取得する設定値取得部（例えば、後述の設定値取得部５８）と、を備える。前記共振抑制制御器は、前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて前記共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成しかつそれぞれ異なる入出力特性を有する複数の制御モジュール（例えば、後述の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６）と、前記設定値取得部によって取得した設定値に基づいて前記複数の制御モジュールのうち１つを選択するセレクタ（例えば、後述のセレクタ５５）と、を備え、前記セレクタによって選択された制御モジュールに前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とを入力し、当該選択された制御モジュールで生成されたトルク電流指令信号を前記インバータへ入力することを特徴とする。
【００１１】
（２）この場合、前記設定値取得部は、前記設定慣性の設定値及び前記供試体慣性の設定値の両方を取得し、前記セレクタは、前記設定慣性の値及び前記供試体慣性の値の組み合わせが属する範囲と前記複数の制御モジュールのうちの１つとを関連付ける関連付け手段（例えば、後述の制御モジュール選択部５５１）を備え、前記設定値取得部によって取得した設定値の組み合わせが前記関連付け手段によって関連付けられる制御モジュールを選択することが好ましい。
【００１２】
（３）この場合、前記各制御モジュールは、前記設定慣性の値及び前記供試体慣性の値が前記関連付け手段によって関連付けられる範囲に属する場合には所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計されることが好ましい。
【００１３】
（４）この場合、前記制御モジュールは、制御対象（例えば、後述の制御対象９）の入出力特性を模した公称プラント（例えば、後述の公称プラントＮ１）及び前記慣性補償器の入出力特性を模した慣性補償部（例えば、後述の慣性補償部Ｎ２）を含む一般化プラント（例えば、後述の一般化プラントＰ）と、前記公称プラントに含まれる供試体慣性パラメータ（例えば、後述の第１公称慣性モーメントＪ２ｎ）に対し変動を与える供試体慣性摂動部（例えば、後述の第１摂動部ΔＰ１）と、前記慣性補償部に含まれる設定慣性パラメータ（例えば、後述の第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎ）に対し変動を与える設定慣性摂動部（例えば、後述の第２摂動部ΔＰ２）と、前記一般化プラントからの出力に基づいて前記一般化プラントへの入力を与えるコントローラ（例えば、後述のコントローラＫ）と、を備えるフィードバック制御系（例えば、後述のフィードバック制御系８）において、所定の設計条件を満たすようにコンピュータによって設計された前記コントローラであることが好ましい。
【００１４】
（５）この場合、前記各制御モジュールは、前記フィードバック制御系において、前記供試体慣性摂動部によって前記供試体慣性パラメータに対し変動を与える範囲及び前記設定慣性摂動部によって前記設定慣性パラメータに対し変動を与える範囲をそれぞれ変えることによって設計された前記コントローラであることが好ましい。
【００１５】
（６）この場合、前記供試体は、入力軸（例えば、後述の入力軸Ｗｉ）に入力された動力を変速して出力軸（例えば、後述の出力軸Ｗｏ）に伝達する車両用ドライブトレインであり、前記ダイナモメータ（例えば、後述の入力側ダイナモメータ１１）は、前記連結軸を介して前記入力軸に接続されていることが好ましい。
【００１６】
（７）この場合、前記供試体は、入力軸（例えば、後述の入力軸Ｗｉ）に入力された動力を変速して出力軸（例えば、後述の出力軸Ｗｏ）に伝達する車両用ドライブトレインであり、前記ダイナモメータ（例えば、後述の吸収側ダイナモメータ１２）は、前記連結軸を介して前記出力軸に接続されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１７】
（１）本発明の電気慣性制御装置では、慣性補償器によって上位トルク指令信号と軸トルク検出信号とに基づいて、慣性体の挙動を模擬した慣性補償トルク信号を生成する。慣性補償器では、このように軸トルク検出信号を直接フィードバックして慣性補償トルク信号を生成することにより、ダイナモメータでは設定慣性を有する慣性体の挙動を精度良く模擬することが可能となる。また本発明の電気慣性制御装置の共振抑制制御器は、慣性補償器によって得られる慣性補償トルク信号と軸トルク検出信号とを用いることによって、供試体とダイナモメータとを含む機械系の共振を抑制するようにトルク電流指令信号を生成する。これにより本発明の電気慣性制御装置によれば、上記機械系における共振現象による不安定化を防止しながら、制御応答を高帯域まで拡げることが可能となる。
【００１８】
ところでダイナモメータシステムでは、供試体や設定慣性は、試験内容に応じてオペレータによって適宜変更され得る。このため共振抑制制御器には、ダイナモメータに接続する供試体を慣性が異なるものに交換した場合や設定慣性の設定値を変更した場合であっても、共振抑制制御機能を発揮できるような汎用性が求められる。しかしながら一般的な制御器設計方法では、汎用性を高くするほどコントローラの設計は困難になる。また仮にこのような汎用性の高いコントローラを設計できたとしても、このようなコントローラでは保守的な結果しか得られず、制御応答が悪化するおそれがある。
【００１９】
これに対し本発明の共振抑制制御器は、共振抑制制御機能を有しかつそれぞれ異なる入出力特性を有する複数の制御モジュールと、設定値取得部によって取得した設定慣性及び供試体慣性の少なくとも何れかの設定値に基づいて複数の制御モジュールのうち１つを選択するセレクタと、を備え、このセレクタによって選択された制御モジュールに慣性補償トルク信号と軸トルク検出信号とを入力し、この選択された制御モジュールで生成されたトルク電流指令信号をインバータへ入力する。換言すれば、本発明の共振抑制制御器では、共振抑制制御機能を有する複数の制御モジュールを予め準備しておき、これら複数の制御モジュールの中から設定慣性及び供試体慣性の設定値に応じて選択したものを制御回路に組み込む。したがって本発明の電気慣性制御装置では、それぞれ汎用性は低いが制御応答は高い複数の制御モジュールを設計しておき、これら複数の制御モジュールの中から設定慣性や供試体慣性の設定値に応じたものを組み込むことができるので、供試体や設定慣性が変更された場合であっても制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【００２０】
（２）本発明の電気慣性制御装置において、設定値取得部は、設定慣性及び供試体慣性の設定値の両方を取得し、セレクタは、設定慣性及び供試体慣性の設定値の組み合わせが関連付け手段によって関連付けられる制御モジュールを選択する。したがって本発明によれば、設定慣性及び供試体慣性の設定値に応じた適切な制御モジュールを組み込み、制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【００２１】
（３）本発明の電気慣性制御装置において、各制御モジュールは、設定慣性及び供試体慣性の値が関連付け手段によって関連付けられる範囲に属する場合には、所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計される。よって本発明によれば、供試体や設定慣性が変更された場合であっても制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【００２２】
（４）本発明の電気慣性制御装置において、制御モジュールには、公称プラント及び慣性補償部を含む一般化プラントと、供試体慣性摂動部と、設定慣性摂動部と、一般化プラントに対するコントローラと、を備えるフィードバック制御系において、所定の設計条件を満たすようにコンピュータによって設計されたコントローラが用いられる。本発明によれば、以上のような一般化プラントに基づく設計方法によって設計されたコントローラを、共振抑制制御を実現するための制御モジュールとして利用することにより、制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【００２３】
（５）本発明の電気慣性制御装置において、各制御モジュールには、上記フィードバック制御系において、供試体慣性摂動部によって供試体慣性パラメータに対し変動を与える範囲及び設定慣性摂動部によって設定慣性パラメータに対し変動を与える範囲をそれぞれ変えることによって設計されたコントローラが用いられる。したがって本発明によれば、設定慣性及び供試体慣性の設定値に応じた適切な制御モジュールを組み込み、制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【００２４】
（６）本発明の電気慣性制御装置は、入力軸及び出力軸を備える車両用ドライブトレインを供試体とし、この供試体の入力軸に接続されたダイナモメータを制御対象として電気慣性制御を行う。したがって本発明によれば、供試体を搭載する完成車両において、供試体の入力軸に接続されるエンジンやモータ等の動力発生源の慣性モーメントに相当する設定慣性や供試体が変更された場合であっても制御応答の高い電気慣性制御を行うことができるので、利便性が高い。
【００２５】
（７）本発明の電気慣性制御装置は、入力軸及び出力軸を備える車両用ドライブトレインを供試体とし、この供試体の出力軸に接続されたダイナモメータを制御対象として電気慣性制御を行う。したがって本発明によれば、供試体を搭載する完成車両において、供試体の出力軸に作用する車重に相当する設定慣性や供試体が変更された場合であっても制御応答の高い電気慣性制御を行うことができるので、利便性が高い。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態に係るダイナモメータシステムの構成を示す図である。
【図２】入力側ダイナモメータ制御装置の制御回路の構成を示す図である。
【図３】共振抑制制御器の制御回路の構成を示す図である。
【図４】供試体慣性設定値及び電気慣性制御設定値の設定範囲と各共振抑制制御モジュールとの関係を説明するための図である。
【図５】共振抑制制御モジュールを設計する際に定義されるフィードバック制御系の構成を示す図である。
【図６】上記フィードバック制御系における一般化プラント及び摂動部の構成を示す図である。
【図７】上記一般化プラントにおける公称プラントの構成を示す図である。
【図８】上記フィードバック制御系を用いて各共振抑制制御モジュールを設計する方法の具体的な手順を示すフローチャートである。
【図９】加振制御の実行時における入力側トルク電流指令信号及び入力側軸トルク検出信号の時間変化を示す図である。
【図１０】加振制御の実行時における軸速度及び電気慣性制御が理想的に機能している場合における軸速度の応答を示す図である。
【図１１】従来の電気慣性制御装置の一例を示す図である。
【図１２】特許文献１の記載に基づく電気慣性制御装置の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本実施形態に係るダイナモメータシステムＳの構成を示す図である。ダイナモメータシステムＳは、入力軸Ｗｉ及びこの入力軸Ｗｉと動力伝達可能に接続された出力軸Ｗｏを備える車両のドライブトレインを供試体Ｗとし、この供試体Ｗの性能を評価するものであり、所謂ドライブトレインベンチシステムと呼称されるものである。供試体Ｗを搭載する完成車両では、入力軸Ｗｉにはエンジンや駆動モータ等の動力発生源が接続され、出力軸Ｗｏには駆動輪が接続される。なお以下では、所謂後輪駆動（ＦＲ）車両に搭載されるドライブトレインを供試体Ｗとした場合について説明するが、本発明はこれに限らない。より具体的には、例えば１つの入力軸と、この入力軸と動力伝達可能に接続された２つの出力軸を備える、所謂前輪駆動（ＦＦ）車両に搭載されるドライブトレインを供試体としてもよい。
【００２８】
ダイナモメータシステムＳは、供試体Ｗと、入力軸Ｗｉと入力側連結軸Ｓ１を介して接続された入力側ダイナモメータ１１と、出力軸Ｗｏと吸収側連結軸Ｓ２を介して接続された吸収側ダイナモメータ１２と、入力側トルク電流指令信号に応じて入力側ダイナモメータ１１に電力を供給する入力側インバータ２１と、吸収側トルク電流指令信号に応じて吸収側ダイナモメータ１２に電力を供給する吸収側インバータ２２と、各ダイナモメータ１１，１２の軸の角速度を検出する入力側角速度センサ３１及び吸収側角速度センサ３２と、各連結軸Ｓ１，Ｓ２における軸トルクを検出する入力側軸トルクセンサ４１及び吸収側軸トルクセンサ４２と、入力側トルク電流指令信号を生成しこれを入力側インバータ２１へ入力する入力側ダイナモメータ制御装置５と、吸収側トルク電流指令信号を生成しこれを吸収側インバータ２２へ入力する吸収側ダイナモメータ制御装置６と、を備える。
【００２９】
入力側角速度センサ３１は、入力側ダイナモメータ１１の軸の単位時間当たりの回転角度を検出し、この角速度に応じた入力側角速度検出信号を発生し、入力側ダイナモメータ制御装置５へ送信する。吸収側角速度センサ３２は、吸収側ダイナモメータ１２の軸の単位時間当たりの回転角度を検出し、この角速度に応じた吸収側角速度検出信号を発生し、吸収側ダイナモメータ制御装置６へ送信する。
【００３０】
入力側軸トルクセンサ４１は、連結軸Ｓ１に発生する軸トルクを検出し、この軸トルクに応じた入力側軸トルク検出信号を入力側ダイナモメータ制御装置５へ送信する。吸収側軸トルクセンサ４２は、連結軸Ｓ２に発生する軸トルクを検出し、この軸トルクに応じた吸収側軸トルク検出信号を吸収側ダイナモメータ制御装置６へ送信する。
【００３１】
吸収側ダイナモメータ制御装置６は、吸収側角速度検出信号と吸収側軸トルク検出信号とを用いることにより、既知のアルゴリズムに従って吸収側トルク電流指令信号を生成し、これを吸収側インバータ２２へ入力する。
【００３２】
入力側ダイナモメータ制御装置５は、電気慣性制御装置であり、所定の上位トルク指令信号と入力側角速度検出信号と入力側軸トルク検出信号とを用いることにより、入力側ダイナモメータ１１によって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬するような入力側トルク電流指令信号を生成し、これを入力側インバータ２１へ入力する。上述のように供試体Ｗを搭載する完成車両において、供試体Ｗの入力軸Ｗｉにはエンジンや駆動モータ等の動力発生源が接続されることから、上記設定慣性は、この動力発生源の慣性モーメントを想定してオペレータによって設定される。以上のような電気慣性制御を実行するための入力側ダイナモメータ制御装置５の制御回路の具体的な構成については、後に図２等を参照して説明する。
【００３３】
入力側ダイナモメータ制御装置５は、図示しない上位コントローラから通信を介して送信される上位トルク指令信号と、入力側ダイナモメータ１１に装備された入力側角速度センサ３１及び入力側軸トルクセンサ４１から送信される入力側角速度検出信号及び入力側軸トルク検出信号が入力されると、入力側トルク電流指令信号を生成し、通信を介して入力側インバータ２１へ入力する。入力側ダイナモメータ１１と電気的に接続されている入力側インバータ２１は、入力側ダイナモメータ制御装置５から入力側トルク指令信号が入力されると、この入力側トルク電流指令信号に応じたトルクを入力側ダイナモメータ１１に発生させる。なおこの際に想定される外乱要素は、入力側角速度センサ３１及び入力側軸トルクセンサ４１において角速度や軸トルクを計測する際に発生するノイズや、各通信経路における時間の遅れ、入力側インバータ２１の制御応答等による入力側トルク電流指令信号と発生トルクとの間の非線形性のずれ等がある。なお上述の上位トルク指令信号は、上述のように入力側ダイナモメータ制御装置５とは別の上位コントローラによって生成してもよいし、入力側ダイナモメータ制御装置５の内部において上述の電気慣性制御を実行する制御回路とは別に構築されたモジュールによって生成してもよい。
【００３４】
図２は、入力側ダイナモメータ制御装置５の制御回路の構成を示す図である。入力側ダイナモメータ制御装置５は、制御対象９に対し電気慣性制御を実行する電気慣性制御モジュール５１と、電気慣性制御を実行するために必要となる各種設定値を取得する設定値取得部５８と、を備える。
【００３５】
制御対象９は、供試体Ｗの入力軸Ｗｉと入力側ダイナモメータ１１とを入力側連結軸Ｓ１を介して連結しかつ供試体Ｗの出力軸Ｗｏと吸収側ダイナモメータ１２とを吸収側連結軸Ｓ２を介して連結して構成されるダイナモメータシステムＳによって構成される。
【００３６】
なお以下の説明では、ラプラス演算子を“ｓ”で表記し、入力側ダイナモメータの慣性モーメントを“Ｊ１”と表記し、入力側ダイナモメータの粘性摩擦係数を“Ｃｊ１”と表記し、供試体の慣性モーメントを“Ｊ２”と表記し、供試体の粘性摩擦係数を“Ｃｊ２”と表記し、吸収側ダイナモメータの慣性モーメントを“Ｊ３”と表記し、吸収側ダイナモメータの粘性摩擦係数を“Ｃｊ３”と表記する。また入力側連結軸のばね係数を“Ｋ１２”と表記し、入力側連結軸のねじれ減衰係数を“Ｃ１２”と表記し、吸収側連結軸のばね係数を“Ｋ２３”と表記し、吸収側連結軸のねじれ減衰係数を“Ｃ２３”と表記する。ここで粘性摩擦係数とは、回転体の速度に比例する摩擦係数をいう。
【００３７】
また以下の説明では、図示しない上位コントローラによって生成される上位トルク指令信号を“Ｔ＊”と表記し、電気慣性制御モジュール５１によって生成される入力側トルク電流指令信号を“Ｔ１”と表記し、入力側連結軸で発生する軸トルクであって入力側軸トルクセンサの検出信号である入力側軸トルク検出信号を“Ｔ１２”と表記し、入力側ダイナモメータの軸の角速度であって入力側角速度センサの検出信号である入力側角速度検出信号を“ω１”と表記する。
【００３８】
設定値取得部５８は、オペレータによる図示しない入力装置の操作に基づいて、上述の供試体慣性モーメントＪ２に対する設定値である供試体慣性設定値Ｊｔｇｔと、上記電気慣性制御に係る設定慣性に対する設定値である電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔと、の２つの値を取得し、これら設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔを電気慣性制御モジュール５１へ送信する。
【００３９】
設定値取得部５８は、上記設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔを各々に対し予め定められた設定範囲内に制限するリミッタを備える。すなわち設定値取得部５８は、入力装置を介して取得される供試体慣性設定値Ｊｔｇｔに対する入力値が上記設定範囲の上限値ＪｔｇｔＵより大きい場合にはこの上限値ＪｔｇｔＵを設定値として出力し、入力値が設定範囲の下限値ＪｔｇｔＬより小さい場合にはこの下限値ＪｔｇｔＬを設定値として出力し、入力値が上限値ＪｔｇｔＵ以下かつ下限値ＪｔｇｔＬ以上である場合には入力値をそのまま設定値として出力する。また設定値取得部５８は、入力装置を介して取得される電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔに対する入力値が上記設定範囲の上限値ＪｓｅｔＵより大きい場合にはこの上限値ＪｓｅｔＵを設定値として出力し、入力値が設定範囲の下限値ＪｓｅｔＬより小さい場合にはこの下限値ＪｓｅｔＬを設定値として出力し、入力値が上限値ＪｓｅｔＵ以下かつ下限値ＪｓｅｔＬ以上である場合には入力値をそのまま設定値として出力する。
【００４０】
なお以下では、オペレータによる入力装置の操作に基づいて供試体慣性設定値Ｊｔｇｔの値を設定する場合について説明するが、本発明はこれに限らない。ダイナモメータシステムＳが、供試体慣性モーメントＪ２の値を推定する慣性モーメント推定装置を備える場合、この推定装置によって推定された値を供試体慣性設定値Ｊｔｇｔとして採用してもよい。
【００４１】
電気慣性制御モジュール５１は、慣性補償器５２と、共振抑制制御器５３と、外乱オブザーバ５７と、を備え、これらを用いることによって電気慣性制御を実行する。
【００４２】
慣性補償器５２は、上位トルク指令信号Ｔ＊と、入力側軸トルク検出信号Ｔ１２と、外乱オブザーバ５７によって生成される後述の外乱補償トルク信号Ｔｏｂｓと、に基づいて、設定値取得部５８によって取得される電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔを有する慣性体を模擬した慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆを生成する。
【００４３】
慣性補償器５２は、下記式（１）に基づいて、慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆを生成し、共振抑制制御器５３へ入力する。より具体的には、慣性補償器５２は、上位トルク指令信号Ｔ＊から入力側軸トルク検出信号Ｔ１２を減算することで変換前トルク信号を生成し、この変換前トルク信号に電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔに対する入力側ダイナモメータの慣性モーメントＪ１の比（Ｊ１／Ｊｓｅｔ）を乗算することによって、変換後トルク信号（（Ｊ１／Ｊｓｅｔ）×（Ｔ＊−Ｔ１２））を生成する。また慣性補償器５２は、この変換後トルク信号に、外乱オブザーバ５７によって生成される外乱補償トルク信号Ｔｏｂｓと入力側軸トルク検出信号Ｔ１２とを合算することによって慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆを生成する。
Ｔｒｅｆ＝（Ｊ１／Ｊｓｅｔ）×（Ｔ＊−Ｔ１２）＋Ｔｏｂｓ＋Ｔ１２    （１）
【００４４】
外乱オブザーバ５７は、慣性補償器５２を用いて得られる推定信号と入力側角速度検出信号ω１を用いて得られる検出信号との差を用いて外乱補償トルク信号Ｔｏｂｓを生成し、慣性補償器５２へ送信する。より具体的には、外乱オブザーバ５７は、慣性補償器５２における変換後トルク信号（（Ｊ１／Ｊｓｅｔ）×（Ｔ＊−Ｔ１２））を積分し、さらにこれに入力側ダイナモメータ１１の慣性モーメントＪ１の逆数を乗算して得られる角速度の次元を有する角速度推定信号から、入力側角速度検出信号ω１を減算し、さらにこの信号に入力側ダイナモメータ１１の慣性モーメントＪ１と無次元のゲインｇとを乗算したものを外乱補償トルク信号Ｔｏｂｓとし、慣性補償器５２へ出力する。
【００４５】
共振抑制制御器５３は、慣性補償器５２によって生成される慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆと、入力側軸トルク検出信号Ｔ１２とに基づいて、制御対象９の共振を抑制するように入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成し、これを入力側インバータ２１へ送信する。
【００４６】
図３は、共振抑制制御器５３の制御回路の構成を示す図である。共振抑制制御器５３は、複数の共振抑制制御モジュール５４１，５４２，５４３，５４４，５４５，５４６と、設定値取得部５８によって取得された設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔに基づいて複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６のうちの１つを選択するセレクタ５５と、を備える。なお以下では、共振抑制制御器５３に実装される共振抑制制御モジュールの数を６とした場合について説明するが、本発明はこれに限らない。共振抑制制御モジュールの数は少なくとも２以上であればよい。
【００４７】
各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６は、それぞれ慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆと入力側軸トルク検出信号Ｔ１２とに基づいて制御対象９における共振を抑制するように入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６は、それぞれ異なる入出力特性を有する。
【００４８】
各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６は、上記のように入力側ダイナモメータ１１と供試体Ｗと吸収側ダイナモメータ１２とを連結軸Ｓ１，Ｓ２で連結して構成されるダイナモメータシステムＳの機械系全体で発生し得る共振現象のうち、試験対象である供試体Ｗ固有の共振現象を除いたものを抑制するような入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する共振抑制制御機能を備える。
【００４９】
ここで供試体Ｗは、様々なばね要素を含むドライブトレインを想定している。すなわちダイナモメータシステムＳにおいて、供試体Ｗの剛性は、連結軸Ｓ１、Ｓ２の剛性よりも低い。このため、ダイナモメータシステムＳにおいて発生する共振現象は、供試体Ｗに固有のものであって数Ｈｚ〜数十Ｈｚ程度の比較的低周波数側で発生する共振現象と、連結軸Ｓ１，Ｓ２に固有のものであって数百Ｈｚ以上の比較的高周波数側で発生する共振現象とに分けられる。またこの比較的高周波数側で発生する共振は、試験対象である供試体Ｗの特性とは無関係なダイナモメータシステムＳ固有の共振現象である。従ってこの高周波数側で発生する共振は、各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の共振抑制制御機能によって抑制することが好ましい。一方、低周波数側で発生する共振は、試験対象である供試体Ｗ固有の現象である。したがって、上記共振抑制制御機能によって、このような低周波数側で発生する共振まで抑制するのは好ましくない。ここで共振抑制制御機能を備える複数台の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６を共振抑制制御器５３に実装する理由について説明する。
【００５０】
図４は、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔ及び電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの設定範囲と各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６との関係を説明するための図である。上述のようにダイナモメータシステムＳでは入力側ダイナモメータ１１に接続される供試体Ｗが慣性の異なるものに交換され得ることを考慮して、オペレータは、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔを下限値ＪｔｇｔＬ以上かつ上限値ＪｔｇｔＵ以下の設定範囲内で設定可能である。またダイナモメータシステムＳでは供試体Ｗを搭載する完成車両において入力軸Ｗｉに接続される動力発生源の慣性モーメントを想定して、オペレータは、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔを下限値ＪｓｅｔＬ以上かつ上限値ＪｓｅｔＵ以下の設定範囲内で設定可能である。このため、共振抑制制御器５３には、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔ及び電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔが図４に示すような設定範囲内で変更された場合であっても、常に安定して共振抑制制御機能を発揮できるような汎用性が求められる。しかしながら一般的な制御器設計方法では、汎用性を高くするほどコントローラの設計は困難になる。また仮にこのような汎用性の高いコントローラを設計できたとしても、このようなコントローラでは保守的な結果しか得られず、制御応答が悪化するおそれがある。
【００５１】
そこで本実施形態では、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔ及び電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの設定範囲を複数の小領域に分割し、各小領域で特化して複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６を設計する。
【００５２】
図４に示すように、本実施形態では、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔの設定範囲を、下限値ＪｔｇｔＬ以上かつ中間値Ｊｔｇｔ１未満の低慣性範囲と、中間値Ｊｔｇｔ１以上上限値ＪｔｇｔＵ以下の高慣性範囲と、の２つに分割する。ここで中間値Ｊｔｇｔ１は、上限値ＪｔｇｔＵと下限値ＪｔｇｔＬとの間に設定される。また本実施形態では、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの設定範囲を、上限値ＪｓｅｔＵ以下かつ第１中間値Ｊｓｅｔ１以上の高慣性範囲と、第１中間値Ｊｓｅｔ１未満かつ第２中間値Ｊｓｅｔ２以上の中間性範囲と、第２中間値Ｊｓｅｔ２未満かつ下限値ＪｓｅｔＬ以上の低慣性範囲と、の３つに分割する。ここで第１中間値Ｊｓｅｔ１は、上限値ＪｓｅｔＵと下限値ＪｓｅｔＬとの間に設定され、第２中間値Ｊｓｅｔ２は、第１中間値Ｊｓｅｔ１と下限値ＪｓｅｔＬとの間に設定される。
【００５３】
これにより供試体慣性設定値Ｊｔｇｔ及び電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの設定範囲は、第１〜第６領域の６つの小領域に分割される。第１領域は、下限値ＪｔｇｔＬ≦Ｊｔｇｔ＜中間値Ｊｔｇｔ１かつ上限値ＪｓｅｔＵ≧Ｊｓｅｔ≧第１中間値Ｊｓｅｔ１となる領域であり、第２領域は、下限値ＪｔｇｔＬ≦Ｊｔｇｔ＜中間値Ｊｔｇｔ１かつ第１中間値Ｊｓｅｔ１＞Ｊｓｅｔ≧第２中間値Ｊｓｅｔ２となる領域であり、第３領域は、下限値ＪｔｇｔＬ≦Ｊｔｇｔ＜中間値Ｊｔｇｔ１かつ第２中間値Ｊｓｅｔ２＞Ｊｓｅｔ≧下限値ＪｓｅｔＬとなる領域であり、第４領域は、中間値Ｊｔｇｔ１≦Ｊｔｇｔ≦上限値ＪｔｇｔＵかつ上限値ＪｓｅｔＵ≧Ｊｓｅｔ≧第１中間値Ｊｓｅｔ１となる領域であり、第５領域は、中間値Ｊｔｇｔ１≦Ｊｔｇｔ≦上限値ＪｔｇｔＵかつ第１中間値Ｊｓｅｔ１＞Ｊｓｅｔ≧第２中間値Ｊｓｅｔ２となる領域であり、第６領域は中間値Ｊｔｇｔ１≦Ｊｔｇｔ≦上限値ＪｔｇｔＵかつ第２中間値Ｊｓｅｔ２＞Ｊｓｅｔ≧下限値ＪｓｅｔＬとなる領域である。
【００５４】
ここで第１共振抑制制御モジュール５４１は、２つの設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第１領域に属する場合に、所定の要求制御性能以上の制御性能（より具体的には、所定の要求応答周波数以上の制御応答性能であり、以下同様）を安定して発揮するように設計され、第２共振抑制制御モジュール５４２は、２つの設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第２領域に属する場合に、所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計され、第３共振抑制制御モジュール５４３は、２つの設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第３領域に属する場合に、所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計され、第４共振抑制制御モジュール５４４は、２つの設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第４領域に属する場合に、所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計され、第５共振抑制制御モジュール５４５は、２つの設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第５領域に属する場合に、所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計され、第６共振抑制制御モジュール５４６は、２つの設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第６領域に属する場合に、所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計される。以上のように、各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６は、要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮する設定範囲が異なることから、それぞれ異なる入出力特性を有する。なおこれら共振抑制制御モジュール５４１〜５４６は、それぞれ後に図５〜図８を参照して説明する手順に従って設計されたコントローラが用いられる。
【００５５】
セレクタ５５は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔに基づいて複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の中から１つを選択する制御モジュール選択部５５１と、制御モジュール選択部５５１によって選択されたものを制御回路に組み込むスイッチ５５２と、を備える。
【００５６】
制御モジュール選択部５５１は、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔ及び電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの組み合わせが属する小領域と上記複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６のうちの１つとを関連付ける図４に示すような設定マップを備える。制御モジュール選択部５５１は、設定値取得部５８によって取得される設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせに基づいて設定マップを検索することによって、選択フラグＦの値を設定する。選択フラグＦは、共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の数と同じ整数値を取得し得る。
【００５７】
制御モジュール選択部５５１は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第１領域に属する場合には、この第１領域と関連付けられている第１共振抑制制御モジュール５４１を選択するべく、選択フラグＦの値を“１”とする。制御モジュール選択部５５１は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第２領域に属する場合には、この第２領域と関連付けられている第２共振抑制制御モジュール５４２を選択するべく、選択フラグＦの値を“２”とする。制御モジュール選択部５５１は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第３領域に属する場合には、この第３領域と関連付けられている第３共振抑制制御モジュール５４３を選択するべく、選択フラグＦの値を“３”とする。制御モジュール選択部５５１は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第４領域に属する場合には、この第４領域と関連付けられている第４共振抑制制御モジュール５４４を選択するべく、選択フラグＦの値を“４”とする。制御モジュール選択部５５１は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第５領域に属する場合には、この第５領域と関連付けられている第５共振抑制制御モジュール５４５を選択するべく、選択フラグＦの値を“５”とする。制御モジュール選択部５５１は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが第６領域に属する場合には、この第６領域と関連付けられている第６共振抑制制御モジュール５４６を選択するべく、選択フラグＦの値を“６”とする。
【００５８】
スイッチ５５２は、複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の中から制御モジュール選択部５５１によって設定される選択フラグＦの値に応じたものを１つ選択し、これを制御回路に組み込む。スイッチ５５２は、選択フラグＦの値が“１”である場合には第１共振抑制制御モジュール５４１を選択し、選択フラグＦの値が“２”である場合には第２共振抑制制御モジュール５４２を選択し、選択フラグＦの値が“３”である場合には第３共振抑制制御モジュール５４３を選択し、選択フラグＦの値が“４”である場合には第４共振抑制制御モジュール５４４を選択し、選択フラグＦの値が“５”である場合には第５共振抑制制御モジュール５４５を選択し、選択フラグＦの値が“６”である場合には第６共振抑制制御モジュール５４６を選択する。またスイッチ５５２は、選択した共振抑制制御モジュールに上位トルク指令信号Ｔ＊及び入力側軸トルク検出信号Ｔ１２を入力し、さらにこの共振抑制制御モジュールによって生成された入力側トルク電流指令信号Ｔ１を入力側インバータ２１へ入力する。
【００５９】
第１共振抑制制御モジュール５４１は、選択フラグＦの値が“１”である場合にオンとなり、入力信号（上位トルク指令信号Ｔ＊及び入力側軸トルク検出信号Ｔ１２）に応じた入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。第２共振抑制制御モジュール５４２は、選択フラグＦの値が“２”である場合にオンとなり、入力信号に応じた入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。第３共振抑制制御モジュール５４３は、選択フラグＦの値が“３”である場合にオンとなり、入力信号に応じた入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。第４共振抑制制御モジュール５４４は、選択フラグＦの値が“４”である場合にオンとなり、入力信号に応じた入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。第５共振抑制制御モジュール５４５は、選択フラグＦの値が“５”である場合にオンとなり、入力信号に応じた入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。第６共振抑制制御モジュール５４６は、選択フラグＦの値が“６”である場合にオンとなり、入力信号に応じた入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。
【００６０】
次に、以上のように第１〜第６領域毎に特化した共振抑制制御機能を発揮する共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の設計手順について、図５〜図８を参照しながら説明する。
【００６１】
共振抑制制御モジュール５４１〜５４６は、それぞれ、図５に示すようなフィードバック制御系８を定義し、このフィードバック制御系８において所定の設計条件が満たされるように、Ｈ∞制御やμ設計法と呼称されるロバスト制御系設計方法によって設計されたコントローラＫをデジタルシグナルプロセッサやマイクロコンピュータ等の入出力ポートを備えるハードウェアに実装して構成される。
【００６２】
図５のフィードバック制御系８は、制御対象９の入出力特性を模した公称プラントＮ１及び上述の慣性補償器５２の入出力特性を模した慣性補償部Ｎ２を含む一般化プラントＰと、一般化プラントＰに対し変動を与える摂動部Δと、一般化プラントＰに対し入出力を与えるコントローラＫと、を組み合わせることによって構成される。
【００６３】
一般化プラントＰには、第１外乱入力ｗ１、第２外乱入力ｗ２、及び第３外乱入力ｗ３で構成される入力と、第１評価出力ｚ１、第２評価出力ｚ２、及び第３評価出力ｚ３で構成される出力とが定義されている。以下では、第１外乱入力ｗ１、第２外乱入力ｗ２、及び第３外乱入力ｗ３を成分とするベクトル量をｗと表記し、第１評価出力ｚ１、第２評価出力ｚ２、及び第３評価出力ｚ３を成分とするベクトル量をｚと表記する。
【００６４】
一般化プラントＰとコントローラＫとの間には、慣性補償トルク信号（図２中Ｔｒｅｆ参照）に相当する第１観測出力ｙ１及び入力側軸トルク検出信号（図２中Ｔ１２参照）に相当する第２観測出力ｙ２と、入力側トルク電流指令信号（図２中Ｔ１参照）に相当する制御入力ｕとが定義されている。
【００６５】
また一般化プラントＰと摂動部Δとの間には、第１変動入力η１及び第２変動入力η２で構成される入力と、第１変動出力ξ１及び第２変動出力ξ２で構成される出力とが定義されている。摂動部Δは、一般化プラントＰの公称プラントＮ１から出力される第１変動入力η１に基づいて第１変動出力ξ１を生成し、この第１変動出力ξ１を公称プラントＮ１へ与える第１摂動部ΔＰ１と、一般化プラントＰの慣性補償部Ｎ２から出力される第２変動入力η２に基づいて第２変動出力ξ２を生成し、この第２変動出力ξ２を慣性補償部Ｎ２へ与える第２摂動部ΔＰ２と、を備える。
【００６６】
図６は、一般化プラントＰ及び摂動部Δの構成を示す図である。一般化プラントＰは、公称プラントＮ１と、慣性補償部Ｎ２と、複数の重み関数Ｗ１（ｓ），Ｗ２（ｓ）と、を組み合わせて構成される。摂動部Δは、公称プラントＮ１に含まれるモデルパラメータに対し変動を与える第１摂動部ΔＰ１と、慣性補償部Ｎ２に含まれるモデルパラメータに対し変動を与える第２摂動部ΔＰ２と、を備える。
【００６７】
図６の一般化プラントＰには、第１外乱入力ｗ１、第２外乱入力ｗ２、第３外乱入力ｗ３、第１評価出力ｚ１、第２評価出力ｚ２、第３評価出力ｚ３、制御入力ｕ、第１観測出力ｙ１、第２観測出力ｙ２、第１変動入力η１、第２変動入力η２、第１変動出力ξ１、及び第２変動出力ξ２から成る複数の入出力信号が定義されている。これら入出力信号と図１及び図２のダイナモメータシステムＳとの対応関係は以下の通りである。
【００６８】
第１外乱入力ｗ１は、一般化プラントＰへの入力信号であり、コントローラＫから出力される制御入力ｕに対する外乱に相当する。第２外乱入力ｗ２は、一般化プラントＰへの入力信号であり、慣性補償部Ｎ２に入力される上位トルク指令信号に相当する。第３外乱入力ｗ３は、一般化プラントＰへの入力信号であり、コントローラＫに入力される入力側軸トルク検出信号に対する外乱に相当する。
【００６９】
制御入力ｕは、コントローラＫから一般化プラントＰへの入力信号であり、入力側トルク電流指令信号に相当する。この制御入力ｕと第１外乱入力ｗ１とを合算したものは、公称プラントＮ１に入力される。第１観測出力ｙ１は、一般化プラントＰからコントローラＫへの入力信号であり、慣性補償部Ｎ２から出力される慣性補償トルク信号に相当する。第２観測出力ｙ２は、一般化プラントＰからコントローラＫへの入力信号であり、入力側軸トルク検出信号に相当する。この第２観測出力ｙ２には、公称プラントＮ１から出力される入力側軸トルク検出信号に相当する第３評価出力ｚ３と第３外乱入力ｗ３とを合算したものに値“１”を乗じたものが用いられる。
【００７０】
第１評価出力ｚ１は、一般化プラントＰの出力信号であり、重み付きのコントローラＫの入出力差分に相当する。この第１評価出力ｚ１には、コントローラＫへ入力される第１観測出力ｙ１からコントローラＫから出力される制御入力ｕを減算して得られる差分を、予め設定された第１重み関数Ｗ１（ｓ）で重み付けしたものが用いられる。
第２評価出力ｚ２は、一般化プラントＰの出力信号であり、重み付きのコントローラＫの出力に相当する。この第２評価出力ｚ２には、コントローラＫから出力される制御入力ｕを、予め設定された第２重み関数Ｗ２（ｓ）で重み付けしたものが用いられる。
第３評価出力ｚ３は、一般化プラントＰの出力信号であり、重み付きの入力側軸トルク検出信号に相当する。この第３評価出力ｚ３には、公称プラントＮ１から出力される入力側軸トルク検出信号が用いられる。
【００７１】
図７は、公称プラントＮ１の構成を示す図である。公称プラントＮ１は、図１のダイナモメータシステムＳにおいて、入力側トルク電流指令信号Ｔ１に応じたダイナモトルクから入力側軸トルク検出信号Ｔ１２に応じた軸トルクまでの入出力特性を模した入出力特性を備える。
【００７２】
図７に示すように、公称プラントＮ１には、入力側ダイナモメータと供試体と吸収側ダイナモメータとを直列に接続して構成されるダイナモメータシステムＳを多慣性系の運動方程式でモデル化することによって構築されたものが用いられる。図７には、公称プラントＮ１を、例えば慣性モーメントＪ１及び粘性摩擦係数Ｃｊ１を有する第１慣性体と、所定の第１公称慣性モーメントＪ２ｎ及び粘性摩擦係数Ｃｊ２を有する第２慣性体と、慣性モーメントＪ３及び粘性摩擦係数Ｃｊ３を有する第３慣性体とを、ばね係数Ｋ１２及びねじれ減衰係数Ｃ１２を有する第１軸体及びばね係数Ｋ２３及びねじれ減衰係数Ｃ２３を有する第２軸体で直列に連結して構成される３慣性系の運動方程式に基づいて構築した場合を示す。
【００７３】
ここで公称プラントＮ１において、慣性モーメントＪ１，Ｊ３、粘性摩擦係数Ｃｊ１，Ｃｊ２，Ｃｊ３、ばね係数Ｋ１２，Ｋ２３、及びねじれ減衰係数Ｃ１２，Ｃ２３の具体的な値は、予め定められた値が用いられる。また第１公称慣性モーメントＪ２ｎの具体的な値は、後に詳細に説明するように、設計しようとする共振抑制制御モジュール５４１〜５４６毎に定められた値が用いられる。
【００７４】
第１摂動部ΔＰ１は、公称プラントＮ１の入出力特性を定める複数のモデルパラメータ（Ｊ１，Ｊ２ｎ，Ｊ３，Ｃｊ１，Ｃｊ２，Ｃｊ３，Ｋ１２，Ｋ２３，Ｃ１２，Ｃ２３）のうちの１つである第１公称慣性モーメントＪ２ｎに対し変動を与える。より具体的には、公称プラントＮ１は、入力側連結軸に入力されるトルクに相当する第１変動入力η１に第１公称慣性モーメントＪ２ｎの逆数を乗算する公称値乗算部８１と、第１摂動部ΔＰ１の出力信号に相当する第１変動出力ξ１と公称値乗算部８１の出力信号とを合算する合算部８２と、を備える。
【００７５】
第１摂動部ΔＰ１は、公称値乗算部８１に対する第１変動入力η１が入力されると、第１変動出力ξ１を生成し、合算部８２へ入力する。これにより第１摂動部ΔＰ１は、第１公称慣性モーメントＪ２ｎの逆数に対し加法的変動を与える。すなわち、第１摂動部ΔＰ１において既知のアルゴリズムによって生成される有界変動をｄ１とすると、実対象の慣性モーメントＪ２ｎ〜は、下記式（２）によって表される。
１／Ｊ２ｎ〜＝１／Ｊ２ｎ＋ｄ１      （２）
【００７６】
図６に戻り、慣性補償部Ｎ２の構成について説明する。慣性補償部Ｎ２は、図２の入力側ダイナモメータ制御装置５の慣性補償器５２において、上位トルク指令信号Ｔ＊及び入力側軸トルク検出信号Ｔ１２から慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆまでの入出力特性を模した入出力特性を備える。
【００７７】
図６に示すように、慣性補償部Ｎ２は、第２外乱入力ｗ２から第２観測出力ｙ２を減算することによりトルク偏差信号を生成する減算部９１と、減算部９１によって生成されるトルク偏差信号に入力側ダイナモメータの慣性モーメントＪ１と所定の第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎとの慣性比（Ｊ１／Ｊｓｅｔ＿ｎ）を乗算することにより、第２変動入力η２を生成する慣性比乗算部９２と、第２摂動部ΔＰ２の出力信号に相当する第２変動出力ξ２と第２変動入力η２とを合算する合算部９３と、を備える。
【００７８】
ここで慣性補償部Ｎ２において、慣性モーメントＪ１の具体的な値は、公称プラントＮ１と同様に予め定められた値が用いられる。また第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの具体的な値は、後に詳細に説明するように、設計しようとする共振抑制制御モジュール５４１〜５４６毎に定められた値が用いられる。
【００７９】
第２摂動部ΔＰ２は、慣性補償部Ｎ２の入出力特性を定める複数のモデルパラメータのうちの１つである第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎに対し変動を与える。より具体的には、第２摂動部ΔＰ２は、慣性比乗算部９２から出力される第２変動入力η２が入力されると、第２変動出力ξ２を生成し、合算部９３へ入力する。これにより第２摂動部ΔＰ２は、第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの逆数に対し乗法的変動を与える。すなわち、第２摂動部ΔＰ２において既知のアルゴリズムによって生成される有界変動をｄ２とすると、実対象の慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎ〜は、下記式（３）によって表される。
Ｊ１／Ｊｓｅｔ＿ｎ〜＝（１＋ｄ２）×Ｊ１／Ｊｓｅｔ＿ｎ      （３）
【００８０】
図８は、以上のようなフィードバック制御系８を用いて各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６を設計する方法の具体的な手順を示すフローチャートである。
【００８１】
始めにＳ１では、オペレータは、コンピュータを用いることによって図５〜図７に示すように公称プラントＮ１、慣性補償部Ｎ２、第１摂動部ΔＰ１、第２摂動部ΔＰ２、及び重み関数Ｗ１（ｓ），Ｗ２（ｓ）を設定する。
【００８２】
次にＳ２では、オペレータは、第１公称慣性モーメントＪ２ｎ及び第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの値を、設計しようとする共振抑制制御モジュール５４１〜５４６に応じた値に設定する。
【００８３】
より具体的には、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの設定範囲のうち第１領域（図４参照）と関連付けられている第１共振抑制制御モジュール５４１を設計する場合、第１公称慣性モーメントＪ２ｎの値は、例えば、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔの下限値ＪｔｇｔＬと中間値Ｊｔｇｔ１との間に定められた低慣性設定値Ｊｔｇｔ＿ｎ１に設定され、第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの値は、例えば、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの上限値ＪｓｅｔＵと第１中間値Ｊｓｅｔ１との間に定められた高慣性設定値Ｊｓｅｔ＿ｎ１に設定される（図４参照）。
【００８４】
また設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの設定範囲のうち第２領域（図４参照）と関連付けられている第２共振抑制制御モジュール５４２を設計する場合、第１公称慣性モーメントＪ２ｎの値は、例えば、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔの下限値ＪｔｇｔＬと中間値Ｊｔｇｔ１との間に定められた低慣性設定値Ｊｔｇｔ＿ｎ１に設定され、第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの値は、例えば、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの第１中間値Ｊｓｅｔ１と第２中間値Ｊｓｅｔ２との間に定められた中慣性設定値Ｊｓｅｔ＿ｎ２に設定される（図４参照）。
【００８５】
また設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの設定範囲のうち第３領域（図４参照）と関連付けられている第３共振抑制制御モジュール５４３を設計する場合、第１公称慣性モーメントＪ２ｎの値は、例えば、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔの下限値ＪｔｇｔＬと中間値Ｊｔｇｔ１との間に定められた低慣性設定値Ｊｔｇｔ＿ｎ１に設定され、第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの値は、例えば、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの第２中間値Ｊｓｅｔ２と下限値ＪｓｅｔＬとの間に定められた低慣性設定値Ｊｓｅｔ＿ｎ３に設定される（図４参照）。
【００８６】
また設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの設定範囲のうち第４領域（図４参照）と関連付けられている第４共振抑制制御モジュール５４４を設計する場合、第１公称慣性モーメントＪ２ｎの値は、例えば、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔの中間値Ｊｔｇｔ１と上限値ＪｔｇｔＵとの間に定められた高慣性設定値Ｊｔｇｔ＿ｎ２に設定され、第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの値は、例えば、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの上限値ＪｓｅｔＵと第１中間値Ｊｓｅｔ１との間に定められた高慣性設定値Ｊｓｅｔ＿ｎ１に設定される（図４参照）。
【００８７】
また設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの設定範囲のうち第５領域（図４参照）と関連付けられている第５共振抑制制御モジュール５４５を設計する場合、第１公称慣性モーメントＪ２ｎの値は、例えば、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔの中間値Ｊｔｇｔ１と上限値ＪｔｇｔＵとの間に定められた高慣性設定値Ｊｔｇｔ＿ｎ２に設定され、第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの値は、例えば、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの第１中間値Ｊｓｅｔ１と第２中間値Ｊｓｅｔ２との間に定められた中慣性設定値Ｊｓｅｔ＿ｎ２に設定される（図４参照）。
【００８８】
また設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの設定範囲のうち第６領域（図４参照）と関連付けられている第６共振抑制制御モジュール５４６を設計する場合、第１公称慣性モーメントＪ２ｎの値は、例えば、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔの中間値Ｊｔｇｔ１と上限値ＪｔｇｔＵとの間に定められた高慣性設定値Ｊｔｇｔ＿ｎ２に設定され、第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎの値は、例えば、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの第２中間値Ｊｓｅｔ２と下限値ＪｓｅｔＬとの間に定められた低慣性設定値Ｊｓｅｔ＿ｎ３に設定される（図４参照）。
【００８９】
次にＳ３では、オペレータは、第１摂動部ΔＰ１及び第２摂動部ΔＰ２によって第１公称慣性モーメントＪ２ｎ及び第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎに与える変動範囲を、設計しようとする共振抑制制御モジュール５４１〜５４６に応じた範囲に設定する。
【００９０】
より具体的には、第１領域と関連付けられる第１共振抑制制御モジュール５４１を設計する場合、上記式（２）で与えられる実対象の慣性モーメントＪ２ｎ〜が、下限値ＪｔｇｔＬ以上かつ中間値Ｊｔｇｔ１未満の低慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第１摂動部ΔＰ１によって生成される有界変動ｄ１を設定する。またこの場合、上記式（３）で与えられる実対象の慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎ〜が、上限値ＪｓｅｔＵ以下かつ第１中間値Ｊｓｅｔ１以上の高慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第２摂動部ΔＰ２によって生成される有界変動ｄ２を設定する。
【００９１】
また第２領域と関連付けられる第２共振抑制制御モジュール５４２を設計する場合、上記式（２）で与えられる実対象の慣性モーメントＪ２ｎ〜が、下限値ＪｔｇｔＬ以上かつ中間値Ｊｔｇｔ１未満の低慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第１摂動部ΔＰ１によって生成される有界変動ｄ１を設定する。またこの場合、上記式（３）で与えられる実対象の慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎ〜が、第１中間値Ｊｓｅｔ１未満かつ第２中間値Ｊｓｅｔ２以上の中慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第２摂動部ΔＰ２によって生成される有界変動ｄ２を設定する。
【００９２】
また第３領域と関連付けられる第３共振抑制制御モジュール５４３を設計する場合、上記式（２）で与えられる実対象の慣性モーメントＪ２ｎ〜が、下限値ＪｔｇｔＬ以上かつ中間値Ｊｔｇｔ１未満の低慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第１摂動部ΔＰ１によって生成される有界変動ｄ１を設定する。またこの場合、上記式（３）で与えられる実対象の慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎ〜が、第２中間値Ｊｓｅｔ２未満かつ下限値ＪｓｅｔＬ以上の低慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第２摂動部ΔＰ２によって生成される有界変動ｄ２を設定する。
【００９３】
また第４領域と関連付けられる第４共振抑制制御モジュール５４４を設計する場合、上記式（２）で与えられる実対象の慣性モーメントＪ２ｎ〜が、中間値Ｊｔｇｔ１以上かつ上限値ＪｔｇｔＵ以下の高慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第１摂動部ΔＰ１によって生成される有界変動ｄ１を設定する。またこの場合、上記式（３）で与えられる実対象の慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎ〜が、上限値ＪｓｅｔＵ以下かつ第１中間値Ｊｓｅｔ１以上の高慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第２摂動部ΔＰ２によって生成される有界変動ｄ２を設定する。
【００９４】
また第５領域と関連付けられる第５共振抑制制御モジュール５４５を設計する場合、上記式（２）で与えられる実対象の慣性モーメントＪ２ｎ〜が、中間値Ｊｔｇｔ１以上かつ上限値ＪｔｇｔＵ以下の高慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第１摂動部ΔＰ１によって生成される有界変動ｄ１を設定する。またこの場合、上記式（３）で与えられる実対象の慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎ〜が、第１中間値Ｊｓｅｔ１未満かつ第２中間値Ｊｓｅｔ２以上の中慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第２摂動部ΔＰ２によって生成される有界変動ｄ２を設定する。
【００９５】
また第６領域と関連付けられる第６共振抑制制御モジュール５４６を設計する場合、上記式（２）で与えられる実対象の慣性モーメントＪ２ｎ〜が、中間値Ｊｔｇｔ１以上かつ上限値ＪｔｇｔＵ以下の高慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第１摂動部ΔＰ１によって生成される有界変動ｄ１を設定する。またこの場合、上記式（３）で与えられる実対象の慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎ〜が、第２中間値Ｊｓｅｔ２未満かつ下限値ＪｓｅｔＬ以上の低慣性範囲を包含する範囲にわたって変動するように第２摂動部ΔＰ２によって生成される有界変動ｄ２を設定する。
【００９６】
Ｓ４では、オペレータは、以上のようにして構築された公称プラントＮ１、慣性補償部Ｎ２、第１摂動部ΔＰ１、第２摂動部ΔＰ２、及びコントローラＫを組み合わせて構成されるフィードバック制御系８において、ロバスト安定性が実現するように定められた所定の設計条件が満たされるように、コンピュータによってコントローラＫを設計する。より具体的には、このようなコントローラＫは、例えばコンピュータ上でＤ−Ｋイタレーション法に基づく反復演算を行うことによって導出される。
【００９７】
Ｓ５では、Ｓ４において設計されたコントローラＫをデジタルシグナルプロセッサに実装することによって共振抑制制御モジュール５４１〜５４６を設計する。
【００９８】
次に、以上のような複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６を搭載する本実施形態に係る入力側ダイナモメータ制御装置５の共振抑制効果を検証するために行ったシミュレーションの結果について、図９及び図１０を参照しながら説明する。
【００９９】
このシミュレーションでは、入力側ダイナモメータ制御装置５を用いて加振制御を行った。より具体的には、この加振制御では、入力側ダイナモメータ制御装置５へ入力する上位トルク指令信号を加振するとともに、この上位トルク指令信号の加振周波数を、所定時間かけて共振周波数を含む所定の範囲内で変化させた。またこのシミュレーションでは、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔを、低慣性範囲（ＪｔｇｔＬ〜Ｊｔｇｔ１）内に定められたａ１，ａ２，ａ３及び高慣性範囲（Ｊｔｇｔ１〜ＪｔｇｔＵ）内に定められたａ４，ａ５の５点（ａ１＜ａ２＜ａ３＜ａ４＜ａ５）で変化させ、電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔを、低慣性範囲（Ｊｓｅｔ２〜ＪｓｅｔＬ）内に定められたｂ１、ｂ２、中慣性範囲（Ｊｓｅｔ１〜Ｊｓｅｔ２）内に定められたｂ３、及び高慣性範囲（ＪｓｅｔＵ〜Ｊｓｅｔ１）内に定められたｂ４，ｂ５の５点（ｂ１＜ｂ２＜ｂ３＜ｂ４＜ｂ５）で変化させ、各々の組み合わせで加振制御を行った。
【０１００】
図９は、上記加振制御の実行時における入力側トルク電流指令信号及び入力側軸トルク検出信号の時間変化を示す図である。図９において横軸は時間であり、縦軸はトルクである。
図１０は、上記加振制御の実行時における軸速度及び電気慣性制御が理想的に機能している場合における軸速度の応答を示す図である。図１０において横軸は時間であり、縦軸は速度である。なお図１０では、理想的な軸速度の応答を破線で示す。
【０１０１】
供試体慣性設定値Ｊｔｇｔをａ１，ａ２，ａ３としかつ電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔをｂ１，ｂ２とした場合、第３領域と関連付けられた第３共振抑制制御モジュール５４３が制御回路に組み込まれる。供試体慣性設定値Ｊｔｇｔをａ１，ａ２，ａ３としかつ電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔをｂ３とした場合、第２領域と関連付けられた第２共振抑制制御モジュール５４２が制御回路に組み込まれる。供試体慣性設定値Ｊｔｇｔをａ１，ａ２，ａ３としかつ電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔをｂ４，ｂ５とした場合、第１領域と関連付けられた第１共振抑制制御モジュール５４１が制御回路に組み込まれる。
【０１０２】
供試体慣性設定値Ｊｔｇｔをａ４，ａ５としかつ電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔをｂ１，ｂ２とした場合、第６領域と関連付けられた第６共振抑制制御モジュール５４６が制御回路に組み込まれる。供試体慣性設定値Ｊｔｇｔをａ４，ａ５としかつ電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔをｂ３とした場合、第５領域と関連付けられた第５共振抑制制御モジュール５４５が制御回路に組み込まれる。供試体慣性設定値Ｊｔｇｔをａ４，ａ５としかつ電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔをｂ４，ｂ５とした場合、第４領域と関連付けられた第４共振抑制制御モジュール５４４が制御回路に組み込まれる。
【０１０３】
共振抑制制御を行わない場合、加振制御における加振周波数を、共振周波数を含む範囲内で変化させると、入力側トルク電流指令信号や入力側軸トルク検出信号の振幅が大きく増加するおそれがある。これに対し本実施形態に係る入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、図９に示すように、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔを設定範囲内でどのように変化させても、入力側トルク電流指令信号及び入力側軸トルク検出信号の振幅が大きく増加することはない。すなわち入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の中から適したモジュールを設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせに応じて選択することにより、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔをどのように設定しても常に適切な共振抑制制御機能を発揮することができる。
【０１０４】
また本実施形態に係る入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、図１０に示すように、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔを設定範囲内でどのように変化させても、軸速度を理想的な軸速度に近づけることができる。すなわち入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の中から適したモジュールを設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせに応じて選択することにより、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔをどのように設定しても常に適切な共振抑制制御機能を発揮しつつ、精度良く電気慣性制御を実現できる。
【０１０５】
本実施形態に係る入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、以下の効果を奏する。
（１）入力側ダイナモメータ制御装置５では、慣性補償器５２によって上位トルク指令信号Ｔ＊と入力側軸トルク検出信号Ｔ１２とに基づいて、設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬した慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆを生成する。慣性補償器５２では、このように入力側軸トルク検出信号Ｔ１２を直接フィードバックして慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆを生成することにより、入力側ダイナモメータ１１では設定慣性を有する慣性体の挙動を精度良く模擬することが可能となる。また入力側ダイナモメータ制御装置５の共振抑制制御器５３は、慣性補償器５２によって得られる慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆと入力側軸トルク検出信号Ｔ１２とを用いることによって、供試体Ｗと入力側ダイナモメータ１１とを含む機械系の共振を抑制するように入力側トルク電流指令信号Ｔ１を生成する。これにより入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、上記機械系における共振現象による不安定化を防止しながら、制御応答を高帯域まで拡げることが可能となる。
【０１０６】
また共振抑制制御器５３は、共振抑制制御機能を有しかつそれぞれ異なる入出力特性を有する複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６と、設定値取得部５８によって取得した設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔに基づいて複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６のうち１つを選択するセレクタ５５と、を備え、このセレクタ５５によって選択された共振抑制制御モジュールに慣性補償トルク信号Ｔｒｅｆと入力側軸トルク検出信号Ｔ１２とを入力し、この選択された共振抑制制御モジュールで生成された入力側トルク電流指令信号Ｔ１を入力側インバータ２１へ入力する。換言すれば、共振抑制制御器５３では、共振抑制制御機能を有する複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６を予め準備しておき、これら複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の中から設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔに応じて選択したものを制御回路に組み込む。したがって入力側ダイナモメータ制御装置５では、それぞれ汎用性は低いが制御応答は高い複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６を設計しておき、これら複数の共振抑制制御モジュール５４１〜５４６の中から設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔに応じたものを組み込むことができるので、供試体Ｗや設定慣性が変更された場合であっても制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【０１０７】
（２）入力側ダイナモメータ制御装置５において、設定値取得部５８は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの両方を取得し、セレクタ５５は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせが制御モジュール選択部５５１によって関連付けられる共振抑制制御モジュールを選択する。したがって入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔに応じた適切な共振抑制制御モジュールを組み込み、制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【０１０８】
（３）入力側ダイナモメータ制御装置５において、各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６は、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔが制御モジュール選択部５５１によって関連付けられる範囲に属する場合には、所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計される。よって入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、供試体Ｗや設定慣性が変更された場合であっても制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【０１０９】
（４）入力側ダイナモメータ制御装置５において、共振抑制制御モジュールには、公称プラントＮ１及び慣性補償部Ｎ２を含む一般化プラントＰと、第１摂動部ΔＰ１と、第２摂動部ΔＰ２と、一般化プラントＰに対するコントローラＫと、を備えるフィードバック制御系８において、所定の設計条件を満たすようにコンピュータによって設計されたコントローラＫが用いられる。入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、以上のような一般化プラントＰに基づく設計方法によって設計されたコントローラＫを、共振抑制制御を実現するための共振抑制制御モジュールとして利用することにより、制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【０１１０】
（５）入力側ダイナモメータ制御装置５において、各共振抑制制御モジュール５４１〜５４６には、フィードバック制御系８において、第１摂動部ΔＰ１によって第１公称慣性モーメントＪ２ｎに対し変動を与える範囲及び第２摂動部ΔＰ２によって第２公称慣性モーメントＪｓｅｔ＿ｎに対し変動を与える範囲をそれぞれ変えることによって設計されたコントローラＫが用いられる。したがって入力側ダイナモメータ制御装置５によれば、設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔに応じた適切な共振抑制制御モジュールを組み込み、制御応答の高い電気慣性制御を行うことができる。
【０１１１】
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の趣旨の範囲内で、細部の構成を適宜変更してもよい。
【０１１２】
例えば上記実施形態では、設定値取得部５８によって供試体慣性設定値Ｊｔｇｔ及び電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの両方を取得し、これら設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせに基づいて１つの共振抑制制御モジュールを選択する場合について説明したが、本発明はこれに限らない。設定値取得部では、供試体慣性設定値Ｊｔｇｔ及び電気慣性制御設定値Ｊｓｅｔの何れかのみを取得し、この取得した設定値に基づいて１つの共振抑制制御モジュールを選択してもよい。
【０１１３】
また上記実施形態では、図４に示す設定マップによって設定値Ｊｔｇｔ，Ｊｓｅｔの組み合わせと共振抑制制御モジュール５４１〜５４６のうちの１つとを関連付けたが、関連付け手段の形式はこれに限らない。関連付け手段の形式は、図４に示すようなマップに限らず、テーブル、演算式、及びニューラルネットワーク等を用いてもよい。
【０１１４】
また上記実施形態では、本発明の電気慣性制御装置を、ドライブトレインである供試体Ｗの入力軸Ｗｉに接続された入力側ダイナモメータ１１を制御する入力側ダイナモメータ制御装置５に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の電気慣性制御装置は、供試体Ｗの出力軸Ｗｏに接続された吸収側ダイナモメータ１２を制御する吸収側ダイナモメータ制御装置６に適用することもできる。上述のように電気慣性制御装置を入力側ダイナモメータ１１に適用した場合、設定慣性は、供試体Ｗを搭載する完成車両において入力軸Ｗｉに接続されるエンジンや駆動モータ等の動力発生源の慣性モーメントに相当する。これに対し電気慣性制御装置を吸収側ダイナモメータ制御装置６に適用した場合、設定慣性は、供試体Ｗを搭載する完成車両において、出力軸Ｗｏに作用する車重に相当する。また本発明の電気慣性制御装置は、入力側ダイナモメータ制御装置５及び吸収側ダイナモメータ制御装置６の両方に適用してもよい。
【０１１５】
また上記実施形態では、本発明の電気慣性制御装置を、ドライブトレインベンチシステムに適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らない。本発明の電気慣性制御装置は、ドライブトレインベンチシステムに限らずエンジンベンチシステム等、他のダイナモメータシステムに適用することもできる。
【符号の説明】
【０１１６】
Ｓ…ダイナモメータシステム
Ｗ…供試体
Ｗｉ…入力軸（軸）
Ｗｏ…出力軸（軸）
Ｓ１…入力側連結軸（連結軸）
１１…入力側ダイナモメータ（ダイナモメータ）
２１…入力側インバータ（インバータ）
４１…入力側軸トルクセンサ（軸トルクセンサ）
５…入力側ダイナモメータ制御装置（電気慣性制御装置）
５２…慣性補償器
５３…共振抑制制御器
５４１，５４２，５４３，５４４，５４５，５４６…共振抑制制御モジュール（制御モジュール）
５５…セレクタ
５５１…制御モジュール選択部（関連付け手段）
５８…設定値取得部
【図１】
2020076626.tif 000003
【図２】
2020076626.tif 000004
【図３】
2020076626.tif 000005
【図４】
2020076626.tif 000006
【図５】
2020076626.tif 000007
【図６】
2020076626.tif 000008
【図７】
2020076626.tif 000009
【図８】
2020076626.tif 000010
【図９】
2020076626.tif 000011
【図１０】
2020076626.tif 000012
【図１１】
2020076626.tif 000013
【図１２】
2020076626.tif 000014
【手続補正書】
【提出日】令和2年1月9日(2020.1.9)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
軸を備える供試体と、前記軸と連結軸を介して接続されたダイナモメータと、トルク電流指令信号に応じて前記ダイナモメータに電力を供給するインバータと、前記連結軸に発生する軸トルクに応じた軸トルク検出信号を発生する軸トルクセンサと、を備えるダイナモメータシステムにおいて、前記ダイナモメータによって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬する電気慣性制御装置であって、
上位トルク指令信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記慣性体の挙動を模擬した慣性補償トルク信号を生成する慣性補償器と、
前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記供試体と前記ダイナモメータとを含む機械系の共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成する共振抑制制御器と、
前記設定慣性の設定値及び供試体慣性の設定値の両方を取得する設定値取得部と、を備え、
前記共振抑制制御器は、前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて前記共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成しかつそれぞれ異なる入出力特性を有する複数の制御モジュールと、前記設定値取得部によって取得した前記設定慣性の設定値及び前記供試体慣性の設定値に基づいて前記複数の制御モジュールのうち１つを選択するセレクタと、を備え、前記セレクタによって選択された制御モジュールに前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とを入力し、当該選択された制御モジュールで生成されたトルク電流指令信号を前記インバータへ入力することを特徴とする電気慣性制御装置。
【請求項２】
前記セレクタは、前記設定慣性の値及び前記供試体慣性の値の組み合わせが属する範囲と前記複数の制御モジュールのうちの１つとを関連付ける関連付け手段を備え、前記設定値取得部によって取得した設定値の組み合わせが前記関連付け手段によって関連付けられる制御モジュールを選択することを特徴とする請求項１に記載の電気慣性制御装置。
【請求項３】
前記各制御モジュールは、前記設定慣性の値及び前記供試体慣性の値が前記関連付け手段によって関連付けられる範囲に属する場合には所定の要求制御性能以上の制御性能を安定して発揮するように設計されることを特徴とする請求項２に記載の電気慣性制御装置。
【請求項４】
前記制御モジュールは、
制御対象の入出力特性を模した公称プラント及び前記慣性補償器の入出力特性を模した慣性補償部を含む一般化プラントと、前記公称プラントに含まれる供試体慣性パラメータに対し変動を与える供試体慣性摂動部と、前記慣性補償部に含まれる設定慣性パラメータに対し変動を与える設定慣性摂動部と、前記一般化プラントからの出力に基づいて前記一般化プラントへの入力を与えるコントローラと、を備えるフィードバック制御系において、所定の設計条件を満たすようにコンピュータによって設計された前記コントローラであることを特徴とする請求項２又は３に記載の電気慣性制御装置。
【請求項５】
前記各制御モジュールは、前記フィードバック制御系において、前記供試体慣性摂動部によって前記供試体慣性パラメータに対し変動を与える範囲及び前記設定慣性摂動部によって前記設定慣性パラメータに対し変動を与える範囲をそれぞれ変えることによって設計された前記コントローラであることを特徴とする請求項４に記載の電気慣性制御装置。
【請求項６】
軸を備える供試体と、前記軸と連結軸を介して接続されたダイナモメータと、トルク電流指令信号に応じて前記ダイナモメータに電力を供給するインバータと、前記連結軸に発生する軸トルクに応じた軸トルク検出信号を発生する軸トルクセンサと、を備えるダイナモメータシステムにおいて、前記ダイナモメータによって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬する電気慣性制御装置であって、
上位トルク指令信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記慣性体の挙動を模擬した慣性補償トルク信号を生成する慣性補償器と、
前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記供試体と前記ダイナモメータとを含む機械系の共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成する共振抑制制御器と、
前記設定慣性の設定値を取得する設定値取得部と、を備え、
前記共振抑制制御器は、前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて前記共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成しかつそれぞれ異なる入出力特性を有する複数の制御モジュールと、前記設定値取得部によって取得した設定値に基づいて前記複数の制御モジュールのうち１つを選択するセレクタと、を備え、前記セレクタによって選択された制御モジュールに前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とを入力し、当該選択された制御モジュールで生成されたトルク電流指令信号を前記インバータへ入力し、
前記制御モジュールは、制御対象の入出力特性を模した公称プラント及び前記慣性補償器の入出力特性を模した慣性補償部を含む一般化プラントと、前記慣性補償部に含まれる設定慣性パラメータに対し変動を与える設定慣性摂動部と、前記一般化プラントからの出力に基づいて前記一般化プラントへの入力を与えるコントローラと、を備えるフィードバック制御系において、所定の設計条件を満たすようにコンピュータによって設計された前記コントローラであり、
前記各制御モジュールは、前記フィードバック制御系において前記設定慣性摂動部によって前記設定慣性パラメータに対し変動を与える範囲をそれぞれ変えることによって設計された前記コントローラであることを特徴とする電気慣性制御装置。
【請求項７】
軸を備える供試体と、前記軸と連結軸を介して接続されたダイナモメータと、トルク電流指令信号に応じて前記ダイナモメータに電力を供給するインバータと、前記連結軸に発生する軸トルクに応じた軸トルク検出信号を発生する軸トルクセンサと、を備えるダイナモメータシステムにおいて、前記ダイナモメータによって所定の設定慣性を有する慣性体の挙動を模擬する電気慣性制御装置であって、
上位トルク指令信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記慣性体の挙動を模擬した慣性補償トルク信号を生成する慣性補償器と、
前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて、前記供試体と前記ダイナモメータとを含む機械系の共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成する共振抑制制御器と、
供試体慣性の設定値を取得する設定値取得部と、を備え、
前記共振抑制制御器は、前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とに基づいて前記共振を抑制するように前記トルク電流指令信号を生成しかつそれぞれ異なる入出力特性を有する複数の制御モジュールと、前記設定値取得部によって取得した設定値に基づいて前記複数の制御モジュールのうち１つを選択するセレクタと、を備え、前記セレクタによって選択された制御モジュールに前記慣性補償トルク信号と前記軸トルク検出信号とを入力し、当該選択された制御モジュールで生成されたトルク電流指令信号を前記インバータへ入力し、
前記制御モジュールは、制御対象の入出力特性を模した公称プラントを含む一般化プラントと、前記公称プラントに含まれる供試体慣性パラメータに対し変動を与える供試体慣性摂動部と、前記一般化プラントからの出力に基づいて前記一般化プラントへの入力を与えるコントローラと、を備えるフィードバック制御系において、所定の設計条件を満たすようにコンピュータによって設計された前記コントローラであり、
前記各制御モジュールは、前記フィードバック制御系において前記供試体慣性摂動部によって前記供試体慣性パラメータに対し変動を与える範囲をそれぞれ変えることによって設計された前記コントローラであることを特徴とする電気慣性制御装置。
【請求項８】
前記供試体は、入力軸に入力された動力を変速して出力軸に伝達する車両用ドライブトレインであり、
前記ダイナモメータは、前記連結軸を介して前記入力軸に接続されていることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の電気慣性制御装置。
【請求項９】
前記供試体は、入力軸に入力された動力を変速して出力軸に伝達する車両用ドライブトレインであり、
前記ダイナモメータは、前記連結軸を介して前記出力軸に接続されていることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の電気慣性制御装置。