(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と前記エンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと第１の行列との積と、前記排気循環器のバルブ開度と前記可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における前記第１の行列と前記第２の行列とを用いて前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態を状態オブザーバによって推定し、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値と併せて状態ベクトルを生成するステップと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた前記新気量の目標値及び前記吸気圧の目標値と、生成した前記状態ベクトルとから、前記第１の行列と前記第２の行列とから得られる行列を用いてモデル予測制御を実施することで、前記排気循環器のバルブ開度の操作量と前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
をプロセッサに実行させ、
前記第１の行列により、前記状態ベクトルに含まれる要素間の相互作用を表し、
前記第２の行列が、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に影響を与える干渉要素とを含む、前記エンジンの状態方程式における行列と、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、前記むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と
を含む、エンジン制御プログラム。
【請求項２】
前記第１の行列が、
前記吸気圧が前記新気量に影響を与える干渉要素と前記新気量が前記吸気圧に影響を与える干渉要素とを含む、前記エンジンの状態方程式における行列と、
前記吸気圧に関する内部状態が前記新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素と前記新気量に関する内部状態が前記吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、前記むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と、
前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態が前記新気量に影響を与える干渉要素、及び前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態が前記吸気圧に影響を与える干渉要素と
を含む請求項１記載のエンジン制御プログラム。
【請求項３】
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じて前記第１の行列及び前記第２の行列を更新するステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための請求項１又は２記載のエンジン制御プログラム。
【請求項４】
前記第１の行列及び前記第２の行列が、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じて変化するむだ時間の補償量に応じて算出される
請求項３記載のエンジン制御プログラム。
【請求項５】
前記モデル予測制御の処理が、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の時系列値が、前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノイズターボのノズル開度の飽和による制約条件を満たすか判断するステップと、
前記制約条件が満たされないと判断された場合には、前記制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の時系列値を計算し直すステップと、
を含む請求項１記載のエンジン制御プログラム。
【請求項６】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と前記エンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと第１の行列との積と、前記排気循環器のバルブ開度と前記可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における前記第１の行列と前記第２の行列とを用いて前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態を状態オブザーバによって推定し、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値と併せて状態ベクトルを生成するステップと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた前記新気量の目標値及び前記吸気圧の目標値と、生成した前記状態ベクトルとから、前記第１の行列と前記第２の行列とから得られる行列を用いてモデル予測制御を実施することで、前記排気循環器のバルブ開度の操作量と前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
を含み、
前記第１の行列により、前記状態ベクトルに含まれる要素間の相互作用を表し、
前記第２の行列が、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に影響を与える干渉要素とを含む、前記エンジンの状態方程式における行列と、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、前記むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と
を含む、エンジン制御方法。
【請求項７】
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、
前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と前記エンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと第１の行列との積と、前記排気循環器のバルブ開度と前記可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における前記第１の行列と前記第２の行列とを用いて前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態を推定し、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値と併せて状態ベクトルを生成する状態オブザーバと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた前記新気量の目標値及び前記吸気圧の目標値と、生成した前記状態ベクトルとから、前記第１の行列と前記第２の行列とから得られる行列を用いてモデル予測制御を実施することで、前記排気循環器のバルブ開度の操作量と前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するモデル予測制御部と、
を有し、
前記第１の行列により、前記状態ベクトルに含まれる要素間の相互作用を表し、
前記第２の行列が、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に影響を与える干渉要素とを含む、前記エンジンの状態方程式における行列と、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、前記むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と
を含む、エンジン制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本技術は、エンジンの制御技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年のディーゼルエンジンにおいては、エミッションの低減と燃費の向上を目的として、新気量（ＭＡＦ：Mass Air Flow）及び吸気圧（ＭＡＰ：Manifold Air Pressure）が吸気系制御器により最適に制御されている。
【０００３】
一般的に、図１に示すように、ディーゼルエンジンの吸気制御系は、吸気圧制御系と新気量制御系を含み、吸気圧と新気量は、互いに独立に制御されている。吸気圧制御系は、排気中のスス（ＰＭ：Particulate Matter）を低減するために、可変ノズルターボＶＮＴ（Variable Nozzle Turbo）のノズル径を制御して吸気圧を吸気圧目標値に追従するようにコントロールしている。一方、新気量制御系は、排気中の窒素酸化物（ＮＯｘ）を低減するために、排気をシリンダ内に再循環させる排気循環器ＥＧＲ（Exhaust Gas Recirculation）のバルブ開度を制御して新気量を新気量目標値に追従するようにコントロールしている。
【０００４】
これらの制御系に対しては、後に述べる計画器において、運転条件（エンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量q）に応じて、最適な吸気圧及び新気量が目標値として、また最適なＶＮＴのノズル開度とＥＧＲのバルブ開度の基準値がフィードフォワード値として決定されて、吸気制御系に出力される。
【０００５】
従来、吸気圧制御系と新気量制御系は、図２のように独立に構成されていた（SISO: Single Input Single Output）。すなわち、吸気制御系は、上段の新気量制御系と下段の吸気圧制御系の２つを含む。新気量制御系は、ＥＧＲのバルブ開度を調節して新気量をコントロールしている。一方、吸気圧制御系は、ＶＮＴのノズル開度を調節して吸気圧をコントロールしている。具体的には、運転条件（燃料噴射量及びエンジン回転数の設定）が入力された計画器は、対応する新気量目標値及び吸気圧目標値とＥＧＲ基準値及びＶＮＴ基準値とを出力する。そして、新気量制御器は、新気量目標値と新気量測定値との差に応じて操作量を出力する。そうすると、当該操作量とＥＧＲ基準値との和がＥＧＲのバルブ開度としてエンジンに入力される。一方、吸気圧制御器は、吸気圧目標値と吸気圧測定値との差に応じて操作量を出力する。そうすると、当該操作量とＶＮＴ基準値との和がＶＮＴのノズル開度としてエンジンに入力される。
【０００６】
しかしながら、エンジンは干渉要素を有する。すなわちＶＮＴのノズル開度に応じて新気量が変化したり、ＥＧＲのバルブ開度に応じて吸気圧が変化したりする。従って、吸気圧と新気量を同時に目標に追従させることが難しい。このため、図３のように、新気量の誤差に応じてＶＮＴノズル開度を変化させるための第１干渉補償と吸気圧の誤差に応じてＥＧＲバルブ開度を変化させるための第２干渉補償を設けて、２つの制御系の干渉を補償する。この干渉補償に加えて、ＶＮＴノズル開度及びＥＧＲバルブ開度の操作量に飽和がある場合に適用可能な協調制御系（ＭＩＭＯ：Multi Input Multi Output。多入力多出力制御系。２入力２出力を含む。）が提案されている。そして、このような協調制御系において、制御系に干渉があり且つ飽和のある場合に有効なモデル予測制御理論による制御系も提案されている。
【０００７】
図４を用いてモデル予測制御について説明する。時刻ｋにおける目標値ｓが設定されると、制御対象であるプラントからの、時刻ｋにおける観測軌道ｙ（ｋ）（＝状態ｘ（ｋ））に応じて、予測区間Ｎにおける参照軌道ｒ（ｋ）（実質的な目標値であるから目標値ｒ（ｋ）とも記す。）を算出する。この参照軌道ｒ（ｋ）にできるだけ近付くように、時刻ｋから制御区間Ｈｕにおける操作量ｕ（ｋ）、ｕ（ｋ＋１）、．．．ｕ（ｋ＋Ｈｕ−１）を算出する。但し、Ｈｕ＝Ｎの場合もある。そして、操作量ｕ（ｋ）のみを採用してプラントに出力する。以下、時刻ｋ＋１以降同様の処理を実施する。
【０００８】
また、吸気制御系において、ＥＧＲやＶＮＴの応答遅れや、ＭＡＦセンサやＭＡＰセンサの反応遅れなどのむだ時間が存在する。図５にエンジン特性の模式図を示す。エンジン特性には、ＥＧＲバルブ開度の指令値に対して、応答遅れ等によるむだ時間特性と新気量特性とが含まれている。また、ＶＮＴノズル開度の指令値に対して、応答遅れ等によるむだ時間特性と吸気圧特性とが含まれている。さらに、ＥＧＲバルブ開度の指令値に対して、むだ時間特性と新気量特性に作用する干渉特性も含まれている。同様に、ＶＮＴノズル開度の指令値に対して、むだ時間特性と吸気圧特性に作用する干渉特性も含まれている。これらのむだ時間によって、応答が遅れたり制御系が不安定になったりして、排気ガス中の微粒子物質や窒素酸化物が増加してしまう。
【０００９】
このようなむだ時間に対処するための技術としては、非線形、パラメータ変動、時変及び未知外乱を有する１入力１出力系に対して、１次遅れの制御対象に、むだ時間を１次のパディ近似によって線形近似し、さらにステップ外乱モデルを入れて定式化し、スライディングモード制御と外乱推定オブザーバを併用した制御系が提案されている。また、多入力多出力系においては，パディ近似誤差補償形外乱オブザーバを用いて、むだ時間による遅れの補償を行っている。しかしながら、多入力多出力系については、相互干渉が無視されることを前提としている。また、モデル予測制御に対する適用については考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００７−１８２１７１号公報
【特許文献２】特開２００２−３１８６０２号公報
【特許文献３】特開２００４−２７０６５７号公報
【特許文献４】特開２００４−３６０５９１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
従って、本技術の目的は、吸気圧制御系と新気量制御系とが互いに干渉を生じる制御系において安定的な制御を行うためのモデル予測制御技術を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本エンジン制御方法は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、（Ｂ）吸気圧の測定値及び新気量の測定値とエンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される吸気圧に関する内部状態及び新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと第１の行列との積と、排気循環器のバルブ開度と可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における第１の行列と第２の行列とを用いて吸気圧に関する内部状態及び新気量に関する内部状態を状態オブザーバによって推定し、第２の状態ベクトルを生成するステップと、（Ｃ）燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた新気量の目標値及び吸気圧の目標値と、生成した第２の状態ベクトルと、第１の行列と第２の行列とから得られる行列とを用いてモデル予測制御を実施することで、排気循環器のバルブ開度の操作量と可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップとを含む。
【００１３】
そして、第１の行列により、状態ベクトルに含まれる要素間の相互作用を表し、第２の行列が、排気循環器のバルブ開度が吸気圧に影響を与える干渉要素と、可変ノズルターボのノズル開度が新気量に影響を与える干渉要素とを含む、エンジンの状態方程式における行列と、排気循環器のバルブ開度が吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素と、可変ノズルターボのノズル開度が新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列とを含む。
【発明の効果】
【００１４】
吸気圧制御系と新気量制御系とが互いに干渉を生じている制御系にモデル予測制御を適用した場合、安定的な制御を行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１は、エンジンの模式図である。
【図２】図２は、エンジンの従来の制御系を説明するためのブロック線図である。
【図３】図３は、他の従来の制御系を説明するためのブロック線図である。
【図４】図４は、モデル予測制御を説明するための図である。
【図５】図５は、むだ時間を説明するための図である。
【図６】図６は、本実施の形態における行列を説明するための図である。
【図７】図７は、本実施の形態におけるエンジンの模式図である。
【図８】図８は、第１の実施の形態におけるブロック線図である。
【図９】図９は、第１の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図１０】図１０は、第１の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図１１Ａ】図１１Ａは、燃料噴射量ｑの時間変化を表す図である。
【図１１Ｂ】図１１Ｂは、エンジン回転数ｒｐｍの時間変化を表す図である。
【図１１Ｃ】図１１Ｃは、新気量ＭＡＦの時間変化を表す図である。
【図１１Ｄ】図１１Ｄは、吸気圧ＭＡＰの時間変化を表す図である。
【図１１Ｅ】図１１Ｅは、ＥＧＲバルブ開度の操作量指令値の時間変化を表す図である。
【図１１Ｆ】図１１Ｆは、ＶＮＴノズル開度の操作量指令値の時間変化を表す図である。
【図１２】図１２は、第２の実施の形態におけるブロック線図である。
【図１３】図１３は、第２の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図１４】図１４は、第２の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図１５】図１５は、第３の実施の形態におけるブロック線図である。
【図１６】図１６は、第３の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図１７】図１７は、第３の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図１８】図１８は、第３の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図１９】図１９は、第４の実施の形態におけるブロック線図である。
【図２０】図２０は、第４の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図２１】図２１は、第４の実施の形態における処理フローを示す図である。
【図２２】図２２は、第５の実施の形態において導入される行列設定部の機能ブロック図である。
【図２３】図２３は、第５の実施の形態に係る処理フローを示す図である。
【図２４】図２４は、第５の実施の形態に係るブロック線図である。
【図２５】図２５は、エンジン制御装置の機能ブロック図である。
【図２６】図２６は、エンジン制御装置の機能ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
［実施の形態１］
一般的なプラント（例えばディーゼルエンジン）を状態方程式で表現すると以下のようになる。
【００１７】
【数１】
0005569426.tif 000002
【００１８】
ｘp（ｋ）は２次元の状態ベクトルを表し、ｕp（ｋ）は２次元の操作量ベクトル（又は入力ベクトル）を表し、ｙp（ｋ）は２次元測定出力ベクトルを表す。
【００１９】
ｘmaf（ｋ）は新気量、ｘmap（ｋ）は吸気圧、ｕegr（ｋ）はＥＧＲバルブ開度、ｕvnt（ｋ）はＶＮＴノズル開度を表す。
【００２０】
【数２】
0005569426.tif 000003
【００２１】
さらに、むだ時間が存在する場合を考える。その場合の状態方程式は以下のように表される。但し、ｌは、むだ時間分の遅延を表している。
【００２２】
【数３】
0005569426.tif 000004
【００２３】
一方、むだ時間要素ｅ-sτでは、状態方程式表現ができないため、パディ近似により線形化して表現することにする。そうすると、むだ時間要素ｅ-sτの２次のパディ近似による伝達関数表現は、以下のようになる。
【００２４】
【数４】
0005569426.tif 000005
【００２５】
むだ時間は、図５に示したように、新気量制御系のＥＧＲバルブ開度から新気量ＭＡＦへの直達項の係数τ11として、吸気圧制御系のＶＮＴノズル開度から吸気圧ＭＡＰへの直達項の係数τ22として、ＥＧＲバルブ開度から吸気圧ＭＡＰへの干渉項の係数τ12として、ＶＮＴノズル開度から新気量ＭＡＦへの干渉項の係数τ21として現れる。そしてそれらは異なる値を持つため、実際のエンジンの特性に合わせて設定する。なお、τ11乃至τ22をむだ時間補償量と記す。
【００２６】
（１−３）式を、周知の方法で連続系の状態方程式に変換して、さらに離散系の状態方程式に変換すると、以下のように表される。なお、τと以下で表す行列Ａd、Ｂd及びＣdとの関係式についてはエンジン制御装置内のメモリなどに保持しておく。
【００２７】
【数５】
0005569426.tif 000006
【００２８】
【数６】
0005569426.tif 000007
【００２９】
【数７】
0005569426.tif 000008
【００３０】
【数８】
0005569426.tif 000009
【００３１】
本実施の形態では、むだ時間のない系（（１−１）式）と、むだ時間要素をパディ近似したモデルの系（（１−４）式）とがカスケードに接続されていると考えて、その合成系を考える。そうすると、以下のように表される。
【００３２】
【数９】
0005569426.tif 000010
【００３３】
ここで（１−８）式を改めて書き直す。
【００３４】
【数１０】
0005569426.tif 000011
【００３５】
【数１１】
0005569426.tif 000012
【００３６】
【数１２】
0005569426.tif 000013
【００３７】
【数１３】
0005569426.tif 000014
【００３８】
（１−１１）式に含まれる行列Ａ及びＢは、吸気圧制御系と新気量制御系とで干渉がある制御系においてむだ時間を適切に取り扱う上で主要な役割を有している。図６に示すように、行列Ａにおける要素（１）は、ディーゼルエンジンの元々の状態方程式に含まれる行列Ａpであり、現時刻の新気量ＭＡＦが１単位時間後の新気量ＭＡＦに対して影響を与える要素ａ11と、現時刻の吸気圧ＭＡＰが１単位時間後の新気量ＭＡＦに対して影響を与える干渉要素ａ12と、現時刻の新気量ＭＡＦが１単位時間後の吸気圧ＭＡＰに対して影響を与える干渉要素ａ21と、現時刻の吸気圧ＭＡＰが１単位時間後の吸気圧ＭＡＰに対して影響を与える要素ａ22とを含む。
【００３９】
さらに、行列Ａにおける要素（２）は、むだ時間のパディ近似による状態方程式で導入された内部状態ｘmaf1が１単位時間後の新気量ＭＡＦに影響を与える要素ｂ11ｃ11と、内部状態ｘmap1が１単位時間後の吸気圧ＭＡＰに影響を与える要素ｂ21ｃ11を含む。これらは、むだ時間のパディ近似による状態方程式のＢd及びＣdに由来している。同様に、行列Ａにおける要素（３）は、むだ時間のパディ近似による状態方程式で導入された内部状態ｘmaf1が１単位時間後の吸気圧ＭＡＰに影響を与える要素ｂ12ｃ11と、内部状態ｘmap1が１単位時間後の吸気圧ＭＡＰに影響を与える要素ｂ22ｃ23を含む。これらは、むだ時間のパディ近似による状態方程式のＢd及びＣdに由来している。
【００４０】
さらに、行列Ａにおける要素（４）乃至（７）は、むだ時間のパディ近似による状態方程式における行列Ａdに由来する。そして、行列Ａにおける要素（４）は、現時刻の内部状態ｘmaf1及びｘmaf2が１単位時間後の内部状態ｘmaf1及びｘmaf2に影響を与える要素である。また、行列Ａの要素（５）は、現時刻の内部状態ｘmap1及びｘmap2が１単位時間後の内部状態ｘmaf1及びｘmaf2に影響を与える干渉要素である。また、行列Ａの要素（６）は、現時刻の内部状態ｘmaf1及びｘmaf2が１単位時間後の内部状態ｘmap1及びｘmap2に影響を与える干渉要素である。また、行列Ａの要素（７）は、現時刻の内部状態ｘmap1及びｘmap2が１単位時間後の内部状態ｘmap1及びｘmap2に影響を与える要素である。
【００４１】
さらに、行列Ｂにおける要素（８）は、エンジンの元々の状態方程式における行列Ｂpに由来する。そして、行列Ｂにおける要素（８）は、現時刻のＥＧＲバルブ開度の指令値ｕegrが１単位時間後の新気量に影響を与える要素ｂ11と、現時刻のＶＮＴノズル開度の指令値ｕvntが１単位時間後の新気量に影響を与える干渉要素ｂ12と、現時刻のＥＧＲバルブ開度の指令値ｕegrが１単位時間後の吸気圧に影響を与える干渉要素ｂ21と、現時刻のＶＮＴノズル開度の指令値ｕvntが１単位時間後の吸気圧に影響を与える要素ｂ22とを含む。
【００４２】
さらに、行列Ｂにおける要素（９）乃至（１２）は、むだ時間のパディ近似による状態方程式における行列Ｂdに由来する。行列Ｂにおける要素（９）は、現時刻のＥＧＲバルブ開度の指令値ｕegrが、むだ時間のパディ近似による状態方程式における内部状態ｘmaf1及びｘmaf2に影響を与える要素ｄd11及びｄd21を含む。また、行列Ｂにおける要素（１０）は、現時刻のＥＧＲバルブ開度の指令値ｕegrが、内部状態ｘmap1及びｘmap2に影響を与える干渉要素ｂd31及びｂd41を含む。さらに、行列Ｂにおける要素（１１）は、現時刻のＶＮＴノズル開度の指令値ｕvntが、内部状態ｘmaf1及びｘmaf2に影響を与える干渉要素ｂd21及びｂd22を含む。また、行列Ｂにおける要素（１２）は、現時刻のＶＮＴノズル開度の指令値ｕvntが、内部状態ｘmap1及びｘmap2に影響を与える要素ｂd32及びｂd42を含む。
【００４３】
そして、（１−９）乃至（１−１２）式は、むだ時間要素の位相遅れを表現しているため、（１−１）式に対して内部モデルとして位相遅れ特性を組み込んだことに相当する。なお、パディ近似の次数を２次の例を示したが、３次、４次と次数を上げることも可能である。次数を上げると、近似精度を高くできる。なお、むだ時間おおよそ４０ｍｓ毎に１次次数を上げると良いことが実験的に分かっている。
【００４４】
このようにパディ近似で増やした状態ｘmaf1、ｘmaf2、ｘmap1、ｘmap2については外部から観測できないので、状態オブザーバを導入して推定する。本実施の形態では、以下に示すような同次元オブザーバを採用することにする。
【００４５】
【数１４】
0005569426.tif 000015
【００４６】
【数１５】
0005569426.tif 000016
【００４７】
【数１６】
0005569426.tif 000017
【００４８】
ここでオブザーバゲインＬは、以下のような行列式が例えば６次のバタワースフィルタの離散パルス伝達関数に一致するように定める。
【００４９】
【数１７】
0005569426.tif 000018
【００５０】
（１−１１）及び（１−１２）式で（１−１３）式を展開すると以下のようになる。
【００５１】
【数１８】
0005569426.tif 000019
【００５２】
この行列式は６次式であり、６次のバタワースフィルタの離散パルス伝達関数の分母は、以下のように表される。
【００５３】
【数１９】
0005569426.tif 000020
【００５４】
このように（１−１８）式も６次式となるので、ｚ5の係数同士、ｚ4の係数同士、ｚ3の係数同士、ｚ2の係数同士、ｚ1の係数同士、ｚ0の係数同士が一致するものとして、連立方程式を構成して解く。そうすると、ｌ11、ｌ12、ｌ21、ｌ22、ｌ31、ｌ32、ｌ61及びｌ62が算出される。以下でも述べるように、行列Ａ及びＢは変更される場合があるので、その場合にはＬも計算し直すことになる。
【００５５】
なお、今回の場合、ｘmaf及びｘmapは観測できるので、ｘmaf1、ｘmaf2、ｘmap1、ｘmap2のみについて最小状態推定オブザーバを採用するようにしても良い。
【００５６】
次に、（１−９）式のプラントモデルについてモデル予測制御による最適操作量を導出するものとする。
【００５７】
ここでは一般的な評価関数を最小にする操作量を求める有限時間最適制御問題として解くことにする。但し、ｕp（ｋ）＝Δｕp（ｋ）＋ｕp（ｋ−１）である。
【００５８】
【数２０】
0005569426.tif 000021
【００５９】
Ｑ（ｉ）及びＲ（ｉ）は、重み係数である。重みＱとＲの設定により、第１項と第２項とはトレードオフ関係となる。具体的には、Ｒが一定で、重みＱを大きくすることは、同じｕ（ｋ）のエネルギーで、目標値への追従誤差を相対的に小さくするような解が得られ、逆に重みＱを小さくすることは、目標値への追従誤差は相対的に大きくてもよいというような解が得られる。一方、重みＱが一定で、Ｒを大きくすることは、少ないエネルギーで一定の目標値追従性を達成することを意味し、逆に小さくすることは、大きなエネルギーで一定の目標値追従性を達成することを意味している。
【００６０】
また、Ｙを２Ｎ次元の状態ベクトル、Ｕを２Ｎ次元の操作量ベクトルとして拡大系を定義すると、（１−９）式は以下のように書き換えられる。
【００６１】
【数２１】
0005569426.tif 000022
【００６２】
【数２２】
0005569426.tif 000023
【００６３】
【数２３】
0005569426.tif 000024
【００６４】
【数２４】
0005569426.tif 000025
【００６５】
さらに、目標値に関しても、同様に２Ｎ行の目標ベクトルとして拡大系を表す。
【００６６】
【数２５】
0005569426.tif 000026
【００６７】
なお、Ｔ（ｋ）＝Ｔｓ（ｋ）であり、ｓ（ｋ）＝［ｓmaf，ｓmap］Tである。Ｔは以下のように表される。
【００６８】
【数２６】
0005569426.tif 000027
【００６９】
ここで、Ｔｒは参照軌道の１次遅れの時定数である。Ｔｒを短くすると即応性のある応答を、長くするとゆっくりした応答となる。（１−２１）乃至（１−２４）式を用いて（１−１９）式を書き換えると以下のようになる。
【００７０】
【数２７】
0005569426.tif 000028
【００７１】
ここで、Ｅ（ｋ）を以下のように定義する。
【００７２】
【数２８】
0005569426.tif 000029
【００７３】
そうすると、（１−２６）式を以下のように変形できる。
【００７４】
【数２９】
0005569426.tif 000030
【００７５】
【数３０】
0005569426.tif 000031
【００７６】
（１−２８）式のＪ（ｋ）を最適にするＵopt（ｋ）は、以下の条件から（１−２８）式は（１−３０）式のように書くことができる。
【００７７】
【数３１】
0005569426.tif 000032
【００７８】
【数３２】
0005569426.tif 000033
【００７９】
【数３３】
0005569426.tif 000034
【００８０】
従って、ΔＵopt（ｋ）は以下のように表される。
【００８１】
【数３４】
0005569426.tif 000035
最終的に、Δｕopt（ｋ）は、以下のように表される。なお、Δｕopt（ｋ）はΔｕp（ｋ）とも表される。
【００８２】
【数３５】
0005569426.tif 000036
【００８３】
【数３６】
0005569426.tif 000037
【００８４】
但し、ｘ（ｋ）＝［ｘmaf，ｘmap，ｘmaf1，ｘmaf2，ｘmap1，ｘmap2］Tについては一部の状態を観測できないので、上でも述べたように状態オブザーバによって推定された値ｘ＾（ｋ｜ｋ−１）（ｘ^又はｘprは、ｘハットを表す）を用いる。すなわち、以下のように表される。
【００８５】
【数３７】
0005569426.tif 000038
【００８６】
本実施の形態では、（１−３５）式に基づく制御を行う。図７に、本技術の実施の形態に係るエンジンの一例としてディーゼルエンジンを示す。エンジン本体１には、エンジン本体１からの排ガスを供給する排気循環器ＥＧＲと、排ガスの圧力にてタービンを回して新気（Fresh Air）を圧縮してエンジン本体１に供給する可変ノズルターボＶＮＴとが接続されている。可変ノズルターボＶＮＴのノズル開度を調整することによって、可変ノズルターボＶＮＴのタービンの回転が調整され、吸気圧（ＭＡＰ）センサで測定される吸気圧（ＭＡＰ）が調整される。一方、排気循環器ＥＧＲに設けられているＥＧＲバルブのバルブ開度を調整することによって、新気量（ＭＡＦ）センサで測定される新気量（ＭＡＦ）が調整される。
【００８７】
本実施の形態に係るエンジン制御装置１０００には、ＭＡＰセンサからの吸気圧測定値と、ＭＡＦセンサからの新気量測定値と、外部から与えられる燃料噴射量の設定値と、同じく外部から与えられるエンジン回転数の設定値とが入力されるようになっている。また、エンジン制御装置１０００からは、ＥＧＲバルブのバルブ開度の操作量がＥＧＲバルブに出力され、ＶＮＴノズルのノズル開度の操作量がＶＮＴノズルに出力されるようになっている。
【００８８】
本実施の形態に係るエンジン制御装置１０００のブロック線図を図８に示す。エンジン制御装置１０００は、計画器１００と、モデル予測制御部１１０と、状態オブザーバ１２０とを有する。
【００８９】
すなわち、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とが入力されて、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応付けてＥＧＲバルブ開度の基準値及びＶＮＴノズル開度の基準値の組み合わせと新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせが登録されている計画器１００から、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応する新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値ｓ（ｋ）と、ＥＧＲバルブ開度の基準値及びＶＮＴノズル開度の基準値ｕref（ｋ）とを読み出す。
【００９０】
そして、計画器１００が出力した新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値ｓ（ｋ）に、参照軌道行列Ｔを乗じて２Ｎ次元の目標ベクトルＴ（ｋ）を算出すると共に、状態オブザーバ１２０の出力ｘ^（ｋ｜ｋ−１）にΨcを乗じて２Ｎ次元の応答ベクトルΨcｘ（ｋ）を算出する。また、１サンプル前の操作量ｕp（ｋ−１）に対してΓcを乗じたΓcｕp（ｋ−１）も算出する。そうすると、２Ｎ次元の誤差ベクトルＥ（ｋ）＝Ｔ（ｋ）−Ψcｘ（ｋ）−Γcｕp（ｋ−１）が得られる。
【００９１】
この誤差ベクトルＥ（ｋ）は、ＭＰＣ主制御部１１１に入力される。ＭＰＣ主制御部１１１は、（１−３５）式に従ってＭ2x2NＨ-1ΘcTＱ~（Ｑ~又はＱbarは、Ｑバーを表す。）をＥ（ｋ）に乗じてΔｕp（ｋ）を算出して出力する。積分要素１１２では、Δｕp（ｋ）を基に（例えばΔｕp（ｋ）＋ｕp（ｋ−１））、ｕp（ｋ）を算出する。そして、この操作量ｕp（ｋ）は、計画器１００が出力したフィードフォワード値ｕref（ｋ）と加算されてエンジン特性１３０に出力される。すなわち、ｕp（ｋ）＋ｕref（ｋ）によって、ＶＮＴノズル開度及びＥＧＲバルブ開度が制御される。
【００９２】
なお、遅れ要素１１３は、操作量ｕp（ｋ）を１サンプル遅らせてｕp（ｋ−１）を出力する。このｕp（ｋ−１）は、状態オブザーバ１２０にも出力される。状態オブザーバ１２０は、（１−１３）式に従った演算を実施する。
【００９３】
具体的には、エンジン特性１３０の測定値ｙp（ｋ）＝ｘp（ｋ）に対して−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１）を加算して（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を算出する。さらにこれにＬを乗じて、Ｌ（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を算出する。一方、モデル予測制御部１１０の出力ｕp（ｋ−１）に対してＢを乗じてＢｕp（ｋ−１）を算出し、ｘ^（ｋ｜ｋ−１）にＡを乗じてＡｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出する。そして、ｘ^（ｋ｜ｋ−１）、Ｂｕp（ｋ−１）及びＬ（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を加算して遅れ要素１２１に入力して、１サンプル遅延させてから、モデル予測制御部１１０に次のｘ^（ｋ｜ｋ−１）として出力する。
【００９４】
次に、エンジン制御装置１０００の詳細な処理内容について図９及び図１０を用いて説明する。
【００９５】
まず、エンジン制御装置１０００は、ｋ＝０に設定する（図９：ステップＳ１）。また、エンジン制御装置１０００は、初期設定を実施する（ステップＳ３）。具体的には、エンジン制御装置１０００は、ｋ＝０におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に応じたプラント行列Ａ及びＢ並びにむだ時間補償量τ（＝［τ11，τ12，τ21，τ22］）を取得すると共に、重み行列Ｑ及びＲ、予測期間Ｎ、初期値ｘ（０）及びｕ（０）、時定数Ｔr等を取得する。なお、これらのデータについては、予めメモリなどに保持しておき、該当データを読み出す。
【００９６】
さらに、エンジン制御装置１０００は、初期計算として、参照軌道行列Ｔを算出し、設定する（ステップＳ５）。さらに、エンジン制御装置１０００は、モデル予測制御部１１０及び状態オブザーバ１２０において用いる行列Ｈc-1（＝（ΘcTＱ~Θc＋Ｒ~）-1）及びΘcTＱ~、Ｌ、Γc、Ψcなどを算出し、設定する（ステップＳ７）。さらに、Ｈc-1ΘcTＱ~も算出してしまっても良い。処理は端子Ａを介して、図１０の処理に移行する。
【００９７】
図１０の処理の説明に移行して、エンジン制御装置１０００は、ｋを１インクリメントし（ステップＳ９）、ＭＡＰセンサ及びＭＡＦセンサから測定値ｙp（ｋ）を取得し、さらに計画器１００から現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量を取得して当該エンジン回転数及び燃料噴射量に対応する目標値ｓ（ｋ）を取得する（ステップＳ１１）。なお、エンジン制御装置１０００は、計画器１００から現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に対応する基準値ｕrefも取得する。
【００９８】
そして、エンジン制御装置１０００のモデル予測制御部１１０は、目標値ベクトルＴ（ｋ）（＝Ｔｓ（ｋ））を算出する（ステップＳ１３）。また、エンジン制御装置１０００の状態オブザーバ１２０は、（１−１３）式に従ってｘ＾（ｋ｜ｋ−１）を算出する（ステップＳ１５）。そして、モデル予測制御部１１０のＭＰＣ主制御部１１１は、応答ベクトルΨcｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出すると共に、Γcｕp（ｋ−１）を算出して、誤差ベクトルＥ（ｋ）＝Ｔ（ｋ）−Ψcｘ^（ｋ｜ｋ−１）−Γcｕp（ｋ）を算出する（ステップＳ１７）。そして、モデル予測制御部１１０は、（１−３２）式に従ってΔＵopt（ｋ）を算出する（ステップＳ１９）。さらに、モデル予測制御部１１０のＭＰＣ主制御部１１１は、ΔＵopt（ｋ）に対してＭ2x2Nを乗ずることで、Δｕopt（ｋ）を算出する（ステップＳ２１）。
【００９９】
その後、モデル予測制御部１１０は、Δｕopt（ｋ）からΔｕopt（ｋ）＋ｕopt（ｋ−１）によりｕopt（ｋ）（＝ｕp（ｋ））を算出し、さらに基準値ｕref（ｋ）を加算することで最終的な操作量の指令値を算出し、当該指令値をエンジン１のＶＮＴノズル及びＥＧＲバルブに出力する（ステップＳ２３）。
【０１００】
また、モデル予測制御部１１０は、ｕp（ｋ−１）＝ｕopt（ｋ）と設定して、時刻（ｋ＋１）についての処理で用いるようにメモリに保持しておく（ステップＳ２５）。
【０１０１】
そして、エンジン制御装置１０００は、ｋが予め設定された最大値ｋmaxに達したか判断する（ステップＳ２７）。ｋがｋmaxに達していない場合には、処理はステップＳ９に戻る。一方、ｋがｋmaxに達した場合には、処理を終了する。例えば、ステップＳ１に戻って、初期設定から処理を開始する。
【０１０２】
以上のような処理を実施することで、むだ時間が存在する多入力多出力制御系（ＭＩＭＯ）において、むだ時間要素の位相遅れに起因するシステムの応答遅れや不安定性を補償して安定化することができる。なお、図９のステップＳ３の内、システム行列Ａ、Ｂ、重みＱ、Ｒ、むだ時間補償量τの読み込み、および、ステップＳ７の定数行列の計算を、図１０のステップＳ９とステップＳ１１の間に入れることにより、毎回、運転条件が変わってシステム行列が変化する場合に対応することもできる。
【０１０３】
例えば、図１１Ａに示すような燃料噴射量ｑが設定され、図１１Ｂに示すようなエンジン回転数ｒｐｍが設定された場合を想定する。なお、図１１Ａの縦軸は燃料噴射量Ｑを表し、横軸は時間を表し、図１１Ｂの縦軸はエンジン回転数ｒｐｍを表し、横軸は時間を表す。なお、むだ時間が１サンプル遅れ、３サンプル遅れ、６サンプル遅れの各ケースについて本実施の形態を実施した場合を検討する。
【０１０４】
図１１Ｃは、新気量ＭＡＦの時間変化を表す。図１１Ｃにおいて、太点線は目標値を表しており、このケースではむだ時間の補正量が多くなると目標値に近付くことが分かる。同様に、図１１Ｄは、吸気圧ＭＡＰの時間変化を表す。図１１Ｄにおいて、太点線は目標値を表しており、このケースではむだ時間の補正量が多くなると目標値に近付くことが分かる。図１１Ｅは、ＥＧＲバルブ開度の操作量指令値の時間変化を表しており、図１１Ｆは、ＶＮＴノズル開度の操作量指令値の時間変化を表している。むだ時間の補正量に応じて、大きく波形が異なっており、本実施の形態によるモデル予測制御が適切に作用していることが分かる。
【０１０５】
［実施の形態２］
（１−１９）式ではΔｕpを用いて評価関数を定義していたが、単にｕpを用いて定義することも可能である。
【０１０６】
この場合評価関数は以下のように表すことができる。
【０１０７】
【数３８】
0005569426.tif 000039
【０１０８】
これを拡大系に変形した場合、Ｅ（ｋ）は以下のように表される。
【０１０９】
【数３９】
0005569426.tif 000040
【０１１０】
従って、（１−３３）式の代わりに、本実施の形態では、ｕopt（ｋ）は以下のように表される。
【０１１１】
【数４０】
0005569426.tif 000041
【０１１２】
（２−３）式に従ってエンジンを制御する場合のエンジン制御装置１０００は、例えば図１２のようなブロック線図で表される。エンジン制御装置１０００は、計画器１００と、第２モデル予測制御部２１０と、状態オブザーバ１２０とを有する。（２−３）式を採用することにしたので、モデル予測制御部１１０の代わりに第２モデル予測制御部２１０が採用されている。
【０１１３】
具体的には、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とが入力されて、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応付けてＥＧＲバルブ開度の基準値及びＶＮＴノズル開度の基準値の組み合わせと新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせが登録されている計画器１００から、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応するＥＧＲバルブ開度の基準値及びＶＮＴノズル開度の基準値ｕref（ｋ）と、新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの基準値ｓ（ｋ）とを読み出す。
【０１１４】
そして、計画器１００が出力した新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値ｓ（ｋ）に、参照軌道行列Ｔを乗じて２Ｎ次元の目標ベクトルＴ（ｋ）を算出すると共に、状態オブザーバ１２０の出力ｘ^（ｋ｜ｋ−１）にΨcを乗じて２Ｎ次元の応答ベクトルΨcｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出する。第１の実施の形態とは異なり、第２モデル予測制御部２１０内でのフィードバックはない。従って、２Ｎ次元の誤差ベクトルＥ（ｋ）＝Ｔ（ｋ）−Ψcｘ^（ｋ｜ｋ−１）が算出される。
【０１１５】
この誤差ベクトルＥ（ｋ）は、第２ＭＰＣ主制御部２１１に入力される。第２ＭＰＣ主制御部２１１は、（２−３）式に従ってＭ2x2NＨ-1ΘcTＱ~をＥ（ｋ）に乗じてｕp（ｋ）を算出して出力する。そして、この操作量ｕp（ｋ）は、計画器１００が出力したフィードフォワード値ｕref（ｋ）と加算されてエンジン特性１３０に出力される。すなわち、ｕp（ｋ）＋ｕref（ｋ）によって、ＶＮＴノズル開度及びＥＧＲバルブ開度が制御される。
【０１１６】
なお、遅れ要素２１２は、操作量ｕp（ｋ）を１サンプル遅らせてｕp（ｋ−１）を出力する。このｕp（ｋ−１）は、状態オブザーバ１２０に出力される。状態オブザーバ１２０は、（１−１３）式に従った演算を実施する。
【０１１７】
具体的には、エンジン特性１３０の測定値ｙp（ｋ）＝ｘp（ｋ）に対して−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１）を加算して（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を算出する。さらにこれにＬを乗じて、Ｌ（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を算出する。一方、第２モデル予測制御部２１０の出力ｕp（ｋ−１）に対してＢを乗じてＢｕp（ｋ−１）を算出し、ｘ^（ｋ｜ｋ−１）にＡを乗じてＡｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出する。そして、Ａｘ^（ｋ｜ｋ−１）、Ｂｕp（ｋ−１）及びＬ（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を加算して遅れ要素１２１に入力して、１サンプル遅延させてから、第２モデル予測制御部２１０に次のｘ^（ｋ｜ｋ−１）として出力する。
【０１１８】
次に、エンジン制御装置１０００の詳細な処理内容について図１３及び図１４を用いて説明する。
【０１１９】
まず、エンジン制御装置１０００は、ｋ＝０に設定する（図１３：ステップＳ３１）。また、エンジン制御装置１０００は、初期設定を実施する（ステップＳ３３）。具体的には、エンジン制御装置１０００は、ｋ＝０におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に応じたプラント行列Ａ及びＢ並びにむだ時間補償量τ（＝［τ11，τ12，τ21，τ22］）を取得すると共に、重み行列Ｑ及びＲ、予測期間Ｎ、初期値ｘ（０）及びｕ（０）、時定数Ｔr等を取得する。なお、これらのデータについては、予めメモリなどに保持しておき、該当データを読み出す。
【０１２０】
さらに、エンジン制御装置１０００は、初期計算として、参照軌道行列Ｔを算出し、設定する（ステップＳ３５）。さらに、エンジン制御装置１０００は、第２モデル予測制御部２１０及び状態オブザーバ１２０において用いる行列Ｈc-1（＝（ΘcTＱ~Θc＋Ｒ~）-1）及びΘcTＱ~、Ｌ、Ψcなどを算出し、設定する（ステップＳ３７）。さらに、Ｈc-1ΘcTＱ~も算出してしまっても良い。処理は端子Ｂを介して、図１４の処理に移行する。
【０１２１】
図１４の処理の説明に移行して、エンジン制御装置１０００は、ｋを１インクリメントし（ステップＳ４１）、ＭＡＰセンサ及びＭＡＦセンサから測定値ｙp（ｋ）を取得し、さらに現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値を取得して当該エンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に対応する目標値ｓ（ｋ）を取得する（ステップＳ４３）。なお、エンジン制御装置１０００は、計画器１００から現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に対応する基準値ｕrefも取得する。
【０１２２】
そして、エンジン制御装置１０００の第２モデル予測制御部２１０は、目標値ベクトルＴ（ｋ）＝Ｔｓ（ｋ）を算出する（ステップＳ４５）。また、エンジン制御装置１０００の状態オブザーバ１２０は、（１−１３）式に従ってｘ＾（ｋ｜ｋ−１）を算出する（ステップＳ４７）。そして、第２モデル予測制御部２１０は、応答ベクトルΨcｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出し、さらに誤差ベクトルＥ（ｋ）＝Ｔ（ｋ）−Ψcｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出する（ステップＳ４９）。そして、第２モデル予測制御部２１０の第２ＭＰＣ主制御部２１１は、（２−３）式に従ってｕopt（ｋ）を算出する（ステップＳ５１）。
【０１２３】
その後、第２モデル予測制御部２１０は、ｕopt（ｋ）と基準値ｕref（ｋ）とを加算することで操作量の指令値を算出し、当該指令値をエンジン１のＶＮＴノズル及びＥＧＲバルブに出力する（ステップＳ５３）。
【０１２４】
また、第２モデル予測制御部２１０は、ｕp（ｋ−１）＝ｕopt（ｋ）と設定して、時刻（ｋ＋１）についての処理で用いるようにメモリに保持しておく（ステップＳ５５）。
【０１２５】
そして、エンジン制御装置１０００は、ｋが予め設定された最大値ｋmaxに達したか判断する（ステップＳ５７）。ｋがｋmaxに達していない場合には、処理はステップＳ４１に戻る。一方、ｋがｋmaxに達した場合には、処理を終了する。例えば、ステップＳ３１に戻って、初期設定から処理を開始する。
【０１２６】
以上のような処理を実施することで、むだ時間が存在する多入力多出力制御系（ＭＩＭＯ）において、むだ時間要素の位相遅れに起因するシステムの応答遅れや不安定性を補償して安定化することができる。なお、図１３のステップＳ３３の内、システム行列Ａ、Ｂ、重みＱ、Ｒ、むだ時間補償量τの読み込み、および、ステップＳ３７の定数行列の計算を、図１４のステップＳ４１とステップＳ４３の間に入れることにより、毎回、運転条件が変わってシステム行列が変化する場合に対応することもできる。
【０１２７】
［実施の形態３］
ＥＧＲバルブ及びＶＮＴノズルは、開閉されるものであるから、全閉が０、全開が１又は１００といったように、制約を有する。従って、このような制約を考慮して上で述べたような評価関数Ｊ（ｋ）を最小にする解を求めることになる。すなわち、モデル予測制御では、このような制約条件の下での最適化問題を解くことになる。
【０１２８】
より具体的には、操作量に対する制約条件は以下のように表される。
【０１２９】
【数４１】
0005569426.tif 000042
【０１３０】
ここで、ａ、ｂはＥＧＲの下限値、上限値を、ｃ、ｄはＶＮＴの下限値、上限値を示す。
【０１３１】
（３−１）式を以下のような拡大系で表すことを考える。
【０１３２】
【数４２】
0005569426.tif 000043
【０１３３】
そうすると（３−１）式は以下のように変形される。
【０１３４】
【数４３】
0005569426.tif 000044
【０１３５】
そして（３−３）式は以下のように表現される。
【０１３６】
【数４４】
0005569426.tif 000045
【０１３７】
【数４５】
0005569426.tif 000046
【０１３８】
さらに、Ｕ（ｋ）の全ての要素について上記の制約が課される。すなわち、以下のように表される。
【０１３９】
【数４６】
0005569426.tif 000047
【０１４０】
これをまとめると以下のように表される。
【０１４１】
【数４７】
0005569426.tif 000048
【０１４２】
【数４８】
0005569426.tif 000049
【０１４３】
このように（３−２）式の形に変形される。一方、制御量に対する制約条件は、以下のように表される。なお、上限値及び下限値に同じａ，ｂ，ｃ，ｄを使用しているが、上で述べたａ，ｂ，ｃ，ｄとは異なる。
【０１４４】
【数４９】
0005569426.tif 000050
【０１４５】
（３−９）式は、以下のような拡大系で表すことを考える。
【０１４６】
【数５０】
0005569426.tif 000051
【０１４７】
【数５１】
0005569426.tif 000052
【０１４８】
さらに（３−１１）式は以下のように表すこともできる。
【０１４９】
【数５２】
0005569426.tif 000053
【０１５０】
【数５３】
0005569426.tif 000054
【０１５１】
さらに、Ｘ（ｋ）の全ての要素について上記の制約が課される。すなわち、以下のように表される。
【０１５２】
【数５４】
0005569426.tif 000055
【０１５３】
従って、これをまとめると以下のように表される。
【０１５４】
【数５５】
0005569426.tif 000056
【０１５５】
【数５６】
0005569426.tif 000057
【０１５６】
（３−１４）式にＸ（ｋ）＝Ψcｘ（ｋ）＋ΘcΔＵ（ｋ）を代入すると以下のように表される。
【０１５７】
【数５７】
0005569426.tif 000058
【０１５８】
以上の制約条件をまとめると以下のように表される。
【０１５９】
【数５８】
0005569426.tif 000059
【０１６０】
但し、ｘ（ｋ）はそのままでは観測できない状態があるので、ｘ^（ｋ｜ｋ−１）を用いる。すなわち、以下のように表される。
【０１６１】
【数５９】
0005569426.tif 000060
【０１６２】
（３−１８）式を満たさないようなＵ（ｋ）が算出された場合には、以下のような（３−１８）式の制約条件を満たし且つ（１−２８）式のＪ（ｋ）を最小化するＵ（ｋ）を見つけるという最適化問題を解くことになる。すなわち、最適化問題は以下のように表される。なお、（３−１８）式に含まれる、ＥＧＲとＶＮＴに関する制約のａ、ｂ、ｃ、ｄの値は、フィードフォワード値ｕref（ｋ）を加算した後の値が飽和しているか否かを判定できるような値に設定されているものとする。
【０１６３】
【数６０】
0005569426.tif 000061
【０１６４】
（３−１９）式の解法としては、ＱＰ問題、ラグランジュ乗数法、アクティブセット法、内点法などが存在しているので、ここでは詳しく述べない。
【０１６５】
このような制約条件を考慮した場合のブロック線図の一例を図１５に示す。具体的には、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とが入力されて、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応付けてＥＧＲバルブ開度の基準値及びＶＮＴノズル開度の基準値の組み合わせと新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせが登録されている計画器１００から、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応するＥＧＲバルブ開度の基準値及びＶＮＴノズル開度の基準値ｕref（ｋ）と、新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値ｓ（ｋ）とを読み出す。
【０１６６】
そして、計画器１００が出力した新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値ｓ（ｋ）に、参照軌道行列Ｔを乗じて２Ｎ次元の目標ベクトルＴ（ｋ）を算出すると共に、状態オブザーバ１２０の出力ｘ^（ｋ｜ｋ−１）にΨcを乗じて２Ｎ次元の応答ベクトルΨcｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出する。また、１サンプル前の操作量ｕp（ｋ−１）に対してΓcを乗じたΓcｕp（ｋ）も算出する。そうすると、２Ｎ次元の誤差ベクトルＥ（ｋ）＝Ｔ（ｋ）−Ψcｘ^（ｋ｜ｋ−１）−Γcｕp（ｋ）が得られる。
【０１６７】
この誤差ベクトルＥ（ｋ）は、最適化処理部３１１に入力される。最適化処理部３１１は、（１−３２）式に従ってΔＵ（ｋ）＝Ｈ-1ΘcTＱ~Ｅ（ｋ）を算出する。ここで、最適化処理部３１１は、状態オブザーバ１２０からの出力ｘ^（ｋ｜ｋ−１）とΔＵ（ｋ）とを用いて（３−１８）式が満たされているか判断する。（３−１８）式が満たされていない場合には、最適化処理部３１１は、（３−１９）式に表される最適化処理を実施して、ΔＵopt（ｋ）を算出する。一方、（３−１８）式が満たされている場合には、既に計算されているΔＵ（ｋ）をΔＵopt（ｋ）に設定する。そして、最適化処理部３１１は、Ｍ2x2NをΔＵopt（ｋ）を乗ずることによって、Δｕp（ｋ）を算出して出力する。積分要素３１２は、Δｕpを基に（例えばΔｕp（ｋ）＋ｕp（ｋ−１））、ｕp（ｋ）を算出する。そして、この操作量ｕp（ｋ）は、計画器１００が出力したフィードフォワード値ｕref（ｋ）と加算されてエンジン特性１３０に出力される。すなわち、ｕp（ｋ）＋ｕref（ｋ）によって、ＶＮＴノズル開度及びＥＧＲバルブ開度が制御される。
【０１６８】
なお、遅れ要素３１３は、操作量ｕp（ｋ）を１サンプル遅らせてｕp（ｋ−１）を出力する。このｕp（ｋ−１）は、状態オブザーバ１２０にも出力される。状態オブザーバ１２０は、（１−１３）式に従った演算を実施する。
【０１６９】
具体的には、エンジン特性１３０の測定値ｙp（ｋ）＝ｘp（ｋ）に対して−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１）を加算して（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を算出する。さらにこれにＬを乗じて、Ｌ（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を算出する。一方、第３モデル予測制御部３１０の出力ｕp（ｋ−１）に対してＢを乗じてＢｕp（ｋ−１）を算出し、ｘ^（ｋ｜ｋ−１）にＡを乗じてＡｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出する。そして、Ａｘ^（ｋ｜ｋ−１）、Ｂｕp（ｋ−１）及びＬ（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を加算して遅れ要素１２１に入力して、１サンプル遅延させてから、第３モデル予測制御部３１０に次のｘ^（ｋ｜ｋ−１）として出力する。
【０１７０】
次に、エンジン制御装置１０００の詳細な処理内容について図１６乃至図１８を用いて説明する。
【０１７１】
まず、エンジン制御装置１０００は、ｋ＝０に設定する（図１６：ステップＳ６１）。また、エンジン制御装置１０００は、初期設定を実施する（ステップＳ６３）。具体的には、エンジン制御装置１０００は、ｋ＝０におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に応じたプラント行列Ａ及びＢ並びにむだ時間補償量τ（＝［τ11，τ12，τ21，τ22］）を取得すると共に、重み行列Ｑ及びＲ、予測期間Ｎ、初期値ｘ（０）及びｕ（０）、時定数Ｔr等を取得する。なお、これらのデータについては、予めメモリなどに保持しておき、該当データを読み出す。
【０１７２】
また、エンジン制御装置１０００は、メモリなどに格納されている制約条件（上の説明におけるａ，ｂ，ｃ及びｄを２セット、具体的には、ＶＮＴノズル開度の上限値及び下限値、ＥＧＲバルブ開度の上限値及び下限値、ｘmafの上限値及び下限値、並びにｘmapの上限値及び下限値）を取得する（ステップＳ６５）。
【０１７３】
さらに、エンジン制御装置１０００は、初期計算として、参照軌道行列Ｔを算出し、設定する（ステップＳ６７）。
【０１７４】
また、エンジン制御装置１０００は、最適化処理部３１１で用いる定数行列Ｈ-1（＝（ΘTＱ~Θ＋Ｒ~）-1）及びΘTＱ~等、Ｌ、Ψc、Γc、制約拡大行列ｆ、Ｆ、ｇ及びＧを算出し、設定する（ステップＳ６９）。Ｈ-1ΘTＱ~も算出してしまっても良い。処理は端子Ｃを介して、図１７の処理に移行する。
【０１７５】
図１７の処理の説明に移行して、エンジン制御装置１０００は、ｋを１インクリメントし（ステップＳ７１）、ＭＡＰセンサ及びＭＡＦセンサから測定値ｙp（ｋ）を取得し、さらに現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値を取得して当該エンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に対応する目標値ｓ（ｋ）を取得する（ステップＳ７３）。なお、エンジン制御装置１０００は、計画器１００から現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に対応する基準値ｕrefも取得する。
【０１７６】
そして、第３モデル予測制御部３１０は、目標値ベクトルＴ（ｋ）（＝Ｔｓ（ｋ）を算出する（ステップＳ７５）。また、エンジン制御装置１０００の状態オブザーバ１２０は、（１−１３）式に従ってｘ＾（ｋ｜ｋ−１）を算出する（ステップＳ７７）。そして、第３モデル予測制御部３１０は、応答ベクトルΨcｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出すると共に、Γcｕp（ｋ−１）を算出して、誤差ベクトルＥ（ｋ）＝Ｔ（ｋ）−Ψcｘ^（ｋ｜ｋ−１）−Γcｕp（ｋ−１）を算出する（ステップＳ７９）。そして、最適化処理部３１１は、（１−３２）式に従ってΔＵ（ｋ）を算出する（ステップＳ８１）。
【０１７７】
そして、最適化処理部３１１は、（３−１８）式の制約条件を満たしているかを判断する（ステップＳ８３）。制約条件を満たしているΔＵ（ｋ）が得られた場合には、ΔＵ（ｋ）をΔＵopt（ｋ）に設定して、処理は端子Ｄを介して図１８の処理に移行する。一方、制約条件を満たしているΔＵ（ｋ）が得られなかった場合には、最適化処理部３１１は、（３−１９）式に従って最適化処理を実施してΔＵopt（ｋ）を算出する（ステップＳ８５）。そして処理は端子Ｄを介して図１８の処理に移行する。
【０１７８】
図１８の処理の説明に移行して、第３モデル予測制御部３１０は、ΔＵopt（ｋ）に対してＭ2x2Nを乗ずることで、Δｕopt（ｋ）を算出する（ステップＳ８７）。
【０１７９】
その後、第３モデル予測制御部３１０は、Δｕopt（ｋ）からΔｕopt（ｋ）＋ｕopt（ｋ−１）によりｕopt（ｋ）（＝ｕp（ｋ））を算出し、さらに基準値ｕref（ｋ）を加算することで操作量の指令値を算出し、当該指令値をエンジン１のＶＮＴノズル及びＥＧＲバルブに出力する（ステップＳ８９）。
【０１８０】
また、第３モデル予測制御部３１０は、ｕp（ｋ−１）＝ｕopt（ｋ）と設定して、時刻（ｋ＋１）についての処理で用いるようにメモリに保持しておく（ステップＳ９１）。
【０１８１】
そして、エンジン制御装置１０００は、ｋが予め設定された最大値ｋmaxに達したか判断する（ステップＳ９３）。ｋがｋmaxに達していない場合には、処理はステップＳ７１に戻る。一方、ｋがｋmaxに達した場合には、処理を終了する。例えば、ステップＳ６１に戻って、初期設定から処理を開始する。
【０１８２】
以上のような処理を実施することで、むだ時間が存在する多入力多出力制御系（ＭＩＭＯ）において、制約条件を満たしつつ、むだ時間要素の位相遅れに起因するシステムの応答遅れや不安定性を補償して安定化することができる。なお、図１６のステップＳ６３の内、システム行列Ａ、Ｂ、重みＱ、Ｒ、むだ時間補償量τの読み込み、ステップＳ６５の制約条件及びステップＳ６９の定数行列の計算を、図１７のステップＳ７１とステップＳ７３の間に入れることにより、毎回、運転条件が変わってシステム行列が変化する場合に対応することもできる。
【０１８３】
［実施の形態４］
第２の実施の形態についても、第３の実施の形態のように、制約条件に従った形で制御を行うように変形することができる。
【０１８４】
第２の実施の形態の場合には、（３−１４）式にＸ（ｋ）＝Ψcｘ（ｋ）＋ΘcＵ（ｋ）を代入すると以下のように表される。
【０１８５】
【数６１】
0005569426.tif 000062
【０１８６】
以上の制約条件をまとめると以下のように表される。
【０１８７】
【数６２】
0005569426.tif 000063
【０１８８】
但し、ｘ（ｋ）はそのままでは観測できない状態があるので、ｘ^（ｋ｜ｋ−１）を用いる。すなわち、以下のように表される。
【０１８９】
【数６３】
0005569426.tif 000064
【０１９０】
（４−３）式を満たさないようなＵ（ｋ）が算出された場合には、以下のような（４−３）式の制約条件を満たし且つ（２−１）式の拡大系の評価式を最小化するＵ（ｋ）を見つけるという最適化問題を解くことになる。すなわち、最適化問題は以下のように表される。なお、（４−３）式に含まれる、ＥＧＲとＶＮＴに関する制約ｆのａ、ｂ、ｃ、ｄの値は、フィードフォワード値ｕref（ｋ）を加算した後の値が飽和しているか否かを判定できるような値に設定されているものとする。
【０１９１】
【数６４】
0005569426.tif 000065
【０１９２】
（４−４）式の解法としては、ＱＰ問題、ラグランジュ乗数法、アクティブセット法、内点法などが存在しているので、ここでは詳しく述べない。
【０１９３】
このような制約条件を考慮した場合のブロック線図の一例を図１９に示す。具体的には、燃料噴射量の設定値とエンジン回転数の設定値とが入力されて、燃料噴射量の値及びエンジン回転数の値に対応付けてＥＧＲバルブ開度の基準値及びＶＮＴノズル開度の基準値の組み合わせと新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値の組み合わせが登録されている計画器１００から、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に対応するＥＧＲバルブ開度の基準値及びＶＮＴノズル開度の基準値ｕref（ｋ）と、新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値ｓ（ｋ）とを読み出す。
【０１９４】
そして、計画器１００が出力した新気量ＭＡＦの目標値及び吸気圧ＭＡＰの目標値ｓ（ｋ）に、参照軌道行列Ｔを乗じて２Ｎ次元の目標ベクトルＴ（ｋ）を算出すると共に、状態オブザーバ１２０の出力ｘ^（ｋ｜ｋ−１）にΨcを乗じて２Ｎ次元の応答ベクトルΨcｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出する。そうすると、２Ｎ次元の誤差ベクトルＥ（ｋ）＝Ｔ（ｋ）−Ψcｘ^（ｋ｜ｋ−１）が得られる。
【０１９５】
この誤差ベクトルＥ（ｋ）は、第２最適化処理部４１１に入力される。第２最適化処理部４１１は、（２−３）式に従ってＵ（ｋ）＝Ｈ-1ΘTＱ~Ｅ（ｋ）を算出する。ここで、第２最適化処理部４１１は、状態オブザーバ１２０からの出力ｘ^（ｋ｜ｋ−１）とＵ（ｋ）とを用いて（４−３）式が満たされているか判断する。（４−３）式が満たされていない場合には、第２最適化処理部４１１は、（４−４）式に表される最適化処理を実施して、Ｕopt（ｋ）を算出する。一方、（４−３）式が満たされている場合には、既に計算されているＵ（ｋ）をＵopt（ｋ）に設定する。そして、第２最適化処理部４１１は、Ｍ2x2NをＵopt（ｋ）を乗ずることによって、ｕp（ｋ）を算出して出力する。そして、この操作量ｕp（ｋ）は、計画器１００が出力したフィードフォワード値ｕref（ｋ）と加算されてエンジン特性１３０に出力される。すなわち、ｕp（ｋ）＋ｕref（ｋ）によって、ＶＮＴノズル開度及びＥＧＲバルブ開度が制御される。
【０１９６】
なお、遅れ要素４１２は、操作量ｕp（ｋ）を１サンプル遅らせてｕp（ｋ−１）を出力する。このｕp（ｋ−１）は、状態オブザーバ１２０に出力される。状態オブザーバ１２０は、（１−１３）式に従った演算を実施する。
【０１９７】
具体的には、エンジン特性１３０の測定値ｙp（ｋ）＝ｘp（ｋ）に対して−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１）を加算して（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を算出する。さらにこれにＬを乗じて、Ｌ（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を算出する。一方、第４モデル予測制御部４１０の出力ｕp（ｋ−１）に対してＢを乗じてＢｕp（ｋ−１）を算出し、ｘ^（ｋ｜ｋ−１）にＡを乗じてＡｘ^（ｋ｜ｋ−１）を算出する。そして、Ａｘ^（ｋ｜ｋ−１）、Ｂｕp（ｋ−１）及びＬ（ｘp（ｋ）−Ｃｘ^（ｋ｜ｋ−１））を加算して遅れ要素１２１に入力して、１サンプル遅延させてから、第４モデル予測制御部４１０に次のｘ^（ｋ｜ｋ−１）として出力する。
【０１９８】
次に、エンジン制御装置１０００の詳細な処理内容について図２０及び図２１を用いて説明する。
【０１９９】
エンジン制御装置１０００は、ｋ＝０に設定する（図２０：ステップＳ１０１）。また、エンジン制御装置１０００は、初期設定を実施する（ステップＳ１０３）。具体的には、エンジン制御装置１０００は、ｋ＝０におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に応じたプラント行列Ａ及びＢ並びにむだ時間補償量τ（＝［τ11，τ12，τ21，τ22］）を取得すると共に、重み行列Ｑ及びＲ、予測期間Ｎ、初期値ｘ（０）及びｕ（０）、時定数Ｔr等を取得する。なお、これらのデータについては、予めメモリなどに保持しておき、該当データを読み出す。
【０２００】
また、エンジン制御装置１０００は、メモリなどに格納されている制約条件（上の説明におけるａ，ｂ，ｃ及びｄを２セット分、具体的には、ＶＮＴノズル開度の上限値及び下限値、ＥＧＲバルブ開度の上限値及び下限値、ｘmafの上限値及び下限値、並びにｘmapの上限値及び下限値）を取得する（ステップＳ１０５）。
【０２０１】
さらに、エンジン制御装置１０００は、初期計算として、参照軌道行列Ｔを算出し、設定する（ステップＳ１０７）。
【０２０２】
また、エンジン制御装置１０００は、第２最適化処理部４１１で用いる定数行列Ｈ-1（＝（ΘTＱ~Θ＋Ｒ~）-1）及びΘTＱ~等、Ｌ、Ψc、制約拡大行列ｆ、Ｆ、ｇ及びＧを算出し、設定する（ステップＳ１０９）。Ｈ-1ΘTＱ~も算出してしまっても良い。処理は端子Ｆを介して、図２１の処理に移行する。
【０２０３】
図２１の処理の説明に移行して、エンジン制御装置１０００は、ｋを１インクリメントし（ステップＳ１１１）、ＭＡＰセンサ及びＭＡＦセンサから測定値ｙp（ｋ）を取得し、さらに現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値を取得して当該エンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に対応する目標値ｓ（ｋ）を取得する（ステップＳ１１３）。なお、エンジン制御装置１０００は、計画器１００から現時刻におけるエンジン回転数及び燃料噴射量の設定値に対応する基準値ｕrefも取得する。
【０２０４】
そして、エンジン制御装置１０００の第４モデル予測制御部４１０は、目標値ベクトルＴ（ｋ）＝Ｔｓ（ｋ）を算出する（ステップＳ１１５）。また、エンジン制御装置１０００の状態オブザーバ１２０は、（１−１３）式に従ってｘ＾（ｋ｜ｋ−１）を算出する（ステップＳ１１７）。そして、第４モデル予測制御部４１０は、応答ベクトルΨcｘ＾（ｋ｜ｋ−１）を算出し、さらに誤差ベクトルＥ（ｋ）＝Ｔ（ｋ）−Ψcｘ＾（ｋ｜ｋ−１）を算出する（ステップＳ１１９）。そして、第４モデル予測制御部４１０は、（２−３）式に従ってＵ（ｋ）を算出する（ステップＳ１２１）。
【０２０５】
第４モデル予測制御部４１０の第２最適化処理部４１１は、（４−３）式の制約条件を満たしているかを判断する（ステップＳ１２３）。制約条件を満たしているＵ（ｋ）が得られた場合には、Ｕ（ｋ）をＵopt（ｋ）に設定して処理はステップＳ１２７に移行する。一方、制約条件を満たしているＵ（ｋ）が得られなかった場合には、第２最適化処理部４１１は、（４−４）式に従って最適化処理を実施してＵopt（ｋ）を算出する（ステップＳ１２５）。
【０２０６】
そして、第２最適化処理部４１１は、Ｕopt（ｋ）に対してＭ2x2Nを乗ずることで、ｕopt（ｋ）を算出し、第４モデル予測制御部４１０は、ｕopt（ｋ）に基準値ｕref（ｋ）を加算することで操作量の指令値を算出し、当該指令値をエンジン１のＶＮＴノズル及びＥＧＲバルブに出力する（ステップＳ１２７）。
【０２０７】
また、第４モデル予測制御部３１０は、ｕp（ｋ−１）＝ｕopt（ｋ）と設定して、時刻（ｋ＋１）についての処理で用いるようにメモリに保持しておく（ステップＳ１２９）。
【０２０８】
そして、エンジン制御部１０００は、ｋが予め設定された最大値ｋmaxに達したか判断する（ステップＳ１３１）。ｋがｋmaxに達していない場合には、処理はステップＳ１１１に戻る。一方、ｋがｋmaxに達した場合には、処理を終了する。例えば、ステップＳ１０１に戻って、初期設定から処理を開始する。
【０２０９】
以上のような処理を実施することで、むだ時間が存在する多入力多出力制御系（ＭＩＭＯ）において、制約条件を満たしつつ、むだ時間要素の位相遅れに起因するシステムの応答遅れや不安定性を補償して安定化することができる。なお、図２０のステップＳ１０３の内、システム行列Ａ、Ｂ、重みＱ、Ｒ、むだ時間補償量τの読み込み、ステップＳ１０５の制約条件及びステップＳ１０９の定数行列の計算を、図２１のステップＳ１１１とステップＳ１１３の間に入れることにより、毎回、運転条件が変わってシステム行列が変化する場合に対応することもできる。
【０２１０】
［実施の形態５］
（１−４）式におけるむだ時間補償量τ（＝［τ11，τ12，τ21，τ22］）、プラントの行列Ａp並びにＢp等は運転モードによって異なる。従って、運転モードの切替が検出された場合又は所定時間毎にこれらによって影響を受ける行列を計算し直すと、より効果的である。
【０２１１】
従って、図２２に示すように行列設定部５００を導入する。行列設定部５００は、例えばエンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑで特定される運転モード毎にむだ時間補償量τの値が登録されている第１のテーブルと、エンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑで特定される運転モード毎にエンジン特性の行列Ａp及びＢpとが登録されている第２のテーブルとを格納するデータ格納部５０１を有しており、パディ近似表現行列生成部５０２と、拡大システム行列生成部５０３と、オブザーバゲイン算出部５０４と、定数行列生成部５０５とを有する。
【０２１２】
パディ近似表現行列生成部５０２は、エンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑに基づき第１のテーブルから読み出したむだ時間補償量τを用いて、パディ近似についての状態方程式で用いられる行列Ａd及びＢdを算出する。拡大システム行列生成部５０３は、エンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑに基づき第２のテーブルから読み出したエンジン特性の行列Ａp及びＢpと、パディ近似表現行列生成部５０２によって生成された行列Ａd及びＢdを用いて、拡大系の行列Ａ及びＢを生成する。オブザーバゲイン算出部５０４は、拡大系の行列Ａ及びＢを用いてオブザーバゲインＬを算出する。定数行列生成部５０５は、行列Ａ及びＢ等を用いて、Ψc、Γc及びΘc等を算出する。
【０２１３】
より具体的には、図２３に示すような処理を実施する。まず、行列設定部５００は、例えば計画器１００からエンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑの設定値を取得する（図２３：ステップＳ１４１）。そして、行列設定部５００は、エンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑの設定値に応じてデータ格納部５０１における第１のテーブルから、該当するむだ時間補償量τを特定する（ステップＳ１４３）。そして、パディ近似表現行列生成部５０２は、むだ時間補償量τから、むだ時間についての状態方程式における行列Ａd及びＢdを算出し、例えばメモリに格納する（ステップＳ１４５）。さらに、拡大システム行列生成部５０３は、エンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑの設定値から、データ格納部５０１における第２のテーブルにおける、エンジンの状態方程式の行列Ａp及びＢpを特定するとともに、行列Ａp及びＢpと行列Ａd及びＢdとを用いて、合成状態方程式の行列Ａ及び行列Ｂを算出し、例えばメモリに格納する（ステップＳ１４７）。
【０２１４】
その後、オブザーバゲイン算出部５０４は、行列Ａ及びＢから、オブザーバゲイン行列Ｌを生成し、例えばメモリに格納する（ステップＳ１４９）。そして、定数行列生成部５０５は、行列Ａ及びＢから定数行列Ψc、Θc、Γc及びその他のモデル予測制御に用いる定数行列を算出し、例えばメモリに格納する（ステップＳ１５１）。なお、Γcは、第２及び第４の実施の形態では不要である。
【０２１５】
このようにすれば、モデル予測制御で用いられる行列を運転モードに応じた適切な行列に設定することができるようになる。
【０２１６】
なお、第１乃至第４の実施の形態との関係を、図２４に一例を示す。図２４は、行列設定部５００を第１の実施の形態に係るエンジン制御装置１０００に組み込んだ場合のブロック線図を示している。このように、計画器１００からエンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑの設定値を取得して、定期的に又はこれらの設定値が基準以上に変動した場合など、図２３に示したような処理を実施して、モデル予測制御部１１０のＭＰＣ主制御部１１１、Ｔ、Ψc及びΓc、状態オブザーバ１２０の行列Ｌ、Ａ及びＢを設定する。第１乃至第４の実施の形態では、ｋをｋmaxに達するまで処理を繰り返すようになっているが、例えばエンジン回転数ｒｐｍ及び燃料噴射量ｑの設定値が急激に変化した場合には、割り込みをかけて図２３に示したような処理を実施して、行列を新たに設定するようにしても良い。図２４と同様に、他の実施の形態のエンジン制御装置１０００にも行列設定部５００を導入することができる。
【０２１７】
以上本技術の実施の形態を説明したが本技術はこれに限定されるものではない。例えば、ブロック線図に従ったプログラムモジュール構成ではなくてもよい。また、処理フローについても、処理結果が変わらない限り処理順番を入れ替えたり、並列実施しても良い。
【０２１８】
なお、上で述べたエンジン制御装置１０００は、コンピュータ装置であって、図２５に示すように、ＲＡＭ（Random Access Memory）２５０１とプロセッサ２５０３とＲＯＭ（Read Only Memory）２５０７とセンサ群２５１５とがバス２５１９で接続されている。本実施の形態における処理を実施するための制御プログラム及び存在している場合にはオペレーティング・システム（ＯＳ：Operating System）は、ＲＯＭ２５０７に格納されており、プロセッサ２５０３により実行される際にはＲＯＭ２５０７からＲＡＭ２５０１に読み出される。所定のプロセッサ２５０３は、センサ群（吸気圧センサ及び新気量センサ。場合によっては燃料噴射量測定部及びエンジン回転数測定部など。）を制御して、所定の測定値を取得する。また、処理途中のデータについては、ＲＡＭ２５０１に格納される。なお、プロセッサ２５０３は、ＲＯＭ２５０７を含む場合もあり、さらに、ＲＡＭ２５０１を含む場合もある。本技術の実施の形態では、上で述べた処理を実施するための制御プログラムは、コンピュータ読み取り可能なリムーバブル・ディスクに格納されて頒布され、ＲＯＭライタによってＲＯＭ２５０７に書き込まれる場合もある。このようなコンピュータ装置は、上で述べたプロセッサ２５０３、ＲＡＭ２５０１、ＲＯＭ２５０７などのハードウエアと制御プログラム（場合によってはＯＳも）とが有機的に協働することにより、上で述べたような各種機能を実現する。
【０２１９】
但し、エンジン制御装置全体をハードウエアのみにて実装することも可能である。以上述べた本実施の形態をまとめると以下のようになる。
【０２２０】
実施の形態に係るエンジン制御方法は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、（Ｂ）吸気圧の測定値及び新気量の測定値とエンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される吸気圧に関する内部状態及び新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと第１の行列との積と、排気循環器のバルブ開度と可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における第１の行列と第２の行列とを用いて吸気圧に関する内部状態及び新気量に関する内部状態を状態オブザーバによって推定し、第２の状態ベクトルを生成するステップと、（Ｃ）燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた新気量の目標値及び吸気圧の目標値と、生成した第２の状態ベクトルと、第１の行列と第２の行列とから得られる行列とを用いてモデル予測制御を実施することで、排気循環器のバルブ開度の操作量と可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップとを含む。
【０２２１】
そして、第１の行列により、状態ベクトルに含まれる要素間の相互作用を表し、第２の行列が、排気循環器のバルブ開度が吸気圧に影響を与える干渉要素と、可変ノズルターボのノズル開度が新気量に影響を与える干渉要素とを含む、エンジンの状態方程式における行列と、排気循環器のバルブ開度が吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素と、可変ノズルターボのノズル開度が新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列とを含む。
【０２２２】
このように、状態オブザーバを導入すると共に、上記のような第１及び第２の行列を用いることで、吸気圧制御系及び新気量制御系で干渉があってもむだ時間を適切に補償するモデル予測制御を実施することができるようになる。
【０２２３】
なお、上で述べた第１の行列は、（Ａ）吸気圧が新気量に影響を与える干渉要素と新気量が吸気圧に影響を与える干渉要素とを含む、エンジンの状態方程式における行列と、（Ｂ）吸気圧に関する内部状態が新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素と新気量に関する内部状態が吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と、（Ｃ）吸気圧に関する内部状態及び新気量に関する内部状態が新気量に影響を与える干渉要素、及び吸気圧に関する内部状態及び新気量に関する内部状態が吸気圧に影響を与える干渉要素とを含むようにしてもよい。制御系の干渉に対処できるようになる。
【０２２４】
なお、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じて第１の行列及び第２の行列を更新するステップをさらに含むようにしても良い。このようにすれば、運転モードの切り替えに適切に対処することができ、安定的な制御が可能となる。
【０２２５】
なお、第１の行列及び第２の行列が、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じて変化するむだ時間の補償量に応じて算出されるような場合もある。
【０２２６】
また、上で述べたモデル予測制御の処理が、（Ａ）排気循環器のバルブ開度の操作量の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の時系列値が、排気循環器のバルブ開度及び可変ノイズターボのノズル開度の飽和による制約条件を満たすか判断するステップと、（Ｂ）制約条件が満たされないと判断された場合には、制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、排気循環器のバルブ開度の操作量の時系列値及び可変ノズルターボのノズル開度の操作量の時系列値を計算し直すステップとを含む場合がある。このようにすれば、排気循環器のバルブ開度及び可変ノズルターボのノズル開度の飽和による制約条件を満たすように操作量を決定することができるようになる。なお、制約条件については、吸気圧及び新気量の測定値についての制約を含む場合もある。
【０２２７】
なお、実施の形態に係るエンジン制御装置（図２６：６０００）は、（Ａ）排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部（図２６：６０１０）と、（Ｂ）吸気圧の測定値及び新気量の測定値とエンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される吸気圧に関する内部状態及び新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと上で述べた第１の行列との積と、排気循環器のバルブ開度と可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと上で述べた第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における第１の行列と第２の行列とを用いて吸気圧に関する内部状態及び新気量に関する内部状態を推定し、第２の状態ベクトルを生成する状態オブザーバ（図２６：６０２０）と、（Ｃ）燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた新気量の目標値及び吸気圧の目標値と、生成した第２状態ベクトルと、第１の行列と第２の行列とから得られる行列とを用いてモデル予測制御を実施することで、排気循環器のバルブ開度の操作量と可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、燃料噴射量の設定値及びエンジン回転数の設定値に応じた、排気循環器のバルブ開度の基準値及び可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、排気循環器のバルブ開度の指令値及び可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するモデル予測制御部（図２６：６０３０）とを有する。
【０２２８】
なお、上記方法による処理をプロセッサに行わせるためのプログラムを作成することができ、当該プログラムは、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、光磁気ディスク、半導体メモリ、ハードディスク等のコンピュータ読み取り可能な記憶媒体又は記憶装置に格納される。尚、中間的な処理結果はメインメモリ等の記憶装置に一時保管される。
【０２２９】
以上の実施例を含む実施形態に関し、さらに以下の付記を開示する。
【０２３０】
（付記１）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と前記エンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと第１の行列との積と、前記排気循環器のバルブ開度と前記可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における前記第１の行列と前記第２の行列とを用いて前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態を状態オブザーバによって推定し、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値と併せて状態ベクトルを生成するステップと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた前記新気量の目標値及び前記吸気圧の目標値と、生成した前記状態ベクトルとから、前記第１の行列と前記第２の行列とから得られる行列を用いてモデル予測制御を実施することで、前記排気循環器のバルブ開度の操作量と前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
をプロセッサに実行させ、
前記第１の行列により、前記状態ベクトルに含まれる要素間の相互作用を表し、
前記第２の行列が、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に影響を与える干渉要素とを含む、前記エンジンの状態方程式における行列と、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、前記むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と
を含む、エンジン制御プログラム。
【０２３１】
（付記２）
前記第１の行列が、
前記吸気圧が前記新気量に影響を与える干渉要素と前記新気量が前記吸気圧に影響を与える干渉要素とを含む、前記エンジンの状態方程式における行列と、
前記吸気圧に関する内部状態が前記新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素と前記新気量に関する内部状態が前記吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、前記むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と、
前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態が前記新気量に影響を与える干渉要素、及び前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態が前記吸気圧に影響を与える干渉要素と
を含む付記１記載のエンジン制御プログラム。
【０２３２】
（付記３）
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じて前記第１の行列及び前記第２の行列を更新するステップ
をさらに前記プロセッサに実行させるための付記１又は２記載のエンジン制御プログラム。
【０２３３】
（付記４）
前記第１の行列及び前記第２の行列が、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じて変化するむだ時間の補償量に応じて算出される
付記３記載のエンジン制御プログラム。
【０２３４】
（付記５）
前記モデル予測制御の処理が、
前記排気循環器のバルブ開度の操作量の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の時系列値が、前記排気循環器のバルブ開度及び前記可変ノイズターボのノズル開度の飽和による制約条件を満たすか判断するステップと、
前記制約条件が満たされないと判断された場合には、前記制約条件を満たしつつ、追従誤差に関する値と、操作量に関する値とを重み付け加算した評価関数の値を最小化するように、前記排気循環器のバルブ開度の操作量の時系列値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量の時系列値を計算し直すステップと、
を含む付記１記載のエンジン制御プログラム。
【０２３５】
（付記６）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するステップと、
前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と前記エンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと第１の行列との積と、前記排気循環器のバルブ開度と前記可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における前記第１の行列と前記第２の行列とを用いて前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態を状態オブザーバによって推定し、第２の状態ベクトルを生成するステップと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた前記新気量の目標値及び前記吸気圧の目標値と、生成した前記第２の状態ベクトルと、前記第１の行列と前記第２の行列とから得られる行列とを用いてモデル予測制御を実施することで、前記排気循環器のバルブ開度の操作量と前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するステップと、
を含み、
前記第１の行列により、前記状態ベクトルに含まれる要素間の相互作用を表し、
前記第２の行列が、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に影響を与える干渉要素とを含む、前記エンジンの状態方程式における行列と、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、前記むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と
を含む、エンジン制御方法。
【０２３６】
（付記７）
排気循環器及び可変ノズルターボを有するエンジンに対する燃料噴射量の設定値、エンジン回転数の設定値、前記エンジンの吸気圧の測定値及び新気量の測定値を取得するデータ取得部と、
前記吸気圧の測定値及び前記新気量の測定値と前記エンジンが有するむだ時間特性をパディ近似により表すことで追加される前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態とを表す状態ベクトルと第１の行列との積と、前記排気循環器のバルブ開度と前記可変ノズルターボのノズル開度とを表す操作量ベクトルと第２の行列との積との和により１単位時間後の状態ベクトルが表される合成状態方程式における前記第１の行列と前記第２の行列とを用いて前記吸気圧に関する内部状態及び前記新気量に関する内部状態を推定し、第２の状態ベクトルを生成する状態オブザーバと、
前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた前記新気量の目標値及び前記吸気圧の目標値と、生成した前記第２の状態ベクトルと、前記第１の行列と前記第２の行列とから得られる行列とを用いてモデル予測制御を実施することで、前記排気循環器のバルブ開度の操作量と前記可変ノズルターボのノズル開度の操作量とを算出し、前記燃料噴射量の設定値及び前記エンジン回転数の設定値に応じた、前記排気循環器のバルブ開度の基準値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の基準値を加算することで、前記排気循環器のバルブ開度の指令値及び前記可変ノズルターボのノズル開度の指令値を算出するモデル予測制御部と、
を有し、
前記第１の行列により、前記状態ベクトルに含まれる要素間の相互作用を表し、
前記第２の行列が、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に影響を与える干渉要素とを含む、前記エンジンの状態方程式における行列と、
前記排気循環器のバルブ開度が前記吸気圧に関する内部状態に影響を与える干渉要素と、前記可変ノズルターボのノズル開度が前記新気量に関する内部状態に影響を与える干渉要素とを含む、前記むだ時間特性をパディ近似で表すことで規定される状態方程式における行列と
を含む、エンジン制御装置。
【符号の説明】
【０２３７】
１  エンジン本体
１０００  エンジン制御装置
１００  計画器
１１０  モデル予測制御部
１２０  状態オブザーバ
１３０  エンジン特性
【図１】
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【図２】
0005569426.tif 000067
【図３】
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【図４】
0005569426.tif 000069
【図５】
0005569426.tif 000070
【図６】
0005569426.tif 000071
【図７】
0005569426.tif 000072
【図８】
0005569426.tif 000073
【図９】
0005569426.tif 000074
【図１０】
0005569426.tif 000075
【図１１Ａ】
0005569426.tif 000076
【図１１Ｂ】
0005569426.tif 000077
【図１１Ｃ】
0005569426.tif 000078
【図１１Ｄ】
0005569426.tif 000079
【図１１Ｅ】
0005569426.tif 000080
【図１１Ｆ】
0005569426.tif 000081
【図１２】
0005569426.tif 000082
【図１３】
0005569426.tif 000083
【図１４】
0005569426.tif 000084
【図１５】
0005569426.tif 000085
【図１６】
0005569426.tif 000086
【図１７】
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【図１８】
0005569426.tif 000088
【図１９】
0005569426.tif 000089
【図２０】
0005569426.tif 000090
【図２１】
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【図２２】
0005569426.tif 000092
【図２３】
0005569426.tif 000093
【図２４】
0005569426.tif 000094
【図２５】
0005569426.tif 000095
【図２６】
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