(57)【要約】【課題】目標量の微小変化時に、制御対象機器の挙動を不安定にすることなく、目標量に対する制御量の初期の追従性を向上可能な電子制御装置を提供する。【解決手段】電子制御装置１では、制御入力算出部１４が、切換関数σの値ＳＧＭに対する非線形特性値ＳＮで規定される非線形特性関数を用いて、制御入力量の成分である非線形入力量ＵＮを算出し、非線形特性関数の非線形特性が、切換関数の値がゼロより大きい場合には、非線形特性値を所定の正値から増加させ、切換関数の値がゼロである場合には、非線形特性値をゼロとし、切換関数の値がゼロより小さい場合には、非線形特性値を所定の負値から減少させる特性を呈する。【選択図】図１
2014067166.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スライディングモード制御処理を実行することにより、制御量検出器が検出した制御対象機器の制御量が目標量になるように、前記制御対象機器への操作量を算出して前記制御対象機器に操作量を出力するスライディングモード制御部を備え、
前記スライディングモード制御部は、複数の状態量を変数とする切換関数により切換線又は切換平面を規定して、前記複数の状態量が前記切換線又は前記切換平面において平衡状態に収束するように制御入力を算出すると共に、前記制御入力に基づく前記操作量を前記制御対象機器に出力し、前記制御入力量は、非線形入力量を含む電子制御装置において、
前記スライディングモード制御部は、前記切換関数の値に対する非線形特性値で規定される非線形特性関数を用いて、前記非線形入力量を算出し、
前記非線形特性関数の前記非線形特性は、前記切換関数の前記値がゼロより大きい場合には、前記非線形特性値を所定の正値から増加させ、前記切換関数の前記値がゼロである場合には、前記非線形特性値をゼロとし、前記切換関数の前記値がゼロより小さい場合には、前記非線形特性値を所定の負値から減少させる特性を呈することを特徴とする電子制御装置。
【請求項２】
前記非線形特性関数は、前記切換関数の値が所定の正値より大きい場合又は所定の負値より小さい場合には、前記非線形特性値が所定値に対して飽和する飽和特性を有することを特徴とする請求項１に記載の電子制御装置。
【請求項３】
前記非線形特性及び飽和特性を呈する非線形特性関数は、前記非線形特性関数を規定する座標系の原点について対称であることを特徴とする請求項２に記載の電子制御装置。
【請求項４】
前記非線形特性関数の前記非線形特性及び前記飽和特性は、前記制御対象機器の駆動系の非線形特性を反映させた特性であることを特徴とする請求項２又は３に記載の電子制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電子制御装置に関し、特に、車両の制御対象に対してスライディングモード制御を実行する電子制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動二輪車等の車両の内燃機関用の電子制御装置、例えば、電子制御スロットル装置においては、スロットルバルブを駆動することで、その制御に関する制御量を所望の目標値にフィードバック制御することが行われるようになってきている。
【０００３】
かかるフィードバック制御の処理において、例えばＰＩＤ（Ｐｒｏｐｏｒｔｉｏｎａｌ−Ｉｎｔｅｇｒａｌ−Ｄｅｒｉｖａｔｉｖｅ）制御を用いることが一般的であるが、そのＰＩＤ制御は、一般に、外乱等に影響に対する制御の安定性を確保することが困難であったり、入力項に係わるゲイン設定が難しい等の傾向が見受けられる。
【０００４】
そこで、車両の内燃機関用の電子制御装置において、切換関数を用いて、その制御に関する制御量を所望の目標値に制御するスライディングモード制御を適用することが提案されてきている。例えば、スライディングモード制御を適用した電子制御スロットル装置においては、スロットルバルブのスロットル開度量（実スロットル開度量）を目標スロットル開度量に収束するように制御するために、スライディングモード制御により制御入力量を生成し、生成された制御入力量に基づいてスロットルバルブのアクチュエータの操作量を制御する構成を有する。
【０００５】
ここで、駆動ギヤ系を介してアクチュエータの駆動力を減速してスロットルバルブを駆動する電子制御スロットル装置では、目標スロットル開度が微小変化する場合、特にスロットル開度の変化方向が反転する場合には、ギヤ間のバックラッシュに起因しアクチュエータの駆動量に対してスロットルバルブが線形的に駆動されない非線形領域が発生し、目標スロットル開度に対するスロットル開度の追従性が低下する傾向も考えられる。このため、非線形領域におけるスロットル開度の追従性を向上させるために、スライディングモード制御における制御入力量に非線形入力量を含めることが好ましい。
【０００６】
かかる状況下で、特許文献１は、スロットル弁駆動装置の制御装置に関し、切換関数値の正負の変化に対して符号が変化する関数値に、スロットル開度に応じたゲインを乗算した値を、非線形入力量として算出し、算出した非線形入力量を制御入力量に加算する構成を有する。詳しくは、かかる構成では、スロットル開度が目標スロットル開度に収束している状態、すなわち切換関数値がゼロの状態から、目標スロットル開度を微小変化させた場合には、切換関数値及び非線形入力量がスロットル開度と目標スロットル開度との偏差に応じて徐々に大きくなるものであるため、これにより、スロットル開度の変化方向が反転する場合であっても、目標スロットル開度に対してスロットル開度を追従させることができるとされる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−２８０７０２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、本発明者の検討によれば、特許文献１の構成によれば、目標スロットル
開度を微小変化させた場合には、非線形入力量がスロットル開度と目標スロットル開度との偏差に応じて徐々に大きくなるために、目標スロットル開度に対するスロットル開度の初期の追従性に改善の余地がある。
【０００９】
ここで、その改善策として、スロットル開度に応じたゲインをスロットル開度の全領域にわたり大きくする構成が考えられる。しかしながら、かかる構成によれば、目標スロットル開度を微小変化させた場合に、スロットルバルブの挙動が不安定になる可能性も考えられる。
【００１０】
特に自動二輪車では、運転者がアクセルグリップを開閉操作することによって自動二輪車の挙動を制御することが行われており、運転者によるアクセルグリップの操作量、すなわち運転者が要求する目標スロットル開度に対してスロットル開度の追従性が良いことが望まれる。また、自動二輪車のように比較的重量が軽い車両では、スロットルバルブの挙動の不安定さが即時車両の挙動に現れ、運転者が不快に感じる可能性も考えられる。
【００１１】
つまり、現状では、目標スロット開度の微小変化時に、スロットルバルブの挙動を不安定にすることなく、目標スロットル開度に対するスロットル開度の初期の追従性を向上させる新規な構成の電子制御装置を実現することが待望された状況にある。
【００１２】
本発明は、以上の検討を経てなされたものであり、目標量の微小変化時に、制御対象機器の挙動を不安定にすることなく、目標量に対する制御量の初期の追従性を向上可能な電子制御装置を提供することを目的とし、制御対象機器がスロットルバルブ装置である場合には、目標スロット開度の微小変化時に、スロットルバルブの挙動を不安定にすることなく、目標スロットル開度に対するスロットル開度の初期の追従性を向上可能な電子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】
【００１３】
以上の目的を達成するべく、本発明は、第１の局面において、スライディングモード制御処理を実行することにより、制御量検出器が検出した制御対象機器の制御量が目標量になるように、前記制御対象機器への操作量を算出して前記制御対象機器に操作量を出力するスライディングモード制御部を備え、前記スライディングモード制御部は、複数の状態量を変数とする切換関数により切換線又は切換平面を規定して、前記複数の状態量が前記切換線又は前記切換平面において平衡状態に収束するように制御入力を算出すると共に、前記制御入力に基づく前記操作量を前記制御対象機器に出力し、前記制御入力量は、非線形入力量を含む電子制御装置において、前記スライディングモード制御部は、前記切換関数の値に対する非線形特性値で規定される非線形特性関数を用いて、前記非線形入力量を算出し、前記非線形特性関数の前記非線形特性は、前記切換関数の前記値がゼロより大きい場合には、前記非線形特性値を所定の正値から増加させ、前記切換関数の前記値がゼロである場合には、前記非線形特性値をゼロとし、前記切換関数の前記値がゼロより小さい場合には、前記非線形特性値を所定の負値から減少させる特性を呈することを特徴とする電子制御装置である。
【００１４】
また、本発明は、かかる第１の局面に加えて、前記非線形特性関数は、前記切換関数の値が所定の正値より大きい場合又は所定の負値より小さい場合には、前記非線形特性値が所定値に対して飽和する飽和特性を有することを第２の局面とする。
【００１５】
また、本発明は、かかる第２の局面に加えて、前記非線形特性及び飽和特性を呈する非線形特性関数は、前記非線形特性関数を規定する座標系の原点について対称であることを第３の局面とする。
【００１６】
また、本発明は、かかる第２又は第３の局面に加えて、前記非線形特性関数の前記非線形特性及び前記飽和特性は、前記制御対象機器の駆動系の非線形特性を反映させた特性であることを第４の局面とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の第１の局面における電子制御装置においては、スライディングモード制御部が、切換関数の値に対する非線形特性値で規定される非線形特性関数を用いて、制御入力量の成分である非線形入力量を算出し、非線形特性関数の非線形特性が、切換関数の値がゼロより大きい場合には、非線形特性値を所定の正値から増加させ、切換関数の値がゼロである場合には、非線形特性値をゼロとし、切換関数の値がゼロより小さい場合には、非線形特性値を所定の負値から減少させる特性を呈することにより、目標量の微小変化時に非線形入力量が速やかに立ち上がるので、目標量の微小変化時に、制御対象機器の挙動を不安定にすることなく、目標量に対する制御量の初期の追従性を向上させることができる。特に、制御対象機器がスロットルバルブ装置である場合には、目標スロットル開度の微小変化時に非線形入力量が速やかに立ち上がるので、目標スロット開度の微小変化時に、スロットルバルブの挙動を不安定にすることなく、目標スロットル開度に対するスロットル開度の初期の追従性を向上させることができる。
【００１８】
また、本発明の第２の局面における電子制御装置においては、非線形特性関数が、切換関数の値が所定の正値より大きい場合又は所定の負値より小さい場合には、非線形特性値が所定値に対して飽和する飽和特性を有するものであるため、非線形入力量が、制御対象機器の定常偏差の除去にのみ有効に寄与するので、制御入力量が不要に大きくなることを抑制することができる。特に、制御対象機器がスロットルバルブ装置である場合には、非線形入力量が、ギヤＧ１、Ｇ２間のバックラッシュに起因する定常偏差の除去にのみ有効に寄与するので、制御入力量が不要に大きくなることを抑制することができる。
【００１９】
また、本発明の第３の局面における電子制御装置においては、非線形特性及び飽和特性を呈する非線形特性関数が、非線形特性関数を規定する座標系の原点について対称であることにより、切換関数の値が正方向に変化する場合と、切換関数の値が負方向に変化する場合と、で、非線形入力量、つまり制御入力量の変化を同程度しながら目標量に対する制御量の追従性を向上することができ。特に、制御対象機器がスロットルバルブ装置である場合には、切換関数の値が正方向に変化する場合と、切換関数の値が負方向に変化する場合と、で、非線形入力量、つまり制御入力量の変化を同程度しながら目標スロットル開度に対するスロットル開度の追従性を向上することができ、運転者に対する違和感を抑制することができる。
【００２０】
また、本発明の第４の局面における電子制御装置においては、非線形特性関数の非線形特性及び飽和特性が、制御対象機器の駆動系の非線形特性を反映させた特性であることにより、駆動系の駆動特性上の非線形特性を相殺する非線形入力量を得ることができるので、目標量に対する制御量の初期の追従性をより向上させることができる。特に、制御対象機器がスロットルバルブ装置である場合には、非線形特性関数の非線形特性及び飽和特性が、制御対象機器の駆動ギヤ系の非線形特性を反映させた特性であることにより、ギヤ間のバックラッシュに起因する非線形特性を相殺する非線形入力量を得ることができるので、目標スロットル開度に対するスロットル開度の初期の追従性をより向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】図１は、本発明の実施形態における電子制御装置の構成を示すブロック図であり、併せてスロットルバルブ装置の模式図をも示す。
【図２】図２は、本実施形態の電子制御装置におけるスロットルバルブ装置の駆動ギヤ系の噛合状態を説明するための模式図であり、その噛合状態は、図２（ａ）に示す状態から、図２（ｂ）に示す状態を経て、図２（ｃ）に示す状態へと変化する。
【図３】図３は、本実施形態における電子制御装置による非線形入力量算出処理の流れを示すフローチャートである。
【図４】図４は、本実施形態の電子制御装置における非線形入力量算出処理で用いる非線形特性関数を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を適宜参照して、本発明の実施形態における電子制御装置につき、詳細に説明する。
【００２３】
〔電子制御装置の構成〕
まず、図１及び図２を参照して、本実施形態における電子制御装置の構成につき、詳細に説明する。
【００２４】
図１は、本実施形態における電子制御装置の構成を示すブロック図であり、併せてスロットルバルブ装置の模式図をも示す。また、図２は、本実施形態の電子制御装置におけるスロットルバルブ装置の駆動ギヤ系の噛合状態を説明するための模式図であり、その噛合状態は、図２（ａ）に示す状態から、図２（ｂ）に示す状態を経て、図２（ｃ）に示す状態へと変化する。
【００２５】
図１に示すように、本実施形態における電子制御装置１は、図示を省略する車両、典型的には自動二輪車や自動四輪車に搭載され、車両に搭載されたバッテリから供給される電力を利用して動作し、車両の各種構成要素を制御自在な制御装置であり、図示を省略するメモリ等を備える。また、電子制御装置１は、スライディングモード制御部１０を備えている。スライディングモード制御部１０は、切換関数算出部１２、制御入力算出部１４、及び操作量処理部１６を備えている。スライディングモード制御部１０、切換関数算出部１２、制御入力算出部１４、及び操作量処理部１６はいずれも演算処理装置の機能ブロックとして示す。
【００２６】
電子制御装置１は、制御対象機器、典型的には、図示を省略する自動二輪車や自動四輪車等の車両に搭載された内燃機関に対して空気量を制御する電子制御スロットル装置Ｓに電気的に接続される。電子制御スロットル装置Ｓは、スロットルバルブ２０を駆動してその開度を可変とするアクチュエータである電動モータＭと、スロットルバルブ２０の動作位置である開度を検出するスロットル開度センサ２１と、を備える。スロットルバルブ２０は、内燃機関の燃焼室に連絡する吸気管２２の内部に配設されており、スロットルバルブ２０に接続されたスロットルシャフト２３がスロットルレバー２３ａを介して全開位置ストッパ２４と全閉位置ストッパ２５との間の所定の制御範囲θ内でその軸周りに回動することにより、吸気管２２の内壁面とスロットルバルブ２０との間に形成される空隙を変化させて燃焼室に供給される空気流量を調節自在である。スロットルシャフト２３は、駆動ギヤ系を構成するギヤＧ１、Ｇ２を介して電動モータＭに接続され、電動モータＭによってこれらは駆動される。また、スロットルレバー２３ａには、スロットルバルブ２０を全閉位置ストッパ２５に向かって回動するように付勢するリターンスプリング２６が配設されている。なお、図１中では、スロットルレバー２３ａが全閉位置ストッパ２５に当接した状態を実線で示し、スロットルレバー２３ａが全開位置ストッパ２４に当接した状態を点線で示す。
【００２７】
また、電子制御装置１は、それが自動二輪車や自動四輪車といった車両に搭載される場合には、典型的には、運転者がアクセル操作量を与える入力機器であるアクセルグリップやアクセルペダルのアクセル開度を電気的に検出し図示を省略する入力量検出器に電気的
に接続される。つまり、入力量検出器は、電子制御装置１の図示を省略する目標量算出部に電気的に接続して、かかる目標量算出部は、入力検出器からの入力検出値、典型的には、アクセルグリップやアクセルペダルに印加されたアクセル操作量に応じてスロットルバルブ２０の目標開度量を算出する。
【００２８】
より詳しくは、電子制御装置１において、切換関数算出部１２は、目標開度算出部及びスロットル開度センサ２１からの各々の電気信号を受け、目標開度算出部が算出したスロットルバルブ２０の目標開度量及びスロットル開度センサ２１が検出したスロットルバルブ２０の開度に応じて切換関数σを具体的に規定し、切換関数σの値を算出する。この際、スライディングモード制御において、目標開度算出部により算出されたスロットルバルブ２０の目標開度量は、目標量として取り扱われ、スロットル開度センサ２１によって検出されたスロットルバルブ２０の開度は、制御対象量となる制御量として取り扱われる。ここで、切換関数σは、各々が状態量である制御偏差量ｅ及び制御偏差量ｅの偏差変化速度Δｅ／Δｔ、並びに係数ｇを用いて以下に示す数式（数１）で与えられ、かかる切換関数で規定される切換線上に拘束された偏差量ｅ及びそれに対応する偏差変化速度Δｅ／Δｔが、スライディングモード制御における平衡状態を各々示す値であるゼロに収束するようにかかる制御が実行される。なお、切換関数σの数式やそれに関連する演算式は、電子制御装置１内のメモリに予めデータやプログラムとして格納されている。また、数式（数１）は切換線を示すが、状態量の数を増やして切換平面等を示す数式を用いてもかまわない。
【００２９】
【数１】
2014067166.tif 000003
【００３０】
具体的には、数式（数１）において、制御偏差量ｅは、スライディングモード制御の各制御サイクル（時間に関する周期）における目標量と制御量との差、つまり、スライディングモード制御の各制御サイクルにおいて、目標量から制御量を引いて算出される値である。制御偏差量ｅの偏差変化速度Δｅ／Δｔは、スライディングモード制御の各制御サイクルにおいて、制御偏差量ｅを時間微分して算出される値である。また、係数ｇは、切換関数σの傾き、つまり横軸を制御偏差量ｅ及び縦軸を制御偏差量ｅの偏差変化速度Δｅ／Δｔとした直交座標系で切換関数σをその直交座標系の原点を通るように表した切換線の傾きを与える係数である。なお、必要に応じて、制御偏差量ｅの偏差変化速度Δｅ／Δｔに代えて、特定の制御サイクルにおける制御偏差量とその特定の制御サイクルから所定の過去の制御サイクルにおける制御偏差量との差である制御偏差変化量Δｅを状態量として用いてもかまわない。
【００３１】
つまり、切換関数算出部１２は、スライディングモード制御の各制御サイクルにおいて、切換関数σを具体的に規定し、切換関数σの値を算出する。切換関数算出部１２は、算出した切換関数σの値、及びその算出時に算出した状態量である制御偏差量ｅ等を電気信号として制御入力算出部１４に各々出力する。
【００３２】
制御入力算出部１４は、目標開度算出部、切換関数算出部１２、及びスロットル開度センサ２１に電気的に接続され、これらからの各々の電気信号を受け、目標開度算出部がアクセルペダルやアクセルグリップの操作量に応じて算出したスロットルバルブ２０の目標開度量である目標量、切換関数算出部１２が算出した切換関数σの値及び制御偏差量ｅ、並びにスロットル開度センサ２１が検出したスロットルバルブ２０の開度である制御量等に応じて制御入力量を算出する。ここで、制御入力量には、等価則入力量、到達則入力量及び非線形則入力量が含まれる。なお、制御入力量には、必要に応じて、減衰則入力量が
含まれていてもよい。
【００３３】
具体的には、等価則入力量は、各々が状態量である制御偏差量ｅ及びそれに対応する偏差変化速度Δｅ／Δｔを切換線上に拘束するための制御入力量の成分である。到達則入力量は、各々が状態量である制御偏差量ｅ及びそれに対応する偏差変化速度Δｅ／Δｔを切換線に近づけてそれに到達させるための制御入力量の成分である。非線形則入力量は、切換関数σに関するモデル化誤差を抑制するための制御入力量の成分であり、その詳細内容は後述する。なお、減衰則入力量は、例えば、制御量が目標量を過剰に超えてしまうような現象抑制する制御入力量の成分である。
【００３４】
つまり、制御入力算出部１４は、スライディングモード制御の各制御サイクルにおいて、目標開度算出部が算出した目標量、切換関数算出部１２が算出した切換関数σの値及び制御偏差量ｅ、並びにスロットル開度センサ２１が検出した制御量を対応して用いて、等価則入力量、到達則入力量、及び非線形則入力量、並びに該当する場合の減衰則入力量を各々算出し、これらの和を用いて制御入力量を算出する。制御入力算出部１４は、算出した制御入力量を電気信号として操作量処理部１６に出力する。
【００３５】
操作量処理部１６は、制御入力算出部１４に電気的に接続されており、制御入力算出部１４からの電気信号を受け、電動モータＭを駆動してスロットルバルブ２０を動作させるための操作量を算出する。この操作量は、電動モータＭがスロットルバルブ２０を目標量に対応する目標位置に向かって収束するように動かす移動量であり、制御入力算出部１４が算出した制御入力量に対応する値である。操作量処理部１６は、算出した操作量を電気信号として電動モータＭに出力する。
【００３６】
電動モータＭは、操作量処理部１６に電気的に接続されており、操作量処理部１６からの電気信号を受け、操作量処理部１６が算出した操作量に応じてスロットルバルブ２０を目標位置に向かって移動させ、対応して、スロットルバルブ２０は、目標位置に向かって移動される。スロットル開度センサ２１は、電動モータＭによって移動させられたスロットルバルブ２０の制御量を検出して、検出した制御量を電気信号として切換関数算出部１２及び制御入力算出部１４に出力する。
【００３７】
ここで、電子制御スロットル装置Ｓの駆動ギヤ系におけるギヤＧ１、Ｇ２間の噛合状態が、図２（ａ）に示すような、ギヤＧ１が電動モータＭにより左周り（矢印Ｒ１方向）に回転されてギヤＧ２がそれに伴って回転しており、ギヤＧ１における歯Ａ２の一方の歯面とギヤＧ２における歯Ｂ２の一方の歯面とが当接した状態にある場合には、ギヤＧ１における歯Ａ１の一方の歯面とギヤＧ２における歯Ｂ２の他方の歯面との間には、ギャップΔＨが生じている。この状態で、ギヤＧ１が右周り（矢印Ｒ２方向）に回転されるような電動モータＭによる駆動方向の反転がなされた場合には、図２（ｂ）に示すようにギヤＧ１における歯Ａ１の一方の歯面がギヤＧ２における歯Ｂ２の他方の歯面に接近していくのであるが、これらの間にはギャップΔＨが生じていたためバックラッシュが発生するからこれらは瞬時に当接することはできず、図２（ｃ）に示すようにギヤＧ１における歯Ａ１の一方の歯面がギヤＧ２における歯Ｂ２の他方の歯面に当接するまでには、いわゆる遊び時間が発生する。かかる遊び時間は、運転者がアクセルグリップやアクセルペダルを微小に変化させる際に、運転者にとっては不感帯として感じられ、運転者は、スロットルバルブ２０の挙動に不自然さや不安定さを感じる傾向が生じる。なお、駆動ギヤ系におけるギヤの個数は、２個に限定されるものではなく、３個以上設けられていてもよい。
【００３８】
そこで、以上のような構成を有する電子制御装置１では、制御入力算出部１４が、以下に示す非線形入力量算出処理を実行することにより、目標スロット開度の微小変化時に、スロットルバルブ２０の挙動を不安定にすることなく、目標スロットル開度に対するスロ
ットル開度の初期の追従性を向上させる。以下、図３及び図４をも参照して、本実施形態における非線形入力量算出処理について、詳細に説明する。
【００３９】
〔非線形入力量算出処理〕
図３は、本実施形態における電子制御装置による非線形入力量算出処理の流れを示すフローチャートである。また、図４は、本実施形態の電子制御装置における非線形入力量算出処理で用いる非線形特性関数を示す図である。なお、かかるフローチャートを実行するプログラムや数式やテーブル、マップ等に関するデータは、電子制御装置１内のメモリに予め格納されている。
【００４０】
図３に示すフローチャートは、車両のイグニッションスイッチがオフ状態からオン状態に切り替えられて電子制御装置１の制御処理が開始したタイミングで開始となり、非線形入力量算出処理はステップＳ１の処理に進む。かかる非線形入力量算出処理は、電子制御装置１の制御処理が継続している間は、繰り返し実行される。
【００４１】
ステップＳ１の処理では、制御入力算出部１４が、非線形入力量算出処理が有効であるか否かを示すフラグＦ＿ＦＵＮの値が１であるか否かを判別する。判別の結果、フラグＦ＿ＦＵＮの値が１でない場合には、制御入力算出部１４は、非線形入力量算出処理が有効でないと判断し、非線形入力量算出処理をステップＳ２の処理に進める。一方、フラグＦ＿ＦＵＮの値が１である場合には、制御入力算出部１４は、非線形入力量算出処理が有効であると判断し、非線形入力量算出処理をステップＳ４の処理に進める。
【００４２】
ステップＳ２の処理では、制御入力算出部１４が、非線形入力量を算出するための非線形特性値ＳＮの値を０に設定する。これにより、ステップＳ２の処理は完了し、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ３の処理に進める。
【００４３】
ステップＳ３の処理では、制御入力算出部１４が、図４に示すように、非線形入力量ＵＮの値を０に設定する。これにより、ステップＳ３の処理は完了し、一連の非線形入力量算出処理は終了する。
【００４４】
ステップＳ４の処理では、制御入力算出部１４が、切換関数算出部１２によって算出された切換関数σの値ＳＧＭが０より大きいか否かを判別する。判別の結果、切換関数σの値ＳＧＭが０より大きい場合には、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ５の処理に進める。一方、切換関数σの値ＳＧＭが０より大きくない場合には、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ８の処理に進める。
【００４５】
ステップＳ５の処理では、制御入力算出部１４が、切換関数算出部１２によって算出された切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＳＧＭ以上であるか否かを判別する。判別の結果、切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＳＧＭ以上である場合には、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ６の処理に進める。一方、切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＳＧＭ未満である場合には、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ７の処理に進める。なお、所定の正値ＮＳＧＭは、図４に示すように、切換関数σの値ＳＧＭにおける非線形特性値ＳＮが上昇して正の飽和値に至る正の上限範囲を規定する切換関数σの値ＳＧＭ（正の固定値）である。
【００４６】
ステップＳ６の処理では、制御入力算出部１４が、非線形特性値ＳＮの値を所定の正値（正の固定値）、一例としては図４に示す値である１に設定して、非線形特性値ＳＮを飽和させる。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ１３の処理に進める。
【００４７】
ステップＳ７の処理では、制御入力算出部１４が、以下に示す数式（数２）に切換関数σの値ＳＧＭ、所定の正値ＮＳＧＭ、及びパラメータＳＮＨを代入することにより非線形特性値ＳＮを算出する。なお、数式（数２）中のパラメータＳＮＨは、図４に示すように、非線形特性値ＳＮのヒステリシスゲインを表す所定の正値（ステップＳ６で設定される所定の正値より小さい正の固定値であり、一例としては図４に示す値である１より小さい正の固定値）である。これにより、ステップＳ６の処理は完了し、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ１３の処理に進める。
【００４８】
【数２】
2014067166.tif 000004
【００４９】
ステップＳ８の処理では、制御入力算出部１４が、切換関数算出部１２によって算出された切換関数σの値ＳＧＭが０であるか否かを判別する。判別の結果、切換関数σの値ＳＧＭが０である場合には、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ９の処理に進める。一方、切換関数σの値ＳＧＭが０でない場合には、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ１０の処理に進める。
【００５０】
ステップＳ９の処理では、制御入力算出部１４が、図４に示すように、非線形特性値ＳＮの値を０に設定する。これにより、ステップＳ９の処理は完了し、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ１３の処理に進める。
【００５１】
ステップＳ１０の処理では、制御入力算出部１４が、切換関数算出部１２によって算出された切換関数σの値ＳＧＭが所定の負値ＮＳＧＭ’以下であるか否かを判別する。判別の結果、切換関数σの値ＳＧＭが所定の負値ＮＳＧＭ’以下である場合には、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ１１の処理に進める。一方、切換関数σの値ＳＧＭが所定の負値ＮＳＧＭ’より大きい場合には、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ１２の処理に進める。なお、所定の負値ＮＳＧＭ’は、図４に示すように、切換関数σの値ＳＧＭにおける非線形特性値ＳＮが減少して負の飽和値に至る負の下限範囲を規定する切換関数σの値ＳＧＭ（負の固定値）である。
【００５２】
ステップＳ１１の処理では、制御入力算出部１４が、非線形特性値ＳＮの値を所定の負値、一例としては図４に示す値である−１に設定して、非線形特性値ＳＮを飽和させる。これにより、ステップＳ１１の処理は完了し、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ１３の処理に進める。
【００５３】
ステップＳ１２の処理では、制御入力算出部１４が、以下に示す数式（数３）に切換関数σの値ＳＧＭ、所定の負値ＮＳＧＭ’、及びを代入することにより非線形特性値ＳＮを算出する。なお、数式（数３）中のパラメータＳＮＬは、図４に示すように、非線形特性値ＳＮのヒステリシスゲインを表す所定の負値（ステップＳ１１で設定される所定の負値より大きい負の固定値であり、一例としては図４に示す値であるより−１より大きい負の固定値）−１より大きい負の固定値）である。これにより、ステップＳ１２の処理は完了し、制御入力算出部１４は非線形入力量算出処理をステップＳ１３の処理に進める。
【００５４】
【数３】
2014067166.tif 000005
【００５５】
ここで、図４で示す切換関数σの値ＳＧＭと非線形特性値ＳＮとの関係においては、そ
の第１象限において、切換関数σの値ＳＧＭが０のときは非線形特性値ＳＮが０であり、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも超えた際には非線形特性値ＳＮは所定の正値ＳＮＨであり、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも超えて所定の正値ＮＳＧＭに到達するまで又はそこに到達したときには非線形特性値ＳＮは数式（数２）に則って与えられる値であり、切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＳＧＭに到達したとき又はそれ以降は非線形特性値ＳＮが所定の正値である一定値となる。また、数式（数２）は、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも超えた際の非線形特性値ＳＮの値である所定の正値ＳＮＨと、切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＳＧＭに到達したときの値である所定の正値（正の固定値で一例としては図４に示す値である１）と、の間で連続的であればよい。
【００５６】
一方で、図４で示す切換関数σの値ＳＧＭと非線形特性値ＳＮとの関係においては、その第３象限において、切換関数σの値ＳＧＭが０のときは非線形特性値ＳＮが０であり、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも下回った際には非線形特性値ＳＮは所定の負値ＳＮＬであり、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも下回って所定の負値ＮＳＧＭ’に到達するまで又はそこに到達したときには非線形特性値ＳＮは数式（数３）に則って与えられる値であり、切換関数σの値ＳＧＭが所定の負値ＮＳＧＭ’に到達したとき又はそれ以降は非線形特性値ＳＮが所定の負値である一定値となる。また、数式（数３）は、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも下回った際の非線形特性値ＳＮの値である所定の正値ＳＮＬと、切換関数σの値ＳＧＭが所定の負値ＮＳＧＭ’に到達したときの値である所定の負値（負の固定値で一例としては図４に示す値である−１）と、の間で連続的であればよい。
【００５７】
この際、図４で示す切換関数σの値ＳＧＭと非線形特性値ＳＮとの関係において、非線形特性値ＳＮをそれらの値が各々０である原点Ｏについて対称とすることが、運転者がアクセルグリップやアクセルペダルを微小に変化させて切換関数σの値ＳＧＭが正負の両領域にわたって変化する際に、運転者の運転上の違和感を抑制する観点からは好ましい。
【００５８】
このためには、例えば、所定の正値ＮＳＧＭと所定の負値ＮＳＧＭ’の絶対値とを等しく設定し、所定の正値ＳＮＨと所定の負値ＳＮＬの絶対値とを等しく設定し、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも超えて所定の正値ＮＳＧＭに到達するまで又はそこに到達したときに非線形特性値ＳＮを規定する関係式を数式（数２）で示すような線形な連続関数で与え、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも下回って所定の負値ＮＳＧＭ’に到達するまで又はそこに到達したときに非線形特性値ＳＮを規定する関係式を数式（数２）で示す関係式と傾きが等しい数式（数３）で示すような線形な連続関数で与え、かつ、切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＳＧＭに到達したとき又はそれ以降における非線形特性値ＳＮの値である所定の正値と、切換関数σの値ＳＧＭが所定の負値ＮＳＧＭ’に到達したとき又はそれ以降における非線形特性値ＳＮの値である所定の負値の絶対値と、を等しく設定すればよい。
【００５９】
なお、非線形特性値ＳＮを原点について対称とすることができるものであれば、切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも超えて所定の正値ＮＳＧＭに到達するまで又はそこに到達したときに非線形特性値ＳＮを規定する関係式、及び切換関数σの値ＳＧＭが０を少しでも下回って所定の負値ＮＳＧＭ’に到達するまで又はそこに到達したときに非線形特性値ＳＮを規定する関係式は、各々非線形な連続関数であってもよい。また、非線形特性値ＳＮを原点について対称とすることができるものであれば、切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＳＧＭに到達したとき又はそれ以降における非線形特性値ＳＮの値である所定の正値は漸近値であってもよく、一方で、切換関数σの値ＳＧＭが所定の負値ＮＳＧＭ’に到達したとき又はそれ以降における非線形特性値ＳＮの値である所定の負値も漸近値であってもよい。
【００６０】
また、換言すれば、図４で示す切換関数σの値ＳＧＭと非線形特性値ＳＮとの関係にお
いては、非線形特性値ＳＮを規定する非線形特性関数の非線形特性及び飽和特性は、駆動ギヤ系の非線形特性、具体的にはギヤＧ１、Ｇ２間のバックラッシュを反映させた特性に設定されていることが好ましいものといえる。
【００６１】
ステップＳ１３の処理では、制御入力算出部１４が、ステップＳ６、Ｓ７、Ｓ９、Ｓ１１、Ｓ１２の処理において設定又は算出された非線形特性値ＳＮ、ゲイン値ＭＵＮ、及び調整パラメータｂ１を以下に示す数式（数４）に代入することによって非線形入力量ＵＮを算出する。なお、数式（数４）中のゲイン値ＭＵＮは、非線形入力量のゲイン値（所定の正値）であり、調整パラメータｂ１は、前回の制御サイクルにおける電動モータＭのデューティ比から求められる所定値である。これにより、ステップＳ１３の処理は完了し、一連の非線形入力量算出処理は終了する。
【００６２】
【数４】
2014067166.tif 000006
【００６３】
以後、制御入力算出部１４は、非線形入力量に加えて、等価則入力量及び到達則入力量の和を制御入力量として算出し、算出した制御入力量を電気信号として操作量処理部２６に出力することになる。
【００６４】
以上の説明から理解できるように、本実施形態における電子制御装置１では、制御入力算出部１４が、図４に示すように、切換関数σの値ＳＧＭがゼロより大きい場合には、非線形特性値ＳＮを所定の正値ＳＮＨから増加させ、切換関数σの値ＳＧＭがゼロである場合には、非線形特性値ＳＮを０とし、切換関数σの値ＳＧＭがゼロより小さい場合には、非線形特性値ＳＮを所定の負値ＳＮＬから減少させるという特性を呈する非線形特性を有した非線形特性関数を用いて、非線形特性値ＳＮを算出し、算出した非線形特性値ＳＮを用いて非線形入力量ＵＮを算出する。
【００６５】
これにより、例えば図２（ａ）に示すように、ギヤＧ１が左向き（矢印Ｒ１方向）に駆動され、ギヤＧ１の歯Ａ２とギヤＧ２の歯Ｂ２とが接触し、バックラッシュのギャップΔＨが発生している状態において、図２（ｂ）に示すように、ギヤＧ１の駆動方向が左向きから右向き（矢印Ｒ２方向）に反転された場合には、切換関数σの値ＳＧＭはゼロではないので、非線形特性値ＳＮが所定の正値ＳＮＨから増加（左向きに反転の場合には所定の負値ＳＮＬから減少）するので、スロットルバルブ２０の挙動を不安定にすることなく、目標スロットル開度に対するスロットル開度の初期の追従性を向上させることができる。すなわち、目標スロットル開度の微小変化時に非線形入力量ＵＮが速やかに立ち上がるので、目標スロット開度の微小変化時に、スロットルバルブ２０の挙動を不安定にすることなく、目標スロットル開度に対するスロットル開度の初期の追従性を向上させることができることになる。
【００６６】
また、本実施形態における電子制御装置１では、非線形特性値ＳＮを表す非線形特性関数は、図４に示すように、切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＧＳＭより大きい場合又は所定の負値ＮＳＧＭ’より小さい場合には、非線形特性値ＳＮが一定値（一例として、＋１又は−１）に飽和する飽和特性を有している。これにより、例えば図２（ｃ）に示すように、図２（ｂ）に示す状態からギヤＧ１の歯Ａ１とギヤＧ２の歯Ｂ２とが接触した場合には、切換関数σの値ＳＧＭが所定の正値ＮＧＳＭ以上（右向きに反転の場合には所定の負値ＮＳＧＭ’以下になり、非線形特性値ＳＮは一定値（例えば、＋１又は−１）になるので、制御入力量が不要に大きくなることを抑制できる。すなわち、非線形入力量ＵＮは、ギヤＧ１、Ｇ２間のバックラッシュに起因する定常偏差の除去にのみ有効に寄与するので、制御入力量が不要に大きくなることを抑制することができる。
【００６７】
また、本実施形態における電子制御装置１では、非線形特性及び飽和特性を示す非線形特性値ＳＮを表した非線形特性関数は、図４に示すように、非線形特性関数を規定する座標系の原点について対称であることが好ましい。これにより、切換関数σの値ＳＧＭが正方向に変化する場合と、切換関数σの値ＳＧＭが負方向に変化する場合と、で、非線形入力量、つまり制御入力量の変化を同程度しながら目標スロットル開度に対するスロットル開度の追従性を向上することができ、運転者に対する違和感を抑制することができる。
【００６８】
また、本実施形態における電子制御装置１では、非線形特性値ＳＮを表す非線形特性関数の非線形特性及び飽和特性は、駆動ギヤ系の非線形特性を反映させた特性させであることが好ましい。これにより、ギヤＧ１、Ｇ２間のバックラッシュに起因する非線形特性を相殺する非線形入力量を得ることができるので、目標スロットル開度に対するスロットル開度の初期の追従性をより確実に向上させることができる。
【００６９】
また、本発明においては、構成要素の種類、配置、個数等は前述の実施形態に限定されるものではなく、その構成要素を同等の作用効果を奏するものに適宜置換する等、発明の要旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能であることはもちろんである。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
以上のように、本発明においては、目標量の微小変化時に、制御対象機器の挙動を不安定にすることなく、目標量に対する制御量の初期の追従性を向上可能な電子制御装置を提供することができ、その汎用普遍的な性格から自動二輪車等の車両におけるスライディングモード制御を行う電子制御装置に広範に適用され得るものと期待される。
【符号の説明】
【００７１】
１…電子制御装置
１０…スライディングモード制御部
１２…切換関数算出部
１４…制御入力算出部
１６…操作量処理部
２０…スロットルバルブ
２１…スロットル開度センサ
２２…吸気管
２３…スロットルシャフト
２３ａ…スロットルレバー
２４…全開位置ストッパ
２５…全閉位置ストッパ
２６…リターンスプリング
Ｇ１、Ｇ２…ギヤ
Ｍ…モータ
Ｓ…電子制御スロットル装置
θ…制御範囲
【図１】
2014067166.tif 000007
【図２】
2014067166.tif 000008
【図３】
2014067166.tif 000009
【図４】
2014067166.tif 000010