(57)【要約】【課題】制御出力のオーバーシュートおよび目標値への追従遅れを容易に調整する。【解決手段】プラントを制御するための装置は、プラントの制御出力を目標値に収束させるため、該プラントに印加される制御入力を算出するコントローラを備える。該コントローラは、目標値の変化に対する制御出力の変化の相対速度を調整するパラメータについて、該プラントの状態に応じて値を決定し、該決定した値を持つパラメータに基づいて、制御入力を算出する。該パラメータは、目標値の変化に対する制御入力の変化の相対速度を変更する第１のパラメータ、および、目標値を修正した修正済み目標値を介して制御出力の変化の相対速度を変更する第２のパラメータを含むことができる。【選択図】図１３
2006307743.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントを制御するための装置であって、
プラントの制御出力を目標値に収束させるため、該プラントに印加される制御入力を算出するコントローラを備え、
前記コントローラは、前記目標値の変化に対する前記制御出力の変化の相対速度を調整するパラメータについて、該プラントの状態に応じて値を決定し、該決定した値を持つパラメータに基づいて、前記制御入力を算出する、
プラント制御装置。
【請求項２】
前記パラメータは、前記目標値の変化に対する前記制御入力の変化の相対速度を変更する第１のパラメータを含んでおり、
前記コントローラは、前記制御入力を、前記第１のパラメータに基づいて算出する、
請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項３】
前記第１のパラメータは、前記制御入力を構成する要素のうちの少なくとも１つを重み付けする、
請求項２に記載のプラント制御装置。
【請求項４】
前記制御入力を構成する要素は、前記目標値に基づいて算出されるフィードフォワード項である、
請求項３に記載のプラント制御装置。
【請求項５】
前記コントローラは、前記制御出力の前記目標値への収束速度を指定することのできる応答指定型制御を実施するよう構成され、
前記制御入力を構成する要素のうちの前記少なくとも１つは、該応答指定型制御で規定される切り換え線に前記プラントの状態量を拘束するための等価制御入力である、
請求項３に記載のプラント制御装置。
【請求項６】
前記パラメータは、前記目標値を修正した修正済み目標値を介して前記相対速度を変更する第２のパラメータを含んでおり、
前記第２のパラメータに従って前記修正済み目標値を生成する目標値算出ユニットをさらに備え、
前記コントローラは、前記修正済み目標値に前記制御出力が追従するよう前記制御入力を算出する、
請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項７】
前記第２のパラメータは、傾斜パラメータを含み、
前記目標値算出ユニットは、前記目標値の変化に対し、前記傾斜パラメータに従う傾斜を有するランプ形状の信号を、前記修正済み目標値として生成する、
請求項６に記載のプラント制御装置。
【請求項８】
前記第２のパラメータは、漸近特性パラメータを含み、
前記目標値算出ユニットは、前記目標値の変化に対し、前記漸近特性パラメータに従う漸近特性を有する指数関数形状の信号を、前記修正済み目標値として生成する、
請求項６に記載のプラント制御装置。
【請求項９】
前記プラントの状態が、オーバーシュートを起こすおそれのある状態になったとき、前記相対速度を低下させるよう、上記パラメータを第１の値に設定し、該プラントの状態が、該オーバーシュートを起こすおそれのある状態を抜けたとき、前記相対速度を戻すよう、該パラメータを第２の値にリセットする、
請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項１０】
前記プラントの状態が、オーバーシュートを起こすおそれのある状態になったとき、前記相対速度を低下させるよう、前記パラメータを第１の値に設定し、該プラントの状態が、前記制御出力の前記目標値への追従遅れを起こすおそれのある状態になった時、前記相対速度を増やすよう前記パラメータを第２の値に設定する、
請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項１１】
前記プラントの状態は、前記目標値の変化の速度を含む、
請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項１２】
前記応答指定型制御は、前記制御出力の前記目標値への追従速度および外乱が前記プラントに印加された時の該制御出力の該目標値への偏差を収束する速度を、個別に指定することのできる２自由度応答指定型制御である、
請求項５に記載のプラント制御装置。
【請求項１３】
前記コントローラは、前記制御出力の前記目標値への追従速度および外乱が前記プラントに印加された時の該制御出力の該目標値への偏差を収束する速度を、個別に指定することのできる２自由度応答指定型制御を実施するよう構成され、
前記漸近特性パラメータは、前記制御出力の前記目標値への追従速度を用いて表される、請求項８に記載のプラント制御装置。
【請求項１４】
前記漸近特性パラメータをフィルタ係数として、前記目標値をフィルタリングすることにより、前記指数関数形状の信号を生成する、
請求項１３に記載のプラント制御装置。
【請求項１５】
前記プラントは、内燃機関に設けられたバルブのリフトの量を変更することのできるリフト機構である、
請求項１に記載のプラント制御装置。
【請求項１６】
前記プラントの状態は、該バルブが閉じている最中か、または開いている最中かを示す、
請求項１５に記載のプラント制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、制御出力のオーバーシュートおよび目標値への追従遅れを効果的に抑制することのできる、プラントを制御する装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、応答指定型制御によって、モデル化された制御対象（プラントとも呼ぶ）を制御する手法が提案されている（特許文献１を参照）。応答指定型制御を使用すると、プラントの出力（制御出力）を、所望の速度で目標値に収束させることができる。特に、応答指定型制御の一形態である２自由度応答指定型制御によれば、制御出力の目標値への追従速度と、外乱がプラントに印加された時の制御出力の目標値に対する偏差の収束速度を、個別に指定することができる。
【特許文献１】特開２００５−０２３９２２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
プラントが非線形特性を呈する場合には、応答指定型制御を用いた場合でも、制御出力のオーバーシュートおよび目標値への追従遅れが発生することがあった。たとえば、機械的なフリクションの影響により、また、一方向に作用するスプリングのような非線形要素の影響により、このような追従遅れおよびオーバーシュートが生じることがある。
【０００４】
図１９は、内燃機関の吸気または排気バルブのリフト量を制御した場合の、オーバーシュートおよび追従遅れの一例を示す。（ａ）を参照すると、時間ｔ１においてバルブを開く時の、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆ（より詳細には、後述するフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆ）および実際に検出されたリフト量Ｌｉｆｔが示されている。リフト量Ｌｉｆｔの目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆへの追従に遅れが生じていることがわかる。（ｂ）を参照すると、時間ｔ２においてバルブを閉じる時の、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆおよび実際に検出されたリフト量Ｌｉｆｔが示されている。リフト量Ｌｉｆｔがオーバーシュートしていることがわかる。このような追従遅れおよびオーバーシュートは、バルブを駆動するアクチュエータ（プラント）に起因して生じることがある。たとえば、アクチュエータには、バルブが閉じる方向に付勢されているリターンスプリングが設けられており、バルブを閉じる時には、該リターンスプリングの復元力の影響によって、制御出力（リフト量）が目標値を飛び越えることがある。バルブを開く時には、リターンスプリングの付勢力に抗するようバルブが動かされるので、制御出力の目標値への到達に遅れが生じることがある。
【０００５】
オーバーシュートおよび追従遅れは、エミッション、燃費およびドライバビリティの低下を引き起こすおそれがある。また、オーバーシュートは、アクチュエータを破損するおそれがある。
【０００６】
オーバーシュートを抑制しすぎると、制御出力の目標値への追従遅れが増大するおそれがあり、また、追従遅れを抑制しすぎると、オーバーシュートを増大させるおそれがある。
【０００７】
したがって、非線形特性を呈するプラントに対してロバスト性を向上させ、オーバーシュートおよび追従遅れを効果的に抑制することのできる制御装置が必要とされている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
この発明の一つの側面によると、プラントを制御するための装置は、プラントの制御出力を目標値に収束させるため、該プラントに印加される制御入力を算出するコントローラを備える。該コントローラは、目標値の変化に対する制御出力の変化の相対速度を調整するパラメータについて、該プラントの状態に応じて値を決定し、該決定した値を持つパラメータに基づいて、該制御入力を算出する。
【０００９】
この発明によれば、上記パラメータによって、プラントの状態に応じた制御出力の変化速度を決定することができるので、制御出力のオーバーシュートおよび追従遅れを、プラントの状態に応じて抑制することができる。
【００１０】
この発明の一実施形態によると、上記パラメータは、目標値の変化に対する制御入力の変化の相対速度を変更する第１のパラメータを含む。コントローラは、制御入力を、該第１のパラメータに基づいて算出する。こうして、第１のパラメータに基づいて制御入力の変化速度を調整することにより、制御出力の変化速度を変更することができる。
【００１１】
この発明のさらに一実施形態では、該第１のパラメータは、制御入力を構成する要素のうちの少なくとも１つを重み付けするパラメータ（Ｋｅｑ＿ｒ）である。第１のパラメータによる重み付けにより、制御入力の変化速度を変更することができる。すなわち、制御出力の変化速度を変更することができる。
【００１２】
この発明の一実施形態では、該制御入力を構成する要素は、目標値に基づいて算出されるフィードフォワード項である。このようなフィードフォワード項は、目標値の変化に対して良好に反応する。したがって、フィードフォワード項を重み付けすることにより、制御入力の変化速度を良好に調節することができる。
【００１３】
この発明の一実施形態では、コントローラは、制御出力の目標値への収束速度を指定することのできる応答指定型制御を実施するよう構成される。上記の制御入力を構成する要素のうちの少なくとも１つは、応答指定型制御で規定される切り換え線にプラントの状態量を拘束するための等価制御入力である。こうして、制御入力の挙動を主に決定する等価制御入力への重み付けにより、制御入力の変化速度を変更することができる。
【００１４】
この発明の一実施形態によると、上記パラメータは、目標値を修正した修正済み目標値を介して、目標値の変化に対する制御出力の変化の相対速度を変更する第２のパラメータを含む。制御装置は、該第２のパラメータに従って該修正済み目標値を生成する目標値算出ユニットをさらに備える。コントローラは、該修正済み目標値に制御出力が追従するよう制御入力を算出する。こうして、第２のパラメータに従って生成された修正済み目標値に基づいて制御入力を算出することにより、制御出力の変化速度を変更することができる。
【００１５】
この発明の一実施形態では、第２のパラメータは、傾斜パラメータ（Ｌｒａｔｅ）を含む。目標値算出ユニットは、目標値の変化に対し、傾斜パラメータに従う傾斜を有するランプ形状の信号を、修正済み目標値として生成する。ランプ形状の信号に制御出力が追従するよう制御入力を算出するので、制御出力の変化速度を、該傾斜パラメータに従って変更することができる。
【００１６】
この発明の一実施形態では、第２のパラメータは、漸近特性パラメータ（ＰＯＬＥ＿ｆ）を含み、目標値算出ユニットは、目標値の変化に対し、漸近特性パラメータに従う漸近特性を有する指数関数形状の信号を、修正済み目標値として生成する。指数関数形状の信号に制御出力が追従するよう制御入力を算出するので、制御出力の変化速度を、該漸近特性パラメータに従って変更することができる。
【００１７】
この発明の一実施形態では、プラントの状態が、オーバーシュートを起こすおそれのある状態になったとき、目標値変化に対する制御出力の変化の相対速度を低下させるよう、上記パラメータを第１の値に設定し、該プラントの状態が、該状態を抜けたとき、該相対速度を戻すよう、該パラメータを第２の値にリセットする。こうして、オーバーシュートを起こすおそれがある時は、制御出力の変化速度を低下させることによってオーバーシュートを回避し、その他の場合には、該相対速度を戻すことによって、高い追従性を維持する。
【００１８】
この発明の他の実施形態では、プラントの状態が、オーバーシュートを起こすおそれのある状態になったとき、目標値の変化に対する制御出力の変化の相対速度を低下させるよう、上記パラメータを第１の値に設定し、該プラントの状態が、制御出力の目標値への追従遅れを起こすおそれのある状態になった時、該相対速度を増やすよう上記パラメータを第２の値に設定する。こうして、プラントの状態に従ってパラメータの値を切り換えることにより、オーバーシュートおよび追従遅れを回避することができる。
【００１９】
プラントの状態は、目標値の変化の速度を含む。こうして、目標値の変化の速度に従って、オーバーシュートおよび追従遅れを抑制するよう、制御出力の変化速度を調整することができる。
【００２０】
この発明は、様々なプラントに適用可能である。一実施形態では、プラントは、内燃機関に設けられたバルブのリフトの量を変更することのできるリフト機構である。この場合、バルブを閉じている最中か、または開いている最中かに従って、上記パラメータの値を決定することができる。
【００２１】
リフト装置は、一般に、バルブが閉じている時と開いている時とで異なる挙動を示す。この発明によれば、パラメータの値により、リフト量のオーバーシュートおよび目標値への追従遅れを抑制することができるので、バルブが閉じている時および開いている時の両方で、バルブの挙動を安定的に制御することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
次に図面を参照してこの発明の実施の形態を説明する。図１は、この発明の実施形態に従う、内燃機関（以下、エンジンと呼ぶ）およびその制御装置の全体的な構成図である。
【００２３】
電子制御ユニット（以下、「ＥＣＵ」）という）１は、中央演算処理装置（ＣＰＵ）１ｂを備えるコンピュータである。ＥＣＵ１は、メモリ１ｃを備えており、該メモリ１ｃは、車両の様々な制御を実現するためのコンピュータプログラムおよび該プログラムの実施に必要なマップを格納する読み取り専用メモリ（ＲＯＭ）と、ＣＰＵ１ｂの演算のための作業領域を提供し、プログラムおよびデータを一時的に格納するランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）を備えている。さらに、ＥＣＵ１は、車両の各部から送られてくるデータを受け取入れる入力インターフェース１ａ、および車両の各部に制御信号を送る出力インターフェース１ｄを備えている。
【００２４】
エンジン２は、この実施例では、４気筒４サイクルのエンジンであり、図には、そのうちの一つの気筒が概略的に示されている。エンジン２は、吸気バルブ３を介して吸気管４に連結され、排気バルブ５を介して排気管６に連結されている。ＥＣＵ１からの制御信号に従って燃料を噴射する燃料噴射弁７が、吸気管４に設けられている。燃料室８には、ＥＣＵ１からの点火時期信号に従って火花を飛ばす点火プラグ９が設けられている。
【００２５】
エンジン２は、吸気管４から吸入される空気と、燃料噴射弁７から噴射される燃料との混合気を、燃焼室８に吸入し、該混合気を、点火プラグ９による火花により燃焼する。この燃焼により混合気の体積は増大し、ピストン１０を下方に押し下げる。ピストン１０の往復運動は、クランクシャフト１１の回転運動に変換される。４サイクルエンジンでは、エンジンのサイクルは、吸入、圧縮、燃焼、および排気行程からなる。ピストン１０は、１サイクルにつき２往復する。
【００２６】
エンジン２には、クランク角センサ１７が設けられている。クランク角センサ１７は、クランクシャフト１１の回転に伴い、パルス信号であるＣＲＫ信号およびＴＤＣ信号をＥＣＵ１に出力する。
【００２７】
ＣＲＫ信号は、所定のクランク角で（たとえば、３０度ごとに）出力されるパルス信号である。ＥＣＵ１は、該ＣＲＫ信号に応じ、エンジン２の回転数ＮＥを算出する。ＴＤＣ信号は、ピストン１０のＴＤＣ位置（上死点）に関連したクランク角度で出力されるパルス信号である。
【００２８】
リフト量センサ２１が、ＥＣＵ１に接続されている。リフト量センサ２１は、吸気バルブ３（および／または排気バルブ５）のリフト量Ｌｉｆｔを検出し、それをＥＣＵ１に送る。この実施例では、リフト量Ｌｉｆｔは、所定の時間間隔（たとえば、５ミリ秒）で検出される。
【００２９】
可変リフト装置２６は、ＥＣＵ１からの制御信号に従って、吸気バルブ３のリフト量を変更することができる装置である。可変リフト装置２６は、任意の既知の手法により実現されることができる。当然ながら、排気バルブ５のリフト量をも変更することができるように可変リフト装置２６を構成することができる。この実施例で使用される可変リフト装置２６の一例は、図２を参照して後述される。
【００３０】
ＥＣＵ１に向けて送られた信号は入力インターフェース１ａに渡され、アナログ−デジタル変換される。ＣＰＵ１ｂは、変換されたデジタル信号を、メモリ１ｃに格納されているプログラムに従って処理し、車両のアクチュエータに送るための制御信号を作り出す。出力インターフェース１ｄは、これらの制御信号を、燃料噴射弁７、点火プラグ９、およびその他の機械要素のアクチュエータに送る。
【００３１】
図２は、この発明の一実施例に従う、可変リフト装置２６に搭載される可変リフト機構を示す。可変リフト機構は、カムシャフト３１、タペットねじ３２、ロッカアーム３５を備える。タペットねじ３２は、吸気バルブ３の上端に位置し、ロッカアーム３５の一端に連結されている。ロッカアーム３５は、カムシャフト３１に設けられたカム３３に転がり接触するローラ３４を有する。ローラ３４は、カムシャフト３１と平行な軸線を有する支持筒４４で、回転可能に支持されている。ロッカアーム３５には、第１のリンクアーム３６および第２のリンクアーム３７が連結されている。
【００３２】
第１のリンクアーム３６の一端部に設けられる支軸４１は、固定位置でシリンダヘッド１２に連結される。第２のリンクアーム３７の一端部に設けられる支軸４２は、アクチュエータ（図示せず）により無段階に駆動されることができる。吸気バルブ３のリフト量を最大にするときには、第２のリンクアーム３７の支軸４２を、図２の（ａ）に示されるような位置に配置する。リフト量を最大値から小さくするときには、アクチュエータにより、図２の（ｂ）に示されるように、第２のリンクアーム３７の支軸４２を下方に移動せしめる。
【００３３】
ロッカアーム３５の瞬間中心Ｃは、支軸４１および支持筒４４を結ぶ直線と、支軸４２および連結軸４５を結ぶ直線との交点である。支軸４２が、アクチュエータによって図２の（ａ）から図２の（ｂ）の位置に移動すると、タペットねじ３２の吸気バルブへの接触点と瞬間中心Ｃ間の距離Ａと、ローラ３４のカム３３への接触点と瞬間中心Ｃ間の距離Ｂとの比であるレバー比（＝Ａ／Ｂ）が変化する。図２の（ｂ）のレバー比は、図２の（ａ）のレバー比よりも小さい。
【００３４】
このようなレバー比の変化により、支軸４２が図２の（ａ）に示す位置にあるとき、ローラ３４がカム３３で押し上げられると、リフト量は最大になる、支軸４２が図２の（ｂ）に示す位置にあるときに、ローラ３４がカム３３により押し上げられると、リフト量が最大値のたとえば２０％程度になる。
【００３５】
支軸４２の位置は、アクチュエータにより無段階に変更可能であり、よってレバー比を無段階に変化させることができる。結果として、吸気バルブ３のリフト量を無段階に変化させることができる。アクチュエータは、ＥＣＵ１から変調信号Ｕｌｉｆｔ＿ｆを受け取り、該変調信号Ｕｌｉｆｔ＿ｆに従って、支軸４２の位置を変化させる。
【００３６】
図３は、この発明の一実施形態に従う、プラントを制御する装置のブロック図である。コントローラ５１、目標値算出ユニット５２および変調器５３は、典型的には、ＥＣＵ１において実現される。一実施形態では、これらの機能は、ＥＣＵ１のメモリ１ｃに記憶されたコンピュータプログラムにより実現される。代替的に、ソフトウェア、ハードウェアおよびファームウェアおよびこれらの任意の組み合わせにより実現してもよい。
【００３７】
プラントは、この実施例では、図２に示されるような可変リフト装置２６である。可変リフト装置２６は、式（１）のようにモデル化されることができる。Ｌｉｆｔは、可変リフト装置２６による吸気バルブ３の駆動により得られる該吸気バルブ３のリフト量（制御出力と呼ぶ）であり、リフト量センサ２１によって検出される。Ｕｌｉｆｔは、コントローラ５１によって算出される制御入力である。ａ１、ａ２、ｂ１およびｂ２は、モデルパラメータである。ｃ１は、可変リフト装置２６に印加される外乱を推定した値である。モデルパラメータおよび外乱推定値は、シミュレーション等によって予め決めてもよいし、逐次的に同定してもよい。ｋは、制御時刻を示す。
【数１】
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【００３８】
コントローラ５１は、モデル式（１）に基づいて、制御出力（実リフト量Ｌｉｆｔ）が目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに収束するための制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。この実施例では、コントローラ５１は、応答指定型制御を発展させた形態を持つ２自由度応答指定型制御を用いて、制御入力を算出する。応答指定型制御は、制御出力の目標値に対する偏差の収束速度を指定することができる制御である（一例として、スライディングモード制御がある）。２自由度応答指定型制御は、該制御出力の目標値に対する追従速度と、プラントに外乱が印加された時の制御出力の目標値に対する偏差の収束速度を、個別に指定することができる制御である。
【００３９】
２自由度応答指定型制御を実施するため、目標値算出ユニット５２が設けられる。目標値算出ユニット５２は、エンジンの運転状態に応じて決められた目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄを、上記の追従速度を規定するパラメータ（目標値応答指定パラメータ）を用いてフィルタリングし、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを算出する。コントローラ５１は、該フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆに制御出力Ｌｉｆｔが追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔを算出することにより、制御出力Ｌｉｆｔを目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに収束させる。
【００４０】
変調器５３は、制御入力Ｕｌｉｆｔを、所定の変調アルゴリズムを用いて変調する。制御入力Ｕｌｉｆｔは、変調により、スイッチング特性を持つ変調信号Ｕｌｉｆｔ＿ｆに変換される。該変調信号Ｕｌｉｆｔ＿ｆが、可変リフト装置２６に印加される。所定の変調アルゴリズムは、ΔΣ（デルタシグマ）変調アルゴリズム、ΣΔ（シグマデルタ）変調アルゴリズム、およびΔ（デルタ）変調アルゴリズムのうちのいずれかが好ましい。これらの変調アルゴリズムは、リフト量Ｌｉｆｔが目標値に近づくことによって制御入力Ｕｌｉｆｔの変動が小さくなるほど、変調信号Ｕｌｉｆｔ＿ｆのスイッチング周波数がより高くなるという特性を持ち、よって、目標値への収束性を高めることができる。代替的に、他の変調方式を用いてもよい。たとえば、ＰＷＭのような変調を用いることができる。
【００４１】
代替的に、変調器５３を設けずに、コントローラ５１からの制御入力Ｕｌｉｆｔを、可変リフト装置２６に印加することができる。
【００４２】
ここで、コントローラ５１によって従来実行されていた、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出するための式を（１０１）〜（１０６）に示し、目標値算出ユニット５２によって従来実行されていた、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを算出するための式を（１０７）に示す。
【数２】
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【００４３】
上記の式について説明する。目標値算出ユニット５２は、目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆを用いて、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに、一次遅れフィルタ（ローパスフィルタ）を適用し、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを算出する（式（１０７））。目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆは、前述した、制御出力の目標値への追従速度を規定するパラメータであり、好ましくは−１＜ＰＯＬＥ＿ｆ＜０を満たすように設定される。
【００４４】
図４に、ライン６１によって表される目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄと、ライン６２によって表される、ＰＯＬＥ＿ｆ＝−０．２の場合に式（１０７）によって算出されたフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆと、ライン６３によって表される、ＰＯＥ＿ｆ＝−０．６である場合に式（１０７）によって算出されたフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを示す。図から明らかなように、目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆにより、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化は、該目標値の変化に対して漸近特性を有する指数関数的な曲線に変換される。目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆの絶対値が小さいほど、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄへの漸近性が高い。
【００４５】
時間ｔ１において目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄが、Ｌｃｍｄ１に急増している。ライン６２および６３で示されるような曲線に制御出力が追従するよう制御入力を算出することにより、制御出力を、よりスムーズに目標値Ｌｃｍｄ１に到達させることができる。
【００４６】
ライン６３に制御出力を追従させるよりも、ライン６２に制御出力を追従させる方が、目標値Ｌｃｍｄ１への到達は早い。このように、目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆの値に従い、制御出力の目標値への到達時間が変わる。
【００４７】
コントローラ５１は、該フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆに制御出力が追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。この手法を説明する。
【００４８】
コントローラ５１は、切り換え関数σを定義する（式（１０５））。Ｅｌｆは、実リフト量Ｌｉｆｔと、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆとの偏差である（式（１０６））。切り換え関数σは、該偏差Ｅｌｆの収束挙動を規定する。ＰＯＬＥは、外乱が印加された時の偏差Ｅｌｆの収束速度を規定するパラメータであり、好ましくは−１＜ＰＯＬＥ＜０を満たすよう設定される。
【００４９】
ここで、切換関数σとパラメータＰＯＬＥについて説明する。２自由度応答指定型制御では、切り換え関数σがゼロとなるように制御入力Ｕｌｉｆｔが決定される。
【数３】
2006307743.tif 000005
【００５０】
式（１０８）は、入力の無い一次遅れ系を示す。すなわち、２自由度応答指定型制御は、偏差Ｅｌｆを、式（１０８）に示される一次遅れ系に拘束するよう制御する。
【００５１】
図５の（ａ）は、縦軸にＥｌｆ(k)および横軸にＥｌｆ(k-1)を有する位相平面を示す。位相平面には、式（１０８）によって表現される切り換え線７１が示されている。点７２を、プラントの状態量（Ｅｌｆ(k-1), Ｅｌｆ(k)）の初期値と仮定すると、２自由度応答指定型制御は、該状態量を、切り換え線７１上に載せて該切り換え線７１上に拘束させる。こうして、状態量が、入力の無い一次遅れ系に拘束されるので、時間の経過とともに、該状態量は、位相平面の原点（すなわち、Ｅｌｆ(k), Ｅｌｆ(k-1)=0）に自動的に収束する。状態量を切り換え線７１上に拘束することにより、外乱の影響を受けることなく、状態量を原点に収束させることができる。
【００５２】
図５の（ｂ）の参照番号７３、７４および７５は、外乱応答指定パラメータＰＯＬＥが、それぞれ、−１、−０．８、−０．５の場合の偏差Ｅｌｆの収束速度を示す。該応答指定パラメータＰＯＬＥの絶対値が小さくなるにつれ、偏差Ｅｌｆの収束速度は速くなる。
【００５３】
式（１０２）で表される等価制御入力Ｕeqは、プラントの状態量を切り換え線上に拘束するよう動作する。したがって、式（１０９）を満たす必要がある。
【数４】
2006307743.tif 000006
【００５４】
式（１０９）と上記のモデル式（１）に基づき、等価制御入力Ｕeqは、式（１０２）のように求められる。
【００５５】
コントローラ５１は、さらに、到達則入力Ｕrchを算出する（式（１０３））。到達則入力Ｕrchは、状態量を切り換え線７１上に載せるための入力である。Ｋrchは、ゲインを示す。コントローラ５１は、さらに、非線形入力Ｕnlを算出する（式（１０４））。非線形入力Ｕnlは、状態量を切り換え線７１の近傍に、振動的に（往復挙動を伴いながら）拘束するための入力である。Ｋnlは、ゲインを示す。ゲインKrchおよびKnlの値は、制御出力の安定性および速応性等を考慮して、シミュレーション等を介して予め同定される。
【００５６】
コントローラ５１は、等価制御入力Ｕeq、到達則入力Ｕrchおよび非線形入力Ｕnlを加算し、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する（式（１０１））。
【００５７】
代替的に、コントローラ５１が、自由度が１の応答指定型制御を実施する形態では、目標値算出ユニット５２による目標値のフィルタリングは必要とされない。コントローラ５１は、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに制御出力が追従するよう、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。式（１０７）は実施されず、他の式中のフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆは、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄで置き換えられる。
【００５８】
このような、従来の手法に従って制御入力Ｕｌｉｆｔを算出すると、図１９を参照して説明したように、プラントの非線形特性等に起因して、制御出力の目標値に対する追従が遅れたり、制御出力がオーバーシュートしたりするおそれがある。
【００５９】
本願発明では、このような追従遅れおよびオーバーシュートを効果的に抑制するための手法を提供する。
【００６０】
制御出力の挙動は、制御入力および目標値に基づいている。制御入力の挙動または目標値の挙動を調整することにより、制御出力の追従遅れおよびオーバーシュートを抑制することができる。たとえば、図１９の（ａ）を参照して説明したような追従遅れは、目標値の変化に対し、制御出力が追いつくことができないために起こる。制御入力および（または）目標値の挙動の調整を介して、制御出力の変化速度を速くすれば、このような追従遅れを抑制することができる。
【００６１】
また、図１９の（ｂ）を参照して説明したようなオーバーシュートは、目標値を制御出力が追い越すために起こる。制御入力および（または）目標値の挙動の調整を介して、制御出力の変化速度を遅くすれば、このようなオーバーシュートを抑制することができる。
【００６２】
本願発明では、目標値の変化に対する制御出力の変化の相対速度を調整するためのパラメータを規定し、該パラメータにより、該制御出力の挙動を容易に調整することができるようにする。このような調整を介して、制御出力の追従遅れおよびオーバーシュートを効果的に抑制することができる。
【００６３】
上記のパラメータのうちの１つ（第１のパラメータ）は、制御入力の変化速度を変更することによって、該制御出力の変化速度を変更することのできるパラメータである。該パラメータのうちの他の１つ（第２のパラメータ）は、修正した目標値を介して、該制御出力の変化速度を変更することのできるパラメータである。第２のパラメータは、さらに、２つのパラメータ（傾斜パラメータおよび漸近特性パラメータ）を含むことができる。
【００６４】
以下に、これらのパラメータについて説明する。
【００６５】
第１のパラメータ
前述したように、この実施例では、制御入力Ｕｌｉｆｔは、等価制御入力Ｕｅｑ、到達則入力Ｕｒｃｈおよび非線形入力Ｕｎｌから構成される。図７には、（ａ）に示されるように、時間ｔ１において目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄが変化したことに応答して、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆが変化した場合の、制御入力Ｕｌｉｆｔの挙動が（ｂ）に示されている。（ａ）には、また、制御入力Ｕｌｉｆｔに基づいて変調された信号Ｕｌｉｆｔ＿ｆをプラントに印加した場合の制御出力Ｌｉｆｔが示されている。
【００６６】
（ｃ）を参照すると、等価制御入力Ｕｅｑ、到達則入力Ｕｒｃｈおよび非線形入力Ｕｎｌの挙動が示されている。等価制御入力Ｕｅｑは、制御入力Ｕｌｉｆｔに類似した挙動を示している。到達則入力Ｕｒｃｈは、時間ｔ１における目標値の変化に応答して、少し変動している。非線形入力Ｕｎｌは、目標値が変化しても、ほとんど変動せず、ゼロ付近を推移している。
【００６７】
（ｂ）と（ｃ）を比較して明らかなように、制御入力Ｕｌｉｆｔの挙動が、主に、等価制御入力Ｕｅｑによって決まる（支配されている）ことがわかる。そこで、等価制御入力Ｕｅｑを算出するための式（１０２）に着目すると、等価制御入力Ｕｅｑは、式（２）のように分解されることができる。
【数５】
2006307743.tif 000007
【００６８】
図の（ｄ）を参照すると、等価制御入力Ｕｅｑの分解により得られた構成要素のそれぞれの挙動が示されている。第１の構成要素Ｕｅｑ＿ｘ１は、第２の構成要素Ｕｅｑ＿ｘ２と、ゼロのラインに対して対称的な挙動を示している。第２の構成要素Ｕｅｑ＿ｘ２は、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆに類似した挙動を示している。第３の構成要素Ｕｅｑ＿ｘ３は、目標値の変化に応答して、少し変動しており、到達則入力Ｕｒｃｈと似た挙動を示している。第４の構成要素Ｕｅｑ＿ｄｅｌｔａは、ほぼゼロのラインに沿って推移しており、非線形入力Ｕｎｌと似た挙動を示している。第５の構成要素Ｕｅｑ＿ｒは、等価制御入力Ｕｅｑに類似した挙動を示している。
【００６９】
（ｄ）に示される第１〜第５の構成要素の挙動のそれぞれと、（ｂ）に示される等価制御入力Ｕｅｑの挙動と比較して明らかなように、第５の構成要素Ｕｅｑ＿ｒにより、等価制御入力Ｕｅｑの挙動がほぼ決定されることがわかる。このように、目標値が変化した時の等価制御入力Ｕｅｑの挙動は、主に、第５の構成要素Ｕｅｑ＿ｒにより決定される。第５の構成要素Ｕｅｑ＿ｒは、式（１５）に示されるように、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆに基づいて算出されるフィードフォワード項である。該フィードフォワード項は、第１〜第４の構成要素とは異なり、偏差Ｅｌｆの発生にかかわらず演算することのできる項である。したがって、目標値の変化に対する応答が最も早く、目標値が変化した時の制御出力Ｌｉｆｔの挙動に最も影響を与える。
【００７０】
本願発明の一実施形態では、第５の構成要素Ｕｅｑ＿ｒに重みを与える。該重みを調節することにより、等価制御入力Ｕｅｑの変化速度が調整され、よって、制御入力Ｕｌｉｆｔの変化速度を調整することができる。該重みをＫｅｑ＿ｒで表し、調節ゲインと呼ぶ。これが、上記の第１のパラメータに相当する。
【００７１】
式（１６）は、該調節ゲインＫｅｑ＿ｒに基づいて等価制御入力Ｕｅｑを算出するための式である。調節ゲインＫｅｑ＿ｒは、０より大きい正の値を取る。
【数６】
2006307743.tif 000008
【００７２】
調節ゲインＫｅｑ＿ｒ＝１の場合、従来の式（１０２）と等価となる。調節ゲインＫｅｑ＿ｒを１より大きくすると、従来の式（１０２）の場合に比べ、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの変化に対する等価制御入力Ｕｅｑの変化の速度が速くなり、よって、制御出力の変化速度が速くなる。制御出力のフィルタ済み目標値への追従性を向上させる場合には、調節ゲインＫｅｑ＿ｒの値を増やせばよい（たとえば、Ｋｅｑ＿ｒ＞１にする）。また、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを１より小さくすると、従来の式（１０２）の場合に比べ、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの変化に対する等価制御入力Ｕｅｑの変化の速度が遅くなり、よって制御出力の変化速度が遅くなる。オーバーシュートを抑制させる場合には、調節ゲインＫｅｑ＿ｒの値を減らせばよい（たとえば、Ｋｅｑ＿ｒ＜１にする）。
【００７３】
コントローラ５１は、式（１０２）に代えて、式（１６）に従って算出された等価制御入力Ｕｅｑを用い、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。
【００７４】
図８を参照して、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを用いた場合の制御結果を示す。（ａ）を参照すると、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆのライン、および実リフト量Ｌｉｆｔを表すライン８１は、図１９の（ａ）に示されるものと同じである。ライン８１は、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを用いることなく、従来の式（１０２）に従って算出された等価制御入力Ｕｅｑを用いた場合を示す（すなわち、Ｋｅｑ＿ｒ＝１）。ライン８２は、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを用いて式（１６）に従って算出された等価制御入力Ｕｅｑを算出した場合のリフト量Ｌｉｆｔを示す。フィルタ済み目標値への追従性を向上させるため、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを１より大きくしている（たとえば、１．１）。ライン８２は、ライン８１に比べ、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆが変化した時（時間ｔ１）の立ち上がり速度が速く、リフト量のフィルタ済み目標値への追従性が向上している。このように、バルブを開く時には、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを大きくすることにより、リフト量のフィルタ済み目標値への追従性を向上させることができる。
【００７５】
（ｂ）のフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆのライン、および実リフト量Ｌｉｆｔを表すライン８３は、図１９の（ｂ）に示されるものと同じである。ライン８３は、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを用いることなく、従来の式（１０２）に従って算出された等価制御入力Ｕｅｑを用いた場合を示す（すなわち、Ｋｅｑ＿ｒ＝１）。ライン８４は、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを用いて式（１６）に従って算出された等価制御入力Ｕｅｑを算出した場合のリフト量Ｌｉｆｔを示す。リフト量のオーバーシュートを抑制するため、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを１より小さくしている（たとえば、０．７）。ライン８４は、ライン８３に比べ、フィルタ済み目標値が変化した時（時間ｔ２）の立ち下がり速度が遅く、オーバーシュートが抑制されている（この例では、ライン８３に対し、オーバーシュートの量が約４０％減っている）。このように、バルブを閉じる時には、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを小さくすることにより、リフト量のオーバーシュートを抑制することができる。
【００７６】
コントローラ５１が、自由度が１の応答指定型制御を実施する場合には、目標値算出ユニット５２による目標値のフィルタリングが必要とされないことは、上に述べた。この場合、コントローラ５１は、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに制御出力Ｌｉｆｔが追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。前述したのと同様の手法で、調節ゲインＫｅｑ＿ｒにより、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化に対する制御出力Ｌｉｆｔの変化の相対速度を調整することができる。
【００７７】
第２のパラメータ
次に、第２のパラメータを説明する。第２のパラメータは、修正した目標値を介して、目標値の変化速度に対する制御出力の相対的な変化速度を変更することのできるパラメータである。第２のパラメータは、さらに、傾斜パラメータおよび漸近特性パラメータを含むことができる。
【００７８】
傾斜パラメータについて説明する。図９を参照すると、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄが、時間ｔ１において、Ｌｃｍｄ１からＬｃｍｄ２に急激に変化している。該目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄから生成されたランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐが示されており、該ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐは、時間ｔ２において、Ｌｃｍｄ２に到達している。明らかに、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化速度よりも、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐの変化速度の方が遅い。該ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐに制御出力が追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔを算出することにより、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに制御出力が追従するよう制御入力を算出する場合に比べ、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化に対する制御出力Ｌｉｆｔの変化の相対速度を遅くすることができる。ランプ信号の傾斜により、該相対速度が決まる。該傾斜を表すパラメータが、上記の傾斜パラメータに相当する。
【００７９】
目標値算出ユニット５２は、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐを、式（１７）〜（２０）に従って生成する。ここで、傾斜パラメータは、Ｌｒａｔｅにより表されており、ゼロより大きい正の値を持つ。ｋは、制御時刻を示す。
【数７】
2006307743.tif 000009
【００８０】
上記の式を説明する。式（１８）が、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐを生成するための式である。式（１８）中のｐ（ｋ）は、式（１９）および（２０）のいずれかで算出される。ｍ（ｋ）は、式（１７）に示されるように、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの今回値とランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐの前回値の差を表す。該差が、傾斜パラメータＬｒａｔｅ以下ならば、ｐ（ｋ）に、該差が代入される。該差が、傾斜パラメータＬｒａｔｅより大きければ、該傾斜パラメータＬｒａｔｅの値を、ｐ（ｋ）に代入する。ｓｇｎ（）は符号関数であり、該差が正の値であるならば、＋Ｌｒａｔｅがｐ（ｋ）に代入され、該差が負の値であるならば、−Ｌｒａｔｅがｐ（ｋ）に代入される。
【００８１】
図１０を参照して、ランプ信号を生成する手法を具体的に説明する。制御時刻（ｋ−１）において、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄがＬｃｍｄ１の値を取り、時刻ｋにおいて、目標値がＬｃｍｄ２に変化したと仮定する。また、制御時刻ｋ−１におけるランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐの値が、Ｌｃｍｄ１であると仮定する（点９１）。時刻ｋにおいて、ｍは、Ｌｃｍｄ２からＬｃｍｄ１を減算することにより得られ（式（１７））、これを、Δｃｍｄ１で表す。この例では、Δｃｍｄ１が、傾斜パラメータＬｒａｔｅの値より大きいので、ｐには、＋Ｌｒａｔｅが設定される。式（１８）により、制御時刻ｋにおけるランプ信号は、（Ｌｃｍｄ１＋Ｌｒａｔｅ）の値を持つ（点９２）。
【００８２】
時刻ｋにおけるランプ信号の値は、（Ｌｃｍｄ１＋Ｌｒａｔｅ）であり、時刻ｋからｋ＋１へは、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄはＬｃｍｄ２に維持されている。時刻ｋ＋１におけるｍは、Ｌｃｍｄ２から（Ｌｃｍｄ１＋Ｌｒａｔｅ）を減算することにより得られる。その結果が、傾斜パラメータＬｒａｔｅより大きいので、ｐ（ｋ）には、＋Ｌｒａｔｅが設定される。式（１８）により、制御時刻ｋ＋１におけるランプ信号は、（Ｌｃｍｄ１＋２×Ｌｒａｔｅ）の値を持つ（点９３）。
【００８３】
時刻ｋ＋１におけるランプ信号の値は、（Ｌｃｍｄ１＋２×Ｌｒａｔｅ）であり、時刻ｋ＋１からｋ＋２へは、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄはＬｃｍｄ２に維持されている。時刻ｋ＋２におけるｍは、Ｌｃｍｄ２から（Ｌｃｍｄ１＋２×Ｌｒａｔｅ）を減算することにより得られる。その結果が、Ｌｒａｔｅ以下であるので、ｐには、ｍ、すなわち（Ｌｃｍｄ２−Ｌｃｍｄ１−２×Ｌｒａｔｅ）が設定される。式（１８）により、制御時刻ｋ＋２におけるランプ信号は、Ｌｃｍｄ２の値を持つ（点９４）。
【００８４】
傾斜パラメータＬｒａｔｅの値を小さくするほど、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化に対する制御出力Ｌｉｆｔの変化の相対速度は遅くなる。追従性を向上させるためには、該相対速度を速めるよう、傾斜パラメータＬｒａｔｅの値を大きくすればよい。オーバーシュートを抑制するためには、該相対速度を遅くするよう、傾斜パラメータＬｒａｔｅの値を小さくすればよい。
【００８５】
一実施形態では、目標値算出ユニット５２は、前述したフィルタリングを実施しない。ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐが、前述した「修正した目標値」となる。コントローラ５１は、該修正した目標値に制御出力が追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。式（１０１）〜（１０６）中のＬｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆは、Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐに置き換えられる。
【００８６】
他の実施形態では、目標値算出ユニット５２は、式（２１）に示すように、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐに基づいて、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを算出する。このランプ信号に基づいて算出されたフィルタ済み目標値が、前述した「修正した目標値」となる。
【数８】
2006307743.tif 000010
【００８７】
図１１を参照すると、ライン９５は、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに基づいて式（１０７）に従って算出されたフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを示し、ライン９６は、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐに基づいて式（２１）に従って算出されたフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを示す。
【００８８】
ランプ信号に基づいてフィルタリングを実施することにより、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐは、該ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐの変化に対して漸近特性を有する指数関数的な曲線９６に変換される。前述したように、目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆの絶対値が小さくするほど、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐへの漸近性を高くすることができる。
【００８９】
時間ｔ１において目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄがＬｃｍｄ１からＬｃｍｄ２へと変化した時、ライン９６で示されるフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの方が、ライン９５で示されるフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆよりも、立ち上がり速度が緩やかであることがわかる。このように、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐをフィルタリングすることにより、立ち上がり速度がより緩やかなフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを生成することができる。傾斜パラメータＬｒａｔｅの値を小さくするほど、目標値が変化した時の制御出力の応答の挙動は、より緩やかになる。
【００９０】
コントローラ５１は、こうしてランプ信号に基づいて生成されたフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを用い、式（１０１）〜（１０６）に従って制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。
【００９１】
次に、漸近特性パラメータについて説明する。漸近特性パラメータには、前述した目標値応答パラメータＰＯＬＥ＿ｆを用いる。図４を参照して前述したように、目標値応答パラメータＰＯＬＥ＿ｆにより、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化は、該目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化に対して漸近特性を有する指数関数的な曲線に変換される。図４から明らかなように、ライン６２および６３で示されるフィルタ済み目標値の変化速度は、ライン６１で示される目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化速度よりも遅い。フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆに制御出力が追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔを算出することにより、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに制御出力が追従するよう制御入力を算出する場合に比べ、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化に対する制御出力の変化の相対速度を遅くすることができる。
【００９２】
目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆの絶対値を小さくするほど、漸近性が高くなり、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの変化速度は速くなる。したがって、追従性を向上させるためには、該相対速度を速めるよう、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆの絶対値を小さくすればよい。オーバーシュートを抑制するためには、該相対速度を遅くするよう、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆの絶対値を大きくすればよい。
【００９３】
従来は、制御出力の目標値への追従速度を高く維持するよう、目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆを予め決めていた。しかしながら、このような速い値に目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆを固定すると、プラントの状態によっては、速すぎる追従速度によってオーバーシュートを起こすおそれがある。したがって、本願発明では、プラントの状態に応じて、目標値応答指定パラメータＰＯＬＥ＿ｆの値を決定する。この明細書では、プラントの状態に応じてその値が変更される目標値応答指定パラメータを、漸近特性パラメータと呼び、漸近特性パラメータを用いて算出されたフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆが、上記の「修正した目標値」に相当する。
【００９４】
目標値算出ユニット５２は、以下の式（２２）〜（２５）を実行し、プラントの状態に応じて、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆの値を切り換える。
【数９】
2006307743.tif 000011
【００９５】
また、目標値算出ユニット５２は、式（２６）に示される条件が成立したならば、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆを、デフォルト値であるＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈに戻す。ここで、Ｋｒは、予め決められるリセット条件値である。
【数１０】
2006307743.tif 000012
【００９６】
式（２５）は、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化ｖに、一次遅れフィルタを適用するための式を表し、Ｊｒは、所定の判定パラメータを示す。目標値の変化（図１２の例を参照すると、時間ｔ１において目標値はゼロからＬｃｍｄ１に変化している）は、一瞬の間に完了する。このような一瞬の変化に基づいて漸近特性パラメータの値を切り換えると、切り換え後の値を持つ漸近特性パラメータが制御入力Ｕｌｉｆｔに反映されるのは、一瞬の間に終わってしまう。したがって、漸近特性パラメータの値を変更する条件を継続させるため、一次遅れフィルタを用いて、目標値の瞬間的な変化を、継続的な変化に変換する。こうして算出されたｒ（ｋ）が、正の値を持つならば、バルブが現在開いている最中であることを示し、負の値を持つならば、バルブが現在閉じている最中であることを示す。
【００９７】
ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈはデフォルト値であり、制御出力の目標値への追従速度を高速に維持するための値（たとえば、０．８）に設定されている。式（２３）に示されるように、このような速めの追従速度ではオーバーシュートを引き起こす可能性がある場合以外は、このデフォルト値に、漸近特性パラメータの値が設定される。
【００９８】
式（２２）には、オーバーシュートを引き起こす可能性がある条件の一例が示されている。ｄＣｌｏｓｅは、予め決められた所定値であり、負の値を持つ。バルブが閉じる時のリフト量の変化は、負の値で表される。ｒ（ｋ）＜０であり、かつ、ｖ（ｋ）≦ｄＣｌｏｓｅであるということは、バルブが現在閉じている最中であり、目標値の変化の絶対量（１制御サイクルあたり）が、ｄＣｌｏｓｅの絶対値よりも大きいことを示す。バルブが所定の速度以上で閉じている最中である場合には、前述したリターンスプリングの影響により、オーバーシュートを引き起こすおそれがある。したがって、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆをＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗに設定し、追従速度を低くする。前述したように、ＰＯＬＥ＿ｆは、その絶対値が小さくなるにつれ、追従速度が速くなるので、ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈの絶対値＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗの絶対値、の関係が成立する。
【００９９】
図１２を参照して、上記の式により実現される動作の一例を説明する。時間ｔ１において、リフト量の目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄが、ゼロからＬｃｍｄ１に変化している。これは、開く方向にバルブを変化させることを示す。リフト量の変化が正の値で表されるので、ｒ（ｋ）は、正の値を持つ。式（２３）に従い、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆは、ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈに設定される。こうして、バルブが開く時は、制御出力の目標値への追従速度を高く維持する。
【０１００】
時間ｔ２において、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄが、Ｌｃｍｄ１からＬｃｍｄ２に変化する。これは、閉じる方向にバルブを変化させることを示す。このリフト量の変化は負の値で表されるので、ｒ（ｋ）は、負の値を持つ。目標値の変化ｖの絶対量が、ｄＣｌｏｓｅの絶対値よりも小さいので、式（２３）に従い、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆは、高い値ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈに設定される。バルブを閉じる場合でも、リフト量の変化量が小さい時は、制御出力の変化速度が小さいので、オーバーシュートが発生しにくい。したがって、制御出力の目標値への追従遅れを回避するよう、漸近特性パラメータの値をＰｏｌｅ＿ｆ＿ｈｉｇｈに設定する。
【０１０１】
時間ｔ３において、目標値が、Ｌｃｍｄ２からＬｃｍｄ３に変化する。これは、閉じる方向にバルブを変化させることを示す。このリフト量の変化は負の値で表されるので、ｒ（ｋ）は、負の値を持つ。目標値の変化ｖの絶対量が、ｄＣｌｏｓｅの絶対値より大きいので、式（２２）に従い、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆは、ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗに設定される。こうして、バルブが所定速度以上で閉じている時は、オーバーシュートが発生しやすので、制御出力の目標値への追従速度を遅くする。
【０１０２】
漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆがＰｏｌｅ＿ｆ＿ｌｏｗに設定された後、式（２６）に従い、信号ｒの絶対値がリセット条件値Ｋｒ以下になったならば、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆをＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈにリセットする（時間ｔ４）。こうして、プラントが、オーバーシュートの起こるおそれのある状態にある時のみ、追従速度が遅くなるよう漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆの値を変更し、該状態を抜けたならば、追従速度が高く維持されるよう漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆの値をリセットする。
【０１０３】
図１３は、本願発明の一実施形態に従う、コントローラ５１および目標値算出ユニット５２（図３）の詳細な機能ブロック図である。これらの機能は、図３を参照して述べたように、典型的には、ＥＣＵ１において実現される。
【０１０４】
プラント状態判定部１１０は、プラント（この実施例では、可変リフト装置２６）の状態を判断する。この実施例では、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化に基づいて、吸気（または排気）バルブが現在閉じている最中か、または開いている最中かを判断する。また、状態判定部１１０は、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの単位時間あたりの変化量（変化速度）を算出する。
【０１０５】
調節ゲイン決定ユニット１１１は、プラントの状態に応じて、調節ゲインＫｅｑ＿ｒの値を決定する。この実施例では、調節ゲインＫｅｑ＿ｒは、１より大きい所定値Ｋｅｑ＿ｒ＿ｈｉｇｈを初期値に持つ。バルブが閉じる速度が所定値以上であるとき（これは、オーバーシュートが起こりやすい状態を示す）、調節ゲインＫｅｑ＿ｒの値を１より小さい所定値Ｋｅｑ＿ｒ＿ｌｏｗに変更し、目標値変化に対する制御出力の変化の相対速度を遅くする。それ以外の場合では、追従性を向上させるため、調節ゲインＫｅｑ＿ｒの値をＫｅｑ＿ｒ＿ｈｉｇｈにリセットする。
【０１０６】
傾斜パラメータ決定ユニット１１２は、プラントの状態に応じて、傾斜パラメータＬｒａｔｅの値を決定する。この実施例では、傾斜パラメータＬｒａｔｅは、所定値Ｌｒａｔｅ＿ｈｉｇｈを初期値として持つ。バルブが閉じる速度が所定値以上であるとき、オーバーシュートを抑制するため、傾斜パラメータＬｒａｔｅの値を、所定値Ｌｒａｔｅ＿ｌｏｗに変更し、それ以外の場合では、追従性を向上させるため、所定値Ｌｒａｔｅ＿ｈｉｇｈ（＞Ｌｒａｔｅ＿ｌｏｗ）にリセットする。
【０１０７】
漸近特性パラメータ決定ユニット１１３は、プラントの状態に応じて、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆの値を決定する。この実施例では、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆは、ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈを初期値として持つ。バルブが閉じる速度が所定値以上であるとき、オーバーシュートを抑制するため、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆの値を、所定値ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗに変更し、それ以外の場合で、追従性を向上させるため、所定値ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈにリセットする。ここで、ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈの絶対値＜ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗの絶対値の関係が成立する。
【０１０８】
等価制御入力算出部１１４は、こうして決定された値を持つ調節ゲインＫｅｑ＿ｒに基づいて、式（１６）に従い、等価制御入力Ｕｅｑを算出する。フィルタ済み目標値算出部１１５は、こうして決定された値を持つ傾斜パラメータＬｒａｔｅと、エンジンの運転状態に応じて求められるリフト量の目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄに基づいて、式（１７）〜（２０）に従い、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐを生成する。さらに、フィルタ済み目標値算出部１１５は、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐに基づいて、式（２１）に従い、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを算出する。
【０１０９】
制御入力算出部１１６は、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを用いて、式（１０３）および（１０４）に従い、到達則入力Ｕｒｃｈおよび非線形入力Ｕｎｌを算出する。さらに、制御入力算出部１１６は、等価制御入力部１１４により算出された等価制御入力Ｕｅｑと、到達則入力Ｕｒｃｈおよび非線形入力Ｕｎｌを加算して（式（１０１））、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。
【０１１０】
図１４は、図１３に示される実施例に従う、バルブを制御するプロセスのフローチャートである。このフローチャートは、所定の時間間隔（たとえば、５ミリ秒）で実施される。
【０１１１】
ステップＳ１において、エンジン回転数ＮＥおよびエンジン負荷に基づいて図１５に示されるようなマップを参照し、リフトの目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄを求める。エンジン回転数が高いほど、また、エンジンの負荷が高いほど（負荷は、吸気量の目標値により表されることができる）、リフトの目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄは増やされる。
【０１１２】
ステップＳ２において、フラグＦ＿ｆｓの値を調べる。該フラグは、リフト可変装置２６、および該装置に関連する構成要素（たとえば、ＥＣＵ）に、何らかの故障が生じた時に値１に設定される。また、バルブとピストンの干渉が生じるおそれがある場合にも、該フラグは値１に設定される。ステップＳ２の判断がＹｅｓならば、制御入力Ｕｌｉｆｔに、所定値Ｕｌｉｆｔ＿ｆｓ（たとえば、ゼロ）を設定する（Ｓ３）。所定値Ｕｌｉｔ＿ｆｓにゼロが設定されると、バルブのリフト量がデフォルト値（たとえば、１０ミリメートル）に制御される。
【０１１３】
ステップＳ２の判断がＮｏならば、ステップＳ４に進み、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する（図１６）。ステップＳ５において、制御入力Ｕｌｉｆｔに所定の変調アルゴリズムを適用し、変調信号Ｕｌｉｆｔ＿ｆを生成する。該変調信号Ｕｌｉｆｔ＿ｆｓが、可変リフト装置２６に入力される。
【０１１４】
図１６は、図１４のステップＳ４で実行される、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出するプロセスのフローチャートである。
【０１１５】
ステップＳ１１において、前述した式（２４）に従い、リフトの目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄの変化量ｖを算出し、さらに、式（２５）に従い、該変化量ｖに一次遅れフィルタを適用して、ｒを算出する。ステップＳ１２において、ｒおよびｖの値に基づき、バルブが、前回のサイクル（ｋ−１）から今回のサイクル（ｋ）までの間に、所定量ｄＣｌｏｓｅ以上閉じたかどうかを判断する。ステップＳ１２の判断がＹｅｓならば、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆにＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗを設定し、傾斜パラメータＬｒａｔｅにＬｒａｔｅ＿ｌｏｗを設定し、さらに、調節ゲインＫｅｑ＿ｒに、Ｋｅｑ＿ｒ＿ｌｏｗを設定する。ステップＳ１２の判断がＮｏならば、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆにＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈを設定し、傾斜パラメータＬｒａｔｅにＬｒａｔｅ＿ｈｉｇｈを設定し、さらに、調節ゲインＫｅｑ＿ｒに、Ｋｅｑ＿ｒ＿ｈｉｇｈを設定する。
【０１１６】
ステップＳ１５において、式（１７）に従い、目標値の今回値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ（ｋ）と、ランプ信号の前回値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐ（ｋ−１）との差ｍを算出する。ステップＳ１６において、該差ｍと、傾斜パラメータＬｒａｔｅの値を比較する。ステップＳ１６の判断がＹｅｓならば、式（２０）に従い、該傾斜パラメータＬｒａｔｅの値をｐに代入する（Ｓ１７）。ステップＳ１６の判断がＮｏならば、式（１９）に従い、該差ｍをｐに代入する（Ｓ１８）。ステップＳ１９において、式（１８）に従い、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐを生成する。さらに、式（２１）に従い、ランプ信号Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｒａｍｐを用いて、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆを算出する。
【０１１７】
ステップＳ２０では、式（１６）に示されるように、調節ゲインＫｅｑ＿ｒを用いて、等価制御入力Ｕｅｑを算出する。式（１０３）および（１０４）に従い、到達則入力Ｕｒｃｈおよび非線形入力Ｕｎｌを算出する。等価制御入力Ｕｅｑ、到達則入力Ｕｒｃｈおよび非線形入力Ｕｎｌを加算して、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出する。
【０１１８】
図１７および図１８を参照して、本願発明の一実施形態に従う制御の効果の一例を説明する。
【０１１９】
図１７は、従来の式（１０７）に従ってフィルタ済み目標値を算出した場合の、制御結果を示す。ここで、調節ゲインＫｅｑ＿ｒが用いられており、該調節ゲインＫｅｑ＿ｒは、オーバーシュートを抑制するよう１より小さい値（この例では、０．６）に固定されている。ＰＯＬＥ＿ｆは、目標値応答指定パラメータとして用いられており、従来のように、比較的速い値（この例では、０．９３）に固定されている。傾斜パラメータＬｒａｔｅは用いられていない。
【０１２０】
時間ｔ１において、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄが、Ｌｃｍｄ１からＬｃｍｄ２に変化し（図示せず）、開く方向にバルブが動き始める。式（１０７）に従い、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄ＿ｆが算出される。ランプ信号に変換されることなくフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄ＿ｆが算出されるので、該フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの立ち上がりは、急峻である。該フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄ＿ｆに制御出力が追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔが算出される。調節ゲインＫｅｑ＿ｒの働きにより、オーバーシュートは完全に抑制されている。しかしながら、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの立ち上がりが急峻であるので、リフト量Ｌｉｆｔは追いつくことができない。結果として、リフト量ＬｉｆｔのＬｃｍｄ２への到達時間が長い（時間ｔ２あたりで到達しており、このシミュレーション例では、時間ｔ１〜ｔ２は約１秒である）。ライン１０５は、バルブを駆動するため、可変リフト装置２６に印加される電流を示す。制御出力の目標値への追従性が良くないので、時間ｔ１周辺における電流の最大値が、比較的大きい。
【０１２１】
時間ｔ３において、閉じる方向にバルブが動き始める。式（１０７）に従い、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄ＿ｆが算出される。ランプ信号に変換されることなくフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄ＿ｆが算出されるので、該済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの立ち下がりは、急峻である。該フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄに制御出力が追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔが算出される。調節ゲインＫｅｑ＿ｒの働きにより、オーバーシュートは完全に抑制されている。しかしながら、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの立ち下がりが急峻であるので、リフト量Ｌｉｆｔは追いつくことができない。結果として、リフト量ＬｉｆｔのＬｃｍｄ１への到達時間が長い。制御出力の目標値への追従性が良くないので、時間ｔ３あたりの電流の最大値が、比較的大きい。特に、バルブを閉じる時には、リターンスプリングの復元力を抑制するために、電流値が過大になっている。
【０１２２】
このように、追従遅れが起こりやすいバルブ開弁時に調節ゲインＫｅｑ＿ｒの値を１より小さくすると、該追従遅れを増やすおそれがあり、さらに、オーバーシュートが起こりやすいバルブ閉弁時に調節ゲインＫｅｑ＿ｒによって該オーバーシュートを完全に抑制すると、追従遅れを生じさせるおそれがある。
【０１２３】
図１８は、調節ゲインＫｅｑ＿ｒ、傾斜パラメータＬｒａｔｅおよび漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆをプラントの状態に応じて変更することにより、目標値変化に対する制御出力の変化の相対的な速度を変更した場合を示す。
【０１２４】
時間ｔ１において、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄが、Ｌｃｍｄ１からＬｃｍｄ２に変化し（図示せず）、開く方向にバルブが動き始める。前述したように、バルブを開く時は、追従遅れが起こりやすい。該追従遅れを抑制するため、傾斜パラメータＬｒａｔｅは、Ｌｒａｔｅ＿ｈｉｇｈ（この例では、０．４）に設定され、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿Ｆは、ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｈｉｇｈ（この例では、０．９１）に設定され、調節ゲインＫｅｑ＿ｒは、Ｋｅｑ＿ｒ＿ｈｉｇｈ（＞１）に設定される。
【０１２５】
式（１７）〜（２０）に従い、傾斜パラメータＬｒａｔｅに基づいて目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄからランプ信号が生成された後、該ランプ信号および漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆを用いてフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄ＿ｆが算出される。図１７のＬｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆのラインと比較して明らかなように、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆは、より緩やかな立ち上がりになるよう生成される。該フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄに制御出力が追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔが算出される。フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆの立ち上がりが緩やかであるので、リフト量Ｌｉｆｔは、該フィルタ済み目標値に良好に追従することができる。また、調節ゲインＫｅｑ＿ｒが１より大きい値に設定されていることも、この良好な追従性に寄与している。図１７と比較して明らかなように、リフト量Ｌｉｆｔの目標値Ｌｃｍｄ２への到達時間が短い（（ｔ２’−ｔ１）＜（ｔ２−ｔ１））。ライン１０６は、バルブを駆動するため、可変リフト装置２６に印加される電流を示す。制御出力の目標値への追従性が良いので、図１７のライン１０５と比較して、時間ｔ１周辺における電流の最大値が低い（Ｉ２１＜Ｉ１１）。
【０１２６】
時間ｔ３において、目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄが、Ｌｃｍｄ２からＬｃｍｄ１に変化し（図示せず）、閉じる方向にバルブが動き始める。前述したように、バルブを閉じる時はオーバーシュートが起こりやすい。該オーバーシュートを抑制するため、傾斜パラメータＬｒａｔｅは、Ｌｒａｔｅ＿ｌｏｗ（この例では、０．２）に切り換えられ、漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿Ｆは、ＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗ（この例では、０．９６）に切り換えられ、調節ゲインＫｅｑ＿ｒは、Ｋｅｑ＿ｒ＿ｌｏｗ（＜１）に切り換えられる。
【０１２７】
傾斜パラメータＬｒａｔｅに基づいて目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄからランプ信号が生成された後、該ランプ信号および漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆを用いてフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄ＿ｆが算出される。図１７の時間ｔ３におけるＬｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆのラインと比較して明らかなように、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆが、より緩やかな立ち下がりとなるよう生成される。また、傾斜パラメータＬｒａｔｅおよび漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆが、それぞれＬｒａｔｅ＿ｌｏｗおよびＰＯＬＥ＿ｆ＿ｌｏｗに切り換えられるので、フィルタ済み目標値の変化速度が、バルブを開く時に比べて低くされる。このような緩やかな挙動を呈するフィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｆ＿ｃｍｄに制御出力が追従するよう制御入力Ｕｌｉｆｔが算出されるので、リフト量Ｌｉｆｔは、オーバーシュートすることなく、フィルタ済み目標値Ｌｉｆｔ＿ｃｍｄ＿ｆに良好に追従することができる。また、調節ゲインＫｅｑ＿ｒの値を１より小さくしていることも、オーバーシュートの抑制に寄与している。目標値Ｌｃｍｄ１への到達時間は、図１７と比較して短い。制御出力の目標値への追従性が良いので、図１７のライン１０５と比較して、時間ｔ３周辺における電流の最大値（絶対値で表される）が小さい（Ｉ２２＜Ｉ１２）。特に、リターンスプリングの復元力を抑制するための過大な電流がほとんど生じていない。
【０１２８】
このように、第１および第２のパラメータの値を、バルブの状態に応じて最適な値に切り換えることができ、該切り換えにより、バルブを開く時および閉じる時の両方において、オーバーシュートを抑制しつつ、追従性を向上させることができる。
【０１２９】
図１３〜図１６および図１８を参照して説明した実施例では、プラントの状態に応じて、調節ゲインＫｅｑ＿ｒ、傾斜パラメータＬｒａｔｅ、および漸近特性パラメータＰＯＬＥ＿ｆのすべての値を決定した。しかしながら、これら３つのパラメータのうちの１つまたは複数を用いて、制御入力Ｕｌｉｆｔを算出してもよい。たとえば、調節ゲインＫｅｑ＿ｒの値のみを、プラントの状態に応じて可変に決定することができる。
【０１３０】
上記の実施形態では、プラントの状態として、単位時間あたりに目標値が変化する量を用い、該変化量にしたがって、バルブが所定量以上閉じている最中かどうかを判断した。バルブが閉じている最中の時と、それ以外の時との間で、第１および第２のパラメータの値を切り換えた（図１６のＳ１１およびＳ１２）。パラメータの値を切り換えるための条件を、プラントに応じて様々に設定することができる点に注意されたい。たとえば、バルブが開いている最中、バルブが閉じている最中、バルブが停止している時、の３状態に従って、該パラメータの値を切り換えてもよい。また、実際に検出されたリフト量の変化速度に従って、上記パラメータの値を変更してもよい。
【０１３１】
応答指定型制御とは異なる他の制御を用いて、制御入力を算出してもよい。この場合にも、制御入力を構成する要素を調節ゲインで重み付けすることにより、制御出力の変化速度を変更することができる。また、傾斜パラメータおよび（または）漸近特性パラメータにより、目標値を、ランプ形状の信号および（または）指数関数形状の信号に修正することにより、制御出力の変化速度を変更することができる。
【０１３２】
上記の制御手法は、様々なプラントに適用可能である。たとえば、カムの位相を変更することのできる可変位相装置をプラントにすることができる。可変位相装置は、たとえば、電磁ブレーキおよびプラネタリギヤを用いて実現されることができる。
【０１３３】
また、燃焼室内の圧縮比を変更することのできる可変圧縮比装置をプラントにすることができる。さらに、内燃機関の吸気管に設けられたスロットル弁の開度を変更するアクチュエータ、自動変速機のアクチュエータ等に適用することができる。
【０１３４】
本発明は、汎用の（例えば、船外機等の）内燃機関に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【０１３５】
【図１】この発明の一実施例に従う、エンジンおよびその制御装置を概略的に示す図。
【図２】この発明の一実施例に従う、可変リフト機構を示す図。
【図３】この発明の一実施例に従う、制御装置のブロック図。
【図４】この発明の一実施例に従う、目標値およびフィルタ済み目標値の挙動を示す図。
【図５】この発明の一実施例に従う、応答指定型制御におけるプラントの状態量の収束を示す図。
【図６】この発明の一実施例に従う、外乱応答指定パラメータに従う収束速度を示す図。
【図７】目標値が変化した場合の、制御出力、制御入力、等価制御入力、および等価制御入力を構成する要素のそれぞれの挙動を示す図。
【図８】この発明の一実施例に従う、調節ゲインを用いることの制御結果を示す図。
【図９】この発明の一実施例に従う、目標値に対するランプ信号を示す図。
【図１０】この発明の一実施例に従う、ランプ信号を生成する手法を説明するための図。
【図１１】この発明の一実施例に従う、ランプ信号に基づいて生成されたフィルタ済み目標値の挙動を示す図。
【図１２】この発明の一実施例に従う、漸近特性パラメータの切り換えを説明するための図。
【図１３】この発明の一実施例に従う、コントローラおよび目標値算出ユニットの詳細な機能ブロック図。
【図１４】この発明の一実施例に従う、バルブを制御するプロセスのフローチャート。
【図１５】この発明の一実施例に従う、目標値を求めるためのマップ。
【図１６】この発明の一実施例に従う、制御入力を算出するプロセスのフローチャート。
【図１７】この発明の一実施例に従う、調節ゲインを一定にした場合の制御の結果を示す図。
【図１８】この発明の一実施例に従う、調節ゲイン、傾斜パラメータ、および漸近特性パラメータの値をプラントの状態に応じて切り換えた用いた場合の、制御の結果を示す図。
【図１９】従来のバルブの制御における、制御出力の目標値への追従遅れおよびオーバーシュートを示す図。
【符号の説明】
【０１３６】
１  ＥＣＵ
２  エンジン
２６  可変リフト機構
【図１】
2006307743.tif 000013
【図２】
2006307743.tif 000014
【図３】
2006307743.tif 000015
【図４】
2006307743.tif 000016
【図５】
2006307743.tif 000017
【図６】
2006307743.tif 000018
【図７】
2006307743.tif 000019
【図８】
2006307743.tif 000020
【図９】
2006307743.tif 000021
【図１０】
2006307743.tif 000022
【図１１】
2006307743.tif 000023
【図１２】
2006307743.tif 000024
【図１３】
2006307743.tif 000025
【図１４】
2006307743.tif 000026
【図１５】
2006307743.tif 000027
【図１６】
2006307743.tif 000028
【図１７】
2006307743.tif 000029
【図１８】
2006307743.tif 000030
【図１９】
2006307743.tif 000031