(57)【要約】      （修正有）【課題】必要に応じて任意の制御入力をスライディングモードコントローラに算出させることができるようにし、以て制御の段差の低減を図る。【解決手段】状態変数を参照して線形入力及び非線形入力を反復的に演算するスライディングモードコントローラ５１と、スライディングモードコントローラ５１にある特定の非線形入力を算出させるべく、その特定の非線形入力を実現する切換関数σを導き、切換関数σと切換超平面を構成する行列Ｓ及び状態変数ベクトルＸとの関係式σ＝ＳＸに則って当該σを実現する状態変数Ｘを逆算して状態変数を書き換える補正制御部５２とを具備する制御装置５を構成した。【選択図】図２
2011043155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内燃機関またはこれに付帯する装置をスライディングモード制御するものであって、
状態変数を参照して線形入力及び非線形入力を反復的に演算するスライディングモードコントローラと、
スライディングモードコントローラにある特定の非線形入力を算出させるべく、その特定の非線形入力を実現する切換関数σを導き、切換関数σと切換超平面を構成する行列Ｓ及び状態変数ベクトルＸとの関係式σ＝ＳＸに則って当該σを実現する状態変数Ｘを逆算して状態変数を書き換える補正制御部と
を具備することを特徴とする制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内燃機関またはこれに付帯する装置を制御する制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
下記特許文献１に開示されている排気ガス再循環（Ｅｘｈａｕｓｔ  Ｇａｓ  Ｒｅｃｉｒｃｕｌａｔｉｏｎ）システムは、過給機を備えた内燃機関のＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）を制御するものである。ＥＧＲ率と過給圧との間には相互干渉が存在し、一入力一出力のコントローラでＥＧＲ率及び吸気管内圧力（または、吸気量）の両方を同時に制御することは難しい。しかも、内燃機関の運転領域によって応答性が異なる上、過給機にはターボラグ（むだ時間）がある。このような事情から、特許文献１に記載のシステムでは、非線形制御対象に対して有効な制御手法であるスライディングモード制御を採用し、相互作用を考慮した多入力多出力のコントローラを設計してＥＧＲ制御をしている。
【０００３】
ところで、スライディングモード制御系において、スライディングモードコントローラが演算する制御入力の算出結果を必要に応じて任意に設定したいことがある。
【０００４】
具体例を挙げて述べる。ＥＧＲシステムを持つ内燃機関では、時としてそのＥＧＲをカット、即ちＥＧＲ通路を閉鎖して排気ガスの還流を停止する必要が生じる。だが、上記の如き多入力多出力の協調制御では、吸気管内圧力をＥＧＲ率とともにあるべき目標値に追従させようとすると、ＥＧＲバルブが協調して開いてしまう。となれば、ＥＧＲ通路が完全に閉鎖状態にあることは保証されず、ＥＧＲカット中にもかかわらず排気ガスが漏流してしまうことがあり得た。そこで、ＥＧＲカットを行う際には、スライディングモードコントローラの演算結果を無視して、ＥＧＲバルブを強制的に全閉操作するようにしている。
【０００５】
とは言え、スライディングモードコントローラは、ＥＧＲカットの期間中も、ＥＧＲバルブ開度を含む制御入力の演算を反復続行している。ＥＧＲカットを終了しＥＧＲを再開するときには、強制全閉していたＥＧＲバルブにスライディングモードコントローラが算出した制御入力を与え、ＥＧＲバルブを開放する。ところが、ＥＧＲカット終了時点でコントローラが算出しているＥＧＲバルブ開度の値は、０よりも随分大きい場合がある。これをそのままＥＧＲバルブに与えてしまうと、ＥＧＲバルブの開度がステップ的に大きく変化し、それとともにＥＧＲ率や吸気管内圧力が一挙に変動する。そして、突発的に発生した偏差を縮小しようとして他のバルブ類も急速に操作され、制御入出力のハンチングを引き起こすことになりかねない。
【０００６】
従って、ＥＧＲカット終了の時点では、スライディングコントローラに、ＥＧＲバルブ開度として０に近い値を算出させるようにしたいという欲求がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００７−０３２４６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
以上に鑑みてなされた本発明は、必要に応じて任意の制御入力をスライディングモードコントローラに算出させることができるようにし、以て制御の段差の低減を図ることを所期の目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明では、内燃機関またはこれに付帯する装置をスライディングモード制御するものであって、状態変数を参照して線形入力及び非線形入力を反復的に演算するスライディングモードコントローラと、スライディングモードコントローラにある特定の非線形入力を算出させるべく、その特定の非線形入力を実現する切換関数σを導き、切換関数σと切換超平面を構成する行列Ｓ及び状態変数ベクトルＸとの関係式σ＝ＳＸに則って当該σを実現する状態変数Ｘを逆算して状態変数を書き換える補正制御部とを具備することを特徴とする制御装置を構成した。このようなものであれば、状態変数の書き換えを通じて、スライディングモードコントローラが算出する非線形入力項を任意に設定することができる。ひいては、制御入力を所望の値に誘導することが可能となる。
【００１０】
ＥＧＲカットの例で言えば、ＥＧＲカット終了の時点における、ＥＧＲバルブ開度に係る非線形入力項を０に設定することができる。これにより、ＥＧＲバルブ開度として０に近い値をスライディングモードコントローラに算出させることができるようになる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、必要に応じて任意の制御入力をスライディングモードコントローラに算出させることができるようなり、制御の段差の低減を図り得る。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の一実施形態におけるＥＧＲシステムのハードウェア資源構成図。
【図２】同実施形態の制御装置の構成説明図。
【図３】同実施形態の適応スライディングモードコントローラのブロック線図。
【図４】エンジン回転数及び燃料噴射量等と運転領域の区分、切換ゲインｋ及び平滑化係数ηとの関係を規定するマップを例示する図。
【図５】切換関数σと因数ＪΣとの関係を概念的に例示する図。
【図６】同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。
【図７】同実施形態の制御装置が実行する処理の手順を示すフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の一実施形態を、図面を参照して説明する。図１に示すものは、本発明の適用対象の一であるＥＧＲシステムである。内燃機関２に付帯するこのＥＧＲシステムは、吸排気系３、４における複数の流体圧または流量に関する値を検出するための計測器１１、１２と、それらの値に目標値を設定し、各値を目標値に追従させるべく複数の操作部４５、４２、３３を操作する制御装置たるＥＣＵ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｃｏｎｔｒｏｌ  Ｕｎｉｔ）５とを具備してなる。
【００１４】
内燃機関２は、例えば過給機を備えたディーゼルエンジンである。内燃機関２の吸気系３には、可変ターボのコンプレッサ３１を配設するとともに、その下流に吸気冷却用のインタークーラ３２、及び新気量を調節するＤスロットルバルブ３３を設ける。また、新気量を計測する流量計１１、吸気管内圧力を計測する圧力計１２をそれぞれ設置する。
【００１５】
内燃機関２の排気系４には、コンプレッサ３１を駆動するタービン４１を配設し、タービン４１の入口には過給機のＡ／Ｒ比を増減させるためのノズルベーン４２を設ける。タービン４１の下流には、ＤＰＦ（Ｄｉｅｓｅｌ  Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｆｉｌｔｅｒ）（図示せず）を設置する。そして、内燃機関２の燃焼室より排出される排気ガスの一部を吸気系３に還流させるＥＧＲ通路４３を形成する。ＥＧＲ通路４３は、吸気系３におけるスロットルバルブ３３よりも下流に接続する。ＥＧＲ通路４３には、排気冷却用のＥＧＲクーラ４４と、通過する排気ガス（ＥＧＲガス）量を調節する外部ＥＧＲバルブ４５とを設ける。
【００１６】
本実施形態では、ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）と、吸気管内圧力（または、吸気量）とについて各々目標値を設定し、双方の制御量を一括に目標値に向かわせるべく複数の操作部、即ちＥＧＲバルブ４５、可変ターボのノズル４２及びスロットルバルブ３３を操作する制御を実施する。
【００１７】
ＥＧＲバルブ４５、ノズルベーン４２、スロットルバルブ３３は、ＥＣＵ５により統御されてその開度をリニアに変化させる。各操作部４５、４２、３３は、駆動信号のデューティ比を増減させることで開度を変える電気式のバルブや、あるいはバキュームコントロールバルブ等と組み合わされ弁体のリフト量を制御して開度を変える機械式のバルブ等を用いてなる。
【００１８】
ＥＣＵ５は、プロセッサ、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ  Ｏｎｌｙ  Ｍｅｍｏｒｙ）またはフラッシュメモリ、Ａ／Ｄ変換回路、Ｄ／Ａ変換回路等を包有するマイクロコンピュータである。ＥＣＵ５は、ＥＧＲ率及び吸気管内圧力を検出するための計測器１１、１２の他、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、冷却水温、吸気温、外部の気温、大気圧、ＤＰＦの前後差圧（ＤＰＦの上流側排気圧と下流側排気圧との差）等を検出する各種計測器（図示せず）と電気的に接続し、これら計測器から出力される信号を受け取って各値を知得することができる。
【００１９】
因みに、本実施形態では、ＥＧＲ率を直接計測していない。内燃機関２のシリンダに入る空気量は、可変ターボのノズル開度を基に予測することが可能である。その空気量の予測値をｇcylとおき、流量計１１で計測される新気量をｇaとおくと、推定ＥＧＲ率ｅegrについて、ｅegr＝１−ｇa／ｇcylなる関係が成立する。ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、可変ターボのノズル開度とシリンダに入る空気量との関係を定めたマップデータが記憶されている。ＥＣＵ５は、可変ターボのノズル開度をキーとしてマップを検索し、シリンダに入る空気量の予測値を得、これと新気量とを上記式に代入してＥＧＲ率を算出する。
【００２０】
並びに、ＥＣＵ５は、ＥＧＲバルブ４５、可変ターボのノズル４２、スロットルバルブ３３や、燃料噴射を司るインジェクタ及び燃料ポンプ等（図示せず）と電気的に接続しており、これらを駆動するための信号を入力することができる。
【００２１】
ＥＣＵ５で実行するべきプログラムはＲＯＭまたはフラッシュメモリに予め記憶されており、その実行の際にＲＡＭへ読み込まれ、プロセッサによって解読される。ＥＣＵ５は、プログラムに従い内燃機関２を制御する。例えば、エンジン回転数、アクセルペダルの踏込量、冷却水温等の諸条件に基づき要求される燃料噴射量（いわば、要求されるエンジン負荷）を決定し、その要求噴射量に対応する駆動信号をインジェクタ等に入力して燃料噴射を制御する。その上で、ＥＣＵ５は、プログラムに従い、図２、図３に示すサーボコントローラ５１及び補正制御部５２としての機能を発揮する。
【００２２】
サーボコントローラ５１は、スライディングモードコントローラであって、ＥＧＲ率及び吸気管内圧力のスライディングモード制御を担う。フィードバック制御時、ＥＣＵ５は、各種計測器（図示せず）が出力する信号を受け取ってエンジン回転数、アクセル踏込量、冷却水温、吸気温、外部の気温及び気圧等を知得し、要求噴射量を決定する。続いて、少なくともエンジン回転数及び要求噴射量に基づき、目標ＥＧＲ率及び目標吸気管内圧力を設定する。ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、エンジン回転数及び要求噴射量に応じて設定するべき各目標値を示すマップデータが記憶されている。ＥＣＵ５は、エンジン回転数及び要求噴射量をキーとしてマップを検索し、ＥＧＲ率及び吸気管内圧力の目標値を得る。さらに、マップを参照して得た目標値を基本値とし、これを冷却水温、吸気温、外部の気温や気圧等に応じて補正して最終的な目標値とする。
【００２３】
そして、ＥＣＵ５は、計測器１１、１２が出力する信号を受け取ってＥＧＲ率及び吸気管内圧力の現在値を知得し、各制御量の現在値と目標値との偏差からＥＧＲバルブ４５の開度、可変ターボのノズル４２の開度及びスロットルバルブ３３の開度を演算して、各々の操作量に対応する駆動信号をそれら操作部４５、４２、３３に入力、開度を操作する。
【００２４】
ＥＧＲ率の適応スライディングモード制御に関して補記する。状態方程式及び出力方程式は、下式（数１）の通りである。
【００２５】
【数１】
2011043155.tif 000003
本実施形態では、状態量ベクトルＸを出力ベクトルＹから直接知得できる構造とする、換言すれば計測器１１、１２を介して検出可能な値を直接の制御対象とすることにより、状態推定オブザーバを排して推定誤差に伴う制御性能の低下を予防している。出力行列Ｃは既知、本実施形態では単位行列とする。
【００２６】
プラントのモデル化、即ち状態方程式（数１）における係数行列Ａ及び入力行列Ｂの同定にあたっては、各操作部４５、４２、３３に様々な周波数からなるＭ系列信号を入力して開度を操作し、ＥＧＲ率及び吸気管内圧力の値を観測して、その入出力データから行列Ａ、Ｂを同定する。各操作部４５、４２、３３に入力するＭ系列信号は、互いに無相関なものとする。これにより、各値の相互干渉を考慮したモデルを作成することができる。
【００２７】
図３に、本実施形態の適応スライディングモード制御系のブロック線図を示す。スライディングモードコントローラ５１の設計手順には、切換超平面の設計と、状態量を切換超平面に拘束するための非線形切換入力の設計とが含まれる。１形のサーボ系を構成するべく、当初の状態量ベクトルＸに、目標値ベクトルＲと出力ベクトルＹとの偏差の積分値ベクトルＺを付加した新たな状態量ベクトルＸeを定義すると、下式（数２）に示す拡大系の状態方程式を得る。
【００２８】
【数２】
2011043155.tif 000004
安定余裕を考慮し、切換超平面の設計にはシステムの零点を用いた設計手法を用いる。即ち、上式（数２）の拡大系がスライディングモードを生じているときの等価制御系が安定となるように超平面を設計する。切換関数σを式（数３）で定義すると、状態が超平面に拘束されている場合にσ＝０かつ式（数４）が成立する。
【００２９】
【数３】
2011043155.tif 000005
【００３０】
【数４】
2011043155.tif 000006
故に、スライディングモードが生じているときの線形入力（等価制御入力）は、下式（数５）となる。
【００３１】
【数５】
2011043155.tif 000007
上式（数５）の線形入力を拡大系の状態方程式（数２）に代入すると、下式（数６）の等価制御系となる。
【００３２】
【数６】
2011043155.tif 000008
この等価制御系が安定になるように超平面を設計することと、目標値Ｒを無視した系に対して設計することとは等価であるので、下式（数７）が成立する。
【００３３】
【数７】
2011043155.tif 000009
上式（数７）の系に対して安定度εを考慮し、最適制御理論を用いてフィードバックゲインを求め、それを超平面とすると、下式（数８）となる。
【００３４】
【数８】
2011043155.tif 000010
行列Ｐsは、リカッチ方程式（数９）の正定解である。
【００３５】
【数９】
2011043155.tif 000011
リカッチ方程式（数９）におけるＱsは制御目的の重み行列で、非負定な対称行列である。ｑ1、ｑ2は偏差の積分Ｚに対する重みであり、制御系の周波数応答の速さの違いにより決定する。ｑ3、ｑ4は出力Ｙに対する重みであり、ゲインの大きさの違いにより決定する。また、リカッチ方程式（数９）におけるＲsは制御入力の重み行列で、正定対称行列である。εは安定余裕係数で、ε≧０となるように指定する。
【００３６】
なお、上記式（数８）、（数９）に替えて、以下に示す離散系の超平面構築式（数１０）及び代数リカッチ方程式（数１１）を用いてもよい。
【００３７】
【数１０】
2011043155.tif 000012
【００３８】
【数１１】
2011043155.tif 000013
超平面に拘束するための入力の設計には、最終スライディングモード法を用いる。ここでは、制御入力Ｕを、線形入力Ｕeqと新たな入力即ち非線形入力（非線形制御入力）Ｕnlとの和として、下式（数１２）で表す。
【００３９】
【数１２】
2011043155.tif 000014
切換関数σを安定させたいので、σについてのリアプノフ関数を下式（数１３）のように選び、これを微分すると式（数１４）となる。
【００４０】
【数１３】
2011043155.tif 000015
【００４１】
【数１４】
2011043155.tif 000016
式（数１２）を式（数１４）に代入すると、下式（数１５）となる。
【００４２】
【数１５】
2011043155.tif 000017
非線形入力Ｕnlを下式（数１６）とすると、リアプノフ関数の微分は式（数１７）となる。
【００４３】
【数１６】
2011043155.tif 000018
【００４４】
【数１７】
2011043155.tif 000019
従って、切換ゲインｋを正とすれば、リアプノフ関数の微分値を負とすることができ、スライディングモードの安定性が保証される。このときの制御入力Ｕは、下式（数１８）である。
【００４５】
【数１８】
2011043155.tif 000020
ηはチャタリング低減のために導入した平滑化係数であって、η＞０である。
【００４６】
スライディングモード制御では、状態量を超平面に拘束するために非線形ゲインを大きくする必要がある。だが、非線形ゲインを大きくすると、制御入力にチャタリングが発生する。そこで、モデルの不確かさを、構造が既知でパラメータが未知な確定部分と、構造が未知だがその上界値が既知な不確定部分とに分ける。状態方程式（数１）に不確かさ（ｆ＋Δｆ）を加え、下式（数１９）で表す。
【００４７】
【数１９】
2011043155.tif 000021
不確かさの確定部分ｆは、未知パラメータθを同定することで補償される。さすれば、切換ゲインは不確かさの不確定部分Δｆのみにかかることとなり、切換ゲインが不確実成分全体（ｆ＋Δｆ）にかかる場合と比べて制御入力のチャタリングを大幅に低減できる。
【００４８】
制御入力Ｕは、式（数１８）に適応項Ｕadを追加した下式（数２０）となる。
【００４９】
【数２０】
2011043155.tif 000022
制御入力（数２０）におけるΓ1は、適応ゲイン行列である。関数ｈは、一般には状態量ｘ及び／または未知パラメータθの関数とするが、本実施形態ではｈをｘ及びθに無関係な単純式、定数とすることにより、ｘを速やかに収束させ、θの適応速度を高めるようにしている。特に、ｈ＝１とした場合、推定パラメータを下式（数２１）に則って同定することができる。
【００５０】
【数２１】
2011043155.tif 000023
本実施形態では、ＥＧＲ率ｙ1及び吸気管内圧力ｙ2を制御出力変数とし、ＥＧＲバルブ４５の開度ｕ1、可変ターボのノズル４２の開度ｕ2及びスロットルバルブ３３の開度ｕ3を制御入力変数とした３入力２出力のフィードバック制御を行う。状態変数の個数（システムの次数）は、当初の系（数１）では出力変数の個数と同じく２、拡大系（数２）では４となる。制御出力及び状態量をこのように特定することで、排気ガスに直接触れる箇所に流量計等の計測器を設置する必要がなくなる。
【００５１】
尤も、本実施形態のような３入力２出力のシステムでは、ｄｅｔ（ＳＢe）＝０が成立し、行列（ＳＢe）は正則とはならない。そこで、逆行列（ＳＢe）-1を、一般化逆行列として算定する。一般化逆行列には、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列（ＳＢe）†を用いる。
【００５２】
ＥＧＲバルブ４５に係る制御入力ｕ1、ノズルベーン４２に係る制御入力ｕ2、Ｄスロットルバルブに係る制御入力ｕ3はそれぞれ、下式（数２２）に示すように、線形入力項と非線形入力項と適応項との和となる。
【００５３】
【数２２】
2011043155.tif 000024
スライディングモードコントローラ５１が参照する状態量ベクトルＸe＝［ｘe1  ｘe2  ｘe3  ｘe4］Tは、その成分に、制御出力Ｙとその目標値Ｒとの偏差の時間積分ｘe1、ｘe2と、それ以外のものｘe3、ｘe4とを含んでいる。ｘe1及びｘe3は第一の制御出力たるＥＧＲ率ｙ1に係り、ｘe2及びｘe4は第二の制御出力たる吸気管内圧力ｙ2に係り、これら状態変数ｘe1及びｘe3、ｘe2及びｘe4は各制御出力ｙ1、ｙ2毎に個別のものとなっている。また、ｘe3、ｘe4は出力方程式（数１）を介して各制御出力ｙ1、ｙ2とそれぞれ結びついている。
【００５４】
しかして、補正制御部５２は、内燃機関２の現況に応じた制御の切り換えを司る。
【００５５】
＜１．運転領域の区分＞
本実施形態では、内燃機関２の運転領域の区分として、少なくとも下記の四種を想定している。
【００５６】
（ｉ）ＮＡ域（負圧域、無過給域）；アイドル運転のような低負荷領域、即ちエンジン回転数もトルクも低い領域である。ＮＡ域では、吸気管内圧力はおおよそ大気圧に近い大きさとなる。このとき、ノズルベーン４２の開度を幾ら変えても排気ターボ過給機が仕事をしてくれない状態になる。そして、吸気管内圧力の目標値が吸気管内圧力の実測値より少しでも高いと、ノズル開度が絞られ、ついには飽和（極小化）してそれ以上ノズル開度が変化しなくなる。となれば、排気ガス浄化能率の維持に重要なＥＧＲ率の制御に支障を来たしてしまいかねない。
【００５７】
（ii）ＥＧＲカット域；ＥＧＲ通路４３を経由したＥＧＲガスの還流を停止する領域である。高い出力トルクが必要とされる高回転高負荷領域や、燃焼不安定ないし失火のおそれのある高地（大気圧が低い状況）にてある程度以上の負荷運転を行うとき、暖気運転を要するとき等が、ＥＧＲカット域に該当する。
【００５８】
（iii）ＥＧＲカットＮＡ域；やはり、ＥＧＲ通路４３を経由したＥＧＲガスの還流を停止する領域である。ＥＧＲカット域との相異は、ＥＧＲカット域ではノズルベーン４２の開閉操作を通じて吸気管内圧力を増減させ得るのに対し、ＥＧＲカットＮＡ域ではそうではない点にある。例えば、ＤＰＦの再生を行うときや、高地にて低負荷低回転運転を行うとき等が、ＥＧＲカットＮＡ域に該当する。前者においては、（ＤＰＦに捕集しているＰＭ（Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ  Ｍａｔｔｅｒ）を酸化させて除去する目的で）ポスト噴射等を伴いつつ高温の排気ガスをどんどんＤＰＦに送り込みＤＰＦの温度を高めなければならないので、吸気管内圧力制御の目的でノズルベーン４２の開度を絞りたくない。また、後者においては、燃焼不安定ないし失火を予防するべくＥＧＲをカットするが、元々排気ガス量が少なく排気圧も低いために、ＮＡ域と同様に排気ターボ過給機が仕事をしてくれないという事情がある。
【００５９】
（iv）ノーマル域；上記の何れにも該当せず、内燃機関２の制御をスライディングモードコントローラ５１に完全に委ねてよい領域である。
【００６０】
＜２．運転領域の判定＞
補正制御部５２は、エンジン回転数及び要求燃料噴射量（要求負荷）、冷却水温、大気圧、ＤＰＦの前後差圧等に基づいて、現在の内燃機関２の運転領域区分を判断する。
【００６１】
図４に、エンジン回転数及び燃料噴射量と運転領域との関係を示す。原則として、エンジン回転数及び燃料噴射量がそれぞれ閾値Ｌ1よりも低い低回転低負荷の領域をＮＡ域、エンジン回転数及び燃料噴射量がそれぞれ閾値Ｌ2よりも高い高回転高負荷の領域をＥＧＲカット域とし、それ以外の領域をノーマル域とする。現状の吸気管内圧力と大気圧との差が閾値よりも小さく、両者が大して違わないときに、ＮＡ域にあると判断してもよい。
【００６２】
例外的に、大気圧が閾値よりも低く、自動車が高地に所在していると考えられる状況下では、エンジン回転数及び燃料噴射量がそれぞれ閾値Ｌ3よりも低い低回転低負荷の領域をＥＧＲカットＮＡ域とし、中回転以上または中負荷以上の領域をＥＧＲカット域とする。なお、閾値Ｌ3は、そのときの大気圧や、外気温、冷却水温等の環境条件の値によって上下し得る。
【００６３】
また、ＤＰＦの前後差圧が所定値を超えており、エンジン回転数及び燃料噴射量がそれぞれ閾値Ｌ4よりも低い領域にあるときには、ＤＰＦ再生処理を実行するためのＥＧＲカットＮＡ域とする。並びに、冷却水温が所定値（典型的には、４０℃）を下回っているときには、暖機運転のためにＥＧＲカット域とする。
【００６４】
＜３．各運転領域における制御の補正＞
次いで、補正制御部５２は、現在の運転領域がＮＡ域、ＥＧＲカット域またはＥＧＲカットＮＡ域にあると判断した場合に、それぞれの領域毎に所要の補正を施す。
【００６５】
（ｉ）ＮＡ域にある期間；補正制御部５２は、スライディングモードコントローラ５１に与える目標値Ｒを切り換える。即ち、補正制御部５２は、ＮＡ域用の吸気管内圧力目標値ｐｉｍｔａｒｇを、目標値ｒ2としてスライディングモードコントローラ５１に与える。他方、ＥＧＲ率の目標値ｒ1については、エンジン回転数や燃料噴射量等に基づいて定まる本来の目標値をスライディングモードコントローラ５１に与え、制御出力ｙ1を目標値ｒ1に追従させる制御を継続させる。
【００６６】
そして、補正制御部５２は、同じｐｉｍｔａｒｇを、吸気管内圧力ｙ2及びｘe4（本実施形態では、状態量Ｘ＝出力Ｙとしていることに留意）としてスライディングモードコントローラ５１に与える。つまり、計測器１１、１２を介して検出した吸気管内圧力の実測値を無視する。これにより、ＮＡ域にある期間中、吸気管内圧力の偏差が０と見なされるとともに、状態変数ｘe2の更新が停止する。
【００６７】
また、補正制御部５２は、ノズルベーン４２の開度を、スライディングモードコントローラ５１が算出する制御入力値ｕ2によらない所定値に固定する。
【００６８】
以上に加え、補正制御部５２は、ＮＡ域にある期間中、吸気管内圧力ｙ2に係る状態変数ｘe2及びｘe4についての多項式Ｓ2ｘe2＋Ｓ4ｘe4を０とする。
【００６９】
スライディングモードコントローラ５１が算出する非線形入力Ｕnlは、下式（数２３）に示す切換関数σに依存する。
【００７０】
【数２３】
2011043155.tif 000025
Ｓ1、Ｓ2、Ｓ3、Ｓ4はそれぞれ、ｘe1に乗ずる列ベクトル、ｘe2に乗ずる列ベクトル、ｘe3に乗ずる列ベクトル、ｘe4に乗ずる列ベクトルである。既に述べた通り、状態変数ｘe1はＥＧＲ率ｙ1とその目標値ｒ1との偏差の積分であり、状態変数ｘe2は吸気管内圧力ｙ2とその目標値ｒ2との偏差の積分である。並びに、状態変数ｘe3はＥＧＲ率ｙ1そのものであり、状態変数ｘe4は吸気管内圧力ｙ2そのものである。
【００７１】
ＮＡ域では、ノズルベーン４２を開閉操作しても排気ターボが殆ど仕事をしてくれないことから、吸気管内圧力ｙ2の制御を度外視してＥＧＲ率ｙ1の制御に注力した方がよい。つまり、式（数２３）におけるＳ2ｘe2の項及びＳ4ｘe4の項が必要ない。よって、ＮＡ域にある期間中、Ｓ2ｘe2＋Ｓ4ｘe4＝０となるように状態変数ｘe2、ｘe4を反復継続的に書き換えて、これら状態変数ｘe2、ｘe4が非線形入力Ｕnlに与える影響を除去する。
【００７２】
但し、状態変数ｘe4は線形入力Ｕeqにも影響を及ぼすので、ｘe4を書き換えることは得策でない。翻って、状態変数ｘe2は線形入力Ｕeqに影響を及ぼさない（行列Ａeの定義に留意）。従って、状態変数ｘe2を書き換えることを通じて、Ｓ2ｘe2＋Ｓ4ｘe4＝０を実現する。そのために必要なｘe2は、下式（数２４）となる。
【００７３】
【数２４】
2011043155.tif 000026
行列Ｓ2は正方行列ではない。そこで、逆行列Ｓ2-1を、一般化逆行列として算定する。一般化逆行列には、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列Ｓ2†を用いる。
【００７４】
（ii）ＥＧＲカット域にある期間；補正制御部５２は、スライディングモードコントローラ５１に与える目標値Ｒを切り換える。即ち、補正制御部５２は、ＥＧＲカット用のＥＧＲ率目標値ｅｇｒｔａｒｇを、目標値ｒ1としてスライディングモードコントローラ５１に与える。このｅｇｒｔａｒｇは、通常０である。他方、吸気管内圧力の目標値ｒ2については、エンジン回転数や燃料噴射量等に基づいて定まる本来の目標値をスライディングモードコントローラ５１に与え、制御出力ｙ2を目標値ｒ2に追従させる制御を継続させる。
【００７５】
そして、補正制御部５２は、同じｅｇｒｔａｒｇを、ＥＧＲ率ｙ1及びｘe3としてスライディングモードコントローラ５１に与える。つまり、計測器１１、１２を介して検出したＥＧＲ率の実測値を無視する。これにより、ＥＧＲカット域にある期間中、吸気管内圧力の偏差が０と見なされるとともに、状態変数ｘe1の更新が停止する。
【００７６】
また、補正制御部５２は、ＥＧＲバルブ４５及びＤスロットルバルブ３３のそれぞれの開度を、スライディングモードコントローラ５１が演算した制御入力ｕ1、ｕ3によらない値に強制操作する。通常は、ＥＧＲバルブ４５を全閉するとともに、Ｄスロットルバルブ３３を全開または大きく開放した開度値に固定する。
【００７７】
以上に加え、補正制御部５２は、ＥＧＲカット域にある期間中、ＥＧＲ率ｙ1に係る状態変数ｘe1及びｘe3についての多項式Ｓ1ｘe1＋Ｓ3ｘe3を０とする。
【００７８】
ＥＧＲカット中は、ＥＧＲバルブ４５を強制的に全閉してしまうことから、ＥＧＲ率ｙ1の制御を考慮しなくてよい。つまり、上式（数２３）におけるＳ1ｘe1の項及びＳ3ｘe3の項が必要ない。よって、ＥＧＲカット域にある期間中、Ｓ1ｘe1＋Ｓ3ｘe3＝０となるように状態変数ｘe1、ｘe3を反復継続的に書き換えて、これら状態変数ｘe1、ｘe3が非線形入力Ｕnlに与える影響を除去する。
【００７９】
但し、状態変数ｘe3は線形入力Ｕeqにも影響を及ぼすので、ｘe3を書き換えることは得策でない。翻って、状態変数ｘe1は線形入力Ｕeqに影響を及ぼさない。従って、状態変数ｘe1を書き換えることを通じて、Ｓ1ｘe1＋Ｓ3ｘe3＝０を実現する。そのために必要なｘe1は、下式（数２５）となる。
【００８０】
【数２５】
2011043155.tif 000027
行列Ｓ1は正方行列ではない。そこで、逆行列Ｓ1-1を、一般化逆行列として算定する。一般化逆行列には、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列Ｓ1†を用いる。
【００８１】
（iii）ＥＧＲカットＮＡ域にある期間；補正制御部５２は、ＥＧＲカット用のＥＧＲ率目標値ｅｇｒｔａｒｇを、目標値ｒ1としてスライディングモードコントローラ５１に与える。他方、吸気管内圧力の目標値ｒ2については、ＤＰＦの再生処理を行う場合を除き、エンジン回転数や燃料噴射量等に基づいて定まる本来の目標値をスライディングモードコントローラ５１に与える。ＤＰＦの再生処理を行う場合には、大気圧以下（または、０以下）の所定値を、吸気管内圧力の目標値ｒ2としてスライディングモードコントローラ５１に与える。ＤＰＦの再生期間は、ノズルベーン４２をできる限り大きく開き、かつＤスロットルバルブ３３をできる限り小さく絞っておきたいことによる。
【００８２】
そして、補正制御部５２は、同じｅｇｒｔａｒｇを、ＥＧＲ率ｙ1及びｘe3としてスライディングモードコントローラ５１に与える。
【００８３】
また、補正制御部５２は、ＥＧＲバルブ４５の開度を、スライディングモードコントローラ５１が演算した制御入力ｕ1によらずに全閉する。並びに、ノズルベーン４２の開度を、スライディングモードコントローラ５１が演算した制御入力ｕ2によらない値に強制操作する。例えば、標高の高い場所での低回転低負荷運転ではノズルベーン４２を絞り気味の開度に固定し、ＤＰＦの再生処理ではノズルベーン４２を全開に近い開き気味の開度に固定する。このときのノズルベーン４２の開度を、エンジン回転数及び燃料噴射量の多寡に応じて決定するようにしてもよい。
【００８４】
但し、ＥＧＲカットＮＡ域において、ノズルベーン４２の開度操作をスライディングモードコントローラ５１に委ね続ける、即ちスライディングモードコントローラが演算した制御入力ｕ2をそのままノズルベーン４２に与え続けることを妨げない。
【００８５】
以上に加え、補正制御部５２は、ＥＧＲカットＮＡ域にある期間中、ＥＧＲ率ｙ1に係る状態変数ｘe1及びｘe3についての多項式Ｓ1ｘe1＋Ｓ3ｘe3を０とする。即ち、状態変数ｘe1を、式（数２５）に則って逆算した値に反復的に書き換え続ける。
【００８６】
（iv）ノーマル域にある期間；ノーマル域においては、これらの如き補正をせず、プラントを完全にスライディングモードコントローラ５１の制御下に置く。
【００８７】
＜４．運転領域の遷移時の処理＞
のみならず、補正制御部５２は、運転領域がある領域区分から他の領域区分へと遷移する際に、必要な遷移処理を実行する。この処理は、運転領域の遷移の前後で各バルブ４５、４２、３３の開度がステップ的に大きく変動することを抑止するためのものである。
【００８８】
一例として、ＥＧＲカット域からノーマル域へと遷移する場合を考える。ＥＧＲカット域では、ＥＧＲバルブ４５を強制全閉し、Ｄスロットルバルブ３３を強制全開しているが、ノーマル域では、全てのバルブ４５、４２、３３をスライディングモードコントローラ５１による操作に委ねる。スライディングモードコントローラ５１は、ＥＧＲカット中も各バルブ４５、４２、３３毎の制御入力値ｕ1、ｕ2、ｕ3の演算を反復継続しており、ＥＧＲカットの終了とともにその時点における算出値ｕ1、ｕ2、ｕ3が各バルブ４５、４２、３３に与えられる。このときに、ｕ1が全閉しているＥＧＲバルブ４５の実開度（０％）から乖離していたり、ｕ3が全開しているＤスロットルバルブ３３の実開度（１００％）から乖離していたりすると、ＥＧＲバルブ４５やＤスロットルバルブ３３が急激に操作されて制御入出力のハンチングの引き金となりかねない。
【００８９】
そこで、本実施形態では、運転領域の遷移の前後を通じてコントローラ５１が算出する制御入力Ｕの非線形入力項Ｕnlが極力変動しないよう、運転領域の遷移時に状態変数Ｘeの書き換え処理を行うこととしている。
【００９０】
式（数２３）より、運転領域の遷移直後に実現したい非線形入力Ｕnl’を、下式（数２６）とおく。
【００９１】
【数２６】
2011043155.tif 000028
上式（数２６）において、ｐＳＢeij（ｉ＝１，２，３、ｊ＝１，２，３）は逆行列（ＳＢe）†の成分であり、ベクトルｐＳＢeiは逆行列（ＳＢe）†のｉ行成分を包括した行ベクトルである。また、ｊσi（ｉ＝１，２，３）は、（−（ＳＢe）†）に乗ずる因数ベクトルＪΣ（数２７）の成分である。
【００９２】
【数２７】
2011043155.tif 000029
運転領域の遷移直後の因数、切換関数、切換ゲイン及び平滑化係数をそれぞれＪΣn、σn、ｋn及びηnとおくと、式（数２７）より下式（数２８）が成立する。
【００９３】
【数２８】
2011043155.tif 000030
切換関数ベクトルσn＝［σn1  σn2  σn3］Tとすると、因数ベクトルＪΣnの各成分ｊσi（ｉ＝１，２，３）について、ｊσi＞０であれば式（数２９）が、ｊσi≦０であれば式（数３０）が成立する。
【００９４】
【数２９】
2011043155.tif 000031
【００９５】
【数３０】
2011043155.tif 000032
式（数２９）を変形すれば式（数３１）となり、式（数３０）を変形すれば式（数３２）となる。
【００９６】
【数３１】
2011043155.tif 000033
【００９７】
【数３２】
2011043155.tif 000034
式（数３１）ないし（数３２）により、非線形入力項Ｕnl’を実現する切換関数σnが明らかとなる。この切換関数σnから、状態量Ｘeを逆算することが可能である。但し、本実施形態では、ｘe3はＥＧＲ率そのものであり、ｘe4は吸気管内圧力そのものである。また、状態変数ｘe1及びｘe2は、非線形入力Ｕnlに影響を及ぼすが、線形入力Ｕeqには影響を及ぼさない。それ故、補正制御部５２は、状態変数ｘe3及びｘe4を書き換えることはせず、状態変数ｘe1及びｘe2を書き換えることによって式（数３１）ないし（数３２）に示している切換関数σnを実現する。そのために必要となるｘe1及びｘe2は、式（数２３）から求めることができる。
【００９８】
なお、運転領域の遷移直後にとるべき非線形入力Ｕnl’は、その遷移前に属していた領域区分に応じて異なる。
【００９９】
（ｉ）ＮＡ域から他の領域へと遷移する場合；Ｕnl’は、その遷移の発生直前の時点でコントローラ５１が算出した非線形入力項Ｕnl＝［ｕnl1  ｕnl2  ｕnl3］Tに等しくする。
【０１００】
（ii）ＥＧＲカット域から他の領域へと遷移する場合；ＥＧＲカット域では、ＥＧＲバルブ４５を強制全閉し、Ｄスロットルバルブを強制全開している。よって、Ｕnl’＝［０％  ｕnl2  １００％］Tとする。ｕnl2は、運転領域の遷移の発生直前の時点でコントローラ５１が算出した、ノズルベーン４２の開度に係る非線形入力項である。
【０１０１】
（iii）ＥＧＲカット域から他の領域へと遷移する場合；ＥＧＲカットＮＡ域では、少なくともＥＧＲバルブ４５を強制全閉している。その上で、ノズルベーン４２を強制全開しているのであれば、Ｕnl’＝［０％  １００％  ｕnl3］Tとする。ｕnl3は、運転領域の遷移の発生直前の時点でコントローラ５１が算出した、Ｄスロットルバルブ３３の開度に係る非線形入力項である。ＥＧＲカットＮＡ域において、ノズルベーン４２をＤスロットルバルブ３３とともにコントローラ５１の操作に委ねていたのであれば、Ｕnl’＝［０％  ｕnl2  ｕnl3］Tとする。
【０１０２】
（iv）ノーマル域から他の領域へと遷移する場合；ＮＡ域からの遷移の場合と同様に、Ｕnl’＝［ｕnl1  ｕnl2  ｕnl3］Tとする。
【０１０３】
さらに、切換関数σn、さらには状態変数ｘe1、ｘe2の逆算における制約条件が、遷移先の領域区分に応じて異なる。
【０１０４】
（ｉ）他の領域からＮＡ域へと遷移する場合；ＮＡ域では、ノズルベーン４２をスライディングモードコントローラ５１の演算結果によらずに強制操作する。従って、Ｕnl’の成分のうちのｕnl2’を度外視することができるので、式（数２６）より、因数ＪΣnを下式（数３３）のように求めることができる。
【０１０５】
【数３３】
2011043155.tif 000035
上式（数３３）の右辺の逆行列［ｐＳＢe1  ｐＳＢe3］T(-1)は、一般化逆行列、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列［ｐＳＢe1  ｐＳＢe3］T†として算定する。式（数３３）に示す因数ＪΣnから、所望の非線形入力Ｕnl’を実現する切換関数σnを得ることができる。
【０１０６】
但し、ＮＡ域においては、状態変数ｘe2は式（数２４）に則って算定される。つまり、ｘe2は既に制約されている。式（数２４）の制約の下、切換関数σnひいては非線形入力Ｕnl’を実現するためには、運転領域が遷移した時点における状態変数ｘe1を下式（数３４）のように定める必要がある。
【０１０７】
【数３４】
2011043155.tif 000036
既に述べた通り、逆行列Ｓ1-1は、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列Ｓ1†として算定する。
【０１０８】
（ii）他の領域からＥＧＲカット域へと遷移する場合；ＥＧＲカット域では、ＥＧＲバルブ４５及びＤスロットルバルブ３３をスライディングモードコントローラ５１の演算結果によらずに強制操作する。従って、Ｕnl’の成分のうちのｕnl1’及びｕnl3’を度外視することができるので、式（数２６）より、因数ＪΣnを下式（数３５）のように求めることができる。
【０１０９】
【数３５】
2011043155.tif 000037
上式（数３５）の右辺の逆行列［ｐＳＢe2］-1は、一般化逆行列、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列［ｐＳＢe2］†として算定する。式（数３５）に示す因数ＪΣnから、所望の非線形入力Ｕnl’を実現する切換関数σnを得ることができる。
【０１１０】
但し、ＥＧＲカット域においては、状態変数ｘe1は式（数２５）に則って算定される。つまり、ｘe1は既に制約されている。式（数２５）の制約の下、切換関数σnひいては非線形入力Ｕnl’を実現するためには、運転領域が遷移した時点における状態変数ｘe2を下式（数３６）のように定める必要がある。
【０１１１】
【数３６】
2011043155.tif 000038
（iii）他の領域からＥＧＲカットＮＡ域へと遷移する場合；ＥＧＲカットＮＡ域では、少なくともＥＧＲバルブ４５をスライディングモードコントローラ５１の演算結果によらずに強制操作する。その上で、ノズルベーン４２をも強制操作しているのであれば、Ｕnl’の成分のうちのｕnl1’及びｕnl2’を度外視することができるので、式（数２６）より、因数ＪΣnを下式（数３７）のように求めることができる。
【０１１２】
【数３７】
2011043155.tif 000039
上式（数３７）の右辺の逆行列［ｐＳＢe3］-1は、一般化逆行列、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列［ｐＳＢe3］†として算定する。あるいは、ノズルベーン４２を強制操作せずスライディングモードコントローラ５１に委ねるのであれば、Ｕnl’の成分のうちのｕnl1’のみを度外視することができて、因数ＪΣnを下式（数３８）のように求めることができる。
【０１１３】
【数３８】
2011043155.tif 000040
上式（数３８）の右辺の逆行列［ｐＳＢe2  ｐＳＢe3］T(-1)は、一般化逆行列、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列［ｐＳＢe2  ｐＳＢe3］T†として算定する。式（数３７）または式（数３８）に示す因数ＪΣnから、所望の非線形入力Ｕnl’を実現する切換関数σnを得ることができる。
【０１１４】
但し、ＥＧＲカットＮＡ域においても、ＥＧＲカット域と同じく、状態変数ｘe1は式（数２５）に則って算定される。式（数２５）の制約の下、切換関数σnひいては非線形入力Ｕnl’を実現するためには、運転領域が遷移した時点における状態変数ｘe2を式（数３６）のように定める必要がある。
【０１１５】
（iv）他の領域からノーマル域へと遷移する場合；ノーマル域では、全てのバルブ４５、４２、３３の操作をスライディングモードコントローラ５１に委ねるので、式（数２６）より、因数ＪΣnを下式（数３９）のように求める。
【０１１６】
【数３９】
2011043155.tif 000041
上式（数３９）の右辺の逆行列［ｐＳＢe1  ｐＳＢe2  ｐＳＢe3］T(-1)は、一般化逆行列、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列［ｐＳＢe1  ｐＳＢe2  ｐＳＢe3］T†として算定する。式（数３９）に示す因数ＪΣnから、所望の非線形入力Ｕnl’を実現する切換関数σnを得ることができる。
【０１１７】
切換関数σnひいては非線形入力Ｕnl’を実現するためには、運転領域が遷移した時点における状態変数ｘe1及びｘe2を、式（数４０）のように定める必要がある。
【０１１８】
【数４０】
2011043155.tif 000042
行列［Ｓ1  Ｓ2］は正方行列ではない。よって、これを一般化逆行列、例えばムーア・ペンローズ型の逆行列［Ｓ1  Ｓ2］†として算定する。
【０１１９】
＜５．切換ゲインｋ、平滑化係数ηの切り換え＞
ところで、スライディングモードコントローラ５１の設計においては、特定の運転領域、即ちあるエンジン回転数及び要求燃料噴射量の下における内燃機関２のノミナルモデル（行列Ａ、Ｂ）を同定し、状態方程式（数２）を得て切換超平面Ｓを導出している。このノミナルモデルと実プラントとの間のモデル化誤差（摂動）は、ノーマル域では比較的小さいが、それ以外の領域では拡大する。この摂動を抑制するためには、ＮＡ域、ＥＧＲカット域、ＥＧＲカットＮＡ域及びノーマル域といった各領域区分毎に、相異なる切換ゲインｋ及び／または平滑化係数ηを設定することが好ましい。
【０１２０】
ＥＣＵ５のＲＯＭまたはフラッシュメモリには予め、図４に示しているような、各領域区分と、切換ゲインｋ及び／または平滑化係数ηとの関係を定めたマップが記憶されている。補正制御部５２は、このマップデータを参照して、式（数２８）に含まれているｋn及び／またはηnを決定する。即ち、内燃機関２またはそれに付帯する装置の現在状況に関する指標値（エンジン回転数及び燃焼噴射量、冷却水温、大気圧、ＤＰＦの前後差圧等）をキーとしてマップを検索し、設定するべきｋn及び／またはηnを知得して、そのｋn及び／またはηnを用いた状態変数ｘe1、ｘe2の逆算を行う。図５に、ＮＡ域からノーマル域に遷移するケースを概念的に例示している。
【０１２１】
図６及び図７に、ＥＣＵ５が実行する処理の手順例を示す。ＥＣＵ５は、エンジン回転数及び要求燃料噴射量、冷却水温、大気圧、ＤＰＦの前後差圧等を参照して、現在の運転領域がＮＡ域／ＥＧＲカット域／ＥＧＲカットＮＡ域／ノーマル域の何れの区分に該当するのかを判定する（ステップＳ１）。そして、現在の運転領域が、その直前の演算処理ループにおける運転領域から遷移したかどうかを判断する（ステップＳ２）。
【０１２２】
運転領域の遷移が発生していない場合において、ノーマル域では（ステップＳ３）、スライディングモード制御の手法に則って制御入力Ｕを算出し（ステップＳ４）、算出した制御入力Ｕをそのまま操作部４５、４２、３３に与えてこれらを操作する（ステップＳ５）。ノーマル域以外の領域では、現在の運転領域の区分に応じて式（数２４）を満たす状態変数ｘe2または式（数２５）を満たす状態変数ｘe1を逆算し（ステップＳ６）、ＥＣＵ５のメモリに記憶保持しているｘe1またはｘe2の書き換えを行う（ステップＳ７）。その上で、スライディングモード制御の手法に則って制御入力Ｕを算出して（ステップＳ８）、操作部４５、４２、３３を操作する（ステップＳ９）。但し、ステップＳ９では、現在の運転領域の区分に応じて、ＥＧＲバルブ４５、ノズルベーン４２またはＤスロットルバルブ３３の何れかを制御入力値ｕ1、ｕ2、ｕ3によらない開度に強制操作する処理が付加される。
【０１２３】
運転領域の遷移が発生した場合においては、エンジン回転数及び要求燃料噴射量等に基づいて設定するべき切換ゲインｋn及び／または平滑化係数ηnを知得し（ステップＳ１０）、ＥＣＵ５のメモリに記憶保持しているｋn及び／またはηnの書き換えを行う（ステップＳ１１）。さらに、遷移前の運転領域の区分に応じて、遷移直後の時点で算出されるべき非線形入力項Ｕnl’を決定する（ステップＳ１２）。しかる後、このＵnl’を実現し、なおかつ現在の運転領域の区分に応じて式（数２４）または式（数２５）を満たすように状態変数ｘe1及びｘe2逆算して（ステップＳ１３）、ＥＣＵ５のメモリに記憶保持しているｘe1及びｘe2の書き換えを行う（ステップＳ１４）。その上で、現在の運転領域の区分がノーマル域であれば（ステップＳ１５）ステップＳ４及びＳ５を実施し、ノーマル域以外であればステップＳ８及びＳ９を実施する。
【０１２４】
ＥＣＵ５は、上記のステップＳ１ないしＳ１５を反復する。
【０１２５】
本実施形態によれば、内燃機関２またはこれに付帯する装置をスライディングモード制御するものであって、状態変数Ｘeを参照して線形入力Ｕeq及び非線形入力Ｕnlを反復的に演算するスライディングモードコントローラ５１と、スライディングモードコントローラ５１にある特定の非線形入力Ｕnl’を算出させるべく、その特定の非線形入力Ｕnl’を実現する切換関数σnを導き、切換関数σnと切換超平面を構成する行列Ｓ及び状態変数ベクトルＸeとの関係式σn＝ＳＸeに則って当該σnを実現する状態変数Ｘeを逆算して状態変数Ｘeを書き換える補正制御部５２とを具備する制御装置５を構成したため、状態変数Ｘeの書き換えを通じて、スライディングモードコントローラ５１が算出する非線形入力項Ｕnlを任意に設定することができる。ひいては、制御入力Ｕを所望の値に誘導することが可能となる。
【０１２６】
なお、本発明は以上に詳述した実施形態に限られるものではない。特に、運転領域の遷移に伴う切換ゲインｋ及び／または平滑化係数ηの変更は必須ではなく、全ての領域区分についてｋ及びηを共通化することを妨げない。
【０１２７】
また、ＥＧＲ制御における制御入力変数は、ＥＧＲバルブ開度、可変ノズルターボ開度及びスロットルバルブ開度には限定されない。制御出力変数も、ＥＧＲ率（または、ＥＧＲ量）及び吸気管内圧力（または、吸気量）には限定されない。新たな入力変数、出力変数を付加して、４入力３出力の３次システムを構築するようなことも可能である。例えば、吸気系に過給機（のコンプレッサ）をバイパスする通路が存在している場合、その通路上に設けられたバルブをも操作することがある。このとき、当該バイパス通路内の圧力または流量等を制御出力変数に含め、当該バイパス通路上のバルブの開度を制御入力変数に含めることができる。
【０１２８】
その他各部の具体的構成は、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【０１２９】
本発明は、例えば、過給機及びＥＧＲ装置が付帯した内燃機関のＥＧＲ率を制御するための制御コントローラとして利用することができる。
【符号の説明】
【０１３０】
５…ＥＣＵ（制御装置）
５１…適応スライディングモードコントローラ
５２…補正制御部
【図１】
2011043155.tif 000043
【図２】
2011043155.tif 000044
【図３】
2011043155.tif 000045
【図４】
2011043155.tif 000046
【図５】
2011043155.tif 000047
【図６】
2011043155.tif 000048
【図７】
2011043155.tif 000049