(57)【要約】【課題】デフォルト開度近傍における開度停滞を抑制することができるスロットルバルブ制御装置を提供する。【解決手段】スロットルバルブ開度を制御信号に基づいて制御する制御手段１０と、スロットルバルブ１４の駆動軸１５に設置され、デフォルト開度でスロットルバルブ１４を位置決めする位置決め手段とを備えるスロットルバルブ制御装置であって、目標開度を算出する目標開度算出手段３０と、目標開度と実開度とが一致するように電流値を算出する電流値算出手段Ｂ３０と、電流値と実開度とから制御手段に加わる外乱を推定する外乱推定値算出手段Ｂ５０と、外乱推定値の変化率に基づいて電流値の補正時期を判定する補正時期判定手段Ｂ６１と、補正時にスロットルバルブ１４のデフォルト開度近傍での動作を補正する電流補正値を算出する電流補正値算出手段Ｂ６０と、電流値と電流補正値とから制御信号を算出する制御信号算出手段２３と、を備える。【選択図】図２
2008157079.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スロットルバルブ開度を制御信号に基づいて制御する制御手段と、前記スロットルバルブの駆動軸に設置され、デフォルト開度で前記スロットルバルブが釣合うように位置決めする位置決め手段とを備えるスロットルバルブ制御装置であって、
前記スロットルバルブの目標開度を算出する目標開度算出手段と、
前記目標開度と実開度とが一致するように電流値を算出する電流値算出手段と、
前記電流値と前記実開度とから前記制御手段に加わる外乱を推定する外乱推定値算出手段と、
前記外乱推定値の変化率に基づいて、前記電流値の補正時期を判定する補正時期判定手段と、
前記補正時に、前記スロットルバルブのデフォルト開度近傍での動作を補正する電流補正値を算出する電流補正値算出手段と、
前記電流値と前記電流補正値とから前記制御信号を算出する制御信号算出手段と、
を備えることを特徴とするスロットルバルブ制御装置。
【請求項２】
前記電流補正値によって前記電流値を補正した後に所定時間が経過するまでは、電流補正値による電流値の補正を禁止する補正禁止手段を備える、
ことを特徴とする請求項１に記載のスロットルバルブ制御装置。
【請求項３】
前記電流補正値によって前記電流値を補正したときのスロットルバルブの実開度を学習する学習手段と、
前記補正禁止期間内であっても、前記スロットルバルブの実開度が前記学習値を通過する場合には、電流補正値による電流値の補正を許可する補正許可手段と、
を備えることを特徴とする請求項２に記載のスロットルバルブ制御装置。
【請求項４】
前記電流補正値算出手段は、前記スロットルバルブの駆動軸の軸負荷トルク特性から前記電流補正値を算出する、
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載のスロットルバルブ制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エンジンのスロットルバルブ制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
電動式のスロットルバルブ制御装置では、スロットルバルブ開度を調整する電動モータに制御信号が印加されていない場合に、スロットルバルブが閉弁するように作用するバネと開弁するように作用するバネとによって、スロットルバルブは僅かに開弁した位置（以下「デフォルト開度」という。）に設定される。これにより、電動モータなどが故障してもエンジンへ吸気を流し、車両の走行性が確保される。このようなスロットルバルブ制御装置では、スロットルバルブの駆動軸の負荷トルク特性に起因して、スロットルバルブがデフォルト開度を通過する場合にデフォルト開度で一時的に停止（以下「開度停滞」という。）し、スロットルバルブの応答性が悪化する。
【０００３】
そのため、特許文献１では、スロットルバルブの開度指令値がデフォルト開度を通過する場合に、電流補正値を電動モータの電流指令値に加えることによってスロットルバルブの開度停滞を抑制し、スロットルバルブの応答性の向上を図る。
【特許文献１】特開平１０−３３１６６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記したスロットルバルブ制御装置では、スロットルバルブの開度指令値がデフォルト開度を通過すると同時に電動モータへの電流指令値を補正する。しかしながら、スロットルバルブの実開度は開度指令値に対してある程度遅れが生じるので、電流指令値に対する補正を行うタイミングが合わず、スロットルバルブの開度停滞を確実に抑制することができないという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明は、このような問題点に着目してなされたものであり、デフォルト開度近傍における開度停滞を抑制することができるスロットルバルブ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】
【０００６】
本発明は、以下のような解決手段によって前記課題を解決する。なお、理解を容易にするために本発明の実施形態に対応する符号を付するが、これに限定されるものではない。
【０００７】
スロットルバルブ開度を制御信号に基づいて制御する制御手段（１０）と、スロットルバルブ（１４）の駆動軸（１５）に設置され、デフォルト開度でスロットルバルブ（１４）が釣合うように位置決めする位置決め手段とを備えるスロットルバルブ制御装置（１）であって、スロットルバルブ（１４）の目標開度を算出する目標開度算出手段（３０）と、目標開度と実開度とが一致するように電流値を算出する電流値算出手段（Ｂ３０）と、電流値と実開度とから制御手段に加わる外乱を推定する外乱推定値算出手段（Ｂ５０）と、外乱推定値の変化率に基づいて、電流値の補正時期を判定する補正時期判定手段（Ｂ６１）と、補正時に、スロットルバルブ（１４）のデフォルト開度近傍での動作を補正する電流補正値を算出する電流補正値算出手段（Ｂ６０）と、電流値と電流補正値とから制御信号を算出する制御信号算出手段（２３）と、を備える。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、スロットルバルブがデフォルト開度を通過するのを外乱推定値の変化率に基づいて検出し、スロットルバルブがデフォルト開度に達したときに電流補正値によって電流値をタイミングよく補正して制御信号を算出する。そのため、スロットルバルブのデフォルト開度での開度停滞が抑制でき、デフォルト開度近傍におけるスロットルバルブ開度の応答性の悪化を抑制することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下、図面を参照にして本発明の実施形態を説明する。
【００１０】
図１は、スロットルバルブ制御装置１の構成を示すブロック図である。
【００１１】
スロットルバルブ制御装置１は、スロットルバルブ駆動部１０と、角度センサ２と、センサ信号処理回路３と、電流制御アンプ４と、コントローラ２０とを備える。
【００１２】
スロットルバルブ駆動部１０は、電動モータ１１と、ギア１２と、吸気通路１３に設置されたスロットルバルブ１４と、駆動軸１５とから構成される。
【００１３】
スロットルバルブ駆動部１０の電動モータ１１は例えばＤＣモータであり、車両の運転状態に応じてスロットルバルブ１４を駆動する。電動モータ１１の駆動力は、ギア１２によって減速されて駆動軸１５に伝達する。この駆動軸１５は、バタフライ型のスロットルバルブ１４を有する。スロットルバルブ１４は吸気通路１３の内部に配置され、駆動軸１５を中心に回転する。このスロットルバルブ駆動部１０は、電動モータ１１によってスロットルバルブ１４を制御し、吸気通路１３の吸気流通面積を変化させてエンジンに導入される吸気量を調整する。
【００１４】
上記したスロットルバルブ１４の駆動軸１５は、スロットルバルブ１４を閉弁するように作用する図示しない閉弁バネ（位置決め手段）と、スロットルバルブ１４を開弁するように作用する図示しない開弁バネ（位置決め手段）とを有する。そのため、スロットルバルブ１４は、スロットルバルブ駆動部１０に制御信号が印加されていない状態では、閉弁バネと開弁バネとの作用によってデフォルト開度に設定される。これにより、電動モータ１１などが故障してもエンジンへ吸気を流し、車両の走行性を確保することができる。
【００１５】
角度センサ２は、スロットルバルブ駆動部１０の駆動軸１５の端部に設置される。角度センサ２はスロットルバルブ１４の実開度を検出し、センサ信号処理回路３に検出信号を出力する。この角度センサ２は、アナログ信号を出力するポテンショメータである。なお、角度センサ２はポテンショメータではなく、高精度な光学式エンコーダを用いるようにしてもよい。
【００１６】
センサ信号処理回路３は、増幅器とＡ／Ｄ変換器とから構成される。センサ信号処理回路３は、角度センサ２から入力したアナログ信号を増幅してディジタル信号に変換し、コントローラ２０に出力する。
【００１７】
電流制御アンプ４は、フィードフォワード式の電流制御アンプである。この電流制御アンプ４は、電動モータ１１に流れる実際のモータ電流と、コントローラ２０からの電流指令値とが一致するようにパワートランジスタのスイッチング時間を制御する。
【００１８】
上記したスロットルバルブ駆動部１０の動作を制御するため、コントローラ２０が備えられる。コントローラ２０は中央演算装置(ＣＰＵ)、読み出し専用メモリ(ＲＯＭ)、ランダムアクセスメモリ(ＲＡＭ)及び入出力インタフェース(Ｉ／Ｏインタフェース)を備えたマイクロコンピュータで構成される。
【００１９】
コントローラ２０には、電流制御アンプ４の電源電圧ＶB、角度センサ２によって検出されるスロットルバルブの実開度θ、運転者のアクセル開度（アクセルペダルの踏込量）から算出されるスロットルバルブの開度指令値θCOMなどが入力する。そして、スロットルバルブの開度指令値θCOMと実開度θとが一致するように電動モータ１１への電流指令値を演算し、その電流指令値に基づいて電流制御アンプ４へのＤｕｔｙ指令値Ｄを決定してスロットルバルブ駆動部１０を制御する。
【００２０】
図２は、スロットルバルブ制御装置１のコントローラ２０の構成を示すブロック図である。
【００２１】
コントローラ２０は、フィードフォワード（Ｆ／Ｆ）補償部Ｂ３０と、入力制限値算出部Ｂ３１と、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補償部Ｂ４０と、外乱補償部Ｂ５０と、変化率算出部Ｂ６１と、電流補正値算出部Ｂ６０とから構成される。このコントローラ２０は、電流制御アンプ４と、スロットルバルブ駆動部１０と、角度センサ２と、センサ信号処理回路３とからなる制御対象１００を制御する。
【００２２】
Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０は、入力制限値ＩLMTを使用して、アクセル開度（アクセルペダルの踏込量）に基づいて開度指令値算出部３０で算出されたスロットルバルブ開度指令値θCOMと角度センサ２からの実開度θとが、所定の応答特性で一致するように、スロットルバルブ開度の規範応答値θSIMと電流指令値ＩCOM_FFとを算出する。なお、入力制限値ＩLMTは、電動モータ１１の逆起電力推定値Ｖ*REV（後述する同一次元オブザーバによる推定値には以下「*」を付す。）と、電流制御アンプ４の電源電圧ＶBとから入力制限値算出部Ｂ３１で算出される。
【００２３】
Ｆ／Ｂ補償部Ｂ４０は、制御対象１００が有する非線形性や生産バラツキの影響、外乱補償部Ｂ５０の補償遅れなどを低減するため、スロットルバルブ１４の実開度θと規範応答値θSIMとが一致するように電流指令値ＩCOM_FBを算出する。
【００２４】
そして、加算部２１は、Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０からの電流指令値ＩCOM_FFとＦ／Ｂ補償部Ｂ４０からの電流指令値ＩCOM_FBとを加算して電流指令値ＩCOM１を算出する。
【００２５】
外乱補償部Ｂ５０は、スロットルバルブ１４の実開度θと前回の電流指令値ＩCOMとからパラメータ変動を含む外乱を推定し、その外乱を相殺するように外乱補償値ＩDISを算出する。
【００２６】
減算部２２は、電流指令値ＩCOM１から外乱補償値ＩDISを減算し、電流指令値ＩCOMを算出する。これにより、パラメータ変動などの外乱を相殺して、制御対象１００の動特性を一定化する。
【００２７】
変化率算出部Ｂ６１は、後述する電流補正値ＩCORによって電流指令値ＩCOMを補正するタイミングを検出するために、外乱補償部Ｂ５０で算出される外乱補償値ＩDISから外乱補償値変化率ＩDDを算出する。
【００２８】
電流補正値算出部Ｂ６０は、外乱補償値変化率ＩDDが所定の条件を満たしたときに、駆動軸１５の軸負荷トルク特性から電流補正値ＩCORを決定する。この電流補正値ＩCORによって、スロットルバルブ１４のデフォルト開度θｄにおける開度停滞を防止する。
【００２９】
加算部２３は、電流補正値ＩCORを上記した電流指令値ＩCOMに加算して電流指令値ＩCCを算出する。そして、電流指令値ＩCCに基づいて電動モータ１１を駆動し、スロットバルブ開度を制御して、エンジンに導入される吸気量を調整する。
【００３０】
図３は、Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０の詳細構成を示すブロック図である。
【００３１】
Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０は、モデルマッチング制御部Ｂ３２と、電流リミッタなどを含む制御対象３３とを備える。
【００３２】
モデルマッチング制御部Ｂ３２では、スロットルバルブ開度指令値θCOMと角度センサ２からの実開度θとから電流指令値ＩCOM０を算出する。そして、この電流指令値ＩCOM０と入力制限値ＩLMTとをリミッタ処理することで、電流指令値ＩCOM_FFを算出する。
【００３３】
ここで、制御対象３３の連続系伝達関数Ｇｐ（ｓ）を離散化した伝達特性Ｇｐ（ｚ-1）は次式（１）のように表される。
【００３４】
【数１】
2008157079.tif 000003
【００３５】
Ｇｐ（ｚ-1）のゼロ点（−ｂｐ１／ｂｐ０）は、サンプリングタイムが小さいほど−１に収束するので、Ｇｐ（ｚ-1）の逆系を補償器に用いると不安定になってしまう。これを避けるために次のようにモデルマッチング制御部Ｂ３２を設計する。
【００３６】
所定の応答特性を連続系規範モデル伝達特性ＧM０（ｓ）（０次／２次）で与える。これを離散化した規範モデル伝達特性ＧM０（ｚ-1）とすると、制御対象３３の伝達特性Ｇｐ（ｚ-1）と同様に、サンプリングタイムを小さくすると−１に収束するゼロ点を有する。したがって、モデルマッチング制御部Ｂ３２の設計の際に両者を相殺させる目的で規範モデル伝達特性ＧM０（ｚ-1）のゼロ点を制御対象伝達特性Ｇｐ（ｚ-1）のゼロ点で置き換えたＧM（ｚ-1）を規範モデル伝達特性として用いる。なお、サンプリングタイムが十分小さければ、ＧM（ｚ-1）とＧM０（ｚ-1）との差はほとんどなく、実用上問題はない。ここで、ＧM（ｚ-1）は次式（２）のように表される。
【００３７】
【数２】
2008157079.tif 000004
【００３８】
（１）式及び（２）式を用いると、モデルマッチング制御部Ｂ３２は、図４に示すように制御ブロックＢ３２１のＢｍｆと、制御ブロックＢ３２２のＬ（ｚ-1）と、制御ブロックＢ３２３の１／Ｒ（ｚ-1）とから構成される。
【００３９】
図４は、モデルマッチング制御部Ｂ３２の詳細構成を示すブロック図である。
【００４０】
ここで、Ｂｍｆ、Ｌ（ｚ-1）、Ｒ（ｚ-1）は（３）式から（５）式によって示される。
【００４１】
【数３】
2008157079.tif 000005
【００４２】
【数４】
2008157079.tif 000006
【００４３】
【数５】
2008157079.tif 000007
【００４４】
したがって、図４に示すように、制御対象モデルの出力値で規範応答値θSIMにＬ（ｚ-1）の処理を行った値と、スロットルバルブ１４の開度指令値θCOMにＢｍｆの処理を行った値との差分を減算部３２４で算出し、その差分に１／Ｒ（ｚ-1）の処理を行った値が電流指令値ＩCOM０となる。
【００４５】
図５は、外乱補償部Ｂ５０における処理を示すブロック図である。
【００４６】
図５に示す通り、外乱補償部Ｂ５０は制御ブロックＢ５１〜Ｂ５３と、減算部５４によって外乱補償値ＩDISを算出する。
【００４７】
制御ブロックＢ５１は、電動モータ１１に流れるモータ電流の上下限値に相当するリミッタである。制御ブロックＢ５１は、モータ電流が飽和したときに外乱補償部Ｂ５０への入力を制限することで、外乱補償値ＩDISに誤差が溜まるのを防止して応答性能の悪化を防止する。なお、リミッタの制限値は、図２に示す入力制限値算出部Ｂ３１で算出された入力制限値ＩLMTを用いることによって、入力制限による誤差の蓄積をより正確に防止できる。
【００４８】
制御ブロックＢ５２は、定常ゲインが１であるローパスフィルタＨ０（ｚ-1）に、Ｇｐ（ｚ-1）のゼロ点を有するＱ（ｚ-1）を付加したフィルタＨ（ｚ-1）である。この制御ブロックＢ５２は、前回の電流指令値ＩCOMをローパスフィルタ処理して電流指令値ＩCOM２を出力する。
【００４９】
制御ブロックＢ５３は、フィルタＨ（ｚ-1）／Ｇｐ（ｚ-1）である。したがって、−１に収束するゼロ点が相殺されるので、制御ブロックＢ５３は安定なデジタルフィルタとなる。この制御ブロックＢ５３は、電流指令値ＩCOMからスロットルバルブ１４の実開度θまでの制御対象１００の離散系伝達特性Ｇｐ（ｚ-1）と、実開度θとに基づいて電流指令値ＩCOMを逆算し、さらにローパスフィルタ処理して電流指令値ＩCOM３を出力する。
【００５０】
減算部５４では、上記のように算出された電流指令値ＩCOM３から電流指令値ＩCOM２を減算し、電流アンプ４からセンサ信号処理回路３までの制御対象の外乱やパラメータ変動による電流指令値ＩCOMのずれ量（外乱補償値）ＩDISを算出する。
【００５１】
そして、減算部２２で電流指令値ＩCOM１から外乱補償値ＩDISを減算し、外乱やパラメータ変動による影響を排除した電流指令値ＩCOMを出力する。
【００５２】
上記した外乱補償値ＩDISは、制御対象１００に外乱やパラメータ変動がない場合にはゼロとなる。これに対して、制御対象に外乱ｄやパラメータ変動Δがある場合には、スロットルバルブ開度θは次式（６）で表される。
【００５３】
【数６】
2008157079.tif 000008
【００５４】
Ｈ（ｚ-1）のゲイン特性が１である周波数帯域では、次式（７）のようになる。
【００５５】
【数７】
2008157079.tif 000009
【００５６】
したがって、外乱やパラメータ変動の影響が完全にキャンセルされて、制御対象の動特性がノミナルモデルＧｐ（ｚ-1）に一定化される。Ｈ（ｚ-1）のカットオフ周波数を上げると高周波数域まで同様な効果が得られるが、逆にハイゲインフィードバックとなり、安定余裕が減少するのでトレードオフ設計が必要となる。
【００５７】
ところで、スロットルバルブ制御装置１では、スロットルバルブ１４はデフォルト開度θｄで閉弁バネと開弁バネとの作用力が釣り合うように設定されているので、スロットルバルブ動作時に駆動軸１５にかかる軸負荷トルクにはデフォルト開度θｄでトルク段差が生じる。
【００５８】
図１６は、スロットルバルブ開度と駆動軸１５の軸負荷トルクとの関係を示す図である。横軸はスロットルバルブ開度を示し、縦軸は軸負荷トルクを示す。
【００５９】
図１６に示すように、スロットルバルブ開度がデフォルト開度θｄにあるときに、閉弁バネと開弁バネとの作用によって軸負荷トルクＴがＴｃｌからＴｏｐの幅で変動し、トルク段差が生じる。このように軸負荷トルクに段差があると、スロットルバルブ１４はデフォルト開度θｄで応答性が悪化する。
【００６０】
図１７は、スロットルバルブ開度と、スロットルバルブ１４を駆動する電動モータ１１を流れるモータ電流の電流値との関係を示す図である。
【００６１】
図１７に示すように、コントローラ２０は、スロットルバルブ１４の開度指令値（実線Ｃ）に応じた電流指令値（実線Ａ）を出力する。実線Ａの電流指令値と、電動モータ１１を流れるモータ電流の実電流（破線Ｂ）とはほぼ一致し、この実電流値によってスロットルバルブ１４の実開度（破線Ｄ）が制御される。しかしながら、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄになると、図１６に示した負荷段差の影響によって実電流が変化しても、スロットルバルブ１４が作動せずに破線Ｄに示すように開度停滞が生じる。そのため、従来手法では、スロットルバルブ開度指令値がデフォルト開度θｄを通過するときに電流補正値を電流指令値に加えることで、デフォルト開度近傍でのスロットルバルブ１４の開度停滞を抑制する。
【００６２】
図１８は、デフォルト開度θｄおいて電流指令値を補正する従来手法のスロットルバルブ開度と電動モータの電流値との関係を示す図である。
【００６３】
図１８に示すように、従来手法は、スロットルバルブ１４の開度指令値（実線Ｄ）がデフォルト開度θｄを通過すると同時に、電流補正値（一点鎖線Ｂ）を電流値に加えて補正し、電流指令値（実線Ａ）を増加させる。この実線Ａの電流指令値と電動モータ１１を流れる実電流（破線Ｂ）とはほぼ一致する。しかしながら、スロットルバルブ開度指令値は、実開度（破線Ｅ）に対してある程度遅れが生じる。そのため、開度指令値に基づいて電流指令値に電流補正値を加えても補正を行うタイミングがずれ、破線Ｅで示すようにスロットルバルブ１４は開度停滞を生じる。
【００６４】
そこで、本実施形態では、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過するのを外乱補償値ＩDISの変化率（外乱補償値変化率ＩDD）に基づいて検出する。そして、外乱補償値変化率ＩDDが所定の条件を満たしたときに、駆動軸１５の軸負荷トルク特性に基づいて電流補正値を決定して電流指令値を補正する。これにより、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過するときにタイミングよく電流指令値を補正し、デフォルト開度近傍でのスロットルバルブ１４の開度停滞を抑制する。
【００６５】
以下では、コントローラ２０の具体的な制御ロジックについてフローチャートに沿って説明する。図６は、コントローラ２０が実行する制御を示すフローチャートである。この制御はエンジンの運転開始ともに実行され、一定周期、例えば１０ミリ秒周期で実施される。
【００６６】
ステップＳ１０では、コントローラ２０は、角度センサ２からの出力信号と電流制御アンプ４の電源電圧とから、スロットルバルブ１４の実開度θと電源電圧ＶBとを検出する。
【００６７】
ステップＳ２０では、コントローラ２０は、入力制限値算出部Ｂ３１で使用する電動モータ１１の逆起電力推定値Ｖ*REVを算出する。この逆起電力推定値Ｖ*REVは、同一次元オブザーバを用いて推定されたスロットルバルブ１４の角速度ω*θに基づいて以下のように算出する。
【００６８】
電流指令値ＩCOMからスロットルバルブ実開度θまでの制御対象の連続系伝達特性を次式（８）に示す。
【００６９】
【数８】
2008157079.tif 000010
【００７０】
ここで、（８）式を状態空間表現に直すと次式（９）のように示される。
【００７１】
【数９】
2008157079.tif 000011
【００７２】
したがって、（９）式のシステムに対して同一次元オブザーバ設計すると次式（１０）のようになる。
【００７３】
【数１０】
2008157079.tif 000012
【００７４】
本来ならスロットルバルブ角速度推定値ω*θとしてオブザーバ出力であるｘ*2を用いるが、モデル化誤差の影響を軽減し推定精度の向上を図るためｘ*2‐Ｋ1（ｘ*1−ｘ1）をスロットルバルブ角速度推定値ω*θとする。そして、このスロットルバルブ角速度推定値ω*θから次式（１１）によって電動モータ１４の逆起電力推定値Ｖ*REVを算出する。
【００７５】
【数１１】
2008157079.tif 000013
【００７６】
ステップＳ３０では、コントローラ２０は、Ｆ／Ｆ補償部演算処理を実行する。
【００７７】
つまり、Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０において、ステップＳ２０で推定した逆起電力推定値Ｖ*REVと、電流制御アンプ４の電源電圧ＶBとから算出した入力制限値ＩLMTを使用して、スロットルバルブ１４の開度指令値θCOMと実開度θとが所定の応答特性で一致するようにスロットルバルブ開度の規範応答値θSIMと電流指令値ＩCOM_FFとを算出する。このＦ／Ｆ補償部演算処理の詳細については図７を参照して後述する。
【００７８】
ステップＳ４０では、コントローラ２０は、Ｆ／Ｂ補償部演算処理を実行する。
【００７９】
つまり、Ｆ／Ｂ補償部Ｂ４０において、スロットルバルブ１４の規範応答値θSIMと実開度θとが一致するように規範応答値θSIMと実開度θとの偏差に対して次式（１２）に示すＦ／Ｂ補償器を施し、電流指令値ＩCOM_FBを算出する。
【００８０】
【数１２】
2008157079.tif 000014
【００８１】
ここで、制御定数ＫP、ＫDは、ゲイン余裕や位相余裕を考慮して決定する。また、ＴDIVは、適切なロバスト安定性を確保することができるようにゲイン余裕や位相余裕などの評価指標を用いて決定する。上記した（１２）式は、実際にはタスティン近似などで離散化して得られた漸化式を用いて算出する。
【００８２】
ステップＳ５０では、コントローラ２０は、外乱補償部演算処理を実行する。
【００８３】
つまり、外乱補償部Ｂ５０において、スロットルバルブ１４の実開度θと、前回の電流指令値ＩCOMとからパラメータ変動を含む外乱を推定し、その外乱を相殺して制御対象１００の動特性を一定化させるように外乱補償値ＩDISを算出する。
【００８４】
ステップＳ６０では、コントローラ２０は、電流補正値算出処理を実行する。
【００８５】
つまり、変化率算出部Ｂ６１において、外乱補償値変化率ＩDDに基づいてスロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過するのを検出する。そして、実開度θがデフォルト開度θｄを通過したことが検出されたときに、スロットルバルブ１４のデフォルト開度近傍での開度停滞を防止するため、電流補正値算出部Ｂ６０で駆動軸１５の軸負荷トルク特性から電流補正値ＩCORを決定する。電動モータ１１のモータ電流の電流指令値ＩCCは、次式（１３）によって算出する。
【００８６】
【数１３】
2008157079.tif 000015
【００８７】
なお、電流補正値算出処理の詳細については、図８及び図９を参照して後述する。
【００８８】
ステップＳ７０では、コントローラ２０は、電流アンプ４からのモータ電流の実電流が電流指令値ＩCCと一致するようにＤｕｔｙ指令値Ｄを次式（１４）から算出する。
【００８９】
【数１４】
2008157079.tif 000016
【００９０】
次に、Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０で実行するＦ／Ｆ補償部演算処理の詳細について、図７を参照して説明する。
【００９１】
図７は、Ｆ／Ｆ補償部演算処理のフローを示す図である。
【００９２】
ステップＳ３１では、コントローラ２０は、入力制限値算出処理を実行する。
【００９３】
つまり、入力制限値算出部Ｂ３１において、入力制限値ＩLMTを次式（１５）により算出する。
【００９４】
【数１５】
2008157079.tif 000017
【００９５】
（１５）式により入力制限値ＩLMTを算出することで、逆起電力推定値Ｖ*REVや電源電圧ＶBや内部抵抗値ＲSIMの変動を入力制限値ＩLMTに反映することが可能となる。
【００９６】
ステップＳ３２では、コントローラ２０は、Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０の制御対象モデルＧｐ（ｓ）の規範応答値θSIMがスロットルバルブ１４の開度指令値θCOMに対して所定の応答特性で一致するようにＦ／Ｆ補償部Ｂ３０のモデルマッチング制御部において電流指令値ＩCOM０を算出する。
【００９７】
ステップＳ３３では、コントローラ２０は、ステップＳ３２で求めた電流指令値ＩCOM０と、入力制限値算出部Ｂ３１で算出した入力制限値ＩLMTとを使用してリミッタ処理を実行し、Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０の出力の一つである電流指令値ＩCOM_FFとする。つまり、電流指令値ＩCOM０の絶対値と入力制限値算出部Ｂ３１で算出した入力制限値ＩLMTとを比較し、次式（１６）から電流指令値ＩCOM_FFを出力する。
【００９８】
【数１６】
2008157079.tif 000018
【００９９】
ステップＳ３４では、コントローラ２０は、ステップＳ３３で出力した電流指令値ＩCOM_FFに対して（１）式に示す制御対象の応答特性Ｇｐ（ｚ-1）を施し、Ｆ／Ｆ補償部Ｂ３０のもう一つの出力値スロットルバルブ開度規範応答値θSIMを算出し、処理を一旦抜ける。
【０１００】
次に、電流補正値算出処理の詳細について図８及び図９を参照して説明する。電流補正値算出処理は、変化率算出部Ｂ６１と電流補正値算出部Ｂ６０において実行される（図２参照）。
【０１０１】
図８は、電流補正値算出処理のフローを示す図である。
【０１０２】
ステップＳ６１では、コントローラ２０は、変化率算出部Ｂ６１において外乱補償値ＩDISの変化率である外乱補償値変化率ＩDDを次式（１７）から算出する。
【０１０３】
【数１７】
2008157079.tif 000019
【０１０４】
ステップＳ６２では、コントローラ２０は、ステップＳ６１で算出した外乱補償値変化率ＩDDが次式（１８）を満たしているか否かを判定する。つまり、外乱補償値変化率ＩDDに基づいて、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過したか否かを判定する。
【０１０５】
【数１８】
2008157079.tif 000020
【０１０６】
外乱補償値変化率ＩDDが（１８）式を満たす場合には、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄにあると判定し、ステップＳ６３に移る。そうでない場合には、スロットルバルブ１４はデフォルト開度θｄを通過していないと判定してステップＳ６９に移る。
【０１０７】
ステップＳ６３では、コントローラ２０は、電流指令値の補正が禁止される補正禁止時間内か否かを判定する。
【０１０８】
デフォルト開度θｄでの開度停滞を防止するために電流指令値を補正した後に、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過し終わる際に生じるギアのバックラッシュなどの影響によって外乱補償値ＩDISが大きく変化することがある。そうすると、外乱補償値変化率ＩDDが（１８）式を満たす場合があり、この外乱補償値変化率ＩDDに基づいて再び電流指令値を補正してしまうと、スロットルバルブ１４の応答性が悪化してしまう。
【０１０９】
そこで、電流指令値を補正した後、一定時間経過するまでは外乱補償値変化率ＩDDが（１８）式を満たす場合であっても補正を禁止する補正禁止時間を設け、その補正禁止時間内にあるか否かをカウンタ値Ｃに基づいて次式（１９）から判定する。
【０１１０】
【数１９】
2008157079.tif 000021
【０１１１】
ここで、カウンタ値Ｃの初期値はゼロに設定されており、カウンタ上限値であるＣMAXは補正禁止時間から設定される。そして、（１９）式を満たす場合には補正禁止時間内であると判定し、ステップＳ６４に移る。そうでない場合には補正禁止時間内ではないと判定し、ステップＳ６５に移る。
【０１１２】
ステップＳ６４では、コントローラ２０は、スロットルバルブ実開度θが前回の学習値θLを通過したか否かを判定する。
【０１１３】
スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過した後、補正禁止時間内に再びスロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過するような場合には、外乱補償値変化率ＩDDが（１８）式を満たしても電流指令値の補正は行われない。そのため、補正禁止時間内にスロットルバルブ１４が再びデフォルト開度θｄを通過した場合には、電流指令値の補正がされずスロットルバルブ１４の応答性が悪化してしまう。
【０１１４】
そこで、前回の電流補正値の補正を行ったときのスロットルバルブ１４の実開度θを学習しておき、補正禁止時間内にスロットルバルブ１４の実開度θが学習値θLを通過したか否かを次式（２０）から判定し、通過したと判定された場合には補正禁止時間内であっても電流指令値の補正を許可する。
【０１１５】
【数２０】
2008157079.tif 000022
【０１１６】
（２０）式を満たす場合には、スロットルバルブ実開度θが学習値θLを通過したと判定し、ステップでＳ６５に移る。そうない場合には、スロットルバルブ実開度θが学習値θLを通過していないと判定し、ステップＳ６９に移る。
【０１１７】
ステップＳ６５では、コントローラ２０は、スロットルバルブ１４の開度停滞を防止するために、電流指令値を補正する電流補正値を算出する。つまり、図１６に示した軸負荷トルク特性に基づいて電流補正値ＩCORを算出する。
【０１１８】
ＩDD（ｋ−１）≦ＩHIかつＩDD（ｋ）≧ＩHI又はθ（ｋ−１）≦θLかつθ（ｋ）≧θLの場合には、次式（２１）によって電流補正値ＩCORを算出する。
【０１１９】
【数２１】
2008157079.tif 000023
【０１２０】
一方、ＩDD（ｋ−１）≧ＩLOかつＩDD（ｋ）≦ＩLO又はθ（ｋ−１）≧θLかつθ（ｋ）≦θLの場合には、次式（２２）によって電流補正値ＩCORを算出する。
【０１２１】
【数２２】
2008157079.tif 000024
【０１２２】
ステップＳ６６では、コントローラ２０は、補正禁止時間を判定するために使用されるカウンタ値Ｃを更新してＣ＝１とし、ステップＳ６７に移る。
【０１２３】
ステップＳ６７では、コントローラ２０は、電流指令値ＩCOMを補正したときの実開度θを記憶して学習値θLとする。
【０１２４】
ステップＳ６８では、コントローラ２０は、ステップＳ６５で算出した電流補正値ＩCORを電流指令値ＩCOMに加えて補正し、電流指令値ＩCCを算出する（（１３）式参照）。
【０１２５】
また、ステップＳ６２で外乱補償値変化率ＩDDが（１８）式を満たさない場合やステップＳ６４でスロットルバルブ１４の実開度θが（１９）式を満たさない場合には、ステップＳ６９で電流補正値ＩCORの前回値を保持し、その保持された電流補正値ＩCORをステップＳ６８で使用する。そして、ステップＳ６８で電流指令値ＩCCを算出し、ステップＳ６００に移る。
【０１２６】
ステップＳ６００では、コントローラ２０は、補正禁止時間を判定するためのカウンタ値のカウンタ処理を実行し、一旦処理を抜ける。
【０１２７】
図９は、カウンタ処理のフローを示す図である。
【０１２８】
ステップＳ６０１では、コントローラ２０は、補正禁止時間内か否かを判定するために使用されるカウンタ値ＣがＣ＞０を満たすか否かを判定する。スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過して電流指令値が補正された場合には、ステップＳ６６でＣ＝１となるので、カウンタ値Ｃはゼロより大きい値となる。ここで、Ｃ＞０の場合には、補正禁止時間をカウントするためにステップＳ６０２に移る。そうでない場合にはステップＳ６０３に移る。
【０１２９】
ステップＳ６０２では、コントローラ２０は、カウンタインクリメントによってカウンタ値を増加させる。なお、カウンタ値は補正禁止時間が経過するまでカウントされ、補正禁止時間が経過するときのカウンタ上限値がＣMAXとなる。
【０１３０】
ステップＳ６０３では、コントローラ２０は、カウンタ値Ｃがカウンタ上限値ＣMAXとなっているか否かを判定する。そして、Ｃ＝ＣMAXとなっている場合には、補正禁止時間が経過したと判定してステップＳ６０４に移る。そうでない場合には、一旦処理を抜け、補正禁止時間を経過するまでカウンタ処理を繰り返す。
【０１３１】
ステップＳ６０４では、コントローラ２０は、カウンタ値をゼロにリセットして処理を抜ける。
【０１３２】
上記したスロットルバルブ制御装置１は、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過するのを外乱補償値変化率ＩDDに基づいて検出する（ステップＳ６１、Ｓ６２）。そして、変化率ＩDDが所定の条件を満たしたときに、電流補正値算出部Ｂ６０で駆動軸１５の軸負荷トルク特性から電流補正値ＩCORを決定して電流指令値を補正する（ステップＳ６５、Ｓ６８）。
【０１３３】
図１０は、スロットルバルブ開度θと外乱補償値ＩDISとの関係を示す図である。なお、図１０では、説明の容易のためにデフォルト開度θｄでの電流補正値の補正は実施していない。
【０１３４】
図１０に示すように、スロットルバルブ１４の開度指令値θCOM（実線Ｄ）に応じた電流指令値ＩCC（実線Ａ）が出力される。この実線Ａの電流指令値ＩCCと電動モータ１１への実電流（破線Ｂ）とはほぼ一致する。この電流指令値ＩCCには開度停滞を防止するための補正はしていないので、実開度θ（破線Ｅ）は、図１６に示した軸負荷トルクに起因してデフォルト開度θｄで開度停滞が生じる。ノミナルな線形制御対象モデルを用いている外乱補償部Ｂ５０では軸負荷トルクを外乱として推定するので、外乱補償値ＩDISは一点鎖線Ｃのように変化する。特に、スロットルバルブ１４の実開度θがデフォルト開度θｄに達した瞬間に外乱補償値ＩDISの変化が大きく、実線Ｆに示すように外乱補償値ＩDISの傾き（外乱補償値変化率ＩDD）が大きくなる。したがって、この外乱補償値変化率ＩDDに基づいて、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過する瞬間を検出することが可能となる。
【０１３５】
図１１は、外乱補償値変化率ＩDDに基づいて電流補正値ＩCORを決定したときのスロットルバルブ１４の実開度θを示す図である。
【０１３６】
図１１に示すように、スロットルバルブ１４の開度指令値θCOM（実線Ｄ）に対して、所定の応答遅れで規範応答値θSIM（破線Ｅ）が算出され、その規範応答値θSIMと実開度θ（一点鎖線Ｆ）とが一致するように電流指令値ＩCC（実線Ａ）が決定される。この電流指令値ＩCCと、実電流（破線Ｂ）とはほぼ一致する。そして、時刻ｔ１で、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄに達すると、外乱補償値変化率ＩDD（実線Ｇ）が所定値ＩHIをよぎる。これと同時に電流補正値ＩCOR（一点鎖線Ｃ）を電流指令値に加えて補正して、実線Ａの電流指令値ＩCCを増加させる。このように、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過する瞬間に、外乱補償値変化率ＩDDに基づいてタイミングよく電流指令値を補正するので、一点鎖線Ｆに示すようにデフォルト開度θｄにおけるスロットルバルブ１４の開度停滞が、図１８に示す従来手法の場合と比較して抑制される。これにより、デフォルト開度近傍におけるスロットルバルブ開度の応答性の悪化を抑制することが可能となる。
【０１３７】
さらに、スロットルバルブ制御装置１は、電流指令値補正後の補正禁止時間内には、外乱補償値変化率ＩDDが（１８）式を満たしても電流指令値の補正を禁止する（ステップＳ６３）。
【０１３８】
本実施形態との比較のため、補正禁止時間を設定しない場合について図１２を参照して説明する。図１２は、補正禁止時間を設定しない場合のスロットルバルブ１４の実開度θを示す図である。
【０１３９】
補正禁止時間を設定しない場合には、図１２に示すように、時刻ｔ１でスロットルバルブ１４の実開度θ（破線Ｅ）がデフォルト開度θｄに達し、外乱補償値変化率ＩDD（実線Ｇ）が所定値ＩHIをよぎると、電流補正値ＩCOR（一点鎖線Ｃ）を加えて電流指令値ＩCC（実線Ａ）を増加させてスロットルバルブ１４の開度停滞を抑制する。しかしながら、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過する際に、ギアのバックラッシュなどが生じると、外乱補償値変化率ＩDD（実線Ｇ）が大きく変化して、電流指令値の補正直後の時刻ｔ２や時刻ｔ３で外乱補償値変化率ＩDDが所定値ＩHI、ＩLOをよぎることがある。この外乱補償値変化率ＩDDに基づいて電流指令値を補正すると、電流指令値ＩCC（実線Ａ）が時刻ｔ２で減少した後に時刻ｔ３で再び増加し、破線Ｅの領域Ｒに示すように実開度θが規範応答値θSIM（一点鎖線Ｆ）から大きくずれて、スロットルバルブ１４の応答性が悪化してしまう。
【０１４０】
そこで、スロットルバルブ制御装置１は、電流指令値補正後の補正禁止時間内には電流指令値の補正を禁止する（ステップＳ６３）。
【０１４１】
図１３は、補正禁止時間内のスロットルバルブ１４の実開度θを示す図である。
【０１４２】
図１３に示すように、時刻ｔ１でスロットルバルブ１４の実開度θ（破線Ｅ）がデフォルト開度θｄに達し、外乱補償値変化率ＩDD（実線Ｇ）が所定値ＩHIをよぎると、電流補正値ＩCOR（一点鎖線Ｃ）によって電流指令値を補正し、電流指令値ＩCC（実線Ａ）を増加させてスロットルバルブ１４の開度停滞を抑制する。
【０１４３】
本実施形態では、電流指令値を補正した後の一定時間は補正禁止時間とするので、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過し、ギアのバックラッシュなどの影響によって外乱補償値変化率ＩDDが大きく変化して、時刻ｔ２で外乱補償値変化率ＩDDが所定値ＩLOをよぎっても、電流補正値ＩCORによる補正は禁止される。このように、時刻ｔ１で電流指令値を補正した後は、時刻ｔ３になって補正禁止時間が経過するまでは電流指令値の補正を禁止するので、破線Ｅの領域Ｒ’に示すように、ギアのバックラッシュなどに起因したスロットルバルブ開度の応答性悪化を抑制することができる。
【０１４４】
ただし、補正後に補正禁止時間を設けると、スロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過した後、補正禁止時間内に再びスロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過するような場合には、スロットルバルブ１４の応答性が悪化することがある。
【０１４５】
図１４は、補正禁止時間内にスロットルバルブ１４がデフォルト開度θｄを通過する場合のスロットルバルブ１４の実開度θとの関係を示す図である。
【０１４６】
図１４に示すように、スロットルバルブ１４の開度指令値θCOM（実線Ｄ）がデフォルト開度θｄを通過した後に再びデフォルト開度θｄを通過する場合には、実開度θ（破線Ｅ）が最初にデフォルト開度θｄを通過する時刻ｔ１で、外乱補償値変化率ＩDD（実線Ｇ）が所定値ＩHIをよぎる。そうすると、時刻ｔ１で、電流補正値ＩCOR（一点鎖線Ｃ）によって電流指令値が補正されて電流指令値ＩCC（実線Ａ）が増加し、スロットルバルブ１４の開度停滞が抑制される。しかしながら、実開度θが時刻ｔ２で再びデフォルト開度θｄを通過すると、外乱補償値変化率ＩDDが所定値ＩLOをよぎるが、時刻ｔ３までは補正禁止時間内であるので、電流指令値の補正はされず、破線Ｅの領域Ｌに示すように実開度θが規範応答値θSIM（一点鎖線Ｆ）から大きくずれて、スロットルバルブ１４の応答性が悪化する。
【０１４７】
そこで、電流補正値の補正を行ったときのスロットルバルブ１４の実開度θを学習しておき、補正禁止時間内に実開度θが学習値θLを通過する場合には、補正禁止時間内であっても電流指令値の補正を許可する（ステップＳ６４）。
【０１４８】
図１５は、学習値θLに基づいて電流指令値を補正するときのスロットルバルブ開度θを示す図である。
【０１４９】
図１５に示すように、スロットルバルブ１４の開度指令値θCOM（実線Ｄ）がデフォルト開度θｄを通過した後に再びデフォルト開度θｄを通過する場合には、実開度θ（破線Ｅ）が最初にデフォルト開度θｄを通過する時刻ｔ１で、外乱補償値変化率ＩDD（実線Ｇ）が所定値ＩHIを越える。その時刻ｔ１で電流補正値ＩCOR（一点鎖線Ｃ）によって電流指令値を補正して電流指令値ＩCC（実線Ａ）を増加させることでデフォルト開度θｄにおけるスロットルバルブ１４の開度停滞を抑制する。また、時刻ｔ１におけるスロットルバルブ１４の実開度θを学習して学習値θLとする。時刻ｔ３までは補正禁止時間内であるので、外乱補償値変化率ＩDDが所定値ＩHI、ＩLOをよぎったとしても電流指令値の補正は行われないが、実開度θが時刻ｔ２で学習値θLを通過する場合には、補正禁止時間内であっても電流補正値ＩCORで補正し、実線Ａのように電流指令値ＩCCを低下させる。このように、補正禁止時間内にスロットルバルブ１４が学習値θLを通過するような場合には、電流指令値の補正を許可することで、破線Ｅの領域Ｌ’に示すようにスロットルバルブ１４の実開度θの応答性悪化を抑制することができる。
【０１５０】
本発明は上記した実施形態に限定されずに、その技術的な思想の範囲内において種々の変更がなし得ることは明白である。
【図面の簡単な説明】
【０１５１】
【図１】スロットルバルブ制御装置の構成を示すブロック図である。
【図２】スロットルバルブ制御装置のコントローラの構成を示すブロック図である。
【図３】Ｆ／Ｆ補償部の構成を示すブロック図である。
【図４】モデルマッチング制御部の構成を示すブロック図である。
【図５】外乱補償部の構成を示すブロック図である。
【図６】コントローラが実行する制御を示すフローチャートである。
【図７】Ｆ／Ｆ補償部演算処理のフローを示す図である。
【図８】電流補正値算出処理のフローを示す図である。
【図９】カウンタ処理のフローを示す図である。
【図１０】外乱補償値とスロットルバルブ開度との関係を示す図である。
【図１１】外乱補償値変化率に基づいて電流指令値を補正したときのスロットルバルブ開度を示す図である。
【図１２】補正禁止時間を設定しない場合のスロットルバルブ開を示す図である。
【図１３】補正禁止時間を設定した場合のスロットルバルブ開度を示す図である。
【図１４】補正禁止時間内にスロットルバルブがデフォルト開度を通過する場合のスロットルバルブ開度を示す図である。
【図１５】スロットルバルブ実開度の学習値に基づいて電流指令値を補正するときのスロットルバルブ開度を示す図である。
【図１６】スロットルバルブ開度と駆動軸の軸負荷トルクとの関係を示す図である。
【図１７】スロットルバルブ開度と電動モータの電流値との関係を示す図である。
【図１８】従来手法のスロットルバルブ開度と電動モータの電流値との関係を示す図である。
【符号の説明】
【０１５２】
１  スロットルバルブ制御装置
２  角度センサ
１０  スロットルバルブ駆動部（制御手段）
１１  電動モータ
１２  ギア
１４  スロットルバルブ
１５  駆動軸
２０  コントローラ
２３  加算部（制御信号算出手段）
３０  開度指令値算出部（目標開度算出手段）
Ｂ３０  Ｆ／Ｆ補償部（電流値算出手段）
Ｂ３１  入力制限値算出部
Ｂ４０  Ｆ／Ｂ補償部
Ｂ５０  外乱補償部（外乱推定値算出手段）
Ｂ６０  電流補正値算出部（電流補正値算出手段）
Ｂ６１  変化率算出部（補正時期判定手段）
ステップＳ６３  補正禁止手段
ステップＳ６４  補正許可手段
【図１】
2008157079.tif 000025
【図２】
2008157079.tif 000026
【図３】
2008157079.tif 000027
【図４】
2008157079.tif 000028
【図５】
2008157079.tif 000029
【図６】
2008157079.tif 000030
【図７】
2008157079.tif 000031
【図８】
2008157079.tif 000032
【図９】
2008157079.tif 000033
【図１０】
2008157079.tif 000034
【図１１】
2008157079.tif 000035
【図１２】
2008157079.tif 000036
【図１３】
2008157079.tif 000037
【図１４】
2008157079.tif 000038
【図１５】
2008157079.tif 000039
【図１６】
2008157079.tif 000040
【図１７】
2008157079.tif 000041
【図１８】
2008157079.tif 000042