(57)【要約】【課題】可変値をフィードバックゲインとするフィードバック制御の収束性や安定性を向上させる技術を提供する。【解決手段】一定値である基本ゲイン又は基本ゲインより大きい値から基本ゲインに減衰する可変ゲインを制御系の状態に応じてF/Bゲインに設定し、比例項と積分項との少なくとも２項を変数とする関数に基づいて入力値を算出するF/B制御システムにおいて、該関数の比例項部分に基本ゲインで計算した基本比例項、積分項部分に制御系の状態に応じたF/Bゲインで計算した通常積分項を代入して得られる判定値が上限値より大きい場合に積分項を再計算する。積分項の再計算は、該関数の比例項部分に基本比例項、積分項部分に再計算後の積分項を代入して得られる値が該上限値以下となるようにする。積分項が再計算された場合は、該関数の比例項部分に制御系の状態に応じたF/Bゲインで計算した通常比例項、積分項部分に再計算後の積分項を代入して得られる値を入力値とする。【選択図】図２
2008291752.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一定値である基本ゲインと、該基本ゲインより大きい値から該基本ゲインと等しい値に減衰する可変値である可変ゲインと、のいずれかを制御系の状態に応じてフィードバックゲインに設定し、比例項と積分項との少なくとも２項を変数とする所定の関係に基づいて制御対象への入力値を算出するフィードバック制御システムであって、
前記所定の関係において、比例項部分に制御系の状態に依らず前記基本ゲインで計算される比例項である基本比例項を代入し、且つ、積分項部分に制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される積分項である通常積分項を代入して得られる値を判定値とする判定値計算手段と、
前記判定値が所定の第１上限値より大きい場合に積分項の再計算を行う手段であって、前記所定の関係において、比例項部分に前記基本比例項を代入し、且つ、積分項部分に該再計算された積分項を代入して得られる値が、前記第１上限値以下となるように積分項を再計算する積分項再計算手段と、
を有し、
前記積分項再計算手段によって積分項の再計算が行われた場合は、前記所定の関係において、比例項部分に制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項を代入し、且つ、積分項部分に前記再計算された積分項を代入して得られる値を制御対象への入力値とすることを特徴とするフィードバック制御システム。
【請求項２】
一定値である基本ゲインと、該基本ゲインより大きい値から該基本ゲインと等しい値に減衰する可変値である可変ゲインと、のいずれかを制御系の状態に応じてフィードバックゲインに設定し、比例項と積分項との和に基づいて制御対象への入力値を算出するフィードバック制御システムにおいて、
制御系の状態に依らず前記基本ゲインで計算される比例項である基本比例項と、制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される積分項である通常積分項と、の和を判定値とする判定値計算手段と、
前記判定値が所定の第２上限値より大きい場合に積分項の再計算を行う手段であって、該再計算された積分項が前記第２上限値から前記基本比例項を減算した値以下の値になるように積分項を再計算する積分項再計算手段と、
を有し
前記積分項再計算手段によって積分項の再計算が行われた場合は、制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項と、該再計算された積分項と、の和に基づいて制御対象への入力値を算出することを特徴とするフィードバック制御システム。
【請求項３】
請求項１又は２において、
入力値が所定の第３上限値より大きい場合、該第３上限値以下の所定値を制御対象への入力値とすることを特徴とするフィードバック制御システム。
【請求項４】
一定値である基本ゲインと、該基本ゲインより大きい値から該基本ゲインと等しい値に減衰する可変値である可変ゲインと、のいずれかを制御系の状態に応じてフィードバックゲインに設定し、比例項と積分項との少なくとも２項を変数とする所定の関係に基づいて制御対象への入力値を算出するフィードバック制御システムであって、
前記所定の関係において、比例項部分に制御系の状態に依らず前記基本ゲインで計算される比例項である基本比例項を代入し、且つ、積分項部分に制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される積分項である通常積分項を代入して得られる値を判定値とする判定値計算手段と、
前記判定値が所定の第１下限値より小さい場合に積分項の再計算を行う手段であって、
前記所定の関係において、比例項部分に前記基本比例項を代入し、且つ、積分項部分に該再計算された積分項を代入して得られる値が、前記第１下限値以上となるように積分項を再計算する積分項再計算手段と、
を有し、
前記積分項再計算手段によって積分項の再計算が行われた場合は、前記所定の関係において、比例項部分に制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項を代入し、且つ、積分項部分に前記再計算された積分項を代入して得られる値を制御対象への入力値とすることを特徴とするフィードバック制御システム。
【請求項５】
一定値である基本ゲインと、該基本ゲインより大きい値から該基本ゲインと等しい値に減衰する可変値である可変ゲインと、のいずれかを制御系の状態に応じてフィードバックゲインに設定し、比例項と積分項との和に基づいて制御対象への入力値を算出するフィードバック制御システムにおいて、
制御系の状態に依らず前記基本ゲインで計算される比例項である基本比例項と、制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される積分項である通常積分項と、の和を判定値とする判定値計算手段と、
前記判定値が所定の第２下限値より小さい場合に積分項の再計算を行う手段であって、該再計算された積分項が前記第２下限値から前記基本比例項を減算した値以上の値になるように積分項を再計算する積分項再計算手段と、
を有し、
前記積分項再計算手段によって積分項の再計算が行われた場合は、制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項と、該再計算された積分項と、の和に基づいて制御対象への入力値を算出することを特徴とするフィードバック制御システム。
【請求項６】
請求項４又は５において、
入力値が所定の第３下限値より小さい場合、該第３下限値以上の所定値を制御対象への入力値とすることを特徴とするフィードバック制御システム。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかにおいて、
目標値が変化した時にフィードバックゲインを可変ゲインに設定することを特徴とするフィードバック制御システム。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記制御対象は、内燃機関からの排気の一部を排気系から吸気系に戻すＥＧＲ手段と、該ＥＧＲ手段によって前記吸気系に戻される排気の量を調節するＥＧＲ調節手段と、ＥＧＲ率を検出するＥＧＲ率検出手段と、を含む内燃機関のＥＧＲシステムであり、
前記制御対象への入力値は前記ＥＧＲ調節手段の操作量であり、
前記制御対象からの出力値はＥＧＲ率であり、
前記ＥＧＲ率検出手段によって検出されるＥＧＲ率が所定の目標ＥＧＲ率になるように前記ＥＧＲ調節手段を制御するフィードバック制御システム。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかにおいて、
前記制御対象は、内燃機関に吸気を過給する過給手段と、該過給手段の過給効率を調節する過給効率調節手段と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、を含む内燃機関の過給システムであり、
前記制御対象への入力値は前記過給効率調節手段の操作量であり、
前記制御対象からの出力値は過給圧であり、
前記過給圧検出手段によって検出される過給圧が所定の目標過給圧になるように前記過給
効率調節手段を制御するフィードバック制御システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、フィードバック制御システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
フィードバック制御におけるフィードバックゲインを制御系の状態に応じて変化する可変値とすることによって、出力値の目標値への追従性やフィードバック制御の安定性の向上を図る技術が知られている。例えば、特許文献１には、内燃機関のＥＧＲ量をフィードバック制御するＥＧＲ制御装置であって、内燃機関が過渡状態から定常状態に切り替わる時に制御ゲインを次第に小さくすることでＥＧＲ量の制御の安定化を図った技術が開示されている。また、特許文献２には、内燃機関のＥＧＲ量をフィードバック制御するＥＧＲ制御装置であって、目標ＥＧＲ率と実ＥＧＲ率との偏差の正負に応じて制御ゲインを変化させることでＥＧＲ率の制御の安定化を図った技術が開示されている。
【特許文献１】特開２００６−１６１６０５号公報
【特許文献２】特開２００６−２４９９６２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
フィードバック制御において、制御対象への入力値が過大（又は過小）になるとハンティングやオーバーシュート等を招き制御性が悪化する。これを抑制するために、入力値に上限値（又は下限値）を設定し、算出された入力値が上限値より大きい場合（下限値より小さい場合）には、当該上限値以下の所定値（又は当該下限値以上の所定値）を制御対象への入力値とするガード処理を行うことがある。
【０００４】
ＰＩ制御やＰＩＤ制御を行うフィードバック制御では、過大（又は過小）な入力値が算出される場合には、比例項、積分項、又は微分項もそれぞれ過大（又は過小）になっていることが考えられる。このうち、特に積分項に関しては、ある時点での積分項の値がそれ以降に算出される積分項、ひいては入力値の値に影響するため、積分項が過大（又は過小）になった場合には、それ以降における積分項が適切な大きさの値となるように、積分項の再計算を行う場合がある。
【０００５】
図９に、ＰＩ制御におけるガード処理と積分項の再計算の一例を示す。図９（Ａ）は目標値及び出力値の変化を示す図である。図９（Ｂ）は比例項、積分項、及び入力値の変化を示す図である。斜線を施した部分は比例項Ｕｐを表し、塗りつぶした部分は積分項Ｕｉを表す。ここでは、制御対象への入力値は比例項Ｕｐと積分項Ｕｉとの和で計算されるものとする。図９（Ｃ）は制御ゲインの基本ゲインに対する倍率の変化を示す図である。この例では、フィードバックゲインは常に基本ゲインで一定であるとする。すなわち、フィードバックゲインの基本ゲインに対する倍率は制御系の状態に依らず１．０で一定である。
【０００６】
図９（Ａ）に示すように、時刻ｔ１と時刻ｔ２との間において目標値が変化すると、出力値と目標値との偏差が拡大し、時刻ｔ２における比例項Ｕｐ（ｔ２）及び積分項Ｕｉ（ｔ２）は、図９（Ｂ）に示すように時刻ｔ１における比例項Ｕｐ（ｔ１）及び積分項Ｕｉ（ｔ１）よりそれぞれ大きい値になる。これら比例項Ｕｐ（ｔ２）及び積分項Ｕｉ（ｔ２）から算出された入力値
Ｕｐ（ｔ２）＋Ｕｉ（ｔ２）
が、図９（Ｂ）に示すように上限値Ｘｓｕｐより大きくなると、上述のガード処理が行われ、この例では上限値Ｘｓｕｐが制御対象への入力値とされる。図中では、ガード処理が
行われる前の段階の入力値を「仮入力値」と記している。
【０００７】
この時、同時に積分項の再計算が行われる。ここでは、上限値Ｘｓｕｐから比例項Ｕｐ（ｔ２）を減算した値として積分項が再計算され、再計算後の積分項は、
Ｕｉｃａｌ（ｔ２）＝Ｘｓｕｐ−Ｕｐ（ｔ２）
となる。
【０００８】
時刻ｔ３における積分項Ｕｉ（ｔ３）は、時刻ｔ２において再計算された積分項Ｕｉｃａｌ（ｔ２）に基づいて算出される。すなわち、時刻ｔ２において再計算された積分項Ｕｉｃａｌ（ｔ２）に、時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の偏差の時間積分を加算して算出される。これにより積分項の値は増加する一方、偏差の縮小に伴って比例項Ｕｐ（ｔ３）の値は時刻ｔ２における比例項Ｕｐ（ｔ２）より小さくなる。これら比例項Ｕｐ（ｔ３）及び積分項Ｕｉ（ｔ３）から算出された仮入力値
Ｕｐ（ｔ３）＋Ｕｉ（ｔ３）
が、図９（Ｂ）に示すように上限値Ｘｓｕｐと略等しい値になった場合は、ガード処理は行われず、また積分項の再計算も行われず、仮入力値がそのまま制御対象への入力値とされる。
【０００９】
時刻ｔ４では偏差は更に縮小して比例項Ｕｐ（ｔ４）の値も更に小さくなる一方、積分項Ｕｉ（ｔ４）は時刻ｔ３における積分項Ｕｉ（ｔ３）より若干大きくなる。これら比例項Ｕｐ（ｔ４）及び積分項Ｕｉ（ｔ４）から算出された仮入力値
Ｕｐ（ｔ４）＋Ｕｉ（ｔ４）
が、図９（Ｂ）に示すように上限値Ｘｓｕｐより小さくなった場合、上記時刻ｔ３の場合と同様、ガード処理及び積分項の再計算は行われず、仮入力値がそのまま制御対象への入力値とされる。
【００１０】
このように、目標値が変化した直後、入力値は上限値Ｘｓｕｐに張り付きながら出力値が目標値に漸近していく。
【００１１】
ところで、目標値が変化した時に、フィードバックゲインを定常時と比較して一時的に大きな値に設定することが、出力値の目標値への追従性を向上させるために有効である。ところが、このような可変値をフィードバックゲインとするフィードバック制御において上述のガード処理及び積分項の再計算を行うと、場合によっては適切な値の入力値が算出されなくなり、却ってフィードバック制御の安定性が損なわれる可能性がある。この点について図１０を参照して説明する。
【００１２】
図１０に、可変値をフィードバックゲインとするＰＩ制御におけるガード処理と積分項の再計算の一例を示す。この例では、フィードバックゲインは、図１０（Ｃ）に示すように、目標値に変化が無い定常時においては基本ゲインで一定であり、目標値が変化した時に一時的に基本ゲインより大きい値に変化するとともにある時定数で基本ゲインと等しい値に減衰するような可変値であるとする。
【００１３】
図１０（Ａ）に示すように、時刻ｔ１と時刻ｔ２の間において目標値が変化すると、上述したような可変値がフィードバックゲインに設定される。図１０（Ｃ）に示すように、目標値が変化した直後の時刻ｔ２におけるフィードバックゲインは基本ゲインより大幅に大きな値に設定される。そのため、時刻ｔ２における比例項Ｕｐｖａｒ（ｔ２）及び積分項Ｕｉｖａｒ（ｔ２）は、時刻ｔ１において基本ゲインを用いて算出された比例項Ｕｐｂａｓｅ（ｔ１）及び積分項Ｕｉｂａｓｅ（ｔ１）よりそれぞれ大幅に大きい値になる。
【００１４】
ここで、下付添え字「ｖａｒ」は可変ゲインをフィードバックゲインとして計算された
値であることを示す。また、下付添え字「ｂａｓｅ」は基本ゲインをフィードバックゲインとして計算された値であることを示す。
【００１５】
これら比例項Ｕｐｖａｒ（ｔ２）及び積分項Ｕｉｖａｒ（ｔ２）から算出された仮入力値
Ｕｐｖａｒ（ｔ２）＋Ｕｉｖａｒ（ｔ２）
が、図１０（Ｂ）に示すように上限値Ｘｓｕｐより大きくなると、上述のガード処理が行われ、図９の例と同様、上限値Ｘｓｕｐが制御対象への入力値とされる。
【００１６】
この時、図９の例と同様、積分項の再計算が行われる。すなわち、上限値Ｘｓｕｐから比例項Ｕｐｖａｒ（ｔ２）を減算した値として積分項が再計算され、再計算後の積分項は、
Ｕｉｃａｌ（ｔ２）＝Ｘｓｕｐ−Ｕｐｖａｒ（ｔ２）
となる。
【００１７】
ここで、可変ゲインで計算された比例項Ｕｐｖａｒ（ｔ２）は大幅に大きい値となっているため、上記のようにして再計算された積分項Ｕｉｃａｌ（ｔ２）は再計算前の積分項Ｕｉｖａｒ（ｔ２）と比較して大幅に減少することになる。
【００１８】
時刻ｔ３における積分項Ｕｉｖａｒ（ｔ３）は、時刻ｔ２において再計算された積分項Ｕｉｃａｌ（ｔ２）に基づいて算出される。すなわち、時刻ｔ２において再計算された積分項Ｕｉｃａｌ（ｔ２）に時刻ｔ２から時刻ｔ３までの間の偏差の時間積分を加算して算出される。ここで、再計算によって積分項Ｕｉｃａｌ（ｔ２）の大きさは大幅に減少しており、しかも、時刻ｔ２から時刻ｔ３にかけて可変ゲインは基本ゲインに近い値にまで減衰するため、時刻ｔ３における積分項Ｕｉｖａｒ（ｔ３）は時刻ｔ２における積分項Ｕｉｖａｒ（ｔ２）から増加しにくい。また、時刻ｔ３における比例項Ｕｐｖａｒ（ｔ３）も、可変ゲインが減衰しているため時刻ｔ２における比例項Ｕｐｖａｒ（ｔ２）のように大幅に大きな値にはならない。従って、これら積分項Ｕｉｖａｒ（ｔ３）及び比例項Ｕｐｖａｒ（ｔ３）から算出される入力値
Ｕｐｖａｒ（ｔ３）＋Ｕｉｖａｒ（ｔ３）
が、時刻ｔ３の時点での出力値と目標値との偏差を縮小させるために十分な値にならない虞がある。その場合、図１０（Ａ）に示すように、時刻ｔ３の後、出力値は目標値から乖離してしまう。
【００１９】
時刻ｔ４では、時刻ｔ３以降の偏差の拡大に対応して、比例項及び積分項が増大する。そして、時刻ｔ４以降の出力値は、図１０（Ａ）に示すように再び目標値に漸近していくことになる。
【００２０】
このように、一時的に基本ゲインと比較して拡大する可変値がフィードバックゲインに設定されるフィードバック制御において、ガード処理及び積分項の再計算が行われると、積分項が過剰に小さな値に減算処理されてしまい、入力値が不連続になり、却って出力値の目標値への追従性が損なわれる可能性があった。
【００２１】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、可変値をフィードバックゲインとするフィードバック制御の収束性や安定性を向上させる技術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】
【００２２】
上記目的を達成するため、本発明のフィードバック制御システムは、
一定値である基本ゲインと、該基本ゲインより大きい値から該基本ゲインと等しい値に
減衰する可変値である可変ゲインと、のいずれかを制御系の状態に応じてフィードバックゲインに設定し、比例項Ｕｐと積分項Ｕｉとの少なくとも２項を変数とする所定の関係ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）に基づいて制御対象への入力値Ｘを算出するフィードバック制御システムであって、
前記関係ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）において、比例項部分Ｕｐに制御系の状態に依らず前記基本ゲインで計算される比例項である基本比例項Ｕｐｂａｓｅを代入し、且つ、積分項部分Ｕｉに制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される積分項である通常積分項Ｕｉｎを代入して得られる値ｆ（Ｕｐｂａｓｅ，Ｕｉｎ）を判定値Ｘｉｄとする判定値計算手段と、
前記判定値Ｘｉｄが所定の第１上限値Ｘｓｕｐより大きい場合に積分項の再計算を行う手段であって、前記関係ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）において、比例項部分Ｕｐに前記基本比例項Ｕｐｂａｓｅを代入し、且つ、積分項部分Ｕｉに該再計算された積分項Ｕｉｃａｌを代入して得られる値ｆ（Ｕｐｂａｓｅ，Ｕｉｃａｌ）が、前記第１上限値Ｘｓｕｐ以下となるように積分項を再計算する積分項再計算手段と、
を有し、
前記積分項再計算手段によって積分項の再計算が行われた場合は、前記関係ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）において、比例項部分Ｕｐに制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項Ｕｐｎを代入し、且つ、積分項部分Ｕｉに前記再計算された積分項Ｕｉｃａｌを代入して算出される値ｆ（Ｕｐｎ，Ｕｉｃａｌ）を制御対象への入力値Ｘとすることを特徴とする。
【００２３】
すなわち、本発明のフィードバックシステムでは、入力値Ｘは、
（ｉ）Ｘｉｄ＝ｆ（Ｕｐｂａｓｅ，Ｕｉｎ）≦Ｘｓｕｐの場合、
Ｘ＝ｆ（Ｕｐｎ，Ｕｉｎ）
（ｉｉ）Ｘｉｄ＝ｆ（Ｕｐｂａｓｅ，Ｕｉｎ）＞Ｘｓｕｐの場合、
Ｘ＝ｆ（Ｕｐｎ，Ｕｉｃａｌ）
となる。但し、Ｕｉｃａｌは、
ｆ（Ｕｐｂａｓｅ，Ｕｉｃａｌ）≦Ｘｓｕｐ
を満たす。
【００２４】
ここで、「比例項Ｕｐと積分項Ｕｉとの少なくとも２項を変数とする所定の関係ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）」は、例えば、標準的な入力値がＸ０であるようなＰＩ制御の場合、
ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）＝Ｘ０＋Ｕｐ＋Ｕｉ
となり、ＰＩＤ制御の場合、
ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）＝Ｘ０＋Ｕｐ＋Ｕｉ＋Ｕｄ（Ｕｄ：微分項）
等となる。前述の発明が解決しようとする課題の項で例示したＰＩ制御は、制御系の状態に依らずＸ０＝０であって、入力値Ｘが、
Ｘ＝ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）＝Ｕｐ＋Ｕｉ
となる場合に相当する。
【００２５】
また、「制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項Ｕｐｎ」は、制御系の状態が基本ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合には基本比例項Ｕｐｂａｓｅであり、
Ｕｐｎ＝Ｕｐｂａｓｅ
となる。また、制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合には可変比例項Ｕｐｖａｒであり、
Ｕｐｎ＝Ｕｐｖａｒ
となる。ここで、可変比例項Ｕｐｖａｒは、可変ゲインで算出される比例項である。
【００２６】
積分項についても同様であって、「制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲ
インで計算される積分項である通常積分項Ｕｉｎ」は、制御系の状態が基本ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合には基本積分項Ｕｉｂａｓｅであり、
Ｕｉｎ＝Ｕｉｂａｓｅ
となる。また、制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合には可変積分項Ｕｉｖａｒであり
Ｕｉｎ＝Ｕｉｖａｒ
となる。
【００２７】
本発明のフィードバック制御によれば、積分項の再計算の実行要否を判定するための判定値Ｘｉｄは、入力値Ｘとは別途算出される値であり、その比例項部分には、制御系の状態に依らず、すなわちフィードバックゲインが基本ゲインに設定されるか可変ゲインに設定されるかに依らず、基本比例項Ｕｐｂａｓｅが用いられる。従って、制御系の状態に応じた通常比例項の急激な変化に左右されずに、積分項の再計算の要否を正確に判定することができる。
【００２８】
例えば、制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合であって、可変比例項Ｕｐｖａｒの大きさが非常に大きくなっている場合においても、通常積分項Ｕｉｎの大きさが過大ではない場合には、判定値Ｘｉｄは大きな値にはならず、積分項の再計算が必要であるとの判定はなされない。従って、不要な積分項の再計算が行われることを抑制できる。
【００２９】
この判定値Ｘｉｄが第１上限値Ｘｓｕｐより大きい場合に積分項の再計算が行われる。第１上限値Ｘｓｕｐは、以降のフィードバック制御において算出される積分項がフィードバック制御の安定性を損ない得るほど過大な値にはならないような積分項の上限値に基づいて定められる値であり、予め定められる。第１上限値Ｘｓｕｐは制御系の状態に依らない一定値であっても良いし、制御系の状態毎に定められる値であっても良い。
【００３０】
例えば、ＰＩ制御において、
ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）＝Ｘ０＋Ｕｐ＋Ｕｉ
である場合は、判定値Ｘｉｄは、
Ｘｉｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ
となり、積分項の再計算が行われるのは、
Ｘ０＋Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ＞Ｘｓｕｐ
となる場合である。
【００３１】
積分項の再計算は、再計算後の積分項Ｕｉｃａｌが、
ｆ（Ｕｐｂａｓｅ，Ｕｉｃａｌ）≦Ｘｓｕｐ
を満たすように求められる。
【００３２】
例えば、ＰＩ制御において、
ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）＝Ｘ０＋Ｕｐ＋Ｕｉ
である場合は、再計算積分項Ｕｉｃａｌが、
Ｘ０＋Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｃａｌ≦Ｘｓｕｐ
を満たすように積分項の再計算が行われる。例えば、再計算積分項Ｕｉｃａｌは、
Ｕｉｃａｌ＝Ｘｓｕｐ−Ｘ０−Ｕｐｂａｓｅ
となる。
【００３３】
このように、積分項の再計算における比例項部分には、制御系の状態に依らず、すなわちフィードバックゲインが基本ゲインに設定されるか可変ゲインに設定されるかに依らず、基本比例項Ｕｐｂａｓｅが用いられる。従って、制御系の状態に応じた通常比例項Ｕｐ
ｎの急激な変化に左右されずに積分項を再計算することができ、再計算された積分項が過剰に小さい値になることを抑制できる。
【００３４】
例えば、制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合であって、可変比例項Ｕｐｖａｒの大きさが非常に大きくなっている場合においても、再計算された積分項Ｕｉｃａｌが過剰に小さい値になることを抑制できる。
【００３５】
積分項の再計算が行われた場合は、制御対象への入力値Ｘは、
Ｘ＝ｆ（Ｕｐｎ，Ｕｉｃａｌ）
で算出される。上述のようにして再計算された積分項Ｕｉｃａｌに基づいて入力値が求められるので、入力値が過剰に小さい値になることが抑制される。
【００３６】
例えば、ＰＩ制御において、
ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）＝Ｘ０＋Ｕｐ＋Ｕｉ
である場合、積分項の再計算が行われた場合の入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘ０＋Ｕｐｎ＋Ｕｉｃａｌ
となる。
【００３７】
以上説明したように、本発明のフィードバック制御によれば、フィードバックゲインとして可変ゲインが用いられる場合に積分項の再計算が行われても、入力値が過剰に小さな値として算出されることが抑制されるので、出力値が目標値から乖離しにくくなり、フィードバック制御の収束性、安定性を向上させることができる。
【００３８】
上記本発明のフィードバック制御システムにおいては、比例項Ｕｐ及び積分項Ｕｉから入力値Ｘを求める関係ｆ（Ｕｐ，Ｕｉ）に基づいて、判定値Ｘｉｄや再計算積分項Ｕｉｃａｌの計算を行っているが、特にＰＩ制御を行うフィードバック制御システムの場合には、比例項Ｕｐと積分項Ｕｉとの和
Ｕｐ＋Ｕｉ
に基づいて、判定値や再計算積分項の計算を行うようにしても良い。
【００３９】
すなわち、本発明のフィードバック制御システムは、
一定値である基本ゲインと、該基本ゲインより大きい値から該基本ゲインと等しい値に減衰する可変値である可変ゲインと、のいずれかを制御系の状態に応じてフィードバックゲインに設定し、比例項Ｕｐ積分項Ｕｉとの和に基づいて制御対象への入力値を算出するフィードバック制御システムであって
制御系の状態に依らず前記基本ゲインで計算される比例項である基本比例項Ｕｐｂａｓｅと、制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される積分項である通常積分項Ｕｉｎと、の和を判定値Ｘｉｄ２とする判定値計算手段と、
前記判定値Ｘｉｄ２が所定の第２上限値Ｘｓｕｐ２より大きい場合に積分項の再計算を行う手段であって、該再計算された積分項Ｕｉｃａｌが前記第２上限値Ｘｓｕｐ２から前記基本比例項Ｕｐｂａｓｅを減算した値以下の値になるように積分項を再計算する積分項再計算手段と、
を有し、
前記積分項再計算手段によって積分項の再計算が行われた場合には、制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項Ｕｐｎと、該再計算された積分項Ｕｉｃａｌと、の和に基づいて制御対象への入力値を算出することを特徴とする。
【００４０】
すなわち、このフィードバック制御システムでは、入力値Ｘは、
（ｉ）Ｘｉｄ２＝Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ≦Ｘｓｕｐ２の場合、
Ｘ＝Ｕｐｎ＋Ｕｉｎ
（ｉｉ）Ｘｉｄ２＝Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ＞Ｘｓｕｐ２の場合、
Ｘ＝Ｕｐｎ＋Ｕｉｃａｌ
但し、Ｕｉｃａｌは、
Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｃａｌ≦Ｘｓｕｐ２
を満たす。
【００４１】
この構成では、積分項の再計算の実行要否を判定するための判定値Ｘｉｄ２は、制御系の状態に依らず、すなわちフィードバックゲインが基本ゲインに設定されるか可変ゲインに設定されるかに依らず、基本比例項Ｕｐｂａｅｓと通常積分項Ｕｉｎとの和
Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ
で算出される。従って、制御系の状態に応じた通常比例項の急激な変化に左右されずに、積分項の再計算の要否を正確に判定することができる。
【００４２】
例えば、制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合であって、可変比例項Ｕｐｖａｒの大きさが非常に大きくなっている場合においても、通常積分項Ｕｉｎの大きさが過大ではない場合には、判定値Ｘｉｄは大きな値にはならず、積分項の再計算が必要であるとの判定はなされない。従って、不要な積分項の再計算が行われることを抑制できる。
【００４３】
この判定値Ｘｉｄ２が第２上限値Ｘｓｕｐ２より大きい場合、すなわち
Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ＞Ｘｓｕｐ２
である場合に積分項の再計算が行われる。第２上限値Ｘｓｕｐ２は、以降のフィードバック制御において算出される積分項がフィードバック制御の安定性を損ない得るほど過大な値にはならないような積分項の上限値に基づいて定められる値であり、予め定められる。第２上限値Ｘｓｕｐ２は制御系の状態に依らない一定値であっても良いし、制御系の状態毎に定められる値であっても良い。
【００４４】
積分項の再計算は、再計算後の積分項Ｕｉｃａｌが
Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｃａｌ≦Ｘｓｕｐ２
を満たすように求められる。例えば、再計算積分項Ｕｉｃａｌは、
Ｕｉｃａｌ＝Ｘｓｕｐ２−Ｕｐｂａｓｅ
と求められる。
【００４５】
このように、積分項の再計算における比例項部分には、制御系の状態に依らず、すなわちフィードバックゲインが基本ゲインに設定されるか可変ゲインに設定されるかに依らず、基本比例項Ｕｐｂａｓｅが用いられる。従って、制御系の状態に応じた通常比例項Ｕｐｎの急激な変化に左右されずに積分項を再計算することができ、再計算された積分項が過剰に小さい値になることを抑制できる。
【００４６】
例えば、制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合であって、可変比例項Ｕｐｖａｒの大きさが非常に大きくなっている場合においても、再計算された積分項Ｕｉｃａｌが過剰に小さい値になることを抑制できる。
【００４７】
積分項の再計算が行われた場合は、制御対象への入力値は、上記のようにして再計算された積分項Ｕｉｃａｌに基づいて算出されるので、入力値が過剰に小さい値になることが抑制される。
【００４８】
よって、フィードバックゲインとして可変ゲインが用いられる場合に積分項の再計算が行われても、入力値が過剰に小さな値として算出されることが抑制されるので、出力値が
目標値から乖離しにくくなり、フィードバック制御の安定性、収束性を向上させることができる。
【００４９】
本発明において、算出された入力値が所定の第３上限値Ｘｓｕｐ３より大きい場合、該第３上限値以下の所定値を制御対象への入力値としても良い。
【００５０】
このような入力値に対するガード処理を行うことによって、過大な入力値が制御対象に入力されることを抑制でき、ハンティングやオーバーシュートを抑制することができる。また、この入力値に対するガード処理は、上記説明した積分項の再計算の実行要否の判定とは独立して行われるものであって、例えば積分項の再計算が行われた場合であっても、入力値に対するガード処理は行われない場合もあり得るし、逆に、積分項の再計算が行われなくても、入力値に対するガード処理が行われる場合もあり得る。このように、本発明では、積分項の再計算の実行要否の判定と、入力値のガード処理の判定を別々に行うようにしたので、再計算積分項及び制御対象への入力値の双方をともに適切な値として算出することが可能である。
【００５１】
ここで、第３上限値Ｘｓｕｐ３は、制御対象へ入力された場合にハンティングやオーバーシュートを招かないような入力値の上限値に基づいて定めることができる。この第３上限値Ｘｓｕｐ３は、入力値のガード処理の実行要否を判定するために用いられる基準値であって、上述した積分項の再計算の実行要否を判定するために用いられる基準値である第１上限値Ｘｓｕｐや第２上限値Ｘｓｕｐ２とは別途定められる値であるが、簡単のためにこれらを互いに等しい値に設定しても良い。
【００５２】
上記のようなガード処理が行われる前の段階の入力値を以下「仮入力値」と呼び、Ｘｄで表す場合がある。その場合、「入力値」は、ガード処理が行われた後の、実際に制御対象に入力される値を意味するものとする。
【００５３】
上記１番目の発明に係るフィードバック制御システムにおいて上記のガード処理を行うと、
（ｉ）積分項の再計算が行われなかった場合、すなわち、判定値Ｘｉｄが、
Ｘｉｄ＝ｆ（Ｕｐｂａｓｅ，Ｕｉｎ）≦Ｘｓｕｐ
である場合は、仮入力値Ｘｄは、
Ｘｄ＝ｆ（Ｕｐｎ，Ｕｉｎ）
で算出され、
（イ）Ｘｄ≦Ｘｓｕｐ３である時は、入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘｄ＝ｆ（Ｕｐｎ，Ｕｉｎ）
（ロ）Ｘｄ＞Ｘｓｕｐ３である時は、入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘｓｕｐ３
となる。一方、
（ｉｉ）積分項の再計算が行われた場合、すなわち、判定値Ｘｉｄが、
Ｘｉｄ＝ｆ（Ｕｐｂａｓｅ，Ｕｉｎ）＞Ｘｓｕｐ
である場合は、仮入力値Ｘｄは、
Ｘｄ＝ｆ（Ｕｐｎ，Ｕｉｃａｌ）
で算出され、
（イ）Ｘｄ≦Ｘｓｕｐ３である時は、入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘｄ＝ｆ（Ｕｐｎ，Ｕｉｃａｌ）
（ロ）Ｘｄ＞Ｘｓｕｐ３である時は、入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘｓｕｐ３
となる。
【００５４】
また、上記第２番目の発明に係るフィードバック制御システムにおいて上記のガード処理を行うと、
（ｉ）積分項の再計算が行われなかった場合、すなわち、判定値Ｘｉｄ２が、
Ｘｉｄ２＝Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ≦Ｘｓｕｐ２
である場合は、仮入力値Ｘｄは、
Ｕｐｎ＋Ｕｉｎ
に基づいて算出され、
（イ）Ｘｄ≦Ｘｓｕｐ３である時は、入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘｄ
（ロ）Ｘｄ＞Ｘｓｕｐ３である時は、入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘｓｕｐ３
となる。一方、
（ｉｉ）積分項の再計算が行われた場合、すなわち、判定値Ｘｉｄ２が、
Ｘｉｄ２＝Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ＞Ｘｓｕｐ２
である場合は、仮入力値Ｘｄは、
Ｕｐｎ＋Ｕｉｃａｌ
に基づいて算出され、
（イ）Ｘｄ≦Ｘｓｕｐ３である時は、入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘｄ
（ロ）Ｘｄ＞Ｘｓｕｐ３である時は、入力値Ｘは、
Ｘ＝Ｘｓｕｐ３
となる。
【００５５】
以上、本発明における、判定値や入力値が上限値より大きくなった場合の上限値側のガード処理に関して説明したが、本発明は下限値側のガード処理についても同様に適用することができる。
【００５６】
下限側のガード処理に適用した場合の本発明は、
一定値である基本ゲインと、該基本ゲインより大きい値から該基本ゲインと等しい値に減衰する可変値である可変ゲインと、のいずれかを制御系の状態に応じてフィードバックゲインに設定し、比例項と積分項との少なくとも２項を変数とする所定の関係に基づいて制御対象への入力値を算出するフィードバック制御システムであって、
前記所定の関係において、比例項部分に制御系の状態に依らず前記基本ゲインで計算される比例項である基本比例項を代入し、且つ、積分項部分に制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される積分項である通常積分項を代入して得られる値を判定値とする判定値計算手段と、
前記判定値が所定の第１下限値より小さい場合に積分項の再計算を行う手段であって、前記所定の関係において、比例項部分に前記基本比例項を代入し、且つ、積分項部分に該再計算された積分項を代入して得られる値が、前記第１下限値以上となるように積分項を再計算する積分項再計算手段と、
を有し、
前記積分項再計算手段によって積分項の再計算が行われた場合は、前記所定の関係において、比例項部分に制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項を代入し、且つ、積分項部分に前記再計算された積分項を代入して得られる値を制御対象への入力値とすることを特徴とする。
【００５７】
特に、ＰＩ制御を行うフィードバック制御システムの場合には、本発明は、
一定値である基本ゲインと、該基本ゲインより大きい値から該基本ゲインと等しい値に減衰する可変値である可変ゲインと、のいずれかを制御系の状態に応じてフィードバックゲインに設定し、比例項と積分項との和に基づいて制御対象への入力値を算出するフィー
ドバック制御システムであって、
制御系の状態に依らず前記基本ゲインで計算される比例項である基本比例項と、制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される積分項である通常積分項と、の和を判定値とする判定値計算手段と、
前記判定値が所定の第２下限値より小さい場合に積分項の再計算を行う手段であって、該再計算された積分項が前記第２下限値から前記基本比例項を減算した値以上の値になるように積分項を再計算する積分項再計算手段と
を有し、
前記積分項再計算手段によって積分項の再計算が行われた場合は、制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項である通常比例項と、該再計算された積分項と、の和に基づいて制御対象への入力値を算出することを特徴とする。
【００５８】
また、入力値に対するガード処理については、入力値が所定の第３下限値より小さい場合、該第３下限値以上の所定値を制御対象への入力値とすることができる。
【００５９】
本発明においては、目標値が変化した時にフィードバックゲインを可変ゲインに設定するようにしても良い。
【００６０】
これにより、出力値の目標値への追従性を向上させることができる。さらに、本発明のフィードバック制御によれば、フィードバックゲインが可変ゲインに設定される場合であっても、積分項の再計算の実行要否の判定や積分項の再計算が適切になされ、適切な入力値が算出されるため、フィードバック制御の収束性や安定性を損なうことが抑制される。よって、目標値の変化に出力値をより確実に追従させることが可能になる。
【００６１】
本発明のフィードバック制御は、内燃機関のＥＧＲ率のフィードバック制御に適用することができる。
【００６２】
すなわち、内燃機関からの排気の一部を内燃機関の排気系から吸気系に戻すＥＧＲ手段と、該ＥＧＲ手段によって前記吸気系に戻される排気の量を調節するＥＧＲ調節手段と、ＥＧＲ率を検出するＥＧＲ率検出手段と、を含む内燃機関のＥＧＲシステムを制御対象とし、前記ＥＧＲ調節手段の操作量を制御対象への入力値とし、ＥＧＲ率を制御対象からの出力値とし、前記ＥＧＲ率検出手段によって検出されるＥＧＲ率が諸知恵の目標ＥＧＲ率になるように前記ＥＧＲ調節手段を制御するフィードバック制御システムに対して、本発明を適用すれば、より精度良く内燃機関のＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に制御することが可能になる。これにより、排気エミッションをより一層向上させることができる。
【００６３】
ＥＧＲ調節手段としては、ＥＧＲ弁、吸気絞り弁、排気絞り弁等を例示できる。ＥＧＲ調節手段としてＥＧＲ弁を備えるＥＧＲシステムの場合、ＥＧＲ調節手段の操作量はＥＧＲ弁開度である。ＥＧＲ調節手段として吸気絞り弁を備えるＥＧＲシステムの場合、ＥＧＲ調節手段の操作量は吸気絞り弁開度である。ＥＧＲ調節手段として排気絞り弁を備えるＥＧＲシステムの場合、ＥＧＲ調節手段の操作量は排気絞り弁開度である。
【００６４】
また、本発明をＥＧＲ率のフィードバック制御に適用した場合、ＥＧＲ率の目標値が変化した時、又は、内燃機関の運転条件が変化した時にフィードバックゲインを可変ゲインに設定しても良い。
【００６５】
本発明のフィードバック制御は、内燃機関の過給圧のフィードバック制御に適用することができる。
【００６６】
すなわち、内燃機関に吸気を過給する過給手段と、前記過給手段による過給効率を調節
する過給調節手段と、過給圧を検出する過給圧検出手段と、を含む内燃機関の過給システムを制御対象とし、前記過給調節手段の操作量を制御対象への入力値とし、前記内燃機関の過給圧を制御対象からの出力値とし、前記過給圧検出手段によって検出される過給圧が所定の目標過給圧になるように前記過給効率調節手段を制御するフィードバック制御システムに対して、本発明を適用すれば、より精度良く内燃機関の過給圧を目標過給圧に制御することが可能になる。これにより、内燃機関の出力や燃費等を向上させることができる。
【００６７】
過給調節手段としては、可変容量型ターボチャージャにおける可変ノズルを例示できる。この場合、過給調節手段の操作量はノズルベーン開度である。
【発明の効果】
【００６８】
本発明により、可変ゲインをフィードバックゲインとするフィードバック制御の収束性や安定性を向上させることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００６９】
以下、本発明の好適な実施例を添付図面に基づいて説明する。本実施例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置等は、特定的な記載がない限りは、発明の技術的範囲をそれらのみに限定する趣旨のものではない。
【実施例１】
【００７０】
本実施例は、本発明のフィードバック制御システムを内燃機関のＥＧＲ率の制御に適用した実施例である。
【００７１】
まず、図１を参照して、本実施例に係る内燃機関のＥＧＲ装置の概略構成について説明する。図１に示す内燃機関１は、４つの気筒２を有する水冷式４サイクルディーゼルエンジンである。
【００７２】
各気筒２の吸気ポート（不図示）は吸気マニホールド１７において集合し、吸気通路３と連通している。吸気通路３には後述するＥＧＲ通路６３が接続されている。ＥＧＲ通路６３の接続箇所より上流の吸気通路３には、吸気通路３に流入する新気の量を調節するスロットル弁６２が配置されている。スロットル弁６２より上流の吸気通路３には、吸入空気量を測定するエアフローメータ７が設けられている。以下、吸気通路３及び吸気マニホールド１７を総称して吸気系と称することもある。
【００７３】
各気筒２の排気ポート（不図示）は排気マニホールド１８において集合し、排気通路４と連通している。排気通路４には排気浄化装置６５が配置されている。排気浄化装置６５より下流の排気通路４にはＥＧＲ通路６３が接続されている。以下、排気通路４及び排気マニホールド１８を総称して排気系と称することがある。
【００７４】
内燃機関１には、排気通路４を流れる排気の一部をＥＧＲガスとして吸気通路３に導き、内燃機関１に戻すＥＧＲ装置６１が備えられている。ＥＧＲ装置６１は、排気浄化装置６５より下流の排気通路４とスロットル弁６２より下流の吸気通路３とを接続するＥＧＲ通路６３を有し、該ＥＧＲ通路６３を介して排気の一部を吸気通路３に流入させる。ＥＧＲ通路６３にはＥＧＲ通路６３の流路面積を変更しＥＧＲ通路６３を流通するＥＧＲガスの量を調節可能なＥＧＲ弁６０が配置されている。ＥＧＲ弁６０の開度を調節することによってＥＧＲガス量を調節することができる。
【００７５】
内燃機関１には、内燃機関１を制御する電子制御装置（ＥＣＵ）２０が併設されている。ＥＣＵ２０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ、入出力ポート等を備えたマイクロコンピュー
タである。ＥＣＵ２０には上述したエアフローメータ７の他、内燃機関１のウォータージャケットを循環する冷却水の温度に対応した電気信号を出力する水温センサ１４、アクセルペダルの操作量に対応した電気信号を出力するアクセル開度センサ１５、内燃機関１のクランクシャフトが所定角度（例えば１０°）回転する度にパルス信号を出力するクランクポジションセンサ１６等のセンサが電気的に接続され、各センサからの出力信号がＥＣＵ２０に入力される。また、ＥＣＵ２０には、スロットル弁６２、ＥＧＲ弁６０等の機器が電気的に接続され、ＥＣＵ２０から出力される制御信号によってこれらの機器が制御される。
【００７６】
ＥＣＵ２０は、上記各センサから入力される信号に基づいて内燃機関１の運転状態や運転者の要求を取得する。例えば、ＥＣＵ２０は、クランクポジションセンサ１６から入力される信号に基づいて回転数を算出し、アクセル開度センサ１５から入力される信号に基づいて要求されている負荷を算出する。そして、算出した回転数及び負荷に応じて燃料噴射やＥＧＲ等の諸機関制御を行う。
【００７７】
次に、本実施例におけるＥＧＲ制御について説明する。上記のように、本実施例はＥＧＲ制御は、実ＥＧＲ率が所定の目標ＥＧＲ率に一致するように、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との偏差に基づいてＥＧＲ弁６０を制御するフィードバック制御によって行われる。つまり、本実施例のＥＧＲ率のフィードバック制御において、ＥＧＲ装置６１や吸排気系を含む内燃機関のＥＧＲシステムが本発明のフィードバック制御システムにおける制御対象に相当し、ＥＣＵ２０からＥＧＲ弁６０に送られる開度指令値が入力値に相当し、実ＥＧＲ率が制御対象からの出力値に相当する。実ＥＧＲ率は、例えば、気筒２に吸入されるガス量Ｇｃｙｌと吸気通路３に吸入される新気量Ｇｎとから、（Ｇｃｙｌ−Ｇｎ）／Ｇｃｙｌの関係に基づいて検出される。また、目標ＥＧＲ率は、排気エミッションの規制値等に基づいて適合作業等によって定められ、内燃機関１の運転条件（例えば燃料噴射量と回転数）に応じて定まる定数としてＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶される。
【００７８】
以下、本実施例のＥＧＲ率のフィードバック制御について、図２に基づいて説明する。
【００７９】
図２は、本実施例のＥＧＲ率のフィードバック制御の制御ロジックを表すブロック線図である。図２に示されるように、本実施例のフィードバック制御はＰＩ制御であり、開度指令値実Ｘは、基本的に、ＥＧＲ率Ｙと目標ＥＧＲ率Ｙ０との偏差ΔＹ（＝Ｙ０−Ｙ）に比例する比例項と、偏差ΔＹの時間積分に比例する積分項と、に基づいて算出される。
【００８０】
比例項及び積分項を算出する際のフィードバックゲインには可変値が用いられる。図２に示すように、このフィードバックゲインは、一定値である基本ゲインに可変値であるゲイン可変係数を乗じて算出される。
【００８１】
図３は、フィードバックゲインの可変制御のロジックの一例を示すブロック線図である。
【００８２】
図３に示すように、目標ＥＧＲ率が変化すると、その変化量に応じてゲイン可変係数ｍｐｅｇｅが算出される。また、また、燃料噴射量が変化すると、その変化量に応じてゲイン可変係数ｍｐｅｇｑが算出される。これらのゲイン可変係数は、目標ＥＧＲ率や燃料噴射量の変化量が大きいほど大きい値が算出されるようになっている。そして、目標ＥＧＲ率の変化量に応じて定まるゲイン可変係数ｍｐｅｇｅと、燃料噴射量の変化量に応じて定まるゲイン可変係数ｍｐｅｇｑと、その時点でのゲイン可変係数ｔｍｐｅｇと、のうちの最大値を初期値として、時定数Ｔ（ここでは５００ｍｓ）で１次減衰する値が、ゲイン可変係数として算出される。そして、基本ゲインにこのゲイン可変係数を乗じた値がフィードバックゲインとして算出される。
【００８３】
図４は、目標ＥＧＲ率又は燃料噴射量の変化に応じたゲイン可変係数の変化の一例を示す図である。
【００８４】
図４では、時刻ｔＡで目標ＥＧＲ率が変化するまでの定常運転時は、ゲイン可変係数は１．０で一定である。すなわち、フィードバックゲインは基本ゲインに設定される。時刻ｔＡで目標ＥＧＲ率が変化すると、その変化量に応じたゲイン可変係数ｍｐｅｇｅが算出され、ゲイン可変係数がｍｐｅｇｅに設定される。時刻ｔＡ以降、ゲイン可変係数は該ｍｐｅｇｅを初期値として時定数Ｔで１次減衰する。次に、時刻ｔＢ（＞ｔＡ）で燃料噴射量が変化すると、その時点でのゲイン可変係数ｔｍｐｅｇ（ｔＢ）と、燃料噴射量の変化量に応じて決定されるゲイン可変係数ｍｐｅｇｑとが比較され、この場合図に示すようにｍｐｅｇｑの方が大きいので、ゲイン可変係数がｍｐｅｇｑに設定される。時刻ｔＢ以降、ゲイン可変係数は該ｍｐｅｇｑを初期値として時定数Ｔで１次減衰する。その後、時定数Ｔと比較して十分長い期間、目標ＥＧＲ率又は燃料噴射量に変化が無い定常運転状態が継続すると、ゲイン可変係数は１．０まで減衰し、フィードバックゲインは基本ゲインに等しくなる。
【００８５】
このように、本実施例のフィードバックゲイン可変制御によれば、目標ＥＧＲ率又は燃料噴射量に変化がない定常運転時においては、一定値である基本ゲインがフィードバックゲインに設定される。また、目標ＥＧＲ率や燃料噴射量が変化した時には、基本ゲインより大きい値から時定数Ｔで減衰する可変値がフィードバックゲインに設定される。これにより、目標ＥＧＲ率や燃料噴射量が変化した時の実ＥＧＲ率の目標ＥＧＲ率への追従性を向上させることができる。
【００８６】
なお、図３及び図４では、フィードバックゲインが可変値に設定される条件として目標ＥＧＲ率又は燃料噴射量が変化した場合を例示したが、これ以外の内燃機関１の運転状態の変化に対応するパラメータの変化に応じてフィードバックゲインが可変値に設定されても良い。本実施例のフィードバック制御における目標ＥＧＲ率や内燃機関の運転状態は、本発明のフィードバック制御において、それに応じてフィードバックゲインを基本ゲイン又は可変ゲインに設定するところの「制御系の状態」に相当するものである。以下、フィードバックゲインが基本ゲインと可変ゲインとのいずれに設定されるかを左右する条件としての「目標ＥＧＲ率や内燃機関の運転状態」を「ＥＧＲ制御系の状態」と総称する場合もある。
【００８７】
また、この「ＥＧＲ制御系の状態」に応じて設定されるフィードバックゲインで計算される比例項を、以下「通常比例項Ｕｐｎ」という。通常比例項Ｕｐｎは、ＥＧＲ制御系の状態が基本ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合（すなわち、ＥＧＲ制御系の状態が変化してから、ゲイン可変係数の減衰時定数と比較して十分長い期間定常運転状態が継続した場合）には、基本ゲインで計算される比例項である基本比例項Ｕｐｂａｓｅに等しく、
Ｕｐｎ＝Ｕｐｂａｓｅ
である。また、ＥＧＲ制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合（すなわち、ＥＧＲ制御系の状態が変化してからゲイン可変係数の減衰時定数と比較して十分長い期間定常運転状態が継続していない場合）には、可変ゲインで計算される比例項である可変比例項Ｕｐｖａｒに等しく、
Ｕｐｎ＝Ｕｐｖａｒ
である。
。
【００８８】
積分項についても同様に、ＥＧＲ制御系の状態に応じて設定されるフィードバックゲイ
ンで計算される積分項を、以下「通常積分項Ｕｉｎ」と呼ぶ。通常積分項Ｕｉｎは、ＥＧＲ制御系の状態が基本ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合には、基本ゲインで計算される積分項である基本積分項Ｕｉｂａｓｅに等しく
Ｕｉｎ＝Ｕｉｂａｓｅ
である。ＥＧＲ制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合には、可変ゲインで計算される積分項である可変積分項Ｕｉｖａｒに等しく、
Ｕｉｎ＝Ｕｉｖａｒ
である。
【００８９】
図２における比例項及び積分項は、それぞれ上記の通常比例項Ｕｐｎ及び通常積分項Ｕｉｎを意味している。
【００９０】
本実施例のフィードバック制御では、ＥＧＲ弁６０に対する開度指令値は、通常比例項Ｕｐｎ、通常積分項Ｕｉｎ（後述する積分項の再計算が行われた場合には再計算後の積分項Ｕｉｃａｌ）、及び基本開度Ｘ０の和によって算出される。ここで、基本開度Ｘ０は、内燃機関のある運転状態におけるＥＧＲ率が当該運転状態に応じて定められる目標ＥＧＲ率となるためのＥＧＲ弁６０の開度であって、内燃機関の運転状態（ここでは回転数及び燃料噴射量）毎に定まる定数として予め適合作業等によって求められＥＣＵ２０のＲＯＭに記憶されている。
【００９１】
本実施例のフィードバック制御では、ＥＧＲ弁６０への入力値として算出された開度指令値が所定の上限値Ｘｓｕｐより大きくなった場合（又は下限値Ｘｉｎｆより小さくなった場合）に、実際にＥＧＲ弁６０に入力される開度指令値を当該上限値Ｘｓｕｐ（又は当該下限値Ｘｉｎｆ）に制限するガード処理を行う。以下、ガード処理を行う前の段階の開度指令値を「仮開度指令値」と呼び、Ｘｄで表す。また、ガード処理を経た後の最終的な開度指令値をＸで表す。ガード処理を行うことにより、仮開度指令値Ｘｄが上限値Ｘｓｕｐより大きい場合は、最終開度指令値Ｘは上限値Ｘｓｕｐに設定される。また、仮開度指令値Ｘｄが下限値Ｘｉｎｆより小さい場合は、最終開度指令値Ｘは下限値Ｘｉｎｆに設定される。また、仮開度指令値Ｘｄが下限値Ｘｉｎｆ以上上限値Ｘｉｎｆ以下の場合は、仮開度指令値Ｘｄがそのまま最終開度指令値Ｘに設定される。
【００９２】
このようなガード処理を行うことにより、ＥＧＲ弁６０へ入力される開度指令値Ｘが過大（又は過小）になることが抑制され、ハンティングやオーバーシュートの発生を抑制することができ、フィードバック制御の安定性が向上する。
【００９３】
図２に示すように、ガード処理における上限値Ｘｓｕｐは、基本開度Ｘ０及び移動上限ΔＸｓｕｐの和（Ｘ０＋ΔＸｓｕｐ）と、絶対上限値Ｘｍａｘと、の小さい方の値に設定される。
Ｘｓｕｐ＝ｍｉｎ（Ｘ０＋ΔＸｓｕｐ，Ｘｍａｘ）
【００９４】
また、下限値Ｘｉｎｆは、基本開度Ｘ０及び移動下限ΔＸｉｎｆの差（Ｘ０−ΔＸｉｎｆ）と、絶対下限値Ｘｍｉｎと、の大きい方の値に設定される。
Ｘｉｎｆ＝ｍａｘ（Ｘ０−ΔＸｉｎｆ，Ｘｍｉｎ）
【００９５】
ここで、移動上限ΔＸｓｕｐ及び移動下限ΔＸｉｎｆ、絶対上限値Ｘｍａｘ及び絶対下限値Ｘｍｉｎについて説明する。ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に一致させるためのＥＧＲ弁開度は、上記のように基本開度Ｘ０として予め求められているが、ＥＧＲ弁の製造上のばらつきや、ＥＧＲ系（ＥＧＲ弁、吸排気通路、ＥＧＲ通路等）の劣化や経時変化等に起因して、ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率に一致する時の実際のＥＧＲ弁開度は、基本開度Ｘ０の周りにある程度の幅を持った範囲内の開度となる。移動上限ΔＸｓｕｐ及び移動下限ΔＸｉｎ
ｆは、それぞれこの基本開度Ｘ０の周りの幅に相当するものである。また、絶対上限値Ｘｍａｘ及び絶対下限値Ｘｍｉｎは、ＥＧＲ弁６０の規格上不可能な開度、或いは物理的に不可能な開度（例えば全開より開き側の開度、全閉より閉じ側の開度等）を意味する。
【００９６】
図５は、このようにして定められる上限値Ｘｓｕｐ及び下限値Ｘｉｎｆを概念的に示した図である。図５では、横軸を燃料噴射量、縦軸をＥＧＲ弁開度として、簡単のため燃料噴射量の関数として基本開度Ｘ０を表している。図５に示すように、移動上限ΔＸｓｕｐ及び移動下限ΔＸｉｎｆによって、基本開度Ｘ０の周りに帯状の領域が規定される。また、絶対上限値Ｘｍａｘ及び絶対下限値Ｘｍｉｎによって、ＥＧＲ弁開度のとり得る値の領域が規定される。そして、基本開度Ｘ０より移動上限ΔＸｓｕｐ大きい値と、絶対上限値Ｘｍａｘと、の小さい方の値が上限値Ｘｓｕｐとして定められる（上側の太線）。また、基本開度Ｘ０より移動下限ΔＸｉｎｆ小さい値と、絶対下限値Ｘｍｉｎと、の大きい方の値が下限値Ｘｉｎｆとして定められる（下側の太線）。
【００９７】
ところで、上述のガード処理によって開度指令値Ｘが上限値Ｘｓｕｐ（又は下限値Ｘｉｎｆ）に制限されるような場合、すなわち仮開度指令値Ｘｄが過大（又は過小）になっている場合には、比例項や積分項もそれぞれ過大（又は過小）になっていることが考えられる。このうち、特に積分項に関しては、ある時点での積分項の値がそれ以降に算出される積分項の値に影響するため、積分項が過大（又は過小）になると、フィードバック制御の安定性が損なわれる虞がある。そこで、本実施例のフィードバック制御では、積分項が過大（又は過小）になった場合には、それ以降における積分項が適切な大きさの値になるように積分項の再計算を行うようにした。
【００９８】
具体的には、図２に示すように、通常積分項Ｕｉｎ、基本比例項Ｕｐｂａｓｅ、及び基本開度Ｘ０の和によって
Ｘｉｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｂａｅｓ＋Ｕｉｎ
のように計算される判定値Ｘｉｄが、上述のガード処理の際に用いられた上限値Ｘｓｕｐ及び下限値Ｘｉｎｆによって規定される範囲から逸脱している場合に、積分項の再計算を行うようにした。
【００９９】
ここで、判定値Ｘｉｄを計算する式における比例項部分には、ＥＧＲ制御系の状態に依らず常に基本比例項Ｕｐｂａｓｅが用いられる。すなわち、ＥＧＲ制御系の状態が基本ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合には、判定値Ｘｉｄは、
Ｘｉｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｂａｓｅ
で計算される。また、ＥＧＲ制御系の状態が可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合には、判定値Ｘｉｄは、
Ｘｉｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｖａｒ
で計算される。
【０１００】
このように、判定値Ｘｉｄを算出する際の比例項部分に通常比例項Ｕｐｎではなく基本比例項Ｕｐｂａｓｅを用いるのは、以下の理由による。図４に示したように、ＥＧＲ制御系の状態が変化した直後における可変ゲインは非常に大きく、従ってこの時に計算される通常比例項Ｕｐｎ（この場合可変比例項Ｕｐｖａｒに等しい）も非常に大きな値になる。このような場合、判定値Ｘｉｄの算出における比例項部分に通常比例項Ｕｐｎを用いていると、積分項の大きさが再計算を要するほど大きくなってはいない場合であっても、判定値Ｘｉｄが上限値Ｘｓｕｐ（又は下限値Ｘｉｎｆ）を越えてしまい、その結果、本来不要な積分項の再計算が行われてしまう可能性がある。これに対し、本実施例のように判定値Ｘｉｄの算出における比例項部分にＥＧＲ制御系の状態に依らず常に基本比例項Ｕｐｂａｓｅを用いれば、通常比例項Ｕｐｎの値の急激な変化に左右されずに、正確に積分項の再計算の要否を判定できる。
【０１０１】
積分項の再計算は、具体的には、基本比例項Ｕｐｂａｓｅ、再計算後の積分項（以下、再計算積分項）Ｕｉｃａｌ、及び基本開度Ｘ０の和が上限値Ｘｓｕｐ（又は下限値Ｘｉｎｆ）と等しくなるように行われる。すなわち、判定値Ｘｉｄが上限値Ｘｓｕｐより大きい場合は、再計算積分項Ｕｉｃａｌは、
Ｕｉｃａｌ＝Ｘｓｕｐ−Ｘ０−Ｕｐｂａｓｅ
となる。又、判定値Ｘｉｄが下限値Ｘｉｎｆより小さい場合は、再計算積分項Ｕｉｃａｌは、
Ｕｉｃａｌ＝Ｘｉｎｆ−Ｘ０−Ｕｐｂａｓｅ
となる。
【０１０２】
このように、積分項の再計算において、上限値Ｘｓｕｐ（又は下限値Ｘｉｎｆ）から減算する比例項部分には、ＥＧＲ制御系の状態に依らず常に基本比例項Ｕｐｂａｓｅが用いられる。すなわち、ＥＧＲ制御系の状態が基本ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合及び可変ゲインをフィードバックゲインに設定する状態である場合のいずれの場合においても、上限値Ｘｓｕｐ（又は下限値Ｘｉｎｆ）から基本比例項Ｕｐｂａｓｅを減算した値に基づいて再計算積分項Ｕｉｃａｌが求められる。
【０１０３】
これは、上述のようにＥＧＲ制御系の状態が変化した直後における通常比例項Ｕｐｎが非常に大きな値になる場合があり、そのような場合に上限値Ｘｓｕｐ（又は下限値Ｘｉｎｆ）から通常比例項Ｕｐｎを減算することによって積分項の再計算を行うと、再計算後の積分項Ｕｉｃａｌの大きさが過剰に小さくなってしまう可能性があるからである。再計算積分項Ｕｉｃａｌの大きさが過剰に小さくなると、その影響でそれ以降のフィードバック制御において算出される積分項の大きさが過剰に小さくなり、その結果適切な開度指令値が算出されなくなり、実ＥＧＲ率と目標ＥＧＲ率との偏差を縮小させない方向にＥＧＲ弁開度が制御されてしまう虞がある。これに対し、本実施例にように積分項の再計算における比例項部分にＥＧＲ制御系の状態に依らず常に基本比例項Ｕｐｂａｓｅを用いれば、通常比例項Ｕｐｎの値の急激な変化に左右されずに、適切な値の再計算積分項Ｕｉｃａｌを算出することができる。
【０１０４】
積分項の再計算が行われた場合、通常比例項Ｕｐｎ、再計算積分項Ｕｉｃａｌ、及び基本開度Ｘ０の和として、仮開度指令値Ｘｄは
Ｘｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｎ＋Ｕｉｃａｌ
と算出される。一方、積分項の再計算が行われなかった場合、換言すると、判定値Ｘｉｄが
Ｘｉｎｆ≦Ｘｉｄ≦Ｘｓｕｐ
を満たす場合は、通常比例項Ｕｐｎ、通常積分項Ｕｉｎ、及び基本開度Ｘ０の和として仮開度指令値Ｘｄは、
Ｘｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｎ＋Ｕｉｎ
と算出される。このようにして算出された仮入力値Ｘｄに対して、上述したガード処理が行われて、最終開度指令値Ｘが算出される。
【０１０５】
なお、本実施例では、積分項の再計算の実行要否の判定に際して、開度指令値に対するガード処理で用いられる上限値Ｘｓｕｐ及び下限値Ｘｉｎｆを判定値Ｘｉｄの上限値及び下限値として用いているが、両者で共通の上限値及び下限値を用いなくても良い。
【０１０６】
以上説明した本実施例のＥＧＲ率のフィードバック制御におけるガード処理及び積分項の再計算の一例を図６及び図７を参照して説明する。
【０１０７】
図６は積分項の再計算の一例を模式的に示した図である。図６（Ａ）は目標ＥＧＲ率及
び実ＥＧＲ率の変化を示す図である。図６（Ｂ）は判定値Ｘｉｄの変化と積分項の再計算例を示す図である。斜線を施した部分は比例項を表し、塗りつぶした部分は積分項を表す。図６では、前述の発明が解決しようとする課題の項で参照した図９及び図１０と対照させることができるように、判定値Ｘｉｄの計算や積分項の再計算における基本開度Ｘ０の項を省略し、判定値Ｘｉｄは基本比例項Ｕｐｂａｓｅと通常積分項Ｕｉｎとの和で求められるものとした。また、再計算積分項Ｕｉｃａｌは、上限値Ｘｓｕｐから基本比例項Ｕｐｂａｓｅを減算して求められるものとする。本実施例のＥＧＲ率のフィードバック制御において基本開度Ｘ０が常に０で一定である特別な場合と考えても良い。図６（Ｃ）はゲイン可変係数の変化を示す図である。
【０１０８】
図７は開度指令値のガード処理の一例を模式的に示した図である。図７（Ａ）及び図７（Ｃ）はそれぞれ図６（Ａ）及び図６（Ｃ）と同一である。図７（Ｂ）は仮開度指令値Ｘｄ及び開度指令値Ｘの変化とガード処理の計算例を示す図である。図６の場合と同様、ここでは、仮開度指令値Ｘｄや開度指令値Ｘの計算における基本開度Ｘ０の項を省略し、仮開度指令値Ｘｄは通常比例項Ｕｐｎと、通常積分項Ｕｉｎ又は再計算積分項Ｕｉｃａｌと、の和で求められるものとする。
【０１０９】
時刻ｔ１において、図６（Ａ）に示すようにＥＧＲ制御系の状態は定常状態であり、判定値Ｘｉｄは基本比例項Ｕｐｂａｓｅと通常積分項Ｕｉｎ（この場合基本積分項Ｕｉｂａｓｅ）との和で
Ｘｉｄ（ｔ１）＝Ｕｐｂａｓｅ（ｔ１）＋Ｕｉｂａｓｅ（ｔ１）
と計算される。図６（Ｂ）に示すように、
Ｘｉｄ（ｔ１）≦Ｘｓｕｐ
であるので、積分項の再計算は行われない。よって、図７（Ｂ）に示すように、仮開度指令値Ｘｄは通常比例項Ｕｐｎ（この場合基本比例項Ｕｐｂａｓｅ）と通常積分項Ｕｉｎ（この場合基本積分項Ｕｉｂａｓｅ）との和で
Ｘｄ（ｔ１）＝Ｕｐｂａｓｅ（ｔ１）＋Ｕｉｂａｓｅ（ｔ１）
と計算される。図７（Ｂ）に示すように、
Ｘｄ（ｔ１）≦Ｘｓｕｐ
であるので、ガード処理は行われない。よって、仮開度指令値がそのまま開度指令値とされ、
Ｘ（ｔ１）＝Ｘｄ（ｔ１）
となる。
【０１１０】
時刻ｔ１と時刻ｔ２の間において、図６（Ａ）に示すように目標ＥＧＲ率が変化すると、ゲイン可変係数が図６（Ｃ）のように変化し、フィードバックゲインは可変ゲインに設定される。従って、時刻ｔ２における判定値Ｘｉｄは基本比例項Ｕｐｂａｓｅと通常積分項Ｕｉｎ（この場合可変積分項Ｕｉｖａｒ）との和で
Ｘｉｄ（ｔ２）＝Ｕｐｂａｓｅ（ｔ２）＋Ｕｉｖａｒ（ｔ２）
と計算される。図６（Ｂ）に示すように、
Ｘｉｄ（ｔ２）≦Ｘｓｕｐ
であるので、積分項の再計算は行われない。よって、図７（Ｂ）に示すように、仮開度指令値Ｘｄは通常比例項Ｕｐｎ（この場合可変比例項Ｕｐｖａｒ）と通常積分項Ｕｉｎ（この場合可変積分項Ｕｉｖａｒ）との和で
Ｘｄ（ｔ２）＝Ｕｐｖａｒ（ｔ２）＋Ｕｉｖａｒ（ｔ２）
と計算される。図７（Ｂ）に示すように、
Ｘｄ（ｔ２）＞Ｘｓｕｐ
であるので、ガード処理が行われる。すなわち、上限値が開度指令値とされ、
Ｘ（ｔ２）＝Ｘｓｕｐ
となる。
【０１１１】
時刻ｔ３において、図６（Ｃ）に示すようにフィードバックゲインは可変ゲインであり、判定値Ｘｉｄは基本比例項Ｕｐｂａｓｅと通常積分項Ｕｉｎ（この場合可変積分項Ｕｉｖａｒ）との和で
Ｘｉｄ（ｔ３）＝Ｕｐｂａｓｅ（ｔ３）＋Ｕｉｖａｒ（ｔ３）
と計算される。図６（Ｂ）に示すように、
Ｘｉｄ（ｔ３）＞Ｘｓｕｐ
であるので、積分項の再計算が行われる。再計算積分項Ｕｉｃａｌは、上限値Ｘｓｕｐから基本比例項Ｕｐｂａｓｅ（ｔ３）を減算して
Ｕｉｃａｌ（ｔ３）＝Ｘｓｕｐ−Ｕｐｂａｓｅ（ｔ３）
と計算される。よって、図７（Ｂ）に示すように、仮開度指令値Ｘｄは通常比例項Ｕｐｎ（この場合可変比例項Ｕｐｖａｒ）と再計算積分項Ｕｉｃａｌとの和で
Ｘｄ（ｔ３）＝Ｕｐｖａｒ（ｔ３）＋Ｕｉｃａｌ（ｔ３）
と計算される。図７（Ｂ）に示すように、
Ｘｄ（ｔ３）＞Ｘｓｕｐ
であるので、ガード処理が行われる。すなわち、上限値が開度指令値とされ、
Ｘ（ｔ３）＝Ｘｓｕｐ
となる。
【０１１２】
時刻ｔ４において、図６（Ｃ）に示すようにフィードバックゲインは基本ゲインであり、判定値Ｘｉｄは基本比例項Ｕｐｂａｓｅと通常積分項Ｕｉｎ（この場合基本積分項Ｕｉｂａｓｅ）との和で
Ｘｉｄ（ｔ４）＝Ｕｐｂａｓｅ（ｔ４）＋Ｕｉｂａｓｅ（ｔ４）
と計算される。図６（Ｂ）に示すように、
Ｘｉｄ（ｔ４）≦Ｘｓｕｐ
であるので、積分項の再計算は行われない。よって、図７（Ｂ）に示すように、仮開度指令値Ｘｄは通常比例項Ｕｐｎ（この場合基本比例項Ｕｐｂａｓｅ）と通常積分項Ｕｉｎ（この場合基本積分項Ｕｉｂａｓｅ）との和で
Ｘｄ（ｔ４）＝Ｕｐｂａｓｅ（ｔ４）＋Ｕｉｂａｓｅ（ｔ４）
と計算される。図７（Ｂ）に示すように、
Ｘｄ（ｔ４）≦Ｘｓｕｐ
であるので、ガード処理は行われない。よって、仮開度指令値がそのまま開度指令値とされ
Ｘ（ｔ４）＝Ｘｄ（ｔ４）
となる。
【０１１３】
このように、本実施例のＥＧＲ率のフィードバック制御によれば、図６（Ａ）に示すように、フィードバックゲインとして可変ゲインが設定される場合においても、実ＥＧＲ率が目標ＥＧＲ率から乖離することなく、より確実に実ＥＧＲ率を目標ＥＧＲ率に近付けることができる。
【０１１４】
ここで、本実施例のＥＧＲ率のフィードバック制御の実行手順について、図８に基づいて説明する。図８は、本実施例のＥＧＲ率のフィードバック制御ルーチンを示すフローチャートである。このルーチンはＥＣＵ２０によって内燃機関１の稼働中所定時間毎に繰り返し実行される。
【０１１５】
まず、ステップＳ１０１において、ＥＣＵ２０は、内燃機関１の運転状態を取得する。例えば回転数と燃料噴射量を運転状態を表すパラメータとして取得する。
【０１１６】
次に、ステップＳ１０２において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０１で取得した運転状
態に応じて、ＥＧＲ弁開度の基本開度Ｘ０、上限値Ｘｓｕｐ、下限値Ｘｉｎｆ、フィードバックゲインを求める。
【０１１７】
ステップＳ１０３において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０２で計算したフィードバックゲインを用いて通常比例項Ｕｐｎ及び通常積分項Ｕｉｎを計算するとともに、基本比例項Ｕｐｂａｓｅを計算する。
【０１１８】
ステップＳ１０４において、ＥＣＵ２０は、判定値Ｘｉｄを計算する（Ｘｉｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｂａｓｅ＋Ｕｉｎ）。
【０１１９】
ステップＳ１０５において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０４で求めた判定値Ｘｉｄが上限値Ｘｓｕｐより大きいか否かを判定する。ステップＳ１０５において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０６を実行する。一方、ステップＳ１０５において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０８を実行する。
【０１２０】
ステップＳ１０６において、ＥＣＵ２０は、積分項の再計算を行い、再計算積分項Ｕｉｃａｌを求める（Ｕｉｃａｌ＝Ｘｓｕｐ−Ｘ０−Ｕｐｂａｓｅ）。
【０１２１】
ステップＳ１０７において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３で求めた通常比例項ＵｐｎとステップＳ１０６で求めた再計算積分項Ｕｉｃａｌとに基づいて仮開度指令値Ｘｄを計算する（Ｘｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｎ＋Ｕｉｃａｌ）。
【０１２２】
ステップＳ１０８において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０４で求めた判定値Ｘｉｄが下限値Ｘｉｎｆより小さいか否かを判定する。ステップＳ１０８において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１０９を実行する。一方、ステップＳ１０８において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１１１を実行する。
【０１２３】
ステップＳ１０９において、ＥＣＵ２０は、積分項の再計算を行い、再計算積分項Ｕｉｃａｌを求める（Ｕｉｃａｌ＝Ｘｉｎｆ−Ｘ０−Ｕｐｂａｓｅ）。
【０１２４】
ステップＳ１１０において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３で求めた通常比例項ＵｐｎとステップＳ１０９で求めた再計算積分項Ｕｉｃａｌとに基づいて仮開度指令値Ｘｄを計算する（Ｘｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｎ＋Ｕｉｃａｌ）。
【０１２５】
ステップＳ１１１において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０３で求めた通常比例項Ｕｐｎ及び通常積分項Ｕｉｎに基づいて仮開度指令値Ｘｄを計算する（Ｘｄ＝Ｘ０＋Ｕｐｎ＋Ｕｉｎ）。
【０１２６】
ステップＳ１１２において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０７、ステップＳ１１０、又はステップＳ１１１で求めた仮開度指令値Ｘｄが上限値Ｘｓｕｐより大きいか否かを判定する。ステップＳ１１２において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１１３を実行する。一方、ステップＳ１１２において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１１４を実行する。
【０１２７】
ステップＳ１１３において、ＥＣＵ２０は、開度指令値Ｘを上限値Ｘｓｕｐに設定する。
【０１２８】
ステップＳ１１４において、ＥＣＵ２０は、ステップＳ１０７、ステップＳ１１０、又はステップＳ１１１で求めた仮開度指令値Ｘｄが下限値Ｘｉｎｆより小さいか否かを判定する。ステップＳ１１４において肯定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１１５を
実行する。一方、ステップＳ１１４において否定判定された場合、ＥＣＵ２０はステップＳ１１６を実行する。
【０１２９】
ステップＳ１１５において、ＥＣＵ２０は、開度指令値Ｘを下限値Ｘｉｎｆに設定する。
【０１３０】
ステップＳ１１６において、ＥＣＵ２０は、開度指令値Ｘを仮開度指令値Ｘｄに設定する。
【０１３１】
ステップＳ１１３、ステップＳ１１５、又はステップＳ１１６を実行した後、ＥＣＵ２０は本ルーチンの実行を一旦終了する。
【０１３２】
本実施例では、ステップＳ１０４を実行するＥＣＵ２０が本発明における判定値計算手段に相当する。また、ステップＳ１０６又はステップＳ１０９を実行するＥＣＵ２０が本発明における積分項再計算手段に相当する
【０１３３】
なお、以上述べた実施例は本発明を説明するための一例であって、本発明の本旨を逸脱しない範囲内において上記の実施例には種々の変更を加え得る。例えば、上記実施例は本発明のフィードバック制御システムを内燃機関のＥＧＲ率のフィードバック制御に適用した実施例であるが、その他のフィードバック制御一般に適用することができる。また、上記実施例はフィードバック制御としてＰＩ制御を行う場合について説明したが、ＰＩＤ制御を行う場合にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１３４】
【図１】実施例１のＥＧＲ率のフィードバック制御システムを適用する内燃機関とその吸気系及び排気系の概略構成を示す図である。
【図２】実施例１のＥＧＲ率のフィードバック制御の制御ロジックを表すブロック線図である。
【図３】実施例１のＥＧＲ率のフィードバック制御におけるフィードバックゲイン可変制御の制御ロジックを表すブロック線図である。
【図４】実施例１のＥＧＲ率のフィードバック制御において目標ＥＧＲ率又は燃料噴射量の変化に伴ってフィードバックゲイン可変制御が行われる場合のゲイン可変係数の変化の一例を示す図である。
【図５】実施例１のＥＧＲ率のフィードバック制御におけるＥＧＲ弁開度の基本開度と上限値及び下限値との関係を概念的に表した図である。
【図６】実施例１のＥＧＲ率のフィードバック制御が行われる場合の判定値の変化と積分項の再計算の一例を示す図である。
【図７】実施例１のＥＧＲ率のフィードバック制御が行われる場合の仮開度指令値及び開度指令値の変化とガード処理の一例を示す図である。
【図８】実施例１のＥＧＲ率のフィードバック制御のルーチンを表すフローチャートである。
【図９】従来のフィードバック制御における入力値の変化と積分項の再計算の一例を示す図である。
【図１０】従来のフィードバック制御における入力値の変化と積分項の再計算の一例を示す図である。
【符号の説明】
【０１３５】
１     内燃機関
２     気筒
３     吸気通路
４     排気通路
７     エアフローメータ
１４   水温センサ
１５   アクセル開度センサ
１６   クランクポジションセンサ
１７   吸気マニホールド
１８   排気マニホールド
２０   ＥＣＵ
６０   ＥＧＲ弁
６１   ＥＧＲ装置
６２   スロットル弁
６３   ＥＧＲ通路
６５   排気浄化装置
【図１】
2008291752.tif 000003
【図２】
2008291752.tif 000004
【図３】
2008291752.tif 000005
【図４】
2008291752.tif 000006
【図５】
2008291752.tif 000007
【図６】
2008291752.tif 000008
【図７】
2008291752.tif 000009
【図８】
2008291752.tif 000010
【図９】
2008291752.tif 000011
【図１０】
2008291752.tif 000012