(57)【要約】      （修正有）【課題】ＰＷＭ弁を使用するシステムは非線形挙動や温度などの動作条件の変化の影響を受ける。これらの変化に調整できるＰＷＭ弁制御システムを改善する。【解決手段】一実施形態では、ＦＢ（フィードバック）制御システムが、圧力命令信号や圧力ＦＢ信号を入力するコントローラを含み、このコントローラがデューティサイクル制御信号を出力する。ＰＷＭ弁が、自動変速機のアクチュエータのような負荷を制御するための制御圧力Ｐｃを供給する。また、圧力センサが、制御圧力Ｐｃを測定し、圧力ＦＢ信号を出力する。他の一実施形態では、補償器が、流体温度のような他の入力の圧力ＦＢ信号において線形もしくは非線形の効果を補償する。他の一実施形態では、コントローラが、複数備えられ、コントローラが、圧力ＦＢ信号等の入力に基づきフェーズイン及びフェーズアウトのフィルタ又はスイッチングロジックプロセッサにより選択される。【選択図】図３
2008215611.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
パルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システムであって、
ａ）圧力命令信号と圧力フィードバック信号とを入力して、前記圧力命令信号と前記圧力フィードバック信号に応答したデューティサイクル制御信号を出力するコントローラと、
ｂ）このコントローラに接続され、前記デューティサイクル制御信号に応答した駆動電流を供給するＰＷＭ弁ドライバと、
ｃ）このＰＷＭ弁ドライバに接続され、前記駆動電流に応答した制御圧力Ｐｃで、流体を供給するＰＷＭ弁と、
ｄ）制御圧力Ｐｃに応答した前記圧力フィードバック信号を出力する前記流体の制御圧力Ｐｃを測定する圧力センサと、
を含むシステム。
【請求項２】
前記コントローラに接続される入力プロセッサをさらに含み、
前記入力プロセッサが、前記フィードバック信号と前記圧力命令信号とを入力し、前記コントローラに処理信号を出力し、及びスケーリング処理、アナログ−デジタル変換処理、誤差信号演算処理のいずれかから選択される一つ又はそれ以上の処理を実行する請求項１のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項３】
前記入力プロセッサに接続される補償器をさらに含み、この補償器が、前記入力プロセッサからの処理信号を入力し、前記コントローラに補償信号を出力し、該補償器が、１）線形補償処理、及び２）非線形補償処理から選択される補償処理を実行する請求項２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項４】
前記補償処理が、前記制御圧力Ｐｃ及び前記デューティサイクル制御信号のデータ測定の少なくとも一部に基づいたルックアップテーブルを参照し、このデータ測定が、前記フィードバック制御システムの開ループ条件のために実行される請求項３のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項５】
前記補償処理が、以下の式の少なくとも一部に基づいた制御則α（ｔ）を含む請求項３のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【数１】
2008215611.tif 000005
（ρは流体密度、α（ｔ）は非線形制御則、Ｐｃ（ｔ）は時間依存の戻り圧力、Ｋｓｅｒｖｏは順方向パスゲイン、Ａは断面積、Ｋｐは比例ゲイン、Ｐｒｅｆ（ｔ）は参照圧力、Ｋｉは積分ゲイン、ＮＬＴｅｒｍ式は変数Ｐｃ（ｔ）及びＰｒｅｆ（ｔ）の非線形関数）
【請求項６】
補償器が少なくとも一つの他の入力信号を入力し、及び、前記少なくとも一つの他の信号に応答して前記補償処理を実行する請求項３のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項７】
ｅ）前記少なくとも一つの他の入力信号が、１）前記流体の温度に応答した信号、２）前記流体のバルク係数に応答した信号、３）自動トランスミッションシステムのギアのための現ギア数に応答した信号からなるカテゴリから選択される請求項６のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項８】
前記コントローラに接続されたリミットロジックプロセッサであって、
このリミットロジックプロセッサが、前記コントローラからの前記デューティサイクル制御信号を入力し、前記デューティサイクルコントローラ信号、かつ一つ又はそれ以上の選択されるデューティサイクルリミット値に応答した、リミットロジック制御信号を出力し、並びに、前記コントローラが、（１）インテグラルワインドアップを防止するためのコントローラ積分処理を修正すること、（２）前記デューティサイクル制御信号に基づき前記積分処理の量的効果を減じること、（３）前記デューティサイクル制御信号が、前記選択デューティサイクルリミット値を超えること、を防止すること、のうち一つ又はそれ以上を実行することにより前記リミットロジック制御信号に応答する請求項１のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項９】
前記コントローラ積分処理を修正する処理が、前記デューティ制御信号が選択最大値よりも大きく、誤差信号が０より大きい場合に、コントローラ積分処理の出力を、一定値に設定するロジック処理を含む請求項８のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１０】
前記コントローラ積分処理を修正する処理が、前記デューティサイクル制御信号が選択最小値よりも小さく、前記誤差信号が０より小さい場合に、前記コントローラ積分処理出力を一定値に設定するロジック処理を含む請求項８のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１１】
さらに、前記圧力センサ及び前記入力プロセッサに接続された平均化フィルタを含み、この平均化フィルタが、前記圧力センサからの前記圧力フィードバック信号を入力し、前記圧力フィードバック信号の平均化された値を前記入力プロセッサへ出力する請求項２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１２】
当該システムの要素の少なくも一つによって実行される処理が、請求項２８の再較正方法に従って修正される請求項２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１３】
当該システムの要素の少なくも一つによって実行される処理が、請求項２８の再較正方法に従って修正される請求項３のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１４】
当該システムの要素の少なくも一つによって実行される処理が、請求項２８の再較正方法に従って修正される請求項８のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１５】
パルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システムであって、
ａ）圧力命令信号と圧力フィードバック信号とを入力し、前記圧力命令信号と前記圧力フィードバック信号に応答した処理信号を出力する入力プロセッサと、
ｂ）当該コントローラが、前記処理信号を入力し、前記処理信号に応答した複数のデューティサイクル制御信号を出力する前記入力プロセッサに接続された複数のコントローラと、
ｃ）これら複数のコントローラに接続されたスイッチングロジックプロセッサであって、前記コントローラが、前記複数のデューティサイクル制御信号と、少なくとも一つの他の入力信号を入力し、及び、当該スイッチングロジックプロセッサが、前記複数のデューティサイクル制御信号から選択される選択デューティサイクル制御信号を出力し、及び、前記選択デューティサイクル制御信号が、前記少なくとも一つの他の入力信号の、少なくとも一部に応答して選択されるスイッチングロジックプロセッサと、
ｄ）このスイッチングロジックプロセッサに接続され、当該ＰＷＭ弁ドライバが、前記選択デューティサイクル制御信号を入力し、前記選択デューティサイクル制御信号に応答した駆動電流を供給するＰＷＭ弁ドライバと、
ｅ）当該ＰＷＭ弁が前記駆動電流を受け取り、前記駆動電流に応答して、制御圧力Ｐｃで流体を供給する前記ＰＷＭ弁ドライバに接続されたＰＷＭ弁と、及び、
ｆ）前記測定された制御圧力Ｐｃに応答した前記圧力フィードバック信号を出力し、前記流体の前記制御圧力Ｐｃを測定する圧力センサと、
を含むシステム。
【請求項１６】
前記少なくとも一つの他の入力信号が、（１）前記圧力フィードバック信号、（２）前記流体の属性に応答した信号、（３）前記ＰＷＭ弁の属性に応答した信号、（４）前記負荷の属性に応答した信号、及び（５）自動トランスミッションシステム内のギアのための現ギア数に応答した信号、から選択される請求項１５のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１７】
前記流体の属性に応答した信号が、前記流体の温度を示す信号を含む請求項１６のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１８】
前記システムの少なくとも一つの要素によって実行される処理が、請求項２８の再較正方法に従って修正される請求項１５のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項１９】
パルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システムであって、
ａ）圧力命令信号と圧力フィードバック信号とを入力し、これらの圧力命令信号と圧力フィードバック信号に応答した処理信号を出力する入力プロセッサと、
ｂ）前記複数のフェーズインフィルタとフェーズアウトフィルタが、前記処理信号に応答した複数のフィルター処理された信号を出力する、前記入力プロセッサに接続された複数のフェーズインフィルタとフェーズアウトフィルタと、
ｃ）当該複数のコントローラが、前記複数のフィルター処理された信号に応答した複数のデューティサイクル制御信号を出力する前記複数のフェーズインフィルタ及びフェーズアウトフィルタに接続されている複数のコントローラと、
ｄ）当該ＰＭＷ弁ドライバが、前記複数のデューティサイクル制御信号に応答した駆動電流を供給する前記複数のコントローラに接続されているＰＭＷ弁ドライバと、
ｅ）当該ＰＷＭ弁が、制御圧力Ｐｃの流体を、前記駆動電流に応答した負荷に供給する前記ＰＷＭ弁ドライバに接続されているＰＷＭ弁と、
及び、
ｆ）当該圧力センサが、前記測定された制御圧力Ｐｃに応答した前記圧力フィードバック信号を出力する前記流体の前記制御圧Ｐｃを測定する圧力センサと、
を含むシステム。
【請求項２０】
前記フェーズインフィルタ及びフェーズアウトフィルタが、バンドパスフィルタを含む請求項１９のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項２１】
さらに、前記複数のフェーズインフィルター及びフィーズアウトフィルターに接続した少なくとも一つの他の入力を含み、
前記フィルタ処理された信号が、前記少なくとも一つの他の入力信号の少なくとも一部と応答して入力され、かつ、前記少なくとも一つの他の入力信号が、（１）圧力フィードバック信号、（２）流体の属性に応答した信号、（３）ＰＷＮ弁の属性に応答した信号、（４）負荷の属性に応答した信号、及び（４）自動トランスミッションシステム内のギヤのために現ギア数に応答した外部入力信号を出力する請求項１９のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項２２】
前記流体の属性に応答した信号が、前記流体の温度を示す信号を含む請求項２１のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項２３】
パルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システムのための再較正方法であって、
当該システムの構成要素によって実行される処理が、請求項２８の再較正方法に従って変更される請求項１９のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システム。
【請求項２４】
ａ）ＤＣ値を含むデューティサイクル（ＤＣ）命令掃引信号を出力するステップと、
ｂ）前記ＤＣ命令掃引信号に応答した駆動電流を供給するステップと、
ｃ）前記駆動電流に制御圧力Ｐｃの流体を供給するステップと、
ｄ）前記ＤＣ命令掃引信号に応答した圧力信号データを得るために、前記制御圧力Ｐｃを測定するステップと、
ｅ）さらに多くの圧力信号データが必要かどうかを決定するために前記圧力信号データを評価するステップと、
ｆ）さらに多くの圧力信号データが必要な場合は、ステップａ）からｅ）を繰り返し、それ以外の場合は、ステップｇ）に進むステップと、
ｇ）前記ＤＣ値の関数として前記信号データを格納するステップと、及び、
ｈ）前記格納された圧力信号データに応答して、前記パルス幅変調（ＰＷＭ）フィードバック制御システムの少なくとも一つの要素によって実行される処理を修正するステップと、を含む再較正方法。
【請求項２５】
ｉ）前記制御圧力Ｐｃが、最小デューティ値ＤＣｍｉｎより小さいＤＣ値のための定数になるＤＣｍｉｎを決定するステップと、
ｊ）前記制御圧力Ｐｃが、最大デューティ値ＤＣｍａｘより大きいＤＣ値のための定数になるＤＣｍａｘを決定するステップと、
を含む請求項２４の再較正方法。
【請求項２６】
ステップａ）からステップｈ）が、ＤＣｍｉｎとＤＣｍａｘとの間のＤＣ値に対してのみ実行されるようにされた請求項２５の再較正方法。
【請求項２７】
ステップｈ）が、ＤＣｍｉｎとＤＣｍａｘに応答したＰＷＭ弁フィードバック制御システムのリミットロジック処理を修正することを含む請求項２５の再較正方法。
【請求項２８】
少なくとも一つの構成要素が、入力プロセッサ、コントローラ、補償器、リミットロジックプロセッサ、スイッチングロジックプロセッサ、フェーズインフィルター及びフェーズアウトフィルターから選択される請求項２４の再較正方法。
【請求項２９】
ｋ）ＤＣ値の関数としての圧力信号データ内に変曲部を同定するステップと、
ｌ）前記変曲部に近接するＤＣ値のために、より多くの圧力信号データを得るステップと、をさらに含む請求項２４の再較正方法。
【請求項３０】
パルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法であって、
ａ）圧力命令信号と圧力フィードバック信号に応答したデューティサイクル制御信号を出力するステップと、
ｂ）このデューティサイクル制御信号に応答した駆動電流を供給するステップと、
ｃ）この駆動電流に応答して、負荷へ制御圧力Ｐｃの流体を供給するステップと、
ｄ）この制御圧力Ｐｃに応答したステップａ）の圧力フィードバック信号を出力するステップと、
を含む方法。
【請求項３１】
ｅ）前記フィードバック信号と前記圧力命令信号に応答した処理信号を出力し、この処理信号が、スケーリング処理、アナログ−デジタル変換処理、誤差信号演算処理の少なくとも一つによって処理されるステップと、
ｆ）前記処理信号に応答した前記デューティ制御信号を出力するステップと、
をさらに含む請求項３０のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項３２】
ｇ）前記処理信号を補償し、この補償処理が、１）線形補償処理および２）非線形補償処理のカテゴリから選択されるステップと、
ｈ）前記補償信号に応答した前記デューティサイクル制御信号を出力するステップと、
を含む請求項３１のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項３３】
前記補償処理が、前記制御圧力Ｐｃおよび前記デューティサイクル制御信号のデータ測定の少なくとも一部に基づくルックアップテーブルを実行し、かつ、前記データ測定が、前記フィードバック制御システムの開ループ条件のために実行される請求項３２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項３４】
前記補償処理が、以下の式の少なくとも一部に基づく制御則α（ｔ）を含む請求項３２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【数２】
2008215611.tif 000006
（ρは流体密度、α（ｔ）は非線形制御則、Ｐｃ（ｔ）は時間依存の戻り圧力、Ｋｓｅｒｖｏはフォワードパスゲイン、Ａは断面積、Ｋｐは比例ゲイン、Ｐｒｅｆ（ｔ）は参照圧力、Ｋｉは積分ゲイン、ＮＬＴｅｒｍ式は変数Ｐｃ（ｔ）及びＰｒｅｆ（ｔ）の非線形関数）
【請求項３５】
前記補償処理が、少なくとも一つの他の入力信号の、少なくとも一部に応答するようにされている請求項３２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項３６】
前記少なくとも一つの他の入力信号が、１）流体の温度に応答した信号、２）流体のバルク係数に応答した信号、３）自動トランスミッションシステム内のギアのための現ギア数に応答した信号のカテゴリから選択される請求項３５のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項３７】
ｉ）リミットロジック処理と、一つ又は選択されるデューティサイクルリミット値とに応答したデューティサイクル制御信号を修正し、前記修正処理が、（１）インテグラルワインドアップを防止するためのコントローラ積分処理を修正すること、（２）前記デューティサイクル制御信号上における前記積分処理の量的効果を減少させること、及び（３）前記デューティサイクル制御信号が、前記デューティサイクル制限値を超えることを防止すること、の少なくとも一つを含むようにされているステップと、並びに、
ｊ）前記修正されたデューティサイクル制御信号に応答した駆動電流を供給するステップと、をさらに含む請求項３０のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項３８】
前記ステップａ）に従う実行のために、制御圧力Ｐｃに応答した圧力フィードバック信号の平均化された値を提供するステップをさらに含む請求項３１のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項３９】
前記方法の少なくとも一つの処理が、請求項２４の再較正方法に従って修正される請求項３１のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項４０】
前記方法の少なくとも一つの処理が、請求項２４の再較正方法に従って修正される請求項３２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項４１】
前記方法の少なくとも一つの処理が、請求項２４の再較正方法に従って修正される請求項３７のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項４２】
パルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法であって、
ａ）圧力命令信号と圧力フィードバック信号に応答した処理信号を出力するステップと、
ｂ）前記処理信号に応答した複数のデューティサイクル制御信号を出力するステップと、
ｃ）少なくとも一つの他の入力信号の少なくとも一部に応答したデューティサイクル制御信号を選択するステップと、
ｄ）前記選択されたデューティサイクル制御信号に応答した駆動電流を供給するステップと、
ｅ）前記駆動電流に応答して、負荷へ制御圧力Ｐｃで流体を供給するステップと、
ｆ）測定される前記制御圧力Ｐｃに応答した、ステップａ）の圧力フィードバック信号を出力するステップと、
を含む方法。
【請求項４３】
前記少なくとも一つの他の入力信号が、（１）圧力フィードバック信号、（２）流体の属性に応答した信号、（３）ＰＷＭ弁の属性に応答した信号、（４）負荷の属性に応答した信号、（５）自動トランスミッションシステム中のギアのための現ギア数に応答した信号から選択される請求項４２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項４４】
少なくとも一つの処理が、請求項２４の再較正方法に従って修正される請求項４２のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項４５】
パルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法であって、
ａ）圧力命令信号と圧力フィードバック信号に応答した処理信号を出力するステップと、
ｂ）この処理信号に応答した複数のフィルタ処理された信号を出力するステップと、
ｃ）これら複数のフィルタ処理された信号に応答した複数のデューティサイクル制御信号を出力するステップと、
ｄ）これら複数のデューティサイクル制御信号に応答した駆動電流を供給するステップと、
ｅ）この駆動電流に応答して負荷に制御圧力Ｐｃで流体を供給するステップと、
ｆ）この制御圧力Ｐｃに応答した前記ステップａ）の前記圧力フィードバック信号を出力するステップと、
を含む方法。
【請求項４６】
前記ステップｂ）が、バンドパスフィルタ処理を実行することを含む請求項４５のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項４７】
前記フィルタ処理された信号が、少なくとも一つの他の入力信号の少なくとも一部に応答し、並びに、前記少なくとも一つの他の入力信号が、（１）圧力フィードバック信号、（２）流体の属性に応答した信号、（３）ＰＷＭ弁の属性に応答した信号、（４）負荷の属性に応答した信号、及び（５）自動トランスミッションシステム中のギアのための現ギア数に応答した外部入力信号から選ばれるようにされている請求項４５のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項４８】
前記システムの少なくとも一つの処理が、請求項２４の再較正に従って、修正されるようにされている請求項４５のパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御方法。
【請求項４９】
パルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システムを調整するための再較正システムであって、
ａ）デューティサイクル（ＤＣ）値を含むＤＣ命令掃引信号を出力する手段と、
ｂ）このＤＣ命令掃引信号に応答した駆動電流を供給する手段と、
ｃ）この駆動電流に応答した制御圧力Ｐｃの流体を供給する手段と、
ｄ）前記ＤＣ命令掃引に応答した圧力信号データを得るためにこの制御圧力Ｐｃを測定する手段と、
ｅ）より多い圧力信号データが要求されるかどうかを決定するために、前記圧力信号データを評価する手段と、
ｆ）前記ＤＣ値の関数として前記圧力信号データを格納する手段と、
ｇ）前記格納された圧力信号データに応答したパルス幅変調（ＰＷＭ）弁フィードバック制御システムの少なくとも一つの要素によって実行される処理を修正する手段と、を含む再較正システム。
【請求項５０】
ｈ）最小デューティサイクル値ＤＣｍｉｎを決定する手段であって、前記制御圧力Ｐｃが、Ｄｃｍｉｎよりも小さいＤＣ値のために一定になるようにされている手段と、
ｉ）最大デューティサイクル値ＤＣｍａｘを決定する手段であって、前記制御圧力Ｐｃが、ＤＣｍａｘよりも大きいＤＣ値のために一定になるようにされている手段と、を含む請求項４７の再較正システム。
【請求項５１】
ｊ）ＤＣ値の関数として前記圧力信号データ中の変曲部を同定する手段と、
ｋ）該変曲部に近接するＤＣ値のためにより多い圧力信号データを得る手段と、をさらに含む請求項４９の再較正システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般に、ソレノイドによって操作される弁を使用し、電気的に制御される液圧式（電気−液圧式）の液圧システムに関し、特に、パルス幅変調（ＰＷＭ）弁を使用する電気−液圧式システムの閉ループ制御に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ソレノイドによって操作される液圧弁（以下、「ソレノイド弁」という）は、電気−液圧システムで圧力を制御するために広く使用されている。自動トランスミッションシステム（若しくは自動変速機）において、ソレノイド弁を使用する電気−液圧制御が、駆動品質と燃料効率が改良されていることで、単純に機械的制御へと代替されている。ソレノイド弁を含むソフトウエア及びハードウエアの組み合わせが、シフトアルゴリズムの調整をより容易にすることを可能にし、かつ、変速の滑らかさとその質において、付加的な利点を提供する。液圧は、電気−液圧（若しくは油圧）式制御の自動トランスミッションシステムにおいて、ギアを変えるために使用されている。液圧の電気的制御は、ソレノイド弁を使用して実行される。液圧は、クラッチパックのような伝動装置の要素に取り付けられたアクチュエータに適用される。この適用その他多くのことに対して、液圧を正確かつ繰り返し可能に制御するために、ソレノイド弁を正確かつ繰り返し可能に制御をすることが、特に重要である。２００４年１０月１９日に発行された米国特許第６８０７４７２号（発明の名称  自動トランスミッションシステムでのクラッチアクチュエータの閉ループシフト制御）が、ソレノイド弁を使用しながら自動変速機を制御するための例示的な装置を開示している。この特許は、通常、譲受人によって所有されており、閉ループ液圧制御装置を教示するため、ここで参照することにより、あたかも当該装置を十分に説明するかのようにここに組み込まれる。
【０００３】
ソレノイド弁の一種が、パルス幅変調弁（ＰＷＭ弁）として知られている。ＰＷＭ弁は、構造が単純で出力効率が良い。従来技術の"常閉（通常は閉じられている）"ＰＷＭ弁１００の一例が、図１に示されている。図１に示されているように、アーマチャ１０２が、ボール１０４の位置を制御するために配置されている。コイル１０６が励磁されないときには、スプリング１０８が、ボール１０４に対してアーマチャ１０２を押し、もって、ボール１０４は、弁座１１０に対する力が与えられる。このことは、供給圧力ＰSで、供給ポート１１２から制御ポート１１４へ作動液が流れるのを防止する。その代わりに、制御ポート１１４が、戻りポート１１６へ接続するように操作される。この状態では、電力は上記コイルに供給されていない。この状態が、"閉"状態にあるＰＷＭ弁１００に相当する。この例では、戻りポート１１６は、戻り圧力Ｐｒが略ゼロであり、したがって、制御ポート１１４での制御圧力Ｐｃも略ゼロである。
【０００４】
コイル１０６が励磁されると、アーマチャ１０２が、ボール１０４から引き離され、かつ、供給ポート１１２に供給される供給圧力ＰSが、ボールを弁座１１８に対し、押すようにされる。この状態で、供給ポート１１２から制御ポート１１４へ作動液を流すことができ、そして制御ポート１１４での制御圧力ＰCが、Ｐｓに略等しいようにされる。常閉ＰＷＭ弁は、例示目的のために記載したが、常開ＰＷＭ弁は、液圧システム（油圧システム、油圧装置）の技術分野で当業者に周知である。
【０００５】
ＰＷＭ弁の制御圧力ＰCが、最小値Ｐｒと最大値Ｐｓとの間で切り替わるため、当該制御が、パルス幅変調制御信号を使用して実行される。この方法に従って、選択された長さの電力パルスが、選択されたパルスレート又はパルス周波数によって、ＰＷＭ弁コイルを励磁するために加えられる。ＰＷＭ駆動信号の"デューティレート"又は"デューティサイクル"は、パルス周期によって分割されるパルス長さで定義される。ここでパルス周期は、パルス周波数の逆数を含む。ＰＷＭ弁に加えられる駆動信号のデューティサイクルを制御することによって、制御圧力ＰCの平均値が、最小値Ｐｓ及び最大値Ｐｒの選択レベルで供給される。通常、パルス周期は、制御圧力ＰCで作動液を受けるアクチュエータのレスポンスタイム（反応時間）よりかなり小さい。したがって、制御圧力ＰCの平均レベルは、基本的に、ＰＷＭ弁で制御される目標変数である。
【０００６】
いくつかの実施形態では、ソレノイド弁は、出力圧力で所望の変化を生じさせるために、ソレノイド励磁について予めプログラムされたレベルを使用したマイクロプロセッサによって制御できる。これら予めプログラムされたレベルは、発見的な規則（ヒューリスティックなルール）によって決定される。しかしながら、予めプログラムされたソレノイド弁制御システムでは、操作中にそれらの予めプログラムされた規則を、再較正（再キャリブレーション；ｒｅｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）かつ補正することができない。ソレノイド弁制御システムが、ソレノイド弁への入力を行うが、ソレノイド弁出力を測定するセンサが備えうるフィードバック情報を好ましく利用することができない。よって、上述のようなソレノイド弁制御システムは、"開ループ"として特徴付けられるのである。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、開ループシステムにおいて、一度、規則（命令）がマイクロプロセッサ又は他のロジックコントローラにプログラムされると、開ループシステムは、プログラムされた制御レベルとソレノイド弁圧力の出力との間の関係が適当に較正されていると強制的にみなして、時間、温度及び他の変数を変えないのである。たとえ較正が、当初は正確であっても、時間とともに、部品の磨耗、作動液の劣化、システム挙動特有の非線形性、及び他の要因によって、正確さが減じられる。さらに、開ループシステムでは、作動液圧の変化、圧力脈動、及び非線形システム挙動に寄与する他のシステム変数により、作動中に固有誤差が起こりがちである。
【０００８】
ＰＷＭ弁のオン／オフ特性及びパルス周波数で起こる振動のため、ＰＷＭ弁を使用するシステム（若しくは系）は、非線形挙動や温度のようなシステムの動作条件の変化によって起こる効果の影響を、特に受けやすい。
【０００９】
したがって、そのようなシステムの非線形挙動を考慮するようにしたＰＷＭ弁の圧力制御システムが必要であり、制御システムを、動作条件の変化に調整させることができることが望ましい。本発明の教示によって、上述の制約を克服し、それによってＰＷＭ弁制御システムを改善する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
ＰＷＭ弁液圧制御システムが、ここに開示されている。一実施形態では、フィードバック制御システムが、圧力命令信号および圧力フィードバック信号を入力するコントローラを含んでいる。このコントローラが、圧力命令信号および圧力フィードバックに応答したデューティサイクル制御信号を発生し、このデューティサイクル制御信号が、ＰＷＭドライバに出力される。そして、このＰＷＭドライバが、次々と供給される駆動信号をＰＷＭ弁に出力する。さらに、ＰＷＭ弁は、供給圧力Ｐｓで流体を受け取り、かつ、戻り圧力Ｐｒで流体戻り要素に接続される。ＰＷＭ弁が、制御圧力Ｐｃで流体を負荷に供給する。圧力センサがＰｃを測定し、コントローラにより入力された圧力フィードバック信号を出力する。
【００１１】
他の実施形態では、入力プロセッサが、圧力命令信号および圧力フィードバック信号を入力し、コントローラに処理信号を出力する。圧力センサと入力プロセッサとの間に平均化フィルタが挿入されている。入力プロセッサが、スケーリング処理（拡大処理、拡張処理）、アナログ−デジタル変換、誤差信号の演算、その他の処理のための機能のような信号処理を実行する。
【００１２】
他の実施形態によれば、リミットロジックプロセッサが、コントローラからデューティサイクル制御信号を入力し、デューティサイクル制御信号を、修正するためにコントローラの方へ戻すためのリミットロジック演算を実行する。例えば、リミットロジックプロセッサは、いつデューティサイクル制御信号が選択されたリミット値に近づいたかの時間の検出が可能である。リミット値が検出されると、コントローラ内の積分器の出力が、リミットロジックプロセッサによって一定値に設定され、それによってインテグラルワインドアップ又は他の不安定さを防止するのである。
【００１３】
他の形態も開示されており、そこでは、フィードバック制御システムがさらに、入力プロセッサからの信号を入力し、コントローラへ補償信号を出力するように接続される補償器を含んでいる。補償器はさらに、作動液温度を示す温度信号のような外部入力を受け取る。補償器は、圧力フィードバック信号中の非線形性を補償し、かつ、圧力フィードバック信号の線形補償を修正するための信号処理を実行する。このように、フィードバック制御システムのモードが、外部入力に少なくとも部分的に応答し、補償器によって選択的に実行される。
【００１４】
他の実施形態では、入力プロセッサから信号を入力するように接続された複数のコントローラを含んでいる。コントローラの出力がスイッチングロジックプロセッサに接続される。圧力フィードバック信号、外部入力、及び任意のセンサから得られる入力に基づいて、スイッチングロジックプロセッサが、ＰＷＭドライバに与えられる複数のコントローラからのコントローラ出力を選択する。このように、フィードバック制御システムのための操作モードは、スイッチングロジックプロセッサに与えられる入力に応答して、スイッチングロジックプロセッサによって選択的に実行される。
【００１５】
さらに、他の実施形態は、複数のコントローラと、複数のフェーズインフィルタ及びフェーズアウトフィルタを含む。各コントローラは、関連し対応するフェーズインフィルタ又はフェーズアウトフィルタに接続される。一例では、フェーズインフィルタとフェーズアウトフィルタは、入力プロセッサから信号を入力し、バンドパス周波数ろ過信号を、関連かつ対応する各コントローラに出力するようにされる。前記コントローラによって発生されたデューティサイクル制御信号が、ＰＷＭドライバによって入力され、かつ合成される。例えば、フィードバック制御システムが、第１コントローラＡ及び第２コントローラＢを備える場合には、フェーズインフィルタＡが、コントローラＡに高周波帯域信号を出力することができ、また、フェーズアウトフィルタＢが、コントローラＢに低周波帯域信号を出力することができる。デューティサイクル制御信号は、両周波数の帯域間で、フィードバック制御を可能にするＰＷＭドライバによって混合される。外部入力が、フェーズイン及びフェーズアウトフィルタに供給され、これらフィルタによって処理される信号を、選択的に修正する。
【００１６】
一実施形態では、制御圧力Ｐｃ対デューティサイクル（Ｐｃ対ＤＣ）を再較正するための方法を提供する。再較正されたＰｃ対ＤＣは、経時変化、温度、及び他の変数によって起こる変数の変更にかかわらずにフィードバック制御システムの性能を維持するために、フィードバック制御システムの特性を更新するために使用される。
【００１７】
開示されたシステムの上記特徴およびその他の特徴が、より詳細に以下記載される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下を通じて、実施形態及び変形例が、本発明の概念の利用及び実行を説明する目的のために記載されている。例示的な記載は、ここに開示された概念の範囲を制限するようなものより、むしろ、発明の概念の例を示すものと理解されるべきである。
【００１９】
ＰＷＭ弁フィードバック制御システム：
ＰＷＭ弁モデル２００のブロック図が、図２に示されている。下述のように、図２に示された要素及び相互作用部が、入力電流Ｉによって駆動されると、ＰＷＭ弁（例えば、図１のＰＷＭ弁１００）の出力圧力Ｐｃに影響を与える例示的な効果を示す。この例示的な効果が、ＰＷＭ弁の、動的かつ非線形な挙動に影響を与える。
【００２０】
入力電流Ｉが、ＰＷＭ弁のコイル（例えば、図１の従来技術のＰＷＭ弁１００のコイル）に供給されると、電磁気力２０２が、アーマチャ（例えば、図１のアーマチャ１０２）に与えられる。"合成力"要素２０４は、アーマチャ上で作用する力の合成（加え合わせ）を示す。電磁気力２０２に加えて、合成力要素２０４はさらに、（例えば図１のスプリング１０８により付与されるような）スプリング力２０６と（さらに下記に詳述される）動的な液体の力２０８を受ける。合成力要素２０４は、アーマチャを移動させるアーマチャ上の真の力を示している。アーマチャの動きが、弁動力要素２１０によって示されており、このアーマチャの動きが、コイル内に電磁誘導電流を創出する。このことは、弁動力要素２１０から電磁気力２０２へのフィードバック線２１２によって示されている。
【００２１】
弁動力要素２１０によって創出されるアーマチャの力は、流体圧縮効果要素２１４を介して流体制御要素２１６（例えば、図１のボール１０４）に作用するように伝達される。流体圧縮効果要素２１４によって修正されるようなアーマチャの力は、流体の圧縮性によって生じる非線形効果を示す。流れ及び外乱効果要素２１８は、（例えば、図１の貫通ポート１１２、１１４及び１１６を介して）ＰＷＭ弁へ、かつ、ＰＷＭ弁からの流体の流れを示す。流体制御要素２１６は、（流体圧縮効果２１４並びに流れ及び外乱効果２１８によって修正されるような）弁動力要素２１０から受ける力に応答する。流体制御要素２１６からの流体出力は、容量遅れ要素２２０によって修正される。容量遅れ要素（Ｖｏｌｕｍｅ  Ｌａｇ  Ｅｌｅｍｅｎｔ）２２０は、流体を受けるシステム内の流体の容量による、圧力応答における遅れを示す。制御圧力Ｐｃは、容量遅れ要素２２０の出力により発生される。
【００２２】
フィードバック線２２２は、動的な液体の力２０８を合成力要素２０４へ伝送する。動的な液体の力２０８の大きさは、制御圧力Ｐｃと流体制御要素２１６の有効面積との積に比例する。一例を挙げると、流体制御要素２１６の有効面積は、フィードバック線２２２を介した制御圧力Ｐｃを受けるボール１０４（図１）の面積である。
【００２３】
駆動電流Ｉに応答したＰＷＭの複雑な動作から、当業者は、フィードバックループを設計するためには、ＰＷＭ弁が、ＤＣゲイン又は線形伝達関数としてモデル化することがされえないことを理解するであろう。上記の複雑な動作によれば、伝統的な比例制御方法では、制御の不安定さや、鈍くなった反応速度のような不都合な出力なしでは、ＰＷＭ弁フィードバック制御システムのために、ＰＷＭ弁を容易に動作できないのである。本発明の教示は、ＰＷＭ弁のための、従来技術のフィードバック制御方法の上記制限を克服する。
【００２４】
既に述べたように、常閉（通常は閉じられている）のＰＷＭ弁が、例示の目的で前述の記載に使用されてきたけれども、本発明の方法及び装置は、常開の（通常は開かれている）ＰＷＭ弁へも同様に適用される。
【００２５】
図３は、本発明の教示の一実施形態に従うフィードバック制御システム３００を例示するブロック図である。図３に示されているように、例示的なフィードバック制御システム３００は、圧力命令要素３０２、コントローラ３０４、ＰＷＭドライバ３０６、ＰＷＭ弁３０８、流体供給要素３１０、流体戻り要素３１２、負荷３１４及び圧力センサ３２６を含んでいる。圧力命令要素３０２が、圧力命令信号をコントローラ３０４に出力する。さらにコントローラ３０４が、圧力センサ３１６からの圧力フィードバック信号を入力する。そして、コントローラ３０４が、デューティサイクル制御信号を、ＰＷＭドライバ３０６に出力する。ＰＷＭドライバ３０６は、パルス化された駆動電流Ｉを、ＰＷＭ弁３０８に供給する。ＰＷＭ弁３０８が、流体供給要素３１０に作用するように接続される。そして、流体供給要素３１０は、流体に与えられた供給圧力Ｐｓで流体を供給し、さらに流体戻り要素３１２へと流体を供給する。流体戻り要素３１２の圧力Ｐｒは、流体供給圧力Ｐｓよりも低く、かつ、いくつかの実施形態では略ゼロである。ＰＷＭ３０８は、制御圧力Ｐｃで負荷３１４に制御流体を供給する。一実施形態では、負荷３１４は、自動トランスミッションにおけるクラッチ機構を含む。制御圧力Ｐｃは、圧力センサ３１６によって測定される。圧力センサ３１６は、（制御圧力Ｐｃに代表される）圧力フィードバック信号をコントローラ３０４に出力する。
【００２６】
いくつかの実施形態では、コントローラ３０４は、組み込まれたデジタルコントローラ、マイクロプロセッサ、マイクロコントローラ又はコンピュータ処理ユニット（ＣＰＵ）のようなデジタルユニットを使いながら実行される。他の実施形態で、アナログ信号処理の電子回路が用いてもよい。図３では、コントローラ３０４が、Ａ／Ｄ及びＤ／Ａコンバータ、信号スケーリング（信号拡張）アンプ、平均化フィルタ等（不図示）を含んでいる。一実施形態では、コントローラ３０４が、デューティサイクル制御信号をＰＭＷドライバ３０６に入力することによって、ＰＷＭドライバ３０６を制御する。ある一定の制御則に従って動作しながら、コントローラ３０４は、圧力命令要素３０２から受け取った圧力命令信号と、圧力センサ３１６から入力された圧力フィードバック信号に応答したデューティサイクル制御信号を発生する。そして、ＰＷＭドライバ３０６は、駆動電流Ｉを供給する。この駆動電流Ｉは、コントローラ３０４から受け取られたデューティサイクル制御信号に応答したパルスレートおよびパルス幅で、パルス化される。液圧システムエンジニアリングおよび設計の当業者は、"ピークおよびホールド"ドライバのような、ＰＷＭドライバの多くのタイプがあること、そして本発明の教示内容が、すべてのこのようなＰＷＭドライバを利用しながら、実施されることを理解するであろう。
【００２７】
ＰＷＭ弁３０８は、ＰＷＭドライバ３０６から受け取られた駆動電流Ｉに応答する。ＰＷＭ弁３０８が、駆動電流Ｉに応答し、流体供給要素３１０から入力流体を受け取り、戻り流体を流体戻り要素３１２へ与え、そして、制御流体を特定の制御圧力Ｐｃで負荷３１４へ供給する。上述のように、ＰＷＭ弁３０８は、バイナリモードで動作し、制御圧力Ｐｃが、コントローラ３０４から出力されるデューティサイクル制御信号と、駆動電流Ｉに応答したレート及びデューティサイクルで、ＰｓおよびＰｒにそれぞれ対応する高値（Ｈ値）および低値（Ｌ値）間を、切り替える。実施例のいくつかにおいて、パルスレートが１００Ｈｚで、負荷３１４が自動トランスミッション内のクラッチを含んでいるならば、このクラッチの機構は、多くのパルスサイクルに対応した時間周期に渡って反応することになるであろう。
【００２８】
下述の実施形態では、典型的なコントローラのタイプ（即ち、比例積分（ＰＩ）のフィードバックコントローラ）が記載されている。しかし、フィードバックシステムの当業者は、ここでの教示内容に拘束されることなく、以下のもの、すなわち、すべてのタイプのＰＩコントローラ、すべてのタイプのＰＩＤコントローラ、補償設計及び／又はゲインスケジューリングのタイプを持つコントローラ、ディスクリート部品、アナログ、及びイベント駆動コントローラの、すべて若しくはこれらの組み合わせのタイプを含む、多くのタイプのコントローラを使用しながら実行されることを理解するであろう。
【００２９】
ＰＷＭ弁フィードバック制御システム内の平均化フィルタ及びリミットロジックプロセッサの実行：
図４は、本発明の教示内容に従って、作製されたフィードバック制御システム４００のブロック図である。一実施形態では、入力プロセッサ４０２が、圧力フィードバック信号を入力するために、圧力センサ３１６に直接接続される。さらなる実施形態では、平均化フィルタ４０６が、現フィードバック信号の平均化された値を、入力プロセッサ４０２に与える。さらに他の実施形態では、機能的に等価の平均化フィルタ要素（不図示）が、入力プロセッサ４０２の内部またはコントローラ３０４の内部に含まれるようにしてもよい。
【００３０】
ＰＷＭ弁３０８から出力される制御圧力Ｐｃは、選択されたパルス周波数Ｆｐｗｍで、ＰｓとＰｒとの間において変化する。Ｆｐｗｍの周波数は、１００Ｈｚに等しい（さらに数Ｈｚから数百Ｈｚの周波数が汎用されている）。最も多い応用例のためには、負荷３１４が、Ｆｐｗｍよりかなり小さな周波数においてのみに反応する。そのため、Ｆｐｗｍの複数のサイクルにわたって平均化されたＰｃの平均値に対してのみ感度がよい。したがって、Ｐｃの平均値を制御することが望まれるのである。平均化フィルタ４０６が、圧力フィードバック信号の平均値を、入力プロセッサ４０２へ与えることにより、当該要求に応えることを容易にする。
【００３１】
制御システムの反応に利点をもたらす最大周波数が、"Ｆシステム（Ｆｓｙｓｔｅｍ）"として設計される。平均化フィルタ４０６が、Ｆシステムより大きく、良好に定められたＦｐｗｎより小さいカットオフ周波数を持つべきである。さらに、平均化フィルタが、フィードバック制御システム４００を不安定にさせるのに十分な、遅れ又は位相シフトを生じさせるべきではない。平均化フィルタ４０６は、平均化フィルタの設計技術の当業者に良く知られた様々な方法を用いながら実行される。これらの方法は、制約されることなく、アナログフィルタ回路やデジタル信号の平均を出力するデジタル信号処理方法を含んでいる。
【００３２】
ここで記載された実施形態のそれぞれ及びすべてのために、たとえ、平均化フィルタ又は単一のフィルタが図面に明示されていなくても、本発明の教示内容に従い、一つ又はそれ以上の平均化フィルタが含まれるようにすることが可能である。
【００３３】
入力プロセッサ４０２は、信号拡張（信号スケーリング）及びＡ／Ｄ変換のような処理機能を実行する。また、入力プロセッサ４０２は、圧力命令信号と圧力フィードバック信号に基づいて、誤差信号を演算する。誤差信号は、圧力命令信号および圧力フィードバック信号の両方を別個の信号として、コントローラ３０４に出力する。そして、コントローラ３０４は、その内部で、フィードバック制御処理のための誤差信号を演算する。簡潔には、本願実施例のコントローラ３０４が、比例積分（ＰＩ）コントローラを含んでいる。例示のＰＩコントローラは、先に述べた関連特許出願の、発明の名称が、閉ループ弁をベースとする伝達制御アルゴリズムである、２００４年６月２２日に出願された米国出願１０／８７４，１３３号（イートン社の参照番号はＴＢＤである。）に記載されている。この関連出願は、譲受人によって通常は所有されており、液圧システム用のＰＩフィードバックコントローラを教示するために、あたかもこれまでのところに十分に記載されているかのように、参照することで本明細書に十分組み込まれるものである。フィードバック制御の設計及び製造の当業者は、本発明の教示を、他のフィードバックコントローラ（例えばＰＩＤコントローラ）に使用することが可能である。
【００３４】
一実施形態において、コントローラ３０４が、ＰＷＭドライバ３０６及びリミットロジックプロッセッサ４０８へ、デューティサイクル制御信号を出力するリミットロジックプロセッサ４０８は、"インテグラルワインドアップ"（"インテグラルワインドアップ"とは、フィードバック制御システムの当業者に周知であるような積分器を備えるフィードバックコントローラについて起こる問題である。）、リミットサイクル出力（ここで、デューティサイクルがＰｃの最大値および最小値を発生するリミットに近づく。）、及び他のフィードバック制御能力に対して害を与える挙動に係る作用から保護される。リミットロジックプロセッサ４０８の出力は、コントローラ３０４にフィードバックされ、さらなる制御を、さらに詳細に以下述べるようなデューティサイクル制御信号に出力する。他の実施形態では、リミットロジックプロッセッサ４０８の機能が、コントローラ３０４に含まれる（不図示の）等価のリミットロジック要素によって実行されるようにしてもよい。
【００３５】
リミットロジックプロセッサ４０８は、ａ）誤差信号とデューティサイクル値がインテグラルワインドアップを防止するために判定される例外ロジックと、ｂ）デューティサイクルの制御信号上における積分処理の量的な効果を減じる（例えば、積分処理のゲインを減じることにより）ための積分トリムロジックと、ｃ）デューティサイクル制御信号が選択されたリミットよりも超える（オーバーシュート）又は下回る（アンダーシュート）ことを防止するためのリミットロジックと、ｄ）リミットロジック処理の起動又は停止に基づくブール論理とを含む。リミットロジックプロセッサによって実行される機能が、ａ）閉ループ圧力制御の全体にわたって安定性を維持すること、ｂ）閉ループ圧力制御システムの性能仕様と一致させること、ｃ）すべての負荷条件及び環境下において、制御圧力のトラッキング又は調整を成し得ること、ｄ）ＰＷＭ値の異なるタイプを備えて動作する一般の制御システムを提供すること、ｅ）センサの変数、要素の変数、他の、システム又は動作の変数に依存しない（動作の変数から独立した）所望システムの性能を達成すること、という利益をもたらす効果を持つ。
【００３６】
一実施形態において、次のリミットロジックの例が採用される。
例外条件１：
「デューティサイクルが、デューティサイクル最大値より大きく、かつ、誤差が０より大きいならば、そのとき、積分処理出力を一定値にすること。」
（ＩＦ（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅ＞ＤＣｍａｘ）ＡＮＤ（ＥｒｒｏｒＳｉｇｎａｌ＞０），ＴＨＥＮ  ＳＥＴ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｏｕｔｐｕｔ＝Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖａｌｕｅ.）
デューティサイクル（すなわち、デューティサイクル制御信号のパルス率によって分割されるパルス幅）が、選択されたデューティサイクル最大値（ＤＣｍａｘ、この値が、下記のように、Ｐｃが最大値に到達する箇所におけるデューティサイクルを含む。）を超え、かつ、誤差信号（すなわち、圧力命令信号および圧力フィードバック信号に起因する誤差信号）がゼロより大きい場合に、コントローラ３０４（図４）によって実行される積分処理が一定値に設定され、インテグラルワインドアップを防止する。例えば、コントローラ３０４の（不図示の）積分器の出力が一定値に設定されるのである。例えば、積分器への入力がゼロに設定される（すなわち、ゲート回路のような電子回路を使って実行される）場合に、積分器の出力が、積分器がゼロに設定される前に存在した一定値に設定される。例としては、積分器を持つＰＩコントローラが、本願明細書に組み込まれて本願の開示内容を成している上述の特許出願番号１０／８７４，１３３に記載されている。
例外条件２：
「デューティサイクルが、デューティサイクル最小値より小、かつ、誤差が０より小ならば、そのとき、積分処理出力を一定値にすること。」
（ＩＦ（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅ＜ＤＣｍｉｎ）ＡＮＤ（ＥｒｒｏｒＳｉｇｎａｌ＜０），ＴＨＥＮ  ＳＥＴ  Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  Ｐｒｏｃｅｓｓ  Ｏｕｔｐｕｔ＝Ｃｏｎｓｔａｎｔ  Ｖａｌｕｅ.）
すなわち、デューティサイクル（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅ）が、選択されたデューティサイクル最小値（ＤＣｍｉｎ、このＤＣｍｉｎは、以下詳述されるように、最小値に達する所のデューティサイクルを含む。）よりも小さく、かつ、上記ＥｒｒｏｒＳｉｇｎａｌがゼロよりも小さい場合に、コントローラ３０４（図４）によって実施される積分処理が、上記例外条件１を参照し上述されたような一定値に設定されるのである。
【００３７】
ここに記載される実施形態のそれぞれ及びすべてに関し、たとえリミットロジックプロセッサ又は単なるプロッセサが図面に明らかに図示されていないとしても、一つ又はそれ以上のリミットロジックプロセッサが本発明の教示に従って含まれる。
【００３８】
ＰＷＭ弁フィードバック制御システム内の補償器の実行：
図５は、本発明の教示に従って作製されるフィードバック制御システム５００の実施形態を示す。フィードバック制御システム５００が、入力プロセサ４０２の出力を受け取り、かつ、この出力を、コントローラ３０４に入力される "補償"出力（以下に詳述される）を供給するようにされた補償器５０４を備えている。他の実施形態では、補償器５０４またはこれと機能的に等価な要素が、入力プロセッサ４０２又はコントローラ３０３内部に備えられている。さらに、以下に詳述されるように、外部入力要素５０２が、外部入力を補償器５０４に供給する。いくつかの実施形態では、補償器５０４が、フィードバック制御システム５００の"公知の非線形性"を補償する分析的に導出された式を用いながら信号処理を実行する。他の実施例では、補償器５０４が、非線形の補償を与えるために経験的に決定されたルックアップテーブルを使用する。いくつかの実施形態では、このような方法の組み合わせが、補償器５０４によって実行されている。以下詳述するが、こよのような補償器５０４の実行は、性能仕様および応答要求を満足するために、その他の線形コントローラ３０４の帯域を拡張するときに役立つ。
【００３９】
ＰＷＭ弁フィードバック制御システム内の補償器の実行：
図５は、本発明の教示に従って作製されるフィードバック制御システム５００の実施形態を示す。フィードバック制御システム５００は、入力プロセッサ４０２の出力を受け取り、かつ、コントローラ３０４に入力される（以下に詳述される）"補償"出力を供給する。他の実施形態では、補償器５０４またはこれと機能的に等価な要素が、入力プロセッサ４０２又はコントローラ３０４の内部に含まれている。さらに、以下に詳述するように、外部入力要素５０２が、外部入力を補償器５０４へ供給する。いくつかの実施形態では、補償器５０４が、フィードバック制御システム５００の"公知の非線形性"を補償する分析的に導出された式を用いて信号処理を実行する。他の実施形態では、補償器５０４が、実験的に決定されたルックアップテーブルを使用する。いくつかの実施形態では、このような方法の組み合わせが、補償器５０４によって実行される。以下詳述するが、補償器５０４の実行は、性能仕様及び応答要求を満たすために、他の線形コントローラ３０４の帯域を拡張（スケーリング）するときに役に立つ。
【００４０】
作動液システムにおける公知の非線形性の一つは、流れの非線形性である。これは、流体の圧力変数の平方根に対する流体の流れ変数（ｆｌｏｗ  ｖａｒｉａｂｌｅ）に関する。ベースとされる制御則α（ｔ）を導出するための手順例が、次の段落に示された式によって示される。
【００４１】
下記の式１は、ＰＷＭ弁１００（図１）の制御ポート１１４から流れる流体のような流体の流れＱ（ｔ）と制御圧力Ｐｃ（ｔ）との関係を示す。
【数３】
2008215611.tif 000003
（ρは流体密度、α（ｔ）は非線形制御則、Ｐｒは戻り圧力、Ｋｓｅｒｖｏは順方向のパスゲインである。式１に基づいて、下記に示された式２が導出される。）
【数４】
2008215611.tif 000004
（Ａは断面積（例えば、図１の制御ポート１１４の面積）、Ｋｐは比例ゲイン、Ｐｒｅｆ（ｔ）は参照圧力（例えば、Ｐｒｅｆ（ｔ）は、圧力命令信号に応答した供給圧力Ｐｓ又は命令圧力Ｐｃｍｄである。）である場合に、Ｋｉは積分ゲインであり、かつ、ＮＬＴｅｒｍの式は、変数Ｐｃ（ｔ）とＰｒｅｆ（ｔ）の非線形関数である。そして、ＮＬＴｅｒｍの式は、変数Ｐｃ（ｔ）とＰｒｅｆ（ｔ）の、二次又はそれより大きい次元の関数である。）なお、ＮＬＴｅｒｍの式を決定する方法は、以下詳述する。
【００４２】
一実施形態では、変数Ｐｃ（ｔ）及びＰｒｅｆ（ｔ）の関数としての、ＮＬＴｅｒｍの式が、測定データをフィードバック制御システム（例えば、図５のフィードバック制御システム５００）又はその要素（例えば、ＰＷＭ弁３０８）で得るための実験的な測定を実行することにより決定される。例えば、測定データを得るための一方法では、フィードバック制御システム５００が、開ループ条件で動作される。開ループ条件では、コントローラ３０４が、圧力フィードバック信号を用いることなく、時間変更の入力デューティサイクル信号（例えば、デューティサイクルステップ（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅＳｔｅｐ（ｔ））としてここに参照されるステップ関数）を、ＰＷＭドライバ３０６（図５）へ与える。デューティサイクルステップ（ｔ）（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅＳｔｅｐ（ｔ））は、Ｐｒｅｆ（ｔ）のうち選択された値である。結果として得られたＰｃ（ｔ）は、デューティサイクルステップ（ｔ）（ＤｕｔｙＣｙｃｌｅＳｔｅｐ（ｔ））の増幅を変更するために、圧力センサ１６（図５）によって測定される。これらの測定データは、フィードバック制御システム設計の当業者に周知の方法によって処理され、前記測定データの他の関数表現またはルックアップテーブルを生じさせる。測定データは、式２に従って分析され、制御則α（ｔ）及びＮＬＴｅｒｍの式を得る。
【００４３】
他の実施形態では、制御則α（ｔ）及びＮＬＴｅｒｍが、変数Ｐｃ（ｔ）及びＰｒｅｆ（ｔ）の分析的に導出された関数によって表される。ここで、分析的に導出された関数は、測定データに対する近似的なフィットに従って決定される。他の実施形態では、制御則α（ｔ）及びＮＬＴｅｒｍが、変数Ｐｃ（ｔ）及びＰｒｅｆ（ｔ）の区分的な線形関数によって表される。ここで区分的な線形関数は、測定データの近似によって決定される。さらに、制御則α（ｔ）及び（例えば、フィードバック制御システム要素の物理モデルに基づく分析的に導出されるような）ＮＬＴｅｒｍが、本発明の教示内容の範囲内で使用される。フィードバック制御システムの当業者が、これらの教示内容から容易に理解するように、（式２の平方根の式で示されたような）分析的な平方根の流れの非線形性が、補償器５０４及びコントローラ３０４（図５）によって実行される制御則α（ｔ）の一部として組み込まれる。このようにして、式２を参照して表現された教示内容が、流れの非線形性のような分析的表現を持つ公知の非線形性が、閉ループフィードバック制御システムのための制御則を少なくとも一部として決定するためにどのようにして使用されるかを示している。
【００４４】
他の実施形態では、外部入力が、外部入力要素５０２によって、補償器５０４に供給される。外部入力が、（線形もしくは非線形の）信号処理を選択的にイネーブルとするために使用される。この信号処理は、流体密度、バルク係数、その他の液圧流体の変動によって導引される温度のような効果、作用を補償するものである。これらの外部入力は、補償器５０４のための操作の"モード（態様）"を選択的に実行することに使用される。例えば、液体の流体の温度を示す外部入力が、（不図示の）温度センサから与えられる。この液体温度の入力が、流体の温度と、流体の特性（例えば、流体密度またはバルク係数）との間の関係を決定する明確な式を用いて使用され、分析的な補償機能またはアルゴリズムを導く。分析的な機能又はアルゴリズムは、流体の測定温度に応答して補償器によって選択的に実行される。例えば、温度が選択的なスレショルドを超える場合に、第１の分析機能又はアルゴリズムが実行され、一方、温度が選択的なスレショルドを超えない場合には、第２の分析機能又はアルゴリズムが実行される。他の実施形態では、（不図示の）ルックアップテーブル又は（不図示の）ゲインスケジュールテーブルが、複数のルックアップテーブル又はゲインスケジュールテーブルから選択され、外部入力に応答して、演算モードを選択的に実行する。例えば、ルックアップテーブル又はゲインスケジュールテーブルが、補償器に影響を与える流体の測定温度に従って、補償器５０４によって選択的に実行される。流体の温度が選択されたスレショルドよりも大きい場合に、第１のテーブルが実行され、一方、液体の温度がスレショルドよりも小さい場合には、第２のテーブルが実行される。ルックアップテーブルは、（例えば、圧力フィードバック信号、又は圧力フィードバック信号や圧力命令信号から演算された誤差信号のような）制御変数に適用される線形または非線形の信号処理関数を示すものである。その結果、補償器５０４が、制約なく、分析的な線形補償、分析的な非線形補償、経験的な線形補償および経験的な非線形補償のようなタイプの、補償についての一つ又はそれ以上のものを提供することができる。さらに、補償器５０４の演算のモードは、上述の例で示したように、外部入力要素５０２によって与えられる外部入力に応答して選択的に修正されるようにしてもよい。
【００４５】
ここで記載された実施形態のそれぞれ及びすべてについては、たとえ一つ補償器又は複数の補償器が明瞭に図面に示されていないとしても、一つ又はそれ以上の補償器が本発明の教示によって含まれている。
【００４６】
ＰＷＭ弁フィードバック制御システムにおける、コントローラ、スイッチングロジックプロッセサー及び付加的なセンサの実行：
図６は、複数のコントローラを含むフィードバック制御システム６００を示す。コントローラＡ ３０４Ａ及びコントローラＢ ３０４Ｂのコントローラの二つのみが図６に示されているが、フィードバック制御の設計および製造の当業者は、意図される数のコントローラが本発明の教示に従って使用可能であることを理解するであろう。
【００４７】
コントローラＡ ３０４Ａは、入力プロセッサ４０２からの入力を受け取り、かつ、スイッチングロジックプロセッサ６０２へ出力を供給する。コントローラＢ ３０４Ｂもまた、入力プロセッサ４０２からの入力を受け取り、かつ、スイッチングロジックプロセッサ６０２へ出力を供給する。コントローラＡ ３０４Ａ及びコントローラＢ ３０４Ｂからの入力を受け取ることに加えて、スイッチングロジックプロセッサ６０２は、外部入力要素５０２、圧力センサ３１６、センサＡ ６０４、センサＢ ６０６及びセンサＣ ６０８のうちの一つ又はいずれかの組み合わせによる入力を、さらに付加的に受け取ることできる。センサ信号Ａ ６０４が、ＰＷＭ弁３０８のセンサ信号Ａ（その属性をＡとする）を発生するために、センサＡ ６０４が、ＰＷＭ弁３０８に接続されている。例えば、属性Ａは、アーマチュア１０２またはコイル１０６（図１）の電流の流れの位置である。センサＢ ６０６は、ＰＷＭ弁３０８の流体の出力と結合している。これは流体のセンサ信号Ｂ（その属性をＢとする）を発生させるためである。例えば、属性Ｂは、流体温度または流体のバルク係数を含む。センサＣ ６０８は、負荷３１４に接続されている。これは、センサ信号Ｃ（その属性をＣとする）を発生させるためである。例えば、属性Ｃはピストンの位置（不図示）を含む。
【００４８】
一実施例において、コントローラＡ ３０４Ａ及びコントローラＢ ３０４ＢがセンサＢから受け取られる流体温度信号の入力に基づいてＰＷＭドライバ３０６へ出力を供給するかどうかを、スイッチングロジックプロッセッサ６０２が決定する。周知のように、流体温度は、バルク係数（すなわち、流体圧力と流体容積の減少との比）や粘性のような流体の属性に影響を与える。流体の属性が変化するので、ＰＷＭデューティサイクルの関数としての流体圧力Ｐｃの挙動が変化する。その結果、フィードバックコントローラの属性がそれに適合する。例えば、コントローラゲイン、補償、リミットロジック、パルスレートが、フィードバック制御システムの当業者にとって周知な方法に従って、流体温度に基づいてすべて修正されるようにされてもよい。このような修正は、例えば、流体温度に基づく、コントローラＡ ３０４Ａ又はコントローラＢ ３０４Ｂのいずれかを選択することによってなされる。代替の実施形態としては、流体温度が、外部入力要素５０２を介してスイッチングロジックプロセッサ６０２に提供されるようにしてもよい。外部入力要素５０２は、代替の温度センサ（不図示）から流体温度信号を入力することができる。コントローラのロジックについては、以下がその代表例である。
ロジック例１；
「流体温度がスレショルド温度より大きい場合は、コントローラ Ａ ３０４Ａを使用し、かつ、流体温度がスレショルド温度以下の場合は、コントローラ Ｂ ３０４Ｂを使用すること。」
（ＩＦ（Ｆｌｕｉｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＞Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ），ＴＨＥＮ（Ｕｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａ ３０４Ａ）；ａｎｄ  ＩＦ（Ｆｌｕｉｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ≦Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ），ＴＨＥＮ（Ｕｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｂ ３０４Ｂ））
【００４９】
他の実施形態では、スイッチングロジックプロセッサ６０２は、コントローラＡ ３０４ＡまたはコントローラＢ ３０４Ｂが、出力をＰＷＭドライバ３０６に供給するかどうかについて決定する。この決定は、フィードバック制御システム６００の他の演算条件を代表する外部入力要素５０２によって入力される信号に基づく。フィードバック制御システム６００は、自動トランスミッション制御システム（自動変速制御システム）の一部であり、例えば、（負荷３１４の属性に影響を与える）現ギア数に関する情報が、外部入力要素５０２から受け取られ、どのコントローラが選択されるか（すなわち、コントローラＡ ３０４Ａ又はコントローラＢ ３０４Ｂのいずれかが選択されるか）について決定するのに使用される。
【００５０】
スイッチングロジックプロッセサー６０２は、下記のようなロジック例２に示されるように、どのコントローラが使用されるかを決定するための入力の組み合わせを使用する。
ロジック例２；
「流体温度がスレショルド温度より大、かつ現ギア数が選択ギア数より大の場合は、コントローラ Ａ ３０４Ａを使用し、及び、流体温度がスレショルド温度以下であり、かつ現ギア数が選択ギア数より大の場合は、コントローラ Ｂ ３０４Ｂを使用すること。」
（ＩＦ（Ｆｌｕｉｄ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ＞Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ），ＴＨＥＮ  （Ｕｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ａ ３０４Ａ）；ａｎｄ  ＩＦ（Ｆｌｕｉｄ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ≦Ｔｈｒｅｓｈｏｌｄ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ），ＴＨＥＮ  （Ｕｓｅ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ Ｂ ３０４Ｂ））
【００５１】
他の実施形態では、圧力センサ３１６から出力される圧力信号が、スイッチングロジックプロセッサ６０２によって使用され、コントローラＡ ３０４Ａ又はコントローラＢ ３０４Ｂが、出力をＰＷＭドライバ３０６へ供給するために使用されるかどうかを決定する。例えば、圧力信号値の選択範囲で、コントローラＡ ３０４Ａが使用され、圧力信号値のその他の選択範囲で、コントローラＢ ３０４Ｂが使用される。
【００５２】
さらに他の実施形態において、スイッチングロジックプロセッサ６０２が、コントローラＡ ３０４Ａ又はコントローラＢ ３０４Ｂが、センサＡ ６０４から入力された信号によって表されるように、コイル１０６（図１）に流れる電流に基づくＰＷＭドライバ３０６に出力するために使用されるかどうかについて決定する。コイル１０６に流れる電流は、ＰＷＭドライバ３０６から受け取られた駆動電流と、アーマチュア１０２（図１）によって生じた誘導電流との組み合わせであるので、コイル１０６内の電流に従属する増幅および／または時間が、デューティサイクル制御信号にアーマチュア１０２が精確に追従しているかどうかを示すことができる。言い換えると、このことは、パルスレートまたは他のコントローラの属性の望ましい変化を示すものであり、この属性は、コントローラＡ ３０４Ａ又はコントローラＢ ３０４Ｂの出力のいずれかを選択することによって達成されうるパルスレート中の望ましい変化または他のコントローラの属性を示すものである。
【００５３】
他の実施形態によれば、負荷３１４の属性は、センサＣ ６０８によって測定される。一実施例では、負荷３１４が、（不図示の）ピストンを含む場合に、センサＣ ６０８が、ピストンの位置を表す信号を出力し、一方、この信号が、コントローラＡ ３０４Ａ又はコントローラＢ ３０４ＢがＰＷＭドライバ３０６への出力を供給するために使用されうるかどうかを決定するために、スイッチングロジックプロセッサ６０２によって使用される。
【００５４】
図６を参照して提供される上記実施例によって示されたように、スイッチングロジックプロセッサ６０２は、スイッチングロジックプロセッサ６０２に付加的に与えられる一つまたはそれ以上の入力信号に応答して、複数のコントローラからコントローラ出力を選択することができる。コントローラ出力の選択のためのロジックは、一つの入力信号、または入力信号の合成を用いる。
【００５５】
ＰＷＭ弁フィードバック制御システム中の複数のコントローラ、フェーズインフィルタ、及びフェーズアウトフィルタ：
図７は、複数のコントローラを含むフィードバック制御システム７００を示す。二つのコントローラ、すなわち、コントローラＡ ３０４Ａ及びコントローラＢ ３０４Ｂが示されているが、フィードバック制御の当業者は、任意の数のコントローラを、本発明の教示に従って使用する。
【００５６】
入力プロセッサ４０２が、入力をフェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４に供給する。フェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４は付加的に、外部入力要素５０２から入力を受け取る。フェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４は、さらに付加的に、図６を参照し上記のように、他のセンサ（不図示）から入力を受け取る。そして、出力信号が、フェーズインフィルタ７０２からコントローラＡ ３０４Ａへ出力される。同様に、出力信号が、フェーズアウトフィルタ７０４からコントローラＢ ３０４Ｂへ与えられる。ＰＷＭドライバ３０６は、フェーズインフィルタ７０２とフェーズアウトフィルタ７０４の両方から入力を受け取り、これらの入力は合算されるか、又は、ＰＷＭドライバ３０６によって合成され、ＰＷＭ弁３０８に与えられる駆動電流信号Ｉを発生する。
【００５７】
一例によれば、コントローラＢ ３０４Ｂに対するフェーズインフィルタ７０２によって与えられる信号の大きさが減少するにつれ、コントローラＡ ３０４Ａに対するフェーズインフィルタ７０２によって与えられる信号の大きさが増大する。そして、この逆も成り立つ（コントローラＢ ３０４Ｂに対するフェーズインフィルタ７０２によって与えられる信号の大きさが増大するにつれ、コントローラＡ ３０４Ａに対するフェーズインフィルタ７０２によって与えられる信号の大きさが減少する）。一例では、フェーズインフィルタ７０２は、ハイパス周波数フィルタ（不図示）を含むとともに、フェーズアウトフィルタ７０４は、ローパス周波数フィルタ（不図示）を含む。当該場合においては、ハイパス周波数フィルタ及びローパス周波数フィルタが、両フィルタの出力の合計が、入力プロセッサ４０２からフェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４への入力を含む周波数間の単一ゲインの機能であるように設計される。コントローラＡ ３０４Ａ及びコントローラＢ ３０４Ｂからの出力信号が、フェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４のそれぞれから入力される信号に応答する。その結果、コントローラＡ ３０４Ａ及びコントローラＢ ３０４Ｂから入力される信号のＰＷＭドライバ３０６によって得られる合算が、高い周波数に対するコントローラＡ ３０４Ａに、そして低い周波数に対するコントローラＢ ３０４Ｂに対して、ローパスフィルタ及びハイパスフィルタのカットオフ周波数が重複する範囲において滑らかに遷移しながら応答する。一例に従うと、略８から１２Ｈｚの周波数領域で重複しつつ、ローパスフィルタが、１０Ｈｚよりも小さい周波数をパスし、一方、ハイパスフィルタが、１０Ｈｚより大きい周波数をパスする。
【００５８】
他の実施形態によれば、外部入力要素５０２（図７）、圧力センサ３１６（図６）、センサＡ ６０４（図６）、センサＢ ６０６（図６）及びセンサＣ ６０８（図６）の付加的な入力が、フェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４に与えられる。図６を参照しながら上述したように、これらの付加的な入力は、フェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４（図７）内のスイッチングロジックに関連して用いられ、コントローラＡ ３０４Ａ及びコントローラＢ ３０４Ｂのそれぞれによって受け取られる入力を選択的に修正する。一実施形態では、負荷３１４が自動トランスミッション内のクラッチ機構を含む場合に、ギア数の信号が外部入力要素５０２によって入力される。この場合には、選択されたギア数に基づくスイッチングロジックが、フェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４内で実行される。このスイッチングロジックは、例えば、フェーズインフィルタ７０２のための「１」のゲイン及びフェーズアウトフィルタ７０４のための「０」のゲインを選択する。これによって、選択されなかったギア数に対してアクティブなバンドパスフィルタを停止するようにする。他の実施形態は、図６を参照して上記したような他の付加的な入力を実行する。
【００５９】
ＰＷＭ弁フィードバックを更新するための再較正方法の実行
選択された演算条件（例えば、パルスレート、ＰＷＭドライバ、Ｐｓ及びＰｒ）のために、ＰＷＭ弁３０８（図３乃至７および図９）が、平均Ｐｃ出力対デューティサイクル制御信号（Ｐｃ対ＤＣとする）のための特徴的な反応曲線を呈する。ここでは、"Ｐｃ"が、パルスサイクルの選択数より大きい平均値を含む。ＰＷＭ弁の出力圧力対デューティサイクル（Ｐｃ対ＤＣ）のプロットが、図８に示されている。理想的には、Ｐｃ対ＤＣは、温度、時間、経時劣化その他の変数によっては変化しない。
【００６０】
ＰＷＭ３０８の予備較正（ｐｒｅ−ｃａｌｉｂｒａｔｉｏｎ）が、それぞれ図３から図７を参照して記載したフィードバック制御システム３００、４００、５００、６００及び７００のようなフィードバック制御システム内の設定の前に実行されうる。コントローラ、補償器、ゲインスケジュールテーブル、ルックアップテーブル、スイッチングプロセッサ、フェーズインフィルター及びフェーズアウトフィルターその他のここで開示されているものが、予備的に較正されたＰｃ対ＤＣのプロットに応答するように調整されている。Ｐｃ対ＤＣのプロットが仮に変更されない場合には、フィードバック制御システムは、さらなる調整を行うことなく初期の性能レベルを維持するであろう。しかし、実際上、試験結果により、ＰＷＭ弁に対するＰｃ対ＤＣのプロットが、経時劣化その他の要因によって変化することが示されている。例えば、これらの変数が、最大ＤＣ及び最小ＤＣ（図８の"ＤＣｍａｘ"及び"ＤＣｍｉｎ"）における変数を含み、そこでは、Ｐｃ対ＤＣのプロットが、リミット値、曲線（例えば、図８の曲線Ａ８０２、Ｂ８０４及びＣ８０６）の変化部、変曲部（例えば、図８の偏向部ＡＢ８０８、ＢＣ８１０）の地点における変化部に一致している。
【００６１】
図９は、図３から図７を参照して上述されたフィードバック制御システム３００、４００、５００、６００及び７００のようなフィードバック制御システムの中のＰＷＭ弁３０８に対するＰｃ対ＤＣの再較正の処理を得るために使用可能な再較正システム９００のブロック図である。図９で示されるように、演算処理ユニット（ＣＰＵ）９０２が、圧力命令要素３０２（図３乃至図７）に組み込まれている。そして、デューティサイクル制御信号が、ＰＷＭドライバ３０６に出力されている。また、デューティサイクル制御信号が、ＤＣ値の選択範囲において掃引（スイープ）されており、かつ、Ｐｃにおいて得られる変化が、圧力センサ３１６によって測定される。そして、圧力センサ３１６は、圧力信号をＣＰＵ９０２へ出力する。ＣＰＵ９０２は、選択された間隔にわたって圧力信号を平均化し（一方で、図４の平均化フィルタ４０６のような平均化フィルタが使用可能である。）、そして再プログラム可能なメモリ、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）等のようなメモリ（不図示）内に、Ｐｃ対ＤＣのプロット値を格納する。Ｐｃ対ＤＣのプロットの再較正は、フィードバック制御システムが稼動されない時間間隔の間に、実行される。再較正の時間を短縮するためには、ＤＣｍｉｎ及びＤＣｍａｘが特定のリミット（例えば１０％と９０％）の外側には存在しないことが知られているならば、ＤＣの掃引がそれに従って制限される。再較正時間を短縮するための他の方法は、変曲部が見つかるまでより大きなステップ（処理工程）を使用することである。変曲部の領域では、より小さなステップ（処理工程）がより精確に使用され、変曲部と変曲部との間の勾配部で、ＣＰＵ９０２による演算が行われる。
【００６２】
図１０は、Ｐｃ対ＤＣのプロットの再較正（ｒｅ−ｃａｌｉｂａｒａｔｉｏｎ）を実行する方法１０００を示す流れ図である。始めにステップ１００２において、ＣＰＵ９０２（図９）が、デューティサイクル命令掃引を発生する。デューティサイクル命令掃引は、ＰＷＭドライバ３０６（図９）に送られ、ステップ１００４が、ＰＷＭ駆動電流を発生するために実行される。ＰＷＭ駆動信号が、ＰＷＭ弁３０８（図９）に入力され、そしてステップ１００６が、ＰＷＭ弁の出力Ｐｃを発生するために実行される。ステップ１００８で、圧力センサ３１６（図９）がＰｃ値を測定し、そして、Ｐｃ信号がＣＰＵ９０２に出力される。ステップ１０１０で、Ｐｃ対ＤＣのプロット値がＣＰＵ９０２によって評価され、データがさらに必要かどうかを決定する。例えば、変曲部が同定される場合には、より多いデータが必要とされ、変曲部が起こるＤＣ値をより好適に配置させる。この場合において、変曲部の周りの付加的なデータの点が、付加的なデューティサイクル命令掃引を実行することによって得られる。十分なデータが得られたならば、当該方法は、ステップ１０１２に進み、そしてＰｃ対ＤＣの再較正がＣＰＵによって格納され、ステップ１０１４において、フィードバック制御システムが以下のように更新される。
【００６３】
上記のＰＣ対ＤＣプロットの再較正の基づいて、コントローラ、補償器、ゲインスケジュールテーブル、ルックアップテーブル、スイッチングロジックプロッセッサ、フェーズインフィルター、フェーズアウトフィルターその他上記されたものが、これらの要素に作用するような接続部（不図示）を通じて、ＣＰＵによって調整される。一実施例では、リミットロジックプロセッサ４０８（図４）が、図４を参照して上述したように、ＤＣｍａｘ及びＤＣｍｉｎのために更新された値を演算し、その更新された値をリミットロジックプロセッサ４０８に供給する。
【００６４】
他の実施形態では、コントローラ３０４（図３乃至図５）、３０４Ａ、３０５Ｂ（図６及び図７）、補償器５０４（図５）、スイッチングロジックプロセッサ（図６）、フェーズインフィルタ、フェーズアウトフィルタ（図７）は、ルックアップテーブル、ゲインスケジュールテーブル又はＰｃ対ＤＣに基づく他の処理に関連する格納されたデータを含んでいる。この場合には、ＣＰＵ９０２が、再較正の方法に基づいたテーブル値又は格納データを再演算する。以上をもって、列挙された要素による処理が、再較正の方法についてのこれらの実施例に従って調整される。
【００６５】
他の実施例では、スイッチングロジックプロセッサ６０２（図６）が、変曲部ＡＢ８０８及び変曲部ＢＣ８１０（図８）が生じる箇所におけるＰｃ値に基づいてスイッチングロジック処理を実行する。この場合には、ＣＰＵ９０２が、再較正に基づく上記Ｐｃ値を再演算し、そしてスイッチングロジックプロセッサ６０２によって処理されるスイッチングロジック演算のためのＰｃ値を更新する。
【００６６】
さらなる他の実施例では、フェーズインフィルタ７０２及びフェーズアウトフィルタ７０４（図７）が、ハイパスフィルタ及びローパスフィルタを実行するデジタルプロセッサを備える。フィルタのためのカットオフ周波数が、Ｐｃ対Ｄｃプロットで見つけられる勾配部および変曲部に応答して選択される。この場合には、ＣＰＵ９０２が、再較正に応答したカットオフ周波数を再演算し、そして、デジタルプロセッサによって実行されるようなフィルタの特性を更新する。
【００６７】
ＰＷＭ弁フィードバック制御システムを実行する方法：
図１１は、コントローラを一つ持つＰＷＭ弁フィードバック制御システムを実行するための方法１１００を示すフロー図である。下記のステップ１１０２乃至ステップ１１１６は、図３乃至図５を参照して上述されたシステム、装置、要素および手段を使用して実行される。フィードバックシステムの当業者は、下記のステップ１１０２乃至ステップ１１１６のいくつかが組み合わされ、又は付加的な基礎の上で実行されることを、本願明細書の教示に照らして理解するであろう。
【００６８】
最初に、ステップ１１０２にて、圧力命令信号および圧力フィードバック信号が、例えば、入力プロセッサ又はコントローラによって入力される。次のプロセスの一つ又はそれ以上が、処理信号を出力するように実行される。それは、スケーリング処理（拡張処理）、アナログからデジタルへの変換処理および誤差信号演算処理の処理である。処理信号は、一つの信号または複数の信号（例えば、一つの処理された誤差信号、処理された圧力フィードバック信号、および処理された圧力命令信号）を含んでいる。
【００６９】
ステップ１１０４では、一つ又はそれ以上の補償処理が、補償信号を出力するために処理信号上で実行される。例示の補償処理は以下を含む。すなわち、１）線形補償処理および２）非線形補償処理である。いくつかの実施形態において、補償処理が、デューティサイクル制御信号の関数としての、制御圧力Ｐｃのデータ測定の少なくとも一部に基づいてルックアップテーブルを実行することを含んでいる。ここでは、データ測定が、フィードバック制御システムの開ループ条件のために実行される。いくつかの実施形態では、補償処理が、上記の式２の少なくとも一部に基づく、制御則α（ｔ）を含んでいる。また、いくつかの実施形態において、補償処理が、一つ又はそれ以上の他の入力信号に応答する。例えば、その他の入力信号が、１）流体の温度を示す信号、２）流体のバルク係数を示す信号、および３）自動トランスミッションシステム内のギヤのための現ギヤ数を示す信号を含んでいる。
【００７０】
ステップ１１０６では、デューティサイクル制御信号が、補償信号の少なくとも一部に応答して与えられる。
【００７１】
ステップ１１０８において、デューティサイクル制御信号が、前記デューティサイクル制御信号および一つ又はそれ以上の選択されたデューティサイクルのリミット値の応答して、修正される。このリミットロジック処理は、（１）インテグラルワインドアップを防止するためのコントローラ積分処理を修正すること；（２）デューティサイクル制御信号上で積分処理の量的効果を減じること；（３）選択されたデューティサイクル制御信号が、大きく上回ること及び大きく下回ることを防止すること；の一つ又はそれ以上を含んでいる。選択されたデューティサイクルのリミット値が超過しない場合には、デューティサイクル制御信号は、修正されることなく、次のステップ１１１０へ出力される。そうでない場合には、修正されたデューティサイクル制御信号が、ステップ１１１０へ出力される。
【００７２】
ステップ１１１０では、駆動電流が、デューティサイクル制御信号に応答して供給される。
【００７３】
ステップ１１１２では、流体が、駆動電流に応答して、制御圧力Ｐｃで負荷に供給される。
【００７４】
ステップ１１１４では、圧力フィードバック信号が、制御圧力Ｐｃの測定に応答して入力される。
【００７５】
ステップ１１１６では、圧力フィードバック信号が、制御圧力Ｐｃの測定に応答して入力される。
【００７６】
図１２は、複数のコントローラを持つＰＷＭ弁フィードバック制御システムを実行するための方法１２００を示す流れ図である。下記のステップ１２０２乃至ステップ１２１２は、図６を参照し上述されたシステム、要素、装置および手段を用いて実行される。フィードバックシステムの当業者は、下記のステップ１２０２乃至ステップ１２１２のいくつかを組み合わせることを、本願の教示に照らして理解し、又は付加的なベースの上で実行されることを理解するであろう。
【００７７】
最初に、ステップ１２０２で、圧力命令信号および圧力フィードバック信号が、例えば、入力プロセッサ又はコントローラによって入力される。スケーリング処理、アナログ−デジタル変換処理、及び誤差信号演算処理の処理の一つ又はそれ以上が、処理信号を出力するために実行される。処理信号は、一つまたは複数の信号（例えば、一つの処理誤差信号、又は処理圧力フィードバック信号若しくは処理圧力命令信号）を含んでいる。
【００７８】
ステップ１２０４で、複数のデューティサイクル制御信号が、前記処理信号に応答して入力される。
【００７９】
ステップ１２０６で、スイッチングロジックプロセッサが、上記複数のデューティサイクル制御信号および一若しくはそれ以上の入力信号を入力する。選択されたデューティサイクル制御信号は、少なくとも一つの他の入力信号に応答した上記複数のデューティサイクル制御信号から選択される。その他の入力信号は、（１）圧力フィードバック信号、（２）流体の属性を示す信号、（３）ＰＷＭ弁の属性を示す信号、（４）負荷の属性を示す信号、及び（５）自動トランスミッションシステム（自動変速機）内のギアのための現ギア数を示す信号の一つ又はそれ以上を含んでいる。一実施例では、流体の属性を示す信号が流体の温度を示す信号を含んでいる。
【００８０】
ステップ１２０８で、駆動電流が、ステップ１２０６で選択されたデューティサイクル制御信号に応答して供給される。
【００８１】
ステップ１２１０で、制御圧力Ｐｃで、流体が駆動電流に応答して負荷に与えられる。
【００８２】
ステップ１２１２で、制御圧力Ｐｃが、測定された制御圧力Ｐｃに応答した圧力フィードバック信号を出力するために測定される。そして、圧力フィードバック信号が、ステップ１２０２へ出力される。
【００８３】
図１３は、複数のコントローラ、複数のフェーズインフィルタ、及び複数のフェーズアウトフィルタを持つＰＷＭ弁フィードバック制御システムを実行するための方法１３００を示す流れ図である。下記のステップ１３０２から１３１２が、図７を参照して上述した装置および手段を使用して実行される。フィードバックシステムの当業者は、下記のステップ１３０２からステップ１３１２のいくつかを組み合わせることを、本願の教示に照らして理解し、又は付加的なベースの上で実行されることを理解するであろう。
【００８４】
最初に、ステップ１３０２で、圧力命令信号および圧力フィードバック信号が、入力プロセッサによって入力される。入力プロセッサは、スケーリング処理、アナログ−デジタル変換処理、及び誤差信号演算処理の一つ又はそれ以上の処理を実行する。入力プロセッサは、一つ又はそれ以上の信号（例えば、誤差信号、処理圧力フィードバック信号、及び処理圧力命令信号）を含む処理信号を出力する。
【００８５】
ステップ１３０４で、複数のフェーズインフィルタ及び複数のフェーズアウトフィルタが、処理信号を入力し、複数のデューティサイクル制御信号を出力する。一実施例では、フェーズインフィルタ及びフェーズアウトフィルタは、バンドパスフィルタを含んでいる。前記フェーズインフィルタ及びフェーズアウトフィルタは、一つ又はそれ以上の、他の入力信号の少なくとも一部に応答したフィルター処理された信号を出力する。その他の入力信号は、（１）圧力フィードバック信号、（２）流体の属性を示す信号、（３）ＰＷＭ弁の属性を示す信号、（４）負荷の属性を示す信号、及び（５）自動トランスミッションシステム（自動変速機）の中のギアのための現ギア数を示す信号の一つ又はそれ以上を含んでいる。一実施例では、流体の属性を示す信号が、流体の温度を示す信号を含んでいる。
【００８６】
ステップ１３０６で、フィルター処理された信号が、複数のコントローラに入力される。各コントローラは、ＰＷＭドライバに入力されたデューティサイクル制御信号を発生する。
【００８７】
ステップ１３０８で、デューティサイクル制御信号が、ＰＷＭドライバによって入力され、ＰＷＭドライバが、デューティサイクル制御信号を合成し、駆動電流を発生する。
【００８８】
ステップ１３１０で、ＰＷＭ弁が、駆動電流を受け取り、かつ、前記駆動電流に応答して、制御圧力Ｐｃで流体を負荷に供給する。
【００８９】
ステップ１３１２で、圧力センサが制御圧力Ｐｃを測定し、かつ、測定された制御圧力Ｐｃに応答した圧力フィードバック信号を出力する。前記圧力フィードバック信号が、ステップ１３０２に従って入力プロセッサに入力される。
【００９０】
多くの本願発明の概念の実施形態について記載してきたが、様々な修正（変更）が、本願の教示の範囲から逸脱することなくなされるものとと理解されたい。例えば、一つのモジュールの一部として記載された機能は、基本的に、他のモジュール内で、等価に実行されうると理解されるべきである。
【００９１】
したがって、本発明の概念は、特定の例示された実施形態によって制限されるべきではなく、特許請求の範囲のみによっても制限されるべきではない。当該記載内容は、特許請求の範囲に規定されるような類似の特徴を持つ実施例を提供するが、このような類似の特徴は、特許請求の範囲における特徴と同一であると、このような同定が発明の範囲を理解するのに本質的である場合を除いて、みなすべきではない。いくつかの例における、請求項に係る発明の特徴と明細書記載の特徴との間の意図的な差は、少し異なる語句によって強調されている。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】図１は、従来のＰＷＭ弁の略図である。
【図２】図２は、ＰＷＭ弁への入力電流とＰＷＭ弁の出力制御圧力との間の関係を示すブロックダイアグラムである。
【図３】図３は、本発明の教示する一実施形態によるフィードバック制御システムを説明するブロックダイアグラムである。
【図４】図４は、フィードバック制御システムを説明し、平均化フィルタ、入力プロセッサ及びリミットロジックプロセッサを示すブロックダイアグラムである。
【図５】図５は、フィードバック制御システムを説明し、補償器を示すブロックダイアグラムである。
【図６】図６は、フィードバック制御システムを説明し、複数のコントローラとスイッチングロジックプロセッサを示すブロックダイアグラムである。
【図７】図７は、フィードバック制御システムを説明し、複数のコントローラ、フェーズインフィルタ、及びフェーズアウトフィルタを示すブロックダイアグラムである。
【図８】図８は、ＰＷＭ弁の出力圧力対デューティサイクル（Ｐｃ対ＤＣ）のプロットである。
【図９】図９は、ＰＷＭ弁に対してＰｃ対ＤＣを再調整するためのシステムを説明するブロックダイアグラムである。
【図１０】図１０は、フィードバック制御システムを更新するための、Ｐｃ対ＤＣを再調整するための方法を説明するフローチャートダイアグラムである。
【図１１】図１１は、単一のコントローラを有するＰＷＭ弁フィードバック制御システムを実行するための方法を示す、フローダイアグラムである。
【図１２】図１２は、複数のコントローラとスイッチングロジックプロセッサを有するＰＷＭ弁フィードバック制御システムを実行するための方法を示す、フローダイアグラムである
【図１３】図１３は、複数のコントローラと複数のフェーズイン及びフェーズアウトフィルタを有するＰＷＭ弁フィードバック制御システムを実行するための方法を示す、フローダイアグラムである。各図において、同じ参照番号及び記号表示は、同じ要素を示す。
【符号の説明】
【００９３】
１６    圧力センサ
１００  ＰＷＭ弁
１０２  アーマチャ
１０４  ボール
１０６  コイル
１０８  スプリング
１１０  弁座
１１２  供給ポート
１１４  制御ポート
１１６  戻りポート
１１８  弁座
２００  ＰＷＭ弁モデル
２０４  合成力要素
２１０  弁動力要素
２１２、２２２  フィードバック線
２１４  流体圧縮効果
２１６  流体制御要素
２１８  外乱効果
３００  フィードバック制御システム
３０３、３０４  コントローラ
３０２  圧力命令要素
３０４  線形コントローラ
３０６  ＰＷＭドライバ
３０８  ＰＷＭ弁
３１０  流体供給要素
３１２  流体戻り要素
３１４  負荷
３１６、３２６  圧力センサ
４００、５００、６００、７００  フィードバック制御システム
４０２  入力プロセッサ
４０６  平均化フィルタ
４０８  リミットロジックプロセッサ
５０２  外部入力要素
５０４  補償器
７０２  フェーズインフィルタ
７０４  フェーズアウトフィルタ
９００  再較正システム
９０２  演算処理ユニット（ＣＰＵ）
【図１】
2008215611.tif 000007
【図２】
2008215611.tif 000008
【図３】
2008215611.tif 000009
【図４】
2008215611.tif 000010
【図５】
2008215611.tif 000011
【図６】
2008215611.tif 000012
【図７】
2008215611.tif 000013
【図８】
2008215611.tif 000014
【図９】
2008215611.tif 000015
【図１０】
2008215611.tif 000016
【図１１】
2008215611.tif 000017
【図１２】
2008215611.tif 000018
【図１３】
2008215611.tif 000019
【外国語明細書】
Title of Invention
2008215611.tif 000020
2008215611.tif 000021
2008215611.tif 000022
2008215611.tif 000023
2008215611.tif 000024
2008215611.tif 000025
2008215611.tif 000026
2008215611.tif 000027
2008215611.tif 000028
2008215611.tif 000029
2008215611.tif 000030
2008215611.tif 000031
2008215611.tif 000032
2008215611.tif 000033
2008215611.tif 000034
2008215611.tif 000035
2008215611.tif 000036
2008215611.tif 000037
2008215611.tif 000038
2008215611.tif 000039
2008215611.tif 000040
2008215611.tif 000041
2008215611.tif 000042
2008215611.tif 000043
2008215611.tif 000044
2008215611.tif 000045
2008215611.tif 000046
2008215611.tif 000047
2008215611.tif 000048
Claims
2008215611.tif 000049
2008215611.tif 000050
2008215611.tif 000051
2008215611.tif 000052
2008215611.tif 000053
2008215611.tif 000054
2008215611.tif 000055
2008215611.tif 000056
2008215611.tif 000057
2008215611.tif 000058
2008215611.tif 000059
2008215611.tif 000060
2008215611.tif 000061
2008215611.tif 000062
2008215611.tif 000063
2008215611.tif 000064
2008215611.tif 000065
2008215611.tif 000066
2008215611.tif 000067
2008215611.tif 000068
2008215611.tif 000069
2008215611.tif 000070
2008215611.tif 000071
2008215611.tif 000072
2008215611.tif 000073
2008215611.tif 000074
2008215611.tif 000075
2008215611.tif 000076
2008215611.tif 000077