(57)【要約】【課題】急激に変化する外乱に対する補償能力を高めたプラントの制御装置を提供する。【解決手段】コントローラ１０に、クラッチストローク（Ｐｃｌ）に応じて予測したレリーズスプリング４の抗力とコンテンションスプリング７のアシスト力とに基づいて、外乱予測値（Ｄｅｓｔ）を算出する外乱予測器１１と、外乱予測値（Ｄｅｓｔ）とモータ印加電圧（Ｖｉｎ）とクラッチストローク（Ｐｃｌ）から、外乱推定値（ｃｌ）を算出する適応外乱オブザーバ１２と、クラッチストローク（Ｐｃｌ）と外乱予測値（Ｄｅｓ  ｔ）と外乱推定値（ｃｌ）とに基づいて、スライディングモード制御によりモータ印加電圧（Ｖｉｎ）を決定することにより、クラッチストローク（Ｐｃｌ）をクラッチストローク目標値に追従させる制御によりモータ印加電圧（Ｖｉｎ）を決定するスライディングモードコントローラ１３とを備える。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラントの出力値と目標出力値との偏差の収束挙動を可変的に指定可能な応答指定型制御を用いて、該プラントの出力値と目標出力値とが一致するように、該プラントに対する制御入力を決定する制御手段を備えたプラントの制御装置において、
前記プラントの出力値に応じて、前記プラントに作用する外乱のレベルを予測した外乱予測値を求める外乱予測手段を備え、
前記制御手段は、前記偏差の収束挙動を規定する線形関数と前記外乱予測値とに基づいて、前記プラントに対する制御入力を決定することを特徴とするプラントの制御装置。
【請求項２】
前記プラントの出力値と前記プラントに作用する外乱のレベルとの相関関係を表す相関マップのデータを予め記憶した記憶手段を備え、
前記外乱予測手段は、前記プラントの出力値を前記相関マップに適用して得られる外乱のレベルを、前記外乱予測値とすることを特徴とする請求項１記載のプラントの制御装置。
【請求項３】
前記制御手段は、所定の制御サイクル毎に、今回以前の制御サイクルにおける前記プラントの出力と前記プラントに対する制御入力及び外乱とを入力して、次回の制御サイクルにおける前記プラントの出力を算出するモデル式に基づいて、前記線形関数をゼロとしたときの前記モデル式における制御入力の値を用いて、前記プラントに対する制御入力を決定することを特徴とする請求項１又は請求項２記載のプラントの制御装置。
【請求項４】
前記外乱予測値と前記プラントの出力値と前記プラントに対する制御入力とに基づいて、前記プラントに作用する実際の外乱のレベルに対する前記外乱予測値の誤差に応じて変化する外乱推定値を求める外乱推定手段を備え、
前記制御手段は、該外乱推定値を用いて、前記制御プラントに対する制御入力を決定することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか１項記載のプラントの制御装置。
【請求項５】
前記プラントは、駆動軸から被駆動軸への動力の伝達と遮断とを切換えるクラッチ機構であって、摩擦係合する駆動軸側のクラッチ板と被駆動軸側のクラッチ板とのうちの少なくともいずれか一方を作動させるアクチュエータと、該アクチュエータの作動に応じて該アクチュエータに対する抗力若しくはアシスト力を生じる弾性部材とを有し、
前記目標出力は、前記駆動軸側のクラッチ板と前記被駆動軸側のクラッチ板間の距離であり、
前記制御入力は、前記アクチュエータに対する操作量であり、
前記外乱予測手段は、前記駆動軸側のクラッチ板と前記被駆動軸側のクラッチ板間の距離に応じて変化する前記弾性部材の出力レベルを、前記外乱予測値として求めることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載のプラントの制御装置。
【請求項６】
前記プラントはエンジンであり、
前記目標出力は該エンジンの回転数であり、
前記制御入力は該エンジンに対する燃焼供給量を調節するスロットルに対する操作量であって、
前記外乱予測手段は、前記エンジンの回転数に応じて変化する前記スロットルの開度を、前記外乱予測値として求めることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載のプラントの制御装置。
【請求項７】
前記プラントはエンジンのカム位相可変機構であり、
前記目標出力は該カム位相可変機構のカム位相角であり、
前記制御入力は、該カム位相可変機構のカムを作動させるアクチュエータに対する操作量であって、
前記外乱予測手段は、前記カム位相角に応じて変化する前記アクチュエータに対する操作量を、前記外乱予測値として求めることを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか１項記載のプラントの制御装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、応答指定型制御を用いて制御対象であるプラントの出力を制御する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
応答指定型制御を用いて制御対象であるプラントの出力を制御する装置として、例えば、エンジンの吸気通路に設けられたスロットル弁の開度をスライディングモード制御を用いて調節するようにしたスロットル弁制御装置が提案されている（特許文献１参照）。
【０００３】
かかるスロットル弁制御装置によれば、スロットル弁の駆動機構のモデル式におけるモデルパラメータを、同定誤差（モデルパラメータの基準値からのずれ量）で補正することによって、モデル化誤差や外乱の影響を低減して、スロットル弁の駆動機構の操作量を決定することができる。
【０００４】
しかし、このようにモデルパラメータを同定誤差により補正する場合、変化が緩やかな外乱に対しては高い補償能力が得られるものの、急激に変化する外乱に対する補償能力は不十分であった。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００２−３１８６０５号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記不都合を解消し、急激に変化する外乱に対する補償能力を高めたプラントの制御装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成するためになされたものであり、プラントの出力値と目標出力値との偏差の収束挙動を可変的に指定可能な応答指定型制御を用いて、該プラントの出力値と目標出力値とが一致するように、該プラントに対する制御入力を決定する制御手段を備えたプラントの制御装置の改良に関する。
【０００８】
そして、前記プラントの出力値に応じて、前記プラントに作用する外乱のレベルを予測した外乱予測値を求める外乱予測手段を備え、前記制御手段は、前記偏差の収束挙動を規定する線形関数と前記外乱予測値とに基づいて、前記プラントに対する制御入力を決定することを特徴とする。
【０００９】
かかる本発明によれば、前記線形関数の値と前記外乱予測値とに基づいて、前記プラントに対する制御入力を決定することにより、発生する外乱の影響を予め反映させてフィードフォワード的に該制御入力を決定することができる。そのため、急激な外乱が生じても、該外乱を補償して、前記線形関数により規定される収束挙動に従って前記目標出力値に前記プラントの出力値を追従させることができる。
【００１０】
また、前記プラントの出力値と前記プラントに作用する外乱のレベルとの相関関係を表す相関マップのデータを予め記憶した記憶手段を備え、前記外乱予測手段は、前記プラントの実出力値を前記相関マップに適用して得られる外乱のレベルを、前記外乱予測値とすることを特徴とする。
【００１１】
かかる本発明によれば、前記外乱予測手段は、前記相関マップを用いて前記プラントの出力値に応じた前記外乱予測値を容易に求めることができ、前記プラントの出力値に応じて外乱が急変するような場合にも、制御性を良好に保つことができる。
【００１２】
また、所定の制御サイクル毎に、今回以前の制御サイクルにおける前記プラントの出力と前記プラントに対する制御入力及び外乱とを入力して、次回の制御サイクルにおける前記プラントの出力を算出するモデル式に基づいて、前記線形関数をゼロとしたときの前記モデル式における制御入力の値を用いて、前記プラントに対する制御入力を決定することを特徴とする。
【００１３】
かかる本発明によれば、前記モデル式を用いることにより、前記制御手段により用いられる応答指定型制御を実現するためのデータ処理を容易に行うことができる。また、前記プラントの入出力の微分値を用いないため、外乱に起因する高周波ノイズが制御性に与える影響を最小化することができ、これにより、特に、前記応答指定型制御による前記プラントの出力値の応答指定をより正確に行うことができる。
【００１４】
また、前記外乱予測値と前記プラントの出力値と前記プラントに対する制御入力とに基づいて、前記プラントに作用する実際の外乱のレベルに対する前記外乱予測値の誤差に応じて変化する外乱推定値を求める外乱推定手段を備え、前記制御手段は、該外乱推定値を用いて、前記制御プラントに対する制御入力を決定することを特徴とする。
【００１５】
かかる本発明によれば、前記外乱予測手段により求められた前記外乱予測値に応じた外乱のレベルと、実際に生じた外乱のレベルとが乖離したときに、前記外乱推定器により求められる前記外乱推定値により該乖離分を補償して、前記線形関数により規定される収束挙動に従って前記目標出力値に前記プラントの実出力値を追従させることができる。
【００１６】
また、前記プラントは、駆動軸から被駆動軸への動力の伝達と遮断とを切換えるクラッチ機構であって、摩擦係合する駆動軸側のクラッチ板と被駆動軸側のクラッチ板とのうちの少なくともいずれか一方を作動させるアクチュエータと、該アクチュエータの作動に応じて該アクチュエータに対する抗力若しくはアシスト力を生じる弾性部材とを有し、前記目標出力は、前記駆動軸側のクラッチ板と前記被駆動軸側のクラッチ板間の距離であり、前記制御入力は、前記アクチュエータに対する操作量であり、前記外乱予測手段は、前記駆動軸側のクラッチ板と前記被駆動軸側のクラッチ板間の距離に応じて変化する前記弾性部材の出力レベルを、前記外乱予測値として求めることを特徴とする。
【００１７】
かかる本発明によれば、前記駆動軸側のクラッチ板と前記被駆動軸側のクラッチ板間の距離に応じて、前記弾性部材の出力が変化するが、該距離に応じた前記弾性部材の出力が前記外乱予測値として前記外乱予測手段により求められる。そして、前記制御手段により該外乱予測値に基づいて前記アクチュエータに対する操作量が決定される。そのため、前記弾性部材の急激な出力変化を補償して、前記駆動軸側のクラッチ板と前記被駆動軸側のクラッチ板間の距離を目標出力値に良好に追従させることができる。
【００１８】
また、前記プラントはエンジンであり、前記目標出力は該エンジンの回転数であり、前記制御入力は該エンジンに対する燃焼供給量を調節するスロットルに対する操作量であって、前記外乱予測手段は、前記エンジンの回転数に応じて変化する前記スロットルの開度を、前記外乱予測値として求めることを特徴とする。
【００１９】
かかる本発明によれば、前記エンジンの回転数に応じて変化するフリクション等を補償するために前記スロットルの開度が変化するが、前記エンジンの回転数に応じた前記スロットルの開度が前記外乱予測値として前記外乱予測手段により求められる。そして、前記制御手段により、前記外乱予測値に基づいて前記スロットルに対する操作量が決定される。そのため、前記エンジンの目標回転数の変化に伴う前記スロットルの開度の急激な変化を補償して、前記エンジンの回転数を目標値に良好に追従させることができる。
【００２０】
また、前記プラントはエンジンのカム位相可変機構であり、前記目標出力は該カム位相可変機構のカム位相角であり、前記制御入力は、該カム位相可変機構のカムを作動させるアクチュエータに対する操作量であって、前記外乱予測手段は、前記カム位相角に応じて変化する前記アクチュエータに対する操作量を、前記外乱予測値として求めることを特徴とする。
【００２１】
かかる本発明によれば、前記カム位相角に応じて変化するフリクションやバネによるカムのリターン機構を有する場合の該バネの反力を補償するために、前記アクチュエータの出力が変化するが、前記カム位相角に応じた前記アクチュエータに対する操作量が前記外乱予測値として前記外乱予測手段により求められる。そして、前記制御手段により、前記外乱予測値に基づいて前記アクチュエータに対する操作量が決定される。そのため、前記カム位相角の変化に伴う前記アクチュエータの操作量の急激な変化を補償して、前記カム位相角を目標値に良好に追従させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態について、図１〜図１２を参照して説明する。図１はクラッチ機構の構成図及びクラッチ機構に備えられた弾性部材の作動態様の説明図、図２は図１に示したクラッチ機構のコントローラの制御ブロック図、図３コントローラに適応外乱オブザーバを備えたときのシミュレーション結果を示したグラフ、図４〜図８は図２に示したコントローラの作動フローチャート、図９は本発明をエンジンの回転数制御に適用した構成の説明図、図１０〜図１１は本発明をエンジンのカム位相可変機構の位相角制御に適用した構成の説明図である。
【００２３】
図１（ａ）を参照して、クラッチ機構１（本発明のプラントに相当する）は、車両に備えられて、駆動源（エンジン、電気モータ等）により駆動される駆動軸（図示しない）から、変速機等に備えられた被駆動軸（図示しない）への動力の伝達と遮断を、クラッチ２のクラッチ板３ａ及びクラッチ板３ｂ間を摩擦係合／開放することによって切換えるものである。
【００２４】
クラッチ板３ａにはレリーズスプリング４（本発明の弾性部材に相当する）が設けられており、レリーズスプリング４の付勢力によってクラッチ板３ａとクラッチ板３ｂとが摩擦係合する（クラッチＯＮ状態）。また、クラッチ板３ａは、油圧シリンダ５を介してモータ６（本発明のアクチュエータに相当する）と接続されており、モータ６を図中矢印方向に回転させることにより、クラッチ板３ａをレリーズスプリング４の付勢力に抗してクラッチ板３ｂから離れた状態とする（クラッチＯＦＦ状態）。
【００２５】
モータ６に取り付けられたコンペイセンションスプリング７（本発明の弾性部材に相当する）は、水平になったとき（油圧シリンダの作動方向と同一方向となったとき）は、モータ６を回転させる方向に力を付与しないが、水平方向から傾きをもったときには、伸張力によりモータ６を回転させる方向に力を付与してモータ６の回転をアシストする。これにより、モータ６を回転させてクラッチＯＦＦ状態とするのに必要なモータ６の出力が小さくなり、モータ６の消費電力の低減と、モータ６の小型化によるクラッチ機構１の軽量化を図ることができる。
【００２６】
次に、図１（ｂ）は、クラッチ板３ａのストローク（Ｐｃｌ，図１（ａ）参照，以下、クラッチストロークという）とレリーズスプリング４の抗力（Ｆｃｌ）との関係を示したグラフであり、横軸がクラッチストローク（Ｐｃｌ）に設定され、縦軸がレリーズスプリング４の抗力（Ｆｃｌ）に設定されている。また、図１（ｃ）は、クラッチ板３ａのストローク（Ｐｃｌ）とコンペセイションスプリング７のアシスト力（Ｆａｓｔ）との関係を示したグラフであり、横軸がクラッチストローク（Ｐｃｌ）に設定され、縦軸がコンペセイションスプリング７のアシスト力（Ｆａｓｔ）に設定されている。
【００２７】
図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示したように、クラッチストローク（Ｐｃｌ）と、レリーズスプリング４の抗力（Ｆｃｌ）及びコンペセイションスプリング７のアシスト力（Ｆａｓｔ）との関係は非線形的である。そのため、クラッチストローク（Ｐｃｌ）の変化に応じて、レリーズスプリング４の抗力（Ｆｃｌ）及びコンペセイションスプリング７のアシスト力（Ｆａｓｔ）が急激に変化する場合がある。
【００２８】
また、経年変化等により、クラッチストローク（Ｐｃｌ）とレリーズスプリング４の抗力（Ｆｃｌ）及びコンペセイションスプリング７のアシスト力（Ｆａｓｔ）との関係が変化する場合もある。そこで、クラッチ機構１の作動を制御するコントローラ１０（本発明のプラントの制御装置に相当する）は、これらの変化が生じた場合であっても、クラッチストローク（Ｐｃｌ）を目標クラッチストロークに安定して追従させるための構成を備えている。以下、コントローラ１の構成と作動について説明する。
【００２９】
図２を参照して、コントローラ１０は、モータ６に印加する電圧（Ｖｉｎ，本発明の制御入力に相当する）を、クラッチストローク（Ｐｃｌ，本発明のプラントの実出力に相当する）に基づいて決定する。
【００３０】
そして、コントローラ１０は、クラッチストローク（Ｐｃｌ）に基づいて、レリーズスプリング４の抗力（Ｆｃｌ）及びコンペセイションスプリング７のアシスト力（Ｆａｓｔ）を外乱として予測した外乱予測値（Ｄｅｓｔ）を算出する外乱予測器１１（本発明の外乱予測手段に相当する）、レリーズスプリング４及びコンペセイションスプリング７の経年変化や個体による特性のばらつきの影響等を補償する外乱推定値（ｃｌ）を算出する適応外乱オブザーバ１２（本発明の外乱推定手段に相当する）、及び、外乱予測器１１により算出された外乱予測値（Ｄｅｓｔ）と適応外乱オブザーバ１２により算出された外乱推定値（ｃｌ）とクラッチストローク（Ｐｃｌ）とに基づいて、スライディングモード制御（本発明の応答指定型制御に相当する）を用いてモータ印加電圧（Ｖｉｎ）を決定するスライディングモードコントローラ１３を備えている。
【００３１】
コントローラ１０は、後述する「変速機制御」により設定されるクラッチストローク目標値（Ｐｃｌ＿ｃｍｄ）に、実際のクラッチストローク（Ｐｃｌ）を一致させるように、モータ６の作動を制御する。
【００３２】
そして、コントローラ１０は、クラッチ機構１をモデル化した以下の式（１）のモデル式により扱い、該モデル式に基づくスライディングモード制御を用いて所定の制御サイクル毎にモータ６に対する印加電圧（Ｖｉｎ）を決定して出力する。
【００３３】
【数１】
2004362049.tif 000003
【００３４】
但し、ＰＣＬ（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおけるクラッチストローク、Ｖｉｎ（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおけるモータ印加電圧、ａ１，ａ２，ｂ１：モデルパラメータ、ｃｌ’（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおける外乱。
【００３５】
コントローラ１０に備えられたスライディングモードコントローラ１３は、以下の手順により導出される式（６）により、モータ印加電圧（Ｖｉｎ（ｋ））を決定する。
【００３６】
先ず、以下の式（２）に示したように、実際のクラッチストローク（Ｐｃｌ（ｋ）とクラッチストローク目標値（Ｐｃｌ＿ｃｍｄ（ｋ））との偏差をＥｃｌ（ｋ）で表し、スライディングモードにおける該偏差の収束挙動を規制する切換関数（σ（ｋ），本発明の線形関数に相当する）を以下の式（３）で表す。
【００３７】
【数２】
2004362049.tif 000004
【００３８】
但し、Ｅｃｌ（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおけるクラッチストローク偏差、Ｐｃｌ（ｋ）（ｋ番目の制御サイクルにおける実際のクラッチストローク）、Ｐｃｌ＿ｃｍｄ（ｋ）（ｋ番目の制御サイクルにおけるクラッチストローク目標値）。
【００３９】
【数３】
2004362049.tif 000005
【００４０】
但し、ＰＯＬＥ：切換関数設定パラメータ（−１＜ＰＯＬＥ＜０）。
【００４１】
そして、上記式（３）の切換関数をσ（ｋ＋１）＝σ（ｋ）とおいて、上記式（１）及び上記式（２）を代入することにより、以下の式（４）の等価制御入力（Ｕｅｑ（ｋ））が得られる。なお、等価制御入力（Ｕｅｑ（ｋ））の算出に際して、クラッチストローク目標値（Ｐｃｌ＿ｃｍｄ（ｋ＋１），Ｐｃｌ＿ｃｍｄ（ｋ），Ｐｃｌ＿ｃｍｄ（ｋ−１））に関する項は、未来値となるＰｃｌ＿ｃｍｄ（ｋ＋１）が必要となるため、全て消去している。
【００４２】
【数４】
2004362049.tif 000006
【００４３】
但し、Ｕｅｑ（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおける等価制御入力。
【００４４】
そして、到達則入力（Ｕｒｃｈ（ｋ））として以下の式（５）で算出されるものを用いて、モータ印加電圧（Ｖｉｎ）を算出する以下の式（６）を得ることができる。
【００４５】
【数５】
2004362049.tif 000007
【００４６】
但し、Ｕｒｃｈ（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおける到達則入力、Ｋｒｃｈ：フィードバックゲイン。
【００４７】
【数６】
2004362049.tif 000008
【００４８】
ここで、上記式（４）における外乱項ｃｌ’（ｋ）をオブザーバにより逐次推定して求めることも考えられるが、図１（ａ）に示したように、モータ６を作動させてクラッチストローク（Ｐｃｌ）を制御するときには、レリーズスプリング４の抗力とコンペンセイションスプリング７のアシスト力が外乱として作用する。
【００４９】
そして、図１（ｂ）及び図１（ｃ）に示したように、レリーズスプリング４の抗力（Ｆｃｌ）とコンペンセイションスプリング７のアシスト力（Ｆａｓｔ）は、クラッチストローク（Ｐｃｌ）の変化に対して非線形的に急激に変化する。そのため、オブザーバにより外乱項ｃｌ’（ｋ）を推定した場合には、レリーズスプリング４の抗力（Ｆｃｌ）及びコンペンセイションスプリング７のアシスト力（Ｆａｓｔ）の急激な変化に対する補償能力が不十分となる。
【００５０】
そこで、コントローラ１０は、図１（ｂ）に示したクラッチストローク（Ｐｃｌ）とレリーズスプリング４の抗力の予測値（Ｆｃｌｅｓｔ）との対応関係を表したＰｃｌ／Ｆｃｌｅｓｔマップ（本発明の相関マップに相当する）のデータと、図１（ｃ）に示したクラッチストローク（Ｐｃｌ）とコンペンセイションスプリング７のアシスト力の予測値（Ｆａｓｔｅｓｔ）との対応関係を表したＰｃｌ／Ｆａｓｔｅｓｔマップ（本発明の相関マップに相当する）のデータとを、予めメモリ（図示しない）に記憶している。
【００５１】
そして、コントローラ１０に備えられた外乱予測器１１は、クラッチストローク（Ｐｃｌ）をＰｃｌ／Ｆｃｌｅｓｔマップに適用してレリーズスプリング４の抗力の予測値（Ｆｃｌｅｓｔ）を取得すると共に、クラッチストローク（Ｐｃｌ）をＰｃｌ／Ｆａｓｔｅｓｔマップに適用してコンペンセイションスプリング７のアシスト力の予測値（Ｆａｓｔｅｓｔ）を取得し、以下の式（７）により外乱予測値（Ｄｅｓｔ）を算出する。
【００５２】
【数７】
2004362049.tif 000009
【００５３】
但し、Ｄｅｓｔ（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおける外乱予測値。
【００５４】
上記式（７）により算出した外乱予測値（Ｄｅｓｔ（ｋ））を、上記式（４）における外乱項ｃｌ’（ｋ）とすることで、レリーズスプリング４の抗力とコンペンセイションスプリング７のアシスト力をフィードフォワード的に予測して、上記式（６）によりモータ印加電圧（Ｖｉｎ）を決定するができる。そして、これにより、レリーズスプリング４の抗力とコンペンセイションスプリング７のアシスト力６が急激な変化に対する補償能力を高めることができる。
【００５５】
また、コントローラ１０に備えられた適応外乱オブザーバ１２は、以下の式（８）〜式（１２）により、外乱推定値（ｃｌ（ｋ））を算出する。
【００５６】
【数８】
2004362049.tif 000010
【００５７】
但し、Ｄｅｓｔ（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおける外乱予測値。
【００５８】
【数９】
2004362049.tif 000011
【００５９】
但し、ｃｌ（ｋ）：ｋ番目の制御サイクルにおける外乱推定値。
【００６０】
【数１０】
2004362049.tif 000012
【００６１】
【数１１】
2004362049.tif 000013
【００６２】
【数１２】
2004362049.tif 000014
【００６３】
但し、Ｐｄｏｖ：同定ゲイン。
【００６４】
そして、スライディングモードコントローラ１３は、上記式（５）における外乱項（ｃｌ’（ｋ））を、外乱予測値（Ｄｅｓｔ（ｋ））と外乱推定値（ｃｌ（ｋ））で置き換えた以下の式（１３）により、等価制御入力（Ｕｅｑ（ｋ））を算出し、該等価制御入力（Ｕｅｑ（ｋ））を上記式（６）に代入してモータ印加電圧（Ｖｉｎ（ｋ））を算出する。
【００６５】
【数１３】
2004362049.tif 000015
【００６６】
このように、外乱予測値（Ｄｅｓｔ（ｋ））に加えて、外乱推定値（ｃｌ（ｋ））を用いて等価制御入力（Ｕｅｑ（ｋ））を算出することにより、実際に生じるレリーズスプリング４の抗力やコンペンセイションスプリング７のアシスト力が、上述したマップ検索により得られたレベルから乖離した場合や、他の原因による外乱が生じた場合であっても、これらの影響を抑制して、クラッチストローク（Ｐｃｌ）を目標クラッチストローク（Ｐｃｌ＿ｃｍｄ）に良好に追従させることができる。
【００６７】
図３（ａ）及び図３（ｂ）は、コントローラ１０の動作をシミュレーションした結果を示したグラフであり、横軸は時間（ｔｉｍｅ）に設定されている。また、図３（ａ）のグラフの縦軸はレリーズスプリング４の抗力及びコンペセイションスプリング７のアシスト力に設定され、図中ａは外乱予測値（Ｄｅｓｔ）を示し、ｂはレリーズスプリング４の抗力及びコンペセイションスプリング７のアシスト力により生じる実際の外乱レベル（Ｆａｓｔ−Ｆｃｌ）を示し、ｃは外乱推定値（ｃｌ）を示している。
【００６８】
また、図３（ｂ）の縦軸はクラッチストローク（Ｐｃｌ）に設定され、図中ｄはクラッチストローク目標値（Ｐｃｌ＿ｃｍｄ）を示し、ｅは実際のクラッチストローク（Ｐｃｌ）を示している。
【００６９】
ここで、図３（ａ）のｔ０〜ｔ１までは外乱予測値（Ｄｅｓ  ｔ）と実際の外乱レベル（Ｆａｓｔ−Ｆｃｌ）とが一致して、外乱推定値（ｃｌ）が０となっているが、ｔ１で外乱予測値（Ｄｅｓｔ）に対して実際の外乱レベル（Ｆａｓｔ−Ｆｃｌ）が減少している。そのため、ｔ１以降においては、適応外乱オブザーバ１２により、外乱予測値（Ｄｅｓｔ）と実際の外乱レベル（Ｆａｓｔ−Ｆｃｌ）との差分を補償するように、外乱推定値（ｃｌ）がマイナス方向に設定され、これにより過剰なフィードフォワードが掛かることを抑制している。
【００７０】
そして、このように適応外乱オブザーバ１２によって外乱推定値（ｃｌ）を設定することにより、外乱予測値（Ｄｅｓｔ）と実際の外乱レベル（Ｆａｓｔ−Ｆｃｌ）との間に乖離が生じた場合であっても、図３（ｂ）に示したように、振動を生じることなく、クラッチストローク目標値（Ｐｃｌ＿ｃｍｄ）に対して、実際のクラッチストローク（Ｐｃｌ）を良好に追従させることができる。
【００７１】
次に、図４〜図８を参照して、コントローラ１０の具体的な作動について説明する。図４は、コントローラ１０のメインの作動フローチャートであり、コントローラ１０は、ＳＴＥＰ１で車両の運転者によりアクセルペダル（図示しない）又はブレーキペダル（図示しない）が操作されたときに、その操作内容に応じて、以下の式（１４）により、車両に与える駆動力を設定するための駆動力インデックス（Ｕｄｒｖ）を決定する。
【００７２】
【数１４】
2004362049.tif 000016
【００７３】
但し、Ｕｄｒｖ：駆動力インデックス、ＡＰ：アクセルペダル開度、ＢＫ：ブレーキ踏力、Ｋｂｋ：ブレーキ踏力（０〜最大）をアクセルペダル開度（０〜−９０度）に変換する係数。
【００７４】
そして、コントローラ１０は、決定した駆動力インデックス（Ｕｄｒｖ）に基づいて、ＳＴＥＰ２でクラッチ機構１と接続された変速機（図示しない）の変速操作を行うか否かを判断し、変速操作を行うときは、変速先のギヤを設定して変速機の変速操作を行う「変速機制御」を実行する。
【００７５】
コントローラ１０は、次のＳＴＥＰ３でクラッチ２の滑り率を制御する「クラッチ制御」を実行する。そして、続くＳＴＥＰ４で、コントローラ１０は、外乱予測値（Ｄｅｓｔ）及び外乱推定値（ｃｌ）を用いてモータ印加電圧（Ｖｉｎ）を算出し、該モータ印加電圧（Ｖｉｎ）をモータ６に出力する「クラッチアクチュエータ制御」を実行する。
【００７６】
次に、図５，図６に示したフローチャートに従って、コントローラ１０による「変速機制御」の実行手順について説明する。コントローラ１０は、先ず、図５のＳＴＥＰ１０で、車両の運転者により後退要求がなされているか否かを確認する。そして、変速操作がなされていたときは、ＳＴＥＰ２０に分岐してギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）を−１（リバース）とする。
【００７７】
一方、ＳＴＥＰ１０で後退要求がなされていなかったときには、ＳＴＥＰ１１に進み、コントローラ１０は、図示したＵｄｒｖ，ＶＰ／ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄマップに駆動力インデックス（Ｕｄｒｖ）と車両の実車速（ＶＰ）とを適用して、ギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）を設定する。なお、ギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と選択ギヤとの関係は以下の表（１）の通りである。
【００７８】
【表１】
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【００７９】
続くＳＴＥＰ１２で、コントローラ１０は、変速機の実際のギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致しているか否かを判断するする。そして、ギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致しているときはＳＴＥＰ１５に進み、変速機の変速操作は行わない。
【００８０】
一方、ＳＴＥＰ１２で変速機のギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致していなかったときには、ＳＴＥＰ１３に進んで、コントローラ１０はタイマをスタートし、次のＳＴＥＰ１４で変速機の変速操作を開始する。
【００８１】
ここで、変速操作は、クラッチ２を「クラッチＯＦＦ状態」として変速機のシフト／セレクト機構を可動状態とする「クラッチＯＦＦ工程」と、「クラッチＯＦＦ状態」でシフト／セレクト機構（図示しない）により変速機のギヤ選択位置をギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）に変更する「ギヤ位置変更工程」と、該「ギヤ位置変更処理」の終了後にクラッチ２を「クラッチＯＮ」状態に戻す「クラッチＯＮ工程」という３つの工程により実行される。
【００８２】
そして、ＳＴＥＰ１３でタイマがスタートした時から各工程が終了するまでのタイミングを把握するために、クラッチＯＦＦ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＦＦ）、ギヤ位置変更完了時間（ＴＭ＿ＳＣＨＧ）、及びクラッチＯＮ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＮ）が予め設定されている（ＴＭ＿ＣＬＯＦＦ＜ＴＭ＿ＳＣＨＧ＜ＴＭ＿ＣＬＯＮ）。
【００８３】
図６に示したフローチャートは、「クラッチＯＦＦ工程」を開始した後の、コントローラ１０による変速機の変速操作の実行手順を示したものである。コントローラ１０は、先ず、ＳＴＥＰ３０で変速機の実際のギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致しているか否かを判断する。そして、ギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致していたとき、すなわち、変速操作が完了した状態にあるときには、ＳＴＥＰ４０に分岐して、コントローラ２０は、タイマの計時値（ｔｍ＿ｓｈｉｈｔ）をクリアし、次のＳＴＥＰ４１で変速機のシフト／セレクト機構（図示しない）を現在位置に維持する。
【００８４】
一方、ＳＴＥＰ３０で変速機の実際のギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致していないとき、すなわち、変速機の変速操作が実行中であるときには、ＳＴＥＰ３１に進む。
【００８５】
ＳＴＥＰ３１で、コントローラ１０は、タイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＦＦ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＦＦ）を超えているか否かを判断する。そして、タイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＦＦ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＦＦ）を超えてないとき、すなわち、「クラッチＯＦＦ工程」が終了していないときには、ＳＴＥＰ３２に進み、コントローラ１０はシフト／セレクト機構を現在位置に維持する。
【００８６】
一方、ＳＴＥＰ３１でタイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＦＦ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＦＦ）を超えていたとき、すなわち、「クラッチＯＦＦ処理」が終了していたときには、ＳＴＥＰ５０に進んで、コントローラ１０は、タイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がギヤ位置変更完了時間（ＴＭ＿ＳＣＨＧ）を超えているか否かを判断する。
【００８７】
そして、ＳＴＥＰ５０でタイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がギヤ位置変更完了時間（ＴＭ＿ＳＣＨＧ）を超えていないとき、すなわち、「ギヤ位置変更工程」が実行中であるときには、ＳＴＥＰ５１に進んで、コントローラ１０は、シフト／セレクト機構による変速機のギヤ選択位置の変更処理を続行させる。
【００８８】
一方、ＳＴＥＰ５０でタイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がギヤ位置変更完了時間（ＴＭ＿ＳＣＨＧ）を超えていたとき、すなわち、「ギヤ位置変更工程」が終了していたときには、ＳＴＥＰ６０に進んで、コントローラ１０は、タイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＮ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＮ）を超えているか否かを判断する。
【００８９】
そして、ＳＴＥＰ６０でタイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＮ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＮ）を超えていないとき、すなわち、「クラッチＯＮ工程」が実行中であるときは、ＳＴＥＰ６１に進んで、コントローラ１０はシフト／セレクト機構を現在位置に維持する。
【００９０】
一方、ＳＴＥＰ６０でタイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＮ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＮ）を超えていたとき、すなわち、「クラッチＯＮ工程」が終了していたときには、ＳＴＥＰ７０に進んで、コントローラ１０は、シフト／セレクト機構を現在位置に維持し、ＳＴＥＰ３３に進む。
【００９１】
次に、図７に示したフローチャートに従って、「クラッチ制御」の実行手順について説明する。コントローラ１０は、先ず、ＳＴＥＰ８０で、変速機の実際のギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致しているか否かを判断する。
【００９２】
そして、ＳＴＥＰ８０で変速機のギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致しているとき、すなわち、変速操作が終了した状態にあるときには、ＳＴＥＰ９０に進み、コントローラ１０は、図示したＵｄｒｖ，ＶＰ／ＳＲ＿ｃｍｄマップに、駆動力インデックス（Ｕｄｒｖ）と実車速（ＶＰ）とを適用して、走行時目標滑り率（ＳＲ＿ｃｍｄ＿ｄｒ）を求める。
【００９３】
なお、Ｕｄｒｖ，ＶＰ／ＳＲ＿ｃｍｄ＿ｄｒマップのデータは、予めメモリ（図示しない）に記憶されており、クラッチ２の走行時目標滑り率（ＳＲ＿ｃｍｄ＿ｄｒ）が０％（クラッチＯＮ状態、滑り無し）〜１００％（クラッチＯＦＦ状態）の範囲で設定される。
【００９４】
一方、ＳＴＥＰ８０で変速機の実際のギヤ選択位置（ＮＧＥＡＲ）がギヤ選択目標値（ＮＧＥＡＲ＿ｃｍｄ）と一致していないとき、すなわち、変速操作の実行中であるときにはＳＴＥＰ８１に進み、コントローラ１０は、タイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＦＦ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＦＦ）を超えているか否かを判断する。
【００９５】
そして、タイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＦＦ時間を越えていなかったとき、すなわち、変速操作の実行中であるときには、ＳＴＥＰ８２に進んで、コントローラ１０は、目標滑り率（ＳＲ＿ｃｍｄ）を１００％（クラッチＯＦＦ状態）とし、続くＳＴＥＰ８３に進む。ＳＴＥＰ８３で、コントローラ１０は、目標滑り率（ＳＲ＿ｃｍｄ）に応じたクラッチストローク目標値（Ｐｃｌ＿ｃｍｄ）を算出する。
【００９６】
一方、ＳＴＥＰ８１でタイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がクラッチＯＦＦ完了時間（ＴＭ＿ＣＬＯＦＦ）を超えていたとき、すなわち、「クラッチＯＦＦ工程」が終了していたときには、ＳＴＥＰ１００に進んで、コントローラ１０は、タイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がギヤ位置変更完了時間（ＴＭ＿ＳＣＨＧ）を超えているか否かを判断する。
【００９７】
そして、タイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がギヤ位置変更完了時間（ＴＭ＿ＳＣＨＧ）を超えていたとき、すなわち、「ギヤ位置変更工程」が完了していたときには、ＳＴＥＰ１１０に分岐して、コントローラ１０は目標滑り率（ＳＲ＿ｃｍｄ）を０％（クラッチＯＮ状態、滑り無し）に設定する。
【００９８】
一方、ＳＴＥＰ１００でタイマの計時時間（ｔｍ＿ｓｈｉｆｔ）がギヤ位置変更完了時間（ＴＭ＿ＳＣＨＧ）を超えていなかったとき、すなわち、「ギヤ位置変更工程」の実行中であるときには、ＳＴＥＰ８２に進んで、コントローラ１０は目標滑り率（ＳＲ＿ｃｍｄ）を１００％（クラッチＯＦＦ状態）とする。
【００９９】
以上説明した「クラッチ制御」により、コントローラ１０は、車両の走行中におけるクラッチ２の滑り率（０〜１００％）と、変速操作中のクラッチ滑り率（０％又は１００％）を制御する。
【０１００】
次に、図７に示したフローチャートに従って、「クラッチアクチュエータ制御」の実行手順について説明する。コントローラ１０は、上述した「変速機制御」により設定されたクラッチストローク目標値（Ｐｃｌ＿ｃｍｄ）に、実際のクラッチストローク（Ｐｃｌ）を一致させるように、モータ６の作動を制御する。
【０１０１】
コントローラ１０に備えられた外乱予測器１１は、図８のＳＴＥＰ１２０で、図示したＰｃｌ／Ｆｃｌｅｓｔマップにクラッチストローク（Ｐｃｌ）を適用してレリーズスプリング４の抗力の予測値（Ｆｃｌｅｓｔ）を取得すると共に、Ｐｃｌ／Ｆａｓｔｅｓｔマップにクラッチストローク（Ｐｃ  ｌ）を適用してコンペンセイションスプリング７のアシスト力の予測値（Ｆａｓｔｅｓｔ）を取得し、ＳＴＥＰ１２１で上記式（７）により外乱予測値（Ｄｅｓｔ（ｋ））を算出する。
【０１０２】
また、続くＳＴＥＰ１２２で、コントローラ１０に備えられた適応外乱オブザーバ１２は、上記式（１２）により、外乱推定値（ｃｌ（ｋ））を算出する。
【０１０３】
そして、次のＳＴＥＰ１２３で、コントローラ１０に備えられたスライディングモードコントローラ１３は、上記式（１３）により等価制御入力（Ｕｅｑ（ｋ））を算出し、上記式（５）に到達則入力（Ｕｒｈ（ｋ））を算出して、上記式（６）によりモータ印加電圧（Ｖｉｎ）を算出する。
【０１０４】
なお、本実施の形態では、適応外乱オブザーバ１２を備えることにより、外乱予測器１１により算出された外乱予測値（Ｄｅｓｔ）と、実際に生じる外乱のレベルとの誤差を補償したが、適応外乱オブザーバ１２を備えない場合であっても、本発明の効果を得ることができる。
【０１０５】
また、本実施の形態では、スライディングモードコントローラ５３により、スライディングモード制御を用いてモータ印加電圧（Ｖｉｎ）を決定したが、バックステッピング制御等の他の種類の応答指定型制御を用いてもよい。
【０１０６】
また、本実施の形態では、本発明をクラッチ機構に適用した例を示したが、本発明は他の種類のプラントに対しても適用可能である。図９は、本発明をエンジン６０（本発明のプラントに相当する）の回転数（ＮＥ，本発明のプラントの出力値に相当する）の制御に適用した例を示したものである。例えば、変速機（図示しない）の変速処理を行う際には、変速機のメインシャフトの回転数とエンジン６０の回転数（ＮＥ）とを同期させる回転同期処理が実行されるが、その際にはエンジン６０の回転数（ＮＥ）を目標回転数に短時間で収束させる必要がある。
【０１０７】
そして、エンジン６０の回転数（ＮＥ）が所定回転数に維持されるときに要求される吸気量に応じたスロットル開度のおおよその値は、予め知ることができる。そこで、この回転同期制御に、図９に示した構成を適用して、外乱予測器５１によりエンジン回転数（ＮＥ）に応じたスロットル開度を予め記憶したエンジン回転数（ＮＥ）／スロットル開度（ＴＨ）の対応データから、外乱予測値（Ｄｅｓｔ）として求め、また、適応外乱オブザーバ５２により、外乱推定値（ｃｌ）を算出する。
【０１０８】
そして、スライディングモードコントローラ５３により、エンジン回転数（ＮＥ）と外乱予測値（Ｄｅｓｔ）と外乱推定値（ｃｌ）とに基づいて、スロットル開度（ＴＨ，本発明の制御入力に相当する）を決定することにより、エンジン回転数（ＮＥ）が急激に変化する場合であっても、エンジン回転数（ＮＥ）を目標回転数に精度良く追従させることができる。
【０１０９】
また、図１０に示したエンジンのカム位相可変機構７０（本発明のプラントに相当する）に対して、本発明を適用することも可能である。カム位相可変機構７０は、カム７１に連結された円盤７２と、リターンスプリング７５を介して円盤７２と接続されたスプロケット７３と、円盤７２に対して制動力を掛ける電磁ブレーキ７４（本発明のアクチュエータに相当する）とを備えている。
【０１１０】
そして、電磁ブレーキ７４は、入力電圧に応じて制動力が変化するものであり、スプロケット７３が回転するときの電磁ブレーキ７４の入力電圧を変更することにより、リターンスプリング７５による反力と電磁ブレーキ７４の制動力がつり合う位置を変化させて、カム７１の位相角を制御することができる。
【０１１１】
この場合、電磁ブレーキ７４の入力電圧とカム７１の位相との関係は非線形的に変化する。そこで、カム７１の位相角の制御に、図１０に示した構成を適用して、外乱予測器８０によりカム７１の位相角（ＣＡＩＮ，本発明のプラントの出力値に相当する）に応じた入力電圧を予め記憶したカム位相（ＣＡＩＮ）／入力電圧（Ｖｖｔｃ）の対応データから、外乱予測値（Ｄｅｓｔ）として求め、また、適応外乱オブザーバ８１により、外乱推定値（ｃｌ）を算出する。
【０１１２】
そして、スライディングモードコントローラ８２により、位相角（ＣＡＩＮ）と外乱予測値（Ｄｅｓｔ）と外乱推定値（ｃｌ）とに基づいて、電磁ブレーキ７４の入力電圧（Ｖｖｔｃ，本発明の制御入力に相当する）を算出することにより、位相角（ＣＡＩＮ）が急激に変化する場合であっても、位相角（ＣＡＩＮ）を目標角度に精度良く追従させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】クラッチ機構の構成図及びクラッチ機構に備えられた弾性部材の作動態様の説明図。
【図２】図１に示したクラッチ機構のコントローラの制御ブロック図。
【図３】コントローラに適応外乱オブザーバを備えたときのシミュレーション結果を示したグラフ。
【図４】図２に示したコントローラの作動フローチャート。
【図５】図２に示したコントローラの作動フローチャート。
【図６】図２に示したコントローラの作動フローチャート。
【図７】図２に示したコントローラの作動フローチャート。
【図８】図２に示したコントローラの作動フローチャート。
【図９】本発明をエンジンの回転数制御に適用した構成の説明図。
【図１０】本発明をエンジンのカム位相可変機構に適用した構成の説明図。
【図１１】本発明をエンジンのカム位相可変機構に適用した構成の説明図。
【符号の説明】
１…クラッチ機構、２…クラッチ、４…レリーズスプリング、６…モータ、７…コンペイセンションスプリング、１０…コントローラ、１１…外乱予測器、１２…適応外乱オブザーバ、１３…スライディングモードコントローラ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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