(57)【要約】【課題】発電機３の回転速度Ｎ２を、電力負荷ＬＯＡＤの急激な、または大きな変化にかかわらず、安定に維持する。【解決手段】エンジン１の動力によって、トラクション方式のトロイダル形無段変速機２を介して発電機３を回転駆動し、この無段変速機のパワーローラ２１ｃの傾転角φを駆動する油圧シリンダ８０のためのサーボ弁開度指令値Ｉｒｅｆを、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとエンジン回転速度Ｎ１との変速比指令ＳＲｒｅｆと、発電機回転速度Ｎ２とエンジン回転速度Ｎ１との実変速比ＳＲとに応答し、オブザーバ８２を有するフィードバック制御手段７によって制御する。さらに発電機３の負荷５の検出値ＬＯＡＤが与えられるフィードフォワード制御手段８によって、フィードバック制御手段７の動作を補正する。【選択図】      図１
2004364459.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
駆動源と、
駆動源の入力回転速度を、変速駆動手段による変速比可変で変化して出力回転速度を得る無段変速機と、
無段変速機によって駆動される発電機と、
発電機の回転速度Ｎ２を検出する発電機回転速度検出手段と、
発電機の目標回転速度Ｎ２ｒｅｆを設定する目標回転速度設定手段と、
発電機回転速度検出手段と目標回転速度設定手段との出力に応答し、発電機回転速度Ｎ２が、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して変速駆動手段に与えるフィードバック制御手段と、
発電機の負荷ＬＯＡＤを検出する負荷検出手段と、
負荷検出手段の出力に応答し、負荷検出手段によって検出された負荷ＬＯＡＤに対応する変速駆動手段の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生する補正用推定指令発生手段を有し、この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを用いて、フィードバック制御手段の変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正するフィードフォワード制御手段とを含むことを特徴とする発電装置。
【請求項２】
駆動源と、
駆動源の入力回転速度を、変速駆動手段による変速比可変で変化して出力回転速度を得る無段変速機と、
無段変速機によって駆動される発電機と、
発電機の回転速度Ｎ２を検出する発電機回転速度検出手段と、
発電機の目標回転速度Ｎ２ｒｅｆを設定する目標回転速度設定手段と、
発電機回転速度検出手段と目標回転速度設定手段との出力に応答し、発電機回転速度Ｎ２が、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して変速駆動手段に与えるフィードバック制御手段と、
駆動源または発電機のトルクＴ１，Ｔ２を検出するトルク検出手段と、
トルク検出手段の出力に応答し、トルク検出手段によって検出されたトルクＴ１，Ｔ２に対応する変速駆動手段の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生する補正用推定指令発生手段を有し、この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを用いて、フィードバック制御手段の変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正するフィードフォワード制御手段とを含むことを特徴とする発電装置。
【請求項３】
駆動源と、
駆動源の入力回転速度を、変速駆動手段による変速比可変で変化して出力回転速度を得る無段変速機と、
無段変速機によって駆動され、励磁コイルを有する発電機と、
発電機によって発生する予め定める電圧を設定する電圧設定手段と、
発電機によって発生する電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧設定手段と電圧検出手段との出力に応答し、前記検出電圧が前記設定電圧になるように、励磁コイルの励磁電圧指令信号を発生する励磁電圧指令信号発生手段と、
励磁電圧指令信号発生手段の出力に応答し、励磁コイルを励磁する励磁駆動手段と、
発電機の回転速度Ｎ２を検出する発電機回転速度検出手段と、
発電機の目標回転速度Ｎ２ｒｅｆを設定する目標回転速度設定手段と、
発電機回転速度検出手段と目標回転速度設定手段との出力に応答し、発電機回転速度Ｎ２が、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して変速駆動手段に与えるフィードバック制御手段と、
励磁電圧指令信号発生手段の出力に応答し、前記励磁電圧指令信号に対応する変速駆動手段の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生する補正用推定指令発生手段を有し、この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを用いて、フィードバック制御手段の変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正するフィードフォワード制御手段とを含むことを特徴とする発電装置。
【請求項４】
無段変速機の実変速比ＳＲを表す信号を出力する実変速比出力手段を含み、
補正用推定指令発生手段は、実変速比出力手段からの実変速比ＳＲに応答し、補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを補正することを特徴とする請求項１〜３のうちの１つに記載の発電装置。
【請求項５】
実変速比出力手段は、
駆動源の回転速度Ｎ１に対応した実変速比ＳＲを表す信号を出力することを特徴とする請求項４記載の発電装置。
【請求項６】
実変速比出力手段は、
駆動源の回転速度Ｎ１と、発電機の回転速度Ｎ２とに対応した実変速比ＳＲを表す信号を出力することを特徴とする請求項４記載の発電装置。
【請求項７】
実変速比出力手段は、
検出または演算によって求めた実変速比ＳＲを表す信号を出力することを特徴とする請求項４記載の発電装置。
【請求項８】
駆動源の回転速度Ｎ１を検出する駆動源回転速度検出手段をさらに含み、
フィードバック制御手段は、
目標回転速度設定手段によって設定された目標回転速度Ｎ２ｒｅｆと、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して変速比指令ＳＲｒｅｆを発生する変速比指令演算手段５６と、
発電機回転速度検出手段によって検出された発電機回転速度Ｎ２と、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して実変速比ＳＲを発生する実変速比演算手段５９と、
変速比指令演算手段と実変速比演算手段との出力に応答し、実変速比ＳＲが変速比指令ＳＲｒｅｆとなるように、実変速比ＳＲと変速比指令ＳＲｒｅｆとの差ΔＳＲに基づいて変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生する制御器とを含み、
フィードフォワード制御手段は、補正用推定指令発生手段からの補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔに基づいて、前記差ΔＳＲを補正することを特徴とする請求項１〜７のうちの１つに記載の発電装置。
【請求項９】
駆動源の回転速度Ｎ１を検出する駆動源回転速度検出手段をさらに含み、
フィードバック制御手段は、
目標回転速度設定手段によって設定された目標回転速度Ｎ２ｒｅｆと、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して変速比指令ＳＲｒｅｆを発生する変速比指令演算手段５６と、
発電機回転速度検出手段によって検出された発電機回転速度Ｎ２と、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して実変速比ＳＲを発生する実変速比演算手段５９と、
変速比指令演算手段と実変速比演算手段との出力に応答し、実変速比ＳＲが変速比指令ＳＲｒｅｆとなるように、実変速比ＳＲと変速比指令ＳＲｒｅｆとの差ΔＳＲの時間変化率を演算して求め、この差ΔＳＲの時間変化率によって、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生する速度形制御器とを含み、
フィードフォワード制御手段は、
補正用推定指令発生手段からの補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率を演算する推定時間変化率演算手段をさらに有し、
この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率によって、前記差ΔＳＲの時間変化率を補正することを特徴とする請求項１〜７のうちの１つに記載の発電装置。
【請求項１０】
フィードバック制御手段は、
前記補正された差ΔＳＲを積分して変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを導出する積分器７２を含むことを特徴とする請求項８または９記載の発電装置。
【請求項１１】
無段変速機は、
一対の入出力ディスク間に、傾転角φ可変のパワーローラを介在し、入力回転速度Ｎ１を、傾転角φに対応した無段階変速して、出力回転速度Ｎ２を得、
変速駆動手段は、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆに対応した操作量Ｉｒｅｆを表す信号に応答してパワーローラの傾転角φを変化するトロイダル形変速機であり、
駆動源の回転速度Ｎ１を検出する駆動源回転速度検出手段をさらに含み、
フィードバック制御手段は、
目標回転速度設定手段によって設定された目標回転速度Ｎ２ｒｅｆと、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して変速比指令ＳＲｒｅｆを発生する変速比指令演算手段５６と、
発電機回転速度検出手段によって検出された発電機回転速度Ｎ２と、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して実変速比ＳＲを発生する実変速比演算手段５９と、
変速比指令演算手段と実変速比演算手段との出力に応答し、実変速比ＳＲが変速比指令ＳＲｒｅｆとなるように、実変速比ＳＲと変速比指令ＳＲｒｅｆとの差ΔＳＲを演算する差演算手段５８と、
差演算手段５８の出力を積分する差積分手段１３１と、
無段変速比の前記傾転角φを表す傾転角信号を発生する手段５９，８１とを含み、
差積分手段１３１と、傾転角信号発生手段５９，８１とからの出力を減算して変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生する制御器とを含むことを特徴とする請求項１〜７のうちの１つに記載の発電装置。
【請求項１２】
フィードフォワード制御手段はさらに、
推定時間変化率演算手段からの出力のノイズを除去する不感帯を有する不感帯回路を含むことを特徴とする請求項２〜４のうちの１つに記載の発電装置。
【請求項１３】
不感帯回路は、
入力値の予め定める小さい値の範囲で出力値を零とし、その範囲外では、予め定める傾きを有する１次直線である入出力特性を有することを特徴とする請求項５記載の発電装置。
【請求項１４】
前記１次直線は、入力値が零のとき出力値が零となる原点Ｏを通る直線であることを特徴とする請求項６記載の発電装置。
【請求項１５】
フィードフォワード制御手段はさらに、
変速駆動手段の動作遅れを補償するように、推定時間変化率演算手段の出力を、位相補償する回路を含むことを特徴とする請求項２〜７のうちの１つに記載の発電装置。
【請求項１６】
無段変速機は、
一対の入出力ディスク間に、傾転角φ可変のパワーローラを介在し、入力回転速度Ｎ１を、傾転角φに対応した無段階変速して、出力回転速度Ｎ２を得、
変速駆動手段は、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆに対応した操作量Ｉｒｅｆを表す信号に応答してパワーローラの傾転角φを変化するトロイダル形変速機であることを特徴とする請求項１〜１０，１２〜１５のうちの１つに記載の発電装置。
【請求項１７】
フィードバック制御手段は、
前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆと入力される推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓとの差を、演算する指令減算器６３と、
指令減算器の出力に応答し、変速駆動手段の操作量Ｉｒｅｆを演算する操作量演算手段７６と、
実変速比演算手段からの出力に応答し、実変速比ＳＲに対応する推定傾転角φｅｓｔを演算する推定傾転角演算手段８１と、
オブザーバであって、変速駆動手段を備えた無段変速機モデルを有し、操作量演算手段からの操作量Ｉｒｅｆを表す出力と、推定傾転角演算手段からの推定傾転角φｅｓｔを表す出力とに応答して、推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓを演算して指令減算器６３に与えるオブザーバ８２とを含むことを特徴とする請求項１１または１６記載の発電装置。
【請求項１８】
フィードバック制御手段は、
前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆと入力される推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓとの差を、演算する指令減算器６３と、
指令減算器の出力に応答し、変速駆動手段の操作量Ｉｒｅｆを演算する操作量演算手段７６と、
実変速比演算手段からの出力に応答し、実変速比ＳＲに対応する推定傾転角φｅｓｔを演算する推定傾転角演算手段８１と、
操作量演算手段からの操作量Ｉｒｅｆを表す出力と、推定傾転角演算手段からの推定傾転角φｅｓｔを表す出力とに応答して、推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓを演算して指令減算器６３に与える推定変速駆動指令発生手段とを含むことを特徴とする請求項１１または１６記載の発電装置。
【請求項１９】
駆動源の動力によって、無段変速機を介して、発電機を駆動し、
発電機の回転速度を検出し、
この検出した発電機の回転速度Ｎ２が、予め設定した目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して無段変速機に与えて変速比を変化し、フィードバック制御を行い、
発電機の負荷ＬＯＡＤを検出し、
この検出された負荷ＬＯＡＤに対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生し、フィードバック制御の前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正してフィードフォワード制御を行うことを特徴とする発電方法。
【請求項２０】
駆動源の動力によって、無段変速機を介して、発電機を駆動し、
発電機の回転速度を検出し、
この検出した発電機の回転速度Ｎ２が、予め設定した目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して無段変速機に与えて変速比を変化し、フィードバック制御を行い、
駆動源または発電機のトルクＴ１，Ｔ２を検出し、
この検出されたトルクＴ１，Ｔ２に対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生し、フィードバック制御の前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正してフィードフォワード制御を行うことを特徴とする発電方法。
【請求項２１】
駆動源の動力によって、無段変速機を介して、発電機を駆動し、
発電機の回転速度を検出し、
この検出した発電機の回転速度Ｎ２が、予め設定した目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して無段変速機に与えて変速比を変化し、フィードバック制御を行い、
発電機は励磁コイルを有し、発電機によって発生する電圧を検出し、この検出電圧が予め定める設定電圧となるように、励磁コイルの励磁電圧指令信号を発生して励磁コイルを駆動し、
この励磁電圧指令信号に対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生し、フィードバック制御の前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正してフィードフォワード制御を行うことを特徴とする発電方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車や鉄道車両などの車両に好適に搭載して実施されることができる発電装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
航空機内燃機関などのエンジンと、そのエンジンによって駆動される発電機との小形軽量化に伴い、電力負荷の変化が、発電機の回転速度の変動に及ぼす影響が大きくなってきており、また負荷変化による回転速度の変動に悪影響が生じるまでの応答が速くなってきている。したがって発電機の回転軸の回転速度を検出してエンジンと発電機との間に介在された変速機の変速比を制御するフィードバックによる制御則では、安定した発電機の回転速度を維持することができない。発電機は、たとえば誘導発電機または同期発電機などの交流発電機であって、その回転速度に対応して出力電力の周波数が変化する。
【０００３】
典型的な先行技術（特許文献１）は無段変速機における変速比を設定するために、運転状態を示す各種信号に基づいて無段変速機の変速アクチュエータの動作位置をフィードフォワード制御によって指令するとともに、変速アクチュエータが前記運転状態に対応する目標値となるようにフィードバック制御を行う構成を有する。変速アクチュエータの目標値と変速アクチュエータの作動に応じて変化するフィードバック信号との偏差の絶対値が、所定値よりも大きい場合、フィードフォワード制御を行い、変速比を正確に設定し、しかも応答性を向上しようとする。
【０００４】
他の先行技術（特許文献２）もまた、エンジンの動力を、無段変速機を介して伝達し、その変速比が車速およびエンジン負荷に基づいて予め設定された目標変速比となるように、フィードフォワード制御とフィードバック制御とを併用する。目標変速比と実変速比との偏差が大きい場合、フィードフォワード制御による修正によって応答性の良い制御を可能にしようとする。これらの各先行技術はいずれも、無段変速機の変速比を、車両の運転に最適な目標変速比に安定に設定する構成を有する。したがってこのような先行技術の無段変速機によって発電機を駆動した場合、発電機の電力負荷が急激に大きく変動すると、その発電機の回転速度を安定した一定値に保つことはできない。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６０−８１５６０（特公平３−６１０６６）
【特許文献２】
特開昭６２−２４４７２４（特許２５９３４４５）
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、発電機の電力負荷が急激に大きく変動しても、発電機の回転速度を安定に維持することができるようにした発電装置を提供することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、駆動源と、
駆動源の入力回転速度を、変速駆動手段による変速比可変で変化して出力回転速度を得る無段変速機と、
無段変速機によって駆動される発電機と、
発電機の回転速度Ｎ２を検出する発電機回転速度検出手段と、
発電機の目標回転速度Ｎ２ｒｅｆを設定する目標回転速度設定手段と、
発電機回転速度検出手段と目標回転速度設定手段との出力に応答し、発電機回転速度Ｎ２が、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して変速駆動手段に与えるフィードバック制御手段と、
発電機の負荷ＬＯＡＤを検出する負荷検出手段と、
負荷検出手段の出力に応答し、負荷検出手段によって検出された負荷ＬＯＡＤに対応する変速駆動手段の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生する補正用推定指令発生手段を有し、この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを用いて、フィードバック制御手段の変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正するフィードフォワード制御手段とを含むことを特徴とする発電装置である。
【０００８】
また本発明は、駆動源の動力によって、無段変速機を介して、発電機を駆動し、
発電機の回転速度を検出し、
この検出した発電機の回転速度Ｎ２が、予め設定した目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して無段変速機に与えて変速比を変化し、フィードバック制御を行い、
発電機の負荷ＬＯＡＤを検出し、
この検出された負荷ＬＯＡＤに対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生し、フィードバック制御の前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正してフィードフォワード制御を行うことを特徴とする発電方法である。
【０００９】
本発明の発電装置は、たとえば自動車、鉄道車両などの車両に好適に搭載され、走行のための動力を発生する内燃機関などのようなエンジンである駆動源の動力が、無段変速機を介して発電機に伝達され、この発電機の回転速度が目標とする回転速度Ｎ２ｒｅｆ、たとえば２４，０００ｒｐｍに保たれて回転駆動され、これによって発電機は、たとえば目標とする周波数４００Ｈｚの交流電力を安定して発生する。発電機は、誘導発電機、同期発電機などの交流発電機であってもよいが、直流発電機であってもよい。
【００１０】
本発明に従えば、フィードバック制御手段は、発電機回転速度検出手段によって検出された発電機の回転速度Ｎ２が、目標回転速度設定手段によって設定された目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して、無段変速機の変速比を変化する変速駆動手段に与える。フィードフォワード制御手段は、後述の図１〜図２１に示されるように、負荷検出手段によって検出された発電機の電力負荷ＬＯＡＤに対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生して、前述のフィードバック制御手段の変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正する。したがって発電機の負荷ＬＯＡＤが急激に、または大きく変動しても、発電機の回転速度が、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆに安定して保たれる。
【００１１】
これによって発電機の周波数が変動することはなく、また出力電圧などが変動することがなくなる。このように本発明では、発電機の負荷ＬＯＡＤを、たとえば瞬時値または実効値で演算し、したがって無段変速機の変速比の負荷に対する感度を高くし、負荷ＬＯＡＤの急変化に対して瞬時に変速比を変更して、発電機の回転速度を一定に安定して維持することが容易に可能になる。
【００１２】
また本発明は、駆動源と、
駆動源の入力回転速度を、変速駆動手段による変速比可変で変化して出力回転速度を得る無段変速機と、
無段変速機によって駆動される発電機と、
発電機の回転速度Ｎ２を検出する発電機回転速度検出手段と、
発電機の目標回転速度Ｎ２ｒｅｆを設定する目標回転速度設定手段と、
発電機回転速度検出手段と目標回転速度設定手段との出力に応答し、発電機回転速度Ｎ２が、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して変速駆動手段に与えるフィードバック制御手段と、
駆動源または発電機のトルクＴ１，Ｔ２を検出するトルク検出手段と、
トルク検出手段の出力に応答し、トルク検出手段によって検出されたトルクＴ１，Ｔ２に対応する変速駆動手段の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生する補正用推定指令発生手段を有し、この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを用いて、フィードバック制御手段の変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正するフィードフォワード制御手段とを含むことを特徴とする発電装置である。
【００１３】
また本発明は、駆動源の動力によって、無段変速機を介して、発電機を駆動し、
発電機の回転速度を検出し、
この検出した発電機の回転速度Ｎ２が、予め設定した目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して無段変速機に与えて変速比を変化し、フィードバック制御を行い、
駆動源または発電機のトルクＴ１，Ｔ２を検出し、
この検出されたトルクＴ１，Ｔ２に対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生し、フィードバック制御の前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正してフィードフォワード制御を行うことを特徴とする発電方法である。
【００１４】
本発明に従えば、後述の図２２に示されるように、トルク検出手段によってエンジンなどの駆動源の出力トルクＴ１を検出し、または発電機に与えられるトルクＴ２を検出し、こうして検出されたトルクＴ１，Ｔ２に対応して補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを補正用推定指令発生手段によって発生する。本発明の実施の他の形態では、トルク検出手段は、駆動源と発電機との間におけるそのほかの軸のトルクを検出するように構成されてもよい。
【００１５】
また本発明は、駆動源と、
駆動源の入力回転速度を、変速駆動手段による変速比可変で変化して出力回転速度を得る無段変速機と、
無段変速機によって駆動され、励磁コイルを有する発電機と、
発電機によって発生する予め定める電圧を設定する電圧設定手段と、
発電機によって発生する電圧を検出する電圧検出手段と、
電圧設定手段と電圧検出手段との出力に応答し、前記検出電圧が前記設定電圧になるように、励磁コイルの励磁電圧指令信号を発生する励磁電圧指令信号発生手段と、
励磁電圧指令信号発生手段の出力に応答し、励磁コイルを励磁する励磁駆動手段と、
発電機の回転速度Ｎ２を検出する発電機回転速度検出手段と、
発電機の目標回転速度Ｎ２ｒｅｆを設定する目標回転速度設定手段と、
発電機回転速度検出手段と目標回転速度設定手段との出力に応答し、発電機回転速度Ｎ２が、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して変速駆動手段に与えるフィードバック制御手段と、
励磁電圧指令信号発生手段の出力に応答し、前記励磁電圧指令信号に対応する変速駆動手段の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生する補正用推定指令発生手段を有し、この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを用いて、フィードバック制御手段の変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正するフィードフォワード制御手段とを含むことを特徴とする発電装置である。
【００１６】
また本発明は、駆動源の動力によって、無段変速機を介して、発電機を駆動し、
発電機の回転速度を検出し、
この検出した発電機の回転速度Ｎ２が、予め設定した目標回転速度Ｎ２ｒｅｆとなるように、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生して無段変速機に与えて変速比を変化し、フィードバック制御を行い、
発電機は励磁コイルを有し、発電機によって発生する電圧を検出し、この検出電圧が予め定める設定電圧となるように、励磁コイルの励磁電圧指令信号を発生して励磁コイルを駆動し、
この励磁電圧指令信号に対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生し、フィードバック制御の前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを補正してフィードフォワード制御を行うことを特徴とする発電方法である。
【００１７】
本発明に従えば、後述の図２５に示されるように、発電機の出力電圧が予め定める設定電圧となるように発電機の励磁コイルに与えられる励磁電流に対応した励磁電圧を励磁駆動手段に与える励磁電圧指令信号が、フィードフォワード制御のために用いられる。これによって発電機励磁電圧の指令値を利用してフィードフォワード補償を行うことによって、時間遅れを防ぎ、応答速度を向上することができる。
【００１８】
本発明に従えば、フィードフォワード制御手段における補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔは、発電機の負荷ＬＯＡＤのみによって求めることができるだけでなく、さらに各駆動源の回転速度Ｎ１、さらには発電機の軸トルクＴ２をも用いて、補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを適切な値として出力し、発電機の回転速度を正確に安定化させることができる。
【００１９】
フィードフォワード制御の効果は、前述のトルク、発電機励磁電圧指令信号、発電機負荷ＬＯＡＤをそれぞれ用いる構成の順で、大きくなり、トルク変化を、遅れなく、検出し、応答速度の向上を図ることができる。
【００２０】
また本発明は、無段変速機の実変速比ＳＲを表す信号を出力する実変速比出力手段を含み、
補正用推定指令発生手段は、実変速比出力手段からの実変速比ＳＲに応答し、補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを補正することを特徴とする。
【００２１】
また本発明は、実変速比出力手段は、
駆動源の回転速度Ｎ１に対応した実変速比ＳＲを表す信号を出力することを特徴とする。
【００２２】
また本発明は、実変速比出力手段は、
駆動源の回転速度Ｎ１と、発電機の回転速度Ｎ２とに対応した実変速比ＳＲを表す信号を出力することを特徴とする。
【００２３】
また本発明は、実変速比出力手段は、
検出または演算によって求めた実変速比ＳＲを表す信号を出力することを特徴とする。
【００２４】
補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔは、実変速比ＳＲに基づいて補正する。この実変速比ＳＲは、後述の図２に示されるように、発電機の回転速度Ｎ２がたとえば２４，０００ｒｐｍなどの予め定める値に一定に保たれている状態では、駆動源の回転速度Ｎ１に対応して求められ、また後述の図１８および図１９に示されるように駆動源および発電機の回転速度Ｎ１，Ｎ２に基づいて実変速比が求められるようにしてもよく、さらにまた図２０および図２１に示されるように、各回転速度Ｎ１，Ｎ２を個別的に検出して実変速比演算手段５９などによって検出または演算して求めるようにしてもよい。
【００２５】
また本発明は、駆動源の回転速度Ｎ１を検出する駆動源回転速度検出手段をさらに含み、
フィードバック制御手段は、
目標回転速度設定手段によって設定された目標回転速度Ｎ２ｒｅｆと、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して変速比指令ＳＲｒｅｆを発生する変速比指令演算手段５６と、
発電機回転速度検出手段によって検出された発電機回転速度Ｎ２と、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して実変速比ＳＲを発生する実変速比演算手段５９と、
変速比指令演算手段と実変速比演算手段との出力に応答し、実変速比ＳＲが変速比指令ＳＲｒｅｆとなるように、実変速比ＳＲと変速比指令ＳＲｒｅｆとの差ΔＳＲに基づいて変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生する制御器とを含み、
フィードフォワード制御手段は、補正用推定指令発生手段からの補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔに基づいて、前記差ΔＳＲを補正することを特徴とする。
【００２６】
本発明に従えば、後述の図８、図２９〜図３３に示されるように、フィードバック制御手段は、実変速比ＳＲと変速比指令ＳＲｒｅｆとの差ΔＳＲに基づいて変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを制御器によって発生し、この差ΔＳＲを、フィードフォワード制御手段の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔによって補正する。こうして前記差ΔＳＲによる変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆの発生が可能隣る。本発明では、この差ΔＳＲ自体に基づいて、前述のように変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生するようにしてもよいが、この差ΔＳＲの時間変化率によって次に述べるように変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生するようにしてもよい。
【００２７】
また本発明は、駆動源の回転速度Ｎ１を検出する駆動源回転速度検出手段をさらに含み、
フィードバック制御手段は、
目標回転速度設定手段によって設定された目標回転速度Ｎ２ｒｅｆと、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して変速比指令ＳＲｒｅｆを発生する変速比指令演算手段５６と、
発電機回転速度検出手段によって検出された発電機回転速度Ｎ２と、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して実変速比ＳＲを発生する実変速比演算手段５９と、
変速比指令演算手段と実変速比演算手段との出力に応答し、実変速比ＳＲが変速比指令ＳＲｒｅｆとなるように、実変速比ＳＲと変速比指令ＳＲｒｅｆとの差ΔＳＲの時間変化率を演算して求め、この差ΔＳＲの時間変化率によって、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生する速度形制御器とを含み、
フィードフォワード制御手段は、
補正用推定指令発生手段からの補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率を演算する推定時間変化率演算手段をさらに有し、
この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率によって、前記差ΔＳＲの時間変化率を補正することを特徴とする。
【００２８】
本発明に従えば、図８、図２９〜図３１に示されるように、フィードバック制御手段の速度駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを、フィードフォワード制御手段の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを用いて補正するために、フィードバック制御手段はさらに、変速比指令ＳＲｒｅｆと実変速比ＳＲとを演算して、それらの差ΔＳＲの時間変化率を演算し、速度形制御を行う。またフィードフォワード制御手段は、前述の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率を演算する。こうして得られた補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率を用いて、前記差ΔＳＲの時間変化率を、負帰還制御によって補正する。これによって発電機の回転速度Ｎ２、したがって無段変速機の変速比ＳＲの速度形制御を行う。
【００２９】
また本発明は、フィードバック制御手段は、
前記補正された差ΔＳＲを積分して変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを導出する積分器７２を含むことを特徴とする。
【００３０】
本発明に従えば、後述の図８、図２９〜図３１に示されるように、差ΔＳＲを積分器７２によって積分し、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを、フィードバック制御信号の出力として導出する。これによって前記差ΔＳＲの不連続な変化が生じても、積分器７２から導出される変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆは滑らかに変化し、いわゆるバンプレス機能を達成することができる。
【００３１】
また本発明は、無段変速機は、
一対の入出力ディスク間に、傾転角φ可変のパワーローラを介在し、入力回転速度Ｎ１を、傾転角φに対応した無段階変速して、出力回転速度Ｎ２を得、
変速駆動手段は、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆに対応した操作量Ｉｒｅｆを表す信号に応答してパワーローラの傾転角φを変化するトロイダル形変速機であり、
駆動源の回転速度Ｎ１を検出する駆動源回転速度検出手段をさらに含み、
フィードバック制御手段は、
目標回転速度設定手段によって設定された目標回転速度Ｎ２ｒｅｆと、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して変速比指令ＳＲｒｅｆを発生する変速比指令演算手段５６と、
発電機回転速度検出手段によって検出された発電機回転速度Ｎ２と、駆動源回転速度検出手段によって検出された駆動源回転速度Ｎ１との比を演算して実変速比ＳＲを発生する実変速比演算手段５９と、
変速比指令演算手段と実変速比演算手段との出力に応答し、実変速比ＳＲが変速比指令ＳＲｒｅｆとなるように、実変速比ＳＲと変速比指令ＳＲｒｅｆとの差ΔＳＲを演算する差演算手段５８と、
差演算手段５８の出力を積分する差積分手段１３１と、
無段変速比の前記傾転角φを表す傾転角信号を発生する手段５９，８１とを含み、
差積分手段１３１と、傾転角信号発生手段５９，８１とからの出力を減算して変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生する制御器とを含むことを特徴とする。
【００３２】
本発明に従えば、後述の図３２および図３３に示されるように、前記差ΔＳＲを、差積分手段１３１を用いることによって位置形制御してフィードバック制御を行うことができる。このような構成もまた、本発明の範囲に含まれる。
【００３３】
また本発明は、フィードフォワード制御手段はさらに、
推定時間変化率演算手段からの出力のノイズを除去する不感帯を有する不感帯回路を含むことを特徴とする。
【００３４】
また本発明は、不感帯回路は、
入力値の予め定める小さい値の範囲で出力値を零とし、その範囲外では、予め定める傾きを有する１次直線である入出力特性を有することを特徴とする。
【００３５】
また本発明は、前記１次直線は、入力値が零のとき出力値が零となる原点Ｏを通る直線であることを特徴とする。
【００３６】
本発明に従えば、補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率がノイズによって悪影響されることを抑制するために、不感帯回路を設け、ノイズを除去する。この不感帯回路の特性は、たとえば後述の図１３（１）に示される入出力特性であってもよいが、好ましくは図１３（２）に示される原点Ｏを仮想上を通る直線とし、負荷ＬＯＡＤの変化に滑らかに対応して発電機の回転速度を安定化することができる。こうして不感帯回路を用いることによって、発電機の緩やかな負荷ＬＯＡＤの変化に反応しないようにし、またノイズ分による変動を除去し、発電機の回転速度を目標回転速度Ｎ２ｒｅｆに維持することができるようになる。
【００３７】
また本発明は、フィードフォワード制御手段はさらに、
変速駆動手段の動作遅れを補償するように、推定時間変化率演算手段の出力を、位相補償する回路を含むことを特徴とする。
【００３８】
本発明に従えば、位相補償回路によって、無段変速機の変速駆動手段、たとえば油圧シリンダなどを含む油圧マイナーループの遅れ補正を実現する。このことによっても、発電機の回転速度を目標回転速度Ｎ２ｒｅｆに維持することが確実になる。
【００３９】
また本発明は、無段変速機は、
一対の入出力ディスク間に、傾転角φ可変のパワーローラを介在し、入力回転速度Ｎ１を、傾転角φに対応した無段階変速して、出力回転速度Ｎ２を得、
変速駆動手段は、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆに対応した操作量Ｉｒｅｆを表す信号に応答してパワーローラの傾転角φを変化するトロイダル形変速機であることを特徴とする。
【００４０】
本発明に従えば、無段変速機の変速機構は、たとえばトラクション方式のトロイダル形無段変速機であり、変速駆動手段は、たとえば油圧シリンダおよびサーボ弁などを含み、このトロイダル形変速機の変速機構に備えられるパワーローラの傾転角φを、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆに対応した電流などの操作量Ｉｒｅｆによって変化することができる。本発明では、このようなトロイダル形変速機だけでなく、そのほかの構成を有する無段変速機に関連してもまた、実施することができる。
【００４１】
また本発明は、フィードバック制御手段は、
前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆと入力される推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓとの差を、演算する指令減算器６３と、
指令減算器の出力に応答し、変速駆動手段の操作量Ｉｒｅｆを演算する操作量演算手段７６と、
実変速比演算手段からの出力に応答し、実変速比ＳＲに対応する推定傾転角φｅｓｔを演算する推定傾転角演算手段８１と、
オブザーバであって、変速駆動手段を備えた無段変速機モデルを有し、操作量演算手段からの操作量Ｉｒｅｆを表す出力と、推定傾転角演算手段からの推定傾転角φｅｓｔを表す出力とに応答して、推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓを演算して指令減算器６３に与えるオブザーバ８２とを含むことを特徴とする。
【００４２】
本発明に従えば、フィードバック制御手段における前述の変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆに対応した無段変速機の変速駆動手段の操作量Ｉｒｅｆを、オブザーバによって得られる推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓによって補正する。これによって無段変速機の各種の特性の違いに対応した適切な操作量Ｉｒｅｆが得られ、これによって発電機の回転速度を、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆに正確に維持することがさらに確実になる。
【００４３】
オブザーバは、変速駆動手段を備えた無段変速機モデルを有し、この無段変速機モデルは、前述のトラクション方式のトロイダル形無段変速機であってもよいが、そのほかの構成を有する無段変速機であってもよい。このオブザーバは、推定傾転角演算手段からの推定傾転角φｅｓｔと、操作量演算手段からの操作量Ｉｒｅｆとによって、推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓを演算する。このようなオブザーバは、たとえば最小次元オブザーバによって実現することが容易に可能である。
【００４４】
また本発明は、フィードバック制御手段は、
前記変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆと入力される推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓとの差を、演算する指令減算器６３と、
指令減算器の出力に応答し、変速駆動手段の操作量Ｉｒｅｆを演算する操作量演算手段７６と、
実変速比演算手段からの出力に応答し、実変速比ＳＲに対応する推定傾転角φｅｓｔを演算する推定傾転角演算手段８１と、
操作量演算手段からの操作量Ｉｒｅｆを表す出力と、推定傾転角演算手段からの推定傾転角φｅｓｔを表す出力とに応答して、推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓを演算して指令減算器６３に与える推定変速駆動指令発生手段とを含むことを特徴とする。
【００４５】
本発明は、オブザーバを用いることなく、センサなどの検出手段を用いて、実現することもできる。
【００４６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の実施の一形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。自動車または鉄道車両などの車両に搭載された内燃機関から成るエンジン１は、トラクション方式のトロイダル形無段変速機２を介して発電機３を回転駆動する。無段変速機２は、エンジン１からの入力回転速度Ｎ１を、出力回転速度Ｎ２に変速比ＳＲ（＝Ｎ２／Ｎ１）で変速する。入力回転速度Ｎ１は、たとえば４，８００〜８，５００ｒｐｍであってもよく、発電機３が回転駆動される出力回転速度Ｎ２が、目標回転速度設定手段４によって設定される目標回転速度Ｎ２ｒｅｆ、たとえば２４，０００ｒｐｍに維持されて回転駆動され、発電機４の出力周波数ｆ１は、たとえば４００Ｈｚの交流電力が発生され、負荷５に与えられる。この発電機３の回転速度Ｎ２を、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆに、負荷５の変動にかかわらず安定に維持するために、フィードバック制御手段７が設けられ、さらにこのフィードバック制御手段７の制御の補正をするフィードフォワード制御手段８が設けられる。
【００４７】
図２は、図１に示される発電装置の全体の構成を簡略化して示すブロック図である。エンジン１の回転速度Ｎ１を検出するために駆動源回転速度検出手段１１が設けられ、また発電機３の回転速度Ｎ２を検出するために発電機回転速度検出手段１２が設けられる。これらの各検出手段１１，１２の出力は、ライン９，１０をそれぞれ介して、制御回路１３に与えられる。さらに発電機３の負荷５に与えられる電力の電圧ＶＯＬは、電圧検出手段１４によって検出され、その負荷電流ＣＵＲは電流検出手段１５によって検出され、これらの出力は、制御回路１３に与えられる。制御回路１３は、前述のフィードバック制御手段７およびフィードフォワード制御手段８を含む。
【００４８】
無段変速機２は、変速機構２１と、この変速機構２１の変速比を、制御回路１３からのサーボ弁開度指令Ｉｒｅｆによって変化する変速駆動手段２２とを含む。
【００４９】
図３は、無段変速機２の全体の構成を簡略化して示す図である。トラクション方式のトロイダル無段変速機である変速機構２１は、いわゆるハーフトロイダル形であり、その入力軸２５と連動して回転する入力ディスク２１ａと、トラクション無段変速機構２１の出力軸２６と連動して回転する出力ディスク２１ｂと、入力ディスク２１ａおよび出力ディスク２１ｂの間に介在する複数のパワーローラ２１ｃと、パワーローラ２１ｃの押付力を発生するための軸力発生機構２１ｄなどで構成される。
【００５０】
図４は、サーボ弁３７に関連する油圧回路図である。ポンプ４８の作動油は、サーボ弁３７に供給される。こうして変位駆動手段２２を構成するサーボ弁３７にサーボ弁開度指令Ｉｒｅｆが与えられることによって、制御弁４１が駆動され、油圧シリンダ２８，２９はトラニオン２７を変位し、したがって変速機構２１による変速比ＳＲが、サーボ弁開度指令Ｉｒｅｆに対応して無段階に変位して設定される。
【００５１】
図５に示すように、入力ディスク２１ａおよび出力ディスク２１ｂそれぞれは摩擦面２１ｅ，２１ｆを有し、これら摩擦面２１ｅ，２１ｆは、各ディスク２１ａ，２１ｂを、その回転軸線１７を含む平面で切断したときにその断面形状が回転軸線１７を中心に対称に配置される各１／４の円弧となるように形成されている。
【００５２】
各パワーローラ２１ｃは、スラスト軸受と、トラニオン２７と呼ばれる支持部材によって、ローラ軸２１ｈまわりの回転を許容し、かつローラ軸２１ｈおよびディスク回転軸線１７を含む平面内で傾転自在に支持されている。
【００５３】
入力ディスク２１ａ、出力ディスク２１ｂおよびパワーローラ２１ｃという３つの転動体は高圧で押付けられて、その接触部に生じる高粘度潤滑油膜の剪断抵抗によって動力が伝達される。また、その変速方法は、パワーローラ２１ｃの傾転角φ、すなわちパワーローラ２１ｃと入力ディスク２１ｂの接点Ｑと摩擦面２１ｅの断面円弧に対する中心Ｏとを結ぶ線分ＯＱが点Ｏを通りディスク回転軸線１７に垂直な直線Ｒと成す角を変化させることによって、変速比ＳＲを所定範囲内、たとえば０．５〜２．０の範囲内で任意に変化させるものである。
【００５４】
ここで、この傾転角φの変化は次のようにしてなされる。図６に示すように、後述の変速駆動手段２２によりローラ回転軸２１ｈを距離ｘオフセットさせると、パワーローラ側速度ｕｐとディスク側速度ｕｄとの間に方向のずれが生じ、下記式（１）で表されるサイドスリップ速度ｖｓが生じることになる。
ｖｓ  ＝  ｕｄ−ｕｐ                                      …（１）
【００５５】
これにより、サイドスリップ速度ｖｓが値零になるようにパワーローラ２１ｃの傾転角φが変化する。したがって変速駆動手段２２のピストンロッド３８，３９の進出量を適宜調節することにより、傾転角φを所望角度とすることができ、それにより所望の変速と成し得る。すなわち、パワーローラ２１ｃの回転軸２１ｈの偏位量（以下、パワーローラ位置という）を操作することによって傾転角φを所望角度に調節して所望の変速制御が成し得る。
【００５６】
ここで、図５に示すように、パワーローラ２１ｃと入力ディスク２１ａとが接触する位置をディスク回転軸線１７から測った距離を入力側接触半径Ｒｉとし、パワーローラ２１ｃと出力ディスク２１ｂとが接触する位置をディスク回転軸線１７から測った距離を出力側接触半径Ｒｏとし、入力軸２５および入力ディスク２１ａの回転速度をＮｉとし、出力軸２６および出力ディスク２１ｂの回転速度をＮｏとすると、変速比ＳＲ＝Ｎｏ／Ｎｉ＝Ｒｉ／Ｒｏという関係が成立する。そこで、各パワーローラ２１ｃの傾転角φを制御することによって、各接触半径Ｒｉ、Ｒｏが連続的に変化するため、変速比ＳＲを連続的に変化させることが可能になる。
【００５７】
すなわち、入力ディスク２１ａとパワーローラ２１ｃの接点までの軸心からの距離Ｒｉと出力ディスク２１ｂとパワーローラ２１ｃの接点までの軸心からの距離Ｒｏとの比（Ｒｉ／Ｒｏ）で変速比ＳＲは決まる。したがって、パワーローラ２１ｃの傾転角φを変化させることによって、変速比ＳＲを無段階に変えることが可能となる。前述の入力ディスク２１ａの回転速度Ｎｉは、エンジン１の回転速度Ｎ１であり、出力軸２６の回転速度Ｎｏは、無段変速機２の出力回転速度、したがって発電機３の回転速度Ｎ２である。
【００５８】
こうして無段変速機２の変速機構２１は、エンジン１の出力が入力される入力軸２５と、その入力軸２５に連結される入力ディスク２１ａと、入力ディスク２１ａに対向して配置される出力ディスク２１ｂと、出力ディスク２１ｂに連結される出力軸２６と、これらの入力および出力ディスク２１ａ，２１ｂに対する傾転角φの変化に応じて入力ディスク２１ａの回転速度Ｎ１を無段階に変速して出力ディスク２１ｂに伝達する一対のパワーローラ２１ｃと、パワーローラ２１ｃを回転自在に支持した傾転軸方向に変位可能な一対のトラニオン２７とを含む。
【００５９】
変速駆動手段２２は、トラニオン２７を傾転軸方向に変位させるアクチュエータである２つの同一構成を有する複動油圧シリンダ２８，２９と、変速比を目標とする変速比に変化するために、各油圧シリンダ２８，２９が有する各シリンダ室３１，３２；３３，３４に管路３５，３６を介して作動油を切換えて与えるサーボ弁３７とを含む。
【００６０】
油圧シリンダ２８，２９のピストンロッド３８，３９は、一対の各トラニオン２７に連結される。管路３５に作動油が供給されることによって油圧シリンダ２８のシリンダ室３１に作動油が供給されてピストンロッド３８が後退され、油圧シリンダ２９のシリンダ室３４に作動油が供給されてピストンロッド３９が伸長し、このとき油圧シリンダ２８のもう１つのシリンダ室３２および油圧シリンダ２９のもう１つのシリンダ室３３からの各作動油は、管路３６から排出される。また管路３６に作動油が供給されると、油圧シリンダ２８，２９は前述と逆の動作をし、ピストンロッド３８が伸長され、ピストンロッド３９が後退される。
【００６１】
サーボ弁３７は、制御弁４１と、この制御弁４１のスプール４２を軸線方向に駆動する電磁駆動手段４３とを含む。電磁駆動手段４３の電機子４４のコイルに、サーボ弁開度指令Ｉｒｅｆである駆動電流が与えられることによって、永久磁石片４５との磁気吸引力、磁気反発力が発生してノズル４６間のフラッパ４７が電機子４４によって角変位され、このノズルフラッパ４７に連動してスプール４２が変位される。
【００６２】
こうして管路３５，３６に供給される作動油の流量、圧力が変化されることになる。こうしてサーボ弁開度指令Ｉｒｅｆの表す電流が、供給されることによって、フラッパ４７による制御弁４１のスプール４２の変位ｘが得られ、ノズルフラッパ４７の機構で、ノズル４６による圧力差｜Ｐ１−Ｐ２｜が得られる。たとえば図３のｘ方向にフラッパ４７が動けば、ノズル４６の作動油の圧力Ｐ１による抵抗が大きくなり、反対側からの作動油の圧力Ｐ２による抵抗が小さくなり、Ｐ１＞Ｐ２となるこうして圧力Ｐ１，Ｐ２がスプール４２の両端に作用し、その圧力差絶対値の｜Ｐ１−Ｐ２｜によってスプール４２が変位駆動される。スプール４２には、フィードバックばねが作用しており、変位ｘにフィードバックされ、Ｐ１＝Ｐ２になるまで、スプール４２を移動して停止する。このとき制御弁４１の供給ポートＰｓからポートＡ、したがって管路３５に、またポートＢ、したがって管路３６からタンクポートＴに作動油が流れる。
【００６３】
図７は、変速機構２１と変速駆動手段２２とを含む制御対象である無段変速機２のブロック図である。サーボ弁開度指令Ｉｒｅｆが、前述の変速駆動手段２２に与えられることによって、制御回路５１は、伝達関数Ｆ１で、油圧シリンダ２８，２９のピストンロッド３８，３９のストロークＬＶＤＴを変化する。
Ｆ１  ＝  Ｋ１／ｓ                                        …（２）
ここで、Ｋ１は定数であり、ｓはラプラス演算子である。
【００６４】
変速機構２１は制御回路５２で示され、その伝達関数Ｆ２は次のとおりである。
Ｆ２  ＝  Ｋ２／｛ｓ（１＋Ｔ・ｓ）｝                      …（３）
ここで、式（３）のＫ２は定数であり、式（３）のＴは変速機構２１の時定数である。
【００６５】
本発明の実施の他の形態では、前述の定数Ｋ１，Ｋ２は、変速比ＳＲに応じて、変化し、無段変速機２のモデルを非線形的に取扱うようにしてもよい。
【００６６】
ピストンロッド３８，３９のストロークＬＶＤＴが達成されることによって、パワーローラ２１ｃを支持するトラニオン２７の傾転角φが達成される。これによって変速機構２１では、制御回路５３で示される関数ｆ（φ）に従って傾転角φに対応した変速比ＳＲが達成される。こうしてエンジン１の入力回転速度Ｎは、変速比ＳＲによって決定される出力回転速度Ｎ２が、制御回路５４で得られる。
【００６７】
再び図１を参照して、フィードバック制御手段７において、変速比指令手段５６は、目標回転速度設定手段４によって設定された目標回転速度Ｎ２ｒｅｆと、駆動源回転速度検出手段１１（図２参照）によって検出されたエンジン１の回転速度Ｎ１との比を演算して変速比指令ＳＲｒｅｆを発生してライン５７を介して変速比減算器５８の一方の入力に与える。
ＳＲｒｅｆ  ＝  Ｎ２ｒｅｆ／Ｎ１                          …（４）
【００６８】
実変速比演算手段５９は、発電機回転速度検出手段１２（図２参照）によって検出された発電機回転速度Ｎ２と、駆動源回転速度検出手段１１によって検出されたエンジン１の回転速度Ｎ１との比を演算して、実変速比ＳＲ（＝Ｎ２／Ｎ１）を発生し、ライン６１を介して変速比減算器５８の他方の入力に与えられる。
【００６９】
変速比減算器５８は、変速比の差ΔＳＲを演算して求め、速度形制御手段６２に与える。
ΔＳＲ  ＝  ＳＲｒｅｆ−ＳＲ                              …（５）
【００７０】
速度形制御手段６２は、変速比減算器５８からのライン６５を介する出力に応答し、実変速比ＳＲが、変速比指令ＳＲｒｅｆとなるように、すなわち前記差ΔＳＲが零となるように実変速比ＳＲと変速比指令ＳＲｒｅｆとの差ΔＳＲの時間変化率を、演算して求め、この差ΔＳＲの時間変化率によって、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを表す信号を発生し、指令減算器６３の一方の入力に与える。
【００７１】
図８は、速度形制御手段６２の具体的な構成を示すブロック図である。変速比減算器５８の前記差ΔＳＲを表す信号は、ライン６５から制御回路６６に与えられ、この制御回路６６は、擬似微分器を構成する。制御回路６６の伝達関数Ｆ６６は、次のとおりである。
Ｆ６６  ＝  ｓ／（１＋Ｔ６６・ｓ）                        …（６）
ここでＴ６６は、時定数を示す。
【００７２】
さらに係数器である制御回路６７で比例ゲインである係数Ｋｐ１が掛算され、加算器６８に与えられる。ライン６５からの前記差ΔＳＲを表す信号はまた、係数器である制御回路６９の積分ゲインＫｉ１が掛算され、加算器６８に与えられる。フィードフォワード制御手段８からの補正量ＦＦを表す信号は、ライン７１を介して加算器６８に与えられる。加算器６８は、制御回路６７，６９の出力およびライン７１の出力を加算し、積分器７２で積分動作を行い、変速駆動指令である前述の無段変速機２のピストンロッド３８，３９のストローク指令ＬＶＤＴｒｅｆを表す信号を、ライン７３に導出して、指令減算器６３に与える。こうして速度形制御手段６２では、前記差ΔＳＲの時間変化率によって、変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆを発生し、この変速駆動指令ＬＶＤＴは、前述のようにライン７１を介する補正信号ＦＦによって補正されている。
【００７３】
速度形制御手段６２は、ライン６５から入力される前記差ΔＳＲが不連続な変化をした場合でも、積分器７２が設けられていることによって、操作量であるストローク指令値ＬＶＤＴｒｅｆが滑らかな連続になるという優れた効果を達成することができる。すなわちストローク指令値ＬＶＤＴｒｅｆを積分器７２の利用によって、不連続な変化をさせずに、いわゆるバンプレスとし、滑らかな連続した出力を導出することができる。ライン７１から与えらえる補正量ＦＦの信号が、不感帯回路１０７（後述の図１１参照）の不感帯の働きによって、急変化しても、速度形制御手段６２はＰＩ（比例、積分）制御動作を行い、積分器７２には、ライン７３に、常に連続したストローク指令値ＬＶＤＴｒｅｆを導出する。
【００７４】
指令減算器６３の出力は、係数器である制御回路７６で比例ゲインＫｐ２が掛算され、リミッタ７７で上限と下限が制限され、ライン７８からサーボ弁開度指令Ｉｒｅｆを表す信号が導出されて前述の制御対象である無段変速機２に与えられる。
【００７５】
図９は、リミッタ７７の動作を説明するための図である。制御回路７６からの信号の値は、正の上限値ＬＭ１未満に、また負の下限値ＬＭ２以上に制限され、過度に大きなサーボ弁開度指令値Ｉｒｅｆが無段変速機２に入力されることを防ぐ。速度形制御手段６２の最終段にある積分器７２の出力が、リミッタ７７の上限値ＬＭ１以上であり、または下限値ＬＭ２未満であって、制限されている場合、積分器７２の積分動作を停止するようにしてもよく、これによって飽和時の余分な積分動作を停止して、いわゆるリセットワインドアップを達成することもできる。制御回路７６およびリミッタ７７は、操作量演算手段を構成し、リミッタ７７は省略されてもよい。
【００７６】
推定傾斜角演算手段８１は、実変速比演算手段５９からのライン６１を介する実変速比ＳＲを表す出力に応答し、その実変速比ＳＲに対応する無段変速機２の推定傾斜角φｅｓｔを表す信号を、ライン８３を介してオブザーバ８２に与える。
【００７７】
図１０は、推定傾斜角演算手段８１の構成を示すブロック図である。推定傾斜角演算手段８１は、前述の図７の演算回路５３における傾転角φに対応する実変速比ＳＲを演算する関数ｆ（φ）の逆関数ｆ−１（φ）の入出力演算機能を有する。オブザーバ８２にはまた、リミッタ７７からライン７８を介するサーボ弁開度指令Ｉｒｅｆも入力される。このオブザーバ８２は、変速機構２１と変速駆動手段２２とを含む前述の無段変速機２のモデルを有し、操作量であるサーボ弁開度指令Ｉｒｅｆを表す信号と、推定傾転角演算手段８１からの推定傾転角φｅｓｔを表す出力とに応答し、推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓを演算し、ライン８４を介して指令減算器６３に与える。
【００７８】
オブザーバ８２が実施するパワーローラ位置推定処理を説明する。
傾転角φおよびパワーローラ位置ＬＶＤＴの制御特性を下記式（７），（８）の数式モデルでそれぞれ表すものとする。
φ  ＝  （Ｋ２／ｓ（１＋Ｔ２・ｓ））ＬＶＤＴ              …（７）
ＬＶＤＴ  ＝  （Ｋ１／ｓ）ｉ                              …（８）
ただし、式（７），（８）において、Ｋ１，Ｋ２はそれぞれ比例ゲインを表し、Ｔ２は時定数を表す。また、ｓはラプラス演算子を表す。
【００７９】
式（７），（８）からオブザーバ８２の設計用モデルは下記式（９）のように表せることがわかる。
ＬＶＤＴ  ≒  （Ｋ／ｓ２）ｉ                              …（９）
ただし、Ｋ＝Ｋ１Ｋ２であり、Ｔ２≒０である。
【００８０】
ここで、状態空間表現された行列Ａ、Ｂを下記式（１０），（１１），（１２）のように分割する。
ｄｘ／ｄｔ  ＝  Ａｘ＋Ｂｉ                                …（１０）
ＬＶＤＴ  ＝  Ｃｘ                                        …（１１）
【００８１】
【数１】
2004364459.tif 000003
【００８２】
ただし、式（１０），（１１）で、ｘは状態変数を表す。このとき、下記式（１３），（１４）の関係が成り立つ。
【００８３】
【数２】
2004364459.tif 000004
【００８４】
【数３】
2004364459.tif 000005
【００８５】
したがって、Ａ１１＝Ａ２１＝Ａ２２＝Ｂ１＝０、Ａ１２＝Ｋ１、Ｂ２＝Ｋ２が成り立つ。
【００８６】
ここで、設計パラメータＬを導入して、オブザーバの極、すなわち下記式（１５）で表される予測推定行列∧Ａの固有値が安定になるようにパラメータＬを調整する。
∧Ａ  ＝  Ａ２２−ＬＡ１２                                …（１５）
【００８７】
これにより、行列Ｌを用いて各行列∧Ｂ、Ｇ、∧Ｃおよび∧Ｄを下記式（１６）〜（１９）のように求めることが可能である。
∧Ｂ  ＝  −ＬＢ２＋Ｂ２                                  …（１６）
Ｇ  ＝  ∧ＡＬ＋Ａ２１−ＬＡ２１                          …（１７）
【００８８】
【数４】
2004364459.tif 000006
【００８９】
【数５】
2004364459.tif 000007
【００９０】
したがって、傾転角φおよびパワーローラ位置ＬＶＤＴのモデルからオブザーバ８２を下記式（２０），（２１）により示されるような最小次元オブザーバとして設計することができる。
ｄω／ｄｔ  ＝  ∧Ａω＋∧Ｂｉ＋Ｇφ                      …（２０）
∧ＬＶＤＴ  ＝  ∧Ｃω＋∧Ｄφ                             …（２１）
ここで、ωは最小次元オブザーバの状態を表す。
【００９１】
前述の式（９），（２０）におけるｉは、サーボ弁開度指令Ｉｒｅｆを表し、式（２０）のφは、推定傾転角φｅｓｔを表し、式（２１）の＾ＬＶＤＴは、推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓを表す。
【００９２】
オブザーバ８２では、前述の式（２０），（２１）の演算を達成するために、推定傾転角演算手段８１からの推定傾転角φｅｓｔを表わす信号は、ゲインＧを有する演算回路８６に与えられて加算器８７に入力され、またサーボ弁回路指令Ｉｒｅｆを表わす信号はライン７８から行列＾Ｂを有する演算回路８８に与えられ、その出力は加算器８７に与えられる。
【００９３】
加算器８７の出力は、伝達関数１／ｓを有する積分回路８９に与えられ、前述の状態ωが、ライン９１に導出される。このライン９１の出力は、行列＾Ａの演算回路９０に与えられ、その出力は加算器８７に与えられる。ライン９１の状態ωを表わす出力は、行列＾Ｃの演算回路９３に与えられ、その出力は加算器９４に与えられる。前述の推定傾転角φｅｓｔを表わす信号はまた、行列＾Ｄの演算回路９５に与えられ、その出力は加算器９４に与えられる。こうして加算器９４からは、推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓを表わす信号が、ライン８４に導出され、指令減算器６３に与えられる。
【００９４】
指令減算器６３は、速度形制御手段６２からの変速駆動指令ＬＶＤＴｒｅｆと推定変速駆動指令ＬＶＤＴｏｂｓとの差ΔＬＶＤＴ（＝ＬＶＤＴｒｅｆ−ＬＶＤＴｏｂｓ）を表わす信号を導出して、前述の演算回路７６に与える。こうして無段変速機２では、前述の差ΔＬＶＤＴが、オブザーバ８２の働きによって正確に零となるように、制御される。
【００９５】
再び図１を参照して、発電機３の出力の電圧検出手段１４によって検出される電圧ＶＯＬと、電流検出手段１５によって検出される電流ＣＵＲとを表わす信号は、発電機負荷演算手段９６に与えられ、瞬時値または実効値の電力負荷ＬＯＡＤを演算してライン１７１に信号を導出する。この電力負荷演算手段９６は、負荷検出手段の働きを果たす。
【００９６】
図１１は、フィードフォワード制御手段８の具体的な構成を示すブロック図である。前述の検出された負荷ＬＯＡＤを表わす信号は、フィードフォワード制御手段８における変換手段９７において、負荷ＬＯＡＤに対応する無段変速機２の変速駆動手段２２の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを発生する。このような負荷ＬＯＡＤに対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを求める演算は、たとえばメモリに予めストアされたデータに基づき、または予め定められる数式に基づき、マイクロコンピュータの演算によって実現することができ、このような演算を、図１１では関数ｇで表わす。
【００９７】
図１２は、変換手段９７の具体的な構成を示すブロック図である。ライン９を介するエンジン１の検出された回転速度Ｎ１を表わす信号は、変換回路１７２に与えられ、これによって回転速度Ｎ１に対応する変速比ＳＲが求められる。変速比ＳＲは、回転速度Ｎ１が大きくなるにつれて、減少するように、定められる。この実施の形態では、発電機３の回転速度Ｎ２は、たとえば前述のように２４，０００ｒｐｍであって一定に保たれる。
【００９８】
変換回路１７２で求められた変速比ＳＲを表わす信号は、テーブルがストアされたメモリ１７３に与えられる。メモリ１７３では、ライン９７を介する電力負荷ＬＯＡＤに対応し、しかも前述の変速比ＳＲに対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを、ライン１７４から導出する。変換回路１７２は、前述のようにメモリによって実現されてもよいが、予め定められる数式に基づいて演算して変速比ＳＲを求める構成を有してもよい。メモリ１７３に代えて、予め定められる数式に基づき、補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを求める構成であってもよい。
【００９９】
図１３は、フィードフォワード制御手段８に備えらえる補正用推定指令発生手段の特性を示す図である。図１３の横軸は、発電機負荷演算手段９６によって検出された負荷ＬＯＡＤであり、縦軸は、前述の図３の油圧シリンダ２８，２９の一方のピストンロッド３８または３９の位置を示す。負荷ＬＯＡＤに対応して、補正用推定指令である油圧シリンダ位置を表わす信号ＬＶＤＴｅｓｔが得られる。さらにこの補正用推定指令発生手段９７は、駆動源回転速度検出手段１１によって検出されるエンジン１の回転速度Ｎ１に応答し、油圧シリンダ位置の補正演算を行う。こうして補正用推定指令発生手段は、エンジン１の回転速度Ｎ１に対応して、油圧シリンダ位置を補正する。図１３のライン１０１〜１０５の各特性は、表１のように、エンジン１の回転速度Ｎ１に対応する特性を示す。
【０１００】
【表１】
2004364459.tif 000008
【０１０１】
補正用推定指令発生手段９７の補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔは、速度化の演算を行う推定時間変化率演算手段１０６に与えられ、補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率が、式（２２）で表されるように、伝達関数Ｆ１０６によって演算して求められ、速度化、すなわち擬似微分の演算が行われる。
Ｆ１０６  ＝  ｓ／（１＋Ｔ１０６・ｓ）                    …（２２）
ここで、Ｔ１０６は、時定数である。
【０１０２】
この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔの時間変化率によって、フィードフォワード制御手段８は、前述のフィードバック制御手段７の変速比の前記差ΔＳＲの時間変化率を補正する。
【０１０３】
不感帯回路１０７は、推定時間変化率演算手段１０６の出力を受信し、その推定時間変化率に含まれるノイズを、不感帯によって除去する。こうして不感帯回路１０７は、小さなノイズに後続の回路を逐次反応させることを防ぐ。
【０１０４】
図１４は、不感帯回路１０７の入出力特性を示す図である。図１４（１）では、推定時間変化率演算手段１０６からの出力が、Ｌｔ１〜Ｌｔ２の予め定める小さい値の範囲では、出力値を零とし、その範囲外では、正および負の範囲で、予め定める傾きを有する２つの各１次直線１０８，１０９で変化する入出力特性を有する。
【０１０５】
本発明の実施の他の形態では、不感帯回路１０７は図１４（２）に示されるように、推定時間変化率演算手段１０６からの出力が、原点Ｏの両側の予め定める小さい値Ｌｔ３，Ｌｔ４の範囲で、出力値を零とし、その範囲外では、予め定める傾きを有する１次直線１１１の入出力特性を有し、この１次直線１１１は、入力値が零のとき、出力値が零となる原点Ｏを一直線である。このような図１４（２）に示される入出力特性が、予め定める小さい値の範囲Ｌｔ３〜Ｌｔ４の範囲外では、原点Ｏを通る単一の直線１１１で表わされることによって、適切な補正量を達成することができる。
【０１０６】
不感帯回路１０７の働きによって、回転速度フィードバック制御手段の制御性能を、ノイズによって劣化することが防がれる。
【０１０７】
推定時間変化率演算手段１０６からの不感帯回路１０７を介する出力は、位相補償回路１１２に与えられ、無段変速機２、特に変速駆動手段２２の動作遅れを補償する。この位相補償回路１１２の伝達関数Ｆ１１２は、次のとおりである。
Ｆ１１２  ＝  （１＋Ｔ２・ｓ）／（１＋Ｔ１・ｓ）          …（２３）
【０１０８】
ここでＴ１，Ｔ２は、時定数である。フィードフォワードを効果的に達成するには、実トルクの変化をいち早く検出することが重要である。後述のようにエンジン１のトルクＴ１を検出する実施の形態、および後述の発電機３の励磁電圧指令値によってフィードフォワードを実施する実施の形態などでは、機械的構成要素の伝達遅れに起因して、負荷電力ＬＯＡＤの検出によるフィードフォワード制御を行う実施の形態に比べて、時間遅れが存在するので、位相補償回路１１２による位相を進める構成が、得策である。
【０１０９】
発電機３の回転速度Ｎ２が、負荷ＬＯＡＤの変化による悪影響を受けたと同時に、前述の補正用推定指令発生手段９７のテーブルまたは関数などによる予測していた補償量で、その悪影響を打ち消すにあたり、位相補償回路１１２は、負荷ＬＯＡＤの変化を素早く検出し、フィードフォワード補償動作を行って、負荷変化の悪影響を素早く打ち消す働きを果たす。もしも仮に、負荷ＬＯＡＤの検出が遅れて、素早く検出されないとき、発電機３の回転速度Ｎ２は、定格回転速度、たとえば２４，０００ｒｐｍから瞬時に離れて増大し、これによって発電機３およびその他の機械的構成要素が破損してしまうおそれがある。本発明の位相補償回路１１２は、この問題を解決し、負荷変化の悪影響を素早く打ち消す。
【０１１０】
図１５は、位相補償回路１１２のボード線図である。伝達関数Ｆ１１２は、ゲイン特性１１４および位相特性１１５を有する。本件発明者の実験によれば、フィードフォワード制御を行うための負荷ＬＯＡＤの立ち上がりが、１次遅れ換算で約０．２５秒、カットオフ周波数約０．８Ｈｚであるとき、０．３〜０．６Ｈｚの間で、位相を進める。カットオフ周波数は、機械的構成要素などの違いによって、適切に設定される。前述のカットオフ周波数の数値は、あくまでも一例であり、このカットオフ周波数は、エンジン１の回転速度Ｎ１および発電機３の極数の違いによる発電機３の回転速度Ｎ２などに依存して、大きく変化する。これらの回転速度Ｎ１，Ｎ２の具体的な前述の数値も、あくまでも一例である。
【０１１１】
位相補償回路１１２の出力は、ゲイン調整回路１１６で、ゲインＫｆｆが掛け算され、またレートリミット回路１１７で上限値、下限値が制限され、ライン７１から、補正量ＦＦを表わす信号として、フィードバック制御手段７の速度形制御手段６２の加算器６８に入力される。
【０１１２】
図１６は、本件発明者の実験結果を示す図である。図１６（１）は、フィードフォワード制御手段８が設けられていない比較例の実験結果を示す。発電機３の定格負荷ＬＯＡＤが９０ｋＷから、零に急変化したとき、図１６（１）に示される比較例では、エンジン１の回転速度Ｎ１が、ライン１２１で示されるように変化し、これによって発電機３の回転速度Ｎ２は、ライン１２２で示されるように大きく変化した。これに対して前述の図１〜図１５に関連して前述した本発明の実施の一形態では、図１６（２）に示されるように、前述の負荷の急変化時、エンジン１の回転速度Ｎ１がライン１２３に示されるように変化しても、発電機３の回転速度Ｎ２は、ライン１２４に示されるように、図１６（１）の比較例に比べて短時間の変動に抑えられることが確認された。
【０１１３】
図１７は、本件発明者のさらに他の実験結果を示す図である。前述の図１〜図１５、図１６（２）の構成において、図１７のライン１２６で示されるように、発電機３の負荷ＬＯＡＤが、定格出力９０ｋＷから零に急変化したとき、発電機３の回転速度Ｎ２は、ライン１２７〜１２９のように、比較的短い時間で、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆ＝２４，０００ｒｐｍに安定化し、制御性能が改善されたことが確認された。
【０１１４】
【表２】
2004364459.tif 000009
【０１１５】
図１８は、本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、フィードフォワード制御手段８には、駆動源回転速度検出手段１１からライン９を介するエンジン１の回転速度Ｎ１を表わす信号だけでなく、発電機回転速度検出手段１２からライン１０を介する発電機３の回転速度Ｎ２を表わす信号が与えられる。
【０１１６】
図１９は、図１８に示される実施の形態におけるフィードフォワード制御手段８に含まれる補正用推定指令発生手段９７の具体的な構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の図１２に示される実施の形態に類似するが、注目すべきは、変換回路１７７には、ライン９，１０を介してエンジン１および発電機３の各回転速度Ｎ１，Ｎ２をそれぞれ表わす信号が与えられる。変換回路１７７は、これらの回転速度Ｎ１，Ｎ２を演算して変速比ＳＲ（＝Ｎ２／Ｎ１）を演算してその変速比ＳＲを表わす信号を、メモリ１７３に与える。そのほかの構成は、前述の実施の形態と同様である。
【０１１７】
図２０は、本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態では、フィードフォワード制御手段８には、ライン６１を介する実変速比演算手段５９からの変速比ＳＲを表わす信号が与えられる。
【０１１８】
図２１は、図２０に示される実施の形態におけるフィードフォワード制御手段８に備えられる補正用推定指令発生手段９７の具体的な電気的構成を示すブロック図である。ライン６０を介する変速比ＳＲを表わす信号は、メモリ１７３に与えられる。メモリ１７３の働きによって、ライン１７１を介する電力負荷ＬＯＡＤおよびライン６１を介する変速比ＳＲに基づいて、補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔが、ライン１７４から導出される。メモリ１７３に代えて、予め定める数式によって補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔが求められてもよいことは、前述の実施の形態と同様である。
【０１１９】
図２２は、本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似するが、注目すべきは、フィードフォワード制御手段８には、発電機３の軸トルクＴ２を検出するトルク検出手段１６が備えられ、このトルク検出手段１６の出力は、ライン１７８を介して、フィードフォワード制御手段８に入力され、この実施の形態では、前述の電力負荷ＬＯＡＤを表わす信号は、フィードフォワード制御のためには、用いられない。
【０１２０】
図２３は、図２２の実施の形態におけるフィードフォワード制御手段８の具体的な電気的構成を示すブロック図である。補正用推定指令発生手段９７には、前述のように、ライン９を介するエンジン１の回転速度Ｎ１を表わす信号とライン１７８を介する発電機３の軸トルクＴ２を表わす信号とが与えられる。
【０１２１】
図２４は、図２３に示される補正用推定指令発生手段９７の具体的な構成を示すブロック図である。ライン９を介するエンジン１の回転速度Ｎ１を表わす信号は、変換回路１７２に与えられ、これによって前述の実施の形態と同様にして変速比ＳＲを表わす信号を導出する。この変速比ＳＲを表わす信号は、メモリ１７３に与えられる。このメモリ１７３にはまた、ライン１７８を介して前述の無段変速機２の軸トルクＴ２を表わす信号が導出される。メモリ１７３は、変速比ＳＲおよび発電機３のトルクＴ２に対応した補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔをライン１７４に導出する。そのほかの構成と動作は、前述の実施の形態と同様である。
【０１２２】
こうして前述の実施の形態では、図１２、図１９、図２１のように補正用推定指令発生手段９７は、駆動源回転速度検出手段１１によって検出されるエンジン１の回転速度Ｎ１に応答して、電力負荷ＬＯＡＤから得られる補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを、補正する構成を有するが、本発明の実施の他の形態では、図２４のようにトルク検出手段１６によって検出される発電機３の軸トルクＴ２に応答し、補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを、補正するように構成してもよい。この補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔは、このようにして、回転速度Ｎ１によって、したがって変速比ＳＲによって、または軸トルクＴ２によって補正されてもよいが、さらに本発明の実施の他の形態では、両者Ｎ１，Ｔ２によって、または三者Ｎ１，Ｎ２，Ｔ２によって、補正されるようにしてもよい。
【０１２３】
前述の補正用推定指令発生手段９７では、発電機３のトルクＴ２を検出して用いる代りに、本発明の実施の他の形態では、エンジン１のトルクＴ１を用いるようにしてもよく、そのほかの構成は、前述の実施の形態と同様である。
【０１２４】
図２５は、本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。注目すべきはこの実施の形態では、発電機３に関連して発電電圧制御回路１８１が備えられ、その励磁電圧Ｖｅの指令が、フィードフォワード制御手段８にライン１８２を介して与えられる。
【０１２５】
図２６は、図２５に示される実施の形態における発電電圧制御回路１８１の電気的構成を示すブロック図である。発電機３は、励磁コイル１８３を有し、この励磁コイル１８３には、励磁駆動回路１８４からライン１８５を介して励磁電力が与えられる。励磁コイル１８３は、たとえば界磁コイルまたは電機子コイルである。目標電圧設定回路１８６は、発電機３によって発生される電圧の目標値を設定して、その目標電圧すなわち設定電圧を表す信号を、減算器１８７に与える。この減算器１８７には、電圧検出手段１４によって検出された発電機３の発電電圧が、たとえば実効値で、または他の実施の形態では瞬時値が与えられる。減算器１８７の出力は、励磁制御回路１８９に与えられ、励磁駆動回路１８４に与える励磁電圧指令信号を導出する。この励磁電圧Ｖｅの指令信号によって、励磁駆動回路１８４は、励磁コイル１８３を駆動する。こうして発電機３からは、目標電圧設定回路１８６で設定された目標電圧が導出されることになる。励磁制御回路１８９からの励磁電圧指令信号は、さらに、ライン１８２を介して図２５に関連して前述したようにフィードフォワード制御手段８に与えられる。
【０１２６】
図２７は、図２５および図２６に関連して前述した本発明の実施の形態におけるフィードフォワード制御手段８の電気的構成を示すブロック図である。補正用推定指令発生手段９７には、前述のようにライン９を介してエンジン１の回転速度Ｎ１を表す信号が与えられとともに、ライン１８２を介して発電機３の励磁電圧Ｖｅの指令信号が与えられる。
【０１２７】
図２８は、図２７に示される補正用推定指定発生手段９７の具体的な電気的構成を示すブロック図である。変換回路１７２には、ライン９を介してエンジン１の回転速度Ｎ１を表す信号が与えられ、これによって変換回路１７２は、変速比ＳＲを表す信号を導出してメモリ１７３に与える。このメモリ１７３には、前述のライン１８２を介して励磁電圧Ｖｅを表す指令信号が与えられる。メモリ１７３は、変速比ＳＲおよび励磁電圧Ｖｅに対応する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔを表す信号をライン１７４に導出する。そのほかの構成と動作は、前述の実施の形態と同様である。変換回路１７２に代えて、前述の図１９に示される変換回路１７７が用いられてもよく、また図２１に示されるようにライン６１を介する変速比ＳＲを表す信号がメモリ１７３に与えられるように構成され、そのほかの構成は、前述の図２５〜図２８の実施の形態と同様であってもよい。
【０１２８】
こうして発電機３の発電出力電圧が、目標電圧に保たれて制御されている場合、発電電力が増加するにつれて励磁電流が増加するという特性を持つ。また励磁電流は、励磁電圧にほぼ比例するので、励磁電圧Ｖｅの指令値から、発電電力を求めることができる。したがって励磁電圧指令値の変化によって、前述のようにフィードフォワード制御を行うことによって、発電電力ＬＯＡＤによるフィードフォワード制御と同等の特性が得られる。したがって本発明の実施の形態では、発電機３またはエンジン１のトルクＴ２，Ｔ１を検出する必要がなく、また発電機３の発電電力を検出することなしに、容易でかつ高速なフィードフォワードの補正制御を行うことができ、構成の簡略化が可能となる。
【０１２９】
図２９は、本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似するが、注目すべきは、制御手段６２ａには、オブザーバ８２からライン８４を介するストローク推定値ＬＶＤＴｏｂｓを表す信号が与えられる。
【０１３０】
図３０は、図２９に示される制御手段６２ａの具体的な電気的構成を示すブロック図である。ライン６５を介する前記差ΔＳＲを表す信号は、速度形ＰＩ制御手段６２ａの係数器１９２に与えられて係数Ｋ１が掛算され、減算器１９３に与えられる。ライン８４を介するオブザーバ８２からのストローク推定値ＬＶＤＴｏｂｓを表す信号は、係数器１９４において係数Ｋｐ３が掛算され、減算器１９３に与えられる。減算器１９３の出力は、加算器１９５に与えられ、ライン７１を介するフィードフォワード制御手段８の出力が加算される。積分器１９６には、加算器１９５の出力が与えられ、これによってライン７３にはストローク指令値ＬＶＤＴｒｅｆを表す信号を、ライン７３から導出する。
【０１３１】
図３１は、本発明の実施のさらに他の形態の速度形ＰＩＤ制御手段６２ｂの具体的な電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の図２９および図３０の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。図３１に示される速度形ＰＩＤ制御手段６２ｂは、前述の図３０の速度形ＰＩ制御手段６２ａに類似するが、特に図３１の実施の形態では、ライン８４を介するストローク推定値ＬＶＤＴｏｂｓは、係数器１９４において係数Ｋｐ４が掛算されて減算器１９３に与えられるとともに、擬似微分器１９８において伝達関数Ｆ１９８、
Ｆ１９８  ＝  ｓ／（１＋Ｔ１９８・ｓ）                    …（２４）
Ｔ１９８は、時定数である。
【０１３２】
この擬似微分器１９８の出力は、係数器１９９に与えられて係数Ｋｐ５が掛算され、減算器２０１に与えられる。減算器２０１は、前述の減算器１９３と加算器１９５との間に介在され、減算器１９３の出力から係数器１９９の出力を減算する。そのほかの構成は、前述の実施の形態と同様である。
【０１３３】
図３２は、本発明の実施のさらに他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。この実施の形態は、前述の実施の形態に類似し、対応する部分には同一の参照符を付す。フィードバック制御手段７は、位置形ＰＩ制御手段６２ｃを備える。
【０１３４】
図３３は、図３２に示される実施の形態における位置型ＰＩ制御手段６２ｃと、それに関連する具体的な電気的構成を示すブロック図である。位置形ＰＩ制御手段６２ｃにおいて、積分器２０３には、ライン６５を介して前記差ΔＳＲを表す信号が与えられる。積分器２０３の伝達関数は、
Ｆ２０３  ＝  Ｋ１／ｓ                                    …（２５）
である。積分器２０３の出力は、減算器２０４に与えられる。この減算器２０４には、ライン８３からの傾転角φを表す信号が与えられ、係数器２０５で係数Ｋｐ６が掛算され、減算器２０４に与えられる。ライン８３を介して与えられる傾転角推定値φｅｓｔに代えて、制御対象である無段変速機２の傾転角φを、別途、設けた検出手段によって検出し、その検出手段の出力を係数器２５に与えるようにしてもよい。
【０１３５】
減算器２０４の出力は、加算器２０６に与えられる。この加算器２０６には、ライン７１を介する補正用推定指令ＬＶＤＴｅｓｔが、係数器２０７で、調整ゲインＫＦＰである係数が掛算され、与えられる。加算器２０６の出力はライン７３から導出され、後続の減算器６３に与えられる。減算器６３には、ライン８４を介するオブザーバ８２からのストローク推定値ＬＶＤＴｏｂｓを表す信号が、係数器２０８で係数ＫＤが掛算され、与えられる。こうして減算器６３の出力は、ライン２０９を介して、制御回路７６に与えられる。前述のＰは比例、Ｉは積分、Ｄは微分を表す。
【０１３６】
【発明の効果】
本発明によれば、駆動源によって無段変速機を介して回転駆動される発電機の回転速度を、フィードバック制御手段によって制御し、その発電機の負荷ＬＯＡＤの急激な、または大きな変化時、フィードフォワード制御手段の働きを併用し、発電機の回転速度を、目標回転速度Ｎ２ｒｅｆに安定に維持することが可能になる。これによって発電機の出力電力の周波数または電圧が正確に安定化される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の一形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示される発電装置の全体の構成を簡略化して示すブロック図である。
【図３】無段変速機２の全体の構成を簡略化して示す図である。
【図４】サーボ弁３７に関連する油圧回路図である。
【図５】変速機構２１を示す側面図である。
【図６】変速機構２１を示す斜視図である。
【図７】変速機構２１と変速駆動手段２２とを含む制御対象である無段変速機２のブロック図である。
【図８】速度形制御手段６２の具体的な構成を示すブロック図である。
【図９】リミッタ７７の動作を説明するための図である。
【図１０】推定傾斜角演算手段８１の構成を示すブロック図である。
【図１１】フィードフォワード制御手段８の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１２】変換手段９７の具体的な構成を示すブロック図である。
【図１３】フィードフォワード制御手段８に備えらえる補正用推定指令発生手段の特性を示す図である。
【図１４】不感帯回路１０７の入出力特性を示す図である。
【図１５】位相補償回路１１２のボード線図である。
【図１６】本件発明者の実験結果を示す図である。
【図１７】本件発明者のさらに他の実験結果を示す図である。
【図１８】本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図１９】図１８に示される実施の形態におけるフィードフォワード制御手段８に含まれる補正用推定指令発生手段９７の具体的な構成を示すブロック図である。
【図２０】本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図２１】図２０に示される実施の形態におけるフィードフォワード制御手段８に備えられる補正用推定指令発生手段９７の具体的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２２】本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図２３】図２２の実施の形態におけるフィードフォワード制御手段８の具体的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２４】図２３に示される補正用推定指令発生手段９７の具体的な構成を示すブロック図である。
【図２５】本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図２６】図２５に示される実施の形態における発電電圧制御回路１８１の電気的構成を示すブロック図である。
【図２７】図２５および図２６に関連して前述した本発明の実施の形態におけるフィードフォワード制御手段８の電気的構成を示すブロック図である。
【図２８】図２７に示される補正用推定指定発生手段９７の具体的な電気的構成を示すブロック図である。
【図２９】本発明の実施の他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図３０】図２９に示される制御手段６２ａの具体的な電気的構成を示すブロック図である。
【図３１】本発明の実施のさらに他の形態の速度形ＰＩＤ制御手段６２ｂの具体的な電気的構成を示すブロック図である。
【図３２】本発明の実施のさらに他の形態の全体の電気的構成を示すブロック図である。
【図３３】図３２に示される実施の形態における位置型ＰＩ制御手段６２ｃと、それに関連する具体的な電気的構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１  エンジン
２  無段変速機
３  発電機
４  目標回転速度設定手段
５  負荷
７  フィードバック制御手段
８  フィードフォワード制御手段
１１  駆動源回転速度検出手段
１２  発電機回転速度検出手段
１４  電圧検出手段
１５  電流検出手段
２１  変速機構
２２  変速駆動手段
２８，２９  油圧シリンダ
３７  サーボ弁
４１  制御弁
４３  電磁駆動手段
５６  変速比指令演算手段
５８  変速比減算器
５９  実変速比演算手段
６２  速度形制御手段
６３  指令減算器
７２  積分器
８１  推定傾転角演算手段
８２  オブザーバ
９７  補正用推定指令発生手段
１０６  推定時間変化率演算手段
１０７  不感帯回路
１０８，１０９，１１１  １次直線
１１２  位相補償回路
【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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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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【図３２】
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【図３３】
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