(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
飽和要素を有する複数の油圧アクチュエータと、
前記複数の油圧アクチュエータを駆動するための一の油圧源と、
前記複数のアクチュエータの制御量を各々異なる目標値に一致させるための複数の制御系と、
を備える油圧アクチュエータの制御装置において、
少なくとも積分器を備え実際の制御量と目標値との偏差に基づいてフィードバック補償出力を演算する制御系ごとに備えたフィードバック補償演算手段と、
他系統の目標値から制御量の速度を推定し、この推定速度に基づいて自系統の飽和判定閾値を決定する飽和判定閾値演算手段と、
を有し、
前記フィードバック補償演算手段は、前記飽和判定閾値に基づいて自系統の制御対象の速度が飽和を起こしているか否かを判定し、自系統の制御対象の速度が飽和を起こした場合には前記積分器を停止することを特徴とする油圧アクチュエータの制御装置。
【請求項２】
前記飽和判定閾値演算手段は、自系統の制御量を２次振動系で設定される連続系規範モデル伝達特性で目標値に一致させるモデル規範型制御を行い、さらに他系統について目標値に対する規範応答を演算し、この規範応答の速度に基づいて前記飽和判定閾値を演算することを特徴とする請求項１に記載の油圧アクチュエータの制御装置。
【請求項３】
前記飽和判定閾値演算手段は、前記他系統の目標値に対する規範応答の演算にあたって制御対象の飽和要素を演算要素として用いることを特徴とする請求項２に記載の油圧アクチュエータの制御装置。
【請求項４】
前記飽和判定閾値演算手段は、他系統の制御量の速度推定値が上昇した場合は、自系統の飽和判定閾値を低下させることを特徴とする請求項１から３のいずれか一つに記載の油圧アクチュエータの制御装置。
【請求項５】
前記飽和判定閾値演算手段は、前記他系統の制御量の速度が所定値以上となった場合には、自系統の飽和判定閾値を制限することを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の油圧アクチュエータの制御装置。
【請求項６】
前記各制御系統は、飽和要素を有する制御対象モデルを内部に有し、前記制御量の速度の飽和判定閾値に応じた規範応答とフィードフォワード操作量を演算することを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の油圧アクチュエータの制御装置。
【請求項７】
飽和要素を有する複数の油圧アクチュエータと、
前記複数の油圧アクチュエータを駆動するための一の油圧源と、
を備え、
前記複数のアクチュエータの制御量を各々異なる目標値に一致させる油圧アクチュエータの制御方法において、
他系統の目標値から制御量の速度を推定し、この速度に基づいて決定される自系統の飽和判定閾値に基づいて自系統の制御対象が飽和を起こしているか否かを判定し、前記自系統の制御対象が飽和を起こしていると判定したときには、実際の制御量と目標値との偏差に基づいてフィードバック補償出力を演算するフィードバック補償部が備える積分器の動作を停止することを特徴とする油圧アクチュエータの制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧アクチュエータの制御に関し、特に、複数のアクチュエータを同一油圧源により駆動するための制御に関する。
【背景技術】
【０００２】
内燃機関の燃費性能や環境性能を向上させるために、吸気バルブや排気バルブの開閉タイミングをアクチュエータを用いて可変制御する可変動弁機構が知られている。
【０００３】
特許文献１には、油圧アクチュエータを用いる可変動弁機構の制御装置として、アンチワインドアップ対策、つまりアクチュエータの作動速度が飽和した際に、フィードバック補償器が余分な積分値を溜め込んで制御性能が悪化することを防ぐために、実バルブタイミングが目標バルブタイミングと同じ方向に動いている際に、実バルブタイミングの速度が飽和判定閾値以上となったら積分器による積分を停止させるものが開示されている。
【０００４】
このように積分を停止するのは、飽和要素が制御対象に含まれていることから、余分な積分を溜め込まないようにするためである。この制御装置によれば、例えば吸気バルブにのみ可変動弁機構を備える場合のように、単体のアクチュエータの制御であればオーバーシュートが減少して制御性能が向上する。
【０００５】
一方、同一油圧源により複数のアクチュエータを駆動する際の制御装置として、特許文献２には、予め設定した指令電流−制御量特性に従って、目標制御範囲とその作業装置の現在位置との比較を行い、目標制御範囲外の場合には学習を行うことで、単体動作時と同様の動作を行うようにする制御が開示されている。
【特許文献１】特開平１１−１３２０６４号公報
【特許文献２】特開平１１−１８１８３６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、吸気バルブと排気バルブの両方に可変動弁機構を備え、かつこれら複数のアクチュエータを同一油圧源で駆動する場合には、変換角速度等の飽和レベルが単体アクチュエータの場合に比べて小さくなる。このため、特許文献１に開示された制御では、アクチュエータの動作速度は飽和判定閾値以上に上がらなくなるおそれがある。この場合には積分停止の判定が行われなくなるので、大きなオーバーシュートが発生し制御性能が悪化してしまう。
【０００７】
また、特許文献２に開示された制御では、複数のアクチュエータを動作させることによる油圧の干渉を考慮しているものの、飽和要素が飽和に至る前の状態を想定しており、アクチュエータの飽和特性を考慮していない。
【０００８】
したがって、同一油圧源で複数のアクチュエータを動作させる際に、油圧の干渉により飽和特性が変化した場合には、特許文献１、特許文献２のいずれの制御でも制御性能の悪化を防止することができない。
【０００９】
そこで、本発明では上述した同一油圧源で複数のアクチュエータを動作させる際の問題点を解消することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、飽和要素を有する複数の油圧アクチュエータと、複数の油圧アクチュエータを駆動するための一の油圧源と、複数のアクチュエータの制御量を各々異なる目標値に一致させるための複数の制御系と、を備える油圧アクチュエータの制御装置であって、少なくとも積分器を備え実際の制御量と目標値との偏差に基づいてフィードバック補償出力を演算する制御系ごとに備えたフィードバック補償演算手段と、他系統の目標値から制御量の速度を推定し、この推定速度に基づいて自系統の飽和判定閾値を決定する飽和判定閾値演算手段と、を有し、フィードバック補償演算手段は、飽和判定閾値に基づいて自系統の制御対象の速度が飽和を起こしているか否かを判定し、自系統の制御対象の速度が飽和を起こした場合には積分器を停止する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、他系統の制御量の推定速度に基づいて、油圧干渉を受けた場合の飽和判定閾値を決定するので、自系統の制御対象の速度が飽和を起こした際に正確なタイミングで積分を停止させることができ、これにより制御性の悪化を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
【００１３】
図１は本実施形態を適用する可変動弁機構のシステムを示す図である。この可変動弁機構は内燃機関の吸気バルブ及び排気バルブの開閉時期を可変に制御するための機構である。図１中のＶＴＣＡ、ＶＴＣＢはそれぞれ吸気側、排気側の可変動弁機構（油圧アクチュエータ）である。吸気側可変動弁機構ＶＴＣＡと排気側可変動弁機構ＶＴＣＢとは同じ構成なので、ここでは吸気側可変動弁機構ＶＴＣＡを用いてその構成を説明する。
【００１４】
１はカムシャフト駆動用スプロケット（以下、カムスプロケットという）、２はカムシャフト、３はハウジング、４は円筒部４ａと羽根４ｂとからなるベーン、７Ａはソレノイドバルブ、８Ａは変換角位置決め制御コントローラ、１１Ａはカムシャフト位置センサである。なお、ベーン４は３枚羽根として説明するが、これに限られるわけではない。また、カムシャフト位置センサ１１Ａの取り付け位置はカムシャフト２Ａの回転位置を検出できる位置であればよい。
【００１５】
ハウジング３は内部にハウジング３と相対的に回動可能にベーン４を備え、このベーン４の端面がカムシャフト２の端面と連結ピン等により連結されている。また、ハウジング３の端面にはカムスプロケット１がボルト等により取り付けられている。カムスプロケット１はタイミングチェーン等が掛けまわされることにより図示しないクランクシャフトと同期して回転する。
【００１６】
ソレノイドバルブ７Ａは、遅角室油通路１７Ａ及び進角室油通路１６Ａにより、それぞれ遅角室６、進角室５と連通しており、後述するＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａによって制御される。
【００１７】
ハウジング３内におけるベーン４の各羽根４ｂの移動空間には、各羽根４ｂを挟んでベーン４に対し吸気弁のバルブタイミングを初期状態に戻す方向に油圧を作用させる遅角室６と、ベーン４に対して吸気弁のバルブタイミングを進角側に変更する方向に油圧を作用させる進角室５とが設けられる。
【００１８】
遅角室６には、遅角室油通路１７Ａが接続され、この遅角室油通路１７Ａはソレノイドバルブ７Ａの一のポート（遅角室ポート）に接続されている。進角室５には、進角室油通路１６Ａが接続され、この進角室油通路１６Ａはソレノイドバルブ７Ａの一のポート（進角室ポート）に接続されている。また、ソレノイドバルブ７Ａには、オイルパン９から油圧源としてのオイルポンプ１０によって吸い上げたオイルを導入する供給用油通路１４Ａと、オイルをオイルポンプに戻すための回収用油通路１５Ａとが接続されている。
【００１９】
なお、可変動弁機構ＶＴＣＡの供給用油通路１４Ａと可変動弁機構ＶＴＣＢの供給用油通路１４Ｂは、オイルパン９に接続されている配管１４が分岐したものであり、回収用油通路１５Ａ、１５Ｂも同様である。
【００２０】
ソレノイドバルブ７Ａは、３つの流路パターンを実現することができる。１つ目は図１に示すように、供給用油通路１４Ａと進角室油通路１６Ａ、回収用油通路１５Ａと遅角室油通路１７Ａをそれぞれ連通させるパターンである。このパターンによれば、進角室５にオイルが供給されてベーン４は遅角室６方向に回転し、遅角室６内にあったオイルは遅角室油通路１７Ａ、回収用油通路１５Ａを通ってオイルパン９に戻る。２つ目は、いずれの油通路も連通させないパターンである。このパターンによれば、オイルの移動はないので、ベーン４の位置は固定されたままとなる。３つ目は、進角室油通路１６Ａと回収用油通路１５Ａ、遅角室油通路１７Ａと供給用油通路１４Ａを、それぞれ連通されるパターンである。このパターンによれば、１つ目のパターンとは逆に、ベーン４は進角室５方向に回転する。
【００２１】
可変動弁機構ＶＴＣＡでは、上記のようにソレノイドバルブ７Ａによる油圧制御によってハウジング３内でベーン４を回動させることで、カムシャフト２とカムスプロケット１の位相を変化させ、図示しない吸気弁の開閉時期（以下、バルブタイミングという）を変化させる。すなわち、ハウジング３に対するベーン４の相対的な回動位置（変換角）を変更することにより吸気弁のバルブタイミングを変化させることができる。
【００２２】
ソレノイドバルブ７Ａの動作はＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａにより実行される。ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａには、カムシャフト位置センサ１１Ａ、水温センサ１２、クランク角センサ１３等の各センサの検出値が入力される。クランク角センサ１３は、クランクシャフトの角度信号を出力するとともに、クランクシャフトの基準回転位置で基準クランク位置信号を出力する。カムシャフト位置センサ１１Ａは、カムシャフトの基準回転位置で基準カム位置信号を出力する。水温センサはエンジン冷却水の温度を出力する。
【００２３】
ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａは、クランク角センサ１３及びカムシャフト位置センサ１１Ａによって検出されたクランクシャフトとカムシャフトとの基準回転位置のズレ角に基づいて可変動弁機構ＶＴＣＡの現在の変換角度を検出する。そして、この現在の変換角度がエンジンの運転条件に基づいて設定される目標変換角度に追従するように、後述する制御によりソレノイドバルブ７Ａへの通電量を制御する。
【００２４】
図２はモデル規範型２自由度制御の制御ブロック図である。フィードフォワード（Ｆ／Ｆ）補償部Ｂ２０を、所望の応答特性を示す規範モデルと制御対象モデルの逆系との積で構成することにより、所望の応答特性を実現し、さらに、フィードバック（Ｆ／Ｂ）補償部Ｂ２１で規範モデルの出力である規範応答値と実際の制御量の差分にフィードバック補償を施すことにより、対外乱性とロバスト安定性を調整するものである。これによれば、応答性とフィードバック性能（対外乱性及びロバスト安定性）を独立に設計できるので、必要なだけ安定性を高め、更に、適切なロバスト安定性が保たれる限りにおいて耐外乱性を向上させることが可能である。
【００２５】
図３は、制御対象に飽和要素が含まれる場合のＦ／Ｆ補償部Ｂ２１の構成の一例である。このように、飽和要素を含んだ制御対象モデルＢ３２と、目標値に対し制御対象モデルの出力値が所望の応答特性で一致するように制御するモデル規範型制御部Ｂ３１とで構成して、内部でシミュレーションを行うことで、飽和特性を考慮した規範応答値と、実際の制御量をそれに一致させるためのＦ／Ｆ操作量を算出することができる。
【００２６】
図４は、可変動弁機構ＶＴＣＡ、ＶＴＣＢの動作を制御するための制御ブロック図である。図１に示す構成のように、一つのオイルポンプ１０で二つの可変動弁機構ＶＴＣＡ、ＶＴＣＢを作動させる場合には、一方が作動することによって生じる油圧変動が他方の作動に対して影響を与える、いわゆる油圧干渉が生じる。そこで、図４に示すように、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａ、８Ｂの他に、油圧干渉対策のための飽和制限値演算コントローラ４０（飽和判定閾値演算手段）を備える。
【００２７】
ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａは、モデル規範型制御で構成されており、電流指令値（Ｆ／Ｆ項）ＩcomffAと変換角規範応答θrefAを演算するＦ／Ｆ補償部Ｂ４１ａと、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）ＩcomfbAを演算するフィードバック補償演算手段としてのＦ／Ｂ補償部Ｂ４２ａとを備え、可変動弁機構ＶＴＣＡの実変換角θnowAが目標変換角θcomAに追従するように制御を行う。
【００２８】
ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ｂも同様の構成であって、可変動弁機構ＶＴＣＢの実変換角θnowBが目標変換角θcomBに追従するように制御を行う。
【００２９】
飽和制限値演算コントローラ４０は、目標変換角θcomA、θcomBからＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａ、８Ｂとは別に規範応答を求め、その速度ωlimitedA、ωlimitedBを演算している飽和用速度演算部Ｂ４３と、飽和要素の制限値を演算してＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａ、８Ｂに与える制限値設定部Ｂ４４と、エンジン回転と油温に基づいて飽和要素を与える飽和値演算部Ｂ４５の３点で構成されている。なお、制限値設定部Ｂ４４で目標変換角θcomAから演算した後述する飽和制限値ωdlimHB、ωdlimLBはＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ｂに与え、制限値設定部Ｂ４４で目標変換角θcomBから演算した後述する飽和制限値ωdlimHA、ωdlimLAはＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａに与えるものとする。
【００３０】
図５は、図４に示した構成による具体的な制御を示すフローチャートである。
【００３１】
ステップＳ１では、クランク角センサ１３及びカムシャフト位置センサ１１Ａの検出値に基づいて実変換角θnowAを算出する。
【００３２】
ステップＳ２では、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａの目標変換角θcomAを算出する。具体的には、エンジン回転数や水温等といった運転状態を表わすパラメータと目標変換角θcomAとの関係をマップ化しておき、このマップから演算時のエンジン回転数等により検索する。
【００３３】
ステップＳ３、Ｓ４では、ステップＳ１、Ｓ２と同様の方法で、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ｂの実変換角θnowB、目標変換角θcomBを算出する。
【００３４】
ステップＳ５では、エンジン回転数と水温に基づいて、飽和要素の上限値と下限値を推定する。ここでの推定には、エンジン回転数と水温を入力とし、変換角速度の飽和要素の値を出力とする３次元マップを用いる。図６は飽和要素の上限値を推定するための３次元マップの一例である。下限値の推定もこれと同様のマップにより行う。これらのマップは、あらかじめ実験を通じて設定されるものである。
【００３５】
推定する上限値及び下限値は、可変動弁機構ＶＴＣＡと可変動弁機構ＶＴＣＢで特性が異なるため、別々に推定する。また、油圧干渉を最も強く受けた場合と、まったく受けていない場合についても別々に推定する。すなわち、図７のように合計８種の上下限値が推定されることとなる。
【００３６】
ステップＳ６では可変動弁機構ＶＴＣＡの飽和用規範応答速度ωlimtedAを演算し、ステップＳ７ではＶＴＣ変換角位置決めコントローラＢ用の制限値ωｄlimHB、ωｄlimLBを演算する。これについては、図８の制御ブロック図を参照して説明する。図８は、図４の制御ブロック図の飽和用速度演算部Ｂ４３と制限値設定部Ｂ４４の構成について詳細に示した図である。
【００３７】
ステップＳ６では、まず制御対象である可変動弁機構ＶＴＣＡのモデルＧMMA（ｓ）と、電流から変換角速度までの線形特性を表わしたＧP1A（ｓ）と、飽和要素Ａ’と、速度から位置までの線形特性を表わしたＧP2A（ｓ）と、で構成した飽和用速度演算部から演算を行う。
【００３８】
ＧP1A（ｓ）およびＧP2A（ｓ）の伝達式は次の式（１）、式（２）で表わされる。ここで、ｓはラプラス演算子、ＫPAは電流から変換角速度へのゲイン、Ｔ1Aは時定数を表わす。
【００３９】
【数１】
0004978517.tif 000002
【００４０】
【数２】
0004978517.tif 000003
飽和要素Ａ’は、可変動弁機構ＶＴＣＡ、ＶＴＣＢの変換角速度のリミッタである。具体的には、速度のリミット値として、ステップＳ５で算出した値のうち油圧干渉を受けていない場合の上限値ωlimHAMAX、下限値ωlimLAMAXを用い、次のように処理する。
【００４１】
【数３】
0004978517.tif 000004
モデルマッチング型制御部ＧMMA（ｓ）は、目標変換角から制御対象モデルの出力である変換角規範応答θrefA（ｓ）までの線形特性が、所望の応答特性である連続系規範モデル伝達関数ＧrefA（ｓ）となるように設計する。連続系規範モデル伝達特性ＧrefA（ｓ）を式（３）に示すように２次振動系で設定する。ここで、ωnは線形規範モデルの固有振動数、ξは減衰率である。
【００４２】
【数４】
0004978517.tif 000005
モデルマッチング型制御部ＧMMA（ｓ）は式（４）で表わされる。
【００４３】
【数５】
0004978517.tif 000006
この構成の内部変数である飽和要素Ａ’の出力ωlimitedAが油圧干渉を受けていない状態の可変動弁機構ＶＴＣＡが本来要求する速度となり、制限値設定部Ｂ４４に引き継がれる。
【００４４】
ステップＳ７では、制限値設定部Ｂ４４で、可変動弁機構ＶＴＣＢ用のＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ｂの飽和要素の制限値を演算する。図８に示すように、制限値設定部Ｂ４４は、上限制限値マップＡと下限制限値マップＡとで構成されている。上限制限値マップＡからは、入力をωlimitedAとして飽和要素の上限制限値ωｄlimHBを推定する。同様に下限制限値マップＡからは飽和要素の下限制限値ωｄlimLBを推定する。
【００４５】
図９は上限制限値マップＡであり、ｘ軸が速度ωlimitedA、ｙ軸がＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラＢの飽和要素の上限制限値であるωｄlimHBとなっている。上限制限値ωｄlimHBは、速度Ｘ１までは速度ωlimitedAが上昇するごとに速度を下げ、速度Ｘ１以上では一定値に制限する。これを行うことにより、両ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラＶＴＣＡ、ＶＴＣが最大速度を要求した場合にも最低限の速度を確保することができる。
【００４６】
上記のステップＳ６で演算したωlimitedAは、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ａが本来要求する規範応答の速度であり、制限値設定部Ｂ４４はこれを用いて他方の可変動弁機構ＶＴＣＢへの干渉による飽和要素の減少を推定し、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ８Ｂの飽和要素の制限値を設定するものである。
【００４７】
ステップＳ８、Ｓ９では、可変動弁機構ＶＴＣＢを制御対象モデルとしてステップＳ６、Ｓ７と同様の手法により飽和用速度演算部の速度ωlimitedBを求め、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラＡの飽和要素制限値ωｄlimHA、ωｄlimLAを演算する。これにより、互いの油圧干渉を考慮した速度制限値を演算することができる。
【００４８】
ステップＳ１０では、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラＡのＦ／Ｆ補償部Ｂ４１ａの演算を行う。
【００４９】
図１０はＦ／Ｆ補償部Ｂ４１ａの制御ブロック図であり、図示するように、制御対象である可変動弁機構ＶＴＣＡのモデルであるＧP1A（ｓ）、ＧP2A（ｓ）、モデルマッチング補償器としてのＧMMA（ｓ）、そして上限制限値ωｄlimHA及び下限制限値ωｄlimLAが制限値設定部Ｂ４４によって逐次変更されている飽和要素Ａとで構成されている。これにより、油圧干渉の影響を受けている速度飽和を考慮した規範応答θrefA、Ｆ／Ｆの電流指令値ＩcomffAが出力される。これにより、規範応答が実変換角とほぼ同じ応答となるため、偏差が少なくなり、オーバーシュートの減少が見込める。
【００５０】
ステップＳ１１では、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラＡのＦ／Ｂ補償部Ｂ４２ａの演算、すなわち電流指令値（Ｆ／Ｂ項）ＩcomfbAの演算を行う。
【００５１】
図１１はＦ／Ｂ補償部Ｂ４２ａの制御ブロック図であり、図示するようにＰＩＤ制御で構成されており、ステップＳ１で算出した実変換角θnowAと、ステップＳ１０で算出した変換角規範応答θrefAとの偏差に対しＰＩＤ制御の演算を行うことで、電流指令値（Ｆ／Ｂ項）ＩcomfbAを求める。
【００５２】
また、ＰＩＤ制御の積分器Ｂ５３に関しては、速度計測部Ｂ５０で実変換角θnowAから速度ωFBAを算出し、これを用いて飽和判定部Ｂ５１で速度飽和の上限値ωｄlimHA、下限値ωｄlimLAを判定値として、積分器Ｂ５３を停止するか否かの判定を行う。飽和判定部Ｂ５１における積分停止判定は以下のように行っている。
【００５３】
【数６】
0004978517.tif 000007
なお、速度ωFBAは近似微分にて計測する。
【００５４】
ところで、可変動弁機構ＶＴＣＡの制御系においては、制御対象の入力は電流（あるいはそれに相当する電圧ディーティー比）であり、出力が可変動弁機構ＶＴＣＡの変換角である。制御対象はゲインと一次遅れと積分で構成される線形特性と、速度飽和に相当する電流値の入力飽和のへ線形特性でモデル化することができる。この制御対象の飽和要素である速度飽和値は、エンジン回転数や動力源となるエンジンオイルの温度変化等のエンジン運転状態、さらには図１のような同一油圧源で複数の可変動弁機構ＶＴＣＡ、ＶＴＣＢを作動させる場合に、他方が作動することによって生じる油圧干渉によっても変化する。
【００５５】
そして、操作量である電流の物理的な飽和値、つまりソレノイドバルブ７Ａに印加される電源電圧を系の総抵抗で除算した値は速度飽和とは因果関係のない数値となり、実際の速度飽和はこの物理的電流飽和値よりも低い値で発生するため、物理的な電流飽和値を用いた判定はできない。
【００５６】
一方、操作量である電流に基づき速度飽和値を推定し、速度で飽和判定を行う場合には、制御対象の動特性によって、ソレノイドバルブ７Ａに通電してから変換角速度が発生するまでに遅れが生じるため、実際に速度飽和に到達してから飽和判定を行うと、電流過多となる場合が生じるおそれがある。そして、電流過多となる場合には、意図しないオーバーシュート等が発生して性能を低下させるという問題が生じる。
【００５７】
そこで本実施形態では、上述したように他系統の制御量に応じて自系統の飽和要素が変動することを考慮して、他系統の目標値の制御量の推定速度から干渉を受けた飽和判定閾値を決定することとする。これにより、正確に積分器を停止することができるため、積分の無駄な積算を防止することが可能となり、オーバーシュート量を低減させることができる。
【００５８】
ステップＳ１２では、ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラＡの電流指令値（Ｆ／Ｆ項）ＩcomffAと電流指令値（Ｆ／Ｂ項）ＩcomfbAの和をＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラＡに対する電流指令値ＩcomAとし、これをソレノイドバルブ７Ａに出力する。実際には、駆動電流を実現するように駆動電圧とソレノイドバルブ７Ａの抵抗値を考慮したＰＷＭディーティー比を算出し、ソレノイドバルブ７ＡをＰＷＭ駆動する。
【００５９】
ステップＳ１３〜Ｓ１５では、ステップＳ１０〜Ｓ１２と同様の手法によりＶＴＣ変換角位置決めコントローラＢのＦ／Ｆ補償部Ｂ４１ｂ、Ｆ／Ｂ補償部Ｂ４２ｂ、電流指令値ＩcomBを演算する。
【００６０】
図１２は、本実施形態による効果を説明するためのタイムチャートである。ｘ軸は時間、ｙ軸は変換角θ、図中上段は可変動弁機構ＶＴＣＡについてのチャート、図中下段は可変動弁機構ＶＴＣＢについてのチャートである。また、図１２中の実線Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、破線Ｐ’、Ｑ’、Ｒ’、Ｓ’は、それぞれ可変動弁機構ＶＴＣＡ、ＶＴＣＢの変換角指令値、規範応答、油圧干渉が速度に影響を与えた場合の規範応答、実変換角である。なお、ここでは可変動弁機構ＶＴＣＡがｔ１で先に作動開始し、その後可変動弁機構ＶＴＣＢがｔ２で作動開始するものとする。
【００６１】
図１３は、図１と同様の構成において、油圧干渉による飽和速度の変化を考慮しない場合の、制御指令値と制御対象出力について示したタイムチャートである。
【００６２】
図１２において、ｔ１で可変動弁機構ＶＴＣＡに変換角指令値Ａが与えられ、規範応答Ａが定まり、実変換角Ａが変化し始める。その後ｔ２で可変動弁機構ＶＴＣＢに変換角指令値Ｂが与えられ、規範応答Ｂが定まり、実変換角Ｂが変化し始めると、油圧干渉が生じる。ここで、油圧干渉を考慮しないと、図１３に示すように制御対象出力がオーバーシュートしてしまう。
【００６３】
しかしながら、油圧干渉を考慮して速度飽和制限値を与えた規範応答Ａ、Ｂを算出することにより、積分器Ｂ５３の停止時期を正確に与えることができるので、図１２に示すようにオーバーシュートを制限することができる。また、規範応答の傾きが小さくなって実変換角とほぼ同じ応答にすることができる。
【００６４】
以上により本実施形態によれば、次のような効果を得ることができる。
（１）飽和要素を有する複数の可変動弁機構ＶＴＣＡ、ＶＴＣＢと、これらを駆動するための一のオイルポンプ１０と、複数の可変動弁機構ＶＴＣＡ、ＶＴＣＢの変換角を各々異なる目標値に一致させるための複数の制御系とを備える制御装置において、少なくとも積分器Ｂ５３を備え実際の変換角と目標値との偏差に基づいてフィードバック補償出力を演算する各制御系のフィードバック補償器Ｂ４２と、他系統の目標値から変換角速度を推定し、この推定変換角速度に基づいて自系統の飽和制限値を決定する飽和制限値演算コントローラ４０と、を有し、フィードバック補償器Ｂ４２は、飽和制限値に基づいて自系統の変換角速度が飽和を起こしているか否かを判定し、飽和を起こした場合には積分器Ｂ５３を停止するので、自系統が飽和を起こした際に正確に積分器Ｂ５３を停止することができ、これによりオーバーシュートを抑制することができる。
【００６５】
（２）飽和制限値演算コントローラ４０は、自系統の変換角を所望の応答特性で目標値に一致させるモデル規範型制御を行い、さらに他系統について目標値に対する規範応答を演算し、この規範応答の速度に基づいて飽和制限値を演算するので、他系統の目標値に対する変換角速度をより正確に推定することが可能となり、これにより油圧干渉による影響をより大きく抑制することができる。
【００６６】
（３）飽和制限値演算コントローラ４０は、他系統の目標値に対する規範応答の演算にあたって制御対象の飽和要素を演算要素として用いるので、規範応答を演算する際に、出力可能な変換角速度をより正確に推定することが可能となる。
【００６７】
（４）飽和制限値演算コントローラ４０は、他系統の変換角速度の推定値が上昇した場合は、自系統の飽和制限値を低下させるので、一方の速度が上昇すると他方は油圧干渉の影響で飽和要素が低下するという特性に応じた飽和制限値を決定することができ、これによって、より正確なタイミングで積分器Ｂ５３を停止することができる。
【００６８】
（５）飽和制限値演算コントローラ４０は、他系統の変換角速度が所定値以上となった場合には、自系統の飽和制限値を制限するので、他系統が一定値以上の変換角速度を要求した場合に最低限の飽和制限値を確保し、両系統を油圧干渉を受けながらも目標値に追従させることができる。
【００６９】
（６）各制御系統は、飽和要素を有する制御対象モデルを内部に有し、変換角速度の飽和判定閾値に応じた規範応答とフィードフォワード操作量を演算するので、Ｆ／Ｆ補償部は与えられた飽和制限値を使用して、出力可能な規範応答と電流指令値（Ｆ／Ｆ項）とを算出することができる。このため制御対象との偏差を少なくすることができ、オーバーシュートを抑制することができる。
【００７０】
なお、上述した実施形態では、可変動弁機構ＶＴＣＡ、ＶＴＣＢをそれぞれ吸気側と排気側に配置する構成について説明したが、この他にも、異なるタイミングで作動させる複数の油圧アクチュエータを同一油圧源で駆動する構成であれば、同様に適用することができる。
【００７１】
また、本発明は上記の実施の形態に限定されるわけではなく、特許請求の範囲に記載の技術的思想の範囲内で様々な変更を成し得ることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】可変動弁機構のシステム構成図である。
【図２】モデル規範型２自由度制御の制御ブロック図である。
【図３】飽和要素を有するフィードフォワード補償部の一例を示す図である。
【図４】ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラの制御ブロック図である。
【図５】可変動弁機構の制御ルーチンを示すフローチャートである。
【図６】可変動弁機構の変換角速度の上限値マップである。
【図７】飽和要素の上限値、下限値のテーブルである。
【図８】飽和制限値演算コントローラの構成を示す図である。
【図９】上限制限値マップである。
【図１０】フィードフォワード補償器の構成を示す図である。
【図１１】フィードバック補償器の構成を示す図である。
【図１２】効果を説明するためのタイムチャートである。
【図１３】油圧干渉を考慮しない場合のタイムチャートである。
【符号の説明】
【００７３】
１    カム軸駆動用スプロケット
２    カムシャフト
３    ハウジング
４    ベーン
５    進角室
６    遅角室
７    ソレノイドバルブ
８    ＶＴＣ変換角位置決め制御コントローラ
９    オイルパン
１０  オイルポンプ
１１  カムシャフト位置センサ
１２  水温センサ
１３  クランク角センサ
【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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