JPH01131902A - 周期可変式デューティ比制御方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、離散したいくつかの状態しか取り得ない電
気機械式アクチュエータ（たとえばソレノイド弁、ステ
ップモータ等；以下、離散状態型電気機械式アクチュエ
ータとする）において、それらの各状態の持続期間の比
を変えることによって各状態の中間の任意の状態を近似
的に出現させるいわゆるデユーティ比制御ないしパルス
幅制御の方法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、デユーティ比制御においては、一般に、一定の固
定周期Ｔｃを第１の状態（たとえばＯＮ状態）を持続す
る期間Ｔｒと第２の状態（たとえばＯＦＦ状態）を持続
する期間Ｔｒとに分割する、すなわちＴ　−＋　Ｔ　ｂ
　＝Ｔ　ｃ（＝一定）とし、デューテＴｃ　　Ｔｒ＋Ｔ
ｔ。

って任意のデユーティ比を実現するという方法が行われ
ている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記のような従来のデユーティ比制御方
法においては、たとえば各種センサの出力にもとづき所
定の演算処理を行ない、所定制御周期Ｔｏ毎にデユーテ
ィ比を離散状態型電気機械式アクチュエータの駆動部あ
るいは制御系に指示する電子制御装置等の上位制御ルー
プにおける上記所定制御周期Ｔｒ（以下、上位制御周期
とする）に比して、上記の第１の状態持続期間Ｔａと第
２の状態持続期間Ｔｂとの和Ｔ　−＋　Ｔ　ｂ−Ｔ　ｃ
を十分小さく設定できる場合は何ら問題はないが、デユ
ーティ比制御を具現する離散状態型電気機械式アクチュ
エータの動持性には限界があるため、上記のＴｒやＴｒ
の最低値が制約され、しかもデユーティ比りが０，５付
近の場合だけでなく、１．０に近い状態やＯに近い状態
をも制御したい場合は、電気機械式アクチュエータの１
制御周期たるＴｃを上位制御周期に比し無視できない程
大きく設定しなければならなくなる結果、制御の正確性
が損なわれるという問題があった。

〔問題点を解決するための手段〕

上記の問題点を解決するためになされたこの発明は、離
散したいくつかの状態しか取り得ない離散状態型電気機
械式アクチュエータを各状態の持続時間の比率を変える
ことにより近似的に中間の状態に制御するデユーティ比
制御方法において、上位制御ループの制御動作の周期で
ある上位制御′周期Ｔｒ（固定でも可変でもよい）より
短い単位周′ＭＴ　、　＜固定）をあらかじめ設定し、
第１の状態を持続すべき第１状態持続時間Ｔｒと第２の
状態を持続すべき第２状態持続時間Ｔｒを、上記の上位
制御周期Ｔｏ毎に所望の中間状態の状態量に基づいて、
それぞれＴｏの整数倍となるように、かつ上記電気機械
式アクチュエータの動持性により定まる上記Ｔｒおよび
Ｔｒの最小値Ｔ　ｍ　ｓ、Ｔａ以上となるよう演算によ
り求め、設定する過程と、上記第１の状態または第２の
状態に切換わった後の各状態の持続時間が上記の演算に
より設定された第１状態持続時間Ｔａまたは第２状態持
続時間Ｔｒに達したかどうか、すなわち他の状態への切
換えが必要か否かを上記単位周期Ｔｏ毎に判断する過程
と、その各判断時点まで持続している状態の持続時間が
その状態に対応する上記持続時間ＴｒまたはＴｒに達し
他の状態への切換えが必要と判断したならば、その状態
を他の状態に切換えるべく状態切換指令を発する過程と
を具備したことを特徴とする。

〔作用〕

上記の構成を有するこの発明の周期可変式デユーティ比
制御方法において、電子制御装置等の上位制御ループは
各種センサからの入力にもとづき、所定の演算処理を行
なって、その制御動作サイクルの周期Ｔｒ（固定でも可
変でもよい）毎に、離散状態型電気機械式アクチュエー
タの第１の状態（Ａ状態）で得られる状態量Ｒａ、およ
び第２の状態（Ｂ状態）で得られる状態量Ｒ１に対して
、所望の中間状態の状態量Ｒ（Ｒａ≧Ｒ≧ＲＪを求め、
その所望の状態量Ｒに基づいて第１状態持続時間Ｔａお
よび第２状態持続時間Ｔｒを算出し、Ａ状態をＴｒ持続
した後続いてＢ状態をＴｒすることにより、結果的に上
記所望の状ｍＮＨにおいて対応すＴ。

るデユーティ比Ｄ＝□を実現する。

Ｔａ＋Ｔｂ 二の場合、１制御周期Ｔｃ＝Ｔｒ＋Ｔｒは一定ではなく
、上位制御周！ｔＩＩ　Ｔ　、毎に与える上記所望の状
ＮＥ、ｉＲに最も早く追随することができるようなＴｒ
とＴｒの和として可変的に得られる。また、Ｔ。

およびＴｒはそれぞれ単位周期Ｔｏの整数倍に設定され
、Ａ状態、Ｂ状態の実際の持続時間がそれぞれＴｒ、Ｔ
ｒに達したかどうかの判断はこの単位周期Ｔｏ毎に行な
われ、Ｔａ、Ｔｒに達した瞬間、その持続している状態
が他の状態へ切換えられる。

この動作は次の上位制御周期Ｔ２において新たなＴａ、
Ｔｒが与えられても新たなＴａ、Ｔｒに基づいて連続的
に繰返される。

このように、この発明のデユーティ比制御方法において
は、上位制御周期ＴＩ毎に与えられる上記所望の状態量
Ｒに最も早く追随するのに最適な第１状態保持時間Ｔａ
と第２状態保持時間Ｔｒの和として制御周期Ｔｃが上位
制御周期Ｔ７毎に可変的に与えられるので、従来のよう
に制御周期Ｔｃが固定されたデユーティ比制御方法にお
いてはその各固定周期Ｔｃが終わるまで所望の状態量を
達成することができず、所望の状態量に対する制御の追
従応答性（即応性）および正確性が損なわれるのに比し
、制御の即応性が格段に向上する。

なお、この発明のデユーティ比制御方法においては、Ｔ
ｃ＝Ｔｒ＋Ｔｂは固定値として与えられず、Ｔｒおよび
Ｔｒの最小値Ｔｏ、Ｔ工を固定値として、ＲがＲ１に近
い時はＴ　ｂ　”’　Ｔ工としてＴｒをＲに応じた値と
し、ＲがＲ１に近い時はＴｒ＝Ｔｒ、としてＴｒをＲに
応じた値とすることができる。その結果、Ｔｃ＝Ｔｒ＋
ＴｈはＲに応じた値となり、結果また、この発明におい
ては、上位制御周期Ｔｒ（必ずしも固定値である必要は
ない）の終りに所望の状態量Ｒの値が更新された場合、
ＴａまたはＴｒを更新するのみで、更新時点で持続中の
状態持続時間はそのまま通算して新しいＴｒまたはＴ。

と対比させるようにすることができ、これによってＲの
変化に滑らかかつ迅速に追従させることができる。この
例外的処理として、ＲがＲ８、Ｒ２，０になった場合、
またはＲの符号が入れ替わった場合には、更新時点で継
続中の状態持続時間が新しいＴｒまたはＴｒより短い場
合でも必要により状態を切換えることにより、滑らかさ
を損なうことなく、極めて迅速な即応性を確保すること
ができる。

さらに、この発明のデユーティ比制御方法においては、
前記のＴｒ、Ｔ２、Ｔｏ、ＴＩ、、をずべで適宜の長さ
の単位周期Ｔｏの整数倍に設定することができ、これら
をＴｏ単位でのディジタル計数可能とすることによりデ
ィジタル計算機による制御に適合させることができる。

なお、上位制御周期Ｔａは必ずしもＴｏの整数倍でなく
ともよい。

この発明のデユーティ比制御方法は、多チヤンネル同時
制御に適用した場合でも、新しいＲおよびこれに従属す
るＴ３、Ｔｒが決定したチャンネルからその都度実行す
ればよく、やはり迅速な制御が可能である。

〔実施例〕

第１図はこの発明の周期可変式デユーティ比制御方法を
適用する装置構成の一例を示し、マイクロコンピュータ
１、電磁弁駆動回路２、状態量（たとえば流量や圧力の
変化速度等）Ｒ１およびＲ１を与えるＡ状態及びＢ状態
の２つの状態を取る離散状態型電気機械式アクチュエー
タとしての電磁弁３、この電磁弁３のデユーティ比制御
によって制御される自動車のブレーキ圧制御モジュレー
タ、ブレーキ装置等の制御対象機器４、および制御対象
機器４の状態を検出する車輪速センサ、ブレーキ圧力セ
ンサ等の各種センサの出力を処理してマイクロコンピュ
ータ１に入力するセンサ出力処理回路５等で構成されて
いる。なお、マイクロコンピュータ１は、所望状態量Ｒ
算出機能１１、Ｔｒ、Ｔｒ算出機能１２および状態切換
要否判断機能１３等、主要機能よりなる機能ブロック図
として示しである。符号Ｔａ、Ｔｒは、所望状態量Ｒを
達成するのにＡ状態（第１状態）、Ｂ状態（第２状態）
をそれぞれ持続すべき第１状態持続時間および第２状態
持続時間を表わす。

マイクロコンピュータ１は、制御対象機器４に具備され
た各種センサの出力がセンサ出力処理回路５を介して入
力されると、上位制御周期Ｔｒ（必ずしも一定である必
要はない）毎にこれらのセンサからの人力にもとすき所
望の状態量Ｒを算出しく機能ブロック１１）、その状ｇ
量ＲからＲ８、Ｒｂ、Ｔｒ、、Ｔ工に基づいて第１状態
持続時間Ｔ。

および第２状態持続時間Ｔｒを算出する（機能ブロック
１２）。

さらに、マイクロコンピュータ１はＴ　ａ　ｍ、Ｔａよ
り短い単位周期Ｔｏ毎に上記で算出されたＴａあるいは
Ｔｒが経過したかどうかすなわち現状態から他の状態へ
の切換え（Ａ状態からＢ状態またはその逆）が必要かど
うかを判断し、状態切換えが必要と判断したならば、電
磁弁駆動回路２に電磁弁３の現状態を他の状態へ切換え
させる指令を発する（ブロック１３）。

なお、上記ブロック１２においてはＴａ、Ｔｂを算出す
るようにしたが、これに代えて上位制御周期Ｔａ毎にＴ
ｒ＝Ｎ、・Ｔｏ、Ｔ　ｂ　＝　Ｎ　ｂ・Ｔｏなる整数Ｎ
ヮ、Ｎ、を求め、これらの整数Ｎ８、Ｎ、をプリセッタ
ブルカウンタ等にプリセットし、状態切換要否判断（ブ
ロック１３）を周期Ｔｏのクロックパルスの計数値（カ
ウンタべの入力パルス数）がこれらのプリセット値に達
したか否かで行なうようにしてもよい。

また、上記ブロック１２において、所望の状態量Ｒを最
短時間で達成し得るＴｒおよびＴｒの算出は、たとえば
次式（１）または（ＩＩ）にもとづいて行われる。

らば式（１）、Ｒ＜Ｒａならば式（ＩＩ）による。こよ
り、 Ｒａ−ＲＲ−Ｒ。

であるから、ＲがＲａに近い時はＴｒ＝Ｔ工、ＲがＲ５
に近い時はＴｒ＝Ｔ□としてデユーティ比制御周期を決
定するのが最も効果的であり、（Ｉ）、（ＩＩ）式を切
換えるべき中間状態量Ｒ０は、Ｔｒ＝Ｔｒヨ、で与えら
れるためである（第２図参照（Ｒ−＞　Ｒｈの場合））
。もちろん、Ｔｒ、＝Ｔ工てあればま た場合のＴｒ　、Ｔｒの変化状況を第２図の実線に示す
。

さらに、上位制御周期Ｔｒの終りにＲが更新され、それ
に従ってＴａ、Ｔｒが更新された時、状態切換要否判断
ブロック１３において、その更新時点で持続中の状態の
それまでの持続時間を通算して計時し、新しいＴいＴｒ
と対比するようにする。

このようにすることによって只の変化に滑らか、かつ迅
速に追従することが可能となる。また、さらに即応性を
高めるために所望のＲがＲつ、Ｒｂになった時、あるい
はＲの符号が１つ前の上位制御サイクルの時の符号と切
換った時は、Ｔｒ、Ｔｒを通常の計算方式によらず、強
制的に一方を最大値、他方を０に設定することにより、
次のＴｏの判断時点で直ちに望む方の状態から制御を始
めるようにすることができる。この場合、Ｔｏ毎の制御
には何ら特殊な判断を必要としないことが大きな利点と
なる。

以下、電磁弁３の状態量Ｒａ、Ｒ５がＲａ＞０、Ｒ５〈
０であるとして、上記機能ブロック１２および１３を実
行するためのプログラムの１例をフローチャートにより
説明する。

第３図において、マイクロコンピュータ１は、上位制御
サイクル（周期ｒｒ＞毎にセンサ出力処理回路５より電
磁弁３および制御対象機器４のセンサの出力信号を入力
しくステップ４１）、所望の状態量Ｒを決定する（ステ
ップ４２）、この場合、Ｒａ、Ｒａ、およびＮｌ１ＩＩ
ＳＮ工（Ｎｏ、Ｎ　ｂｅはＲＩＩＩＩ＝Ｔｒ・Ｎ　ａ＋
ｓ、Ｒ工＝Ｔｒ・Ｎ工を満たす整数）があらかじめ決定
されており、Ｒｏも Ｒ−’Ｎ＊＠＋Ｒｈ・Ｎ− Ｎ□＋Ｎｂ１Ｉ として事前に決定されている。ステップ４３においては
Ｒ２Ｈ，か否かの判断が行われ、Ｒ≧Ｒ１であれば。ス
テップ４４においてＮ、＝Ｎａ、、、Ｎ、＝０が設定器
に設定され、第４図に示す単位周期Ｔｏ毎のルーチンへ
移る。

上記ステップ４３の判断の結果、Ｒ＜Ｒａであればステ
ップ４５においてＲ≦Ｒｂか否かの判断が行なわれ、Ｒ
≦Ｒ１であれば、ステップ４６においてＮ、＝Ｏ２Ｎ　
ｂ　＝　Ｎ工、。が設定器に設定され、やはり第４図の
ＴＯ毎のルーチンへ移行する。ステップ４５においてＲ
＞Ｒｈ（すなわちＲＩｌ＞Ｒ＞Ｒａ）であれば、ステッ
プ４７においてＲ＞Ｒｏか否かの判断が行なわれる。そ
して、Ｒ＞Ｒｏの場Ｎｂ＝Ｎｂ、としてＮ　ａ　、　Ｎ
ｂ　（Ｔａ、Ｔｒに相当する）が求められ、設定器に設
定されると共に、ステップ４ＳにおいてＲの符号が前サ
イクルのＲの符号が前サイクルのＲの符号と同じか否か
が判断され、同符号であれば、第４図のＴｏ毎のルーチ
ンへ移る。

ステップ４９の判断において、Ｒが前回のＲの符号と異
なれば、ステップ５０において、現在持続中の状態がＢ
状態かどうかが判断され、Ｂ状態であれば、ステップ４
４に移行し、次のＴｏ制御機会に強制的にＡ状態にされ
るようにする。ステップ５０の判断において現状態がＢ
状態でない、すなわちＡ状態であれば、そのまま第４図
のルーチンへ移る。これによって、Ｒの符号が切換った
場合、滑らかさを損うことなく迅速に新しいＲへ追随す
ることができる。

他方、前記ステップ４７の判断においてＲ＜Ｒ。

の場合は、ステップ５２において、Ｎ、＝Ｎ工、−Ｒｈ られ、設定器に設定されると共に、ステップ５３におい
てＲが前制御サイクルのＲと同じ符号か否かの判断が行
なわれ、同符号であればそのまま第４図のＴｏ毎のルー
チンへ移動する。異符号の場合は、ステップ５４におい
て現状態がＡ状態かどうかの判断が行なわれ、Ａ状態で
あればステップ４６に移行することにより直ちにＢ状態
とし、第４図のルーチンへ移行する。ステップ５４の判
断において現状態がＢ状態であれば、そのまま第４図の
ルーチンへ移行する。

第４図のルーチンにおいては、単位周期Ｔｏ毎に、現状
態がＡ状態かＢ状態かの判断が行なわれ（ステップ５６
）、現状態がＡ状態であれば、ステップ５７においてカ
ウンタの計数値が設定値Ｎ。

に達したか否か、すなわちＮ２Ｈ，かどうかの判断が行
われ、Ｎ２Ｈ，の場合は直ちにＢ状態への切換指令を発
すると共に、Ｂ状態でのカウンタの計数値ＮをＮ＝１と
して（ステップ５８）、次のＴｏ周期まで待ち、ステッ
プ５６の判断に移る。

ステップ５６で現状態がＢ状態の場合は、ステップ５９
でカウンタの計数値Ｎが設定値Ｎ、に達したかどうか、
すなわちＮ２Ｈ，かどうかの判断が行なわれ、Ｎ２Ｈ，
であれば、直ちにＡ状態への切換指令を発すると共に、
Ａ状態でのカウンタの計数値Ｎ＝１としくステップ６０
）、以後衣のＴｏ時にステップ５６に移行する。

上記ステップ５７または５９においてＮ＜Ｎ。

、ＮＵＮ、と判断されると、ステップ６２においてカウ
ンタの計数値Ｎが１カウント増加させられる。ただし、
計数値ＮはＮ　ａｓａｘ　　１が上限となるようステッ
プ６１において制限されている。これは、設定値がＮ□
□またはＮｂ、□の時にはステップ５７または５９で状
態切換が起こらないように、すなわち同状態を無限に継
続することができるようになるためである。

上記のカウンタはＡ状態用、Ｂ状態用に各個に設けても
１つのカウンタを共用してもよい。第３図および第４図
に示すようなフローチャートのプログラムによれば、い
つ上位制御周期Ｔａが経過し、所要の状態量Ｒが変って
、Ｔａ、ＴｒあるいはＮａ、Ｎ、が変っても、単位周期
Ｔｏ毎の作業内容には何ら変更を加えることなく滑らか
な制御を実行することができる。従って、Ｔｒはその時
々の状況により長くなったり短くなったりしてもよく、
また、Ｔｏの整数に限定する必要もない。

Ｔｏ毎の作業内容は極力簡素化しておかないと、実行頻
度が高いだけに全体の作業（演算）時間を圧迫し、Ｔａ
を短縮して高密度の制御を行なう上での障害となる。こ
のため、Ｔｒの終りに所望ＲがＲａまたはＲ１になった
時、またＲの符号が変わった時等の特別の場合にそれま
での持続時間を無視して直ちに状態切換指令を出したい
時は、上位制御ループ（Ｔｒ毎の制御ループ）の中で処
理を完了し、Ｔｏ毎の制御には例外処理を持込まないよ
うにすることが望ましい。

この実施例においては、Ｒの符号が切換わった時、次の
Ｔａ間は新しい符号による状態が持続されるから、その
新しい符号に相当するＲ１またはＲ１の持続する期間が
Ｔｒとなり、本来の所望の状態量Ｒから計算されたＴａ
またはＴｒを上回る可能性がある。このような場合は、
計算上−時的にオーバーシュート気味になる。しかし、
符号切換時は電気機械式アクチュエータに若干余分のエ
ネルギーが必要とされる場合が多いから、ＴｒがＴｒ１
、Ｔｒに比し著しく長くない限り、支障はない。

一方、上記とは逆に、第３図のステップ４９．５０．５
３．５４を省略し、Ｎａ、Ｎ、はステップ４８．５２で
定まった値をそのまま用いることも可能である。この場
合、Ｒの符号の切換わりから実際に状態切換指令が発せ
られるまで最大Ｔ　ａ　ｍまたはＴｂ＠の遅れが発生す
る可能性がある。しかし、Ｔ　ａｓ、Ｔｒは全体の制御
から見てごく短時間であるから、その程度の遅れは無視
できる場合が多い、このような場合は、第３図のステッ
プ４９．５０．５３．５４を省略しても、Ｒの符号切換
時の即応性には実用上問題がないことになる。

この発明の周期可変式デユーティ比制御方法を状態量Ｒ
１ａ＞ＯｌＲａｂ＝ＯとＲａ、＝０、Ｒｚｂ＜０の２つ
の電磁弁よりなる電気機械式アクチュエータに適用する
際に用いることのできるプログラムの一例のフローチャ
ートを第５図および第６図に示す０本実施例ではＲの符
号切換が直ちに起こった時は即応性があるが、Ｔｒ１回
分又はそれ以上のＲ＝Ｏを経由して符号切換が起こった
時は即応性を無くしなめらかさを優先させるようにして
いる。またこの発明の周期可変式デユーティ比制御方法
を正転ＯＮ（状態量Ｒａ＞Ｏ）、０ＦＦ（状態量Ｒ０ｔ
ｔ）、逆転ＯＮ（状態量Ｒａ＜Ｑ）の３状態型電気機械
式アクチュエータ（たとえばステップモータ等）に適用
する際に用いることのできるプログラムの一例のフロー
チャートを第７図および第８図に示す、即応性に関する
状況は第３図の場合と同じである。

上記の実施例においてＲａ、Ｒ５、Ｎ１１、Ｎｈｅ等は
一定値としたが、これらがある変数（たとえば状態量自
身、または状態量の積分値等）の関数であっても、Ｔａ
毎にこれらを決定し直せばよく、Ｔｏ毎の制御には何の
影響も及ぼさない。従って、実行頻度の高いＴｏ毎の制
御演算が短時間で済むため、Ｔｏを小さく取ることがで
き、これによっても即応性が高くかつ滑らかな制御を行
なうことができる。

より滑らかな制御を行うためには、Ｔ　ａ　＋＋＋、Ｔ
−（Ｎ、１、Ｎ、）を極力小さくすることが望ましいが
、電気機械式アクチュエータの構造により自ずから最下
限があるということについては前に述べた通りである０
例えば第５図の制御を行う場合、Ｒの絶対値が小さい時
に特にＴ　ａ　ｓ、Ｔ工を小さくすることが望ましい。

一方、Ｒの絶対値が逐次大きくなってＲＩＧ、Ｒ８゜に
近づいても、もしＴｒ５、Ｔ工が固定的に過小設定され
ていると、電気機械式アクチュエータ（ソレノイド弁等
）がこれに追随して動くことができず、ＲがＲ１゜また
はＲ２゜に達してＴｒまたはＴｒがＴｏ、Ｔｒより大き
く設定されるようになるまでは全く動かないという事態
を招く恐れがある。このため、滑らかさを限界まで追求
したい場合は、Ｔ　ａ　＋ｓ、Ｔ工を所望の状態量Ｒに
よって可変とすることが望ましい。例えば、第５図の場
合は、Ｒ＝０の時、例えばＴ　ａ　ｍを非常に小さくし
、Ｒ１゜に近づくにつれて逐次（段階的にでも良い）Ｔ
ｒ、を大きくすることが可能である。

この状況を第２図の点線に例示する。

また、Ｔｒ、（＝Ｎａ、・Ｔｒ）　、Ｔｒ、＝　（−Ｎ
、。

−Ｔｒ）に比し、Ｔｒ＞＞Ｔｍ１１、Ｔｒ＞＞Ｔｂ＋１
１である必要はなく、Ｔｒの方が小さくとも本質的には
何ら不具合はないので、Ｔｒを小さく取ることが可能で
あり、これによって制御の即応性および滑らかさが著し
く改善される。更に、上位制御周期Ｔａのタイミングに
拘わらず、Ｔｏの制御内容は可変であるから、Ｔｏ毎の
制御部のみをカスタムＩＣ化することも容易であり、ま
たＴｒ毎の演算とＴｏ毎の制御を含めたカスタムＩＣを
作って、ＣＰＵから所望Ｒが与えられた後の制御をすべ
てそのカスタムＩＣ内で処理するようにすることも可能
である。なお、Ｔｒ、毎の制御からＮａ、Ｎｂを切換え
る微小時間中はＴｏ毎の制御を中断するよう割込遅延を
かける等の公知の手法を必要に応じて適宜用いることは
当然である。

さらに、各個体毎の製造公差の累積または環境（温度、
電源電圧等）の変化でＲａ、Ｒ５、Ｔｒ。

（又はＮａ、）、Ｔ工（又はＮｂ−）等が実際は予め想
定した値より変化していることがある。このような傾向
が何回か上位制御周期が回っているうちに検出されたな
ら、Ｒａ、Ｒａ，７１１１１１％　Ｔｂｍ等を予め設定
した値から僅かずつ変えて行ってより現実に適合した制
御が行えるよう学習補正することができる。この補正は
、制御のいろいろな局面のうち、「所望通りの状態量Ｒ
がもし電気機械式アクチュエータにより実現されていれ
ばセンサにより検出される系の状態はこう変化するはず
である」という因果関係が比較的はっきりしている局面
で行なうことが望ましい。

このように逐次必要があれば学習して補正されて行った
Ｒ８、Ｒ５、Ｔ　ｍｉｓ　ＴｂＴ＆等の数値はマイクロ
コンピュータ１の作動を停止した時に消去されて、次に
起動されて時は初期設定値に戻るようになっていても良
いが、適当な記憶手段（例えばいわゆるＥＥＰＲＯＭ）
により、停止後も記憶され、次に起動された時は始めか
ら前回学習補正済みの値が記憶されている方がより好ま
しいのは当然である。

なお、上位制御周期Ｔｏ毎とは言え、割算を含む演算を
行うのは演算処理時間の面であまり得策ではない。一方
、所望の状態量Ｒに関しては、それ程細かい分解能は要
らない場合が多く、Ｒ大からＲ小までの間を精々２０段
階位に区分できれば良い場合が少なくない。特に、所望
の状態量Ｒが制御対象機器のある状態量そのものではな
く、制御対象機器のある状態量の微分値である場合には
この傾向が著しい。このような場合は、前記整数（ａ　
Ｎ　ｍ、Ｎ、をその都度所望の状態ｉＲに基づき演算で
求める代わりに、あらかじめ求めた値をテーブルとして
ＲＯＭ等に記憶しておき、所望の各状態量Ｒに対応する
Ｎａ、Ｎ、を直接テーブルから検索して求めるようにし
ても良い。特に前述の如くＮｏ、Ｎ工をＲによって可変
とする場合はテーブル化のメリットが大きい。

〔発明の効果〕

以上、詳細に説明したように、この発明の周期可変式デ
ユーティ比制御方法によれば、電磁弁、ステップモータ
等の離散状態型電気機械式アクチュエータを用いた制御
系における制御の即応性、精度を制御の滑らかさを損な
うことなく著しく改善することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の周期可変式デユーティ比制御Ｂ方法
の一実施例を適用可能な装置の構成を示すブロック図、
第２図はこの発明のデユーティ比制御方法における２つ
の状態持続時間の関係を説明するためのグラフ、第３図
、第５図および第７図は、それぞれこの発明のデユーテ
ィ比制御方法の一実施例で用いる上位制御サイクル毎の
演算プログラムの一例のフロー　チャート、第４図、第
６図および第８図は、それぞれ上記第３図、第５図、第
７図のプログラムに対応する単位周期毎のルーチンを示
すフロー　チャートである。 １・・・・・・マイクロコンピュータ、３・・・・・・
電磁弁（離散状態型電気機械アクチュエータ、 １１・・・・・・所望状態量Ｒ算出機能ブロック、１２
・・・・・・ＴいＴｒ算出ブロック、１３・・・・・・
状態切換要否判断機能ブロンク。 手続補正書（訂 平成　１年　１月２３日 １　事件の表示 昭和６３年特許願第　８８８６０号 、１話大阪０６　Ｆ６３１）　００２１　（代ノコ）５
゜ ７、　補正の内容 （１１特許請求の範囲を別紙の通り補正します。 （２）明細書の第７頁第７行の「パルス」を「パルス」
に訂正します。 （３）同第１Ｏ頁第１８行のｒ　Ｔ　ｈするＪをｒ　Ｔ
　ｂ持続する」に訂正します。 （４）同第１２頁最終行乃至第１３頁第１行の’　Ｒｈ
、０になった場合Ｊをｒ　Ｒｂになった場合ノに訂正し
ます。 （５）同第１８頁第１８行の「Ｒお、ＪをｒＴｒ、Ｊに
訂正し、同頁第１９行（ＤｒＲｂ−ＪをｒＴｂ、Ｊに訂
正シます。 （６）同第１９頁第４行の［であれば。Ｊを「であれば
、」に訂正します。 （７）同第２０頁第１行のＦが前サイクルのＲの符号］
を削除します。 （８）同第２１Ｗ１１８行＋７）ｒＮ、ＪをｒＮ、Ｊに
ｒＴ正します。 （９）同第２２頁第７行及び第９行のｒＮａ、、、、Ｊ
をいずれもｒＮ−、、」に訂正します。 ００）同頁第９行の「またはＮｔ、、、」を削除します
。 ０υ　同第２６頁第８行の「いると、」と「電気機械」
との間に［温度、電圧、負荷等の外部環境が極端に不利
になった場合、」を挿入します。 ａ′ＩＪ　　同第２７頁第６行の「可変」を「不変」に
訂正します。 ０３　　同２８頁第１３行の「されて時」を「される時
」に訂正します。 Ｇ４　　添付図面の第３図を別紙の通り訂正します。 特許請求の範囲 （１）　　離散したいくつかの状態しか取り得ない離散
状態型電気機械式アクチュエータを各状態の持続時間比
率を変えることにより近似的に中間の状態に制御するデ
ユーティ比制御方法において二上位制御ループの制御動
作の周期である上位制御周期Ｔｒ（固定でも可変でもよ
い）より短い単位周期Ｔ　ｏ　（固定）をあらかじめ設
定し、第１の状態を持続すべき第１状態持続時間Ｔｒと
第２の状態を持続すべき第２状態持続時間Ｔｒを上記の
上位制御周期Ｔｒ毎に所望の中間状態の状態量に基づい
てそれぞれＴ。の整数倍となるように、かつ上記電気機
械式アクチュエータの動持性により定まる上記Ｔａ及び
Ｔｒの最小値Ｔ６１．１５１以上となるよう演算により
求め、設定する過程と；上記第１の状態または第２の状
態に切換った後の各状態の持続時間が上記の演算により
設定された上記第１状態持続時間Ｔｒまたは第２状態持
続時間Ｔｒに達したかどうかすなわち他の状態への切換
えが必要か否かを上記単位周期Ｔ。毎に判断する過程と
； その各判断時点まで持続している状態の持続時間がその
状態に対応する上記持続時間ＴｒまたはＴｒに達し他の
状態への切換えが必要と判断したならば、その状態を他
の状態に切換えるべく状態切換指令を発する過程と； を具備したことを特徴とする周期可変式デユーティ比制
御方法。 （２）前記第１の状態で得られる状態量をＲ、、前記第
２の状態で得られる状態量をＲ５として、前記離散状態
型電気機械式アクチュエータの前記所望の中間状態量Ｒ
（Ｒａ≧Ｒ≧Ｒａ）から前記第１状態持続時間Ｔａ、第
２状態持続時間Ｔｒを求める演算を次式（Ｉ）または（
Ｉｔ）にｍ行うようにしたことを特徴とする請求１上に
記載の周期可変式デユーティ比制御方法。 Ｒ＞ＲＯの場合： Ｒ＜Ｒｅの場合： （３）前記上位制御周期Ｔｒの終わりに前記第１状態持
続時間Ｔ８、第２状態持続時間Ｔｈが変わっても、その
時の状態の過去からの持続時間が継続して求められ、新
たに設定されたＴａ、Ｔｈを超えるまではその状態を保
持させるようにしたことを特徴とする善末頂上圭た且ｌ
に記載の周期可変式デユーティ比制御方法。 （４）前記所望の状態の状態量Ｒが前記第１の状態の状
態量Ｒａ（最大値）または第２の状態の状態量Ｒａ（最
小値）として指示された時、あるいは上記Ｒの符号が前
回の指示時の符号から反転した時には、Ｔｒ、Ｔｒの算
出を通り丸項」工の演算式によらず、その時の状態の過
去からの持続時間に関わらず、直ちにその新しいＲに即
応し得る側の状態を現出させるような値に強制的に設定
することを特徴とする請求層上乃至主のいずれか１項に
記載の周期可変式デユーティ比制御方法。 （５）前記Ｔｒ、、Ｔｒ、を前記所望の状態量Ｒにより
可変としたことを特徴とするｌＬｉ項」コｌ至」工のい
ずれか１項に記載の周期可変式デユーティ比制御方法。 皿　前記第１状態持続時間Ｔ５、第２状態持続時間Ｔｒ
を演算により求める過程がＮ、＝Ｔｒ／Ｔｏ。 Ｎ、＝Ｔｒ／Ｔｏを満たす整数値Ｎａ、Ｎ、を求める過
程よりなり、前記のＴａまたはＴｒに達したかどうかを
単位周期Ｔｏ毎に判断する過程が、Ｔｏ毎にインクリメ
ントされるカウンタの計数値が上記設定値Ｎａ、Ｎ、に
達したかどうかを判断する過程よりなることを特徴とす
る請求項ｌ乃至５のいずれか１項に記載の周期可変式デ
ユーティ比制御方法。 ｍ　前記所望の各状態量に対応する前記整数値Ｎ、。 Ｎ、をあらかじめ求め、これらの整数値Ｎａ、Ｎ。 をテーブルとしてメモリに記憶しておき、上位制御周期
Ｔｒ毎に前記式（Ｉ）、　（ｎ）による演算を行うこと
なく、所望の各状態量Ｒに対応するＮ、。 Ｎ、を上記メモリのテーブルから直接読み出して求める
ようにしたことを特徴とする請求項６に記載の周期可変
式デユーティ比制御方法。 別　前記Ｔｒ、Ｔｒ（またはＮａ、Ｎ、）を算出するの
に用いられるＲ、、Ｒａ、Ｔｒ、、Ｔｒ、（またはＮａ
１ｌ＋　Ｎａ、）等の諸定数が過大または過小であるか
どうかを制御結果により前記上位制御周期中に判断し、
以後使用される上記諸定数を適宜学習補正する過程を具
備したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項
に記載の周期可変式デユーティ比制御方法。 （９）前記離散状態型電気機械式アクチュエータが、Ｎ Ｒａ＞０となるような第１状態及びＲ５〈０となるよう
な第２状態を有することを特徴とする請求１１万至工の
いずれか１項に記載の周期可変式デユーティ比制御方法
。 ０ω　前記離散状態型電気機械式アクチュエータが、第
１の電気機械式アクチュエータと第２の電気機械式アク
チュエータの組合せよ電μす、その第１の電気機械式ア
クチュエータの第１状態、第２状態の状態量ＲＩＪＩ　
　ＲｌｂがＲｌ　、　＞　Ｑ　、　Ｒ１ｍ−０であり、
第２の電気機械式アクチュエータの第１状態、第２状態
の状態量Ｒｔ　、、　Ｒｔ　ｈがＲａ、＝Ｏ，Ｒ２，＜
０であることを特徴とする詰１【類１２１至」工のいず
れか１項に記載の周期可変式デユーティ比制御方法。 Ｑｌ）　　前記離散状態型電気機械式アクチュエータが
、Ｒａ＞０．Ｒａ＋＋、Ｒ−＜０　　なる３つの状態を
取ることができる場合において、その所望の状態の状態
量ＲがＲ＞　Ｒ、ｔ　ｔならばＲａ＝Ｒａ，Ｒａ＝Ｒａ
ｌ。 とし、Ｒ＜　Ｒ、ｔ　ｔならばＲａ＝Ｒａ１，，Ｒａ＝
Ｒ−として処理、制御するようにしたことを特徴とする
請１υＬＩＪＩ至」工のいずれか１項に記載の周期可変
式デユーティ比制御方法。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）離散したいくつかの状態しか取得ない離散状態型
   電気機械式アクチュエータを各状態の持続時間比率を変
   えることにより近似的に中間の状態に制御するデューテ
   ィ比制御方法において： 上位制御ループの制御動作の周期である上位制御周期Ｔ
   ＿ｒ（固定でも可変でもよい）より短い単位周期Ｔ＿ｏ
   （固定）をあらかじめ設定し、第１の状態を持続すべき
   第１状態持続時間Ｔ＿ａと第２の状態を持続すべき第２
   状態持続時間Ｔ＿ｂを上記の上位制御周期Ｔ＿ｒ毎に所
   望の中間状態の状態量に基づいてそれぞれＴ＿ｏの整数
   倍となるように、かつ上記電気機械式アクチュエータの
   動持性により定まる上記Ｔ＿ａおよびＴ＿ｂの最小値Ｔ
   ＿ａ＿ｍ、Ｔ＿ｂ＿ｍ以上となるよう演算により求め、
   設定する過程と； 上記第１の状態または第２の状態に切換った後の各状態
   の持続時間が上記の演算により設定された上記第１状態
   持続時間Ｔ＿ａまたは第２状態持続時間Ｔ＿ｂに達した
   かどうかすなわち他の状態への切換えが必要か否かを上
   記単位周期Ｔ＿ｏ毎に判断する過程と； その各判断時点まで持続している状態の持続時間がその
   状態に対応する上記持続時間Ｔ＿ａまたはＴ＿ｂに達し
   他の状態への切換えが必要と判断したならば、その状態
   を他の状態に切換えるべく状態切換指令を発する過程と
   ； を具備したことを特徴とする周期可変式デューティ比制
   御方法。 （２）前記第１の状態で得られる状態量をＲ＿ａ、前記
   第２の状態で得られる状態量をＲ＿ｂとして、前記離散
   状態型電気機械式アクチュエータの前記所望の中間状態
   量Ｒ（Ｒ＿ａ≧Ｒ≧Ｒ＿ｂ）から前記第１状態持続時間
   Ｔ＿ａ、第２状態持続時間Ｔ＿ｂを求める演算を次式（
   I ）または（II）にもとづき行なうようにしたことを
   特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の周期可変式デ
   ューティ比制御方法。 Ｒ＿ｏ＝（Ｒ＿ａＴ＿ａ＿ｍ＋Ｒ＿ｂＴ＿ｂ＿ｍ／Ｔ＿
   ａ＿ｍ＋Ｔ＿ｂ＿ｍ）として、Ｒ＞Ｒ＿ｏの場合： Ｔ＿ａ＝（Ｒ−Ｒ＿ｂ／Ｒ＿ａ−Ｒ）・Ｔ＿ｂ＿ｍ、Ｔ
   ＿ｂ＝Ｔ＿ｂ＿ｍ……（ I ）Ｒ＜Ｒ＿ｏの場合： Ｔ＿ａ＝Ｔ＿ａ＿ｍ、Ｔ＿ｂ＝（Ｒ＿ａ−Ｒ／Ｒ−Ｒ＿
   ｂ）・Ｔ＿ａ＿ｍ……（II）（３）前記上位制御周期Ｔ
   ＿ｒの終りに前記第１状態持続時間Ｔ＿ａ、第２状態持
   続時間Ｔ＿ｂが変わっても、その時の状態の過去からの
   持続時間が継続して求められ、新たに設定されたＴ＿ａ
   、Ｔ＿ｂを超えるまではその状態を保持させるようにし
   たことを特徴とする特許請求の範囲第１項または第２項
   に記載の周期可変式デューティ比制御方法。 （４）前記所望の状態の状態量Ｒが前記第１の状態の状
   態量Ｒ＿ａ（最大値）または第２の状態の状態量Ｒ＿ｂ
   （最小値）として指示された時、あるいは上記Ｒの符号
   が前回の指示時の符号から反転した時には、Ｔ＿ａ、Ｔ
   ＿ｂの算出を特許請求の範囲第２項の演算式によらず、
   その時の状態の過去からの持続時間に関わらず、直ちに
   その新しいＲに即応し得る側の状態を現出させるような
   値に強制的に設定することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項乃至第３項のいずれか１項に記載の周期可変式デ
   ューティ比制御方法。 （５）前記Ｔ＿ａ＿ｍ、Ｔ＿ｂ＿ｍを前記所望の状態量
   Ｒにより可変としたことを特徴とする特許請求の範囲第
   １項乃至第４項のいずれか１項に記載の周期可変式デュ
   ーティ比制御方法。 （６）前記Ｔ＿ａ、Ｔ＿ｂ（又はＮ＿ａ、Ｎ＿ｂ）を算
   出するのに用いられるＲ＿ａ、Ｒ＿ｂ、Ｔ＿ａ＿ｍ、Ｔ
   ＿ｂ＿ｍ（又はＮ＿ａ＿ｍ、Ｎ＿ｂ＿ｍ）等の諸定数が
   過大又は過少であるかどうかを制御結果により前記上位
   制御周期中に判断し、以後使用される上記諸定数を適宜
   学習補正する過程を具備したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第５項のいずれか１項に記載の周期可
   変式デューティ比制御方法。 （７）前記第１状態持続時間Ｔ＿ａ、第２状態持続時間
   Ｔ＿ｂを演算により求める過程がＮ＿ａ＝Ｔ＿ａ／Ｔ＿
   ｏ、Ｎ＿ｂ＝Ｔ＿ｂ／Ｔ＿ｏを満たす整数値Ｎ＿ａ、Ｎ
   ＿ｂを求める過程よりなり、前記のＴ＿ａまたはＴ＿ｂ
   に達したかどうかを単位周期Ｔ＿ｏ毎に判断する過程が
   、Ｔ＿ｏ毎にインクリメントされるカウンタの計数値が
   上記設定値Ｎ＿ａ、Ｎ＿ｂに達したかどうかを判断する
   過程よりなることを特徴とする特許請求の範囲第１項乃
   至第６項のいずれか１項に記載の周期可変式デューティ
   比制御方法。 （８）前記所望の各状態量に対応する前記整数値Ｎ＿ａ
   、Ｎ＿ｂをあらかじめ求め、これらの整数値Ｎ＿ａ、Ｎ
   ＿ｂをテーブルとしてメモリに記憶しておき、上位制御
   周期Ｔ＿ｒ毎に前記式（ I ）、（II）による演算を行
   うことなく、所望の各状態量Ｒに対応するＮ＿ａ、Ｎ＿
   ｂを上記メモリのテーブルから直接読み出して求めるよ
   うにしたことを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   の周期可変式デューティ比制御方法。 （９）前記離散状態型電気機械式アクチュエータが、Ｒ
   ＿ａ＞０となるような第１状態およびＲ＿ｂ＜０となる
   ような第２状態を有することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載の周期可変式
   デューティ比制御方法。 （１０）前記離散状態型電気機械式アクチュエータが、
   第１の電気機械式アクチュエータと第２の電気機械式ア
   クチュエータの組合わせによりなり、その第１の電気機
   械式アクチュエータの第１状態、第２状態の状態量Ｒ＿
   １＿ａ、Ｒ＿１＿ｂがＲ＿１＿ａ＞０、Ｒ＿１＿ｂ＝０
   であり、第２の電気機械式アクチュエータの第１状態、
   第２状態の状態量Ｒ＿２＿ａ、Ｒ＿２＿ｂがＲ＿２＿ａ
   ＝０、Ｒ＿２＿ｂ＜０であることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項乃至第８項のいずれか１項に記載の周期可
   変式デューティ比制御方法。 （１１）前記離散状態型電気機械式アクチュエータが、
   Ｒ＿＋＞０、Ｒ＿ｏ＿ｆ＿ｆ、Ｒ＿−＜０なる３つの状
   態を取ることができる場合において、その所望の状態の
   状態量ＲがＲ＞Ｒ＿ｏ＿ｆ＿ｆならばＲ＿ａ＝Ｒ＿＋、
   Ｒ＿ｂ＝Ｒ＿ｏ＿ｆ＿ｆとし、Ｒ＜Ｒ＿ｏｆｆならばＲ
   ＿ａ＝Ｒ＿ｏ＿ｆ＿ｆ、Ｒ＿ｂ＝Ｒ＿−として処理、制
   御するようにしたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項乃至第８項のいずれか１項に記載の周期可変式デュー
   ティ比制御方法。