JPH08249065A - 位置制御装置 - Google Patents

位置制御装置

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JPH08249065A
JPH08249065A JP5531395A JP5531395A JPH08249065A JP H08249065 A JPH08249065 A JP H08249065A JP 5531395 A JP5531395 A JP 5531395A JP 5531395 A JP5531395 A JP 5531395A JP H08249065 A JPH08249065 A JP H08249065A
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JP
Japan
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deviation
change amount
amount
control
calculated
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Pending
Application number
JP5531395A
Other languages
English (en)
Inventor
Atsumi Hoshina
敦巳 保科
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Unisia Jecs Corp
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Publication date
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  • Combined Controls Of Internal Combustion Engines (AREA)
  • Feedback Control In General (AREA)
  • Control Of Position Or Direction (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 応答性の向上と収束性の向上とを両立させ
る。 【構成】 目標位置XTを設定し(S1)、実際位置X
Rを検出する(S2)。偏差ΔX=XT−XRを算出す
る(S3)。偏差ΔXの絶対値に応じて、偏差変化量の
算出間隔を決定する倍数N(=1,2,…)を設定する
(S7)。倍数Nに応じて、偏差変化量ΔX’=(現在
のΔX)−(N回前のΔX)を算出する(S8)。そし
て、偏差ΔXに基づく補正量(P分)と偏差変化量Δ
X’に基づき補正量(D分)とを加算して補正量を定
め、この補正量に基づいて制御量を演算する(S9〜S
11)。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、制御対象の位置を目標
位置にフィードバック制御する位置制御装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の位置制御装置として、例えば図2
に示すようなものがある。これは、油圧シリンダ1の位
置を目標位置に制御するもので、電磁弁2への制御量
(デューティ)を制御することにより、スプール弁体3
を位置制御して、油圧シリンダ1のピストン1a両端の
室への流入油量を制御し、これによりピストン1a(ピ
ストンロッド1b)の位置を制御するものである。より
具体的には、内燃機関の可変動弁装置として用いられ、
ピストンロッド1bにより吸気弁又は排気弁の開閉タイ
ミングを制御している。
【0003】ここで、ピストンロッド1bの実際位置を
検出する位置センサ4が設けられ、この位置センサ4か
らの信号に基づいてピストンロッド1bの位置を目標位
置にフィードバック制御している。具体的には、コント
ロールユニット5にて、所定のサンプリング間隔毎に、
目標位置と実際位置との偏差を算出すると共に、現在の
偏差と前回の偏差との差にとして偏差変化量を算出す
る。そして、基本制御量に、前記偏差に基づく補正量
(P分)と前記偏差変化量に基づく補正量(D分)とを
加算して、電磁弁2に対する制御量を演算している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の位置制御装置においては、図6に示すよう
に、目標位置がステップ的に変化した際のフィードバッ
ク制御の応答性を高めると、収束性が悪化し(図示
a)、収束性を考慮すると、応答性が悪化する(図示
b)という問題点があった。
【0005】本発明は、このような従来の問題点に鑑
み、応答性の向上と収束性の向上とを両立させることを
目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】このため、請求項1に係
る発明では、図1に示すように、制御対象の目標位置に
対する実際位置を検出する位置センサを有し、この位置
センサからの信号に基づいて制御対象の位置を目標位置
にフィードバック制御する位置制御装置であって、所定
のサンプリング間隔毎に、目標位置と実際位置との偏差
を算出する偏差算出手段と、算出された偏差の大きさに
応じて偏差変化量の算出間隔を決定する変化量算出間隔
決定手段と、現在の偏差と前記算出間隔前の偏差との差
により、偏差変化量を算出する偏差変化量算出手段と、
前記偏差及び前記偏差変化量に基づいて制御対象に対す
る制御量を演算する制御量演算手段とを含んで構成され
る位置制御装置を提供する。
【0007】請求項2に係る発明では、前記変化量算出
間隔決定手段は、算出された偏差が大きい程大きくなる
ように、前記サンプリング間隔の整数倍で、偏差変化量
の算出間隔を決定するものであることを特徴とする。請
求項3に係る発明では、前記制御量演算手段は、基本制
御量に、前記偏差に基づく補正量(P分)と前記偏差変
化量に基づく補正量(D分)とを加算して、制御量を演
算するものであることを特徴とする。
【0008】
【作用】次に作用を説明する。毎回のサンプリングタイ
ミングにおいて、目標位置と実際位置との偏差を算出す
る一方、偏差変化量を算出する。偏差変化量の算出に際
しては、先ず偏差の大きさを判定する。
【0009】判定の結果、偏差が比較的小さいときは、
偏差変化量の算出間隔を小さくする。従って、具体的に
は現在の偏差と例えば1回前の偏差との差により、偏差
変化量を算出する。よって、目標位置がステップ的に変
化すると、ステップ変化直後のサンプリングタイミング
においてのみ、大きな偏差変化量が得られる。このた
め、偏差変化量に基づく補正(D分補正)は実質的に1
回であり、偏差が比較的小さいときには、応答性がほと
んど問題とならないので、収束性を向上させることがで
きる。
【0010】また、偏差が比較的大きいときは、偏差変
化量の算出間隔を大きくする。従って、具体的には現在
の偏差と例えば2回前の偏差との差により、偏差変化量
を算出する。よって、目標位置がステップ的に変化する
と、ステップ変化直後のサンプリングタイミングのみな
らず、次のサンプリングタイミングにおいても、大きな
偏差変化量が得られる。
【0011】このため、偏差変化量に基づく補正(D分
補正)は実質的に2回なされ、偏差が比較的大きいとき
に、応答性を向上させることができる。
【0012】
【実施例】以下に本発明の一実施例を説明する。位置制
御装置のシステム構成は、図2に示した通りである。図
2のコントロールユニット5において、本実施例では、
図3のフローチャートに従って演算処理を行う。
【0013】図3のフローチャートに示す制御量演算ル
ーチンについて説明する。尚、本ルーチンは所定のサン
プリング間隔で実行されるステップ1(図にはS1と記
してある。以下同様)では、目標位置XTを設定する。
例えば内燃機関の可変動弁装置では、機関回転数と負荷
とからマップを参照して開閉タイミング決定要素(ピス
トンロッド1b)の目標位置XTを設定する。
【0014】ステップ2では、位置センサ4により実際
位置XRを検出する。ステップ3では、目標位置XTか
ら実際位置XRを減算して、偏差ΔX=XT−XRを算
出する。尚、算出された偏差ΔXは、常に最新のものを
複数個記憶しておく。ステップ4では、偏差ΔX=0か
否かを判定する。
【0015】ここで、偏差ΔX=0のときは、ステップ
7へ進み、偏差ΔX≠0のときは、ステップ5,6での
判定で目標位置が電磁弁2の全閉位置又は全開位置のい
ずれでもないことを条件として、ステップ7へ進む。ス
テップ7では、偏差ΔXの大きさ(絶対値)に応じて、
|ΔX|が大きい程大きくなるように、偏差変化量の算
出間隔を決定する整数値の倍数N(=1,2,…)を設
定する。サンプリング間隔×N=偏差変化量の算出間隔
となる。
【0016】ステップ8では、現在の偏差と前記算出間
隔前の偏差との差により、偏差変化量を算出すべく、次
式により、偏差変化量ΔX’を算出する。 ΔX’=(現在の偏差ΔX)−(N回前の偏差ΔX) 従って、現在の偏差ΔXが比較的小さいときは、N=1
となるので、偏差変化量ΔX’=(現在の偏差ΔX)−
(1回前の偏差ΔX)となり、現在の偏差ΔXが比較的
大きいときは、例えばN=2となって、偏差変化量Δ
X’=(現在の偏差ΔX)−(2回前の偏差ΔX)とな
る。
【0017】このため、図4を参照し、目標位置がステ
ップ的に変化して、偏差ΔXが急激に増加した場合、そ
の偏差ΔXが小(N=1)のときには、ステップ変化直
後のサンプリングタイミングにおいて、大きな偏差変
化量ΔX’(−)が得られるが、次のサンプリング
タイミングでの偏差変化量ΔX’(−)は極めて
小さなものとなる。よって、目標位置のステップ変化後
に、1回のみ、大きな偏差変化量が得られる。
【0018】これに対し、偏差ΔXが大(N=2)のと
きには、ステップ変化直後のサンプリングタイミング
において、大きな偏差変化量ΔX’(−)が得られ
るのみならず、次のサンプリングタイミングにおいて
も、大きな偏差変化量ΔX’(−)が得られる。よ
って、目標位置のステップ変化後に、2回続けて、大き
な偏差変化量が得られる。
【0019】ステップ9では、偏差ΔXに基づく補正量
(P分)=G1 ・ΔXを算出し、また、偏差変化量Δ
X’に基く補正量(D分)=G2 ・ΔX’を算出する。
尚、G 1 ,G2 はゲインである。ステップ10では、P分
とD分とを加算して、補正量(P+D)を算出する。ス
テップ11では、目標位置に対応して定められる基本制御
量A0 に補正量(P+D)を加算して、制御量A=A0
+(P+D)を算出する。
【0020】そして、ステップ14へ進んで、この制御量
Aに基づいて、電磁弁2を駆動する。従って、図5を参
照し、目標位置がステップ的に変化した場合に、偏差が
比較的大きいときは、ステップ変化後に、2回続けて、
大きな偏差変化量ΔX’が得られるから、偏差変化量Δ
X’に基づく補正(D分補正)も2回行われ、図5に点
線で示す従来例に比べて、十分なD分補正を行うことが
でき、偏差が比較的大きいときに応答性を向上させるこ
とができる。これに対し、偏差が比較的小さいときは、
応答性がほとんど問題とならないので、D分補正を1回
にして、収束性を向上させるのである。
【0021】一方、ステップ5での判定で目標位置が全
閉の場合は、ステップ12で制御量を全閉に固定した後
に、また、ステップ6での判定で目標位置が全開の場合
は、ステップ13で制御量を全開に固定した後に、ステッ
プ14へ進んで、固定された制御量に基づいて、電磁弁2
を駆動する。すなわち、全閉・全開を目標位置とする場
合には、全閉・全開指令を全閉・全開状態の整定まで保
持する。
【0022】本実施例においては、ステップ3の部分が
偏差検出手段に相当し、ステップ7の部分が変化量算出
間隔決定手段に相当し、ステップ8の部分が偏差変化量
算出手段に相当し、ステップ9〜11の部分が制御量演算
手段に相当する。尚、本実施例の説明では、偏差の大き
さに応じて、偏差変化量の算出間隔を2種類(N=1,
2)に切換えるものとして説明したが、更に3種類以上
(N=1,2,3,…)に切換えるようにしてもよい。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように請求項1に係る発明
によれば、目標位置と実際位置との偏差の大きさに応じ
て偏差変化量の算出間隔を変化させることにより、偏差
変化量に基づく補正(D分補正)の回数を変化させて、
応答性の向上と収束性の向上との両立を図ることができ
るという効果が得られる。
【0024】請求項2に係る発明によれば、偏差変化量
の算出間隔をサンプリング間隔の整数倍とすることで、
算出間隔の変化にかかわらず偏差変化量の算出を簡単化
できるという効果が得られる。請求項3に係る発明によ
れば、基本制御量に、偏差に基づく補正量と偏差変化量
に基づく補正量とを加算して、制御量を演算することよ
り、偏差及びその変化量に基づく補正を適切に行うこと
ができるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の構成を示す機能ブロック図
【図2】 本発明の一実施例を示すシステム図
【図3】 制御量演算ルーチンのフローチャート
【図4】 偏差変化量の演算の様子を示す図
【図5】 補正量の演算の様子を示す図
【図6】 従来の問題点を示す図
【符号の説明】
1 油圧シリンダ 2 電磁弁 3 スプール弁体 4 位置センサ 5 コントロールユニット

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】制御対象の目標位置に対する実際位置を検
    出する位置センサを有し、この位置センサからの信号に
    基づいて制御対象の位置を目標位置にフィードバック制
    御する位置制御装置であって、 所定のサンプリング間隔毎に、目標位置と実際位置との
    偏差を算出する偏差算出手段と、 算出された偏差の大きさに応じて偏差変化量の算出間隔
    を決定する変化量算出間隔決定手段と、 現在の偏差と前記算出間隔前の偏差との差により、偏差
    変化量を算出する偏差変化量算出手段と、 前記偏差及び前記偏差変化量に基づいて制御対象に対す
    る制御量を演算する制御量演算手段と、 を含んで構成される位置制御装置。
  2. 【請求項2】前記変化量算出間隔決定手段は、算出され
    た偏差が大きい程大きくなるように、前記サンプリング
    間隔の整数倍で、偏差変化量の算出間隔を決定するもの
    であることを特徴とする請求項1記載の位置制御装置。
  3. 【請求項3】前記制御量演算手段は、基本制御量に、前
    記偏差に基づく補正量と前記偏差変化量に基づく補正量
    とを加算して、制御量を演算するものであることを特徴
    とする請求項1又は請求項2記載の位置制御装置。
JP5531395A 1995-03-15 1995-03-15 位置制御装置 Pending JPH08249065A (ja)

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