JP5045359B2 - Vehicle transmission control device - Google Patents
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Description
本発明は、車両の変速機を電動モータ(以下、モータと記す。)の動力を用いて駆動制御する車両用変速機制御装置に関する。 The present invention relates to a vehicle transmission control device that controls driving of a vehicle transmission using the power of an electric motor (hereinafter referred to as a motor).
一般に、四輪車においては、変速機を変速機制御装置によるアクチュエータ駆動により動作させる自動変速機(AMT:Automated Mechanical Transmission)が既に実用化されている。従来の四輪車用の変速機制御装置としては、比例制御、積分制御、微分制御により駆動指令値を演算するPID制御演算部を備えたものが開示されている(例えば、特許文献1参照)。 In general, in an automobile, an automatic transmission (AMT: Automated Mechanical Transmission) that operates a transmission by driving an actuator by a transmission control device has already been put into practical use. As a conventional transmission control device for a four-wheeled vehicle, an apparatus including a PID control calculation unit that calculates a drive command value by proportional control, integral control, and differential control is disclosed (for example, see Patent Document 1). .
また、二輪車における自動変速機についても、クラッチ制御および変速ギヤ制御(以下、クラッチ制御および変速ギヤ制御を変速制御と記す。)をモータの動力を用いて行う変速機制御装置が提案されている。従来の二輪車用の変速機制御装置は、ECUに入力されたシフト位置に基づいて、エンジンの回転数を制御して運転状況に対処した変速制御を行っている(例えば、特許文献2参照)。さらに、二輪車における変速機の具体的な制御方式として、運転者が手元スイッチを操作して変速を指示し、変速機制御装置がこれを認識して変速制御を行う方式と、あらかじめプログラミングされた変速パターンに基づき変速機制御装置が自動的に変速制御を行う方式と、これらの方式を運転者が選択可能な方式とが挙げられる。 Further, for an automatic transmission in a two-wheeled vehicle, a transmission control device that performs clutch control and transmission gear control (hereinafter, clutch control and transmission gear control is referred to as transmission control) using the power of a motor has been proposed. 2. Description of the Related Art A conventional transmission control device for a two-wheeled vehicle performs shift control corresponding to a driving situation by controlling the number of revolutions of an engine based on a shift position input to an ECU (see, for example, Patent Document 2). Furthermore, as a specific control method for a transmission in a two-wheeled vehicle, a method in which a driver operates a hand switch to instruct a shift and the transmission control device recognizes this and performs a shift control, and a pre-programmed shift There are a method in which the transmission control device automatically performs shift control based on the pattern, and a method in which the driver can select these methods.
これらの変速機制御装置において、運転者にイージードライブを提供するために、変速機の駆動動力としてモータの回転力を用いる場合、モータ駆動回路を設置してモータの通電電流量および通電方向を制御することにより変速制御が行われている。二輪車の変速機制御装置におけるモータ制御では、速度検出部とストローク検出部のフィードバックが用いられている(例えば、特許文献3参照)。 In these transmission control devices, in order to provide an easy drive to the driver, when the rotational force of the motor is used as the drive power of the transmission, a motor drive circuit is installed to control the amount of current and direction of the motor. Thus, the shift control is performed. In motor control in a transmission control device for a two-wheeled vehicle, feedback from a speed detection unit and a stroke detection unit is used (see, for example, Patent Document 3).
変速機を駆動するモータには、変速機やアクチュエータの摩擦負荷がかかるが、モータ軸に作用する負荷トルクの影響により、モータの目標位置(以下、位置指令と記す。)に対するモータの検出位置の偏差(以下、位置指令に対するモータの検出位置の偏差を位置偏差と記す。)が生じてしまう。ここで、例えば摩擦負荷が一定であれば位置偏差も一定であるため、モータの制御に一定のオフセットを持たせて補正することができる。しかし、車両に搭載される変速機やアクチュエータの摩擦負荷は、各種ギヤおよびクラッチの組み込み誤差、油の温度特性などによってばらつくことが知られている。このような摩擦負荷の変動(以下、負荷変動と記す。)による位置偏差のばらつきを小さくするためには、オフセットによる補正だけでは対応できず、摩擦負荷に対する位置偏差自体が小さくなるようにモータを制御しなければならない。 The motor that drives the transmission is subjected to the frictional load of the transmission and the actuator, but due to the influence of the load torque that acts on the motor shaft, the detected position of the motor relative to the target position of the motor (hereinafter referred to as a position command). Deviation (hereinafter, the deviation of the detected position of the motor with respect to the position command) will occur. Here, for example, if the friction load is constant, the positional deviation is also constant, so that the motor control can be corrected with a constant offset. However, it is known that the friction load of a transmission or an actuator mounted on a vehicle varies depending on errors in assembling various gears and clutches, temperature characteristics of oil, and the like. In order to reduce the variation in position deviation due to such friction load fluctuation (hereinafter referred to as load fluctuation), it is not possible to cope with correction by offset alone. Must be controlled.
従来の変速機制御装置では、負荷変動によってモータの応答性能にばらつきが生じ、ギヤ変更後のクラッチを接続する動作、いわゆる半クラッチ動作でのドライブフィーリングを損ねていた。例えば二輪車のように運転者のドライブフィーリングを重視する場合は、摩擦負荷や負荷変動による位置偏差を極力小さくしなければならない。 In the conventional transmission control device, the response performance of the motor varies due to load fluctuation, and the drive feeling in the operation of connecting the clutch after the gear change, that is, the so-called half-clutch operation is impaired. For example, when emphasizing the driver's drive feeling like a two-wheeled vehicle, the positional deviation due to frictional load or load fluctuation must be minimized.
モータの慣性モーメントをJ、モータの回転角度をθ、時間をt、アクチュエータのモータ軸に作用する負荷トルクをTd、モータ制御のフィードバックゲインをK、モータ位置指令をθcとすると、モータの運動方程式は次式で表せる。
ここで、f[ ]はフィードバック演算結果K(θc−θ)とモータ発生トルクとを関係づける関数であり、Kを大きくするとf[ ]の値は大きくなる。
If the motor moment of inertia is J, the motor rotation angle is θ, the time is t, the load torque acting on the motor shaft of the actuator is T d , the motor control feedback gain is K, and the motor position command is θc, the motor motion The equation can be expressed as:
Here, f [] is a function that relates the feedback calculation result K (θc−θ) and the motor generated torque. As K is increased, the value of f [] increases.
位置偏差を小さくするにはモータの角加速度を小さくすればよいため、以下では角加速度について検討する。式1からわかるように、負荷トルクTdの角加速度への影響を小さくするには、モータの慣性モーメントJを大きくするか、モータ制御のフィードバックゲインKを大きくすればよい。モータの慣性モーメントJの増加はモータのサイズアップになり、搭載性の劣化、コストアップ要因になるため望ましくない。また、フィードバックゲインKを大きくしすぎると高周波のノイズを増幅してフィードバックしてしまうため、制御系の安定余裕が低下し、モータが発振して安定した変速制御が行えなくなる。
In order to reduce the positional deviation, the angular acceleration of the motor may be reduced. Therefore, the angular acceleration will be examined below. As can be seen from
このため、従来の変速機制御装置では、追従性能を犠牲にしてフィードバックゲインKを小さく設定せざるを得ず、車両毎の摩擦負荷のばらつきに対応することが困難となり、クラッチの接続速度がばらつくため、ドライブフィーリングを損ねていた。そこで、ドライブフィーリングを改善するために、車両毎に半クラッチ動作パターンやフィードバックゲインKの個別調整を行って対応していたが、作業負担が大きく望ましくなかった。 For this reason, in the conventional transmission control device, the feedback gain K has to be set small at the expense of the follow-up performance, and it becomes difficult to cope with variations in the friction load between vehicles, and the clutch connection speed varies. Therefore, the drive feeling was damaged. Therefore, in order to improve the drive feeling, each vehicle has been individually adjusted for the half-clutch operation pattern and the feedback gain K. However, the work burden is large and undesirable.
特に小型の二輪車においては、車両価格が低くモータのサイズアップによるコストアップを回避する必要があり、また、搭載スペースが小さいため搭載スペースの制約の面でもモータサイズの大型化は非現実的である。このように、小さなモータを用いて変速機を制御する場合は、モータの慣性モーメントJが小さく、フィードバックゲインKも大きく設定することができないため、摩擦負荷や負荷変動により位置偏差が生じ、安定な変速制御を実現できないという課題があった。 Especially for small two-wheeled vehicles, it is necessary to avoid the increase in cost due to the low price of the motor and the increase in the size of the motor. Also, since the mounting space is small, it is impractical to increase the motor size in terms of mounting space constraints. . In this way, when the transmission is controlled using a small motor, the moment of inertia J of the motor is small and the feedback gain K cannot be set large. There was a problem that shift control could not be realized.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、摩擦負荷あるいは負荷変動が大きな変速機であっても、小さいモータを用いて極力小さい位置偏差で安定に動作させることのできる車両用変速機制御装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and is for a vehicle that can be stably operated with a small positional deviation by using a small motor even in a transmission having a large friction load or load fluctuation. An object of the present invention is to provide a transmission control device.
本発明に係る車両用変速機制御装置は、電動モータに対する位置指令と電動モータの位置検出信号とに基づいて制御信号を生成する制御処理部と、位置指令と位置検出信号との偏差をラプラス演算子による1次遅れ要素の伝達関数を用いた擬似積分を行い擬似積分信号を生成する擬似積分手段と、半クラッチ状態であるか否かを判断する半クラッチ判定手段と、半クラッチ判断手段の判断結果に基づいて、半クラッチ状態の場合のみ擬似積分信号を出力する出力制御手段と、制御信号と出力制御手段が出力する信号とを加算して電動モータを制御するための平均電圧指令を生成する加算手段とを備えたものである。 A vehicle transmission control device according to the present invention includes a control processing unit that generates a control signal based on a position command for an electric motor and a position detection signal for the electric motor, and a Laplace calculation for a deviation between the position command and the position detection signal. A pseudo-integrating means for generating a pseudo-integrated signal by performing a pseudo-integration using a transfer function of a first-order lag element by a child, a half-clutch judging means for judging whether or not a half-clutch state, and a judgment of a half-clutch judging means based on the results, an output control means for outputting a pseudo integration signal only when the half clutch state, the control signal and the output control means adds the signal output to generate an average voltage command for controlling an electric motor And an adding means.
本発明によれば、半クラッチ状態の場合のみラプラス演算子による1次遅れ要素の伝達関数を用いた擬似積分を用いるようにしたので、摩擦負荷あるいは負荷変動が大きな変速機であっても、小さいモータによって極力小さい位置偏差で安定な変速動作を実現することができる。
According to the present invention, since the pseudo-integral using the transfer function of the first-order lag element by the Laplace operator is used only in the half-clutch state, even a transmission with a large friction load or large load fluctuation is small. A stable speed change operation can be realized with a position deviation as small as possible by the motor.
実施の形態1.
本発明の実施の形態1について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態1における車両用変速機制御装置を示すブロック図である。以下では二輪車における自動変速機の制御を例に説明を行うが、四輪車についても同様に制御することができる。図1において、車両用変速機制御装置12は、シフトスイッチ判定手段3、変速実施判定手段4、Hブリッジ制御手段7、Hブリッジ駆動回路8、Hブリッジ回路9、位置検出手段6、ギヤ位置検出手段13を備えており、シフトアップスイッチ1、シフトダウンスイッチ2、位置センサ5、モータ10、車載のバッテリ11およびギヤ位置センサ14が接続されている。
シフトアップスイッチ1およびシフトダウンスイッチ2は、二輪車の運転者が容易に開閉操作できるように配置された手元スイッチからなり、運転者により閉成(ON)操作されたときに接地されてシフトアップ指令およびシフトダウン指令を生成する。なお、ここでは二輪車を例に説明しているが、四輪車であれば、例えばシフトレバーがシフトアップスイッチ1およびシフトダウンスイッチ2に相当する。
The shift-
シフトスイッチ判定手段3は、シフトアップスイッチ1からのシフトアップ指令またはシフトダウンスイッチ2からのシフトダウン指令に応答して変速指令および変速方向(シフトアップおよびシフトダウンの2方向)を生成し、変速実施判定手段4に対して出力する。位置検出手段6は、位置センサ5で検出されたモータの位置を位置検出信号として出力する。また、ギヤ位置検出手段13は、ギヤ位置センサ14で検出された信号をもとにギヤ位置信号を出力する。変速実施判定手段4は、位置検出手段6からの位置検出信号、ギヤ位置検出手段13からのギヤ位置信号、シフトスイッチ判定手段3からの変速指令および変速方向の各信号に基づき、位置指令および変速状態信号を生成し、Hブリッジ制御手段7に対して出力する。変速状態信号によれば半クラッチ状態であるか否かが識別できる(例えば、半クラッチ中は1、それ以外は0)が、本実施の形態1においては使用しておらず、実施の形態2において使用する。
The shift switch determination means 3 generates a shift command and a shift direction (two directions of shift up and shift down) in response to a shift up command from the shift up
Hブリッジ制御手段7は、変速実施判定手段4からの位置指令と位置検出手段6からの位置検出信号とに基づいて、Hブリッジ駆動回路8に対して出力するPWM信号と回転方向信号とを生成する。Hブリッジ駆動回路8は、Hブリッジ制御手段7からのPWM信号と回転方向信号とに基づいて、Hブリッジ回路9のスイッチング素子(通常のHブリッジでは4個のFETを使用。図1には図示せず。)を駆動するHブリッジ駆動信号(Hブリッジ回路9のFETが4個の場合、通常は各々のFETのゲート端子に印加される4本の信号となる。)を生成する。Hブリッジ回路9は、バッテリ11から供給される電力をHブリッジ駆動回路8からのHブリッジ駆動信号に基づいて制御することで、変速機の制御を行うための動力源となるモータ10を駆動する。
The H bridge control means 7 generates a PWM signal and a rotation direction signal output to the H bridge drive circuit 8 based on the position command from the shift execution determination means 4 and the position detection signal from the position detection means 6. To do. The H bridge drive circuit 8 uses switching elements of the H bridge circuit 9 (four FETs in a normal H bridge based on the PWM signal and the rotation direction signal from the H bridge control means 7. FIG. H bridge drive signal (not shown) is generated (when there are four FETs in the H bridge circuit 9, normally four signals are applied to the gate terminals of each FET). The H bridge circuit 9 controls the electric power supplied from the battery 11 based on the H bridge drive signal from the H bridge drive circuit 8, thereby driving the
なお、Hブリッジ回路9は、例えばDCモータであれば、4個のスイッチング素子からなる周知のモータ駆動回路を構成しており、Hブリッジ駆動回路8からのHブリッジ駆動信号により任意の2個のスイッチング素子が導通状態となったときに、モータ10に通電を行うようになっている。
For example, in the case of a DC motor, the H bridge circuit 9 constitutes a well-known motor drive circuit including four switching elements. Any two of the H bridge circuits 9 can be detected by an H bridge drive signal from the H bridge drive circuit 8. When the switching element becomes conductive, the
上記構成により、車両用変速機制御装置12は、運転者の手元スイッチ操作に応じた変速制御を行うよう、モータ10の動力を用いて変速機を制御する。ここでは図示しないが、モータ10の回転駆動力は、ギヤボックス(アクチュエータのギヤ)により減速され、リンク機構(レバーおよびシャフト)を介してシフトシャフトに伝達され、シフトシャフトが回転することにより変速が行われる。以下では、シフトシャフトにクラッチが連結されたシフトシャフトの回転のみで変速制御が可能な変速機を想定して説明する。
With the above configuration, the vehicle
次に、Hブリッジ制御手段7におけるPWM信号および回転方向信号の生成処理について説明する。図2は本発明の実施の形態1におけるHブリッジ制御手段7を示すブロック図である。図2において、33は制御処理部であり、以下のような構成となっている。23は変速実施判定手段4からの位置指令を取り込む位置指令入力手段であり、24は位置検出手段6からの位置検出信号を取り込む位置検出信号入力手段である。25は位置指令入力手段23からの位置指令と位置検出信号入力手段24からの位置検出信号との差である位置誤差信号を出力する減算手段である。
Next, the generation process of the PWM signal and the rotation direction signal in the H bridge control means 7 will be described. FIG. 2 is a block diagram showing the H-bridge control means 7 in
27は減算手段25からの位置誤差信号に比例ゲインKpを乗じたP制御信号を出力する乗算手段である。28は位置検出信号入力手段24からの位置検出信号の時間差分値を出力する速度算出手段である。29は速度算出手段28の出力に微分ゲインKdを乗じたD制御信号を出力する乗算手段である。30は乗算手段27からのP制御信号、乗算手段29からのD制御信号、および後述の擬似積分手段22からの擬似積分信号を加算して平均電圧指令を出力する加算手段である。31は加算手段30からの平均電圧指令に基づきHブリッジ駆動回路8に対するPWM信号と回転方向信号を生成するPWM生成手段である。なお、以下では制御処理部33をP制御信号を生成する比例制御とD制御信号を生成する微分制御で構成した例について説明しているが、例えば、比例制御のみで構成してもよい。また、位置検出信号の時間差分値に微分ゲインKdを乗算してD制御信号を生成しているが、位置誤差信号の時間差分値に微分ゲインKdを乗算してD制御信号を生成する構成としてもよい。
次に、擬似積分手段22について説明する。擬似積分手段22は、減算手段25からの位置誤差信号を擬似積分して擬似積分信号を生成する。擬似積分とはラプラス演算子sの記号を用いて次式の伝達関数で表されるものであり、より具体的には後述の式8を用いて演算することができる。
ここで、ωcはフィルタの折れ点周波数、Kiは積分ゲインである。
Next, the pseudo-integrating means 22 will be described. The quasi-integrating means 22 quasi-integrates the position error signal from the subtracting means 25 to generate a quasi-integrated signal. The pseudo-integral is expressed by the following transfer function using the symbol of the Laplace operator s. More specifically, the pseudo-integral can be calculated using the following equation (8).
Here, ωc is the filter break frequency and Ki is the integral gain.
図3は本発明の実施の形態1における擬似積分手段22をアナログ素子で構成した場合の回路図である。式2の具体的な実現手段としては、図3に示すようなオペアンプ40を使ったアナログ素子でのローパスフィルタの構成や次に示すようなディジタル演算で構成することができる。
FIG. 3 is a circuit diagram in the case where the pseudo-integrating means 22 in the first embodiment of the present invention is configured by analog elements. Specific means for realizing Equation 2 can be configured by a low-pass filter configuration using an analog element using an
式2において、sは微分を意味する。ディジタル演算で構成するには、微分sを次式で置き換えればよい。
ここで、Tsは制御周期である。z−1はシフトオペレータであり、次式のような働きをするものである。なお、E(k)は擬似積分手段22に入力される位置誤差信号である。
(参考:式4を式3に適用するとsE(k)=(E(k)−E(k−1))/Tsとなり、左辺に示す連続系の位置誤差信号の微分と、右辺に示す離散系の位置誤差信号の時間変化率とが等価であることがわかる。)
式3を式2に代入すると、擬似積分の伝達関数は次式のようになる。
擬似積分手段22への入力信号である位置誤差信号E(k)と式5の伝達関数とを用いると、擬似積分の出力、すなわち擬似積分信号Y(k)は次のように表される。
Y(k−1)=z−1Y(k)を代入して式6を変形すると次式となる。
なお、式7のY(k−1)を内部変数Z(k)と定義し、次式により擬似積分手段22の演算を行うものとする。
In Equation 2, s means differentiation. In order to configure with digital operation, the differential s may be replaced by the following equation.
Here, T s is a control cycle. z -1 is a shift operator, which functions as shown in the following equation. E (k) is a position error signal input to the pseudo-integrating means 22.
(Reference: When Expression 4 is applied to
Substituting
When the position error signal E (k) that is an input signal to the pseudo-integrating means 22 and the transfer function of Expression 5 are used, the pseudo-integral output, that is, the pseudo-integral signal Y (k) is expressed as follows.
Substituting Y (k−1) = z −1 Y (k) to transform Equation 6 yields the following equation.
It should be noted that Y (k−1) in Expression 7 is defined as an internal variable Z (k), and the pseudo-integrating means 22 is calculated by the following expression.
図4は本発明の実施の形態1における擬似積分手段22の演算処理を示すフローチャートである。図4の処理ルーチンは所定の制御周期毎に実行されるものとする。式8に示す演算処理を図4のフローチャートを用いて説明する。まず、ST101で演算が開始されると、ST102では位置誤差信号の今回値E(k)を読み込む。次に、ST103において、式8を計算して擬似積分の出力Y(k)を算出する。式8の計算において、内部変数Z(k)の初期値には予め設定された所定値(例えば0)を用いる。ST104では、1制御周期後のST103での演算に用いる内部変数Z(k+1)にY(k)を代入して、擬似積分手段22の演算を終了する(ST105)。
FIG. 4 is a flowchart showing the arithmetic processing of the pseudo-integrating means 22 in
なお、擬似積分手段22は一次遅れ要素で構成できるため、マイコンなどの制御装置への実装が容易である。ただし、マイコンの能力に余裕があり、動作に悪影響を及ぼさなければ一次遅れ要素以外のさらに高次のローパスフィルタで構成してもよい。 Since the pseudo-integrating means 22 can be composed of a first-order lag element, it can be easily mounted on a control device such as a microcomputer. However, a higher-order low-pass filter other than the first-order lag element may be used as long as the capability of the microcomputer is sufficient and the operation is not adversely affected.
このようにして演算した擬似積分信号、P制御信号およびD制御信号を加算手段30で加算して平均電圧指令を生成する。PWM生成手段31に入力された平均電圧指令はPWM信号に変換される。PWM生成手段31は、通常タイマによって生成された一定周期、一定振幅で変化するのこぎり波状のカウント値と平均電圧指令とを大小比較することで、平均電圧指令をPWM変調してPWM信号および回転方向信号を生成し、Hブリッジ駆動回路8に出力する。
The pseudo-integral signal, P control signal and D control signal calculated in this way are added by the adding means 30 to generate an average voltage command. The average voltage command input to the
図5は位置指令および位置検出信号の時間変化を示す波形図である。図5(a)は、平均電圧指令の生成に擬似積分信号を加算しない場合を示しており、図5(b)は、本実施の形態1において説明したように平均電圧指令の生成に擬似積分信号を加算した場合を示している。なお、図5はモータ10に摩擦負荷を与えた状態で位置制御したときの波形であり、破線が位置指令、実線が位置検出信号を表している。図5に示すとおり、擬似積分を行って変速機の制御を行った場合の方が、半クラッチ状態のときの位置指令に対する位置検出信号の追従誤差、すなわち位置偏差が低減されていることがわかる。
FIG. 5 is a waveform diagram showing temporal changes of the position command and the position detection signal. FIG. 5A shows a case where the pseudo-integral signal is not added to the generation of the average voltage command, and FIG. 5B shows the pseudo-integration for the generation of the average voltage command as described in the first embodiment. The case where the signals are added is shown. FIG. 5 shows a waveform when the position is controlled in a state where a friction load is applied to the
本発明の実施の形態1によれば、擬似積分を行うことにより高周波のノイズを除去して低周波の積分ゲインKiのみ大きくできるため、摩擦負荷あるいは負荷変動が大きな変速機であっても、小さいモータによって極力小さい位置偏差で安定な変速制御を実現できるという効果がある。
According to
実施の形態2.
実施の形態1では、半クラッチ状態であるか否かに関わらず、常時擬似積分信号を加算手段30で加算した平均電圧指令に基づきモータ制御を行っていた。実施の形態2における自動変速機制御装置12は、実施の形態1では使用していなかった変速状態信号に基づき、半クラッチ状態のときのみ擬似積分信号を加算して平均電圧指令を生成するものである。
Embodiment 2. FIG.
In the first embodiment, the motor control is performed based on the average voltage command obtained by always adding the pseudo-integral signal by the adding means 30 regardless of whether or not the clutch is in the half-clutch state. The automatic
図6は本発明の実施の形態2におけるHブリッジ制御手段7を示すブロック図である。図中、図2と同一符号は同一または相当の構成を示す。なお、Hブリッジ制御手段7以外の構成および動作については、本発明の実施の形態1と同一であるため、以下では説明を省略する。 FIG. 6 is a block diagram showing the H-bridge control means 7 in Embodiment 2 of the present invention. In the figure, the same reference numerals as those in FIG. 2 denote the same or corresponding components. Since the configuration and operation other than the H-bridge control means 7 are the same as those of the first embodiment of the present invention, description thereof will be omitted below.
図6において、32は位相遅れフィルタ処理部である。20は変速実施判定手段4からの変速状態信号を取り込む変速状態信号入力手段である。21は半クラッチ判定手段であり、変速状態信号を読み取り、半クラッチ状態であるか否かを判断して切り換え手段26および擬似積分手段22へ出力する。
In FIG. 6,
擬似積分手段22では、減算手段25で算出された位置誤差信号を擬似積分して擬似積分信号を出力する。なお、半クラッチ判断手段からの信号に基づき、半クラッチでない状態から半クラッチ状態に状態が変化した(以下では半クラッチ状態初回と記す。)と認識したときは、内部変数Z(k)に初期値(例えば0)を代入して擬似積分する。出力制御手段26は、半クラッチ判断手段からの信号に基づき、半クラッチ状態である場合は擬似積分手段22からの擬似積分信号を出力し、半クラッチ状態でない場合は所定の信号(例えば0)を出力する。 The quasi-integrating means 22 quasi-integrates the position error signal calculated by the subtracting means 25 and outputs a quasi-integrated signal. When it is recognized that the state has changed from the non-half-clutch state to the half-clutch state based on the signal from the half-clutch determination means (hereinafter referred to as the first half-clutch state), the internal variable Z (k) is initialized. Substituting a value (for example, 0) and performing pseudo integration. Based on the signal from the half-clutch determination means, the output control means 26 outputs a pseudo-integration signal from the pseudo-integration means 22 when in the half-clutch state, and outputs a predetermined signal (for example, 0) when not in the half-clutch state. Output.
次に、制御処理部33および位相遅れフィルタ処理部32の処理について図7を用いて説明する。図7は本発明の実施の形態2における制御処理部33および位相遅れフィルタ処理部32の処理を示すフローチャートである。図7の処理ルーチンは所定の制御周期毎に実行されるものとする。
Next, processing of the
ST1で演算を開始し、ST2で位置指令の今回値Xc(k)、位置検出信号の今回値X(k)、変速状態信号の今回値ST(k)を読み込む。ここで、ST(k)が1のとき半クラッチ状態を表し、0のときは半クラッチ以外の状態を表す。ST3では位置誤差信号E(k)=Xc(k)−X(k)を算出する。 Calculation is started in ST1, and the current value Xc (k) of the position command, the current value X (k) of the position detection signal, and the current value ST (k) of the shift state signal are read in ST2. Here, when ST (k) is 1, it represents a half-clutch state, and when it is 0, it represents a state other than half-clutch. In ST3, a position error signal E (k) = Xc (k) −X (k) is calculated.
次に、ST4で比例ゲインKpを用いてP制御信号VP(k)=Kp×E(k)を算出し、ST5で微分ゲインKdを用いてD制御信号VD(k)=Kd×(X(k)−X(k−1))を算出する。ST6ではST2で読み込んだST(k)から半クラッチ状態であるか否かを判別し、半クラッチ状態であればST8に、半クラッチ状態でなければST7に進む。ST7では出力切り替え手段26の出力信号VI(k)に所定値(例えば0)を代入してST11に進む。一方、ST8では、1制御周期前の変速状態信号ST(k−1)と今回の変速状態信号ST(k)とを比較し、両者が異なっていれば半クラッチ状態が初回と判定してST9に進み、両者が一致していれば半クラッチ状態が初回ではないと判定してST10に進む。ST9では、擬似積分手段22の内部変数Z(k)に初期値(例えば0)を代入する。 Next, in step ST4, the P control signal VP (k) = Kp × E (k) is calculated using the proportional gain Kp, and in step ST5, the D control signal VD (k) = Kd × (X ( k) −X (k−1)) is calculated. In ST6, it is determined from ST (k) read in ST2 whether or not the clutch is in a half-clutch state. If the clutch is in a half-clutch state, the process proceeds to ST8. In ST7, a predetermined value (for example, 0) is substituted for the output signal VI (k) of the output switching means 26, and the process proceeds to ST11. On the other hand, in ST8, the shift state signal ST (k-1) one control cycle before is compared with the current shift state signal ST (k), and if they are different, it is determined that the half-clutch state is the first time, and ST9 If both match, it is determined that the half-clutch state is not the first time, and the process proceeds to ST10. In ST9, an initial value (for example, 0) is substituted for the internal variable Z (k) of the pseudo-integrating means 22.
ST10では、図4に示すフローチャートで演算した擬似積分の出力Y(k)を出力切り替え手段26の出力信号VI(k)に代入してST11に進む。ST11では、モータの端子に与える電圧値の平均値、すなわち、平均電圧指令=VP(k)+VD(k)+VI(k)を算出して、演算を終了する(ST12)。 In ST10, the pseudo-integral output Y (k) calculated in the flowchart shown in FIG. 4 is substituted into the output signal VI (k) of the output switching means 26, and the process proceeds to ST11. In ST11, an average value of voltage values given to the motor terminals, that is, average voltage command = VP (k) + VD (k) + VI (k) is calculated, and the calculation is terminated (ST12).
なお、P制御信号VP(k)の算出(ST4)、D制御信号VD(k)の算出(ST5)および出力切り替え手段26の出力信号VI(k)の算出(ST6〜ST10)の3つの処理については順序が入れ替わっても特に問題はなく、並列処理しても良い。 The three processes of calculation of the P control signal VP (k) (ST4), calculation of the D control signal VD (k) (ST5), and calculation of the output signal VI (k) of the output switching means 26 (ST6 to ST10). There is no particular problem even if the order is changed, and parallel processing may be performed.
一般の車載機器では、モータ駆動の電源電圧がおおよそ8〜15Vとなる場合が多い。主に半クラッチ状態でない場合に行われる操作としては、クラッチを急峻に切る操作や高回転側のギヤに変速するといった操作が考えられ、ステップ応答に近い位置指令を与えることとなる。この場合、平均電圧指令が電源電圧を超えることが多く、比例制御および微分制御(以下、P−D制御と記す。)よりも応答の遅い擬似積分による影響で、飽和した平均電圧指令の変化が遅くなり、オーバーシュートが生じやすくなる。 In general in-vehicle devices, the power supply voltage for driving the motor is often about 8 to 15V. As operations mainly performed when the clutch is not in a half-clutch state, operations such as sharply disengaging the clutch or shifting to a high-speed gear can be considered, and a position command close to a step response is given. In this case, the average voltage command often exceeds the power supply voltage, and the saturated average voltage command changes due to the effect of pseudo-integration, which is slower in response than proportional control and differential control (hereinafter referred to as PD control). Slower and more likely to overshoot.
また、半クラッチ状態でない場合には、位置決め精度が比較的粗くても運転者のドライブフィーリングに影響を及ぼすことが少ないという事情がある。そこで、半クラッチ状態でない場合には、応答の遅い擬似積分を使わずに応答の速いP−D制御のみとすれば、急峻な位置指令の変化に対してオーバーシュートを抑制することができる。 Further, when the clutch is not in a half-clutch state, there is a situation in which the driver's drive feeling is hardly affected even if the positioning accuracy is relatively rough. Therefore, when the clutch is not in a half-clutch state, overshoot can be suppressed against a steep change of the position command by using only the quick PD control without using the slow integration pseudo-integration.
さらに、半クラッチ状態初回においては、内部変数Z(k)=Y(k−1)を初期化して1制御周期前の擬似積分信号に影響されないようにしているため、擬似積分の演算開始によるオーバーシュートやアンダーシュートを抑制することができる。 Furthermore, in the first half-clutch state, the internal variable Z (k) = Y (k−1) is initialized so that it is not affected by the pseudo-integral signal one control cycle before. Shooting and undershooting can be suppressed.
図8は位置指令および位置検出信号の時間変化を示す波形図である。図8(a)は、平均電圧指令の生成に常時擬似積分信号を加算した場合を示しており、図8(b)は、本実施の形態2において説明したように平均電圧指令の生成に半クラッチ状態の場合のみ擬似積分信号を加算した場合を示している。図8において、破線が位置指令、実線が位置検出信号を表している。図8に示すとおり、半クラッチ状態の場合のみ擬似積分信号を加算して変速機の制御を行った場合の方が、位置指令が急峻に変化した後のオーバーシュートが抑制されており、位置指令に対する位置検出信号の追従誤差、すなわち位置偏差が低減されていることがわかる。 FIG. 8 is a waveform diagram showing temporal changes in the position command and the position detection signal. FIG. 8A shows a case where a pseudo-integral signal is always added to the generation of the average voltage command, and FIG. 8B shows a case where the generation of the average voltage command is half as described in the second embodiment. The case where the pseudo-integral signal is added only in the clutch state is shown. In FIG. 8, the broken line represents the position command, and the solid line represents the position detection signal. As shown in FIG. 8, when the transmission control is performed by adding the pseudo-integral signal only in the half-clutch state, the overshoot after the position command changes sharply is suppressed, and the position command It can be seen that the tracking error of the position detection signal with respect to, that is, the position deviation is reduced.
本発明の実施の形態2によれば、半クラッチ状態の場合のみ擬似積分を用い、半クラッチ状態でない場合は擬似積分を使わずにモータを制御するため、半クラッチ状態でない場合の位置指令の急峻な変化に対するオーバーシュートを抑制することができる。よって、摩擦負荷あるいは負荷変動が大きな変速機であっても、小さいモータによって更に位置誤差が小さく安定な変速制御を実現できるという効果がある。 According to the second embodiment of the present invention, the pseudo-integration is used only when the clutch is in the half-clutch state, and the motor is controlled without using the pseudo-integration when the clutch is not in the half-clutch state. It is possible to suppress overshoot for various changes. Therefore, even if the transmission has a large frictional load or large load fluctuation, there is an effect that a stable shift control can be realized with a smaller position error with a smaller motor.
また、半クラッチ状態初回において擬似積分の内部変数Z(k)を初期化しているため、擬似積分の演算開始によるオーバーシュートやアンダーシュートを抑制できるという効果がある。 In addition, since the internal variable Z (k) of the pseudo-integration is initialized at the first half-clutch state, there is an effect that overshoot and undershoot due to the start of the pseudo-integration calculation can be suppressed.
10 モータ、 12 車両用変速機制御装置、 21 半クラッチ判定手段、
22 擬似積分手段、 26 出力制御手段、 30 加算手段、
33 制御処理部。
10 motor, 12 vehicle transmission control device, 21 half-clutch determination means,
22 pseudo-integrating means, 26 output control means, 30 adding means,
33 Control processing unit.
Claims (3)
前記電動モータに対する位置指令と前記電動モータの位置検出信号とに基づいて制御信号を生成する制御処理部と、
前記位置指令と前記位置検出信号との偏差をラプラス演算子による1次遅れ要素の伝達関数を用いた擬似積分を行い擬似積分信号を生成する擬似積分手段と、
半クラッチ状態であるか否かを判断する半クラッチ判定手段と、
前記半クラッチ判断手段の判断結果に基づいて、半クラッチ状態の場合のみ擬似積分信号を出力する出力制御手段と、
前記制御信号と前記出力制御手段が出力する信号とを加算して前記電動モータを制御するための平均電圧指令を生成する加算手段とを備えた車両用変速機制御装置。 In a vehicle transmission control apparatus that controls the transmission using the power of an electric motor,
A control processing unit that generates a control signal based on a position command for the electric motor and a position detection signal of the electric motor;
Quasi-integrating means for generating a quasi-integrated signal by performing quasi-integration on the deviation between the position command and the position detection signal using a transfer function of a first-order lag element by a Laplace operator ;
Half clutch determining means for determining whether or not the clutch is in a half clutch state;
Based on the determination result of the half-clutch determination means, output control means for outputting a pseudo-integral signal only in the case of a half-clutch state;
A vehicle transmission control apparatus comprising: an adding means for adding the control signal and a signal output from the output control means to generate an average voltage command for controlling the electric motor.
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