特開 2016-224526 モータの制御装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2016-224526(P2016-224526A)

(43)【公開日】2016年12月28日

(54)【発明の名称】モータの制御装置

(51)【国際特許分類】

   G05B 11/36 20060101AFI20161205BHJP

【ＦＩ】

   G05B11/36 501G

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2015-107325(P2015-107325)

(22)【出願日】2015年5月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000003218

【氏名又は名称】株式会社豊田自動織機

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】特許業務法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】前田 佳弘

【テーマコード（参考）】

5H004

【Ｆターム（参考）】

5H004GA03

5H004GB12

5H004HA08

5H004HB08

5H004JB21

5H004KB02

5H004KB04

5H004KB06

5H004KB34

5H004KC05

5H004LA12

(57)【要約】

【課題】フィードバック制御によってモータ回転数を目標回転数にする場合において、オーバーシュートを抑制しつつモータ回転数を目標回転数に速やかに収束させる。
【解決手段】ＦＢ補償器は、モータ回転数を目標回転数に近づけるようにモータトルクをフィードバック制御するためのフィードバック演算を行なう。ＦＢ補償器は、フィードバック演算に用いられるＦＢ補償器状態量を算出する際、モータ回転数と目標回転数との回転数偏差およびＦＢ補償器状態量の前回値に基づいてＦＢ補償器状態量の今回値を算出する。ＦＢ補償器は、モータ回転数が目標回転数に到達する前の所定の時点で、ＦＢ補償器状態量を初期値ｘ_ｃ［０］に切り替える初期値補償を行なう。初期値ｘ_ｃ［０］は、モータ回転数が目標回転数に到達する前からモータに減速トルクを発生させることが可能な値に設定される。
【選択図】図６

【特許請求の範囲】

【請求項1】

モータの制御装置であって、
前記モータの回転数と目標回転数との回転数偏差を算出する減算部と、
前記回転数偏差を減少させるためのモータトルクを算出するフィードバック演算を行なう補償器とを備え、
前記フィードバック演算は、前記回転数偏差および前記補償器の状態量の前回値に基づいて前記補償器の状態量の今回値を算出する演算を含み、
前記補償器は、前記モータの回転数が前記目標回転数に到達する前の所定の時点で前記補償器の状態量を前記回転数偏差の履歴に基づく値から前記回転数偏差の履歴に基づかない値に切り替える切替処理を行なうことによって、前記モータの回転数の変化速度を低下させるための減速トルクを前記モータの回転数が前記目標回転数に到達する前に前記モータから発生させる、モータの制御装置。

【請求項2】

前記補償器は、前記切替処理後の前記状態量の初期値を、前記切替処理時の前記モータの状態量に基づいて算出する、請求項１に記載のモータの制御装置。

【請求項3】

前記補償器は、予め定められた２次形式の評価関数を最小とするように前記切替処理後の前記状態量の初期値を算出し、
前記評価関数は、前記切替処理後から前記モータの回転数が前記目標回転数に収束するまでの前記回転数偏差の累積値に相当する第１評価関数と、前記切替処理後から前記モータのトルクが所定トルクに収束するまでの前記モータのトルクと前記所定トルクとのトルク偏差の累積値に相当する第２評価関数とを含む、請求項１または２に記載のモータの制御装置。

【請求項4】

前記補償器は、前記モータの回転数を前記目標回転数に向けて増加させる際、前記モータの回転数が前記目標回転数よりも低い値に設定されたしきい回転数に到達した時点で前記切替処理を行なう、請求項１〜３のいずれかに記載のモータの制御装置。

【請求項5】

前記モータは、空気を圧縮してエンジンに供給するコンプレッサを作動するためのモータである、請求項１〜４のいずれかに記載のモータの制御装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、フィードバック制御によってモータの回転数を目標回転数にする技術に関する。

【背景技術】

【0002】

特開２００６−２３３８８１号公報（特許文献１）には、空気を圧縮してエンジンに供給するコンプレッサをモータによって駆動する電動過給機が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００６−２３３８８１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

電動過給機による過給圧は、コンプレッサの回転数、すなわちモータ回転数に応じて変化する。そのため、電動過給機を始動する際には、始動直後からモータトルクを最大トルクとしてモータ回転数を早期に目標回転数に到達させることが望ましい。

【0005】

ところが、フィードバック制御によってモータ回転数を目標回転数にする場合には、モータ回転数が目標回転数を超過してしまうオーバーシュートが発生することが懸念される。オーバーシュートが発生すると、エンジントルク制御性が低下したり、共振により電動過給機が故障したりすることが懸念される。

【0006】

本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであって、その目的は、フィードバック制御によってモータ回転数を目標回転数にする場合において、オーバーシュートを抑制しつつモータ回転数を目標回転数に速やかに収束させることである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

この発明に係る制御装置は、モータの制御装置であって、モータの回転数と目標回転数との回転数偏差を算出する減算部と、回転数偏差を減少させるためのモータトルクを算出するフィードバック演算を行なう補償器とを備える。フィードバック演算は、回転数偏差および補償器の状態量の前回値に基づいて補償器の状態量の今回値を算出する演算を含む。補償器は、モータの回転数が目標回転数に到達する前の所定の時点で補償器の状態量を回転数偏差の履歴に基づく値から回転数偏差の履歴に基づかない値に切り替える切替処理を行なうことによって、モータの回転数の変化速度を低下させるための減速トルクをモータの回転数が目標回転数に到達する前にモータから発生させる。

【0008】

好ましくは、補償器は、切替処理後の状態量の初期値を、切替処理時のモータの状態量に基づいて算出する。

【0009】

好ましくは、補償器は、予め定められた２次形式の評価関数を最小とするように切替処理後の状態量の初期値を算出する。評価関数は、切替処理後からモータの回転数が目標回転数に収束するまでの回転数偏差の累積値に相当する第１評価関数と、切替処理後からモータのトルクが所定トルクに収束するまでのモータのトルクと所定トルクとのトルク偏差の累積値に相当する第２評価関数とを含む。

【0010】

好ましくは、補償器は、モータの回転数を目標回転数に向けて増加させる際、モータの回転数が目標回転数よりも低い値に設定されたしきい回転数に到達した時点で切替処理を行なう。

【0011】

好ましくは、モータは、空気を圧縮してエンジンに供給するコンプレッサを作動するためのモータである。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、フィードバック制御によってモータ回転数を目標回転数にする場合において、オーバーシュートを抑制しつつモータ回転数を目標回転数に速やかに収束させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】モータの制御装置を備える車両の全体構成図である。

【図2】初期値補償を行なわない通常のフィードバック制御を行なう場合のモータトルクτ_ｍおよびモータ回転数ω_ｍの変化の一例を示す図である。

【図3】初期値補償を行なう場合（本実施の形態によるフィードバック制御を行なう場合）のモータトルクτ_ｍおよびモータ回転数ω_ｍの変化の一例を示す図である。

【図4】電動過給機のフィードバック制御系の制御ブロック図である。

【図5】図４に示すフィードバック制御系の簡易ブロック図である。

【図6】ＦＢ補償器が初期値補償を行なう際の処理手順を示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0014】

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。なお、図中同一または相当部分には同一符号を付してその説明は繰返さない。

【0015】

図１は、本実施の形態によるモータの制御装置を備える車両１の全体構成図である。車両１は、エンジン２と、変速機３と、駆動輪４と、吸気経路１０と、排気経路２０と、ターボチャージャ３０と、電動過給機４０と、インバータ５０と、制御装置１００とを備える。

【0016】

エンジン２は、車両１を走行させるための駆動力を発生する。
ターボチャージャ３０は、排気経路２０上に設けられたタービン３１と、吸気経路１０上に設けられたコンプレッサ３２と、タービン３１とコンプレッサ３２とを接続する回転軸３３とを含む。ターボチャージャ３０は、エンジン２の排気エネルギを利用してタービン３１を回転させ、その回転力でコンプレッサ３２を駆動することにより圧縮した空気をエンジン２に供給する。コンプレッサ３２で圧縮された空気は、インタクーラ１１で冷却された後、エンジン２の各気筒に供給される。

【0017】

エンジン２の排気は、ターボチャージャ３０のタービン３１を通過した後、触媒で浄化されて車外に排出される。

【0018】

電動過給機４０は、モータ４１と、コンプレッサ４２と、モータ４１とコンプレッサ４２とを接続する回転軸４３とを含む。コンプレッサ４２は、ターボチャージャ３０のコンプレッサ３２よりも上流側の吸気経路１０上に設けられる。

【0019】

電動過給機４０は、モータ４１のトルク（以下「モータトルクτ_ｍ」という）によってコンプレッサ３２を回転させることによって、圧縮した空気をエンジン２に供給する。電動過給機４０による過給圧は、コンプレッサ４２の回転速度、すなわちモータ４１の回転速度（以下「モータ回転数ω_ｍ」という）に応じて変化する。排気エネルギが小さくターボチャージャ３０による過給圧の応答遅れが生じ得る運転条件において、モータ４１を駆動して電動過給機４０による過給圧でアシストすることが可能である。

【0020】

インバータ５０は、制御装置１００からの制御信号によって作動し、図示しないバッテリなどから入力される直流電力を交流電力に変換してモータ４１に出力する。モータトルクτ_ｍは、インバータ５０からモータ４１に供給される電流によって制御される。

【0021】

制御装置１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）およびメモリを内蔵する。制御装置１００は、モータトルクτ_ｍを制御することによってモータ回転数ω_ｍを制御する。これにより、電動過給機４０による過給圧が調整される。

【0022】

制御装置１００は、電動過給機４０の作動中、モータ回転数ω_ｍと目標回転数ω_ｍｒｅｆとの偏差（以下、単に「回転数偏差」ともいう）を減少させるように、モータトルクτ_ｍをフィードバック制御する。これにより、エンジン２に供給される空気量が目標とする値になる。

【0023】

電動過給機４０を始動する際において、制御装置１００は、始動直後からモータトルクτ_ｍを最大トルクτ_ｍａｘにする。これにより、モータ回転数ω_ｍを目標回転数ω_ｍｒｅｆに向けて早期に増加させることができる。

【0024】

ところが、通常のフィードバック制御を行なう場合には、モータ回転数ω_ｍのオーバーシュート（モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆを超える状態）が発生することが懸念される。

【0025】

図２は、本実施の形態に対する比較例として、後述する「初期値補償」を行なわない通常のフィードバック制御を行なう場合のモータトルクτ_ｍおよびモータ回転数ω_ｍの変化の一例を示す図である。

【0026】

上述のように、モータトルクτ_ｍは始動直後から最大トルクτ_ｍａｘとされ、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに向けて早期に増加していく。

【0027】

ところが、通常のフィードバック制御を行なう場合には、モータ回転数ω_ｍのオーバーシュートが発生するまでは、モータ回転数ω_ｍの増加速度を減速させるためのトルク（以下「減速トルク」という）をモータ４１から発生させることができないことが懸念される。

【0028】

たとえば、比例補償器と積分補償器とを組み合わせたＰＩ補償器を用いてフィードバック制御を行なう場合、比例補償器は回転数偏差の減少に応じて減速トルク指令を算出するが、積分補償器は偏差が減少しても回転数偏差の履歴（累積値）に引きずられて大きな加速トルク指令を算出し続ける。その結果、図２に示す例では、トータルとして、減速トルクの発生を開始するタイミングがオーバーシュート発生タイミングよりも遅れてしまっている。

【0029】

オーバーシュートが発生すると、エンジン２に供給される空気量が目標に対してずれてしまい、エンジン２のトルク制御性が低下することが懸念される。また、電動過給機４０の共振周波数領域が目標回転数ω_ｍｒｅｆよりも少し高い領域にある場合には、オーバーシュートによってモータ回転数ω_ｍが共振周波数領域に含まれてしまい、電動過給機４０が故障してしまうことも懸念される。

【0030】

上述の問題を解決すべく、本実施の形態による制御装置１００は、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前の所定の時点で、フィードバック演算に用いられる状態量（以下「ＦＢ補償器状態量」ともいう）を切り替える処理を行なう。制御装置１００は、フィードバック演算を行なう際、回転数偏差およびＦＢ補償器状態量の前回値に基づいてＦＢ補償器状態量の今回値を算出する。したがって、ＦＢ補償器状態量を切り替える処理は、ＦＢ補償器状態量の初期値を切り替える処理に相当する。そのため、以下では、ＦＢ補償器状態量を切り替える処理を「初期値補償」ともいう。

【0031】

本実施の形態による制御装置１００は、初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値を、回転数偏差の履歴に基づく値ではなく、回転数偏差の履歴に基づかない値に切り替える。具体的には、制御装置１００は、初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値を、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前からモータ４１に減速トルクを発生させることが可能な値に設定する。これにより、オーバーシュートを抑制しながらモータ回転数ω_ｍを目標回転数ω_ｍｒｅｆに速やかに収束させることができる。

【0032】

図３は、初期値補償を行なう場合（本実施の形態によるフィードバック制御を行なう場合）のモータトルクτ_ｍおよびモータ回転数ω_ｍの変化の一例を示す図である。図３に示すように、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前の所定の時点で初期値補償を行なうことによって、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前から減速トルクを発生される。これにより、オーバーシュートが抑制され、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに速やかに収束される。

【0033】

以下、本実施の形態による電動過給機４０のフィードバック制御の詳細について説明する。

【0034】

図４は、本実施の形態による電動過給機４０のフィードバック制御系２００の制御ブロック図である。フィードバック制御系２００は、減算部２１０と、フィードバック（ＦＢ）補償器２２０と、トルク制御系２３０と、制御対象２５０と、推定器２６０とを含む。なお、減算部２１０、ＦＢ補償器２２０および推定器２６０は、制御装置１００内部のハードウェアあるいはソフトウェアに相当する。トルク制御系２３０はインバータ５０および電動過給機４０のモータ４１に相当する。制御対象２５０は電動過給機４０におけるコンプレッサ４２の回転軸４３に相当する。

【0035】

減算部２１０は、回転数偏差（モータ回転数ω_ｍと目標回転数ω_ｍｒｅｆとの偏差）を算出してＦＢ補償器２２０に出力する。

【0036】

ＦＢ補償器２２０は、回転数偏差を減少させるためのトルク指令値τ_ｍｒｅｆを算出するフィードバック演算を行ない、算出されたトルク指令値τ_ｍｒｅｆをトルク制御系２３０に出力する。本実施の形態によるＦＢ補償器２２０は、比例補償器と積分補償器とを組み合わせたＰＩ補償器であってもよいし、比例補償器と積分補償器と微分補償器とを組み合わせたＰＩＤ補償器であってもよいし、他の補償器であってもよい。いずれの場合であっても、ＦＢ補償器２２０は、積分補償器を備えるとともに、上記の初期値補償を行なう機能を有している。

【0037】

トルク制御系２３０は、トルク指令値τ_ｍｒｅｆに応じたモータトルクτ_ｍを発生する。トルク制御系２３０が発生したモータトルクτ_ｍは、外乱ｄ（摩擦力や負荷トルクなど）の影響を受けつつ制御対象２５０に伝達される。

【0038】

制御対象２５０は、外乱ｄの影響を受けた後のモータトルクτ_ｍ（＝τ_ｍ−ｄ）によって回転する。制御対象２５０の回転速度、すなわちモータ回転数ω_ｍは、減算部２１０にフィードバックされる。なお、フィードバックされるモータ回転数ω_ｍは、センサ等によって検出された値でもオブザーバ等によって推定された値でもよい。

【0039】

推定器２６０は、初期値補償を行なう時点（モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前の所定の時点）のモータ回転数ω_ｍおよびトルク指令値τ_ｍｒｅｆに基づいて、初期値補償に必要な値（後述するプラント状態量ｘ_ｐ［０］および外乱ｄ［０］など）を推定してＦＢ補償器２２０に出力する。

【0040】

ＦＢ補償器２２０は、フィードバック演算において、後述する式（３）に示すように、ｉ番目の回転数偏差（ω_ｍｒｅｆ［ｉ］−ω_ｍ［ｉ］）およびｉ番目のＦＢ補償器状態量（ｘ_ｃ［ｉ］）に基づいて、ｉ＋１番目のＦＢ補償器状態量（ｘ_ｃ［ｉ＋１］）を算出する演算を所定の周期で順次行なう。言い換えれば、ＦＢ補償器２２０は、回転数偏差の前回値およびＦＢ補償器状態量の前回値に基づいて、ＦＢ補償器状態量の今回値を算出する。

【0041】

ＦＢ補償器２２０は、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前の所定の時点で上記の初期値補償を行なう。すなわち、ＦＢ補償器２２０は、初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値を、初期値補償前の回転数偏差の履歴に基づかない値に切り替える。初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値は初期値補償後の過渡応答特性に影響する重要な値である。ＦＢ補償器２２０は、初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値を、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前からモータ４１に減速トルクを発生させることが可能な値に設定する。

【0042】

以下、初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値の設定方法の一例について説明する。
図５は、図４に示すフィードバック制御系２００の制御ブロックを簡易的に示す簡易ブロック図である。図４に示すトルク制御系２３０の制御帯域は一般的にモータ回転数ω_ｍの制御帯域より十分高いため、初期値補償の設計においてはフィードバック制御系２００を図５に示すような簡易ブロック線図として考えることができる。

【0043】

図５の簡易ブロック線図において、制御対象２５０（プラント）の離散時間状態方程式、ＦＢ補償器２２０の離散時間状態方程式から、閉ループ系の状態方程式を導出し、閉ループ系の状態方程式を初期値補償の設計モデルとする。

【0044】

まず、制御対象２５０の離散時間状態方程式は、下記の式（１）、（２）で表される。

【0045】

【数1】

【0046】

ここで、「ｉ」はフィードバック演算のタイミングを示すサンプル番号であり、０以上の整数である。添え字「［ｉ］」はｉ番目に算出された値であることを表わし、添え字［ｉ＋１］はｉ＋１番目に算出された値であることを表わす。以降の式（３）〜（８）も同様である。

【0047】

「ｘ_ｐ」は、ｍ×１の制御対象２５０の状態ベクトル（以下「プラント状態量」ともいう）を表わす。「τ_ｍ」は、ＦＢ補償器２２０の出力、すなわちモータトルクを表わす。「ω_ｍ」は、制御対象２５０の出力、すなわちモータ回転数を表わす。「ｄ」は、制御対象２５０に作用する外乱を表わす。「Ａ_ｐ」、「Ｂ_ｐ」、「Ｃ_ｐ」は、それぞれｍ×ｍ、ｍ×１、１×ｍの実数行列である。

【0048】

次に、ＦＢ補償器２２０の離散時間状態方程式は、下記の式（３）、（４）で表される。

【0049】

【数2】

【0050】

ここで、「ｘ_ｃ」は、ｎ×１のＦＢ補償器２２０の状態ベクトルを表わす。この「ｘ_ｃ」が上述の「ＦＢ補償器状態量」に相当する。以下では、初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値を「ｘ_ｃ［０］」とも記載する。

【0051】

「ω_ｍｒｅｆ」は、モータ４１の目標回転数を表わす。「Ａ_ｃ」、「Ｂ_ｃ」、「Ｃ_ｃ」、「Ｄ_ｃ」は、それぞれｎ×ｎ、ｎ×１、１×ｎ、１×１の実数行列である。

【0052】

上記の制御対象２５０の離散時間状態方程式とＦＢ補償器２２０の離散時間状態方程式とから、目標回転数ω_ｍｒｅｆからモータ回転数ω_ｍまでの全体の離散時間状態方程式を求めると、下記の式（５）、（６）になる。

【0053】

【数3】

【0054】

ここで、「ｘ」、「ｕ」、「Ａ」、「Ｂ」、「Ｃ」は、以下の式の通りである。

【0055】

【数4】

【0056】

次に、初期値補償後の初期値ｘ_ｃ［０］を算出するために用いられる評価関数の設計について説明する。

【0057】

初期値補償後のモータ４１の回転数の過渡応答特性およびトルク振幅は、初期値補償後の初期値ｘ_ｃ［０］によって変化する。そこで、本実施の形態においては、初期値ｘ_ｃ［０］を決めるために用いる評価関数Ｊを、応答収束性に関する評価関数Ｊ_ｓおよびトルク振幅に関する評価関数Ｊ_ｔを用いて定義する。

【0058】

まず、応答収束性に関する評価関数Ｊ_ｓは下記の式（７）、（８）のように定義される。応答収束性に関する評価関数Ｊ_ｓは、初期値補償後からモータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに収束するまでの回転数偏差を累積した量（図３の面積Ａ）に相当する。したがって、応答収束性に関する評価関数Ｊ_ｓが小さいほど、モータ回転数ω_ｍが早期に目標回転数ω_ｍｒｅｆに収束することを示す。

【0059】

【数5】

【0060】

ここで、「ｅ［ｉ］」は、ｘ[ｋ]−ｘ[∞]で表される状態偏差ベクトルを表わす。ｅ［∞］は、目標回転数ω_ｍｒｅｆおよび外乱ｄを一定とした場合の目標定常状態である。式（９）〜（１１）においても同様である。「Ｑｓ」は、（ｎ＋ｍ）×（ｎ＋ｍ）の重み行列である。

【0061】

応答収束性に関する評価関数Ｊ_ｓは、式（８）に示すように、モータ回転数ω_ｍの定常状態への収束性を評価可能とするために、状態偏差ベクトルｅ［ｉ］に関する２次形式で定義される。

【0062】

次に、トルク振幅に関する評価関数Ｊ_ｔは、下記の式（９）、（１０）、（１１）のように定義される。トルク振幅に関する評価関数Ｊ_ｔは、初期値補償後からモータトルクτ_ｍが定常トルクに収束するまでモータトルクτ_ｍと定常トルクとの偏差を累積した量（図３の面積Ｂ）に相当する。したがって、トルク振幅に関する評価関数Ｊ_ｔが小さいほど、モータトルクτ_ｍが定常トルクに早期に収束することを示す。

【0063】

【数6】

【0064】

ここで、「Ｑ_ｔ」は、（ｎ＋ｍ）×（ｎ＋ｍ）の重み行列である。
トルク振幅に関する評価関数Ｊ_ｔは、式（１１）に示すように、トルク振幅の定常状態への収束性を評価可能とするために、状態偏差ベクトルｅ［ｉ］に関する２次形式で定義される。

【0065】

そして、評価関数Ｊは、下記の式（１２）のように定義される。

【0066】

【数7】

【0067】

ここで、「ｑ_ｔ」は、モータ回転数ω_ｍの応答収束性とトルク振幅との性能バランスを調整するための重み係数である。たとえば、トルク振幅をより優先的に低減させたい場合には、「ｑ_ｔ」の値を相対的に大きく設定すればよい。

【0068】

式（１２）に示すように、評価関数Ｊは、応答収束性に関する評価関数Ｊ_ｓとトルク振幅に関する評価関数Ｊ_ｔとの組合せで表される、状態偏差ベクトルｅ［ｉ］に関する２次形式で定義される。なお、応答収束性、トルク振幅の他にも、状態偏差ベクトルｅ［ｉ］の２次形式で定式化できるものであれば、たとえば周波数整形や初期値の不連続性などに関する評価関数を追加するようにしてもよい。

【0069】

次に、初期値ｘ_ｃ［０］の算出について説明する。初期値補償後の応答収束性を高めつつトルク振幅を低減させるために、上記の式（１２）で表わした評価関数Ｊを最小化する状態量ｘ_ｃの値を算出し、算出された値を初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値ｘ_ｃ［０］に設定する。

【0070】

評価関数Jを最小とする値（すなわち初期値ｘ_ｃ［０］）は、たとえば離散リヤプノフ方程式の解Ｐと、初期値補償時のプラント状態量ｘ_ｐ［０］、目標回転数ω_ｍｒｅｆ［０］、外乱ｄ［０］を用いて算出することができる。

【0071】

離散リヤプノフ方程式およびその解Ｐは下記の式（１３）、（１４）でそれぞれ表現され、初期値ｘ_ｃ［０］は下記の式（１５）のように表現することができる。

【0072】

【数8】

【0073】

ｕ［ｉ］は既に述べたように目標回転数ω_ｍｒｅｆ［ｉ］と外乱ｄ［ｉ］とで表される量である。したがって、式（１５）において、ｕ［０］は初期値補償時の目標回転数ω_ｍｒｅｆ［０］と外乱ｄ［０］とで表される量である。

【0074】

本実施の形態によるＦＢ補償器２２０は、初期値補償を行なう際、評価関数Ｊを最小化する初期値ｘ_ｃ［０］の値を上記の式（１５）に従って算出し、初期値補償後のＦＢ補償器状態量の初期値を、初期値補償前の回転数偏差の履歴に基づく過去の値ではなく、回転数偏差の履歴に基づかない初期値ｘ_ｃ［０］に切り替える。これにより、応答収束性を向上しながらトルク振幅を低減させることができる。

【0075】

初期値ｘ_ｃ［０］は、初期値補償を行なう時点のプラント状態量ｘ_ｐ［０］、目標回転数ω_ｍｒｅｆ［０］、外乱ｄ［０］を用いて算出される。プラント状態量ｘ_ｐ［０］および外乱ｄ［０］は推定器２６０によって推定される。なお、プラント状態量ｘ_ｐ［０］および外乱ｄ［０］を検出するセンサを備える場合には、初期値補償を行なう時点におけるセンサ検出値を用いるようにしてもよい。

【0076】

図６は、ＦＢ補償器２２０が初期値補償を行なう際の処理手順を示すフローチャートである。このフローチャートは所定周期で繰り返し実行される。

【0077】

ステップ（以下、ステップを「Ｓ」と略す）１０にて、ＦＢ補償器２２０は、モータ回転数ω_ｍがしきい値ω_ｉｖｃに達したか否かを判定する。この判定は、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前であって、かつモータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに近い値であるか否かを判定するための処理である。したがって、モータ回転数ω_ｍを目標回転数ω_ｍｒｅｆに向けて増加させる際にはしきい値ω_ｉｖｃは目標回転数ω_ｍｒｅｆよりも所定値だけ低い値に設定され、モータ回転数ω_ｍを目標回転数ω_ｍｒｅｆに向けて減少させる際にはしきい値ω_ｉｖｃは目標回転数ω_ｍｒｅｆよりも所定値だけ高い値に設定される。

【0078】

モータ回転数ω_ｍがしきい値ω_ｉｖｃに未だ達していない場合（Ｓ１０にてＮＯ）、ＦＢ補償器２２０は、処理を終了する。

【0079】

モータ回転数ω_ｍがしきい値ω_ｉｖｃに達した場合（Ｓ１０にてＹＥＳ）、ＦＢ補償器２２０は、Ｓ２０にて上記の式（１５）を用いてＦＢ補償器状態量の初期値ｘ_ｃ［０］を算出する。そして、ＦＢ補償器２２０は、Ｓ３０にて、ＦＢ補償器状態量を初期値ｘ_ｃ［０］に切り替える初期値補償を行なう。

【0080】

以上のように、本実施の形態によるＦＢ補償器２２０は、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前の所定の時点で、ＦＢ補償器状態量を初期値ｘ_ｃ［０］に切り替える初期値補償を行なう。初期値ｘ_ｃ［０］は、モータ回転数ω_ｍが目標回転数ω_ｍｒｅｆに到達する前からモータ４１に減速トルクを発生させることが可能な値に設定される。これにより、オーバーシュートを抑制しながらモータ回転数ω_ｍを目標回転数ω_ｍｒｅｆに速やかに収束させることができる。

【0081】

なお、上述の実施の形態においてはモータ４１を車両１のエンジンに過給圧を供給する電動過給機４０に用いられるものとして説明したが、本発明を適用可能なモータの用途は必ずしも車両用の電動過給機に限定されるものではない。

【0082】

また、上述の実施の形態においては、初期値補償を行なう「所定の時点」をモータ回転数ω_ｍがしきい値ω_ｉｖｃに達した時点とした（図６のＳ１０参照）。しかしながら、初期値補償を行なう「所定の時点」は、モータ回転数ω_ｍがしきい値ω_ｉｖｃに達した時点に限られず、たとえばモータ４１の始動開始から一定時間が経過した時点や、モータトルクτ_ｍが最大トルクτ_ｍａｘに到達してから一点時間が経過した時点などであってもよい。

【0083】

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0084】

１ 車両、２ エンジン、３ 変速機、４ 駆動輪、１０ 吸気経路、１１ インタクーラ、２０ 排気経路、３０ ターボチャージャ、３１ タービン、３２，４２ コンプレッサ、３３，４３ 回転軸、４０ 過給機、４１ モータ、５０ インバータ、１００ 制御装置、２００ フィードバック制御系、２１０ 減算部、２２０ 補償器、２３０ トルク制御系、２５０ 制御対象、２６０ 推定器。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】