设备控制装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种设备的控制装置，详细而言，涉及一种使用基准调节器而对设备 的控制输出的目标值进行修正，以使被施加于设备的状态量上的限制充足的控制装置。
【背景技术】
[0002] -般的设备控制装置被构成为，在对于设备的控制输出而给予了目标值的情况 下，以使该控制输出追随于目标值的方式而通过反馈控制来决定设备的控制输入。但是，在 实际的设备的控制中，对于设备的状态量而在硬件上或者控制上存在各种各样的限制的情 况较多。在这些限制不充足的情况下，存在发生硬件的破损或控制性能的下降的可能。限 制的充足性与对于控制输出的目标值的追随性同样为在设备的控制中所追求的重要的性 能之一。
[0003] 基准调节器为用于满足上述要求的一个有效的单元。基准调节器具备将包括作为 控制对象的设备和反馈控制器在内的闭环系统（反馈控制系统）模型化而得的预测模型， 并通过预测模型而对被施加有限制的状态量的将来值进行预测。而且，根据状态量的预测 值和被施加于其上的限制而对设备的控制量的目标值进行修正。
[0004] 作为在设备的控制中应用了基准调节器的现有技术的示例，能够列举出下述的专 利文献1中所公开的现有技术。该现有技术为与多辊轧机中的轧制材料的张力控制相关的 技术。在专利文献1所公开的现有技术中，规定了轧制材料的张力的时间变化的目标轨道 数据通过基准调节器而被预先运算出，并基于轧制材料的张力实际值与目标轨道数据之间 的偏差而对轧制材料的张力进行控制。
[0005] 在上述公报所公开的发明中，实施了由基准调节器进行的离线计算。由于多辊轧 机中的轧制材料的张力的目标值被预先给予，因此由基准调节器实施的目标值的修正能够 以离线的方式来实施。但是，根据设备的种类，有时需要进行在线计算而并非离线计算。作 为汽车的动力装置而被使用的内燃机即为这种设备中的一种。在内燃机中，由于目标值根 据运转条件而时刻发生变化，因此，为了满足被施加于状态量上的限制而需要进行由在线 计算而实施的目标值的修正。但是，由于基准调节器的在线计算所涉及的运算量巨大，因此 在将由基准调节器实施的在线计算安装在控制装置中的情况下，控制装置也将负担巨大的 运算负载。
[0006] 在先技术文献
[0007] 专利文献
[0008] 专利文献1 :日本特开2010-253501号公报
【发明内容】
[0009] 本发明为鉴于上述的课题而完成的发明，其目的在于，使用基准调节器而对控制 输出的目标值进行修正，以使被施加于设备的状态量上的限制充足，从而减少控制装置所 负担的运算负载。
[0010] 本发明所涉及的设备控制装置具备反馈控制器和基准调节器。反馈控制器被构成 为，以使设备的控制输出接近于目标值的方式而通过反馈控制来决定设备的控制输入。作 为控制对象的设备的种类和构成并没有限定。基准调节器以对给予反馈控制器的目标值进 行修正的方式而构成。
[0011] 基准调节器至少能够执行预测模型运算处理、评价函数运算处理和修正目标值决 定处理。通过预测模型运算处理而实施如下处理，即，根据控制输出的候补修正目标值，并 使用将包括设备和反馈控制器在内的闭环系统模型化而得的预测模型，而在有限的预测范 围内依次对包括被施加有限制特定状态量在内的设备的状态量的预测值进行计算。通过评 价函数运算处理而实施如下处理，即，根据在预测模型运算中所获得的计算结果，并使用预 先定义的评价函数，而对候补修正目标值的评价值进行计算。通过修正目标值决定处理而 实施如下处理，即，对于多个候补修正目标值执行预测模型运算处理和评价函数运算处理， 并基于多个候补修正目标值的各自的评价值来决定最终的修正目标值。
[0012] 在本发明所涉及的设备控制装置中，基准调节器在通过与某个候补修正目标值相 关的预测模型运算处理而预测出的特定状态量的预测值与限制发生了抵触的情况下，将该 候补修正目标值从最终的修正目标值的对象中排除。通过使基准调节器具备这种功能，从 而降低了由基准调节器实施的目标值的修正所需的运算负载。
[0013] 另外，基准调节器在特定状态量的预测值在与某个候补修正目标值相关的预测模 型运算处理的中途与限制发生了抵触的情况下，能够取消与该候补修正目标值相关的预测 模型运算处理的剩余的计算。通过使基准调节器还具备这种功能，从而不必要的预测模型 运算处理将会在中途停止，与此相应地使目标值的修正所需的运算负载进一步降低。另外， 在由基准调节器执行的预测模型运算处理中，能够以预先设定的预测周期而离散地对状态 量的预测值进行计算。在该情况下，根据上述功能，在与某个候补修正目标值相关的预测模 型运算处理中，在从最初的离散时刻至最终的离散时刻之间的中途的离散时刻处特定状态 量的预测值与限制发生了抵触时，剩余的离散时刻处的状态量的预测值的计算将被取消。
[0014] 在由基准调节器执行的评价函数运算处理中能够使用如下的评价函数，所述评价 函数在预测模型运算处理中计算出的各离散时刻处的控制输出的预测值与控制输出的原 本的目标值之间的距离越小时，越给予优选的评价值。此外，在由基准调节器执行的修正目 标值决定处理中，能够将评价值成为最优选的值的候补修正目标值决定为最终的修正目标 值。
[0015] 在由基准调节器执行的修正目标值决定处理中，能够依据预先定义的更新规则而 对候补修正目标值进行更新。根据优选的更新规则，通过本次的候补修正目标值的评价值 相对于上一次的候补修正目标值的评价值的变化方向、和本次的候补修正目标值相对于上 一次的候补修正目标值的变化方向的组合，来决定下一次的候补修正目标值。此外，如果依 次对候补修正目标值进行更新，则优选为，如果本次的候补修正目标值的评价值相对于上 一次的候补修正目标值的评价值而言为更优选的值，则将本次的候补修正目标值暂时决定 为最终的修正目标值，如果本次的候补修正目标值的评价值相对于上一次的候补修正目标 值的评价值而言不为更优选的值，则就此保持上一次暂时决定的最终的修正目标值。
【附图说明】
[0016] 图1为表示应用了本发明的实施方式所涉及的设备控制装置的柴油发动机的后 处理系统的结构的图。
[0017] 图2为表示本发明的实施方式所涉及的设备控制装置的目标值追随控制结构的 图。
[0018] 图3为对图2所示的目标值追随控制结构进行了等价变形的图。
[0019] 图4为表示在本发明的实施方式中所采用的基准调节器的算法的流程图。
[0020] 图5为表示在本发明的实施方式中所采用的由基准调节器实施的预测模型运算 处理的图像的图。
[0021] 图6为表示在本发明的实施方式中所采用的、被使用在由基准调节器实施的评价 值的计算中的映射图的设定的图。
[0022] 图7为表示本发明的实施方式中所采用的由基准调节器实施的评价值运算处理 的图像的图。
[0023] 图8为具体地表示本发明的实施方式中所采用的由基准调节器实施的候补修正 目标值的更新规则的表。
[0024] 图9为表示本发明的实施方式中所采用的基准调节器的动作图像的图。
【具体实施方式】
[0025] 以下，使用附图来对本发明的实施方式进行说明。
[0026] 本实施方式所涉及的控制装置为被搭载于汽车上的柴油发动机，更详细而言为， 以柴油发动机的后处理系统为控制对象设备的控制装置。图1为表示柴油发动机的后处理 系统的结构的概要图。后处理系统在排气通道上具备DOC(DieselOxidationCatalyst:柴 油机氧化催化剂）和DPF(DieselParticulateFilter:柴油机微粒过滤器），并在气缸盖 的排气端口处具备燃料添加阀。在排气通道中的DPF的下游处，安装有用于对作为后处理 系统的控制输出的DPF温度（详细而言为DPF的出口气体温度）进行测量的温度传感器。
[0027] 本实施方式所涉及的控制装置具备，用于在满足被施加于DPF温度上的各个限制 的同时使DPF温度追随于目标值的控制结构。该控制结构为图2所示的目标值追随控制结 构。本实施方式所涉及的目标值追随控制结构具备目标值映射图（MAP)、基准调节器（RG) 以及反馈控制器。
[0028] 当目标值映射图被给予表示控制对象设备的运转条件的外生输入d时，将输出作 为控制输出的DPF温度的目标值r。在外生输入d中包含废气的质量流量及大气温度等。 被包含于外生输入d中的这些物理量可以为测量值也可以为推断值