專利名稱：機械設備的控制裝置和控制方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種機械設備的控制裝置和控制方法。
背景技術：
以往，本發(fā)明的申請人在特開平11-93740號公報、美國專利6079205號等中提出了以下所述技術為了確?；谠趦?nèi)燃機的排氣通路上設置的催化劑裝置的排氣所需的凈化性能，在催化劑裝置的下游配置用于檢測通過催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度例如氧濃度的排氣傳感器(氧濃度傳感器)，并且為了使該氧濃度傳感器的輸出收斂于給定的目標值(一定值)，控制內(nèi)燃機中燃燒的混合氣的空燃比，進而控制進入催化劑裝置的排氣的空燃比(下面，稱作催化劑上游空燃比)。在此，所述催化劑上游空燃比，具體地說，是指進入催化劑裝置的成為廢氣的燃燒混合氣的空燃比，是指根據(jù)該廢氣中的氧濃度來衡量的空燃比。
在該技術中，把從催化劑裝置的上游到下游氧濃度傳感器的排氣系統(tǒng)作為控制對象，為了使作為該排氣系統(tǒng)的輸出量的氧濃度傳感器的輸出收斂于所述目標值，依次生成規(guī)定了作為該排氣系統(tǒng)的輸入量的催化劑上游空燃比的操作量，例如該排氣的目標空燃比。然后，通過按該目標空燃比來控制內(nèi)燃機中燃燒的混合氣的空燃比，使所述催化劑上游空燃比被目標空燃比所控制，進而使氧濃度傳感器的輸出收斂于所述目標值。
在這種情況下，所述排氣系統(tǒng)由于其所含催化劑裝置，一般有較長的空耗時間。另外，例如內(nèi)燃機在低轉(zhuǎn)速領域運行時(例如慢速運行時)，從所述目標空燃比生成催化劑上游空燃比的系統(tǒng)(該系統(tǒng)含有內(nèi)燃機。以下把該系統(tǒng)稱作空燃比操作系統(tǒng))具有的空耗時間有時也較長。而這樣的空耗時間對穩(wěn)定地使氧濃度傳感器的輸出收斂于所述目標值容易造成不良影響。因此，在所述技術中，利用根據(jù)所述排氣系統(tǒng)的預先確定的模型等構(gòu)筑的算法，依次生成表示所述排氣系統(tǒng)的空耗時間之后，或該空耗時間和所述空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間相加得到的空耗時間之后的氧濃度傳感器輸出的估計值的數(shù)據(jù)。然后，使用該估計值生成所述目標空燃比。另外，在這種情況下，目標空燃比的生成，例如可以由反饋控制的一種方法即滑動模式控制(具體地說，是適應滑動模式控制)的處理來進行。
另外，在氧濃度傳感器的輸出收斂于所述目標值的狀態(tài)下的排氣的空燃比，是理論空燃比附近的空燃比。
根據(jù)這樣的技術，能一面補償所述排氣系統(tǒng)和輸入操作系統(tǒng)的空耗時間的影響，一面穩(wěn)定地進行控制，使氧濃度傳感器的輸出收斂于目標值，進而能不考慮該催化劑裝置的惡化狀態(tài)等，而確保催化劑裝置的良好凈化性能。
另外，在所述技術中，當把所述排氣系統(tǒng)看作機械設備時，能把所述內(nèi)燃機看作是生成作為向該機械設備的輸入的催化劑上游空燃比的促動器，所述氧濃度傳感器可被視為檢測作為機械設備的輸出的氧濃度的檢測部件。
可是，在安裝在汽車等上的內(nèi)燃機中，一般并不是經(jīng)常以理論空燃比附近的空燃比來進行內(nèi)燃機的運行(下面，稱作理想運行)，而是根據(jù)運行狀況，有時候也在內(nèi)燃機切斷燃料的狀態(tài)下運行，或在空燃比較差的領域運行(下面，稱作貧乏運行)。而把所述氧濃度傳感器的輸出收斂于目標值的控制是在所述理想運行狀態(tài)下進行的。
另一方面，氧濃度傳感器的輸出在所述目標值的附近領域(理論空燃比附近的空燃比領域)中，對于氧濃度幾乎呈線性特性，但在離開該附近領域的領域中，則變?yōu)榉蔷€性(參考圖2的實線a)。因此，在內(nèi)燃機的切斷燃料狀態(tài)下的運行和在貧乏運行之后不久進行的理想運行中，氧濃度傳感器的輸出變?yōu)榉蔷€性領域的輸出。
可是，當氧濃度傳感器的輸出在非線性領域中變化時，按照以上所述的技術，空耗時間后的氧濃度傳感器的輸出估計值的精度很容易下降，難以確保該輸出具有與在線性領域時同樣的精度。而且，在呈現(xiàn)基于催化劑的化學反應的還原作用的情況下(從貧乏向豐富變化的場合)和呈現(xiàn)氧化作用的情況下(從豐富向貧乏變化的場合)，催化劑的反應不同，由此也增加了非線性。在這種情況下，為了生成所述目標空燃比，通過使用控制的穩(wěn)定性較高的滑動模式控制(特別是適應滑動模式控制)的處理，能避免對氧濃度傳感器的輸出進行控制的穩(wěn)定性受損?？墒?，由于所述估計值的精度下降，有時會對氧濃度傳感器的輸出的收斂控制的快速反應性造成破壞。
鑒于以上所述問題的存在，本發(fā)明目的在于提供一種即使在檢測機械設備輸出的檢測部件的輸出呈現(xiàn)非線性的情況下，仍能與該檢測部件的輸出狀態(tài)無關，快速、穩(wěn)定地進行使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值的控制的機械設備的控制裝置和控制方法。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種即使在配置在內(nèi)燃機的排氣通路的催化劑裝置的下游的氧濃度傳感器等排氣傳感器(檢測部件)的輸出呈現(xiàn)非線性的情況下，仍能與該排氣傳感器的輸出狀態(tài)無關，快速、穩(wěn)定地進行使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值的控制，從而提高基于催化劑裝置的排氣的凈化性能的機械設備的控制裝置和控制方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的機械設備的控制裝置為了實現(xiàn)所述目的，具有第一方案和第二方案，該第一方案的機械設備的控制裝置包括從給定的輸入生成給定的輸出的機械設備；檢測所述機械設備的輸出的檢測部件；為了使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值而依次生成用于操作所述向機械設備的輸入的操作量的操作量生成部件。
同樣，本發(fā)明的機械設備的控制方法為了實現(xiàn)所述目的，也具有第一方案和第二方案，該第一方案關于如下控制方法的由檢測部件檢測從給定的輸入生成給定的輸出的機械設備的輸出，為了使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值而依次生成用于操作所述向機械設備的輸入的操作量。
本發(fā)明的機械設備的控制裝置的第一方案其特征在于它設置了補償了所述機械設備具有的空耗時間的影響，進行使所述檢測部件的輸出收斂于給定的目標值的控制，至少使用該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)，用相互不同的算法依次生成表示所述機械設備具有的空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)的多個估計部件。所述操作量生成部件根據(jù)給定條件，選擇使用所述多個估計部件分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值或使用把該多個估計部件的數(shù)據(jù)分別表示的估計值以基于給定條件的形態(tài)合成后得到的估計值，生成所述操作量。
同樣，本發(fā)明的機械設備的控制方法的第一方案其特征在于至少使用該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)，用相互不同的算法依次生成表示所述機械設備具有的空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)，根據(jù)給定條件，選擇使用所述多個估計算法分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值或使用把該多個估計算法所生成的數(shù)據(jù)分別表示的估計值以基于給定條件的形態(tài)合成后得到的估計值，生成所述操作量。
根據(jù)本發(fā)明的機械設備的控制裝置和控制方法的第一方案，因為所述多個估計部件或估計算法分別根據(jù)相互不同的算法，生成表示所述空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)，所以能生成表示了分別適合于所述檢測部件的多種輸出狀態(tài)(它與機械設備的輸出狀態(tài)相應)的多個估計值的數(shù)據(jù)。因此，即使在該檢測部件的輸出呈現(xiàn)非線性的情況下，當根據(jù)給定條件(例如檢測部件的輸出狀態(tài)或者和它有關的條件)，選擇所述多個估計部件或估計算法分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值，或求出把這些估計值以基于所述給定條件的形態(tài)合成后的估計值時，能使該選擇或合成的估計值以很好的精度成為所述機械設備的空耗時間后的估計值。
因此，通過使用這樣選擇的估計值或合成的估計值生成所述操作量，該操作量能與所述檢測部件的輸出狀態(tài)或機械設備的輸出狀態(tài)無關地補償所述機械設備的空耗時間的影響，適合于使所述檢測部件的輸出收斂于所述目標值。結(jié)果，能與所述檢測部件的輸出狀態(tài)無關地提高使該檢測部件的輸出收斂于給定目標值的控制的快速反應性。
另外，本發(fā)明的機械設備的控制裝置和控制方法的第二方案，在所述第一方案的基本結(jié)構(gòu)上又設置了生成對機械設備的輸入的促動器；通過按照所述操作量控制所述促動器的動作操作所述向機械設備的輸入的發(fā)動機控制部件。
本發(fā)明的機械設備的控制裝置的第二方案其特征在于它設置了補償了所述機械設備具有的空耗時間和由所述發(fā)動機控制部件和促動器構(gòu)成的輸入操作系統(tǒng)具有的空耗時間相加得到的合計空耗時間的影響，進行使所述檢測部件的輸出收斂于所述給定的目標值的控制，至少使用該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)，用相互不同的算法依次生成表示所述合計空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)的多個估計部件。所述操作量生成部件根據(jù)給定條件，選擇使用所述多個估計部件分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值或使用把該多個估計部件的數(shù)據(jù)分別表示的估計值以基于給定條件的形態(tài)合成后得到的估計值，生成所述操作量。
同樣，本發(fā)明的機械設備的控制方法的第二方案其特征在于至少使用該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)，用相互不同的多個估計算法依次生成表示所述機械設備具有的空耗時間和由所述發(fā)動機控制部件和促動器構(gòu)成的輸入操作系統(tǒng)具有的空耗時間相加得到的合計空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)，根據(jù)給定條件，選擇使用該多個估計算法分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值或使用把該多個估計算法所生成的數(shù)據(jù)分別表示的估計值以基于給定條件的形態(tài)合成后得到的估計值，生成所述操作量。
根據(jù)本發(fā)明的機械設備的控制裝置和控制方法的第二方案，因為所述多個估計部件或估計算法分別根據(jù)相互不同的算法，生成表示所述合計空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)，所以能生成表示了分別適合于所述檢測部件的多種輸出狀態(tài)(它與機械設備的輸出狀態(tài)相應)的多個估計值的數(shù)據(jù)。因此，與所述第一方案同樣，即使在該檢測部件的輸出呈現(xiàn)非線性的情況下，當根據(jù)給定條件(例如，檢測部件的輸出狀態(tài)或者和它有關的條件)，選擇所述多個估計部件或估計算法分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值，或求出把這些估計值以基于所述給定條件的形態(tài)合成后的估計值時，能使該選擇或合成的估計值以很好的精度成為所述機械設備具有的空耗時間和由所述發(fā)動機控制部件和促動器構(gòu)成的輸入操作系統(tǒng)(從所述操作量生成對機械設備的輸入的系統(tǒng))具有的空耗時間相加得到的合計空耗時間后的估計值。
因此，通過使用這樣選擇的估計值或合成的估計值生成所述操作量，該操作量能與所述檢測部件的輸出狀態(tài)或機械設備的輸出狀態(tài)無關地補償所述合計空耗時間的影響，適合于使所述檢測部件的輸出收斂于所述目標值。結(jié)果，與本發(fā)明的第一方案同樣，能與所述檢測部件的輸出狀態(tài)無關地提高使該檢測部件的輸出收斂于給定目標值的控制的快速反應性。
另外，在本發(fā)明的機械設備的控制裝置中，作為所述操作量，列舉了例如對機械設備的目標輸入和促動器的動作量的修正量等。當所述操作量是例如對機械設備的目標輸入時，適合設置檢測對機械設備的輸入的檢測部件，由反饋控制的處理操作對機械設備的輸入，使該檢測部件的輸出(對機械設備的輸入的檢測值)收斂于所述目標輸入。另外，使用所述估計值生成所述操作量的所述操作量生成部件，例如通過由反饋控制的處理生成所述操作量，使該估計值收斂于所述檢測部件的輸出的目標值，能生成能恰當?shù)匮a償所述機械設備的空耗時間和所述合計空耗時間的影響的操作量。
在本發(fā)明的第一方案和第二方案中，作為所述機械設備，例如列舉了從內(nèi)燃機的排氣通路中設置的排氣凈化用催化劑裝置的上游到下游的含有該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)。在這種情況下，所述向機械設備的輸入是由所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，所述機械設備的輸出是例如通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。另外，本發(fā)明第二方案中，所述內(nèi)燃機有促動器的功能。
由此，因為作為機械設備的所述排氣系統(tǒng)的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度，所以所述檢測部件是設置在催化劑裝置的下游一側(cè)的檢測該排氣中的特定成分的濃度排氣傳感器。為了使該檢測部件的輸出收斂于所述目標值，生成了用于操作作為所述向機械設備的輸入的排氣空燃比(進入催化劑裝置的排氣的空燃比)的操作量，按照該操作量，操作了進入該催化劑裝置的排氣的空燃比。另外，在生成該操作量時，選擇使用所述所述多個估計部件或估計算法分別生成的數(shù)據(jù)所表示的所述排氣系統(tǒng)的空耗時間或把該空耗時間和所述輸入操作系統(tǒng)的空耗時間相加得到的空耗時間后檢測部件(排氣傳感器)的估計值。或使用把這些估計值和成后得到的估計值。
在這種情況下，如上所述，因為本發(fā)明能與所述檢測部件的輸出狀態(tài)無關地提高使該檢測部件的輸出收斂于給定目標值的控制的快速反應性，所以與所述排氣系統(tǒng)的下游一側(cè)的排氣狀態(tài)、作為催化劑裝置的下游一側(cè)的檢測部件的排氣傳感器的輸出狀態(tài)無關，提高使該排氣傳感器的輸出收斂于給定目標值的控制的快速反應性。從而能確保催化劑裝置所要的凈化性能。
另外，在所述機械設備是內(nèi)燃機的所述排氣系統(tǒng)時，作為所述操作量，列舉了進入所述催化劑裝置的排氣的目標空燃比(對機械設備的輸入)和作為促動器的內(nèi)燃機的燃料供給量的修正量。另外，當該操作量是進入催化劑裝置的排氣的目標空燃比時，在催化劑裝置的上游設置檢測該排氣的空燃比(對機械設備的輸入)的檢測部件，通過反饋控制的處理使該空燃比傳感器的輸出(排氣的空燃比檢測值)收斂于目標空燃比，能操作內(nèi)燃機內(nèi)燃收的混合氣的空燃比。這種場合的反饋控制的處理適合于由適應控制器等遞推公式形式的控制器進行。
本發(fā)明的第一方案和第二方案中，有求出把所述多個估計部件或估計算法分別生成的數(shù)據(jù)所表示的估計值加權(quán)合成后得到的估計值的部件或步驟。在這種情況下，在求該剛性估計值時，通過按所述給定條件，可變地設置與基于各估計部件或估計算法的估計值有關的加權(quán)系數(shù)，求出了含有所述各估計部件或估計算法的估計值的所述合成估計值。在生成所述操作量時，最好使用按如上所述求出的合成估計值，生成所述操作量。
由此，通過按所述給定條件，可變地設置所述加權(quán)系數(shù)，不但能使所述多個估計部件或估計算法分別生成的數(shù)據(jù)所表示的估計值的任何一個作為所述合成估計值(例如，與一個估計值有關的加權(quán)系數(shù)是“1”，與其他估計值有關的加權(quán)系數(shù)是“0”)，還能把對這些估計值復合合成后得到的估計值作為所述合成估計值。因此，能根據(jù)所述加權(quán)系數(shù)的設置，統(tǒng)一進行所述操作量的生成中使用的估計值的選擇和合成，能容易地構(gòu)筑用于該選擇和合成的算法。
另外，在本發(fā)明中，所述操作量生成部件能通過各種反饋控制處理生成所述操作量，但是它適合于通過適應控制的處理生成所述操作量，或通過滑動模式控制的處理來生成所述操作量。
即通過由適應控制的處理生成所述操作量，能按照機械設備的性能狀態(tài)生成所述操作量，從而能提高使檢測部件的輸出收斂于目標值的控制的快速反應性。另外，滑動模式控制一般具有對干擾和控制對象的模型化誤差等的控制穩(wěn)定性高的特性。因此，通過用這樣的滑動模式控制的處理生成所述操作量，即使該處理中使用的所述估計值的誤差由于干擾等變得比預想的大，也能把該影響對所述檢測部件的輸出造成的不穩(wěn)定抑制在最小，從而能提高使該檢測部件的輸出收斂于所述目標值的控制的穩(wěn)定性。
另外，所述滑動模式控制為了極力排除干擾等的影響，特別適合使用在通常的滑動模式控制上加入了稱作適應規(guī)則(適應算法)的控制規(guī)則的適應滑動模式控制。在在此補充說明該適應滑動模式控制，在適應滑動模式控制中，一般使用用控制量和它的目標值的偏差構(gòu)成的稱作切換函數(shù)的函數(shù)，使該切換函數(shù)的值收斂于“0”是重要的。在這種情況下，在通常的滑動模式控制中，為了使切換函數(shù)的值收斂于“0”，使用所謂的極限規(guī)則?？墒?，一旦受到干擾等的影響，只用該極限規(guī)則有時很難充分確保切換函數(shù)值的收斂的穩(wěn)定性和快速相應性。與此相比，適應滑動模式控制為了極力排除干擾等的影響，使切換函數(shù)的值收斂于“0”，在所述極限規(guī)則之外，還使用了稱作適應規(guī)則(適應算法)的控制規(guī)則。
另外，在本發(fā)明中，規(guī)定了所述操作量的生成中使用的所述估計值的所述給定條件，換言之，規(guī)定了為了操作量的生成而使用的估計值的選擇方法和合成方法的所述給定條件，例如適合用基于檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的條件。即該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值直接表示該檢測部件的輸出狀態(tài)。因此，通過根據(jù)該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值決定所述給定條件，不但使該條件設置變得容易，還能選擇適合于檢測部件的輸出狀態(tài)的估計值，或取得適合于檢測部件的輸出狀態(tài)的合成估計值。
特別是由滑動模式控制(含有適應滑動模式控制)的處理生成所述操作量的情況下，所述給定條件是在把所述檢測部件輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)而決定的給定的線性函數(shù)值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值組合的條件。
即在所述操作量的生成時使用滑動模式控制的處理的情況下，以所述檢測部件的輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的線性函數(shù)的值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值組合，與該檢測部件的輸出狀態(tài)有高相關性。因此，通過把該組合的條件作為所述給定條件，能選擇適合于檢測部件的輸出狀態(tài)的估計值，或取得適合于檢測部件的輸出狀態(tài)的合成估計值。從而能準確地生成適合于檢測部件的輸出狀態(tài)的所述操作量，能提高使該檢測部件的輸出收斂于所述目標值的控制的快速反應性。
在這種情況下，當所述切換函數(shù)例如是以所述檢測部件的輸出與所述目標值的偏差的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的線性函數(shù)時，所述給定的線性函數(shù)適合采用與它的變量成分有關的系數(shù)值和與所述切換函數(shù)的變量成分有關的系數(shù)值相同的線性函數(shù)。
通過使用這樣的線性函數(shù)，能恰當?shù)卦O置規(guī)定了用于生成所述操作量的所述估計值的選擇方法和合成方法的所述組合條件。另外，在這種情況下，所述給定線性函數(shù)可以是與切換函數(shù)具有相同形式的函數(shù)。
另外，所述組合的條件適合含有如下條件所述線性函數(shù)的值和所述檢測部件的輸出的數(shù)據(jù)值的組合是否存在于以該兩個值為坐標成分的坐標平面上預先決定的給定領域中。
由此，所述線性函數(shù)的值和所述檢測部件的輸出的數(shù)據(jù)值的組合的分類、區(qū)別變得容易，從而能恰當?shù)卦O置該組合的條件。
可按照所述檢測部件和輸出特性和機械設備的性能特性構(gòu)筑本發(fā)明中的各估計部件的算法(估計算法)，可以有各種算法可供選擇。
作為這些估計部件或估計算法的形態(tài)，例如有以下形態(tài)。即在生成表示機械設備的空耗時間后的估計值的數(shù)據(jù)的本發(fā)明的第一方案中，所述多個估計部件或估計算法由以下估計算法構(gòu)成設定所述機械設備是從所述輸入通過響應延遲元件和時滯元件生成所述檢測部件輸出的系統(tǒng)，用基于表現(xiàn)了該機械設備的性能的預先決定的該機械設備的模型而構(gòu)筑的算法，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件或第一估計算法；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件或第二估計算法。
在生成表示機械設備的空耗時間和輸入操作系統(tǒng)的空耗時間之和的合成空耗時間后的估計值的數(shù)據(jù)的本發(fā)明的第二方案中，所述多個估計部件或估計算法由以下估計算法構(gòu)成使用基于把所述機械設備作為從所述輸入通過響應延遲元件和時滯元件生成所述檢測部件的輸出的系統(tǒng)、表現(xiàn)了該機械設備的性能的預先決定的該機械設備的模型和把所述輸入操作系統(tǒng)作為從所述操作量通過時滯元件生成所述向機械設備的輸入的系統(tǒng)、表現(xiàn)了該輸入操作系統(tǒng)的性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件、第一估計算法；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件、第二估計算法。
另外，當所述機械設備是含有所述催化劑裝置的所述排氣系統(tǒng)的情況下，在確保催化劑裝置的最佳凈化性能上，適合使用氧濃度傳感器作為所述檢測部件(排氣傳感器)，并且使其目標值為給定的一定值。
當所述機械設備是含有所述催化劑裝置的所述排氣系統(tǒng)，并且所述檢測部件為氧濃度傳感器時，所述多個估計部件或估計算法適合由所述第一估計部件或第一估計算法和第二估計部件或第二估計算法構(gòu)成。
即當所述機械設備是所述排氣系統(tǒng)，并且所述檢測部件為氧濃度傳感器時，在本發(fā)明的第一方案中，基本上用基于所述排氣系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，能在氧濃度傳感器的輸出對于排氣中的氧濃度幾乎呈線性變化的領域(所述目標值附近的領域)中變化的狀態(tài)下，恰當?shù)厣杀硎驹撆艢庀到y(tǒng)的空耗時間后的所述估計值的數(shù)據(jù)。
另外，在本發(fā)明的第二方案中，基本上用基于所述排氣系統(tǒng)的模型和所述輸入操作系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法(假設所述輸入操作系統(tǒng)為單純的時滯元件的模型)，能在所述氧濃度傳感器的輸出對于排氣中的氧濃度幾乎呈線性變化的領域(所述目標值附近的領域)中變化的狀態(tài)下，以較好的精度生成表示所述合計空耗時間后的所述估計值的數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明者的觀點，無論是第一方案還是第二方案的情況下，都能通過例如模糊推理的算法，在氧濃度傳感器的輸出對于排氣中的氧濃度呈非線性變化的領域中變化的狀態(tài)下，以較好的精度生成表示所述排氣系統(tǒng)的空耗時間后或所述合計空耗時間后的所述估計值的數(shù)據(jù)。
因此，通過由基于排氣系統(tǒng)模型的第一估計部件或第一估計算法和基于模糊推理的第二估計部件或第二估計算法構(gòu)成所述多個估計部件或估計算法，能恰當?shù)厣裳鯘舛葌鞲衅鞯谋舜瞬煌妮敵鰻顟B(tài)下所述估計值的數(shù)據(jù)。因此，選擇使用這些估計值或使用把這些值合成后的值，能與氧濃度傳感器的輸出狀態(tài)無關，恰當?shù)厣伤霾僮髁?，從而使該氧濃度傳感器的輸出收斂于所述目標值?br> 關于使用了氧濃度傳感器作為所述檢測部件的所述排氣系統(tǒng)(機械設備)的控制裝置和控制方法，當由第一和第二估計部件或第一和第二估計算法構(gòu)成所述多個估計部件或估計算法的情況下，特別是由所述滑動模式控制的處理生成所述操作量的情況下，與所述第二估計部件或第二估計算法有關的算法是把所述氧濃度傳感器的輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)決定的給定線性函數(shù)的值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
即當使用所述滑動模式控制的處理生成所述操作量的情況下，根據(jù)本發(fā)明者的觀點，通過設置模糊推理的前件部的參數(shù)和后件部的參數(shù)，在所述氧濃度傳感器的輸出在非線性變化的領域中變化的狀態(tài)下，以較好的精度生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)。因此，即使氧濃度傳感器的輸出在非線性的領域中，也能提高使該氧濃度傳感器的輸出收斂于所述目標值的控制的快速反應性。
另外，在這種情況下，如上所述，當所述給定條件(規(guī)定了用于生成操作量的估計值的選擇方法和合成方法的給定條件)是按所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)而決定的給定的線性函數(shù)值和所述檢測部件的輸出的數(shù)據(jù)值的組合的條件時，與所述模糊推理的前件部有關的線性函數(shù)是和與該組合條件有關的線性函數(shù)是同一個。
由此，排氣傳感器(氧濃度傳感器)的輸出狀態(tài)，根據(jù)所述組合條件，能恰當?shù)貐^(qū)分是選擇或重視基于所述第二估計部件或第二估計算法的估計值生成所述操作量是好的狀態(tài)(基于所述模糊推理的估計值具有更良好的精度的狀態(tài))，還是選擇或重視基于所述第一估計部件或第一估計算法的估計值生成所述操作量是好的狀態(tài)(基于排氣系統(tǒng)的估計值具有更良好的精度的狀態(tài))。因此，能在分別適合估計值的精度狀態(tài)的前提下，進行基于第一和第二估計部件或第一和第二估計算法的估計值的選擇或合成，進而能更恰當?shù)剡M行所述操作量的生成。
另外，所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法來構(gòu)筑的算法。在此，所述棒狀函數(shù)是只在其變量(參數(shù))的一個值具有函數(shù)值的函數(shù)。另外，min-max-重心法是模糊推理中一般使用的眾所周知的方法。
由此，不但使模糊推論的算法的構(gòu)筑變得容易，還能減輕用于生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的運算負荷。
另外，如上所述，關于使用了氧濃度傳感器作為所述檢測部件的所述排氣系統(tǒng)(機械設備)的控制裝置和控制方法，在設置了第一和第二估計部件或第一和第二估計算法的本發(fā)明中，關于所述第一估計部件或第一估計算法，在由空燃比傳感器檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的同時，使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)，依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)的值，至少使用所述空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器各自輸出的數(shù)據(jù)和所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)的鑒定值，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)。
即由所述空燃比傳感器檢測作為所述排氣系統(tǒng)的輸入的排氣的空燃比(進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比)，通過使用該空燃比傳感器的輸出數(shù)據(jù)和檢測了作為所述排氣系統(tǒng)的輸出的排氣中的氧濃度的氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)，依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)，按該系統(tǒng)的每時每刻的實際性能，實時地鑒定了該模型的參數(shù)。因此，能極力降低該排氣系統(tǒng)模型相對于實際的排氣系統(tǒng)的性能的誤差。結(jié)果，能提高氧濃度傳感器的輸出在幾乎線性的領域中變化的狀態(tài)下基于所述第一估計部件或第一估計算法的所述估計值的數(shù)據(jù)的精度，進而能提高使氧濃度傳感器的輸出收斂于所述目標值的控制的快速反應性。
另外，關于第一估計部件的算法(第一估計算法)，無論是在所述第一方案還是第二方案的情況下，能使用所述空燃比傳感器的輸出數(shù)據(jù)和所述操作量的數(shù)據(jù)的雙方或其中一方、所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)、所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)。
另外，作為所述第一估計部件的算法(第一估計算法)的基礎的所述排氣系統(tǒng)模型基本上以離散時間系列構(gòu)筑。在這種情況下，該排氣系統(tǒng)模型最好是給定的每個控制周期的氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)由該控制周期前的控制周期中該氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)和表示所述排氣系統(tǒng)的空耗時間以前的控制周期中進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的數(shù)據(jù)(所述空燃比傳感器的輸出數(shù)據(jù)，所述操作量的數(shù)據(jù)等)表現(xiàn)。


下面簡要說明附圖。
圖1是本發(fā)明的實施例中裝置的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
圖2是表示圖1的裝置中設置的傳感器的輸出特性的曲線圖。
圖3是表示圖1中的裝置的操作量生成部件的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖4是用于說明圖3的滑動模式控制器執(zhí)行的滑動模式控制的曲線圖。
圖5是用于說明圖3的第二推斷器的處理的曲線圖。
圖6(a)～(c)是用于說明圖3的第二推斷器的處理(模糊推理處理)中使用的成員函數(shù)的曲線圖。
圖7是圖3的第二推斷器的處理(模糊推理處理)中使用的模糊規(guī)則的說明圖。
圖8是用于說明圖3的合成器的處理的曲線圖。
圖9是用于說明圖3的合成器的處理的曲線圖。
圖10是表示圖1的發(fā)動機控制部件的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖11是表示圖10的主要部分的結(jié)構(gòu)的框圖。
圖12是表示圖1的發(fā)動機控制部件的處理的程序框圖。
圖13是表示圖12的程序流程的子程序處理的程序框圖。
圖14是表示圖1的操作量生成部件的處理的程序框圖。
圖15是表示圖14的程序流程的子程序處理的程序框圖。
圖16是表示圖14的程序流程的子程序處理的程序框圖。
圖17是表示圖14的程序流程的子程序處理的程序框圖。
圖18是表示圖14的程序流程的子程序處理的程序框圖。
圖19是本發(fā)明的其他實施例的裝置系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式
下面，參考圖1～圖18說明本發(fā)明的實施例1。另外，本實施例是把本發(fā)明的實施例2即含有內(nèi)燃機的排氣凈化催化劑裝置的排氣系統(tǒng)(從催化劑裝置的上游到下游的系統(tǒng))作為機械設備，是控制該機械設備的輸出的系統(tǒng)。
圖1是表示本實施例中機械設備的控制裝置的整體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的框圖。在圖中，1是作為車輛的推進源而安裝在汽車或混合車上的四汽缸促動器(內(nèi)燃機)。該發(fā)動機1的各汽缸中因燃料和空氣的混合氣的燃燒而生成的排氣，在發(fā)動機1的附近集中到公共的排氣管2(排氣通路)中，通過該排氣管排放到大氣中。然后，在排氣管中，為了凈化排氣，安裝了使用圖中未顯示的三元催化劑和NOx吸收劑(氮氧化物吸收劑)構(gòu)成的催化劑裝置3。
另外，催化劑裝置3中所含NOx吸收劑是氧化鋇(BaO)等構(gòu)成的吸收式物質(zhì)和鈉(Na)、鈦(Ti)、鍶(Sr)等構(gòu)成的吸附式物質(zhì)，也可以是其中任意一種。另外，發(fā)動機1相當于本發(fā)明中的促動器。
另外，在排氣管2上的催化劑裝置3的上游(具體地說，發(fā)動機1的各汽缸的排氣集中的地方)和催化劑裝置3的下游分別設置了空燃比傳感器4和作為排氣傳感器的O2傳感器5(氧濃度傳感器)。在此，如果與本發(fā)明的結(jié)構(gòu)對應，從催化劑裝置3的上游的空燃比傳感器4到催化劑裝置3的下游的O2傳感器5的含有該催化劑裝置3的排氣系統(tǒng)(圖1中帶參考符號E的部分)相當于機械設備，O2傳感器5相當于檢測該排氣系統(tǒng)E的輸出的檢測部件。
O2傳感器5是生成與通過催化劑裝置3的排氣中的氧濃度對應的水平的輸出VO2/OUT(表示了氧濃度的檢測值的輸出)普通O2傳感器。在此，排氣中的氧濃度與由于燃燒而變成排氣的混合氣的空燃比對應。而該O2傳感器5的輸出VO2/OUT如圖2的實線a所示，與排氣中的氧濃度對應的空燃比在理論空燃比附近比較窄的范圍Δ中，相對于該排氣中的氧濃度，產(chǎn)生呈線性的高靈敏度變化。另外，在該范圍Δ外的空燃比所對應的氧濃度中，O2傳感器5的輸出VO2/OUT相對于氧濃度的變化是非線性的，幾乎在一定的水平飽和。
空燃比傳感器4生成表示由進入催化劑裝置3的排氣的氧濃度決定的空燃比檢測值的KACT。該空燃比傳感器4，例如由本申請人在特開平4-369471號或美國專利5391282號中詳細說明的大范圍空燃比傳感器構(gòu)成，如圖2的實線b所示，在比O2傳感器5大的排氣中的氧濃度范圍中，生成與之成比例水平的輸出。換言之，空燃比傳感器4(以下稱作LAF傳感器)，在對應于排氣中的氧濃度的空燃比的大范圍中，表現(xiàn)了線性的輸出特性。
在本實施例的系統(tǒng)中，為了控制在發(fā)動機1燃燒的混合氣的空燃比，設置了由微型計算機構(gòu)成的控制單元6。為了進行該控制處理，除了為該控制單元6提供LAF傳感器4的輸出KACT和O2傳感器5的輸出VO2/OUT，還提供發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速、進氣壓、冷卻水溫、節(jié)流閥的開度等用于檢測發(fā)動機1的運行狀態(tài)的圖中未顯示的各種傳感器的輸出。
如果大致區(qū)分該控制單元6的處理功能，它具備以下部件為了確保催化劑裝置3的最合適的凈化性能，依次執(zhí)行把進入催化劑裝置的排氣的空燃比(下面稱作催化劑上游空燃比)的目標值即目標空燃比KCMD作為規(guī)定催化劑上游空燃比的操作量而求出的處理的操作量生成部件7；通過按照該目標空燃比KCMD調(diào)節(jié)發(fā)動機1的燃料供給量，作為依次執(zhí)行操作催化劑上游空燃比的處理的調(diào)節(jié)器控制部件的發(fā)動機控制部件8。
在這種情況下，操作量生成部件7和發(fā)動機控制部件8使各控制處理以各自的控制周期執(zhí)行。即執(zhí)行操作量生成部件7的處理控制周期，考慮到運算負載和所述排氣系統(tǒng)所具有的比較長的空耗時間，是預先決定了周期的控制周期(例如30～100ms)。另外，執(zhí)行發(fā)動機控制部件8的處理的控制周期，因為有必要使發(fā)動機1的燃料供給量的調(diào)整處理與發(fā)動機1的燃燒周期同步，所以是與發(fā)動機1的曲軸轉(zhuǎn)角周期(所謂的TDC)同步的控制周期。而且，操作量生成部件7的控制周期的周期比發(fā)動機1的曲軸轉(zhuǎn)角周期(TDC)長。
另外，在本實施例中，作為發(fā)動機1的運行模式，包含以下狀態(tài)使在發(fā)動機1燃燒的混合氣的空燃比和催化劑上游空燃比為理論空燃比附近的空燃比，運轉(zhuǎn)發(fā)動機1的理想運行模式；使該混合氣的空燃比為貧乏狀態(tài)(比理論狀態(tài)燃料還少的狀態(tài))的空燃比運轉(zhuǎn)發(fā)動機1的的貧乏運行模式。而且，所述操作量生成部件7產(chǎn)生的目標空燃比KCMD，在發(fā)動機1的運行模式為理想運行模式時，作為催化劑上游空燃比的目標值，是所述發(fā)動機控制部件8使用的。
下面，進一步說明所述操作量生成部件7和發(fā)動機控制部件8。
首先，關于操作量生成部件7，催化劑裝置3的凈化性能(具體地說，是排氣中Nox、HC、CO的凈化率)中，當流過該催化劑裝置3的排氣的空燃比是理論空燃比附近的狀態(tài)，當所述O2傳感器5的輸出VO2/OUT調(diào)整為某一定值VO2/TARGET(參考圖2)的空燃比狀態(tài)時，與催化劑裝置3所含三元催化劑等的老化狀態(tài)無關，得到最合適的凈化性能。因此，操作量生成部件7把所述一定值VO2/TARGET作為O2傳感器5的輸出VO2/OUT的目標值，依次產(chǎn)生催化劑上游空燃比的目標值即所述目標空燃比KCMD，使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂到該目標值VO2/TARGET。
而且，在生成該目標空燃比KCMD時，考慮到含有催化劑裝置3的所述排氣系統(tǒng)E所具有的空耗時間和所述發(fā)動機1和發(fā)動機控制部件8構(gòu)成的系統(tǒng)所具有的空耗時間、排氣系統(tǒng)E的性能變化，使用反饋控制的一種方法即滑動模式控制(具體地說，適應滑動模式控制)的處理，在操作量生成部件7的控制周期(給定的周期)中依次生成目標空燃比KCMD。
為了進行這樣的操作量生成部件7的處理，在本實施例中，所述排氣系統(tǒng)E作為從LAF傳感器4的輸出KACT(LAF傳感器4檢測的催化劑上游空燃比)通過時滯元件和響應延遲元件生成O2傳感器5的輸出VO2/OUT的系統(tǒng)(機械設備)，把該排氣系統(tǒng)E的性能預先用離散時間系列模型化。由所述發(fā)動機1和發(fā)動機控制部件8構(gòu)成的系統(tǒng)(下面，把該系統(tǒng)稱作空燃比操作系統(tǒng))，作為從所述目標空燃比KCMD通過時滯元件生成LAF傳感器4的輸出KACT(LAF傳感器4檢測的催化劑上游空燃比)的系統(tǒng)，該空燃比操作系統(tǒng)的性能被模型化。另外，所述空燃比操作系統(tǒng)相當于本發(fā)明的實施例2中的輸入操作系統(tǒng)。
在這種情況下，把LAF傳感器4的輸出KACT和相對于它的給定基準值FLAF/BASE的偏差(＝KACT-FLAF/BASE。下面，稱作LAF傳感器4的偏差輸出kact)作為對于排氣系統(tǒng)E的輸入量，把O2傳感器5的輸出VO2/OUT和所述目標值VO2/TARGET的偏差(＝VO2/OUT-VO2/TARGET。下面，稱作O2傳感器5的偏差輸出)作為排氣系統(tǒng)E的輸出量，通過下面的式(1)的自回歸模型(具體地說，在作為排氣系統(tǒng)E的輸入量的LAF傳感器4的偏差輸出kact中有空耗時間的自回歸模型)，表現(xiàn)排氣系統(tǒng)E的性能。另外，把與LAF傳感器4的偏差輸出kact有關的所述基準值FLAF/BASE(下面，稱作空燃比基準值FLAF/BASE)在本實施例中設置為“理論空燃比”。
式1在此，在上述式(1)中，“k”表示所述操作量生成部件7的離散時間的控制周期的回數(shù)(下面，同樣)，“d1”是把排氣系統(tǒng)E中存在的空耗時間(具體地說，LAF傳感器4檢測的各時刻的催化劑上游空燃比被反映到O2傳感器5的輸出VO2/OUT中之前所需空耗時間)用操作量生成部件7的控制周期數(shù)表示。這種情況下，排氣系統(tǒng)E的空耗時間，當操作量生成部件7的控制周期為30～100ms時，一般為3～10個控制周期的時間(d1＝3～10)。而且，在本實施例中，作為式(1)所表示的排氣系統(tǒng)E的模型(下面，稱作排氣系統(tǒng)模型)中的空耗時間d1的值，設置為與排氣系統(tǒng)E的實際空耗時間相等，或比它長一些的預先設置的給定值(在本實施例中，例如d1＝7)。
另外，式(1)的右邊第一項和第二項分別對應于排氣系統(tǒng)E的響應延遲元件，第一項是第一個自回歸項，第二項是第二個自回歸項。而“a1”、“a2”分別是第一個自回歸項的增益系數(shù)和第二個自回歸項的增益系數(shù)。如果換一種說法說明這些增益系數(shù)a1、a2，它們是與作為排氣系統(tǒng)E的O2傳感器5的偏差輸出VO2有關的系數(shù)。
式(1)的右邊第三項是在作為排氣系統(tǒng)E的輸入量的LAF傳感器4的偏差輸出kact中包含排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1，“b1”是與該輸入量有關的增益系數(shù)。這些增益系數(shù)a1、a2、b1是應該設置為規(guī)定排氣系統(tǒng)模型的性能的值的參數(shù)，在本實施例中，由后面描述的鑒定器依次鑒定。
如果用語言來描述由式(1)決定的排氣系統(tǒng)模型，操作量生成部件7的每個控制周期的O2傳感器5的偏差輸出VO2(k+1)由在該控制周期以前的控制周期中O2傳感器5的輸出偏差VO2(k)、VO2(k-1)、排氣系統(tǒng)E的空耗時間d以前的控制周期中LAF傳感器4的偏差輸出kact(k-d1)表示。
在這種情況下，因為從式(1)可知，排氣系統(tǒng)模型是線性模型，所以基本上O2傳感器5的輸出VO2/OUT與在對于排氣中的氧濃度呈線性變化的領域中變化的狀態(tài)即排氣的空燃比在理論空燃比附近的范圍Δ(參考圖2)中變化的狀態(tài)下的排氣系統(tǒng)E的性能更近似。
另一方面，關于所述空燃比操作系統(tǒng)的模型，把所述目標空燃比KCMD和所述空燃比基準值FLAF/BASE的偏差kcmd(＝KCMD-FLAF/BASE。下面，稱作目標偏差空燃比kcmd)作為空燃比操作系統(tǒng)的輸入量，把LAF傳感器4的所述偏差輸出kact作為空燃比操作系統(tǒng)的輸出量，由下面的式(2)的模型(下面，稱作空燃比操作系統(tǒng)模型)表示空燃比操作系統(tǒng)的性能。
式2在此，在式(2)中，“d2”是把空燃比操作系統(tǒng)中存在的空耗時間(具體地說，各時刻的目標空燃比KCMD被反映到LAF傳感器4的輸出KACT中之前所需空耗時間)用操作量生成部件7的控制周期數(shù)表示。因此，由該式(2)表示的空燃比操作系統(tǒng)模型是使空燃比操作系統(tǒng)是作為其輸出量的LAF傳感器4的偏差輸出kact與該空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間d2前的時刻的對該空燃比操作系統(tǒng)的輸入量的目標偏差空燃比kcmd一致的系統(tǒng)，并用離散時間系列表現(xiàn)該系統(tǒng)。
在這種情況下，空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間隨該空燃比操作系統(tǒng)所含發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速而變化，發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速越低，該時間越長。而且，在本實施例中，作為式(2)所表示的空燃比操作系統(tǒng)模型中的空耗時間d2的值，考慮到所述空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間特性，例如在發(fā)動機1的低速旋轉(zhuǎn)區(qū)域的轉(zhuǎn)速即慢速轉(zhuǎn)速中，使用與實際的空燃比操作系統(tǒng)具有的空耗時間(這是發(fā)動機1的任意轉(zhuǎn)速中，空燃比操作系統(tǒng)能采取的最大一側(cè)的空耗時間)相等或比它大一些的預先設置的給定值(在本實施例中，例如d2＝3)。
另外，在所述空燃比操作系統(tǒng)中，實際上除了時滯元件還包含起因于發(fā)動機1的響應延遲元件。可是，因為相對于目標空燃比KCMD的催化劑上游空燃比的響應延遲基本上由后面將詳細描述的發(fā)動機控制部件8的反饋控制部件(特別是后面將描述的適應控制器24的處理)補償，所以在從操作量生成部件7觀察的空燃比操作系統(tǒng)中，也可以不考慮起因于發(fā)動機1的響應延遲元件。
操作量生成部件7具備通過從所述LAF傳感器4的輸出KACT減去所述空燃比基準值FLAF/BASE，在每個控制周期中依次求出LAF傳感器4的偏差輸出kact的減法處理部9；通過從O2傳感器5的輸出VO2/OUT減去所述目標值VO2/TARGET，在每個控制周期中依次求出O2傳感器5的偏差輸出VO2的減法處理部10。
操作量生成部件7還具備在每個控制周期中，依次求出所述排氣系統(tǒng)模型(式(1))應設置的參數(shù)即所述增益系數(shù)a1、a2、b1的鑒定值a1 hat(hat代表該值的估計值，例如a1 hat為a1的估計值)、a2 hat、b1hat(下面，稱作鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat)的鑒定器11(鑒定部件)；在每個控制周期中，分別用不同的算法依次求出排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1和空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間的總計空耗時間d(＝d1+d2)后的O2傳感器5的偏差輸出VO2的兩種估計值(預測值)VO2L bar(bar表示該值為向量)、VO2F bar(下面，稱作估計偏差輸出VO2L bar、VO2F bar)的第一估計器12(第一估計部件)和第二估計器13(第二估計部件)；在每個控制周期中，依次求出把這兩個估計器12、13分別求出的估計偏差輸出VO2L bar、VO2F bar合成后得到合成估計偏差輸出VO2 bar的合成器14；在每個控制周期中，由適應滑動模式控制的處理依次求出所述目標空燃比KCMD的滑動模式控制器15。
基于所述鑒定器11、第一估計器12、第二估計器13、合成器14、滑動模式控制器15的運算處理的算法的構(gòu)筑方法如下。
首先，鑒定器11，為了使所述式(1)所表示的排氣系統(tǒng)模型相對于實際對象排氣系統(tǒng)E的模型化誤差極小，實時鑒定所述增益系數(shù)a1、a2、b1的值，該鑒定處理如下所述。
即，鑒定器11在操作量生成部件7的每個控制周期中，首先，使用現(xiàn)在設置的排氣系統(tǒng)模型的鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat即上一個控制周期中決定的鑒定增益系數(shù)a1(k-1)hat、a2(k-1)hat、b1(k-1)hat的值，和LAF傳感器4的偏差輸出kact和O2傳感器5的偏差輸出的過去值的數(shù)據(jù)kact(k-d1-1)、VO2(k-1)、VO2(k-2)，由下面的式(3)求出排氣系統(tǒng)模型上的O2傳感器5的偏差輸出VO2(排氣系統(tǒng)模型的輸出)的值VO2(k)hat(下面，稱作鑒定偏差輸出VO2(k)hat)。
式3該式(3)是把代表排氣系統(tǒng)模型的所述式(1)轉(zhuǎn)換到過去的一個周期，作為增益系數(shù)a1、a2、b1使用了鑒定增益系數(shù)a1(k-1)hat、a2(k-1)hat、b1(k-1)hat。另外，式(3)的第三項中使用的排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1的值為前面所描述的一定值(在本實施例中，d1＝7)。
另外，式(3)中的“Θ”、“ξ”是同一式的附項中定義的向量。另外，式(3)中使用的添時“T”代表轉(zhuǎn)置(以下同樣)。
鑒定器11通過下面的式(4)求出由所述式(3)求出的O2傳感器5的鑒定偏差輸出VO2(k)hat和現(xiàn)在的O2傳感器5的偏差輸出VO2(k)的偏差id/e(k)，用它表示排氣系統(tǒng)模型相對于實際排氣系統(tǒng)E的模型化誤差(下面，偏差id/e被稱作鑒定誤差id/e)。
式4然后，鑒定器11為了使所述鑒定誤差id/e最小，求出新的鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat，換言之，把這些鑒定增益系數(shù)作為要素的新的所述向量Θ(k)(下面，把該向量稱作鑒定增益系數(shù)向量Θ)，由下面的式(5)進行該計算。即鑒定器11使上一個控制周期所決定的a1(k)、a2(k)、b1(k)按與鑒定誤差id/e(k)成比例的量變化，求出新的鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat。
式5在此，式(5)的“Kθ”是由下面的式(6)決定的三維向量(規(guī)定了各鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat的鑒定誤差id/e的變化程度的增益系數(shù)向量)。
式6另外，上述式(6)中的“P”是由下面的式(7)的遞推公式?jīng)Q定的三維方陣。
式7另外，式(7)中的“λ1”“λ2”設置為滿足0＜λ1≤1并且0≤λ2＜2的條件，另外，“P”的初始值P(0)是其各對角成分為正數(shù)的對角矩陣。
在這種情況下，根據(jù)式(7)中的“λ1”“λ2”的設置方法，由固定增益法、漸減增益法、加權(quán)最小二乘法、最小二乘法、固定軌跡法等各種具體的鑒定算法構(gòu)成，在本實施例中，采用例如最小二乘法(在這種場合λ1＝λ2＝1)。
本實施例中的鑒定器25基本上根據(jù)所述算法(運算處理)，在每個控制周期中，依次求出排氣系統(tǒng)的所述鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat，使所述鑒定誤差id/e最小化。根據(jù)這樣的處理，依次實時得到適合于實際排氣系統(tǒng)E的鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat。
以上說明的算法是鑒定器11執(zhí)行的基本算法。
接著，所述第一估計器12為了補償后面將詳細說明的基于滑動模式控制器15的目標空燃比KCMD的算出處理時的排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1和空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間d2的影響，在每個控制周期中，依次求出所述合計空耗時間d(＝d1+d2)后的O2傳感器5的偏差輸出VO2的估計值即所述估計偏差輸出VO2L bar。該估計處理的算法如下所示。
首先，如果在表示排氣系統(tǒng)模型的所述式(1)中適用表示空燃比操作系統(tǒng)模型的式(2)，就得到以下式(8)。
式8

該式(8)把排氣系統(tǒng)E和空燃比操作系統(tǒng)合在一起的系統(tǒng)作為從目標偏差空燃比kcmd通過排氣系統(tǒng)E和空燃比操作系統(tǒng)兩者的時滯元件和排氣系統(tǒng)E的響應延遲元件生成O2傳感器5的偏差輸出VO2的系統(tǒng)，用離散時間系列的模型表現(xiàn)該系統(tǒng)的性能。
然后，通過使用該式(8)，各控制周期中的所述合計空耗時間d后的O2傳感器5的偏差輸出VO2(k+d)的估計值即所述估計估計偏差輸出VO2L(k+d)bar，用下面的式(9)表示O2傳感器5的偏差輸出VO2的現(xiàn)在值和過去值的時間系列數(shù)據(jù)VO2(k)以及VO2(k-1)、和滑動模式控制器15象后面描述的那樣求出的目標偏差空燃比kcmd(KCMD-FLAF/BASE)的過去值的時間系列數(shù)據(jù)kcmd(k-j)(j＝1、2、…、d)。
式9在此，在式(9)中，α1、α2分別是同一式(9)中的附項給定義的矩陣A的Ad(d合計空耗時間)的第一行第一列成分、第一行第二列成分。另外，βj(j＝1、2、…、d)分別是矩陣A的Aj-1和同一式(9)中的附項給定義的向量B的積Aj-1·B的第一行成分。
在式(9)中的目標偏差空燃比kcmd的過去值的時間系列數(shù)據(jù)kcmd(k-j)(j＝1、2、…d)中，空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間d2以前的目標偏差空燃比kcmd的過去值的時間系列數(shù)據(jù)kcmd(k-d2)、kcmd(k-d2-1)、…、kcmd(k-d)，根據(jù)所述式(2)，能分別置換為LAF傳感器4的偏差輸出kact在現(xiàn)在以前取得的數(shù)據(jù)kact(k)、kact(k-1)、…kact(k-d+d2)。而且，通過該置換，得到下面的式(10)。
式10該式(10)是在本實施例中，第一估計器12用來在每個控制周期中，算出所述估計偏差輸出VO2L(k+d)bar的?？傊?，第一估計器12，在每個控制周期中，通過使用O2傳感器5的偏差輸出VO2的現(xiàn)在值和過去值的時間系列數(shù)據(jù)VO2(k)和VO2(k-1)、滑動模式控制器15在過去求出的目標偏差空燃比kcmd的過去值的時間系列數(shù)據(jù)kcmd(k-j)(j＝1、2、…、d2-1)、LAF傳感器4的偏差輸出kact的現(xiàn)在值和過去值的時間系列數(shù)據(jù)kact(k-i)(I＝0、1、…、d1)進行式(10)的計算，求出O2傳感器5的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar。
在這種情況下，在本實施例中，為了由式(10)算出估計偏差輸出VO2L bar所必要的系數(shù)α1、α2以及βj(j＝1、2、…、d)的值，基本上是使用所述增益系數(shù)a1、a2、b1(這些是式(9)的附項中定義的矩陣A和向量B的成分)的鑒定值即所述鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat算出的。另外，式(10)的計算所必要的空耗時間d1、d2的值使用如前所述的預先設置的值。
因為該式(10)和成為它的基礎的排氣系統(tǒng)模型等是線性的，所以這樣用式(10)求出的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar，基本上在O2傳感器5的輸出VO2/OUT對于排氣中的氧濃度幾乎呈線性變化的領域中變化的狀態(tài)(排氣中的空燃比在理論空燃比附近變化的狀態(tài))下，精度較好地與所述合計空耗時間d后的O2傳感器5的偏差輸出VO2(k+d)一致。
另外，可以不使用LAF傳感器4的偏差輸出kact的數(shù)據(jù)由式(9)求出估計偏差輸出VO2L(k+d)bar?？墒?，為了提高估計偏差輸出VO2L(k+d)bar的可靠性，最好由使用了反映了發(fā)動機1等的實際的性能的LAF傳感器4的偏差輸出kact的數(shù)據(jù)的式(10)，求出估計偏差輸出VO2L(k+d)bar。另外，在能把空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間d2設置為“1”的情況下，能把式(9)中的目標偏差空燃比kcmd的過去值的時間系列數(shù)據(jù)kcmd(k-j)(j＝1、2、…、d)的全體分別置換為LAF傳感器4的偏差輸出在現(xiàn)在以前得到的時間系列數(shù)據(jù)kact(k)、kact(k-1)、…、kact(K-d+d2)。因此，在這種情況下，能用不含目標偏差空燃比kcmd的數(shù)據(jù)的以下式(11)求出每個控制周期的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar。
式11下面，為了便于說明，在說明所述第二估計器13和合成器14之前，先就所述滑動模式控制器15的處理加以說明。
本實施例的滑動模式控制器15，通過在通常的滑動模式控制中加入了用于極力排除干擾的適應規(guī)則后得到的適應滑動模式控制，決定應給與控制對象即所述排氣系統(tǒng)E的輸入量(具體地說，是催化劑上游空燃比和所述空燃比基準值FLAF/BASE的偏差目標值，這與所述目標偏差空燃比kcmd相等。下面，把該輸入量乘坐SLD操作輸入Usl)，使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂為其目標值VO2/TARGET(使O2傳感器5的偏差輸出VO2收斂為0)，從這個決定了的SLD操作輸入Usl決定所述目標空燃比KCMD。而用于該處理的算法如下所示。
首先，就滑動模式控制器15執(zhí)行的適應滑動模式控制的算法所必要的切換函數(shù)和由該函數(shù)定義的超平面(也被稱作滑動面)加以說明。
作為本實施例中滑動模式控制的基本思路，作為應控制的狀態(tài)量(控制量)，使用了例如各控制周期中得到的O2傳感器5的偏差輸出VO2(k)、和一個控制周期前得到的偏差輸出VO2(k-1)；如下面的式(12)所示，滑動模式控制用切換函數(shù)σ定義為用偏差輸出VO2(k)、VO2(k-1)作為變量成分的線性函數(shù)。另外，作為以所述偏差輸出VO2(k)、VO2(k-1)為成分的向量，以下把式(12)中的附項中定義的向量X稱作狀態(tài)向量。
式12在這種情況下，切換函數(shù)σ的系數(shù)s1、s2設置為滿足以下式(13)的條件。
式13另外，在本實施例中，為了簡化，使s1＝1(在這種情況下，s2/s1＝s2)，系數(shù)s2的值被設置為滿足-1＜s2＜1的條件。
對于這樣的切換函數(shù)σ，滑動模式控制用超平面由σ＝0的式定義。在這種情況下，因為狀態(tài)量X是二維的，所以如圖4所示，超平面σ＝0成為直線。該超平面根據(jù)相位空間的維數(shù)也被稱作切換線或切換面。
另外，在本實施例中，作為滑動模式控制用切換函數(shù)的變量成分的狀態(tài)量，實際上使用的是由后面將詳細描述的很成器14求出的合成估計偏差輸出VO2 bar的時間系列數(shù)據(jù)，對此將在后面加以描述。
在本實施例中使用的適應滑動模式控制，通過用于使狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))收斂于所述超平面σ＝0的控制規(guī)則即極限規(guī)則和用于收斂到該超平面σ＝0時補償干擾等影響的控制規(guī)則即適應規(guī)則(適應算法)，使該狀態(tài)量X收斂于超平面σ＝0(圖4的模式1)。然后，把該狀態(tài)量X通過所謂的等價控制輸入限制在超平面σ＝0上，使該狀態(tài)量X收斂于超平面σ＝0上的平衡點即VO2(k)＝VO2(k-1)＝0的點，也就是O2傳感器5的輸出VO2/OUT的時間系列數(shù)據(jù)VO2/OUT(k)、VO2/OUT(k-1)與目標值VO2/TARGET一致的點(圖4的模式2)。
如上所述，為了把狀態(tài)量X收斂于超平面σ＝0的平衡點，滑動模式控制器15生成的所述SLD操作輸入Usl(＝目標偏差空燃比kcmd)是根據(jù)用于把狀態(tài)量X限制在超平面σ＝0上的控制規(guī)則應該提供給排氣系統(tǒng)E的輸入成分即等價控制輸入Ueq、根據(jù)所述極限規(guī)則應該提供給排氣系統(tǒng)E的輸入成分Urch(下面，稱作極限規(guī)則輸入)、根據(jù)所述適應規(guī)則應該提供給排氣系統(tǒng)E的輸入成分Uadp(下面，稱作適應規(guī)則輸入)的總和(下面的式(14))。
式14在本實施例中，基于所述由式(8)表示的離散時間系統(tǒng)的模型(把排氣系統(tǒng)模型和空燃比操作系統(tǒng)模型合成后得到的模型)，按如下方式?jīng)Q定這些等價控制輸入Ueq、極限規(guī)則輸入Urch和適應規(guī)則輸入Uadp。
首先，為了把狀態(tài)量X限制在超平面σ＝0上，應提供給排氣系統(tǒng)E的輸入成分即所述等價控制輸入Ueq是滿足σ(k+1)＝σ(k)的條件的目標偏差空燃比kcmd。而且，滿足這樣的條件的等價控制輸入Ueq使用式(8)和式(12)，由下面的式(15)提供。
式15在本實施例中，該式(15)是用于在每個控制周期中求出等價控制輸入Ueq(k)的基本式。
接著，在本實施例中，所述極限規(guī)則輸入Urch基本上由下面的式(16)決定。
式16即考慮到所述合計空耗時間d，按與合計空耗時間d后的切換函數(shù)σ的值σ(k+d)的比例決定極限規(guī)則輸入Urch。
在這種情況下，把式(16)中的系數(shù)F(它規(guī)定了極限規(guī)則的增益)設置為滿足以下式(17)的條件。
式17另外，在表示式(17)的括弧中表示的條件是適合于抑制切換函數(shù)σ的值相對于超平面σ＝0產(chǎn)生的振動變化(所謂的跳躍現(xiàn)象)的系數(shù)F的條件。
接著，在本實施例中，所述適應規(guī)則輸入Uadp基本上由式(18)決定(式(18)中的ΔT是操作量生成部件7的控制周期的周期)式18即考慮到合計空耗時間d，適應規(guī)則輸入Uadp按與直到該合計空耗時間d后的切換函數(shù)σ的值和操作量生成部件7的控制周期的周期ΔT的積在各個周期的累計值(它相當于切換函數(shù)σ的值的積分值)的比例決定。
在這種情況下，式(18)中的系數(shù)G(它規(guī)定了適應規(guī)則的增益)設置為滿足以下式(19)的條件。
式19另外，關于所述式(13)、(17)、(19)的設置條件的更具體的導出方法，因為本發(fā)明申請人已經(jīng)在特開平11-93741號公報或美國專利6082099號中作了詳細說明，所以在在此省略了詳細說明。
本實施例的滑動模式控制器15基本上是把由所述式(15)、(16)、(18)決定的等價控制輸入Ueq、極限規(guī)則輸入Urch、適應規(guī)則輸入Uadp的總和(Ueq+Urch+Uadp)作為應提供給排氣系統(tǒng)E的SLD操作輸入Usl，但是在所述式(15)、(17)、(19)中使用的O2傳感器5的偏差輸出VO2(k+d)、VO2(k+d-1)、切換函數(shù)σ的值σ(k+d)等是估計值，所以無法直接取得。
在本實施例中，滑動模式控制器15實際上用由后面將詳細描述的合成器14在每個控制周期中求出的相當于所述合計空耗時間d后的O2傳感器5的偏差輸出VO2的估計值的合成估計偏差輸出VO2 bar的此次值VO2(k+d)bar和前次值VO2(k+d-1)bar，代替用于由所述式(15)決定所述等價控制輸入Ueq的O2傳感器5的偏差輸出VO2(k+d)、VO2(k+d-1)，由式(20)算出每個控制周期的等價控制輸入Ueq(k)。
式20另外，在本實施例中，實際上把如后所述由所述合成器14求出的合成估計值VO2 bar的時間系列數(shù)據(jù)作為應控制的狀態(tài)量，代替所述式(12)的切換函數(shù)σ，由以下式(21)定義滑動模式控制用切換函數(shù)σ bar(該切換函數(shù)σ bar相當于用合成估計偏差輸出VO2 bar置換所述式(12)的偏差輸出VO2的時間系列數(shù)據(jù)后得到的)。
式21而滑動模式控制器15用由所述式(21)表示的切換函數(shù)σ bar的值代替用于由所述式(16)決定所述極限規(guī)則輸入Urch的切換函數(shù)σ的值，由式(23)算出每個控制周期中的極限規(guī)則輸入Urch。
式22同樣，滑動模式控制器15用由所述式(21)表示的切換函數(shù)σ bar的值代替用于由所述式(18)決定所述適應規(guī)則輸入Uadp的切換函數(shù)σ的值，由式(23)算出每個控制周期中的適應規(guī)則輸入Uadp。
式23另外，作為由所述式(21)、(22)(23)算出等價控制輸入Ueq、極限規(guī)則輸入Urch、適應規(guī)則輸入Uadp時所必要的所述增益系數(shù)a1、a2、b1，在本實施例中基本上使用由所述鑒定器25求出的最新鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat。
而滑動模式控制器15把分別由所述式(21)、(22)(23)求出的等價控制輸入Ueq、極限規(guī)則輸入Urch、適應規(guī)則輸入Uadp的總和求出，作為應提供給排氣系統(tǒng)E的所述SLD操作輸入Usl。另外，在這種情況下，所述式(21)、(22)(23)中使用的所述系數(shù)s1、s2、F、G的設置條件如前所述。
這是在本實施例中，用于由滑動模式控制器15決定每個控制周期中應提供給排氣系統(tǒng)E的所述SLD操作輸入Usl(＝目標偏差空燃比kcmd)的基本運算處理(算法)。通過這樣決定SLD操作輸入Usl，決定了該SLD操作輸入Usl，使O2傳感器5的合成估計偏差輸出VO2 bar收斂為“0”(結(jié)果，使使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂為目標值VO2/TARGET)。
可是，本實施例中的滑動模式控制器15最后在每個控制周期中依次求出所述目標空燃比KCMD，但是如前所述求出的SLD操作輸入Usl是用LAF傳感器4檢測的催化劑上游空燃比和所述空燃比基準值FLAF/BASE的偏差的目標值即所述目標偏差空燃比kcmd。因此，如下面的式(23)所示，滑動模式控制器15在每個控制周期中，通過在如前所述求出的SLD操作輸入Usl上加上所述空燃比基準值FLAF/BASE，決定目標空燃比KCMD。
式24以上是用于在本實施例中由滑動模式控制器15決定目標空燃比KCMD的基本算法。
另外，在本實施例中，因為滑動模式控制器15在該處理中使用了由所述鑒定器11求出的鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat，所以組合了該滑動模式控制器15和鑒定器11的處理成為適應控制處理的一種形態(tài)。因此，在本實施例中，也可以說所述SLD操作輸入Usl和作為操作量的目標空燃比KCMD是由適應控制的處理生成的。
下面，說明所述第二估計器13。該第二估計器13 O2在傳感器5的輸出VO2/OUT在非線性領域變化的狀態(tài)下，為了彌補所述第一估計器12的估計輸出偏差VO2L bar的精度下降，根據(jù)與第一估計器12不同的算法，在每個控制周期中依次求出所述合計空耗時間d(＝d1+d2)后的O2傳感器5的偏差輸出VO2的估計值即所述估計偏差輸出VO2F bar。而該估計處理的算法如下所示。
由所述滑動模式控制器15生成目標空燃比KCMD，當通過后面將詳細描述的發(fā)動機控制部件8操作在發(fā)動機1中燃燒的混合氣的空燃比，使LAF傳感器4收斂于該目標空燃比KCMD時，在通過催化劑裝置3的排氣的空燃比從貧乏一側(cè)到豐富一側(cè)或從豐富一側(cè)到貧乏一側(cè)發(fā)生較大的變化的場合(該變化是包含O2傳感器5的輸出VO2/OUT的非線性領域的變化)，由O2傳感器5的偏差輸出VO2的現(xiàn)在值VO2(k)和過去值VO2(k-1)的時間系列數(shù)據(jù)構(gòu)成的所述狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))，對于與所述式(12)的切換函數(shù)σ有關的超平面σ＝0呈某種特征的變化。
即如圖5所示，如果O2傳感器5的排氣空燃比從貧乏一側(cè)向豐富一側(cè)發(fā)生大的變化，狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))，如實線e所示，從超平面σ＝0開始沿著離開其上方(σ＞0的領域)的軌跡變化。另外，如果從排氣空燃比從豐富一側(cè)向貧乏一側(cè)發(fā)生大的變化，狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))，如實線f所示，從超平面σ＝0開始沿著離開其下方(σ＜0的領域)的軌跡變化。而這樣的狀態(tài)量X的變化方法與發(fā)動機1的運行狀態(tài)等無關，大致是一定的。
著眼于與O2傳感器5的輸出VO2/OUT在非線性領域中的性能有關的所述特性，在本實施例的第二估計器13中，由模糊推理求出O2傳感器5的所述合計空耗時間d后的估計值即所述估計偏差輸出VO2F bar，該模糊推理的前件部的參數(shù)(輸入?yún)?shù))有每個控制周期的所述式(12)的切換函數(shù)σ的值σ(k)和O2傳感器5的輸出偏差VO2的現(xiàn)在值VO2(k)等兩個，該模糊推理的后件部的參數(shù)(輸出參數(shù))是每個控制周期的估計偏差輸出VO2F(k+d)bar。
另外，在本實施例中，因為滑動模式控制器15實際使用的切換函數(shù)是所述式(21)給定義的切換函數(shù)σ bar，所以所述式(12)的切換函數(shù)σ不是正確的滑動模式控制用切換函數(shù)。在此，在以下的說明中，把式(12)的函數(shù)σ稱作模糊線性函數(shù)σ。該模糊線性函數(shù)σ如前所述，與滑動模式控制用切換函數(shù)σ bar具有相同的形式，只是其變量成分不同。
在本實施例的第二估計器13的模糊推理中，關于前件部的參數(shù)(輸入?yún)?shù))即模糊線性函數(shù)σ的值σ(k)，如圖6(a)所示，設置了N(負)、Z(0)、P(正)等三個成員函數(shù)。在這種情況下，成員函數(shù)N(負)、P(正)是梯形的函數(shù)，成員函數(shù)Z(0)是三角形函數(shù)。
同樣，關于前件部的其他參數(shù)即偏差輸出VO2的值VO2(k)，如圖6(b)所示，設置了N(負)、Z(0)、P(正)等三個成員函數(shù)，它們的形狀分別為梯形、三角形和梯形。
另外，關于模糊推理的后件部的參數(shù)即估計偏差輸出VO2F bar的值VO2F(k+d)，如圖6(c)所示，設置了N(負)、Z(0)、P(正)等三個成員函數(shù)。在這種情況下，各成員函數(shù)N(負)、Z(0)、P(正)分別是只在估計偏差輸出VO2F bar的單一特定值VO2FN(＜0)、“0”、VO2FP(＞0)處適應性(成員函數(shù)的函數(shù)值)變?yōu)樽畲?＝1)的棒狀函數(shù)(所謂的單量棒狀函數(shù))。在此，與成員函數(shù)N(負)、P(正)有關的所述特定值VO2FN、VO2FP分別是與O2傳感器5的輸出VO2/OUT在飽和狀態(tài)(參考圖2)下的該輸出(一定值)對應的值。
對于圖6(a)～(c)的成員函數(shù)，在本實施例中，如圖7所示，模糊推理的模糊規(guī)則設置了九種規(guī)則。在該模糊規(guī)則中，根據(jù)前件部的模糊線性函數(shù)σ的值σ(k)是負、0、正中的任何值，后件部的估計偏差輸出VO2F(k+d)分別為負、0、正。
在如上所述設置的成員函數(shù)和模糊規(guī)則中，第二估計器13通過在模糊推理技術中眾所周知的min-max-重心法的算法，從每個控制周期中得到的模糊線性函數(shù)σ的值σ(k)和O2傳感器5的偏差輸出VO2的值VO2(k)求出所述估計偏差輸出VO2F bar。
即第二估計器13首先在各規(guī)則號i(i＝1、2、…、9)的模糊規(guī)則中，從各參數(shù)σ(k)、VO2(k)的值和各模糊規(guī)則的前件部所對應的成員函數(shù)求出相對于前件部的參數(shù)σ(k)、VO2(k)的適應性(下面，為各適應性賦予參考符號Wσ(i)、Wv(i))。例如，在圖7所示的規(guī)則號1中，把相對于參數(shù)σ(k)的適應性Wσ(1)作為該參數(shù)σ(k)的值在圖6(a)的成員函數(shù)N(負)的函數(shù)值求出。把相對于參數(shù)VO2(k)的適應性Wv(1)作為該參數(shù)VO2(k)的值在圖6(b)的成員函數(shù)N(負)的函數(shù)值求出。關于其他的規(guī)則號也是同樣的。
第二估計器13，在各規(guī)則號i(i＝1、2、…、9)的模糊規(guī)則中，把相對于前件部的各參數(shù)σ(k)、VO2(k)的適應性Wσ(i)、Wv(i)之中小的一方即min(Wσ(i)，Wv(i))作為該模糊規(guī)則中前件部的綜合適應性Wpre(i)求出。
而第二估計器13使用各模糊規(guī)則的所述適應性Wpre(i)(i＝1、2、…、9)，由以下式(25)算出作為O2傳感器5的偏差輸出VO2的所述合計空耗時間d后的估計值的估計偏差輸出VO2F(k+d)。
式25在此，在以上式(25)中，Wwpre(i)是各規(guī)則號i(i＝1、2、…、9)的模糊規(guī)則中與后件部對應的圖6(c)的成員函數(shù)(棒狀函數(shù))的函數(shù)值，Wppre(i)是與該成員函數(shù)相關的所述特定值VO2FN或“0”或VO2FP。在這種情況下，在本實施例中，后件部的成員函數(shù)N(負)、Z(0)、P(正)的函數(shù)值都是“1”，因此，Wwpre(i)＝1(i＝1、2、…、9)。另外，由圖7的模糊規(guī)則和圖6(c)的成員函數(shù)可知，對于規(guī)則號1～3的各模糊規(guī)則，Wppre(i)＝VO2FN，對于規(guī)則號4～6的各模糊規(guī)則，Wppre(i)＝0，對于規(guī)則號7～9的各模糊規(guī)則，Wppre(i)＝VO2FP。
以上所說明的算法是第二估計器13在每個控制周期中根據(jù)模糊推理求出估計偏差輸出VO2F(k+d)的算法。象這樣由第二估計器13求出的估計偏差輸出VO2F(k+d)，特別是在O2傳感器5的輸出VO2/OUT在非線性領域中變動的情況下，作為所述合計空耗時間d后的O2傳感器5的偏差輸出VO2(k+d)的估計值，精度變得比較高。
下面，就所述合成器14加以說明。
首先，根據(jù)本發(fā)明者的見解，O2傳感器5的輸出狀態(tài)有第一估計器12能算出精度較好的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar的輸出狀態(tài)(在所述目標值VO2/TARGET的附近的線性領域中變動的狀態(tài))，和第二估計器13能算出精度較好的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar的輸出狀態(tài)(在所述目標值VO2/TARGET的附近的線性領域中變動的狀態(tài))，與滑動模式控制用切換函數(shù)(在本實施例中，式(21)的σ bar)密切關聯(lián)。而當著眼于與該切換函數(shù)σ bar同種的線性函數(shù)即所述模糊線性函數(shù)σ(參考式(12))時，當所述狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))對于與該線性函數(shù)σ有關的超平面σ＝0，存在于所述圖5中帶有斜線的橢圓形狀的領域A中時，是第一估計器12的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar的精度變得良好的O2傳感器5的輸出狀態(tài)，當狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))存在于所述領域A之外時，變?yōu)榈诙烙嬈?3的估計偏差輸出VO2F(k+d)bar的的精度變得良好的O2傳感器5的輸出狀態(tài)(下面，把領域A稱作線性性能領域A)。
因此，基本上根據(jù)狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))是否存在于所述線性性能領域A中，就可以選擇在滑動模式控制器15中應使用估計偏差輸出VO2L(k+d)bar或估計偏差輸出VO2F(k+d)bar?？墒牵诰€性性能領域A的邊界狀態(tài)量X變動的狀態(tài)中，如果在滑動模式控制器15的運算處理中使用從兩個估計器12、13的估計偏差輸出VO2L bar、估計偏差輸出VO2F bar中選擇的一個，使用的估計偏差輸出的值可能會不連續(xù)地變動。
另外，如圖8所示，在設置以模糊線性函數(shù)σ的值σ(k)和O2傳感器5的偏差輸出VO2(k)為坐標成分的正交坐標軸時，所述圖5的線性性能領域A在圖8的坐標平面上變換為橢圓形狀的領域B(以下稱作橢圓領域)，所述狀態(tài)量X存在于圖5的線性性能領域A內(nèi)，與在的坐標平面上，模糊線性函數(shù)σ的值σ(k)和O2傳感器5的偏差輸出VO2(k)組合決定的該坐標平面上的點存在于橢圓領域B內(nèi)是等價的。
在此，在本實施例中，所述合成器14，如以下式(26)所示，通過在每個控制周期中，為各估計器12、13求出的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar、VO2F(k+d)bar分別賦予加權(quán)系數(shù)Cw、(1-Cw)后合成(加法)，在每個控制周期中依次求出滑動模式控制器15所使用的合成估計偏差輸出VO2(k+d)bar。
式26然后，這時合成器14按照由以下式(27)定義的橢圓函數(shù)OVAL(k)的值，由圖9的數(shù)據(jù)表設置所述加權(quán)系數(shù)Cw，使用該加權(quán)系數(shù)Cw的值進行式(26)的運算。
式27另外，式27中的a、b，如圖8所示，是橢圓領域B的邊界和各坐標軸σ(k)和VO2(k)的交點上的正值。
在這種情況下，在圖9的數(shù)據(jù)表中，OVAL(k)≤1時(這表示所述狀態(tài)量X存在于圖5的線性性能領域A中(包括邊界))，所述加權(quán)系數(shù)Cw設置為“1”，1＜OVAL(k)＜1+δ(可是，δ為小的正的值)時(這表示狀態(tài)量X存在于圖5的線性性能領域A外并靠近該領域A的地方)，設置該加權(quán)系數(shù)Cw，伴隨著OVAL(k)的值變大，使加權(quán)系數(shù)Cw的值從“1”漸漸向著“0”減小。而當1+δ≤OVAL(k)時(這表示狀態(tài)量X完全存在于圖5的線性性能領域A之外)，把該加權(quán)系數(shù)Cw設置為0。
因此，當狀態(tài)量X存在于線性性能領域A內(nèi)時，根據(jù)所述式(26)，VO2(k+d)bar＝VO2L(k+d)bar，合成器14把基于第一估計器12的估計偏差輸出C作為滑動模式控制器15的運算處理中使用的合成估計偏差輸出VO2 bar選擇輸出。另外，當狀態(tài)量X完全存在于線性性能領域A之外時，VO2(k+d)bar＝VO2F(k+d)bar，合成器14把基于第二估計器13的估計偏差輸出VO2F(k+d)bar作為滑動模式控制器15的運算處理中使用的合成估計偏差輸出VO2 bar選擇輸出。當狀態(tài)量X存在于圖5的線性性能領域A外并靠近該領域A的地方時，合成器14把基于兩個估計器12、13的估計偏差輸出VO2L bar、估計偏差輸出VO2F bar的加權(quán)平均值作為合成估計偏差輸出VO2 bar輸出。
以上說明的處理是合成器14的處理。
下面，參考圖10和圖11說明所述發(fā)動機控制部件8。
參考圖10的框圖，發(fā)動機控制部件8，作為其功能的構(gòu)成，設置了決定作為為了操作在發(fā)動機1中燃燒的混合氣的空燃比而實際使用的催化劑上游空燃比的實際使用目標空燃比RKCMD的目標空燃比選擇設置部16。
該目標空燃比選擇設置部16，在所述理想運行模式下，所述操作量生成部件7的滑動模式控制器15把按前面所述生成的目標空燃比KCMD作為實際使用目標空燃比RKCMD。而在理想運行模式以外的運行模式，例如貧乏模式下，把從發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速NE和進氣壓PB等，使用圖和數(shù)據(jù)表求出的貧乏一側(cè)的空燃比作為實際使用目標空燃比RKCMD。
發(fā)動機控制部件8還具備計算對發(fā)動機1的基本燃料噴射量Tim的基本燃料噴射量計算部17、分別計算用于修正基本燃料噴射量Tim的第一修正系數(shù)KTOTAL和第二修正系數(shù)KCMDM的第一修正系數(shù)計算部18和第二修正系數(shù)計算部19。
所述基本燃料噴射量計算部17，從發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速NE和進氣壓PB，使用預先設置的圖求出由轉(zhuǎn)速和進氣壓規(guī)定的發(fā)動機1的基本燃料噴射量(燃料供給量)，通過按照圖中未顯示的發(fā)動機1的節(jié)流閥的有效開口面積修正該基本燃料噴射量，計算基本燃料噴射量Tim。該基本燃料噴射量Tim基本上是在發(fā)動機1中燃燒的混合氣的空燃比為理論空燃比的燃料噴射量。
另外，第一修正系數(shù)計算部18求出的第一修正系數(shù)KTOTAL是考慮了發(fā)動機1的排氣回流率(發(fā)動機1的吸入空氣中所含排氣的比例)、清洗發(fā)動機1的圖中未顯示的罐時提供給發(fā)動機1的燃料清洗量、發(fā)動機1的冷卻水溫、進氣溫度，用于修正所述基本燃料噴射量Tim的。
另外，第二修正系數(shù)計算部19求出的第二修正系數(shù)KCMDM，是與所述目標空燃比選擇設置部16決定的實際使用目標空燃比RKCMD對應，考慮了基于流入發(fā)動機1的燃料的冷卻效果的吸入空氣填充效率，用于修正基本燃料噴射量Tim的。
基于第一修正系數(shù)KTOTAL和第二修正系數(shù)KCMDM的基本燃料噴射量Tim的修正是通過把第一修正系數(shù)KTOTAL和第二修正系數(shù)KCMDM與基本燃料噴射量Tim相乘進行的，由該修正得到發(fā)動機1的要求燃料噴射量Tcyl。
另外，因為本發(fā)明申請人在特開平5-79374號公報或美國專利5253630號中說明了所述基本燃料噴射量Tim、第一修正系數(shù)KTOTAL和第二修正系數(shù)KCMDM的更具體的計算方法，所以在此省略了詳細說明。
發(fā)動機控制部件8，除了所述功能的構(gòu)成還設置了通過由反饋控制調(diào)整發(fā)動機1的燃料噴射量，操作發(fā)動機1中燃燒的混合氣的空燃比的反饋控制部20，它使LAF傳感器4的輸出KACT(催化劑上游空燃比的檢測值)收斂于所述實際使用目標空燃比RKCMD。
在本實施例中，該反饋控制部20由以下部分構(gòu)成反饋控制發(fā)動機1的各汽缸的整體空燃比的全局反饋控制部21；反饋控制發(fā)動機1的每個汽缸的空燃比的局部反饋控制部22。
所述全局反饋控制部21依次求出修正所述要求燃料噴射量Tcyl(與要求燃料噴射量Tcyl相乘)反饋修正系數(shù)KFB，使LAF傳感器4的輸出KACT收斂于所述實際使用目標空燃比RKCMD。
該全局反饋控制部21中獨立設置了按照LAF傳感器4的輸出KACT與實際使用目標空燃比RKCMD的偏差，使用眾所周知的PID控制，生成作為所述反饋修正系數(shù)KFB的反饋操作量KLAF的PID控制器23；從LAF傳感器4的輸出KACT和實際使用目標空燃比RKCMD考慮到發(fā)動機1的運行狀態(tài)的變化和特性變化等，求出規(guī)定了所述反饋修正系數(shù)KFB的反饋操作量KSTR的適應控制器24(圖中稱作STR)。
在此，在本實施例中，所述PID控制器23生成的反饋操作量KLAF在LAF傳感器4的輸出KACT(空燃比的檢測值)與實際使用目標空燃比RKCMD一致的狀態(tài)下為“1”，能把該操作量KLAF原封不動地作為所述反饋修正系數(shù)KFB使用。而適應控制器24生成的反饋操作量KSTR在LAF傳感器4的輸出KACT與實際使用目標空燃比RKCMD一致的狀態(tài)下變?yōu)椤皩嶋H使用目標空燃比RKCMD”。因此，用除法處理部25把該反饋操作量KSTR除以實際使用目標空燃比RKCMD后得到的反饋操作量kstr(＝KSTR/RKCMD)能作為所述反饋修正系數(shù)KFB使用。
全局反饋控制部21用切換部26從由PID控制器23生成的反饋控制量KLAF和把適應控制器24生成的反饋操作量KSTR除以實際使用目標空燃比RKCMD后得到的反饋操作量kstr中適當?shù)剡x擇。把其中的反饋操作量KLAF或kstr作為所述反饋修正系數(shù)KFB使用，通過把該修正系數(shù)KFB使用乘以所述要求燃料噴射量Tcyl，修正該要求燃料噴射量Tcyl。另外，將在后面進一步對相關的全局反饋控制部21(特別是適應控制器24)加以說明。
所述局部反饋控制部22中設置了從LAF傳感器4的輸出KACT估計各個汽缸的實際空燃比#nA/F(n＝1、2、3、4)的觀察器27；使用PID控制分別求出各個汽缸的燃料噴射量的反饋修正系數(shù)#Nklaf的多個(汽缸個數(shù))的PID控制器28，它從觀察器27所估計出的各個汽缸的實際空燃比#nA/F消除各個汽缸的空燃比的離散。
在此如果簡而言之，觀察器27按如下方式估計各個汽缸的實際空燃比#nA/F。即從發(fā)動機1到LAF傳感器4的地方(各個汽缸的排氣集中部)的系統(tǒng)是從發(fā)動機1的各個汽缸的實際空燃比#nA/F生成用LAF傳感器4檢測的催化劑上游空燃比的系統(tǒng)。考慮了LAF傳感器4的檢測響應延遲(例如一次延遲)、相對于LAF傳感器4所檢測的催化劑上游空燃比的發(fā)動機1的每個汽缸的空燃比時間貢獻度，把該系統(tǒng)模型化。根據(jù)該模型，從LAF傳感器4使用逆運算估計各個汽缸的實際空燃比#nA/F。
另外，因為本發(fā)明申請人在特開平7-83094號公報或美國專利5531208號中詳細說明了這樣的觀察器27，所以在此省略了說明。
另外，局部反饋控制部22的各PID控制器28把LAF傳感器4的輸出KACT除以在前一個控制周期中由各PID控制器28求出的反饋修正系數(shù)#nKLAF對所有汽缸的平均值后得到的值作為各汽缸的空燃比目標值。求出這個控制周期中各個汽缸的反饋修正系數(shù)#nKLAF，使該目標值和由觀察器27求出的各個汽缸的實際空燃比#nA/F的估計值之間的偏差得以消除。
局部反饋控制部22通過把所述要求燃料噴射量Tcyl乘以全局反饋控制部21的反饋修正系數(shù)KFB后得到的值再乘以每個汽缸的反饋修正系數(shù)#nKLAF，求出各汽缸的輸出燃料噴射量#nTout(n＝1、2、3、4)。
在由發(fā)動機控制部件8中設置的各個汽缸的附著修正部29形成了各個汽缸的考慮了進氣管的壁面附著的修正后，這樣求出的各汽缸的輸出燃料噴射量#nTout被提供給圖中未顯示的發(fā)動機1的燃料噴射裝置。然后，根據(jù)形成了該附著修正的輸出燃料噴射量#nTout，進行向發(fā)動機1的各汽缸的燃料噴射。
另外，因為本發(fā)明申請人在特開平8-21273號公報或美國專利5568799號中詳細說明了所述附著修正，所以在此省略了說明。
下面說明所述全局反饋控制部21，特別是所述適應控制器24。
如前所述，全局反饋控制部21是通過反饋控制使LAF傳感器4的輸出KACT(催化劑上游空燃比的檢測值)收斂于實際使用目標空燃比RKCMD的，這時，如果只通過眾所周知的PID控制進行這樣的反饋控制，對于發(fā)動機1的運行狀態(tài)的變化和老化特性變化等動態(tài)性能變化，很難確保穩(wěn)定的控制性。
所述適應控制器24是使補償所述發(fā)動機1的動態(tài)性能變化的反饋控制成為可能的遞推公式形式的控制部件，使用提倡I.D.隨機等的參數(shù)調(diào)整規(guī)則，如圖11所示，它由設置了多個適應參數(shù)的參數(shù)調(diào)整部30和使用設置的適應參數(shù)算出所述反饋操作量KSTR的操作量計算部31構(gòu)成。
在此，如果就參數(shù)調(diào)整部30加以說明，則在隨機等調(diào)整規(guī)則中，當離散的控制對象的傳遞函數(shù)B(Z-1)/A(Z-1)的分母分子的多項式一般由以下式(28)、(29)時，如式(30)所示，參數(shù)調(diào)整部30設置的適應參數(shù)θhat(j)(j表示控制周期的次數(shù))由向量(轉(zhuǎn)置向量)表示。另外，向參數(shù)調(diào)整部30的輸入ζ(j)由式(31)表示。這種情況下，在本實施例中，全局反饋控制部21的控制對象即發(fā)動機1是一次系統(tǒng)，并且是具有三個控制周期的空耗時間dp(發(fā)動機1的燃燒周期的三個周期的時間)的機械設備，式(28)～(31)中，m＝n＝1，dp＝3，設置的適應參數(shù)為s0、r1、r2、r3、b0等五個(參考圖11)。另外，式(31)第一行和第二行中的us、ys一般分別是表示向控制對象的輸入(操作量)控制對象的輸出(控制量)，在本實施例中，所述輸入為反饋操作量KSTR，控制對象(發(fā)動機1)的輸出為所述LAF傳感器4的輸出KACT(催化劑上游空燃比的檢測值)，向參數(shù)調(diào)整部30的輸入ζ(j)由式(31)的第三行表示。
式28式29式30式31在此，所述式(30)所表示的適應參數(shù)θ hat由決定了適應控制器24的增益的數(shù)量要數(shù)b0 hat-1(j)、使用操作量表現(xiàn)的控制要素BR hat(Z-1，j)、使用控制量表現(xiàn)的控制要素S(Z-1，j)構(gòu)成，它們分別由以下式(32)～(34)表示(參考圖22的操作量計算部31的框圖)。
式32式33式34參數(shù)調(diào)整部30設置數(shù)量要素和控制要素的各系數(shù)，把它作為式(30)所表示的適應參數(shù)θ hat提供給操作量計算部31。參數(shù)調(diào)整部30使用從現(xiàn)在到過去的反饋操作量KSTR的時間系列數(shù)據(jù)和LAF傳感器4的輸出KACT算出適應參數(shù)θ hat，使該輸出與所述實際使用目標空燃比RKCMD一致。
在這種情況下，具體地說，適應參數(shù)θ hat由以下式(35)算出。
式35在同一式(35)中，Γ(j)是決定適應參數(shù)θ hat的設置速度的增益矩陣(該矩陣的次數(shù)為m+n+dp)，e*(j)表示適應參數(shù)θ hat的估計誤差，它們分別由式(36)、(37)那樣的遞推公式表示。
式36式37在此，式(37)中的“D(Z-1)”是用于調(diào)整收斂性的漸近穩(wěn)定多項式，在本實施例中D(Z-1)＝1。
另外，式(36)的λ1(j)、λ2(j)的選擇方法有漸減增益算法、可變增益算法、固定軌跡算法、固定增益算法等各種圖體的算法。在發(fā)動機1的燃料噴射或空燃比等的時變機械設備中，適合使用漸減增益算法、可變增益算法、固定軌跡算法、固定增益算法中的任何一個。
使用如前所述由參數(shù)調(diào)整部30設置的適應參數(shù)θ hat(s0、r1、r2、r3、b0)、由所述目標空燃比選擇設置部16決定的實際使用目標空燃比RKCMD，操作量計算部31由以下式(38)求出反饋操作量KSTR。圖11的操作量計算部31是用框圖表示了同一式(38)的運算。
式38另外，由式(38)求出的反饋操作量KSTR，在LAF傳感器4的輸出KACT與實際使用目標空燃比RKCMD一致的狀態(tài)下，為“實際使用目標空燃比RKCMD”。因此，如前所述，通過用除法處理部25把反饋操作量KSTR除以實際使用目標空燃比RKCMD，求出能作為所述反饋修正系數(shù)KFB使用的反饋操作量kstr。
從前面的描述可知，這樣構(gòu)筑的適應控制器24是考慮了控制對象即發(fā)動機1的動態(tài)性能變化的遞推公式形式的控制器，換言之，是為了補償發(fā)動機1的動態(tài)性能變化，用遞推公式形式記述的控制器。更具體地說，能定義為設置了遞推公式形式的適應參數(shù)調(diào)整機構(gòu)的控制器。
另外，雖然有時使用最佳調(diào)整器構(gòu)筑這種遞推公式形式的控制器，但是在這種情況下，一般不設置參數(shù)調(diào)整機構(gòu)，在補償發(fā)動機1的動態(tài)性能變化方面，具有所述結(jié)構(gòu)的適應控制器31最適合。
以上詳細描述了本實施例中采用的適應控制器24。
另外，與適應控制器24同樣是全局反饋控制部21具備的組成部分的PID控制器23，與一般的PID控制同樣，從LAF傳感器4的輸出KACT和實際使用目標空燃比RKCMD的偏差算出比例項(P項)、積分項(I項)、微分項(D項)，算出這些項的總和作為反饋操作量KLAF。在這種情況下，在本實施例中，通過使積分項(I項)的初始值為“1”，在LAF傳感器4的輸出KACT與實際使用目標空燃比RKCMD一致的狀態(tài)下，使反饋操作量KLAF為“1”，能把該反饋操作量KLAF原封不動地作為用于修正燃料噴射量的所述反饋修正系數(shù)KFB使用。另外，使用預先決定的圖從發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速NE和進氣壓PB決定比例項決定、積分項、微分項的增益。
另外，全局反饋控制部21的所述切換部26，在發(fā)動機1的冷卻水溫為低溫時、高轉(zhuǎn)速運行時、進氣壓低時等發(fā)動機1的燃燒容易變得不穩(wěn)定的情況下，以及在剛開始空燃比的反饋控制后，在與此相應的LAF傳感器4的輸出KACT由于該LAF傳感器4的響應延遲等而缺乏可靠性的情況下，把由PID控制器23求出的反饋操作量KLAF作為用于修正燃料噴射量的反饋修正系數(shù)KFB輸出。而在所述場合以外的狀態(tài)下，把由適應控制器24求出的反饋操作量KSTR除以實際使用目標空燃比RKCMD后得到的反饋操作量反饋操作量kstr作為用于修正燃料噴射量的反饋修正系數(shù)KFB輸出。這樣做的理由是因為適應控制器24在高增益控制中發(fā)揮的作用是使LAF傳感器4的輸出KACT急速向?qū)嶋H使用目標空燃比RKCMD收斂，所以在如上所述的發(fā)動機1的燃燒變得不穩(wěn)定、LAF傳感器4的輸出KACT缺乏穩(wěn)定性的情況下，如果使用適應控制器24的反饋操作量KSTR，反而會使空燃比的控制變得不穩(wěn)定。
因為，本發(fā)明申請人在特開平8-105345號公報或美國專利5558075號中詳細說明了這樣的切換部26的動作，所以在此省略了說明。
下面，詳細說明本實施例的裝置的動作。
首先，參考圖12的程序框圖，說明用于基于所述控制單元6的發(fā)動機控制部件8的發(fā)動機1的各個汽缸的輸出燃料噴射量#nTout(n＝1、2、3、4)的計算處理。發(fā)動機控制部件8在與發(fā)動機1的曲軸轉(zhuǎn)角周期(TDC)同步的控制周期中進行各個汽缸的輸出燃料噴射量#nTout的計算處理。
發(fā)動機控制部件8首先讀入含有所述LAF傳感器4和O2傳感器5的各種傳感器的輸出(步驟a)。在這種情況下，LAF傳感器4的輸出KACT和O2傳感器5的輸出VO2/OUT分別包含過去取得的數(shù)據(jù)，按時間系列保存在圖中未顯示的存儲器中。
接著，通過基本燃料噴射量計算部17，求出按照節(jié)流閥的有效開口面積對與發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速NE和進氣壓PB對應的燃料噴射量修正后得到的基本燃料噴射量Tim(步驟b)。通過第一修正系數(shù)計算部18算出與發(fā)動機1的冷卻水溫和罐的清洗量等相應的第一修正系數(shù)KTOTAL(步驟c)。
接著，發(fā)動機控制部件8進行判斷發(fā)動機1的運行模式是否為使用所述操作量生成部件7生成的目標空燃比KCMD調(diào)整燃料噴射量的理想模式的處理，分別設置用“1”、“0”表示該運行模式是否為理想運行模式的標志f/prism/on的值(步驟d)。
在所述判斷處理中，如圖13所示，判斷O2傳感器5和LAF傳感器4是否激活了(步驟d-1、d-2)。這時，當任何一個未激活時，就無法以高精度取得操作量生成部件7的處理中使用的O2傳感器5和LAF傳感器4的檢測數(shù)據(jù)。因此，發(fā)動機1的運行模式不是理想運行模式，把標志f/prism/on的值設置為“0”(步驟d-10)。
另外，判斷是否為發(fā)動機1的貧乏運行中(稀薄燃料運行中)(步驟d-3)，是否為了在發(fā)動機1起動后的催化劑裝置3的早期激活，把發(fā)動機1的點火時期控制在滯后角一側(cè)(步驟d-4)，發(fā)動機1的節(jié)流閥是否大致為全開(步驟d-5)，是否在停止對發(fā)動機1供給燃料(切斷燃料)(步驟d-6)。當這些條件中的任何一個成立時，發(fā)動機1的運行模式就不是理想運行模式，把標志f/prism/on的值設置為“0”(步驟d-10)。
分別判斷發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速NE和進氣壓是否在給定范圍內(nèi)(正常的范圍內(nèi))(步驟d-7、d-8)。這時，如果有其中任何一個不在給定范圍內(nèi)，則發(fā)動機1的運行模式就不是理想運行模式，把標志f/prism/on的值設置為“0”(步驟d-10)。
當步驟d-1、d-2、d-7、d-8的條件被滿足，并且步驟d-3、d-4、d-5、d-6的條件不成立時，發(fā)動機1的運行模式就是理想運行模式，把標志f/prism/on的值設置為“1”(步驟d-9)。
現(xiàn)在回到圖12的說明，如上所述，在設置了標志f/prism/on的值后，發(fā)動機控制部件8由目標空燃比選擇設置部16判斷標志f/prism/on的值(步驟e)，按照該標志f/prism/on的值，設置所述實際使用目標空燃比RKCMD。即發(fā)動機控制部件8的目標空燃比選擇設置部16在f/prism/on＝1時(發(fā)動機1的運行模式是理想運行模式)，讀入用操作量生成部件7生成的最新目標空燃比KCMD，把它作為實際使用目標空燃比RKCMD設置(步驟f)。另外，當發(fā)動機1的運行模式是貧乏運行模式時，即f/prism/on＝0，把實際使用目標空燃比RKCMD設置為給定值(步驟g)。在這種情況下，使用預先決定的圖等從發(fā)動機1的轉(zhuǎn)速和進氣壓決定作為實際使用目標空燃比RKCMD而設置的值。
接著，發(fā)動機控制部件8，在所述局部反饋控制部22中，基于由前面所述的觀察器27從LAF傳感器4的輸出KACT估計出的各個汽缸的實際空燃比#nA/F(n＝1、2、3、4)，由PID控制器，算出反饋修正系數(shù)#nKLAF，使各個汽缸的離散得以消除(步驟h)。由全局反饋控制部21算出反饋修正系數(shù)KFB(步驟i)。
在這種情況下，全局反饋控制部21，如上所述，從由PID控制器23求出的反饋操作量KLAF和由適應控制器24求出的反饋操作量除以目標空燃比KCMD后得到的反饋操作量kstr中，由切換部26，按照發(fā)動機1的運行狀態(tài)等，選擇反饋操作量KLAF或反饋操作量kstr(通常，選擇適應控制器24一側(cè)的反饋操作量kstr)。然后把選擇的反饋操作量KLAF或kstr作為用于修正燃料噴射量的反饋修正系數(shù)KFB輸出。
另外，在把反饋修正系數(shù)KFB從PID控制器23一側(cè)的反饋操作量KLAF切換為適應控制器24一側(cè)的反饋操作量kstr時，為了避免該修正系數(shù)KFB的突變，適應控制器24，只在該切換時的控制周期中，保持修正系數(shù)KFB為上次的修正系數(shù)KFB(＝KLAF)，求出反饋操作量KSTR。同樣，在把反饋修正系數(shù)KFB從適應控制器24一側(cè)的反饋操作量kstr切換為PID控制器23一側(cè)的反饋操作量KLAF時，PID控制器23使自身在上次的控制周期中求出的反饋操作量KLAF為上次的修正系數(shù)為KFB(＝kstr)，算出這次的修正系數(shù)KLAF。
如上所述，在算出了反饋修正系數(shù)為KFB后，由第二修正系數(shù)計算部19算出與所述步驟f或步驟g中決定的實際使用目標空燃比RKCMD相應第二修正系數(shù)KCMDM(步驟j)。
接著，發(fā)動機控制部件8通過在如上所述求出的基本燃料噴射量Tim中乘以第一修正系數(shù)KTOTAL、第二修正系數(shù)KCMDM、反饋修正系數(shù)KFB和各個汽缸的反饋修正系數(shù)#nKLAF，求出各個汽缸的輸出燃料噴射量#nTout(步驟k)。然后，由附著修正部29進行了考慮了發(fā)動機1的進氣管中燃料的壁面附著的修正后，把該各個汽缸的輸出燃料噴射量#nTout輸出到發(fā)動機1上圖中未顯示的燃料噴射裝置(步驟n)。
然后，發(fā)動機1根據(jù)各個汽缸的輸出燃料噴射量#nTout向各汽缸噴射燃料。
以上的各個汽缸的輸出燃料噴射量#nTout的計算以及與此相應的向發(fā)動機1的燃料噴射都是在與發(fā)動機1的曲軸轉(zhuǎn)角同步的周期時間中依次進行的，由此，發(fā)動機1的空燃比得到控制，使LAF傳感器4的輸出KACT(空燃比的檢測值)收斂于目標空燃比KCMD。在這種情況下，特別是作為反饋修正系數(shù)KFB，如果使用了適應控制器24一側(cè)的反饋操作量kstr，對于發(fā)動機1的運行狀態(tài)的變化和特性變化等動態(tài)特性變化，由很好的穩(wěn)定性，能使LAF傳感器4的輸出KACT迅速收斂于目標空燃比KCMD。另外，對發(fā)動機1具有的響應延遲也能恰當?shù)匮a償。
而與所述發(fā)動機1的燃料供給控制并行，控制單元6的操作量生成部件7在一定周期的控制周期中，執(zhí)行圖14的程序框圖所表示的主程序處理。
即參考圖14，操作量生成部件7首先進行判斷是否執(zhí)行自身的運算處理(生成目標空燃比KCMD的處理)的處理，設置規(guī)定了可否執(zhí)行該處理的標志f/prism/cal的值(步驟1)。另外，標志f/prism/cal的值為“0”時，表示不進行操作量生成部件7的運算處理，為“1”時，表示進行操作量生成部件7的運算處理。
所述判斷處理按圖15所示的程序流程進行。
即判斷O2傳感器5和LAF傳感器4是否激活了(步驟1-1、1-2)。這時，當任何一個未激活時，就無法以高精度取得操作量生成部件7的處理中使用的O2傳感器5和LAF傳感器4的檢測數(shù)據(jù)，因此，把標志f/prism/cal的值設置為“0”(步驟1-6)。這時，鑒定器11為了進行后面將描述的初始化，把規(guī)定了是否進行該初始化的標志f/id/reset的值設置為“1”(步驟1-7)。在在此，標志f/id/reset的值為“1”時，表示進行鑒定器11的初始化，為“0”時表示不進行鑒定器11的初始化。
另外，判斷是否為發(fā)動機1的貧乏運行中(步驟1-3)，是否為了在發(fā)動機1起動后的催化劑裝置3的早期激活，把發(fā)動機1的點火時期控制在滯后角一側(cè)(步驟d-4)。當其中的任何條件成立時，因為不進行使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂于目標值VO2/TARGET的控制，所以把標志f/prism/cal的值設置為“0”(步驟1-6)。在這時，為了進行鑒定器11的初始化，把標志f/prism/set的值設置為“1”(步驟1-7)。
然后，操作量生成部件7只在步驟1-1、1-2的條件被滿足，并且步驟1-3、1-4的條件不成立時，才把標志f/prism/cal的值設置為“1”。
回到圖14的說明，進行的所述的判斷處理后，操作量生成部件7進行判斷是否進行基于鑒定器11的所述增益系數(shù)a1、a2、b1的鑒定(更新)處理的處理，設置規(guī)定了可否執(zhí)行的標志f/id/cal的值(步驟2)。另外，當標志f/id/cal的值為“0”時，表示不進行基于鑒定器11的所述增益系數(shù)a1、a2、b1的鑒定(更新)處理，為“1”時，表示進行鑒定(更新)處理。
在該步驟2的判斷處理中，判斷發(fā)動機1的節(jié)流閥是否大致為全開，是否在停止對發(fā)動機1供給燃料(切斷燃料)。當這些條件中的任何一個成立時，因為很難恰當?shù)罔b定所述增益系數(shù)a1、a2、b1，所以把標志f/id/cal的值設置為“0”。然后，當所述任何條件都不成立時，把表示應該進行基于鑒定器11的所述增益系數(shù)a1、a2、b1的鑒定(更新)處理的標志f/id/cal設置為“1”。
接著，操作量生成部件7由所述減法處理部9、10分別算出最新的所述偏差輸出kact(k)(＝KACT(k)-FLAF/BASE)和VO2(k)(＝VO2/OUT(k)-VO2/TARGET)(步驟3)。在這種情況下，減法處理部9、10從在所述圖12的步驟a中讀入的存儲在圖中未顯示的存儲器中的LAF傳感器4的輸出KACT和O2傳感器5的輸出VO2/OUT的時間系列數(shù)據(jù)，選擇最新的數(shù)據(jù)，計算所述偏差輸出kact(k)和VO2(k)。然后，把該偏差輸出kact(k)和VO2(k)包含過去取得的數(shù)據(jù)，按時間系列保存在圖中未顯示的存儲器中。
接著，操作量生成部件7判斷在所述步驟1中設置的標志f/prism/cal的值(步驟4)。這時，當f/prism/cal＝0時，即不進行自身的運算處理時，把應在滑動模式控制器15求出的SLD操作輸入Usl(＝目標偏差空燃比kcmd)強制設置為給定值(步驟12)。在這種情況下，該給定值是例如預先決定的固定值(例如“0”)或上個控制周期中決定的SLD操作輸入Usl的值。
另外，當象這樣把SLD操作輸入Usl設置為給定值時，操作量生成部件7通過在該給定值的SLD操作輸入Usl中加上所述空燃比基準值FLAF/BASE，決定這次的控制周期中的目標空燃比KCMD(步驟13)，結(jié)束這次的控制周期的處理。
在步驟4的判斷中，當f/prism/cal＝1時，即進行操作量生成部件7的運算處理時，操作量生成部件7首先進行基于所述鑒定器11的運算處理(步驟5)。
該基于所述鑒定器11的運算處理按圖16所示的程序流程進行。
即鑒定器11首先判斷所述步驟2中設置的標志f/id/cal的值(步驟5-1)。這時，如果f/id/cal＝0，因為不進行基于鑒定器11的增益系數(shù)a1、a2、b1的鑒定處理，所以立即回到圖14的主程序中。
如果f/id/cal＝1，鑒定器11判斷與該鑒定器11的初始化有關的所述標志f/id/reset的值(它由所述步驟1設置)(步驟5-2)，如果f/id/reset＝1，就進行鑒定器11的初始化(步驟5-3)。在該初始化中，把所述鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat的值設置為預先決定的初始值(式(3)中的鑒定增益系數(shù)向量Θ的初始化)，另外，把所述式(6)中使用的矩陣P(對角矩陣)的各成分設置為預先決定的初始值。再把標志f/id/reset的值復位為“0”。
接著，鑒定器11使用現(xiàn)在的鑒定增益系數(shù)a1(k-1)hat、a2(k-1)hat、b1(k-1)hat的值和所述步驟3中在每個控制周期中算出的偏差輸出VO2以及kact的過去值的數(shù)據(jù)VO2(k-1)VO2(k-2)、kact(k-d-1)，由所述式(3)算出所述鑒定偏差VO2(k)hat(步驟5-4)。
鑒定器11由式(6)算出決定新的鑒定系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat時使用的所述向量Kθ(k)后(步驟5-5)，算出所述鑒定誤差id/e(k)(所述鑒定偏差輸出VO2 hat與實際偏差輸出的偏差。參考式(4))(步驟5-6)。
在此，雖然基本上可根據(jù)所述式(4)算出所述鑒定誤差id/e(k)，但是，在本實施例中，對把所述圖14的步驟3中在每個控制周期中算出的偏差輸出VO2和步驟5-4中在每個控制周期中算出的鑒定偏差輸出VO2 hat通過式(4)的運算得到的值(＝VO2(k)-VO2(k)hat)，再進行低通特性的濾波，求出鑒定誤差id/e(k)。
這是因為含有催化劑裝置3的排氣系統(tǒng)E的性能一般具有低通特性，所以在對所述排氣系統(tǒng)模型的增益系數(shù)a1、a2、b1進行恰當?shù)蔫b定時，應重視排氣系統(tǒng)E在低頻一側(cè)的性能。
在進行這樣的濾波時，可以對偏差輸出VO2和鑒定偏差輸出VO2 hat采用相同低通特性的濾波，也可以對偏差輸出VO2和鑒定偏差輸出VO2hat分別采用不同的濾波后，進行式(4)的運算，求出鑒定誤差id/e(k)。另外，所述濾波通過例如數(shù)字濾波的一種方法即移動平均處理進行。
接著，鑒定器11使用步驟5-6中求出的鑒定誤差id/e(k)、所述步驟5-5中算出的Kθ(k)，由所述式(5)算出新的鑒定增益系數(shù)向量Θ(k)即新的鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat(步驟5-7)。
這樣算出新的鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat后，鑒定器11進行限制處理，使該鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat(鑒定增益系數(shù)向量Θ(k)的要素)的值滿足給定條件(步驟5-8)。然后，鑒定器11為了下個控制周期的處理，用所述式(7)更新了所述矩陣P(k)后(步驟5-9)，回到圖14的主程序處理。
在這種情況下，在所述步驟5-8中，限制鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2hat、b1 hat的值的處理由以下處理構(gòu)成把鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2hat、b1 hat的組合限制為給定組合的處理(把點(a1 hat，a2 hat)限制在以a1 hat、a2 hat為成分的坐標平面上的給定領域內(nèi)的處理)；把鑒定增益系數(shù)b1 hat限制在給定范圍內(nèi)的處理。前者的處理中，當由步驟5-7中算出的鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat決定的所述坐標平面上的點(a1(k)hat，a2(k)hat)脫出該坐標平面上預先確定的給定領域時，把鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat的值強制限制為所述給定領域內(nèi)的點的值。另外，在后者的處理中，當所述步驟5-7中算出的鑒定增益系數(shù)b1(k)hat的值超出給定范圍的上限值或下限值時，把該鑒定增益系數(shù)b1(k)hat的值強制限制在該上限值或下限值。
這樣的鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat的限制處理是用來確?；瑒幽Ｊ娇刂破?5算出的SLD操作輸入Usl(目標偏差空燃比kcmd)和目標空燃比KCMD的穩(wěn)定性的。
另外，因為本發(fā)明申請人在特開平11-153051號公報或美國專利6112517號中詳細說明了這樣的鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat的限制處理的更具體的方法，所以在此省略了說明。
另外，在圖16的步驟5-7中為了求出鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat而使用的鑒定增益系數(shù)的前次值a1(k-1)hat、a2(k-1)hat、b1(k-1)hat是前次的控制周期中步驟5-8的限制處理后的鑒定增益系數(shù)的值。
以上詳細描述了圖14的步驟5中鑒定器11的運算處理。
回到圖14的說明，進行了如上所述的鑒定器11的運算處理后，操作量生成部件7決定增益系數(shù)a1、a2、b1的值(步驟6)。在該處理中，當所述步驟2中設置的標志f/id/cal的值為“1”時，即進行基于鑒定器11的增益系數(shù)a1、a2、b1的鑒定處理的情況下，作為增益系數(shù)a1、a2、b1的值，分別設置為在所述步驟5中所述由鑒定器11求出的最新鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat。另外，當f/id/cal＝0時，即不進行基于鑒定器11的增益系數(shù)a1、a2、b1的鑒定處理的情況下，增益系數(shù)a1、a2、b1的值分別設置為預先設置的給定值(例如，前次的控制周期中決定的值)。
接著，操作量生成部件7進行基于所述第一估計器12、第二估計器13和合成器14的運算處理(所述計算所述合成估計偏差輸出VO2 bar的處理)(步驟7)。該處理按圖17所示的程序流程進行。
即操作量生成部件7使用該算出的模糊線性函數(shù)σ的值σ(k)和偏差輸出VO2的這次值VO2(k)，算出所述式(27)的橢圓函數(shù)的值OVAL(k)(步驟7-2)。
接著，操作量生成部件7由所述第一估計器12算出O2傳感器5的估計偏差輸出VO2(k+d)bar(步驟7-3)。這時，第一估計器12首先使用所述步驟6中決定的增益系數(shù)a1、a2、b1(這些值基本上是所述鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat的)，根據(jù)式(9)的附項的定義算出所述式(9)中使用的系數(shù)值α1、α2、βj(j＝1、…、d)。
接著，第一估計器12使用O2傳感器5的偏差輸出VO2在現(xiàn)在的控制周期以前的時間系列數(shù)據(jù)VO2(k)、VO2(k-1)和LAF傳感器4的偏差輸出kact在現(xiàn)在的控制周期以前的時間系列數(shù)據(jù)kact(k-j)(j＝0、…、d1)、從滑動模式控制器15在每個控制周期中提供的所述目標偏差空燃比kcmd(＝SLD操作輸入Usl)的前次的控制周期以前的時間系列數(shù)據(jù)kcmd(k-j)(Usl(k-j)。j＝1，…，d2-1)、如上所述算出的系數(shù)值α1、α2、βj，由式(9)算出這次的控制周期的時刻開始的作為所述合計空耗時間d后的偏差輸出VO2的估計值的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar。
這樣進行了第一估計器12的運算處理后，操作量生成部件7由所述第二估計器13算出O2傳感器5的估計偏差輸出VO2F(k+d)(步驟7-4)。這時，第二估計器13使用O2傳感器5的偏差輸出VO2的這次值VO2(k)和所述步驟7-1中算出的模糊線性函數(shù)σ的這次值σ(k)，如上所述，求出各模糊規(guī)則中與前件部有關的適應性Wpre(i)(i＝1，2，…，9)，由所述式(25)，求出作為從這次的控制周期的時刻開始所述合計空耗時間d后的偏差輸出VO2的估計值的估計偏差輸出VO2F(k+d)bar。
接著，操作量生成部件7從在所述步驟7-2中求出的橢圓函數(shù)的值OVAL(k)根據(jù)所述圖9的數(shù)據(jù)表求出所述加權(quán)系數(shù)Cw后(步驟7-5)，由使用了該加權(quán)系數(shù)Cw的所述式(26)，算出把第一和第二估計器12、13分別在步驟7-3、7-4求出的估計偏差輸出VO2L(k+d)bar、VO2F(k+d)bar合成后得到的合成估計偏差輸出VO2(k+d)bar(步驟7-6)。
然后，操作量生成部件7對該合成估計偏差輸出VO2(k+d)bar的值進行限制處理(步驟7-7)后，回到圖14的主程序的處理。在此，步驟7-7的限制處理中，當合成估計偏差輸出VO2(k+d)bar的值超出了預先確定的上限值或低于下限值時，該處理把該合成估計偏差輸出VO2(k+d)bar的值分別強制限制為該上限值或下限值。
由上述的步驟7的處理，在每個控制周期中，算出作為所述合計空耗時間后的偏差輸出的估計值的合成估計偏差輸出VO2(k)bar。
現(xiàn)在回到圖14的說明，操作量生成部件7接著由滑動模式控制器15算出所述SLD操作輸入Usl(＝目標偏差空燃比kcmd)(步驟8)。
即滑動模式控制器15首先使用所述步驟7中由合成器14求出的合成估計偏差輸出VO2 bar的這次值和前次值的時間系列數(shù)據(jù)VO2(k+d)bar、VO2(k+d-1)bar，算出由所述式(21)定義的切換函數(shù)切換函數(shù)σ bar在所述合計空耗時間d后的值σ(k+d)bar(它相當于式(12)給定義的線性函數(shù)σ的合計空耗時間d后的估計值)。
滑動模式控制器15在所述切換函數(shù)σ bar的值σ(k+d)bar上乘以操作量生成部件7的控制周期的周期ΔT(一定周期)得到的值σ(k+d)bar·ΔT累計相加，即通過把前次的控制周期中求出的相加結(jié)果加上這次的控制周期中求出的σ(k+d)bar和周期ΔT的積σ(k+d)bar·ΔT，算出所述式(23)的∑(σ bar·ΔT)的項的運算結(jié)果積σ bar的估計值(以下用∑σ bar表示該累計值)。
接著，滑動模式控制器15使用在所述步驟7中由合成器14求出的合成估計偏差輸出VO2 bar的這次值VO2(k+d)bar和前次值VO2(k+d-1)bar、如上所述求出的切換函數(shù)σ bar的值σ(k+d)bar及其累計值∑σ bar、步驟6中決定的增益系數(shù)a1、a2、b1(這些值基本上是最新的鑒定增益系數(shù)a1(k)hat、a2(k)hat、b1(k)hat)，根據(jù)所述式(20)、(22)(23)，分別算出等價控制輸入Ueq、極限規(guī)則輸入Urch、適應規(guī)則輸入Uadp。
然后滑動模式控制器15通過把該等價控制輸入Ueq、極限規(guī)則輸入Urch、適應規(guī)則輸入Uadp相加，算出所述SLD操作輸入Usl即為了使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂于目標值VO2/TARGET所必要的對排氣系統(tǒng)E的輸入量(＝目標偏差空燃比kcmd)。
如上所述算出了SLD操作輸入Usl后，滑動模式控制器15進行判斷適應滑動模式控制的穩(wěn)定性(具體地說，是基于適應滑動模式控制的O2傳感器5的輸出VO2/OUT的控制狀態(tài)(下面，稱作SLD控制狀態(tài))的穩(wěn)定性)的處理，設置分別用值“1”、“0”表示該SLD控制狀態(tài)是否穩(wěn)定的標志f/sld/stb的值(步驟9)。
該穩(wěn)定性的判斷處理按圖18所示的程序流程進行。
即滑動模式控制器15首先計算所述步驟8中算出的切換函數(shù)σ bar的這次值σ (k+d)bar和前次值σ (k+d-1)bar的偏差Δσ bar(它相當于切換函數(shù)σ bar的變化速度)(步驟9-1)。
接著，滑動模式控制器15判斷所述偏差Δσ bar和切換函數(shù)σ bar的這次值σ (k+d)bar的乘積Δσ bar·σ(k+d)bar(它相當于關于σ bar的利龐納夫函數(shù)σ bar2的時間微分函數(shù))是否在預先決定的給定值ε(≥0)以下(步驟9-2)。
在在此，如果對所述乘積Δσ bar·σ(k+d)bar(下面，把它稱作穩(wěn)定判斷參數(shù)Pstb)加以說明，則該穩(wěn)定判斷參數(shù)Pstb的值在Pstb＞0的狀態(tài)，基本上切換函數(shù)σ bar的值是離開“0”的狀態(tài)。另外，該穩(wěn)定判斷參數(shù)Pstb的值在Pstb≤0的狀態(tài)，基本上切換函數(shù)σ bar的值是收斂于“0”或正在收斂的狀態(tài)。而一般在滑動模式控制中，為了使該控制量穩(wěn)定地收斂于目標值，切換函數(shù)的值必須穩(wěn)定地收斂于“0”。因此，基本上根據(jù)所述穩(wěn)定判斷參數(shù)Pstb的值是否在“0”下面，就能判斷所述SLD控制狀態(tài)是穩(wěn)定還是不穩(wěn)定。
可是，如果通過把穩(wěn)定判斷參數(shù)Pstb的值與“0”比較判斷SLD控制狀態(tài)的穩(wěn)定性，只要切換函數(shù)σ bar的值中含有一點噪聲，就會影響到穩(wěn)定性的判斷結(jié)果。因此，在本實施例中，所述步驟9-2中與穩(wěn)定判斷參數(shù)Pstb比較的給定值ε是比“0”大一些的正的值。
然后，在步驟9-2的判斷中，如果Pstb＞ε，則視為SLD控制狀態(tài)為不穩(wěn)定，為了在給定時間內(nèi)禁止使用了所述8中算出SLD操作輸入Usl的目標空燃比KCMD的決定，把計時器tm(倒計數(shù)計時器)的值設置為給定的初始值TM(計時器tm的起動。步驟9-4)。把所述標志f/sld/stb的值設置為“0”后(步驟9-5)，回到圖14的主程序處理。
而在所述步驟9-2的判斷中，當Pstb≤ε時，滑動模式控制器15判斷切換函數(shù)σ bar的這次值σ(k+d)bar是否在預先決定的給定范圍內(nèi)(步驟9-3)。
在這種情況下，當判斷切換函數(shù)σ bar的這次值σ(k+d)bar不在給定范圍內(nèi)時，因為該這次值σ(k+d)bar處于遠離“0”的狀態(tài)，所以SLD被視為SLD控制狀態(tài)不穩(wěn)定。因此，當在步驟9-3的判斷中，判斷切換函數(shù)σ bar的這次值σ(k+d)bar不在給定范圍內(nèi)時，視為SLD控制狀態(tài)不穩(wěn)定，與所述的場合同樣，進行步驟9-4、9-5的處理，在起動計時器tm的同時，把標志f/sld/stb的值設置為“0”。
另外，當在步驟9-3的判斷中，判斷切換函數(shù)σ bar的這次值σ(k+d)bar在給定范圍內(nèi)時，滑動模式控制器15使所述計時器tm給定時間Δtm(步驟9-6)。然后，判斷該計時器tm的值是否在“0”以下即從計時器tm起動開始是否已經(jīng)過了所述初始值TM對應的給定時間(步驟9-7)。
這時，當tm＞0時即計時器tm還在計時或時間未到時，因為從步驟9-2或步驟9-3的判斷中把SLD控制狀態(tài)判斷為不穩(wěn)定開始，還未經(jīng)過多長時間，所以SLD控制狀態(tài)容易變得不穩(wěn)定。因此，當在步驟9-7中tm＞0時，進行所述步驟9-5的處理，把所述標志f/sld/stb的值設置為“0”。
然后，當在步驟9-7中tm≤0時，即計時器tm的時間已到時，視為SLD控制狀態(tài)穩(wěn)定，把標志f/sld/stb的值設置為“1”(步驟9-8)。
根據(jù)以上的處理判斷SLD控制狀態(tài)，當判斷為不穩(wěn)定時，把標志f/sld/stb的值設置為“0”；當判斷為穩(wěn)定時，把標志f/sld/stb的值設置為“1”。
另外，以上說明的SLD控制狀態(tài)的穩(wěn)定性的判斷方法是作為例子的，也可以根據(jù)其他的方法進行穩(wěn)定性的判斷。例如，在每個比控制周期還長的給定其間中，計算各給定期間內(nèi)所述穩(wěn)定判斷參數(shù)Pstb的值變得比所述ε還大的頻度。然后，當該頻度超過預先確定的給定值時，判斷為SLD控制狀態(tài)不穩(wěn)定；在相反的情況下，判斷為SLD控制狀態(tài)穩(wěn)定。
現(xiàn)在回到圖14的說明，按如上所述設置了表示SLD控制狀態(tài)的穩(wěn)定性的標志f/sld/stb的值后，滑動模式控制器15判斷標志f/sld/stb的值(步驟10)。這時，當f/sld/stb＝1，即當SLD控制狀態(tài)被判斷為穩(wěn)定時，進行由所述步驟8算出的SLD操作輸入Usl的限制處理(步驟11)。在該限制處理中，判斷所述步驟8算出的SLD操作輸入Usl的這次值Usl(k)是否在給定的允許范圍內(nèi)，當該這次值Usl超出了該允許范圍的上限值或下限值時，分別把SLD操作輸入Usl的這次值Usl(k)強制限制為該上限值或下限值。
另外，把經(jīng)過了步驟11的限制處理的SLD操作輸入Usl(＝目標偏差空燃比kcmd)按時間系列保存到圖中未顯示的存儲器中，這是為了用于所述第一估計器12的所述運算處理。
接著，滑動模式控制器15通過把經(jīng)過了步驟11的限制處理的SLD操作輸入Usl與所述空燃比基準值FLAF/BASE相加，算出所述目標空燃比KCMD(步驟13)，結(jié)束這次的控制周期的處理。
另外，當在所述步驟10的判斷中f/sld/stb＝0時，即SLD控制狀態(tài)被判斷為不穩(wěn)定時，滑動模式控制器15把這次的控制周期中SLD操作輸入Usl的值強制設置為給定值(固定值或SLD操作輸入Usl的前次值)后(步驟12)，根據(jù)所述式(24)，算出所述目標空燃比KCMD(步驟13)，結(jié)束這次的控制周期的處理。
另外，把在步驟14中最終決定的目標空燃比KCMD按時間系列保存到圖中未顯示的存儲器中。然后，所述全局反饋控制部21等在使用由滑動模式控制器15求出的目標空燃比KCMD時(參考圖12的步驟f)，從如上所述按按時間系列保存的目標空燃比KCMD中選擇最新的。
根據(jù)以上說明的本實施例的裝置，在控制單元6的發(fā)動機1的理想運行模式中，通過操作量生成部件7，使用適應滑動模式控制的處理依次決定發(fā)動機1的目標空燃比KCMD(催化劑上游空燃比的目標值)，使催化劑裝置3的下游一側(cè)的O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂(穩(wěn)定)于目標值VO2/TARGET。控制單元6的發(fā)動機控制部件8通過把發(fā)動機1的燃料噴射量調(diào)整為使LAF傳感器4的輸出KACT收斂于目標空燃比KCMD，把催化劑上游空燃比反饋控制在目標空燃比KCMD。
由此，O2傳感器5的輸出VO2/OUT被控制收斂于目標值VO2/TARGET，與催化劑裝置3的老化、劣化無關，都能確保催化劑裝置3的最佳排氣凈化性能。
在這種情況下，當O2傳感器5的偏差VO2的狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))在所述圖5的線性性能領域A中時，即O2傳感器5的輸出VO2/OUT對于氧濃度或排氣中的空燃比幾乎呈線性變化的狀態(tài)下，滑動模式控制器15為了算出目標空燃比KCMD而使用的O2傳感器5的合成估計偏差輸出VO2 bar是所述第一估計器12根據(jù)基于排氣系統(tǒng)模型等的算法算出的估計偏差輸出VO2L。另外，當狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))在所述圖5的線性性能領域A之外時，即O2傳感器5的輸出VO2/OUT對于氧濃度或排氣中的空燃比呈非線性變化的狀態(tài)下，基本上合成估計偏差輸出VO2 bar是所述第二估計器13根據(jù)模糊推理的算法算出的估計偏差輸出VO2F。
因此，無論O2傳感器5的輸出狀態(tài)或排氣中的空燃比的狀態(tài)如何，都能確保作為每個控制周期的所述合計空耗時間d后O2傳感器5的偏差輸出VO2的估計值的所述合成估計偏差輸出VO2 bar的精度良好。因此，在發(fā)動機1的理想運行狀態(tài)下，總能恰當?shù)匮a償排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1和所述空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間d2的影響，能快速且穩(wěn)定地進行使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂于目標值VO2/TARGET的控制。例如，無論是剛從貧乏運行模式過渡到理想運行模式后、停止供給燃料之后的狀態(tài)等、還是O2傳感器5的輸出VO2/OUT大大偏離于目標值VO2/TARGET時，都能快速且穩(wěn)定地進行向目標值VO2/TARGET收斂的控制。
另外，根據(jù)狀態(tài)量X＝(VO2(k)，VO2(k-1))是否存在于由與滑動模式控制器15的處理中使用的切換函數(shù)σ bar對應的模糊線性函數(shù)σ決定的所述線性性能領域A中(參考圖5)(這與所述橢圓函數(shù)的值OVAL是否在“1”以下等價)，決定作為兩個估計器12、13的估計偏差輸出VO2Lbar、VO2F bar的合成估計偏差輸出VO2 bar的選擇形態(tài)或規(guī)定了作為兩個估計器12、13的估計偏差輸出VO2L bar、VO2F bar的合成值的合成估計偏差輸出VO2 bar的生成形態(tài)的條件。因此，兩個估計器12、13的估計偏差輸出VO2L bar、VO2F bar，在適合各自的精度特性的最佳條件下，能作為合成估計偏差輸出VO2在滑動模式控制器15的處理(目標空燃比KCMD的計算處理)中使用。結(jié)果，該滑動模式控制器15生成的目標空燃比KCMD最適合使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂于目標值VO2/TARGET。
所述合成器14求出的合成估計偏差輸出VO2 bar基本上是兩個估計器12、13的估計偏差輸出VO2L bar、VO2F bar中的一個的值，但是當所述狀態(tài)量X存在于線性性能領域A的邊界附近時，按照橢圓函數(shù)的值OVAL可變地設置所述加權(quán)系數(shù)Cw，是把兩個估計偏差輸出VO2L bar、VO2F bar合成后得到的合成值。因此，當狀態(tài)量X在線性性能領域A的邊界附近變化時的合成估計偏差輸出VO2 bar的值不會急變，而且能提高對O2傳感器5的輸出VO2/OUT的控制的穩(wěn)定性。
另外，在第二估計器13的模糊推理中，因為在使用min-max-重心法的同時，由棒狀函數(shù)設置與后件部的參數(shù)VO2F bar有關的成員函數(shù)，所以能根據(jù)簡單的模糊推理算法，求出估計偏差輸出VO2F bar。
關于第一估計器12，根據(jù)排氣系統(tǒng)E的性能狀態(tài)，由鑒定器11實時鑒定排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)即a1、a2、b1，使用該鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat算出估計偏差輸出L bar，因此，特別是在O2傳感器5的線性領域中的估計偏差輸出L bar精度高。結(jié)果，能提高使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂于目標值VO2/TARGET的控制的穩(wěn)定性。
下面，就本發(fā)明的實施例2加以說明。另外，在本實施例中，因為在結(jié)構(gòu)上與所述實施例1同樣，只是所述第一估計器12的運算處理等的一部分運算處理與所述實施例1不同，所以不但使用與所述實施例1同樣的參考符號進行說明，而且省略了對相同部分的說明。
在所述實施例1中，為了補償把排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1和空燃比操作系統(tǒng)(發(fā)動機1和發(fā)動機控制部件8構(gòu)成的系統(tǒng))的空耗時間d2相加得到的合計空耗時間d的影響，分別由第一估計器12和第二估計器13算出該合計空耗時間d后O2傳感器5的估計偏差輸出VO2L bar、VO2F bar。
可是，當與排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1相比空燃比操作系統(tǒng)的空耗時間d2很小時，可以只考慮排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1，在各個控制周期中由分別由第一估計器12和第二估計器13求出該空耗時間d1后的O2傳感器5的偏差輸出VO2的估計值VO2L(k+d)bar、VO2F(k+d)bar，與所述實施例同樣，使用由合成器14把這些估計值(以下稱作第二估計偏差輸出)VO2L(k+d)bar、VO2F(k+d)bar合成后得到的合成估計偏差輸出VO2(k+d1)bar，由滑動模式控制器15算出目標空燃比KCMD。本實施例中，求出這樣的第二估計偏差輸出VO2L(k+d1)bar、VO2F(k+d1)bar，進行使O2傳感器5的輸出VO2/OUT收斂于目標值VO2/TARGET的控制。
在這種情況下，所述第一估計器12使用把所述式(9)的“kcmd”和“d”分別置換為“kact”和“d1”的式(39)，與所述實施例同樣，在每個控制周期中依次算出作為O2傳感器5的偏差輸出VO2在空耗時間d1后的估計值的第二估計輸出VO2L(k+d)bar。
式39另外，該式(39)是可以從式(1)得到的式。另外，作為該式(39)的運算中必要的增益系數(shù)a1、a2、b1，與所述實施例1同樣，使用由所述鑒定器11求出的鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat。
另外，關于所述第二估計器13，它的模糊推理的算法(min-max-重心法的算法)、模糊規(guī)則(參考圖7)、和與后件部有關的成員函數(shù)9(參考圖6(c))與所述實施例的場合相同。可是，在這種情況下，關于與前件部的參數(shù)σ(k)、VO2(k)分別有關的成員函數(shù)(N(負)、Z(0)、P(正)等三個函數(shù))，雖然在圖中省略了，但是其形狀(具體地說，各成員函數(shù)的位置、梯形形狀、三角形狀的傾斜部分的斜度)與所述實施例1的場合有一些不同。在這種情況下，這些成員函數(shù)的具體設置，可以基于試驗和仿真進行，使基于模糊推理的第二估計偏差輸出VO2F(k+d1)bar以良好的精度與O2傳感器5的非線性領域的性能的空耗時間d1后的實際偏差輸出VO2(k+d1)一致。
然后，在本實施例中，所述合成器14，從第一和第二估計器12、13根據(jù)上述算法分別求出的第二估計偏差輸出第二估計偏差輸出VO2L(k+d1)bar、VO2F(k+d1)bar，與所述實施例1完全同樣，算出合成估計偏差輸出VO2(k+d1)。即合成器14根據(jù)把所述式(26)的“d”置換為“d1”的式算出合成估計偏差輸出VO2(k+d1)。
另外，所述滑動模式控制器15根據(jù)把所述式(20)～(23)的“d”置換為“d1”的式，在每個控制周期中求出等價控制輸入Ueq、極限規(guī)則輸入Urch、適應規(guī)則輸入Uadp，通過把這些值相加得到的目標偏差空燃比kcmd(＝SLD操作輸入Usl)加上所述空燃比基準值FLAF/BASE，求出目標空燃比KCMD。由此，能求出補償了排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1的影響的目標空燃比KCMD。
關于以上說明以外的處理，與所述實施例1的完全一樣。有關的本實施例的裝置也能取得與所述實施例1同樣的效果。
另外，本發(fā)明并不局限于以上說明的實施例1和實施例2，還可以有各種變形例。
例如，分別求出了所述合計空耗時間d后O2傳感器5的輸出或偏差輸出的估計值、或排氣系統(tǒng)E的空耗時間d1后O2傳感器5的輸出或偏差輸出的估計值的第一和第二估計器12、13可以分別使用與所述實施例1和實施例2不同的算法，求出所述估計值。各估計器12、13的算法只要是能分別在O2傳感器5的彼此不同的特定輸出狀態(tài)中求出精度較好的估計值的算法就可以了。
也可以用更多的估計器(例如3個、4個)算出所述合計空耗時間d或空耗時間d1后的估計值，從其中選擇一個或使用將它們合成后得到的值求出目標空燃比KCMD。
另外，使用了合計空耗時間d或空耗時間d1后的估計值的目標空燃比KCMD的計算處理可以由不含適應規(guī)則(適應算法)的通常的滑動模式控制進行，也可以使用滑動模式控制以外的反饋控制處理。
另外，催化劑裝置的下游的排氣傳感器也可以是O2傳感器5以外的排氣傳感器(例如NOx傳感器、HC傳感器、CO傳感器)。關于在這種情況下，計算所述合計空耗時間d或空耗時間d1后的排氣傳感器的輸出的估計值數(shù)據(jù)的各估計器的算法和估計器的個數(shù)，可以在考慮了該排氣傳感器的輸出特性后選擇、設置。
另外，在所述實施例1和實施例2中，雖然以把發(fā)動機1的排氣系統(tǒng)E作為機械設備的系統(tǒng)為例進行了說明，但是本發(fā)明的機械設備的控制裝置和控制方法并不局限于所述實施例。
在圖19中，32為機械設備，由節(jié)流閥33(調(diào)節(jié)器)能調(diào)整流量的堿液被輸入到該機械設備32中。然后該機械設備32在提供的堿液中注入酸性液，把它通過攪拌器34攪拌后得到的混合液輸出。
本實施例的控制裝置控制輸入到機械設備32中的的堿液的流量，使這樣的機械設備32輸出的混合液(堿液和酸性液的混合液)的pH變?yōu)樗Ｍ膒H(例如，相當于中性的pH值)。為了實現(xiàn)該控制，它具有以下結(jié)構(gòu)。
即本實施例控制裝置具備在機械設備32的輸出一側(cè)檢測該機械設備32的輸出即所述混合液的pH時應該設置的作為檢測部件的pH傳感器35；在機械設備32的輸入一側(cè)檢測該機械設備32的輸入即堿液的流量時應該設置的流量傳感器36；根據(jù)pH傳感器35和流量傳感器36各自的輸出V1/OUT、V2/OUT進行后面將描述的運算處理的控制單元37。
另外，本實施例中的pH傳感器35例如與實施例1和實施例2中的氧濃度傳感器同樣，其輸出特性為輸出V1/OUT對于含有作為目標值的pH值的比較小的范圍的pH值幾乎呈線性變化，在脫出該小的范圍的pH值中，它變得飽和，成為一定的輸出。
控制單元37由微型計算機等構(gòu)成，它具備以下部分把pH傳感器35的輸出V1/OUT和其目標值V1/TARGET(它相當于所述混合液的目標pH)的偏差V1(＝V1/OUT-V1/TARGET)作為表示pH傳感器35的輸出的數(shù)據(jù)而計算的減法處理部38(下面，把偏差V1稱作pH傳感器35的偏差輸出)；把流量傳感器36的輸出V2/OUT和給定基準值V2/REF(可以任意設置它)的偏差V2(＝V2/OUT-V2/REF)作為流量傳感器36的輸出而計算的減法處理部39(下面，把偏差V2稱作流量傳感器36的偏差輸出V2)；根據(jù)所述偏差輸出V1、V2，把為了使pH傳感器35的輸出V1/OUT收斂于其目標值V1/TARGET應提供給機械設備32的堿液的目標流量作為規(guī)定了向機械設備32的輸入的操作量而決定的操作量生成部件40；反饋控制所述節(jié)流閥33的動作量，使流量傳感器36的輸出與目標流量V2CMD一致的閥控制部件(調(diào)節(jié)器控制部件)。
另外，在以下的說明中，把相對于所述目標流量V2CMD的所述基準值V2/REF的偏差(＝V2CMD-V2/REF)稱作目標偏差流量v2cmd(它對應于所述實施例中的目標偏差空燃比kcmd對應)。另外，把節(jié)流閥33和閥控制部件41組合后得到的系統(tǒng)即從目標流量V2CMD生成流量傳感器36檢測的流量的堿液的系統(tǒng)稱作流量操作系統(tǒng)。該流量操作系統(tǒng)與所述實施例中的空燃比操作系統(tǒng)對應，它相當于本發(fā)明的實施例2中的輸入操作系統(tǒng)。
所述操作量生成部件40與所述實施例1的操作量生成部件7同樣，作為其功能的構(gòu)成設置了圖中省略了的鑒定器、第一和第二估計器、合成器、滑動模式控制器。本實施例中的操作量生成部件40的鑒定器、第一估計器使用例如分別把所述式(1)的VO2、kact置換為所述偏差輸出V1、V2后得到的機械設備32的模型和分別把所述式(2)的kact、kcmd置換為所述偏差輸出V2、目標偏差流量v2cmd后得到的所述流量操作系統(tǒng)的模型，進行與所述實施例1的操作量生成部件7的鑒定器11和估計器12同樣的運算處理。
即本實施例中的操作量生成部件40計算機械設備32的模型參數(shù)的鑒定值(它與所述實施例中鑒定增益系數(shù)a1 hat、a2 hat、b1 hat對應)，計算機械設備32中存在的空耗時間和流量操作系統(tǒng)中存在的空耗時間之和即合計空耗時間后的pH傳感器35的偏差輸出V1的估計值(它與所述實施例中的估計偏差輸出VO2L bar對應)。在這種場合機械設備32的模型中空耗時間的設置值可以通過實驗等設置為機械設備32的空耗時間以上的時間(例如一定值)。另外，可以考慮節(jié)流閥33的動作特性，通過實驗把流量操作系統(tǒng)中的空耗時間的設置值定為流量操作系統(tǒng)的實際空耗時間以上的時間(例如一定值)。
另外，操作量生成部件40的第二估計器根據(jù)與所述實施例中的第二估計器13同樣構(gòu)筑的模糊推理的算法(min-max-重心法的算法)，計算所述合計空耗時間后的pH傳感器35的偏差輸出V1的估計值(它與所述實施例1中估計偏差輸出VO2F bar對應)。在這種情況下，模糊推理的模糊規(guī)則，例如可以和所述實施例中的相同，另外，與后件部的參數(shù)(pH傳感器35的偏差輸出V1的估計值)有關的成員函數(shù)，能與所述實施例同樣由N(負)、Z(0)、P(正)等三種棒狀函數(shù)設置。另外，與前件部的參數(shù)(相當于所述實施例1中模糊線性函數(shù)σ的線性函數(shù)的值和該偏差輸出的值)有關的成員函數(shù)基本上也能由N(負)、Z(0)、P(正)等三種三角形狀或梯形形狀的函數(shù)設置。可以考慮pH傳感器35的輸出特性，通過實驗確定這些成員函數(shù)的具體形狀。
另外，操作量生成部件40的合成器，與所述實施例完全同樣，由基于兩個估計器的估計值的加權(quán)合成生成該估計值的合成值(它相當于所述實施例中合成估計偏差輸出VO2 bar)。
然后，操作量生成部件40的滑動模式控制器使用所述合成值，通過進行與所述實施例1完全同樣的運算處理(適應滑動模式控制的處理)，算出所述目標流量V2CMD(它與所述實施例中的目標空燃比KCMD對應)。
并且，所述閥控制部件41，例如與所述實施例1的全局反饋控制部21同樣，通過圖中未顯示的PID控制器或適應控制器等，反饋控制節(jié)流閥33的動作，使流量傳感器36的輸出V2/OUT(檢測流量)與所述目標流量V2CMD一致。
根據(jù)這樣的本實施例的裝置，即使沒掌握提供給機械設備32的堿液pH、在機械設備32與該堿液混合的酸性液的pH、該酸性液的流量，與干擾的影響和機械設備32的空耗時間、流量操作系統(tǒng)的空耗時間的影響以及pH傳感器35的輸出狀態(tài)無關，也能高速且穩(wěn)定地把pH傳感器35的的輸出V1/OUT即機械設備32生成的混合液的pH控制在所希望的pH。
并且，在本實施例的機械設備的控制裝置中，雖然補償了機械設備32的空耗時間和流量操作系統(tǒng)的空耗時間兩者的空耗時間的影響，但是當后者的空耗時間相對于前者的空耗時間十分小時，與所述實施例2同樣，可以由兩個估計器求出機械設備32的空耗時間后pH傳感器35的偏差輸出V1的估計值，用由合成器把該值合成后得到的合成值，由滑動模式控制器生成所述目標流量V2CMD。
而且，在本實施例的機械設備的控制裝置中，與關于所述實施例1和實施例2說明了的變形例相同，也可以有各種變形例。
而且，在本實施例的機械設備的控制裝置中，例如也可以把機械設備32和節(jié)流閥33組合后得到的系統(tǒng)作為機械設備，從而構(gòu)筑控制系統(tǒng)。[式1]VO2(k+1)＝a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+b1·kact(k-d1)(1)[式2]kact(k)＝kcmd(k-d2) (2)[式3]VO^2(k)=a^1(k-1)·VO2(k-1)+a^2(k-1)·VO2(k-2)+b^1(k-1)·kact(k-d1-1)]]>＝ΘT(k-1)·ξ(k) (3)但是ΘT(k)=[a1^(k)a2^(k)b1^(k)]]]>ξT(k)＝[VO2(k-1)VO2(k-2)kact(k-d1-1)][式4]id/e(k)=VO2(k)-VO^2(k)----(4)]]>[式5]Θ(k)＝Θ(k-1)+Kθ(k)·id/e(k)(5)[式6]Kθ(k)=P(k-1)·ξ(k)1+ξT(k)·P(k-1)·ξ(k)---(6)]]>[式7]P(k)=1λ1(k)·[1-λ2(k)·P(k-1)·ξ(k)·ξT(k)λ1(k)+λ2(k)·ξT(k)·P(k-1)·ξ(k)]·P(k-1)----(7)]]>(其中，I表示單位行列)[式8] VO2(k+1)＝a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+b1·kcmd(k-d1-d2)＝a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+b1·kcmd(k-d) (8)[式9]VO2L‾(k+d)=a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+Σj=1dβj·kcmd(k-j)----(9)]]> [式10]VO2L(k+d)＝a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+Σj=1d2-1βj·kcmd(k-j)+Σi=0d-d2βi+d2·kact(k-i)]]>＝a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)Σj=1d2-1βj·kcmd(k-j)+Σi=0d1βi+d2·kact(k-i)----(10)]]>[式11]VO2L‾(k+d)=a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+Σj=0d-1βj+1·kact(k-j)----(11)]]>[式12] σ(k)＝s1·VO2(k)+s2·VO2(k-1)＝S·X(但是S＝[s1 s2]， [式13]-1<s2s1<1]]>(s1＝1時-1＜s2＜1)(13)[式14] Usl＝Ueq+Urch+Uadp (14)[式15] Ueq(k)＝-(S·B)-1·{S·(A-I)}·X(k+d)=-1s1·b1·{[s1·(a1-1)+s2]·VO2(k+d)]]>+(s1·a2-s2)·VO2(k+d-1)}(15)[式16] Urch(k)＝-(S·B)-1·F·σ(k+d)=-1s1·b1·F·σ(k+d)----(16)]]>[式17] 0＜F＜2(最好是0＜F＜1) (17)[式18]Uadp(k)=-(S·B)-1·G·Σi=0k+d(σ(i)·ΔT)]]>=-1s1·b1·G·Σi=0k+d(σ(i)·ΔT)----(18)]]>[式19]G=J·2-FΔT]]>(但是、0＜J＜2)(19)[式20]Ueq(k)=-1s1·b1{[s1·(a1-1)+s2]·VO2‾(k+d)]]>+(s1·a2-s2)·VO2(k+d-1)} (20)[式21]σ(k)＝s1·VO2(k)+s2·VO2(k-1)(21)[式22]Urch(k)=-1s1·b1·F·σ-(k+d)----(22)]]>[式23]Uadp(k)=-1s1·b1·G·Σi=0k+d(σ-(i)·ΔT)----(23)]]>[式24]KCMD(k)＝Usl(k)+FLAF/BASE＝Ueq(k)+Urch(k)+Uadp(k)+FLAF/BASE(24)[式25]VO2F‾(k+d)=Σi=19Wpre(i)·Wwpre(i)·Wppre(i)Σi=19Wpre(i)·Wwpre(i)----(25)]]>[式26]VO2(k+d)＝Cw·VO2L(k+d)+(1-Cw)·VO2F(k+d) (26)[式27]OVAL(k)=σ(k)2a2+VO2(k)2b2----(27)]]>[式28]A(Z-1)＝1+a1Z-1+----------------------+anZ-n(28)[式29]B(Z-1)＝b0+b1Z-1+---------------------+bmZ-m(29)[式30]θ^T(j)=[bo^(j),BR^(Z-1,j),S^(Z-1,j)]]]>＝[b0(j)，r1(j)，------，rm+dp-1(j)，s0(j)-----，sn-1(j)]＝[b0(j)，r1(j)，r2(j)，r3(j)，s0(j)](30)[式31]ζT(j)＝[us(j)………us(j-m-dp+1)，ys(j)，………ys(j-n+1)]＝[us(j)，us(j-1)，us(j-2)，us(j-3)，ys(j)]＝[KSTR(j)，KSTR(j-1)，KSTR(j-2)，KSTR(j-3)，KACT(j)](31)[式32]bo^-1(j)=1bo----(32)]]>[式33]B^R(Z-1,j)=r1Z-1+r2Z-2+······+rm+dp-1Z-(n+dp-1)---(33)]]>＝r1Z-1+r2Z-2+r3Z-3[式34]S^(Z-1,j)=s0+s1Z-1+······+sn-1Z-(n-1)----(34)]]>＝S0[式35] [式36] 但是、0＜λ1(j)≤1，0≤λ2(j)＜2，Γ(0)＞0(36)[式37] [式38]KSTR(j)=1b0·[RKCMD(j)-S0·KACT(j)-r1·KSTR(j-1)]]>-r2·KSTR(j-2)-r3·KSTR(j-3)](38)[式39]VO2L‾(k+d1)=a1·VO2(k)+a2·VO2(k-1)+Σj=1d1βj·kact(k-j)----(39)]]>但是、
權(quán)利要求
1.一種機械設備控制裝置，包括從給定的輸入生成給定的輸出的機械設備；檢測所述機械設備的輸出的檢測部件；為了使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值而依次生成用于操作所述向機械設備的輸入的操作量的操作量生成部件；其特征在于包括至少使用該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)，利用相互不同的算法，依次生成表示所述機械設備具有的空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)的多個估計部件；所述操作量生成部件根據(jù)給定條件，選擇使用所述多個估計部件分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值，或使用把該多個估計部件的數(shù)據(jù)分別表示的估計值以基于給定條件的形態(tài)合成后得到的估計值，來生成所述操作量。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述操作量生成部件具有求出把所述多個估計部件分別生成的數(shù)據(jù)所表示的估計值加權(quán)合成后得到的合成估計值的部件，通過按照所述給定條件，可變地設置與各估計部件的估計值有關的加權(quán)系數(shù)，求出含有所述各估計部件的估計值的所述合成估計值，使用該求出的合成估計值來生成所述操作量。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述操作量生成部件利用適應控制的處理來生成所述操作量。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述操作量生成部件利用滑動模式控制的處理來生成所述操作量。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述給定條件是基于所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的條件。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述給定條件是把所述檢測部件輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分，同時把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)來決定的給定的線性函數(shù)值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值組合的條件。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述切換函數(shù)是把所述檢測部件的輸出與所述目標值的偏差的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的線性函數(shù)；所述給定的線性函數(shù)是把與其變量成分有關的系數(shù)值設定為與所述切換函數(shù)的變量成分有關的系數(shù)值相同的線性函數(shù)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述組合的條件包含所述線性函數(shù)的值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的組合，是否存在于在以這兩個值為坐標成分的坐標平面上預先決定的給定領域中的條件。
9.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3、5中任意1項所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述所述向機械設備的輸入是由所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述所述向機械設備的輸入是由所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
11.根據(jù)權(quán)利要求6～8中任意1項所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
12.根據(jù)權(quán)利要求1～8中任意1項所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述多個估計部件包括設定所述機械設備是從所述輸入通過響應延遲元件和時滯元件生成所述檢測部件輸出的系統(tǒng)，用根據(jù)反映該機械設備性能的預先決定的該機械設備的模型來構(gòu)筑的算法，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件。
13.根據(jù)權(quán)利要求9所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計部件包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件生成所述氧濃度傳感器的輸出的系統(tǒng)，用基于應該反映該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計部件包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件生成所述氧濃度傳感器的輸出的系統(tǒng)，用基于應該反映該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件。所述第二估計部件的模糊推理的算法是把所述氧濃度傳感器的輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)決定的給定線性函數(shù)的值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計部件包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件生成所述氧濃度傳感器的輸出的系統(tǒng)，用基于應該反映該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件；所述第二估計部件的模糊推理的算法是把所述給定線性函數(shù)的值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法構(gòu)筑的算法。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法構(gòu)筑的算法。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的機械設備的控制裝置，其特征在于包括檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的空燃比傳感器；使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)，依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)值的鑒定部件；所述第一估計部件的算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和由所述鑒定部件鑒定的所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
19.根據(jù)權(quán)利要求14所述的機械設備的控制裝置，其特征在于包括檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的空燃比傳感器；使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)的值的鑒定部件；所述第一估計部件的算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和由所述鑒定部件鑒定的所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的機械設備的控制裝置，其特征在于包括檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的空燃比傳感器；使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)值的鑒定部件。所述第一估計部件的算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和由所述鑒定部件鑒定的所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
21.一種機械設備的控制裝置，包括從給定的輸入生成給定的輸出的機械設備；生成向該機械設備的輸入的促動器；檢測所述機械設備的輸出的檢測部件；為了使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值，依次生成用于操作所述向機械設備的輸入的操作量的操作量生成部件；按照該操作量控制所述促動器的動作，操作所述向機械設備的輸入的促動器控制部件；其特征在于包括至少使用所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)，用相互不同的算法依次生成表示所述機械設備具有的空耗時間與由所述發(fā)動機控制部件和促動器構(gòu)成的輸入操作系統(tǒng)的空耗時間相加得到的合計空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)的多個估計部件；所述操作量生成部件根據(jù)給定條件，選擇使用所述多個估計部件分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值，或使用把該多個估計部件的數(shù)據(jù)分別表示的估計值以基于給定條件的形態(tài)合成后得到的估計值，來生成所述操作量。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述操作量生成部件具有求出把所述多個估計部件分別生成的數(shù)據(jù)所表示的估計值加權(quán)合成后得到的合成估計值的部件；通過按照所述給定條件，可變地設置與各估計部件的估計值有關的加權(quán)系數(shù)，來求出含有所述各估計部件的估計值的所述合成估計值，并使用該求出的合成估計值來生成所述操作量。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述操作量生成部件通過適應控制的處理來生成所述操作量。
24.根據(jù)權(quán)利要求21所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述操作量生成部件通過滑動模式控制的處理來生成所述操作量。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述給定條件是基于所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的條件。
26.根據(jù)權(quán)利要求24所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述給定條件是在把所述檢測部件輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)來決定的給定的線性函數(shù)值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值組合的條件。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述切換函數(shù)是把所述檢測部件的輸出與所述目標值的偏差的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的線性函數(shù)；所述給定的線性函數(shù)是把與其變量成分有關的系數(shù)值設定為與所述切換函數(shù)的變量成分有關的系數(shù)值相同的線性函數(shù)。
28.根據(jù)權(quán)利要求26所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述組合的條件包括所述線性函數(shù)的值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的組合是否存在于在以這兩個值為坐標成分的坐標平面上預先決定的給定的領域中的條件。
29.根據(jù)權(quán)利要求21、22、23、25中任意1項所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由作為所述促動器的所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
30.根據(jù)權(quán)利要求24所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由作為所述促動器的所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
31.根據(jù)權(quán)利要求26～28中的任意1項所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由作為所述促動器的所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
32.根據(jù)權(quán)利要求21～28中任意1項所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述多個估計部件包括設定所述機械設備是從所述輸入通過響應延遲元件和時滯元件生成所述檢測部件輸出的系統(tǒng)，設定表現(xiàn)該機械設備性能的預先決定的該機械設備模型和所述輸入操作系統(tǒng)是從所述操作量通過時滯元件生成所述向機械設備的輸入的系統(tǒng)，利用根據(jù)反映該輸入操作系統(tǒng)性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)模型來構(gòu)筑的算法，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件。
33.根據(jù)權(quán)利要求29所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計部件包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件來生成所述氧濃度傳感器輸出的系統(tǒng)，設定表現(xiàn)該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型和所述輸入操作系統(tǒng)是從所述操作量通過時滯元件生成進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的系統(tǒng)，利用根據(jù)反映該輸入操作系統(tǒng)性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件。
34.根據(jù)權(quán)利要求30所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計部件包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件來生成所述氧濃度傳感器輸出的系統(tǒng)，設定表現(xiàn)該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型和所述輸入操作系統(tǒng)是從所述操作量通過時滯元件生成進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的系統(tǒng)，利用根據(jù)反映該輸入操作系統(tǒng)性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件；所述第二估計部件的模糊推理的算法是在把所述氧濃度傳感器的輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)決定的給定線性函數(shù)的值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計部件包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件來生成所述氧濃度傳感器輸出的系統(tǒng)，設定表現(xiàn)該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型和所述輸入操作系統(tǒng)是從所述操作量通過時滯元件生成進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的系統(tǒng)，利用根據(jù)反映該輸入操作系統(tǒng)性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件；所述第二估計算法是把所述給定的線性函數(shù)值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
36.根據(jù)權(quán)利要求34所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法來構(gòu)筑的算法。
37.根據(jù)權(quán)利要求35所述的機械設備的控制裝置，其特征在于所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法來構(gòu)筑的算法。
38.根據(jù)權(quán)利要求33所述的機械設備的控制裝置，其特征在于包括檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的空燃比傳感器；使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)來依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)值的鑒定部件；所述第一估計部件的算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和由所述鑒定部件鑒定的所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
39.根據(jù)權(quán)利要求34所述的機械設備的控制裝置，其特征在于包括檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的空燃比傳感器；使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)來依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)值的鑒定部件；所述第一估計部件的算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和由所述鑒定部件鑒定的所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
40.根據(jù)權(quán)利要求35所述的機械設備的控制裝置，其特征在于包括檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的空燃比傳感器；使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)來依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)值的鑒定部件；所述第一估計部件的算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和由所述鑒定部件鑒定的所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
41.一種機械設備的控制方法，由檢測部件檢測從給定的輸入生成給定的輸出的機械設備的輸出，為了使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值而依次生成用于操作所述向機械設備的輸入的操作量；其特征在于至少使用該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)，用相互不同的多個估計算法依次生成表示所述機械設備具有的空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)；按照給定條件，選擇使用所述由該多個估計算法分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值，或使用把由該多個估計算法生成的數(shù)據(jù)分別表示的估計值以基于給定條件的形態(tài)合成后得到的估計值，來生成所述操作量。
42.根據(jù)權(quán)利要求41所述的機械設備的控制方法，其特征在于包括求出把所述多個估計算法分別生成的數(shù)據(jù)所表示的估計值加權(quán)合成后得到的合成估計值的步驟，并且，在該步驟中，通過按照所述給定條件，可變地設置與基于各估計算法的估計值有關的加權(quán)系數(shù)，求出含有基于所述各估計算法的估計值的所述合成估計值；使用該求出的合成估計值來生成所述操作量。
43.根據(jù)權(quán)利要求41所述的機械設備的控制方法，其特征在于通過適應控制的處理來生成所述操作量。
44.根據(jù)權(quán)利要求41所述的機械設備的控制方法，其特征在于通過滑動模式控制的處理來生成所述操作量。
45.根據(jù)權(quán)利要求41所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述給定條件是基于所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的條件。
46.根據(jù)權(quán)利要求44所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述給定條件是在把所述檢測部件輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)來決定的給定的線性函數(shù)值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值組合的條件。
47.根據(jù)權(quán)利要求46所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述切換函數(shù)是把所述檢測部件的輸出與所述目標值的偏差的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的線性函數(shù)；所述給定的線性函數(shù)是把與其變量成分有關的系數(shù)值設定為與所述切換函數(shù)的變量成分有關的系數(shù)值相同的線性函數(shù)。
48.根據(jù)權(quán)利要求46所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述組合的條件包括所述線性函數(shù)的值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的組合是否存在于在以這兩個值為坐標成分的坐標平面上預先決定的給定的領域中的條件。
49.根據(jù)權(quán)利要求41、42、43、45中任意1項所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
50.根據(jù)權(quán)利要求44所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
51.根據(jù)權(quán)利要求46～48中任意1項所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
52.根據(jù)權(quán)利要求41～48中任意1項所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述多個估計算法包括設定所述機械設備是從所述輸入通過響應延遲元件和時滯元件生成所述檢測部件輸出的系統(tǒng)，用基于應該表現(xiàn)該機械設備的性能的預先決定的該機械設備的模型而構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計算法；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計算法。
53.根據(jù)權(quán)利要求49所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計算法包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件生成所述氧濃度傳感器的輸出的系統(tǒng)，用基于應該反映該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計算法；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計算法。
54.根據(jù)權(quán)利要求50所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計算法包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件生成所述氧濃度傳感器的輸出的系統(tǒng)，用基于應該反映該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計算法；用模糊推理的算法來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計算法；所述第二估計算法是在把所述氧濃度傳感器的輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)決定的給定線性函數(shù)的值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，并把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
55.根據(jù)權(quán)利要求51所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計算法包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件生成所述氧濃度傳感器的輸出的系統(tǒng)，用基于應該反映該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計算法；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計算法；所述第二估計算法是把給定線性函數(shù)的值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
56.根據(jù)權(quán)利要求54所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法來構(gòu)筑的算法。
57.根據(jù)權(quán)利要求55所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法來構(gòu)筑的算法。
58.根據(jù)權(quán)利要求53所述的機械設備的控制方法，其特征在于包括在利用空燃比傳感器檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的同時，使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)，依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)的值的步驟；所述第一估計算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)的鑒定值，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
59.根據(jù)權(quán)利要求54所述的機械設備的控制方法，其特征在于包括在利用空燃比傳感器檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的同時，使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)，依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)的值的步驟；所述第一估計算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)的鑒定值，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
60.根據(jù)權(quán)利要求55所述的機械設備的控制方法，其特征在于包括在利用空燃比傳感器檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的同時，使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)，依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)的值的步驟；所述第一估計算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)的鑒定值，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
61.一種機械設備的控制方法，在用檢測部件檢測從促動器所產(chǎn)生的給定的輸入來生成給定輸出的機械設備的輸出的同時，為了使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值，依次生成用于操作所述向機械設備的輸入的操作量，按照該操作量，利用促動器控制部件控制所述促動器的動作，操作所述向機械設備的輸入；其特征在于至少使用該檢測部件的輸出數(shù)據(jù)，用相互不同的多個估計算法依次生成表示所述機械設備具有的空耗時間與由所述發(fā)動機控制部件和促動器構(gòu)成的輸入操作系統(tǒng)的空耗時間相加得到的合計空耗時間之后的所述檢測部件的輸出的估計值的數(shù)據(jù)；根據(jù)給定條件，選擇使用利用該多個估計算法分別生成的數(shù)據(jù)中的任意一個數(shù)據(jù)所表示的估計值，或使用把該多個估計算法所生成的數(shù)據(jù)分別表示的估計值以基于給定條件的形態(tài)合成后得到的估計值，來生成所述操作量。
62.根據(jù)權(quán)利要求61所述的機械設備的控制方法，其特征在于包括求出把所述多個估計算法分別生成的數(shù)據(jù)所表示的估計值加權(quán)合成后得到的合成估計值的步驟，并在該步驟中，通過按照所述給定條件，可變地設置與基于各估計算法的估計值有關的加權(quán)系數(shù)，求出含有基于所述各估計算法的估計值的所述合成估計值，使用該求出的合成估計值生成所述操作量。
63.根據(jù)權(quán)利要求61所述的機械設備的控制方法，其特征在于通過適應控制的處理來生成所述操作量。
64.根據(jù)權(quán)利要求61所述的機械設備的控制方法，其特征在于通過滑動模式控制的處理來生成所述操作量。
65.根據(jù)權(quán)利要求61所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述給定條件是基于所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的條件。
66.根據(jù)權(quán)利要求64所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述給定條件是在把所述檢測部件輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)而決定的給定的線性函數(shù)值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值組合的條件。
67.根據(jù)權(quán)利要求66所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述切換函數(shù)是把所述檢測部件的輸出與所述目標值的偏差的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的線性函數(shù)；所述給定的線性函數(shù)是把與其變量成分有關的系數(shù)值設定為與所述切換函數(shù)的變量成分有關的系數(shù)值相同的線性函數(shù)。
68.根據(jù)權(quán)利要求66所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述組合的條件包括所述線性函數(shù)的值和所述檢測部件的輸出數(shù)據(jù)值的組合是否存在于在以這兩個值為坐標成分的坐標平面上預先決定的給定的領域中的條件。
69.根據(jù)權(quán)利要求61、62、63、65中任意1項所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由作為所述促動器的所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
70.根據(jù)權(quán)利要求64所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由作為所述促動器的所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
71.根據(jù)權(quán)利要求66～68中任意1項所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述機械設備是從設置在內(nèi)燃機的排氣通路上的排氣凈化用催化劑裝置的上游一側(cè)到下游一側(cè)的包含該催化劑裝置的排氣系統(tǒng)；所述向機械設備的輸入是由作為所述促動器的所述內(nèi)燃機生成的進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比；所述機械設備的輸出是通過所述催化劑裝置的排氣中的特定成分的濃度。
72.根據(jù)權(quán)利要求61～68中任意1項所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述多個估計算法包括設定所述機械設備是從所述輸入通過響應延遲元件和時滯元件生成所述檢測部件的輸出的系統(tǒng)，設定應該表現(xiàn)該機械設備的性能的預先決定的該機械設備的模型和把所述輸入操作系統(tǒng)是從所述操作量，通過時滯元件生成所述向機械設備的輸入的系統(tǒng)，根據(jù)應該表現(xiàn)該輸入操作系統(tǒng)性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)的模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計算法；用模糊推理的算法來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計算法。
73.根據(jù)權(quán)利要求69所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計算法包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件來生成所述氧濃度傳感器輸出的系統(tǒng)，設定表現(xiàn)該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型和所述輸入操作系統(tǒng)是從所述操作量通過時滯元件生成進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的系統(tǒng)，利用根據(jù)反映該輸入操作系統(tǒng)性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件。
74.根據(jù)權(quán)利要求70所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計算法包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件來生成所述氧濃度傳感器輸出的系統(tǒng)，設定表現(xiàn)該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型和所述輸入操作系統(tǒng)是從所述操作量通過時滯元件生成進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的系統(tǒng)，利用根據(jù)反映該輸入操作系統(tǒng)性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件；所述第二估計算法是在把所述氧濃度傳感器的輸出的時間系列數(shù)據(jù)作為變量成分的同時，把按照所述滑動模式控制的處理中使用的切換函數(shù)決定的給定線性函數(shù)的值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
75.根據(jù)權(quán)利要求71所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述檢測部件是產(chǎn)生基于通過所述催化劑裝置的排氣中的氧濃度的輸出的氧濃度傳感器；所述多個估計算法包括設定所述排氣系統(tǒng)是從進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比，通過響應延遲元件和時滯元件來生成所述氧濃度傳感器輸出的系統(tǒng)，設定表現(xiàn)該排氣系統(tǒng)性能的預先決定的該排氣系統(tǒng)的模型和所述輸入操作系統(tǒng)是從所述操作量通過時滯元件生成進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的系統(tǒng)，利用根據(jù)反映該輸入操作系統(tǒng)性能的預先決定的該輸入操作系統(tǒng)模型來構(gòu)筑的算法，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第一估計部件；用模糊推理的算法生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的第二估計部件；所述第二估計算法是把所述給定的線性函數(shù)值和所述氧濃度傳感器的輸出的數(shù)據(jù)值作為所述模糊推理的前件部的參數(shù)，把表示所述估計值的數(shù)據(jù)作為該模糊推理的后件部的參數(shù)來生成的算法。
76.根據(jù)權(quán)利要求74所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法來構(gòu)筑的算法。
77.根據(jù)權(quán)利要求75所述的機械設備的控制方法，其特征在于所述模糊推理的算法是使用多個棒狀函數(shù)作為與所述后件部的參數(shù)有關的成員函數(shù)，根據(jù)min-max-重心法來構(gòu)筑的算法。
78.根據(jù)權(quán)利要求73所述的機械設備的控制方法，其特征在于包括在利用空燃比傳感器檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的同時，使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)值的步驟；所述第一估計算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)的鑒定值，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
79.根據(jù)權(quán)利要求74所述的機械設備的控制方法，其特征在于包括在利用空燃比傳感器檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的同時，使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)，依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)值的步驟；所述第一估計算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)的鑒定值，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
80.根據(jù)權(quán)利要求75所述的機械設備的控制方法，其特征在于包括在利用空燃比傳感器檢測進入所述催化劑裝置的排氣的空燃比的同時，使用該空燃比傳感器和所述氧濃度傳感器的輸出數(shù)據(jù)依次鑒定所述排氣系統(tǒng)模型中應設置的參數(shù)值的步驟；所述第一估計算法是至少使用所述氧濃度傳感器和空燃比傳感器的各自的輸出數(shù)據(jù)和所述排氣系統(tǒng)模型的參數(shù)的鑒定值，來生成表示所述估計值的數(shù)據(jù)的算法。
全文摘要
為了使作為機械設備的排氣系統(tǒng)E的催化劑裝置的下游的氧濃度傳感器5(檢測部件)的輸出收斂于給定的目標值而生成目標空燃比KCMD的操作量生成部件7包括:用相互不同的算法生成表示排氣系統(tǒng)E的空耗時間后或該空耗時間與由發(fā)動機控制部件8和發(fā)動機1構(gòu)成的系統(tǒng)的空耗時間之和即合計空耗時間后氧濃度傳感器5的輸出的估計值的數(shù)據(jù)的多個估計部件。操作量生成部件7使用從這些估計值中選擇的值或把這些估計值合成后得到的值,通過適應滑動模式控制的處理生成目標空燃比KCMD。能在與檢測機械設備的輸出的檢測部件的輸出狀態(tài)無關的情況下,高速地進行使該檢測部件的輸出收斂于給定的目標值的控制。
文檔編號F02D41/14GK1369632SQ0210278
公開日2002年9月18日 申請日期2002年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月1日
發(fā)明者安井裕司, 田上裕, 巖城喜久, 森下邦裕 申請人:本田技研工業(yè)株式會社