トロイダル型無段変速機のゲインスケジュール型非線形サーボ制御装置の設計

摘要

自動車の燃費·排気性能の向上は，環境問題に関連があることから，いまや社会的な要請となっている．無段変速機（以下CVTと略す）とは，連続的に変速比を可変できる変速機のことであるが，自動車にCVTを用いるとエンジンを高効率な動作点で運転することが可能となり，燃費性能が向上する．自動車用CVTとしては，ベルト型CVTとトロイダル型CVT（以下TCVTと略す）の2種類がある．ここでとりあげるTCVTはベルト型に比べ大トルクを伝達できる特徴があり，高出力なエンジンや大型の乗用車に適して小る．自動車において変速比の変化は加速度の発生に大きく影響し，変速比が目標値に対しオーバーシュートあるいはアンダーシュートすると，乗員に違和感を与えることがある．また，所定の燃費性能を達成するには，変速比は精度よく制御されることが望ましい．このためCVTの変速比はサーボ系により制御されるのが一般的である．ところが，TCVTの動特性には独特の時変性と非線形性がある．そこで，TCVTの動特性の特殊な構造を利用した簡便な制御系設計法と，厳密線形化法を基にした制御系設計法とを提案する．提案する設計方法によれば，制御装置はゲインスケジュールされた非線形オブザーバ，オブザーバにより推定された物理的な状態量を線形な空間に写像する変数変換器，指令値に対し線形な変速比の応答を実現するためのsliding mode補償器などカミら構成される．実機への実装のためには，設計された制御系を若干の修正することが必要であるが，修正の後でも，提案する変速制御系は実用上十分な性能を示すことを計算機シミュノレーションと実機実験により示す．以下，第2章では，TCVTをモデル化し状態方程式を導く，第3章に低次元化オブザーバおよび完全次元オブザーバの設計方法を示す，第4章にsliding mode補償器の設計法を述べ，制御系の安定性について触れる．第5章に実装に関連した制御別の修正個所を整理し，第6章に計算機シミュレーション結果，第7章に実機による実験結果を示す．第8章に結果をまとめる．