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書籍詳細

  自動車エンジンのモデリングと制御   CD-ROM
- MATLABエンジンシミュレータCD-ROM付 -

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申鉄龍 上智大教授 博士(工学) 編著

大畠明 トヨタ自動車(株) 編著

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発行年月日:2011/03/23 , 判 型: A5,  ページ数:220頁

ISBN:978-4-339-04610-6,  定 価:3,240円 (本体3,000円+税)

本書では,エンジンに関する各種の先進制御理論について,実際の問題へ適用する方法を学べる内容とした。付録では,エンジンベンチマーク問題の解説とMATLAB/Simulinkによるシミュレーションモデルを収録している。

【目次】

1. 序論
1.1 エンジンのモデリングと制御
1.2 エンジン制御のための制御理論課題
1.3 本書の内容
引用・参考文献
1. 序論
1.1 エンジンのモデリングと制御
1.2 エンジン制御のための制御理論課題
1.3 本書の内容
引用・参考文献

2. エンジンの動特性とモデリング
2.1 エンジンの概要とモデルの変遷
2.1.1 エンジンの概要
2.1.2 エンジンモデルの変遷
2.2 基本法則
2.3 モデルの導出
2.3.1 吸気パス
2.3.2 燃料パス
2.3.3 トルク生成
2.3.4 クランクシャフトの回転運動
2.4 モデルのまとめとシミュレーション例
2.5 補足説明:ノズルを通過する気体の流量
引用・参考文献

3. モデルに基づく速度制御
3.1 平均値モデル
3.1.1 モデルの導出
3.1.2 同定結果
3.2 速度制御系設計
3.2.1 制御則
3.2.2 安定性解析
3.2.3 実験結果
3.3 冷間始動速度制御系設計
3.3.1 燃料パス制御
3.3.2 点火時期とスロットルの協調制御
3.3.3 シミュレーション検証
引用・参考文献

4. 役割変数を用いた物理モデルベース制御
4.1 モデリングと制御仕様
4.2 周期離散時間モデルの導出
4.2.1 サンプル点
4.2.2 連続時間モデルの近似解析解
4.3 時不変離散時間モデルへの等価変換
4.4 Floquet 定理に基づく制御系設計
4.4.1 問題の定式化
4.4.2 Floquet 変換
4.4.3 非同次系の時不変系へ等価変換
4.5 制御設計例
引用・参考文献

5. フィードフォワード・フィードバック切替え型制御法
5.1 PSO による最適入力列の探索
5.2 Cooperative PSO
5.3 性能テスト
5.4 関数近似
5.5 局所モデルによるJIT モデリング
5.5.1 ARX モデルの同定アルゴリズム
5.5.2 ARX モデルを用いたJIT 法
5.6 一般化予測制御(GPC)の設計
5.6.1 一般化予測制御(GPC)
5.6.2 JIT モデリングを用いたGPC
5.7 空燃比制御
5.8 点火時期の制御
5.9 ノミナルモデルによる数値シミュレーション
5.10 バラツキ問題
5.10.1 バラツキに関する仕様
5.10.2 各種バラツキパラメータの影響
5.11 バラツキ問題に対する関数近似
5.11.1 入出力設定
5.11.2 学習シミュレーション
5.12 バラツキのあるモデルによる数値シミュレーション
引用・参考文献

6. 吸気バルブリフト量に着目したエンジン制御
6.1 SI エンジン始動制御
6.1.1 吸気流量法による筒内吸入空気量の推定
6.1.2 吸気バルブリフト量制御(離散型極値探索制御)
6.1.3 シミュレーション結果と考察
6.2 SI エンジンのトルクデマンド制御
6.2.1 問題設定
6.2.2 吸気バルブリフト量に注目したトルクデマンド制御
6.2.3 ベンチマークテストと考察
引用・参考文献

7. 大規模データベースオンラインモデリング
7.1 大規模データベースオンラインモデリング(LOM)
7.1.1 JITモデリング
7.1.2 LOM
7.2 LOM の筒内吸入空気量予測への応用
7.2.1 筒内吸入空気量の予測適用例
7.2.2 筒内吸入空気量の予測精度
7.3 LOM を用いたエンジン始動制御系設計
7.3.1 制御対象および問題設定
7.3.2 コントローラの設計
7.3.3 制御シミュレーション
引用・参考文献

8. 探索的モデル予測制御によるエンジン始動制御
8.1 制御系設計の指針
8.1.1 燃料噴射量
8.1.2 スロットル開度
8.1.3 点火時期
8.2 燃料噴射量制御
8.3 点火時期制御
8.3.1 探索的MPC の概要
8.3.2 予測モデル
8.3.3 予測期間
8.3.4 目標軌道と評価関数
8.3.5 点火時期決定方法
8.4 数値シミュレーション
引用・参考文献

付録A. SICE エンジン制御ベンチマーク問題
A.1 エンジンモデル
A.2 課題の特徴
A.3 挑戦者のアプローチ

付録B. エンジンシミュレータ仕様書
B.1 エンジンモデル
B.1.1 モデル解説
B.1.2 バラツキモデル
B.1.3 構成ファイル
B.1.4 実行方法
B.2 設計仕様
B.2.1 定常特性に関する仕様
B.2.2 過渡特性に関する仕様
引用・参考文献
索引

[編著者を務めた大畠明氏(トヨタ自動車(株))の本書紹介コメント]

「自動車エンジンのモデリングと制御」がいよいよ出版されることになりました。

本書は、2006年から2008年の3年間、計測自動制御学会の制御部門先進パワートレーン制御理論調査研究会で取り組んだ「エンジン始動制御を用いた制御理論ベンチマー ク問題への各大学の取り組み」をベースにまとめたものです

MBD(モデルベース開発)環境における制御設計分野への取り組みの一環であり、V6 エンジンモデル(瞬時モデルで次数は50次以上のSimulinkモデル)のCDも付いています。PM-WGのスタイルガイド準拠ではないのですが、このモデルの全てのブ ロックにアクセス可能となっています。CD中には、モデルの説明はないのですが、本文中で大学教員が解析した結果も記載されています。

Model-Based Controlは、モデルがあれば制御設計(制御アルゴリズムの導出)ができるという考えの基、シミュレータ自体をモデルと考え、本当に制御が導けるかという問題を設定しています。また、エンジンモデルの説明がないのは、企業の技術者は複雑な制御対象を与えられており、簡単なモデルがあるわけではないという実状に似た環境を与えています。これは大学への挑戦ですが、色々な手法が提案され、本書は興味深い内容となっていると思います。

本書は、産学連携を強く意識したものですが、企業内教育用としてもいいのではないかと思います。

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在庫は時期によりまして変動することがございますので、ご了承ください。