DE102010001203B4 - Regulation arrangement and procedure - Google Patents

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Abstract

Die Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung sowie ein Regelungsverfahren. Eine Regelungsanordnung zur Reduzierung einer Regelabweichung zwischen einem Istwert einer Regelgröße und einem Sollwert dieser Regelgröße weist wenigstens zwei Stellglieder (110, 120, ...; 210, 220, ...) und wenigstens einen Regler zur Ansteuerung dieser Stellglieder (110, 120, ...; 210, 220, ...) auf, welcher eine Kombination aus wenigstens einem P-Glied (111, 121, ...) mit proportionalem Anteil der Verstärkung, wenigstens einem D-Glied (112, 122, ...), welches auf die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung reagiert, und wenigstens einem I-Glied (130) mit zeitlicher Integration der Regelabweichung aufweist, wobei den wenigstens zwei Stellgliedern (110, 120, ...; 210, 220, ...) jeweils ein separates P-Glied (111, 121, ...), jeweils ein separates D-Glied (112, 122, ...) und ein gemeinsames I-Glied (130) zugeordnet ist.The invention relates to a control arrangement and a control method. A control arrangement for reducing a control deviation between an actual value of a controlled variable and a setpoint value of this controlled variable has at least two actuators (110, 120, ...; 210, 220, ...) and at least one controller for controlling these actuators (110, 120, ...; 210, 220, ...), which is a combination of at least one P element (111, 121, ...) with a proportional portion of the gain, at least one D element (112, 122, .. .), which reacts to the rate of change of the control deviation, and has at least one I-element (130) with time integration of the control deviation, the at least two actuators (110, 120, ...; 210, 220, ...) each a separate P element (111, 121, ...), in each case a separate D element (112, 122, ...) and a common I element (130) is assigned.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungsanordnung sowie ein Regelungsverfahren.The present invention relates to a control arrangement and a control method.

Insbesondere betrifft die Erfindung eine Regelungsanordnung sowie ein Regelungsverfahren, bei welchen eine Regelgröße über eine Mehrzahl von Stellgliedern bzw. Aktuatoren manipuliert wird. Wenngleich die Erfindung insbesondere vorteilhaft in einem Kraftfahrzeug realisierbar ist, ist die Erfindung nicht auf Kraftfahrzeuganwendungen beschränkt, sondern allgemein in beliebigen Systemen anwendbar, in welchen eine Regelgröße über mehrere unterschiedliche Stellglieder manipuliert werden kann.In particular, the invention relates to a control arrangement and a control method in which a controlled variable is manipulated via a plurality of actuators or actuators. Although the invention is particularly advantageous in a motor vehicle feasible, the invention is not limited to automotive applications, but generally applicable to any system in which a controlled variable can be manipulated via a plurality of different actuators.

In solchen Systemen ist der Einsatz eines PID-Reglers bekannt (PID-Regler = ”Proportional-Integral-Derivative Controller”), Hierunter wird ein Regler verstanden, welcher ein proportionales P-Glied mit proportionalem Anteil der Verstärkung, ein integrierendes I-Glied mit zeitlicher Integration der Regelabweichung auf die Stellgröße sowie ein differenzierendes D-Glied, welches auf die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung reagiert, aufweist.In such systems, the use of a PID controller is known (PID controller = "Proportional-Integral-Derivative Controller"), This is a regulator understood that a proportional P-member with proportional gain, an integrating I-element with temporal integration of the control deviation on the manipulated variable and a differentiating D-element, which responds to the rate of change of the control deviation has.

Dabei tritt in der Praxis das Problem auf, dass die im System vorhandenen unterschiedlichen Stellglieder typischerweise voneinander verschiedene Charakteristika bzw. physikalischen Eigenschaften aufweisen. infolgedessen kann bei Verwendung nur eines einzigen PID-Reglers für sämtliche Stellglieder im System den unterschiedlichen Charakteristika der Stellglieder nicht hinreichend Rechnung getragen wird, so dass die Regelung unpräzise werden oder nur mit unzureichender Regelungsgeschwindigkeit erfolgen kann.In practice, the problem arises that the different actuators present in the system typically have mutually different characteristics or physical properties. As a result, when only a single PID controller is used for all the actuators in the system, the different characteristics of the actuators can not be adequately taken into account, so that the control may become imprecise or may occur only at an insufficient control speed.

Andererseits kann die Zuordnung eines separaten PID-Reglers zu jedem einzelnen Stellglied unter einer Mehrzahl von Stellgliedern insofern zu Instabilitäten führen, als diese individuellen PID-Regler ”gegeneinander” arbeiten können, indem z. B. ein PID-Regler das ihm zugeordnete Stellglied voll ansteuert, während ein anderer PID-Regler das ihm zugeordnete Stellglied gar nicht oder in entgegengesetzter Richtung ansteuert.On the other hand, the assignment of a separate PID controller to each individual actuator among a plurality of actuators can lead to instabilities insofar as these individual PID controllers can "work against each other" by z. B. a PID controller fully controls its associated actuator, while another PID controller does not drive the associated actuator at all or in the opposite direction.

Aus der DE 34 25 221 C2 ist u. a. ein Regelkreis für eine Materialbearbeitungsmaschine bekannt, welcher zusätzlich zu einer elektrohydraulischen Hauptservoschleife zur Lageregelung eine elektrohydraulische Servoschleife zur Kraftregelung aufweist, wobei letztere insbesondere einen PD-Regler sowie in Kombination mit der Hauptservoschleife einen I-Regler aufweist.From the DE 34 25 221 C2 among other things, a control loop for a material processing machine is known, which in addition to an electro-hydraulic main servo loop for position control has an electro-hydraulic servo loop for force control, the latter in particular has a PD controller and in combination with the main servo loop an I-controller.

Aus der DE 198 50 253 A1 sind u. a. ein Verfahren und ein System zur Regelung von Kühlstrecken bekannt, wobei obere und untere Stellglieder der Kühleinrichtungen unabhängig voneinander zur getrennten Beeinflussung der Bandober- und Bandunterseite geregelt werden.From the DE 198 50 253 A1 Among other things, a method and a system for controlling cooling sections are known, wherein upper and lower actuators of the cooling devices are controlled independently of each other for separately influencing the upper and lower belt side.

Aus der DE 10 2005 053 489 B3 sind u. a. ein Regelungssystem und ein Regelungsverfahren bekannt, wobei die Regelungsvorrichtung als Mehrgrößenregler ausgebildet ist und ein mit einem Beobachter gekoppeltes Hauptregelmodul aufweist, wobei eingangsseitig dem Hauptregelmodul gemessene und/oder beobachtete Größen einer zu regelnden industriellen Einrichtung zuführbar sind.From the DE 10 2005 053 489 B3 Among other things, a control system and a control method are known, wherein the control device is designed as a multi-variable controller and having a coupled with an observer main control module, wherein the input side of the main control module measured and / or observed quantities of an industrial device to be controlled are supplied.

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine Regelungsanordnung sowie ein Regelungsverfahren bereitzustellen, welche eine präzise Regelung auch bei Vorhandensein mehrerer unterschiedlicher Stellglieder ermöglichen.It is an object of the present invention to provide a control arrangement and a control method which allow precise control even in the presence of a plurality of different actuators.

Diese Aufgabe wird durch die Regelungsanordnung gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 1 sowie das Regelungsverfahren gemäß den Merkmalen des unabhängigen Patentanspruches 6 gelöst.This object is achieved by the control arrangement according to the features of the independent claim 1 and the control method according to the features of the independent claim 6.

Eine erfindungsgemäße Regelungsanordnung zur Reduzierung einer Regelabweichung zwischen einem Istwert einer Regelgröße und einem Sollwert dieser Regelgröße weist wenigstens zwei Stellglieder und wenigstens einen Regler zur Ansteuerung dieser Stellglieder auf, wobei der Regler eine Kombination aus wenigstens einem P-Glied mit proportionalem Anteil der Verstärkung, wenigstens einem D-Glied, welches auf die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung reagiert, und wenigstens einem I-Glied mit zeitlicher Integration der Regelabweichung aufweist, wobei den wenigstens zwei Stellgliedern jeweils ein separates P-Glied, jeweils ein separates D-Glied und ein gemeinsames I-Glied zugeordnet ist.A control arrangement according to the invention for reducing a control deviation between an actual value of a control variable and a desired value of this control variable has at least two actuators and at least one controller for controlling these actuators, wherein the controller is a combination of at least one P-member with proportional gain, at least one D-member, which responds to the rate of change of the control deviation, and at least one I-member with temporal integration of the control deviation, wherein the at least two actuators each have a separate P-member, each associated with a separate D-member and a common I-member is.

Erfindungsgemäß ist das zeitliche Verhalten einer auf jeweils ein Stellglied einwirkenden, durch den Regler ermittelten Stellgröße un(t) beschreibbar durch

Figure 00030001
wobei e(t) die Regelabweichung, Kpn der jeweilige proportionale Anteil der Verstärkung, Kdn die Verstärkung des jeweiligen D-Gliedes, Ki die Verstärkung des gemeinsamen I-Gliedes und Kon ein Offset-Wert zur Priorisierung des betreffenden Stellgliedes ist.According to the invention, the temporal behavior of a manipulated variable u n (t) acting on an actuator in each case and determined by the controller can be described by
Figure 00030001
where e (t) is the control deviation, K pn the respective proportional component of the gain, K dn the gain of the respective D member, K i the gain of the common I-member and K on an offset value for prioritizing the relevant actuator.

Der Erfindung liegt insbesondere das Konzept zugrunde, zur Regelung eines System mit einer Mehrzahl von Stellgliedern bzw. Aktuatoren eine PID-Regelung derart zu modifizieren, dass der erfindungsgemäße Regler eine Mehrzahl von P- und D-Gliedern (vorzugsweise jeweils ein P-Glied und ein D-Glied für jedes der Stellglieder) enthält, jedoch nur ein gemeinsames I-Glied für die Stellglieder. Auf diese Weise können zum einen infolge der vorzugsweise für jedes Stellglied vorhandenen P- und D-Glieder die voneinander verschiedenen Charakteristika bzw. physikalischen Eigenschaften der unterschiedlichen Stellglieder berücksichtigt werden. Zum anderen können aufgrund des gemeinsamen I-Gliedes die eingangs erwähnten Instabilitäten sowie unerwünschten, gegensätzlichen bzw. einander widersprechenden Ansteuerungen der Stellglieder vermieden werden.The invention is based in particular on the concept of controlling a system with a plurality of actuators or actuators to modify a PID control in such a way that the regulator according to the invention comprises a plurality of P and D members (preferably in each case a P member and a D-link for each of the actuators), but only a common I-link for the actuators. In this way, on the one hand as a result of the P and D members preferably present for each actuator, the mutually different characteristics or physical properties of the different actuators can be taken into account. On the other hand, due to the common I-element, the above-mentioned instabilities as well as undesired, conflicting or mutually contradictory activations of the actuators can be avoided.

Gemäß einer Ausführungsform sind den wenigstens zwei Stellgliedern voneinander verschiedene Priorisierungen zugeordnet.According to one embodiment, the at least two actuators are assigned different priorities from each other.

Gemäß einer Ausführungsform sind den wenigstens zwei Stellgliedern, insbesondere sämtlichen Stellgliedern, voneinander verschiedene Offset-Werte Kon zugeordnet.According to one embodiment, the at least two actuators, in particular all the actuators, are assigned different offset values K on from each other.

Die Regelgröße kann insbesondere die Kühlwassertemperatur in einem Kühlwasserkreislauf, insbesondere einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeuges, sein. In diesem Falle kann eines der Stellglieder ein Thermostat und ein anderes der Stellglieder ein regelbarer Lüfter sein.The controlled variable may in particular be the cooling water temperature in a cooling water circuit, in particular a cooling water circuit of a motor vehicle. In this case, one of the actuators may be a thermostat and another of the actuators a controllable fan.

Die Erfindung betrifft ferner ein Regelungsverfahren, bei dem zur Reduzierung einer Regelabweichung zwischen einem Istwert einer Regelgröße und einem Sollwert dieser Regelgröße wenigstens zwei Stellglieder sowie wenigstens ein Regler zur Ansteuerung dieser Stellglieder verwendet werden, wobei der Regler eine Kombination aus wenigstens einem P-Glied mit proportionalem Anteil der Verstärkung, wenigstens einem D-Glied, welches auf die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung reagiert, und wenigstens einem I-Glied mit zeitlicher Integration der Regelabweichung aufweist, wobei den wenigstens zwei Stellgliedern jeweils ein separates P-Glied, jeweils ein separates D-Glied und ein gemeinsames I-Glied zugeordnet werden, wobei das zeitliche Verhalten einer auf jeweils ein Stellglied einwirkenden, durch den Regler ermittelten Stellgröße un(t) beschreibbar ist durch

Figure 00040001
wobei e(t) die Regelabweichung, Kpn der jeweilige proportionale Anteil der Verstärkung, Kdn die Verstärkung des jeweiligen D-Gliedes, Ki die Verstärkung des gemeinsamen I-Gliedes und Kon ein Offset-Wert zur Priorisierung des betreffenden Stellgliedes ist.The invention further relates to a control method in which at least two actuators and at least one controller for controlling these actuators are used to reduce a control deviation between an actual value of a controlled variable and a target value of this controlled variable, wherein the controller is a combination of at least one P-member with proportional Proportion of the gain, at least one D-element, which responds to the rate of change of the control deviation, and at least one I-element with temporal integration of the control deviation, wherein the at least two actuators each have a separate P-member, each a separate D-member and a common I-element to be assigned, wherein the temporal behavior of each acting on an actuator, determined by the controller manipulated variable u n (t) is described by
Figure 00040001
where e (t) is the control deviation, K pn the respective proportional component of the gain, K dn the gain of the respective D member, K i the gain of the common I-member and K on an offset value for prioritizing the relevant actuator.

Zu bevorzugten Ausgestaltungen und Vorteilen des Verfahrens wird auf die vorstehenden Ausführungen im Zusammenhang mit der erfindungsgemäßen Regelungsanordnung Bezug genommen.For preferred embodiments and advantages of the method, reference is made to the above statements in connection with the control arrangement according to the invention.

Weitere Ausgestaltungen der Erfindung sind der Beschreibung sowie den Unteransprüchen zu entnehmen.Further embodiments of the invention are described in the description and the dependent claims.

Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Abbildungen näher erläutert.The invention will be explained below with reference to preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.

Es zeigen:Show it:

1 ein Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und 1 a diagram for explaining the structure and operation of a control arrangement according to the invention according to an embodiment of the present invention; and

2 ein Diagramm zur Erläuterung eines konkreten Anwendungsbeispiels der erfindungsgemäßen Regelungsanordnung. 2 a diagram for explaining a concrete example of application of the control arrangement according to the invention.

1 zeigt zunächst ein Diagramm zur Erläuterung des Aufbaus und der Funktionsweise einer erfindungsgemäßen Regelungsanordnung 100 gemäß einer Ausführungsform der Erfindung. 1 first shows a diagram for explaining the structure and operation of a control arrangement according to the invention 100 according to an embodiment of the invention.

Die Regelungsanordnung 100 ist in Verbindung mit einem zu regelnden System 140 implementiert, in welchem zur Reduzierung einer Regelabweichung zwischen einem Istwert 150 und einem Sollwert 101 einer Regelgröße mehrere Stellglieder bzw. Aktuatoren 110, 120, ... vorgesehen sind. Dabei wird durch die Regelungsanordnung 100 ein mit dem Bezugszeichen ”106” bezeichneter Fehler (d. h. die Regeldifferenz), welcher durch Zusammenführung von Sollwert 101 und Istwert 150 in einer Addierstufe 105 ermittelt wird, im Wege der Ansteuerung der Stellglieder 110, 120, ... mit geeigneten Stellwerten auf Null geregelt. Die einzelnen Stellglieder 110, 120, ... weisen (z. T. oder sämtlich) unterschiedliche Charakteristika bzw. physikalische Eigenschaften auf, wie unter Bezugnahme auf 2 noch näher erläutert wird.The regulation arrangement 100 is in connection with a system to be controlled 140 implemented, in which for reducing a control deviation between an actual value 150 and a setpoint 101 a controlled variable several actuators or actuators 110 . 120 , ... are provided. It is by the control arrangement 100 a reference numeral " 106 "Designated error (ie the control difference), which by combining setpoint 101 and actual value 150 in an adder stage 105 is determined, by way of control of the actuators 110 . 120 , ... are set to zero with suitable control values. The individual actuators 110 . 120 , ... have (partly or all) different characteristics or physical properties, as with reference to FIG 2 will be explained in more detail.

Wenngleich in 1 lediglich exemplarisch und zur einfacheren Darstellung nur zwei Stellglieder 110, 120 gezeigt sind, kann auch eine beliebige größere Anzahl von Stellgliedern vorgesehen sein.Although in 1 merely exemplary and for ease of illustration, only two actuators 110 . 120 are shown, may also be provided any larger number of actuators.

Gemäß 1 ist in der Regelungsanordnung 100 zu jedem Stellglied 110 bzw. 120 ein separates P-Glied, ein separates D-Glied und ein Offset-Wert implementiert. Im einzelnen ist dem ersten Stellglied 110 ein mit P1 bezeichnetes erstes P-Glied 111, ein mit D1 bezeichnetes erstes D-Glied 112 sowie ein mit OFF1 bezeichneter erster Offset–Wert 113 zugeordnet, und dem zweiten Stellglied 120 ist ein mit P2 bezeichnetes zweites P-Glied 121, ein mit D2 bezeichnetes zweites D-Glied 122 sowie ein mit OFF2 bezeichneter zweiter Offset-Wert 123 zugeordnet, etc.According to 1 is in the regulatory order 100 to every actuator 110 respectively. 120 implemented a separate P-element, a separate D-element and an offset value. In particular, the first actuator 110 a designated P 1 first P-member 111 , a first D-member denoted by D 1 112 and a designated first offset value OFF 1 113 assigned, and the second actuator 120 is a designated P 2 second P-member 121 , a second D-member denoted by D 2 122 and a second offset value designated OFF 2 123 assigned, etc.

Des Weiteren weist die Regelungsanordnung 100 ein (einziges) I-Glied 130 auf, welches allen Stellgliedern 110, 120, ... gemeinsam zugeordnet ist bzw. auf alle Stellglieder 110, 120, ... gemeinsam wirkt. Dieses I-Glied 130 sorgt – zusammen mit den Offset-Werten 113, 123, ... der einzelnen Stellglieder 110, 120,... – für eine Grundeinstellung im eingeschwungenen Zustand der Regelungsanordnung 100. In den jeweiligen Stellgliedern 110, 120, ... zugeordneten Addierstufen 115 bzw. 125 erfolgt, wie im Weiteren noch näher erläutert, eine Summierung der Beiträge des jeweiligen P-Gliedes, des jeweiligen D-Gliedes, des (gemeinsamen) I-Gliedes und des Offset-Wertes, um den auf das jeweilige Stellglied einwirkenden Stellwert zu berechnen.Furthermore, the regulation arrangement 100 a (single) I-term 130 on which all actuators 110 . 120 , ... is assigned together or to all actuators 110 . 120 , ... works together. This I-member 130 ensures - together with the offset values 113 . 123 , ... of the individual actuators 110 . 120 , ... - for a basic setting in the steady state of the control arrangement 100 , In the respective actuators 110 . 120 , ... associated adding stages 115 respectively. 125 takes place, as explained in more detail below, a summation of the contributions of the respective P-element, the respective D-element, the (common) I-element and the offset value to calculate the force acting on the respective actuator control value.

Die P-Glieder 111, 121, ... und die D-Glieder 112, 122, ... leisten im eingeschwungenen Zustand der Regelung keinen Beitrag mehr, und die Stellglieder 110, 120, ... werden nur noch durch die Offset-Werte zur Priorisierung des jeweiligen Stellgliedes und den I-Anteil zur Ausregelung des Fehlers 106 der Regelung angesteuert.The P-members 111 . 121 , ... and the D-members 112 . 122 , ... in the steady state of the regulation no longer contribute, and the actuators 110 . 120 , ... are only used for the prioritization of the respective actuator by the offset values and the I-component for the compensation of the error 106 controlled the scheme.

Insgesamt wird in der Regelungsanordnung 100 das dynamische Regelungsverhalten durch die den einzelnen Stellgliedern 110, 120, ... individuell zugeordneten P- und D-Glieder bestimmt, so dass unterschiedliche Charakteristika der Stellglieder 110, 120, ... berücksichtigt werden können. Zugleich kann über die jedem Stellglied 110, 120, ... individuell zugeordneten Offset-Werte 113, 123, ... eine Priorisierung hinsichtlich der Stellglieder 110, 120, ... vorgenommen werden, um z. B. unterschiedliche Trägheiten der Stellglieder 110, 120, ... oder deren unterschiedliche Effizienz hinsichtlich eines vorzunehmenden Regelungseingriffs zu berücksichtigen.Overall, in the regulatory order 100 the dynamic control behavior by the individual actuators 110 . 120 , ... individually assigned P and D members determined so that different characteristics of the actuators 110 . 120 , ... can be considered. At the same time can over the each actuator 110 . 120 , ... individually assigned offset values 113 . 123 , ... a prioritization regarding the actuators 110 . 120 , ... be made to z. B. different inertias of the actuators 110 . 120 , ... or their different efficiency with regard to a control intervention to be taken into account.

Mathematisch kann das dynamische Verhalten der einzelnen Regelungsstrecken durch das nachfolgende System vom Differentialgleichungen (1) beschrieben werden, welche jeweils das zeitliche Verhalten der auf jeweils ein Stellglied einwirkenden, durch den Regler ermittelten Stellgröße un(t) beschreiben. In diesen Differentialgleichungen gibt jeweils der erste Term den Beitrag des jeweiligen P-Glieds 111, 121, ..., der zweite Term den Beitrag des gemeinsamen I-Glieds 130, der dritte Term den Beitrag des jeweiligen D-Glieds 112, 122, ... und der vierte Term des Beitrag des jeweiligen Offset-Wertes 113, 123, ... zur Priorisierung des betreffenden Stellgliedes an.Mathematically, the dynamic behavior of the individual control paths can be determined by the following system of differential equations ( 1 ), which respectively describe the temporal behavior of the manipulated variable u n (t), which acts on one respective actuator and is determined by the controller. In these differential equations, the first term in each case gives the contribution of the respective P-term 111 . 121 , ..., the second term the contribution of the common I-member 130 , the third term the contribution of the respective D-term 112 . 122 , ... and the fourth term of the contribution of the respective offset value 113 . 123 , ... for prioritizing the relevant actuator.

Figure 00080001
Figure 00080001

Im Weiteren wird unter Bezugnahme auf 2 die Wirkungsweise der Erfindung am Anwendungsbeispiel einer Temperaturregelung des Kühlkreislaufes in einen Kraftfahrzeug des Systems erläutert.In addition, with reference to 2 explains the operation of the invention in the application example of a temperature control of the cooling circuit in a motor vehicle of the system.

2 zeigt ein Anwendungsbeispiel für eine erfindungsgemäße Regelungsanordnung 200, welche in einem Verbrennungsmotor 201 die Temperatur des durch einen Kühler 240 strömenden Kühlwassers sowohl über einen – ein erstes Stellglied bildendes – elektrischen Thermostat 210 als auch über einen – ein zweites Stellglied bildenden – elektrischen, proportional regelbaren Lüfter 220 mit variabler Drehzahl auf einen Sollwert für die Kühlwassertemperatur regelt. 2 shows an application example of a control arrangement according to the invention 200 which is in an internal combustion engine 201 the temperature of a cooler 240 flowing cooling water via both - a first actuator forming - electrical thermostat 210 and via a - a second actuator forming - electrical, proportionally adjustable fan 220 with variable speed to a setpoint for the cooling water temperature.

In dem gezeigten Ausführungsbeispiel des Kühlkreislaufes ist es in mehrfacher Hinsicht zweckmäßig, dass die Kühlung über den Thermostat 210 gegenüber der Kühlung durch den Lüfter 220 vorrangig erfolgt bzw. priorisiert wird.In the illustrated embodiment of the cooling circuit, it is expedient in many respects that the cooling via the thermostat 210 opposite the cooling by the fan 220 priority is given or prioritized.

Zum einen reagiert die Kühlwassertemperatur bei Ansteuerung des elektrischen Thermostaten 210 vergleichsweise träge und mit geringerer Effektivität bzw. Steigung als bei Ansteuerung des elektrisch regelbaren Lüfters 220. Des Weiteren ist die zur Ansteuerung des Lüfters 220 erforderliche elektrische Energie wesentlich größer als die zur Ansteuerung des Thermostaten 210 erforderliche elektrische Energie. Hinzu kommt, dass eine Kühlung über den Lüfter 220 bei geschlossenem Thermostat nicht effektiv ist, da in diesem Falle das Kühlwasser den vom Lüfter 220 mit Luft beaufschlagten Kühler 240 gar nicht erst durchströmt. Ferner kann eine ungleichmäßige Ansteuerung des Lüfters 220 auch vergleichsweise unruhig bzw. ”nervös” auf den Fahrer wirken und sich demzufolge ungünstig auf den Fahrkomfort auswirken.On the one hand, the cooling water temperature reacts when the electric thermostat is actuated 210 comparatively sluggish and with less effectiveness or slope than when controlling the electrically adjustable fan 220 , Furthermore, it is for controlling the fan 220 required electrical energy much greater than that for controlling the thermostat 210 required electrical energy. On top of that, there is cooling over the fan 220 is not effective when the thermostat is closed, as in this case the cooling water from the fan 220 air cooler 240 not at all flowed through. Furthermore, uneven activation of the fan 220 also relatively restless or "nervous" act on the driver and therefore adversely affect the ride comfort.

Insbesondere wird somit vorzugsweise der Lüfter 220 erst dann angesteuert, wenn der Thermostat 210 bereits voll angesteuert ist. Die entsprechende, vorrangige Kühlung über den Thermostaten 210 kann über die dem jeweiligen Stellglied, d. h. dem Thermostat 210 bzw. dem Lüfter 220 zugeordneten Offset-Werte (vgl. ”113” bzw. ”123” in 1 sowie das Gleichungssystem (1)) erfolgen.In particular, therefore, preferably the fan 220 only activated when the thermostat 210 already fully activated. The corresponding, priority cooling via the thermostat 210 can over the respective actuator, ie the thermostat 210 or the fan 220 assigned offset values (see " 113 " respectively. " 123 " in 1 as well as the equation system (1)).

Im Ergebnis kann infolge der erfindungsgemäßen Regelung im Anwendungsbeispiel von 2 und insbesondere durch die vorstehend beschriebene Priorisierung die Ist-Temperatur des Kühlwassers präziser der Soll-Temperatur des Kühlwassers nachgeführt werden, wodurch wiederum eine exaktere Anpassung der Motortemperatur an die äußeren Betriebsbedingungen und Verbesserungen im Verbrauch, Bauteilschutz und Leistung erzielt werden. Des Weiteren wird auch der Energiebedarf der Regelungsanordnung 200 einschließlich der vorhandenen Stellglieder bzw. Aktuatoren reduziert.As a result, due to the inventive control in the application of 2 and in particular by the prioritization described above, the actual temperature of the cooling water more precisely the target temperature of the cooling water are tracked, which in turn a more accurate adjustment of the engine temperature to the external operating conditions and improvements in consumption, component protection and performance can be achieved. Furthermore, the energy requirement of the control arrangement is also 200 including the existing actuators or actuators reduced.

Dadurch, dass in der erfindungsgemäßen Regelungsanordnung 200 von 2 nur ein einziges, für Thermostat 210 bzw. und Lüfter 220 gemeinsam verwendetes I-Glied vorhanden ist, werden zugleich Instabilitäten vermieden, und das System verhält sich stabil. Zugleich wird das dynamische Verhalten der Regelungsanordnung 200 durch die dem Thermostat 210 bzw. dem Lüfter 220 jeweils individuell zugeordneten P- und D-Glieder bestimmt, so dass die unterschiedliche Charakteristika der einzelnen Aktuatoren bzw. Stellglieder, d. h. von Thermostat 210 und Lüfter 220, berücksichtigt werden können.Due to the fact that in the control arrangement according to the invention 200 from 2 only one, for thermostat 210 or and fan 220 shared I-link, at the same time instabilities are avoided and the system behaves stably. At the same time, the dynamic behavior of the control arrangement 200 through the thermostat 210 or the fan 220 each individually assigned P and D members determined so that the different characteristics of the individual actuators or actuators, ie thermostat 210 and fans 220 , can be considered.

Claims (6)

Regelungsanordnung, zur Reduzierung einer Regelabweichung zwischen einem Istwert einer Regelgröße und einem Sollwert dieser Regelgröße, mit wenigstens zwei Stellgliedern (110, 120; 210, 220); und wenigstens einem Regler zur Ansteuerung dieser Stellglieder (110, 120; 210, 220), welcher eine Kombination aus wenigstens einem P-Glied (111, 121) mit proportionalem Anteil der Verstärkung, wenigstens einem D-Glied (112, 122), welches auf die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung reagiert, und wenigstens einem I-Glied (130) mit zeitlicher Integration der Regelabweichung aufweist, wobei den wenigstens zwei Stellgliedern (110, 120; 210, 220) jeweils ein separates P-Glied (111, 121), jeweils ein separates D-Glied (112, 122) und ein gemeinsames I-Glied (130) zugeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, dass das zeitliche Verhalten einer auf jeweils ein Stellglied (110, 120; 210, 220) einwirkenden, durch den Regler ermittelten Stellgröße un(t) beschreibbar ist durch
Figure 00100001
wobei e(t) die Regelabweichung, Kpn der jeweilige proportionale Anteil der Verstärkung, Kdn die Verstärkung des jeweiligen D-Gliedes, Ki die Verstärkung des gemeinsamen I-Gliedes (130) und Kon ein Offset-Wert zur Priorisierung des betreffenden Stellgliedes (110, 120; 210, 220) ist.Control arrangement for reducing a control deviation between an actual value of a controlled variable and a nominal value of this controlled variable, with at least two actuators ( 110 . 120 ; 210 . 220 ); and at least one controller for controlling these actuators ( 110 . 120 ; 210 . 220 ), which is a combination of at least one P-member ( 111 . 121 ) with a proportional portion of the gain, at least one D-member ( 112 . 122 ), which responds to the rate of change of the control deviation, and at least one I-element ( 130 ) with temporal integration of the control deviation, wherein the at least two actuators ( 110 . 120 ; 210 . 220 ) each have a separate P element ( 111 . 121 ), in each case a separate D-element ( 112 . 122 ) and a common I-member ( 130 ), characterized in that the temporal behavior of one on each one actuator ( 110 . 120 ; 210 . 220 ) acting, determined by the controller manipulated variable u n (t) is described by
Figure 00100001
where e (t) is the control deviation, K pn is the respective proportional component of the gain, K dn is the gain of the respective D member, K i is the gain of the common I member ( 130 ) and K on an offset value for prioritizing the relevant actuator ( 110 . 120 ; 210 . 220 ). Regelungsanordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass den wenigstens zwei Stellgliedern (110, 120; 210, 220) voneinander verschiedene Priorisierungen zugeordnet sind.Control arrangement according to claim 1, characterized in that the at least two actuators ( 110 . 120 ; 210 . 220 ) are assigned to each other different priorities. Regelungsanordnung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass den wenigstens zwei Stellgliedern (110, 120; 210, 220), insbesondere sämtlichen Stellgliedern, voneinander verschiedene Offset-Werte Kon zugeordnet sind.Control arrangement according to claim 2, characterized in that the at least two actuators ( 110 . 120 ; 210 . 220 ), in particular all actuators, different offset values K on are assigned. Regelungsanordnung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Regelgröße die Kühlwassertemperatur in einem Kühlwasserkreislauf, insbesondere in einem Kühlwasserkreislauf eines Kraftfahrzeuges, ist.Control arrangement according to one of claims 1 to 3, characterized in that the controlled variable is the cooling water temperature in a cooling water circuit, in particular in a cooling water circuit of a motor vehicle. Regelungsanordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass eines der Stellglieder (210) ein Thermostat und ein anderes der Stellglieder (220) ein regelbarer Lüfter ist.Control arrangement according to claim 4, characterized in that one of the actuators ( 210 ) one thermostat and another one of the actuators ( 220 ) is a controllable fan. Regelungsverfahren, bei dem zur Reduzierung einer Regelabweichung zwischen einem Istwert einer Regelgröße und einem Sollwert dieser Regelgröße wenigstens zwei Stellglieder (110, 120; 210, 220) sowie wenigstens ein Regler zur Ansteuerung dieser Stellglieder (110, 120; 210, 220) verwendet werden, wobei der Regler eine Kombination aus wenigstens einem P-Glied (111, 121) mit proportionalem Anteil der Verstärkung, wenigstens einem D-Glied (112, 122), welches auf die Änderungsgeschwindigkeit der Regelabweichung reagiert, und wenigstens einem I-Glied (130) mit zeitlicher Integration der Regelabweichung aufweist, wobei den wenigstens zwei Stellgliedern (110, 120; 210, 220) jeweils ein separates P-Glied (111, 121), jeweils ein separates D-Glied (112, 122) und ein gemeinsames I-Glied (130) zugeordnet werden dadurch gekennzeichnet, dass das zeitliche Verhalten einer auf jeweils ein Stellglied (110, 120; 210, 220) einwirkenden, durch den Regler ermittelten Stellgröße un(t) beschreibbar ist durch
Figure 00120001
wobei e(t) die Regelabweichung, Kpn der jeweilige proportionale Anteil der Verstärkung, Kdn die Verstärkung des jeweiligen D-Gliedes, Ki die Verstärkung des gemeinsamen I-Gliedes (130) und Kon ein Offset-Wert zur Priorisierung des betreffenden Stellgliedes (110, 120; 210, 220) ist.A control method in which at least two actuators (to reduce a control deviation between an actual value of a controlled variable and a nominal value of this controlled variable ( 110 . 120 ; 210 . 220 ) and at least one controller for controlling these actuators ( 110 . 120 ; 210 . 220 ), wherein the controller is a combination of at least one P-element ( 111 . 121 ) with a proportional portion of the gain, at least one D-member ( 112 . 122 ), which responds to the rate of change of the control deviation, and at least one I-element ( 130 ) with temporal integration of the control deviation, wherein the at least two actuators ( 110 . 120 ; 210 . 220 ) each have a separate P element ( 111 . 121 ), in each case a separate D-element ( 112 . 122 ) and a common I-member ( 130 ) are characterized in that the temporal behavior of one on each one actuator ( 110 . 120 ; 210 . 220 ) acting, determined by the controller manipulated variable u n (t) is described by
Figure 00120001
where e (t) is the control deviation, K pn is the respective proportional component of the gain, K dn is the gain of the respective D member, K i is the gain of the common I member ( 130 ) and K on an offset value for prioritizing the relevant actuator ( 110 . 120 ; 210 . 220 ).
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