CN107209510A - 用于识别特性曲线的方法 - Google Patents

Abstract

本明涉及一种用于识别特性曲线（33、34）的方法，该特性曲线展示了输入/输出特性的静态的关联。为了改善特性曲线的品质，在时间步中，实时的输入和输出的值对被配设给在所述特性曲线（33、34）中的一个节段，其中，所述实时的输出与存储在所述特性曲线中的输出进行比较，其中，存储在所述特性曲线（33、34）中的输出被修正或适配。

Description

用于识别特性曲线的方法

技术领域

本发明涉及一种用于识别特性曲线的方法，该特性曲线展示了输入/输出特性的静态的关联。本发明此外涉及一种计算机程序产品。

背景技术

所述特性曲线优选指的是液压机器的电动比例的特性曲线。所述液压机器优选指的是在斜盘结构形式中的具有斜盘的轴向活塞机，该斜盘也称为摆转摇架。为了匹配所述液压机器的供送体积流量，能够调节斜盘或摆转摇架的摆转角。本发明尤其涉及轴向活塞机的摆转角的调节和/或调整。

发明内容

本发明的任务在于，改善特性曲线的品质，该特性曲线展示了输入/输出特性的静态的关联。

所述任务在用于识别展示输入/输出特性的静态的关联的特性曲线的方法中这样来解决：即，在时间步中，实时的输入和输出的值对被配设给在所述特性曲线中的一个节段，其中，所述实时的输出与存储在所述特性曲线中的输出进行比较，其中，存储在所述特性曲线中的输出被修正或适配。所述特性曲线优选指的是液压机器、尤其轴向活塞机的电动比例的特性曲线。

所述电动比例的特性曲线也称为EP特性曲线。也称为EP调节的所谓的电动比例的调节优选指的是在斜盘式结构方式中的轴向活塞机的摆转角的调节。基于构件公差，所述EP特性曲线不同于不同的液压的单元。此外，所述EP特性曲线通过老化效应在液压的单元的运行时间上改变。通过所述根据本发明的方法，提供不同的措施，正如能够以简单的方式和方法修正和/或适配所述EP特性曲线那样。

所述方法的一个优选的实施例的特征在于，计算所述输入和输出的导数并且过滤。为此，所述输入和输出例如被引入给状态变量过滤器。

所述方法的另一个实施例的特征在于，确定是否实时的值域和/或实时的状态对于适配或修正而言是有效和/或合适的。为此，能够前接一种激活，该激活判断所述实时的值的品质并且同样解除激活所述修正或适配。由此能够阻碍的是，在较差识别到的或无效的区域中，实现适配或修正。

所述方法的另一个优选的实施例的特征在于，所述特性曲线的适配或修正与被包含在输入和/或输出中的动态的补偿进行组合。为了补偿被包含在信号中的动态，能够使用事先识别到的模型。

所述方法的另一个优选的实施例的特征在于，利用恒定的节段来识别所述输出。为此，能够例如由过去的测量值来形成一种移动平均值。为了节省存储位置，所述实现能够在递归的表述上是有意义的。

所述方法的另一个优选的实施例的特征在于，利用线性的节段来识别所述输出。通过利用线性的节段进行的识别，能够实现较高的准确性。也能够使用更高阶的多项式。

所述方法的另一个优选的实施例的特征在于，所述特性曲线是用于调节和/或调整在斜盘式结构方式中的轴向活塞机的电动比例的特性曲线。所述轴向活塞机的斜盘的调节优选经过在调节缸中的体积流量来进行，该体积流量经过阀设备、尤其电磁阀来调节。

所述方法的另一个优选的实施例的特征在于，在轴向活塞机的运行中测量实时的输入和输出。所述实时的输入和输出的测量例如借助于被安装在所述轴向活塞机处的合适的传感器来进行。如果已知输入或调节参量，则不必测量这些。

所述方法的另一个优选的实施例的特征在于，被使用作为输入的是电压或电流或磁力，并且被使用作为输出的是摆转角。所述电压能够直接被使用作为输入参量。所述电流优选指的是一种电流，该电流通过把电压施加到电磁阀的电磁的线圈处而产生。所述磁力优选指的是一种力，为了所述调节而将该力施加到所述电磁阀上。所述磁力通过施加所述电压或电磁的线圈的通电而产生。

必要时本发明也涉及一种液压机器、尤其一种轴向活塞机，其EP特性曲线借助于根据本发明的方法来修正或适配。

必要时本发明也涉及一种具有至少一个这样的液压机器、尤其轴向活塞机的液压驱动器。结合流体静力的行驶驱动装置，所述液压机器、尤其所述轴向活塞机也称为水压调节器。流体静力的行驶驱动装置优选包括初级侧的和次级侧的水压调节器。两个水压调节器的电动比例的特性曲线能够利用根据本发明的方法有利地修正或适配。

本发明还涉及一种具有计算机程序的计算机程序产品，其具有用于当所述计算机程序在计算机上实施时执行前述方法的软件介质。根据本发明的方法优选实施在机动车的控制器中。所述机动车能够指的是商用车。因此，本发明必要时也涉及具有这样的计算机程序产品的机动车的控制器。

本发明能够一般地利用EP调节来用于在斜盘式结构方式中的液压机器、尤其任意的轴向活塞机的摆转角调节。一个优选的示例的应用是对于具有经过轴向活塞机的部分的或完全的液压的功率传输的车辆的使用。

本发明的另外的优点、特征和具体情况从下述的说明中得到，在该说明中参照附图具体说明不同的实施例。

附图说明

图示：

图1是对于在斜盘式结构方式中的轴向活塞机的电动比例的调节的等效电路图；

图2是适配的特性曲线的框图，对于一阶的动态系统被简化地展示；

图3是具有各一个被识别的具有恒定的节段（左侧）和线性的节段（右侧）的特性曲线的两个笛卡尔坐标图；

图4是用于在磁力和摆转角之间的关联的Hammerstein模型；

图5是具有特性曲线识别的时间走势的两个笛卡尔坐标图；并且

图6是来自所识别的特性曲线包括对于识别所使用的部分直线在内的截取部分。

具体实施方式

本发明尤其涉及被实施作为轴向活塞机的液压机器。所述轴向活塞机例如布置在静态或移动式的液压驱动器中。所述移动式的液压驱动器优选是尤其机动车的液压混合驱动系的一部分，该机动车主要通过内燃机来驱动。

轴向活塞机能够在敞开的回路中或闭合的回路中运行。在敞开的回路中，也被称为加压液体的液压介质、如液压油从一个储箱向着轴向活塞机供送并且在那里经过阀设备向着耗件供送。

液压介质从耗件经过阀设备向着储箱流回。在经闭合的回路中，所述液压介质从轴向活塞机向着耗件流动并且从那里直接往回向着轴向活塞机流动。在此，存在高压侧和低压侧，其分别按照负荷来变换。

如果轴向活塞机经过传动轴机械地驱动，则然后所述轴向活塞机作为轴向活塞泵工作。如果轴向活塞机液压地驱动，则然后所述轴向活塞机作为轴向活塞马达工作。所述轴向活塞机能够仅作为马达或仅作为泵运行。所述轴向活塞机当然也能够在原则上交替地不仅作为泵而且也作为马达运行。

通过也被称为斜盘的摆转摇架，能够无级地调节由所述轴向活塞机供送的体积流量。对于所述轴向活塞机的供送体积流量的匹配，能够调节所述斜盘或摆转摇架的角。这点能够例如经过电动比例的摆转角调节（EP调节）来实现。

在所述EP调节中，借助于比例方向阀的操控电流来预先给定所述斜盘的或摆转摇架的摆转角。所述比例方向阀在体积流量中设定在所述轴向活塞机的调节缸中的压力。所述斜盘的摆转角机械地经过弹簧被回引到所述比例方向阀上。

由此，得到了一种摆转角，该摆转角基本上比例于操控电流并且通过所述机械的回引保持在调节区域内。通过这种机械的调节设备，在轴向活塞机的摆转角和比例方向阀的操控电流之间产生了直接的关联。这种关联通过EP特性曲线来说明。

在图1中展示了具有用于液压介质的贮存器2、3的液压系统1。液压机器4例如用于驱动（未示出的）流体静力的行驶驱动装置。所述液压机器4构造为具有斜盘或摆转摇架的在斜盘式结构方式中的轴向活塞机。

所述摆转摇架5能够通过调节缸8利用调节活塞来调节，该调节活塞经过调节活塞杆9与所述摆转摇架5耦合。配合缸10包括配合活塞，该配合活塞经过配合活塞杆11同样与所述摆转摇架5耦合。此外，所述摆转摇架5经过耦合装置14与弹簧15在控制方面与阀设备18相连。

所述阀设备18构造为具有三个接头和三个开关位置或中间位置的比例阀或连续阀。字母p被用于指代压力。字母q被用于指代体积流量。字母VZ指代调节缸8。字母GZ指代配合缸10。大写字母ND代表低压。大写字母HD代表高压。

阀设备18通过磁力F_M来操纵。因此，所述阀设备18也称为电磁阀。

图1示出了对于在斜盘式结构方式中的轴向活塞机4的电动比例（EP）的调节的等效电路图。所述摆转摇架、摆转盘或斜盘5的调节经过在调节缸8中的体积流量q_VZ来实现，该体积流量经过电磁阀18和磁力F_M来调节。在调节缸8中的压力p_VZ产生对摆转盘5的力矩。对于摆转盘5的复位，与高压侧相连的配合缸10的力矩逆着所述调节缸的力矩起作用。摆转盘5和电磁阀18经过回位弹簧15相连。这种机械的调节回路导致的是，所述摆转位置理想地比例于磁力并且因此称为EP调节。实际上，该关联却仅近似地成比例，因此磁力和摆转角的这种关联为了操控而常常经过特性曲线来说明。

因为磁力与电流的相关性通常同样经过特性曲线来说明，则为了操控也能够使用电流对摆转角的概括的特性曲线。这种特性曲线在下文中一般称为EP特性曲线。

因为所述EP特性曲线基于在不同的液压的单元之间的构件公差而不同并且该EP特性曲线通过老化效应在运行时间上改变，则所述特性曲线在运行期间按照本发明的主要的方面被适配或修正。

所述根据本发明的方法识别输入/输出特性的静态的关联。另外，在每个时间步中，使得实时的输入和输出的值对配设给在所述特性曲线中的节段。然后，所述实时的输出与存储在特性曲线中的输出比较并且合适地修正该输出。为了补偿被包含在信号中的动态，使用事先识别到的模型。

为了阻碍所述适配在较差能够被识别的或无效的区域中工作，前接一种激活，该激活判断所述实时的值的品质并且必要时解除激活所述修正。

对于识别所述EP特性曲线而言，分别按照应用使得不同的输入/输出对是有意义的。能够例如使用所测量的参量即电流和摆转角或磁力和摆转角。如果通过所述EP特性曲线来说明磁力对摆转角的关联，则能够在前面连接从电流到磁力的附加的综合特性曲线。如果这种综合特性曲线具有错误或者在运行时间上改变，则这些偏差同样通过所述EP特性曲线的适配来修正。如果例如在位于下方的电流调节部或控制部中的另外的静态的偏差通过所述适配的EP特性曲线被补偿，则能够取代所测量的电流也对于所述适配使用额定电流。如果所述综合特性曲线用于所述操控，则有意义的是，直接识别到从摆转角到电流的反转的综合特性曲线。因为所开发的方法一般能够应用到任意的对上，则在下文中归纳地论述输入x和输出y。

所述方法分为三个主要的组成部分：

1. 过滤和计算x和y的导数，

2. 确定是否值域和状态对于所示适配是有效的，

3. 适配所述特性曲线并且必要时补偿所述动态。

在图2中简化地利用1阶动态展示了功能的框图。两个矩形100象征状态变量过滤器。矩形200象征激活。矩形300象征特性曲线适配。

（间接）测量的参量x_m和y_m的导数的过滤和计算能够例如经过状态变量过滤器100进行。经过滤的参量以及外部的状态进入到所述激活200中，正如通过箭头21标识的那样。经过所述外部的状态能够例如对于以下情况使得所述适配解除激活，即，传感装置失效或者所述系统位于对于所述适配无效的状态中。通过把经过滤的参量包括在内，能够减小所述识别空间。从而能够例如仅允许或阻碍准稳定态的值，使得在阶段（在其中，机器位于止挡或静摩擦中）中被识别。在实际的适配300中，必要时从现存的信号中计算所述动态并且接下来把经修正的值对（x_m列、y_m列）配设给最接近的取样点x_i。如果Δx是在两个取样点之间的间距，则x_m列位于以下范围中：

。

所述从属的y_i值然后与实时的值y_m列比较并且合适地修正。对于在取样点x_i的区域中的有待识别的函数y= f（x）的走势，能够采用不同的辅助函数。

在下文中，利用恒定的部分节段和直线阐释在图3中展示的两个主要的可行方案。但是在原则上，利用所述方法能够识别可能任意的辅助函数，该辅助函数从参数向量和测量参量的乘法中得到。

在最简单的情况中，利用恒定的节段识别y值，正如在图3中的左侧借助于带有标识的特性曲线33的笛卡尔坐标图31所示出那样。为此，能够例如由过去的测量值来形成一种移动平均值。为了节省存储位置，经过递归的表述的实现是有意义的。对于利用指数的加权进行的平均值计算，能够使用在下述形式中的离散的PT₁过滤器：

（1）

其中，0 < λ< 1是遗忘因数，利用Δt作为取样时间，下述的关联对于时间常数T适用于该遗忘因数，

（2）

作为备选方案，平均值计算也能够经过递归的最小二乘法（RLS）过滤器来进行，正如在方程（4）中利用以下

和

说明作为平均值。

较高的准确性能够通过识别线性节段来实现，正如在图3中的右侧借助于带有标识的特性曲线34的笛卡尔坐标图32所示出那样。然后，在取样点x_i和输出值y_i之间适用一种线性的关联

（3）

其中斜度θ_i、1和y轴区段θ_i、2。对于识别具有参数向量的直线方程，使用递归的最小二乘法过滤器。在下文说明了可行的施行方案。

（4）

其中，0 < λ< 1是遗忘因数，并且P是协方差矩阵。对于初始化，必须对于P₀和Θ₀选择合适的初始值。如果名义的特性曲线已知，则该特性曲线应该用于确定所述参数Θ₀。经过选择初始的协方差矩阵P₀，确定所述名义的特性曲线的品质。

用于识别特性曲线的方法应该以在斜盘式结构方式中的轴向活塞机的摆转角调节为例来示出。在此，应该在磁力和摆转角之间识别静态的关联。所述摆转角特性能够被说明作为Hammerstein模型，正如在图4中所示那样。所述Hammerstein模型在图4中借助于三个矩形41、42和43以及四个箭头44、45、46、47来表明。箭头44象征电流I的引入。矩形41包含函数F = g （I）。箭头45代表：x= F。矩形42代表：y = f （x）。箭头46代表：y= α_d。矩形43代表PT₁模型的应用。箭头47代表摆转角α。磁力F和摆转角α处于通过函数f所说明的静态的关联中。但是，所测量的不是磁力而是通过磁线圈的电流I。在电流I和磁力F之间的关联通过函数g说明并且预先被测量并且存储在综合特性曲线中。自然同样可行的是，正如预先说明的那样，概括所述两个综合特性曲线并且直接识别从I到α_d的映射的综合特性曲线。从额定摆转角α_d到实际摆转角α的摆转角动态能够简化地经过PT₁模型来说明。

用于识别特性曲线和从磁力F到额定摆转角α_d的函数f的近似的一个可行方案是，该可行方案仅在准稳定态中执行，也即当α_d= α适用时。为此，例如经过信号线路必须确定的是，是否有效的识别是可行的并且这些相应被激活或解除激活，正如在图2框200展示的那样。如果识别到从α_d到α的动态，则能够经过所述模型从测量值α和其导数反算到输入值。在所提到的示例中适用的是：

（5）。

如果特性曲线是双射的，则该特性曲线能够在两个方向上被识别。如果例如在磁力F和额定摆转角α_d之间的静态的关联被用于预控制所述摆转角，则也能够直接识别到反转的特性曲线。

这样的识别的时间走势在图5中可见。在上部的图形中，展示了摆转角α和磁力F的时间走势。可见的是，它指的是在摆转角和磁力之间的近似反转地成比例的关联。从所述走势中，正如上文描述的那样，对于在取样点α_d中的固定的网格，识别到从属的磁力值。单个的取样值的时间走势被展示在下部的图形中。会有意识地采用用于初始的取样值的大的偏差，以用于能够更好地判断所述识别的收敛。所述单个的取样值的识别仅当摆转角在从属的取样点的区域中运动时是可能的。因此，不会出现识别上部的三个取样值，因为这些取样值从属于小于-80 %的摆转角，该摆转角不会在所示的测量图表中被接近。

在图5中相叠展示了两个笛卡尔坐标图51、52。在所述坐标图51的左侧y轴上在百分比中填写了摆转角α。在所述坐标图51的右侧y轴上在牛顿中填写了磁力F。在两个坐标图51、52的X轴上填写了在秒中的时间t。在所述坐标图52的Y轴上，填写了用于在牛顿中的所述磁力的取样值FS。

在图6中展示了具有来自所识别的特性曲线的包括对于识别所使用的部分直线在内的截取部分的笛卡尔坐标图60。在矩形61中，在坐标图60中示出了对于EP特性曲线EP以及对于部分直线T1、T2的图例等。

在图6中，使得所识别的特性曲线

在图5中所示的识别的结束时被示出。适配的EP特性曲线的函数能够通过所述EP特性曲线的针对性的修剪（例如通过磁体的交换）结合操控信号和摆转角特性来证实。

Claims (10)

1.一种用于识别展示输入/输出特性的静态的关联的特性曲线（33、34）的方法，其特征在于，在时间步中，实时的输入和输出的值对被配设给在所述特性曲线（33、34）中的节段，其中，所述实时的输出与存储在所述特性曲线中的输出进行比较，其中，存储在所述特性曲线（33、34）中的输出被修正或适配。

2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，计算和过滤所述输入和输出的导数。

3.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，确定是否实时的值域和/或实时的状态对于适配或修正而言是有效和/或合适的。

4.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述特性曲线的适配或修正与被包含在输入和/或输出中的动态的补偿进行组合。

5.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述输出利用恒定的节段来识别（31，在图3中）。

6.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述输出利用线性的节段来识别（32，在图3中）。

7.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，所述特性曲线是用于调节和/或调整在斜盘式结构方式中的轴向活塞机（4）的电动比例的特性曲线（EP）。

8.按照权利要求7所述的方法，其特征在于，在轴向活塞机（4）的运行中测量实时的输入和输出。

9.按照前述权利要求中任一项所述的方法，其特征在于，被使用作为输入的是电压或电流或磁力，并且被使用作为输出的是摆转角。

10.一种具有计算机程序的计算机程序产品，其具有用于当所述计算机程序在计算机上实施时执行前述方法的软件介质。