CZ267596A3

CZ267596A3 - Circuit arrangement for evaluation of turning speed pick up signals

Info

Publication number: CZ267596A3
Application number: CZ962675A
Authority: CZ
Inventors: Frank Lohrenz; Frank Menten; Gregor Probst
Original assignee: Siemens Ag
Priority date: 1994-03-25
Filing date: 1995-03-08
Publication date: 1997-02-12
Also published as: EP0751888A1; EP0751888B1; WO1995026285A1; KR970702181A; JPH09510785A; DE59502346D1; US5842143A

Description

Zapojení pro vyhodnocování signáli rvchlosti.

I * ** » * -v · z · A ' 3 } N i* 7 * ·' snímače zatacive

AnjAO

GVij O

6 Xi Z L

kterým jez těchto signálů vypočítav; renom zaraóiva rycnost a xoerym se zjištuje rozdíl — i 7 1 ť 1 Ť yr»» /> ’< 1 π «L J '«L· LUJ. O u .

Vynález se týká zapojení pro vyhodnocovaní signálů snímače zatáčivé rychlosti, ezjména pro regulsbi jízdní stavility motorového vozidla, se řídicím pří ^_s'tr'Oj^_em', kta'r’3'ma^'j‘5'0u*“prřŤváa;5n3r-sřgr;áiy—nařméně—j-ed— noho dalšího snímače stavových veličin, závislých na r - - V * ^CV1 ” A A — kt erým referenční zatáČivou rychlostí a zatáčivou ěřenon snímačem zatáčivé rychlosti a porovnává se s předem zadanou prahovou hodnotou. Takovéto uspořádání mlže se použít v zatáčivé regulaci,kte- rou se zvýší jízdní stabilita motorového vozidla,např. při chybném způsobu jízd;/ řidičem, nebo při stanovém vlivu větru, kdy se tyto nepříznivé vlivy kompenzují, Zatáčení je otáčení motorového vozidla kolem jeho svislé o.sy, t.j, osy, probíhající jeho těžištěm kolmo k povrchu vozovky.

Akčními veličinami pro regulaci zatáčení může být bud-asymetrické brzdění vozidla a -to buď brzdění pouze na jedné straně vozidla, nebo rozdílně siln.é brzdění na obou stranách vozidla, nebo přestavení úhlu zadní řídicí nápravy u motorového vozdila s řídicí, neboli rejdovnou nápravou zadních kol.

I

Dosavadní stav techniky

U jednoho známého zařízení pro regulaci pohy bu vozidla se vliv destabilizujíčích sil na vozidlo měřením aktuálního zatáčení kola”, zjistí se požado.ν^£_ΖΛ^55.ηί«Β_.ρ.0Γ..ο.νη£--35*-5-^·β€·η^Ση-·ζ^έδ-9η-ίπΐ'·4εΌ·1-8Γ“&·podle výsledku porovnání se brzdí, aby vozidlo si podrželo stabilitu, viz .pat. spis. Dl 39 19.347 Al).

Zatáčivá rychlost se měří snímačem zatáčivé rychlosti nebo snímačem cočtu.otáček a ořevede se v elektrický signál. Kvalita použitého snímače určuje ‘ 5 Τ’ ··«, Γ 2 7 * T *> 5 c; n ' • “ * J - . w. fcj W «Α v přesnost regulace stabilit;/ jise^aiC'*· 'UáO“/¹³ =· ’ u z , ace zataoive rycniosti, které se mohou použít v motorových vosi dlech, spočívají například na principu měření vlivu Ccriolisovy síly na kmitající keramickou strukturu ( Pcx, C.H.J.: Vibrating Cylinder C-yro - Theory of Operation and. Prror Analysis. University of Stuttgart Gyro Symposiem, září 19SS), nebo na principu konstrukčního dílu ve tvaru vidlicové ladičky (ΡΞΞ,Ζίζί 1990, str. 99 až 101).

Technický prodám zejména nákladově výhodných snímačů spočívá v tom, že charakteristické parametry, t.j. zvyšování a souřadnice nulového bodu, jsou silně závislé na teplotě a že teplotní závislost sama o sobě má u v sérii vyráběných sensorů velký rozptyl. Tento problém se řeší zapojením popsaným ve starší Spřihlásce vynálezu P 4340719.

Počet v přítomné době na trhu vyskytujících se snímačů pro použití u automobilů je omezen. Výrobní technologie je ještě v samých začátcích. Pcistují rozdílné základní struktury pro vibrující části snímačů: keramické válce ze spájeného materiálu, kovová kroužky s r.áladnou konstrukcí pro upevnění a struktury z kovu na. bázi ladicky tónu ve tvaru vidlice. Základní materiály se uvádějí do kmitání nalepenou Pie zokeramikou a kovové kroužky magnetickým vybuzením. Tyto snímače, které jsou k disposici jsou vyráběny mikrostrojní technologií, avšak ještě neexistují touto technologií vyráběné snímače z křemíku, jak je tomu například u snímačů urychlení.

_Výrobci snímačů jsou sice prováděny nákladné mechanické analyzy vad snímacích prvků, avšak úplnou sninace oo csiou cocu ,iep,o živo;

;lati sice cožadavek s oj

r.emuze garantovat sečny vrooce snímačů. rro snímač .ecem na omezení cnarakteristyk ve funkcischcpném stavu a s ohledem na pevně deíinovou námětovou oblast v případě poruchy, avšak existují výpadky snímače, která se dále zařazenou vyhodnocovací technikou však nedají rozpoznat. Zvyšování spólehlivosti snímače vyžaduje však vysoké náklady, na příklad ve formě elektronických, kontrolních zápoje nich oro jednotlivé snímače.

Podstata v/nálezu η τ’ η _— r- ^vo- *·

XZ Z a a Z ndicim

Úkolem vynálezu je snížit náklady na zapojení pro kontrolu snímačů, přičemž kontrola se provádí mově řízená počítačem, který je již obsažen i oři stroj i oro vvhodnocování signálů snímačů.

Tento úkol se u shora uvedeného zapojení řeší popodle vynálezu tím, že v závislosti na výsledku shora uvedeného porovnání se vyšle stavový signál, oznamu jící stav snímače zatáčivé rychlosti. Tomuto řídícímu přístroji se přivádějí signály nejméně jednoho snímače, ponejvíee však více snímačů stavových veličin, zdvihlých ua-jízdě, jako např. úhel volantu, otáčky kol, příčné'’'a^-pcTélne urychleni' aťa™ ’?.ídíčímpři3trcj'em se' z těchto signálu vypečte referenční zatáčivá rychlost a porovná se se zatáčivou rychlostí měřenou snímačem. Kromě toho se provádí zkouška plausibility, to je axysmý-sluplnosti signálu snímače zatáčivé rychlosti. £eli pří dané plausibilitě rozdíl ceou..za.táčivýsh rychlosí nad předem zadanou hodnotou,, pak je snímač uvazován jako vadný .a‘je vyslán odpovídej ící. diagnostický

Účelná rozvinutí vynálezu jsou obsažení závislých nárocích..

Přednost řešená spočívá v tom, .že v závislosti’, na té které jízdí situaci se mohou použít různé algorytzatáčivesti z rozdílných specifických my pro výpočet jízdních stavových veličin. Přepínání mezi algoritmy fuzzy logického zapojení.

Stavové veličiny mohou se měřit jak snímači, tak také se mohou odvodit z matematického modelu vozidla, uloženého v řídicím přístroji.

Přehled obrázků na vvkrese.

Vynález bude v dalším textu blíže objasněn na příkladu převedení, znázorněného na připojeném výkresu.

.Na obr. 1 je znázorněno motorové vozidlo s uspo řádáním podle vynálezu s řídicí^ přístrojem ve schématickém provedení.

Na obr. 2 je znázorněno fuzzy logické zapojení jako součást řídicího přístroje z obr, 1.

Na obr. 3 je znázorněn vývojový diagram programu, kterým řídicí přístroj kontroluje snímač zatáčivé ry oblosti.

-rrc.-n.acy oroveceni wnalezu.

Motorové vozidlo 1 {obr. I) zapojuje zapojení vyhodnocování signálu snímače zatáčivé rychlostí., součástí regulačního odvodu zatáčivé rychlosti. Tento regulační obvod zahrnuje elektronický řídicí přístroj 2, aktor 3 a více snímačů: Čtyři snímače 4 až 7 otáček kol které měří rychlost předního levého kola vl,předního pravého kola vr, zadního le-

váho kola, za	dního levého kola h
pravého kola	hr. Kromě toho je u
kin volantu,	snímač 11 zatáčivé
podélného urychlení a snímač 13
r> i * 9 * L· 2. Γ 3 Ί £ £ 1 ΠΤ2. Z 5	ještě obsahovat dal
* v SUIT. SIC 9 ·

iktor 3 ořijímá orostřednictvím signálního vedení nebo signální sběrnice 14 akční signály elektronic kého řídicího přístroje 2 zatáčivé momenty,t.j. otočné momenty kolem kolmé osy motorového vozidla l.K tomu' může dojít rozdílně silným brzděním na levé a na pravé straně nebo také vychýlením rejdovné zadní ná ravy motorového vozidla. Aktor 3 a snímače 4 až 3 jsou samy o sobě známé a proto nebudou dále po drobně popisovány. Od nich obdrží řídicí přístroj Ϊ následující veličinv nebo sisnálv snímačů.

(3. r-O δ, v

a.

c.

n.

i

n.

úhel volantu, signál od snímač 10 zatačivá rychlost, signál .cd snímače 11 oodélné urvehlení, signál^od snímače 12 orione urycniem,. signál o o sni mace ±3 otáčky-kola vpředu vlevo, 'signál od snímače 5 otáčky kola vpředu vpravo, signál od snímače 4 otáčky kola vzadu vlevo, signál od snímače 7 otáčky kola vzadu vpravo, signál.-od snímače... 6 'Z předešle uvedených signálů snímačů může se zatáčivos motorového vozidla vypočítat nejrůznějšími způsoby a sice za předem stanovených předpokladům V dalším textu jsou uvedeny rovnice Al až A12. Obecně vsak může být rovnic až Ar.Každá z nich odpovídá jednomu algoritmu, který clatí pro pevně definovaný rozsah hodnot signálů snímačů.

Λ- .

iy= v

Hi >f{ u

tan 5,,

Ψ = ^να l

sinó_z

1i/ = Ήα tan δ-, i/ = · sin5_z1 v ý=A v „

V/ =

Al

A2

A3 + S_V δ, A7

A3

A9

A10 ''krex rv ih

All srrví /* rk δ, α_Λ a, ij

-4- A12 ____O ______ί _ _u — —

Proměnně v rovnicích Al až A12 mají náslefející vý-

1/—--	‘^Γ~““'ζ£ΐέοί ví-	“rychlhys t - - - - -
V_tt	ry chl ost	kola vlevo vzadu
	rychlost	kola vpravo vzadu
^vv	rychlost	kola vlevo vpředu
7	ry c hl o s t	kola vpravo vpředu
^VK	rychlest	vnitřní křivky v_cy_a vzadu
^V?i	rychlost	vnitřní křivky kola vpředu.
^Vr·,		vnější křivky kola.vzdsu...
	rychlost	vnější křivky kola vpředu
h._a.~_f	zjištěné	rychlosti kol přední^-osy
V hirtitn	zjištěné	rychlosti kol zadní osy
	//: zjištěná	rychlost (pravého oředr.ího
	levého i	zadního kol.a)

^krč-it. Iv rzi

zjištěná	rychles
pravého	zadního
rychlost	vs eohec
v těžišt	i)

í l

Sy s« charakteristická rychlost vozidla 'příčná urychlení z

uhel volantu rejdový úhel předních kol stav kola

Šířka stopy vpředu Šířka stopy vzadu vychýlení řízení

V paměti řídicího přístroje, která není na výkresu snáz orně > , . . , . , , na, muz* oyt uloženo více matematických modelu vozidla. Tyto modely dodávají na základě vstupních veličin, stavová signály, která nahrazují signály snímačů v předu uvedených rovnicích. Rozsahy platnosti signálů snímačů jsou uvedeny v dalším textu.

Při určování zatáčivosti z úhlu řízení a otáček kol (rovnice A3 až Ao), přičemž se použijí signály snímačů 4 až 7 otáček kol, dostanou se,na základě po kusných jízd a odhadů chyb, následující zjištěná roz sáhy olatnosti:

km/h

- pncns urychleni Při určování zatáčivcsti prostřednictvím samot něho vyhodnocování otáček kol (rovnice Al a A2), ' přičemž se rovněž hodnotí signály čtyř snímačů 4 až 7, ímm·'·’<

se stanoví rozsan matnosti o :i nozaaavKu na neoa-trny skluz kol^ašikmáho úhlu šoucěhujcol.

Při určování zatáčivosti z lineárního jednostopovéhc modelu (rovnice A7), přičemž , se vyhodnocují signály snímače úhlu volantu a referenční rychlost vozidla, se stanoví rozsah platností pomocí následujících oodminek:

.malý úhel kolébání, malá změna úhlu plování (plaining) /£ = 0, malé uryshlení zatáčiváho úhlu omezené ořícná urvchlení / / 2 4 m/ s i

Při určování zatáčivosti ze signálů snímačů 12, 13 podélného a příčného urychlení pomocí lineárního jednostopsho modelu (rovnice AS a AS), přičemž re erenční rychlost vozidla a příčné urychlení jsou pouse rozsah plátnosti : stanoví za následují ιτν cion poemmex:

malý uhel kolébání malá změna úhlu plování (plaining) malé urychlení zatáčivého úhlu /$ = ? o

0, omezen urychlení vůči zemi na snímač urychlení a orione urvenií ^ao í ⁴ π//· ze zjištěných otáček kol a z;

signálu sni: ní ~omočí 1: A5), c; -m Γ7 ^Λ' i

7fl '•‘iq ·* 'w' O CJ — C _μ,_ΐ3 podélného a příčného urychleneárního jednostopého modulu (rovnice AS a signály příčného .urychlení a signály čtyř až 7 otáček kol, se stanoví rozsah platledujících podmínek:.

malý úhel kolébání, malá změna úhlu plování (plaining) malé urychlení zatáčivého úhlu voziidlo se musí pohybovat v rovině, omezené'příčné urychlení fi

Ϋ

0,

0, aj. - 4 m/s .

Při určování zatáčivosti z příčného urychlení a úhlu volantu, přičemž se vyhodnotí příčná urychlení a úhel volantu, to je signály jejich snímačů, rovnice (A12), se stanoví rozsah platnosti- rovněž mínek:

malý úhel kolébání, malá změna úhlu plování (plaining) malé urychlení zatáčivéhc úhlu vozidlo se musí pohybovat v rovině, omezené oříčns urychlení za následujích pod/J = o, γ = o,

- 2. m/s² >Ν -|·» β1 (1)1 'rl -rl οι ό >ιι > ιι ,ίι t>i;

rery'C’h~j’sOU~aTgoritmy^_	rhvnic Al
;řebitelné pro výpočet	zatáčivo-
* · * » “» 1 * i r-ι z f a τ a m Ξ τ;' ’ .ό 7 · £ , u kj λ b tíl. 3 jj 5 v λ j	j sou ulo-
17 fuzzy logického .	zapoj ení

součástí v rsgu.acni o*zi (obr. 2).loto regulační zaoojení 13 cicmo onsoro;

. (viz obr. 1).

Fuzzy logické zapojení je samo o sobě známé. Lo „ cké zapojení bude zde vysvětleno jen potud, jak j;e potřebné pro funkci kontrolního zapojení podle vynálezu. Má procesní část 20, fuzzifikační část 21, a aefuzzifikační část 22. Vstupními veličinami fuzzy. logického zapojení 18 jsou stavové veličiny jízdy,charakterizuj ící jízdní procesí úhel volantu, otáčky kol, příčné urychlení, podélné urychlení stá. Mohou pocházet jak bylo již uvedeno, od signálu snímačů nebo od mo dělu-vozidla, uloženého v paměti. Ve ^fuzz^/regulační . j. převod'do fuzzi/ bázi 17 se provádí fuzzifikace, logických veličin a vyhodnocení tam uložených odborných znalostí. Výstupní signály fuzzv remulační báze 17 se defuzzifíkují a logickým pomoci zapoj sním 18 se vysílají jako následující výstupní veličiny: Kl, K2, K3, K4,.... Kn. Tyto výstupní ve ličiny jsou zesilující faktory, kterými se váží jed notlivé součtové členy, které představují výsledek rovnic Al až An.

ψ - = η * Λ1 + £2 * A2+...+KÍ2 * Al2+...+Kn * An (Gl_13:

Vyhodnocení zátočivosti se provádí během jednoho / cyklu určuj ícího zat dčivost- přičemž algoritmy rov nic Al až A13 a Gl_13 se zpracují tak, jak je zrejme z vyvon oveno cia-ramu: v o ?o startu se v prvním kroku SO napětí signálu, použitých snímačů .10 -az 13 (snímač úhlu volantu,snímač příčného urychlení, snímač zátočivosti) přečtou a filtrují,aby se vy řadila náhodná kolísání napětí signálu.

V kroku

SI se na základě^.tav.ových veličin vozidla přezkouší, zdali se muže provésti přezkoušení plausibility a sice přezkoušením více podmínek plausibi lity. ?říklad jedné podmínky plausibility zní násle dovně:

Jeli např. podmínka ”vozidlo stojí” v prvním kroku SI splněna, muže se provést kontrola plausibility - měřená zatáčivost má ležet v pevně předem zada ném okruhu tolerance kolem nulové polohy.

Memúželi se provésti přezkoušení plausibility,pro13 tože stavové veličiny vozidla jsou mimo platný rozsah, dojde k odbočení ke kroku S3.

Múželi se kontrola plausibility provésti, pak se provede v krcku S2.

Možné jsou následující kontroly plausibility:

Změna úhlu volantu je v předem zadaném okruhu tolerance rovna změně zatáčivosti (naměřené) v předem zadaném okruhu tolerance a sice při konstantní rych losti vozidla není rovna nule.

Změna příčného urychlení . je’v předem zadaném okruhu tolerance rovna změně .naměřené zatáčivosti v oředem zadaném okruhu tolerance a sice při konstantní rychlosti vozidla.

kontrola plausibility positivní, oa:<

se postupuje ke krcku S3» jinak dojde k odbočení ke krcku SS.

V krcku S3 se zjištují vyhodnocováním ve fuzzy regulační bázi zesilující faktory (XI, .... Kn), příslušející k odpovídajícím termům (terny jsou fuzzy proměnné) ,

Uvnitř smyčkv, tvoené kroky S4 až S5 se v kroku S5 testuje, zdali je ten který zesilující fak tor (Kl, Kn) rovný nule. Nerovnali se zesilu jící faktor nule,· pak se v příštím kroku So vypočítá zatáčivost, přiřazená příslušnému zesilujícímu faktoru. ··

V kroku S7 se jednotlivé složky .násobení přísluša za^acivosui sečkají _g pf<_si_ux_ný_m zesilujícím faktoren: referenční zatáčivosti <l)s

V kroku S3 . se v závislosti na absolutním ro;

dílu &.γ =

Ý<~ef ω<

mezi referenční zatáčivostí a naměřenou zatáčivostí a v závisloslosti na výsledku kontroly plausibílity, vy1-e·“ sní-mař-em-^’zatá'čl*vosi'i‘^dllaghb‘s‘ťi‘cky““impuls7^1cfery indikuje, zdali je snímač funkčně.bezvadný nebo vadný.

Claims

PATENTOVÉ NÁROK Y

.....¹ I v V, 9 9

1. Zapojeni pro vyhodnocováni signálů snímače ptáčivé rychlosti, zejména pro regulaci jízdní stahili- ’Γ£. ty motorového vozidla, se řídicím přístrojem, kteremu jsou přiváděny signály nejméně jednoho dalšího sní mače stavových veličin vozidla, kterým je z těchto signálů vypočítávaná referenční zatáčivá rychlost a kterým se -zjletuje rozdíl mezi touto referenční zatáčivou rychlosti a zatáčivou rychlostí, měřenou snímačem zatáčivé rychlosti a porovnává se s předem zadnoupraho-vou—hodnotou-___v-y-z.nač-u.lí.C-í—s_e....tím, že v závislosti na výsledku tohoto porovnání se vyšle stavový signál, indikující stav snímače zatáčivé rychlosti»
2. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím,že přístrojem (2) se přezkouší, zda signál sní mače (11^zatáčivé rychlosti je s přihlédnutím ks stavu jízdyijs plausibel, t.j. má smysl a že se provede porovnání s prahovou hodnotou v závislosti na vyšledku přezkoušení olausibility.
3. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím,že se vytvoří referenční zatáčivá rychlost jako součet více hodnot rychlosti, které se vypočítají ze signálů roůzných'snímačů a zváží se s'jedním faktorem.
4. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tim,že faktory pro vážení hodnot zatáčivé rychlosti se zjištuj fuzzy logickým zapojením (18),
5. Zapojení podle nároku 1, vyznačující se tím, že referenční zatáčivá rychlost se vypočítá pódia nejméně jedné z následujících rovnic: