DE10104600A1

DE10104600A1 - Control device and method for controlling the dynamic behavior of a wheel

Info

Publication number: DE10104600A1
Application number: DE10104600A
Authority: DE
Inventors: Jingsheng Yu
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2001-02-02
Filing date: 2001-02-02
Publication date: 2002-08-08
Also published as: WO2002061517A1

Abstract

The invention relates to a regulating device for regulating the cinematic behaviour of at least one wheel (22) of a vehicle. Said regulating device comprises a regulator (10) wherein an input variable (w) and a feedback variable (r) are supplied thereto and said regulator produces a regulating output variable (u). According to the invention, said regulating output variable (u) is the total moment (Mab) operating on the wheel (22). The invention also relates to a method for regulating the cinematic behaviour of at least one wheel (22) of a vehicle, wherein an input variable (w) and a feedback variable (r) are supplied to a regulator (10) and a regulating output variable (u) is outputted from said regulator (10). The inventive method is characterised in that the regulating output variable (u) is the total moment (Mab) operating on the wheel (22).

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Regelungseinrich tung zum Regeln des dynamischen Verhaltens von wenigstens einem Rad eines Fahrzeuges, wobei die Regelungseinrich tung einen Regler aufweist, dem eine Führungsgröße und eine Rückführgröße zugeführt wird und der eine Regleraus gangsgröße liefert. Weiterhin betrifft die vorliegende Erfindung ein Verfahren zum Regeln des kinematischen Verhaltens von wenigstens einem Rad eines Fahrzeuges, wobei das Verfahren vorsieht: Zuführen einer Führungsgrö ße und einer Rückführgröße zu einem Regler, und Ausgeben einer Reglerausgangsgröße aus dem Regler.The present invention relates to a control device device to regulate the dynamic behavior of at least a wheel of a vehicle, the control device device has a controller to which a reference variable and a feedback variable is fed and the one controller off aisle size supplies. Furthermore, the present concerns Invention a method for regulating the kinematic Behavior of at least one wheel of a vehicle, the method providing: supplying a management variable ß and a feedback variable to a controller, and output a controller output variable from the controller.

State of the art

Im Gegensatz zu einer Steuerung, bei der die Einflussnah me auf das zu steuernde System ohne Kontrolle der Aufga bengröße gemäß einem Steuergesetz und im Rahmen einer Wirkungskette erfolgt, erlaubt eine Regelung den Einfluss unvorhersehbarer Störungen und Parameteränderungen auf den gewünschten Signalzusammenhang zwischen dem Ist- und dem Sollwert der Regelgröße weitgehend auszuschalten. Die einer Regelungseinrichtung zu Grunde liegende Aufgabe besteht also allgemein darin, einer Ausgangsgröße eines technischen Systems durch eine Stellgröße ein Sollverhal ten, das heißt ein gewünschtes Verhalten, aufzuprägen, und zwar gegen den Einfluss einer Störgröße, die nur unvollständig bekannt ist. Zur Lösung dieser Aufgabe wird die Regelstrecke, beispielsweise das kinematische Verhal ten von wenigstens einem Rad eines Fahrzeuges, laufend beobachtet und die so gewonnene Information wird zur Veränderung der Stellgröße derart verwendet, dass diese trotz der Störgrößeneinwirkung die Ausgangsgröße an den gewünschten Verlauf (Sollverlauf) angleicht.In contrast to a control in which the influence me on the system to be controlled without checking the task size in accordance with a tax law and within the framework of a Effect chain occurs, a regulation allows the influence unforeseeable disturbances and parameter changes the desired signal relationship between the actual and largely switch off the setpoint of the controlled variable. The task underlying a control device generally consists of an output quantity of one technical system through a manipulated variable a target behavior ten, that is to say, a desired behavior, against the influence of a disturbance variable that only is incompletely known. To solve this problem the controlled system, for example the kinematic behavior ten of at least one wheel of a vehicle, running observed and the information thus obtained becomes Change the manipulated variable in such a way that this despite the influence of the disturbance variable, the output variable at the align the desired course (target course).

Zu den gattungsgemäßen Regelungseinrichtungen zählen beispielsweise das Antiblockiersystem (ABS), die Anti schlupfregelung (ASR) und die Fahrdynamikregelung (FDR).The generic control devices include for example the anti-lock braking system (ABS), the anti slip control (ASR) and driving dynamics control (FDR).

In Fig. 1 ist ein Blockschaltbild dargestellt, das eine bekannte Regelungseinrichtung zum Regeln des dynamischen Verhaltens eines Rades 22 eines Fahrzeugs zeigt. Diese Regelungseinrichtung kann beispielsweise Bestandteil einer Antischlupfregelung sein. Gemäß Fig. 1 wird einem Regler 10 eine Führungsgröße w zugeführt, die im darge stellten Fall durch einen Sollwert für die Winkelge schwindigkeit gebildet ist. Der Regler 10 erzeugt ein Reglerausgangssignal u, das ein Bremsmoment Mb angibt, das auf das Rad 22 auszuüben ist, damit die Regelgröße X, das heißt die tatsächliche Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22, erreicht wird. Das Reglerausgangssignal u, das das Bremsmoment Mb angibt, wird einem Stellglied zuge führt, das durch eine Bremsvorrichtung 21 gebildet ist. Die Bremsvorrichtung 21 übt ein entsprechendes Bremsmo ment Mb auf das Rad 22 aus, wobei der eigentliche Steller, beispielsweise die Hydraulik, in Fig. 1 aus Grün den der Übersichtlichkeit nicht dargestellt ist. Um den Regelkreis zu schließen, umfasst eine Messeinrichtung 30 den Istwert der Winkelgeschwindigkeit ω und führt diesen Istwert als Rückführgröße r dem Regler 10 zu. Auf das Rad 22, das gemeinsam mit dem Stellglied 21 die Regelstrecke 20 bildet, wirkt neben dem Bremsmoment Mb auch ein An triebsmoment Ma, das von einem nicht dargestellten An triebsmotor des Fahrzeugs erzeugt wird. Wie dies Fig. 1 zu entnehmen ist, geht das Antriebsmoment Ma gemäß dem Stand der Technik nicht direkt in die Regelung ein, son dern die Wirkung des Antriebsmoments Ma wird nur indirekt über die Rückführgröße r berücksichtigt.In Fig. 1 a block diagram is illustrated that shows a wheel of a known control device for controlling the dynamic behavior of a vehicle 22. This control device can be part of an anti-slip control, for example. Referring to FIG. 1 a controller is supplied to a command variable w 10, which is in Darge case presented by a target value for the speed Winkelge formed. The controller 10 generates a controller output signal u, which indicates a braking torque Mb to be exerted on the wheel 22 , so that the controlled variable X, that is to say the actual angular velocity ω of the wheel 22 , is achieved. The controller output signal u, which indicates the braking torque Mb, is supplied to an actuator, which is formed by a braking device 21 . The braking device 21 exerts a corresponding Bremsmo element Mb on the wheel 22 , the actual actuator, for example the hydraulics, in Fig. 1 for reasons of clarity is not shown. In order to close the control loop, a measuring device 30 comprises the actual value of the angular velocity ω and feeds this actual value to the controller 10 as a feedback variable r. On the wheel 22 , which forms the controlled system 20 together with the actuator 21 , acts in addition to the braking torque Mb and a drive torque Ma that is generated by a drive motor, not shown, of the vehicle. As can be seen in FIG. 1, the drive torque Ma does not go directly into the control according to the prior art, but the effect of the drive torque Ma is only taken into account indirectly via the feedback variable r.

Allgemein ist es im Zusammenhang mit beispielsweise Antiblockiersystemen, Antischlupfregelungen und Fahrdyna mikregelungen bekannt, zum Regeln der Winkelgeschwindig keit des Rades einen Regler zu verwenden, dem als Füh rungsgröße beispielsweise eine Sollwinkelgeschwindigkeit des Rades zugeführt wird, wobei die dem Regler ebenfalls zugeführte Rückführgröße dann durch die Istwinkel geschwindigkeit gebildet ist. Der Regler liefert eine Reglerausgangsgröße, die beispielsweise ein Bremsmoment angeben kann, das auf das entsprechende Rad auszuüben ist. Die für die bekannten Systeme verwendeten Regler sind durch Hardware und Software verwirklicht, wobei das die Reglerausgangsgröße bildende Bremsmoment über eine Sammlung von If-Then-Anweisungen ermittelt wird. Das heißt, der Regler ist bei den bekannten Systemen nicht von der Raddynamik abgeleitet, sondern durch die Beobach tung der physkalischen Reaktionen des Fahrzeuges experi mentell bestimmt. Da jedoch neben dem Bremsmoment noch weitere Momente, beispielsweise das von einem Verbren nungsmotor erzeugte Antriebsmoment, auf das Rad wirken, muss der Regler bei den bekannten Systemen ständig den Motorzustand abfragen, beispielsweise die Motordrehzahl, die Abwürgeneigung und dergleichen, da das dynamische Verhalten des Rades anderenfalls nicht hinreichend gere gelt werden kann. Diese Vorgehensweise wurde bei den bekannten Systemen gewählt, weil das dynamische Verhalten des Rades eins Fahrzeugs sehr komplex und von Nichtlinea ritäten geprägt ist. Wenn die Reglerausgangsgröße bei spielsweise durch das Bremsmoment gebildet ist, erfolgt die Einstellung des Bremsmoments bei den bekannten Syste men völlig unabhängig vom Antriebsmoment, das heißt, es existiert keine gesetzmäßige Verknüpfung von Bremsmoment und Antriebsmoment.It is generally related to, for example Anti-lock braking systems, anti-slip controls and driving dynamics Micro controls known to regulate the angular speed speed of the wheel to use a controller that acts as a guide size, for example, a target angular velocity of the wheel is supplied, which also the controller fed back feedback variable by the actual angle speed is formed. The controller delivers one Controller output variable, for example a braking torque can indicate to exercise that on the corresponding bike is. The controllers used for the known systems are realized through hardware and software, whereby the braking torque forming the controller output variable via a Collection of if-then statements is determined. The means that the controller is not in the known systems derived from the wheel dynamics, but through the observer the physical reactions of the vehicle experi mentally determined. However, in addition to the braking torque other moments, such as that of a cremation drive torque generated on the wheel, with the known systems, the controller must constantly Query the engine status, for example the engine speed, the stalling tendency and the like since the dynamic Otherwise the behavior of the wheel would not be sufficient can be applied. This procedure was followed by the known systems chosen because of the dynamic behavior the wheel of a vehicle is very complex and non-linear is shaped. If the controller output variable at is formed, for example, by the braking torque the setting of the braking torque in the known systems men completely independent of the drive torque, that is, it there is no legal link between braking torque and drive torque.

Advantages of the invention

Dadurch, dass bei der erfindungsgemäßen Regelungseinrich tung zum Regeln des dynamischen Verhaltens von wenigstens einem Rad eines Fahrzeuges vorgesehen ist, dass die Reg lerausgangsgröße ein auf das Rad einwirkendes Gesamtmo ment ist, können alle das Gesamtmoment bildenden Einzel momente bei der Regelung direkt berücksichtigt werden.The fact that in the control device according to the invention device to regulate the dynamic behavior of at least a wheel of a vehicle is provided that the Reg output variable a total mo acting on the wheel ment, all individuals can form the total moment moments are taken into account directly in the control.

Gleiches gilt für das erfindungsgemäße Verfahren, bei dem ebenfalls vorgesehen ist, dass die Reglerausgangsgröße ein auf das Rad einwirkendes Gesamtmoment ist. The same applies to the method according to the invention, in which it is also provided that the controller output variable is a total torque acting on the wheel.

Die folgenden Ausführungen beziehen sich sowohl auf die erfindungsgemäße Regelungseinrichtung als auch auf das erfindungsgemäße Verfahren.The following explanations refer to both control device according to the invention as well as on the inventive method.

Das Gesamtmoment, das die Reglerausgangsgröße bildet, kann ein auf das Rad wirkendes Antriebsmoment und ein auf das Rad wirkendes Bremsmoment umfassen. Wenn das auf das Rad wirkende Antriebsmoment bei der Regelung direkt be rücksichtigt wird, ist es beispielsweise möglich, auf die beim Stand der Technik erforderlichen Abfragen des Motor zustandes zu verzichten oder diese zumindest deutlich einzuschränken. Der Regler kann dadurch trotz verbesser ter Funktion einfacher Aufgebaut werden, wodurch Kosten gesenkt werden können.The total torque that forms the controller output variable can have a driving torque acting on the wheel and a include braking torque acting on the wheel. If that's on that Wheel acting drive torque when controlling directly is taken into account, it is possible, for example, on the queries of the engine required in the prior art state to waive or at least clearly limit. The controller can improve despite this ter function can be set up more easily, thereby reducing costs can be lowered.

Das dynamische Verhalten des Rades wird vorzugsweise über eine sogenannte Regelgröße geregelt. Diese Regelgröße kann beispielsweise die Winkelgeschwindigkeit des Rades oder die Bahngeschwindigkeit des Rades sein, wobei diese beiden Größen bekanntermaßen über eine Konstante ver knüpft sind. In einigen Fällen kann es jedoch ebenso sinnvoll sein, andere, das dynamische Verhalten des Rades beschreibende Größen als Regelgröße zu verwenden, beispielsweise die Winkelbeschleunigung des Rades oder die Bahnbeschleunigung des Rades. Allerdings ist die Messung von Beschleunigungsgrößen häufig mit einem höhe ren Aufwand verbunden.The dynamic behavior of the wheel is preferably over a so-called controlled variable is regulated. This controlled variable can, for example, the angular speed of the wheel or the track speed of the wheel, being this both sizes are known to have a constant ver are knotted. In some cases, however, it can as well make sense, others, the dynamic behavior of the To use Rades descriptive variables as a control variable for example the angular acceleration of the wheel or the path acceleration of the wheel. However, it is Measurement of acceleration quantities often with a height associated effort.

Die dem Regler zugeführte Rückführgröße, die Informatio nen über das unbekannte Verhalten von auf das Rad wirken den Störgrößen enthält, kann ebenfalls die Winkelge schwindigkeit des Rades oder die Bahngeschwindigkeit des Rades sein. Üblicherweise wird die Rückführgröße bei Regelungseinrichtungen entsprechend der Regelgröße ge wählt. Die Rückführgröße wird im Allgemeinen über eine geeignete Messeinrichtung erfasst. Eine derartige Mess einrichtung dient in der Regel nicht zum wertmäßigen Erfassen der Regelgröße, sondern in erster Linie zur Umformung dieser Regelgröße in eine zur weiteren Verar beitung besser geeignete Größe. Zur weiteren Verarbeitung besonders geeignet sind elektrische Größen, insbesondere die Spannung, da diese nach einer entsprechenden Ana log/Digitalwandlung durch geeignete Datenverarbeitungs einrichtungen weiter verarbeitet werden kann. Die Rück führgröße wird mit der Führungsgröße verglichen, die von außen vorgegeben wird und die im allgemeinen proportional zum Sollverlauf ist. Dieser Vergleich von Rückführgröße und Führungsgröße erfolgt allgemein in einem Vergleichs glied, in dem die sogenannte Regeldifferenz gebildet wird. Ist die Rückführgröße eine elektrische Spannung, so gibt man auch die Führungsgröße als elektrische Spannung vor. Die Differenzbildung kann dann in der Eingangsschal tung eines elektronischen Verstärkers erfolgen, wo die Differenzspannung gebildet wird. Selbstverständlich ist es ebenfalls möglich, die Differenz digital zu bestimmen, wenn sowohl die Rückführgröße als auch die Führungsgröße in digitaler Form vorliegen.The feedback variable fed to the controller, the information about the unknown behavior of act on the bike contains the disturbance variables, can also the Winkelge speed of the wheel or the speed of the train Be a wheel. The return size is usually at Control devices according to the controlled variable ge chooses. The feedback size is generally about one suitable measuring device. Such a mess furnishing is generally not used for value Capture the controlled variable, but primarily for Conversion of this controlled variable into one for further processing size more suitable. For further processing Electrical variables are particularly suitable, in particular the tension, because this after a corresponding Ana log / digital conversion through suitable data processing facilities can be processed further. The back Leading variable is compared with the leading variable, that of is given outside and which is generally proportional to the target course. This comparison of feedback size and the benchmark is generally compared link in which the so-called control difference is formed becomes. If the feedback variable is an electrical voltage, then you also give the command variable as electrical voltage in front. The difference can then be made in the input scarf tion of an electronic amplifier where the Differential voltage is formed. It goes without saying it is also possible to determine the difference digitally, if both the return variable and the reference variable are available in digital form.

Insbesondere wenn die Regelgröße und die Rückführgröße durch die Winkelgeschwindigkeit des Rades oder die Bahn geschwindigkeit des Rades gebildet sind, gibt die Füh rungsgröße vorzugsweise eine Sollwinkelgeschwindigkeit oder eine Sollbahngeschwindigkeit an. Especially if the controlled variable and the feedback variable by the angular speed of the wheel or the track speed of the wheel are formed, gives the Füh approximately a target angular velocity or a target path speed.

Bei einer besonders bevorzugten Ausführungsform der vor liegenden Erfindung sind eine Bremsvorrichtung und das Rad Bestandteil einer Regelstrecke, und der Bremsvorrich tung wird ein erstes Signal zugeführt, das das Bremsmo ment angibt. Die Bremsvorrichtung bildet in diesem Fall das Stellglied, das neben dem sogenannten Steller Be standteil der Stelleinrichtung ist. Die Stelleinrichtung hat insbesondere die Aufgabe, den niedrigen Leistungspe gel der Regeldifferenz auf den Leistungspegel der Strecke anzuheben, um bei Abweichungen von Führungsgröße und Rückführgröße, das heißt bei vorhandenen Regeldifferen zen, die Regelgröße an den Sollverlauf anzugleichen.In a particularly preferred embodiment of the above lying invention are a braking device and that Wheel part of a controlled system, and the brake device device is fed a first signal that the braking mo ment indicates. The braking device forms in this case the actuator, which in addition to the so-called Steller Be is part of the control device. The actuator has in particular the task of the low power pe the control difference to the power level of the line to be raised in the event of deviations from the command variable and Feedback variable, that is, with existing control differences zen to adjust the controlled variable to the target course.

Insbesondere wenn die Bremsvorrichtung und das Rad Be standteil der Regelstrecke sind und der Bremsvorrichtung das erste Signal zugeführt wird, das das Bremsmoment angibt, kann die vorliegende Erfindung vorsehen, dass das Gesamtmoment von dem auf das Rad wirkenden Antriebsmoment Ma und dem auf das Rad wirkenden Bremsmoment Mb wie folgt abhängt:
In particular, if the braking device and the wheel are part of the controlled system and the braking device is supplied with the first signal that indicates the braking torque, the present invention can provide that the total torque of the driving torque Ma acting on the wheel and the braking torque acting on the wheel Mb depends on:

Mab = Ma - Mb,
Mab = Ma - Mb,

und dass das der Bremsvorrichtung zugeführte erste Signal aus der Reglerausgangsgröße u = Mab wie folgt gebildet wird:
and that the first signal supplied to the braking device is formed from the controller output variable u = Mab as follows:

Mb = Ma - Mab.Mb = Ma - Mab.

Diese Vorgehensweise basiert auf der Tatsache, dass das Antriebsmoment über ein anderes Stellglied als die Brems vorrichtung auf das Rad übertragen wird, das Antriebsmoment jedoch in dem vom Regler bestimmten Gesamtmoment enthalten ist.This approach is based on the fact that the Drive torque via an actuator other than the brake device is transferred to the wheel, the drive torque however in the total torque determined by the controller is included.

In vielen Fällen wirkt auf das Rad zumindest zeitweise ein Störmoment, das beispielsweise durch Reibkräfte, Fahrbahnunebenheiten, die Fahrbahnsteigung und derglei chen hervorgerufen wird. Um dieses Störmoment berücksich tigen zu können, kann vorgesehen sein, dass der Regler das Gesamtmoment aus einem linearen Momentanteil und einem Störmomentanteil zusammensetzt.In many cases, the bike acts at least temporarily a disturbance torque caused, for example, by frictional forces, Road bumps, the road gradient and the like Chen is caused. Consider this disturbance torque To be able to act, the controller can be provided the total torque from a linear torque component and a disturbance torque component.

Der lineare Momentanteil kann in diesem Fall von einem Linearregler geliefert werden, der dann Bestandteil des Reglers ist. Als Linearregler kommt beispielsweise ein P-, ein PI- oder ein PID-Linearregler in Betracht. Ein P- Glied ist ein proportionales Übertragungsglied. Es han delt sich um ein statisches Element, das lediglich eine Verstärkung oder eine Abschwächung des jeweiligen Ein gangssignals bewirkt. Das I-Glied ist ein integrierendes Übertragungsglied, das eine zeitliche Integration des Eingangssignals zum Ausgangssignal bewirkt. Bei einem PI- Glied handelt es sich um eine entsprechende Kombination, nämlich um eine Parallelschaltung von einem P- und einem I-Glied. Beim D-Glied, das als solches physikalisch- technisch nicht realisierbar ist, handelt es sich um ein differenzierendes Übertragungsglied, wobei die entspre chende Kombination des PID-Gliedes durch reale Regler jedoch hinreichend approximiert werden kann.In this case, the linear moment component can be one Linear controllers are supplied, which are then part of the Controller. For example, a linear controller is used P, a PI or a PID linear controller. AP- Link is a proportional transmission link. It han is a static element that is only one Reinforcement or a weakening of the respective one output signal causes. The I-link is an integrating one Transmission link, the temporal integration of the Input signal to the output signal. With a PI Link is a corresponding combination, namely a parallel connection of a P and a I-element. The D-link, which as such is physically is not technically feasible, it is a differentiating transmission link, the correspond appropriate combination of the PID element by real controllers but can be approximated sufficiently.

Da die auf das Rad wirkenden Störmomente messtechnisch schwer oder gar nicht zu erfassen sind, sieht eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vor, dass der Störmomentanteil geschätzt wird.Since the interference torques acting on the wheel are measured are difficult or impossible to grasp, sees a preferred one Embodiment of the present invention, that the disturbance torque component is estimated.

Zu dieser Schätzung des Störmomentanteils kann beispiels weise ein sogenannter Zustandsbeobachter verwendet wer den. Ein derartiger, dem Fachmann an sich bekannter Zu standsbeobachter hat vereinfacht ausgedrückt die Aufgabe, Schätzwerte für messtechnisch nicht oder nur schwer er fassbare Messgrössen zu erzeugen. Der Grundgedanke be steht darin, ein mathematisches Modell der Regelstrecke durch eine geeignete Schaltung und/oder geeignete Hard- und Software zu realisieren. Die von dem Regler erzeugte Reglerausgangsgröße wird dann nicht nur der realen Stre cke sondern auch dem mathematischen Modell zugeführt, das Schätzwerte für die gewünschten Zustandsgrößen bezie hungsweise die erforderlichen Messgrößen liefert. Dass durch diese Vorgehensweise lediglich Schätzwerte bereit gestellt werden können, liegt insbesondere daran, dass der reale Anfangszustand der Strecke häufig unbekannt ist, weshalb es in der Regel unmöglich ist, an dem mathe matischen Streckenmodell den exakten Anfangszustand ein zustellen. Der Entwurf des Zustandsbeobachters kann je doch derart durchgeführt werden, dass die geschätzten Werte gegen die realen Werte konvergieren, so dass die Genauigkeit des geschätzten Störmomentanteils hinreichend hoch ist. Dem Zustandsbeobachter wird das gleiche Signal wie der Strecke zugeführt, wie dies in der Figurenbeschreibung noch näher erläutert wird.This estimate of the disturbance torque component can, for example a so-called condition observer is used who the. Such a well-known to the expert to put it simply, the observer has the task Estimates for metrological not or only with difficulty generate measurable parameters. The basic idea be is a mathematical model of the controlled system by means of a suitable circuit and / or suitable hardware and to implement software. The one generated by the controller The controller output variable is then not only the real stress cke but also fed into the mathematical model that Estimates for the desired state variables or provides the necessary measurement parameters. That this approach only provides estimates can be put in particular because the real initial state of the route is often unknown is why it is usually impossible to do the math matical route model the exact initial state to deliver. The design of the condition monitor can ever yet be carried out in such a way that the estimated Values converge to real values so that the Sufficient accuracy of the estimated disturbance torque component is high. The condition observer gets the same signal how fed the route like this in the Description of the figures will be explained in more detail.

Vorzugsweise ist vorgesehen, dass der Zustandsbeobachter den Störmomentanteil auf der Grundlage des Gesamtmoments und wenigstens einer kinematischen Rad-Zustandsgröße schätzt. Als kinematische Rad-Zustandsgröße kommen insbe sondere die Winkelgeschwindigkeit des Rades oder die Bahngeschwindigkeit des Rades sowie entsprechende zeitli che Ableitungen in Frage.It is preferably provided that the condition observer the disturbance torque component based on the total torque and at least one kinematic wheel state variable underestimated. As a kinematic wheel state variable come in particular special the angular speed of the wheel or the Path speed of the wheel and corresponding time che derivatives in question.

Eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfin dung sieht vor, dass die Dynamik des Rades durch das Modell
A preferred embodiment of the present invention provides that the dynamics of the wheel through the model

= f_L(ω, Mab) + f_S(ω, Mab)
= f _L (ω, Mab) + f _S (ω, Mab)

beschrieben wird. Dabei bezeichnet ω die Winkelgeschwin digkeit des Rades, f_L(ω, Mab) den linearen Anteil des auf das Rad wirkenden Moments und f_S(ω, Mab) das gesamte auf das Rad wirkende Störmoment. Diesem mathematischen Mo dell liegt die Erkenntnis zu Grunde, dass das dynamische Verhalten eines Rades immer als die Summe von zwei Teilen betrachtet werden kann. Der lineare Anteil f_L(ω, Mab) entspricht dabei dem Verhalten eines frei laufenden Ra des, während das Störmoment f_L(ω, Mab) das komplexe nicht lineare Verhalten des Rades wiederspiegelt. Hier und im folgenden handelt es sich bei den mit einem Punkt gekenn zeichneten Größen um die erste Ableitung der entsprechen den Größe nach der Zeit.is described. Here ω denotes the angular velocity of the wheel, f _L (ω, Mab) the linear component of the torque acting on the wheel and f _S (ω, Mab) the total disturbing torque acting on the wheel. This mathematical model is based on the knowledge that the dynamic behavior of a wheel can always be viewed as the sum of two parts. The linear component f _L (ω, Mab) corresponds to the behavior of a free running wheel, while the disturbance torque f _L (ω, Mab) reflects the complex non-linear behavior of the wheel. Here and below, the sizes marked with a dot are the first derivative of the corresponding size according to time.

Der Zustandsbeobachter kann durch die Gleichung
The condition observer can use the equation

definiert werden. Dabei geben A und b Systemparameter an. Die Reglerausgangsgröße u entspricht dem auf das Rad auszuübenden Gesamtmoment Mab Der Zustandsvektor ist durch = [, _s]^T gegeben, wobei dieser Zustandsvektor die geschätzte Winkelgeschwindigkeit des Rades und eine weitere Zustandsgröße _s enthält, die später erläu tert wird. Bei der genannten Gleichung handelt es sich um eine der allgemeinen Form nach dem Fachmann bekannte Vektordifferenzialgleichung, die üblicherweise bei der Beschreibung dynamischer Systeme mit Hilfe von Zustands größen verwendet wird. Bezüglichen der näheren mathemati schen Zusammenhänge wird daher auf die entsprechende Fachliteratur verwiesen.To be defined. A and b indicate system parameters. The controller output variable u corresponds to the total torque Mab to be exerted on the wheel. The state vector is given by = [, _s ] ^T , this state vector containing the estimated angular velocity of the wheel and a further state variable _s , which will be explained later. The equation mentioned is a vector differential equation which is known in the general form according to the person skilled in the art and is usually used in the description of dynamic systems with the aid of state variables. With regard to the closer mathematical relationships, reference is therefore made to the corresponding specialist literature.

Den Bestandteil _s des Zustandsvektors erhält man, indem der Störmomentanteil f_S(ω, Mab) neben ω als weitere Zu standsgröße definiert wird. Die Differentiation von _s wird dabei vorzugsweise durch ein lineares Modell er setzt, um die mathematische Auswertung zu erleichtern. Diese Approximation ist gültig, da während einer relativ kurzen maximalen Schätzungszeit von beispielsweise 100 ms stets ein linearer Verlauf angenommen werden kann.The component _{s of} the state vector is obtained by defining the disturbance torque component f _S (ω, Mab) in addition to ω as another state variable. The differentiation of _s is preferably set by a linear model in order to facilitate the mathematical evaluation. This approximation is valid because a linear course can always be assumed during a relatively short maximum estimation time of 100 ms, for example.

Eine weitere Möglichkeit zum Angeben des auf das Rad wirkenden Störmoments sieht ebenfalls vor, dass die Dyna mik des Rades durch das Modell
Another possibility for specifying the disturbing torque acting on the wheel also provides that the dynamics of the wheel by the model

= f_L(ω, Mab) + f_S(ω, Mab)
= f _L (ω, Mab) + f _S (ω, Mab)

beschrieben wird, wobei ω die Winkelgeschwindigkeit des Rades (22), f_L(ω, Mab) den bekannten linearen Anteil des auf das Rad wirkenden Moments und f_S(ω, Mab) das gesamte auf das Rad wirkende Störmoment angibt, und dass zur Bestimmung von f_S(ω, Mab) gemessen wird. Allerdings ver ursacht die Messung vom in der Praxis häufig Probleme, die beispielsweise durch Messrauschen und Filterungen verursacht werden.is described, where ω is the angular velocity of the wheel ( 22 ), f _L (ω, Mab) the known linear component of the torque acting on the wheel and f _S (ω, Mab) indicates the total disturbing torque acting on the wheel, and that for Determination of f _S (ω, Mab) is measured. However, the measurement of in practice often causes problems that are caused, for example, by measurement noise and filtering.

Ein weiterer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, dass die Reglerrealisierung vereinfacht werden kann, da die Störgrößen nicht wie bis jetzt durch IF-THEN Anweisungen abgefragt werden, sondern insgesamt automa tisch geschätzt werden. Somit sind die Parametereinstel lungen auch stark reduziert.Another advantage of the present invention is in that the controller implementation is simplified can, since the disturbances are not as previously caused by IF-THEN Instructions are queried, but altogether automa be appreciated. So the parameter settings lungs also greatly reduced.

Dem Fachmann ist klar, dass die verschiedenen Ausfüh rungsformen der vorliegenden Erfindung auf unterschiedli che Weise verwirklicht werden Können. Beispielsweise wird bevorzugt, den gesamten Regler oder Teile des Reglers durch entsprechende Hard- und Software zu verwirklichen. Insbesondere in diesem Fall kann eine zeitdiskrete Rege lungseinrichtung geschaffen werden, die mit relativ ge ringem Aufwand an verschiedene Fahrzeugtypen angepasst werden kann. Selbstverständlich ist es ebenfalls denkbar, auf analoge Schaltungskomponenten zurückzugreifen.It is clear to the person skilled in the art that the different designs Forms of the present invention to differ way can be realized. For example preferably, the entire controller or parts of the controller to be realized by appropriate hardware and software. In this case in particular, time-discrete rain can occur lungseinrichtung be created with relatively ge adapted to different vehicle types with little effort can be. Of course, it is also conceivable to use analog circuit components.

drawings

Die Erfindung wird nachfolgend anhand der zugehörigen Zeichnungen noch näher erläutert.The invention is described below with reference to the associated Drawings explained in more detail.

Es zeigen:Show it:

Fig. 1 ein Blockschaltbild einer zum Stand der Technik zählenden Regelungseinrichtung zum Regeln des dynamischen Verhaltens von einem Fahrzeugrad; Fig. 1 is a block diagram of a counting state of the art control means for controlling the dynamic behavior of a vehicle wheel;

Fig. 2 ein Blockschaltbild einer ersten Ausführungs form der erfindungsgemäßen Regelungseinrich tung; Fig. 2 is a block diagram of a first embodiment of the control device according to the invention;

Fig. 3 ein Blockschaltbild einer zweiten Ausführungs form der erfindungsgemäßen Regelungseinrich tung; Fig. 3 is a block diagram of a second embodiment form of the invention Regelungseinrich tung;

Fig. 4 ein Blockschaltbild einer Regelstrecke mit zugehörigem Zustandsbeobachter; Fig. 4 is a block diagram of a control system with associated state observer;

Fig. 5 die Kurvenverläufe für eine Antischlupfregelung gemäß dem Stand der Technik; und FIG. 5 shows the curves for an anti-skid control according to the prior art; and

Fig. 6 die Kurvenverläufe für eine Antischlupfregelung gemäß der vorliegenden Erfindung. Fig. 6 shows the curves for an anti-slip control according to the present invention.

Description of the embodiments

Fig. 2 ist ein Blockschaltbild, das eine erste Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung zum Regeln des kinematischen Verhalten eines Rades 22 eines Fahrzeugs zeigt. In Fig. 2 wird einem Regler 10 eine Führungsgröße w zugeführt, die gemäß Fig. 2 durch einen Sollwinkelgeschwindigkeitswert ω_s gebildet ist. Im Unter schied zu dem in Fig. 1 dargestellten Stand der Technik liefert der Regler 10 eine Reglerausgangsgröße u, die durch ein Gesamtmoment Mab gebildet ist. Dieses Gesamtmo ment Mab hängt von dem auf das Rad 22 wirkenden Antriebsmoment Ma und dem auf das Rad 22 wirkenden Bremsmoment Mb wie folgt ab:
Fig. 2 is a block diagram showing a first embodiment of the control device according to the invention for controlling the kinematic behavior of a wheel 22 of a vehicle. In FIG. 2, a control variable w is supplied to a controller 10 , which is formed according to FIG. 2 by a target angular velocity value ω _s . In contrast to the prior art shown in Fig. 1, the controller 10 provides a controller output variable u, which is formed by a total torque Mab. This total torque Mab depends on the drive torque Ma acting on the wheel 22 and the braking torque Mb acting on the wheel 22 as follows:

Mab = Ma - Mb.Mab = Ma - Mb.

Das Antriebsmoment Ma wird dabei von einem in Fig. 2 nicht dargestellten Antriebsmotor des Fahrzeugs erzeugt. Das auf das Rad 22 wirkende Antriebsmoment Ma ist entwe der bekannt, beispielsweise über eine Motorsteuerung oder -regelung, oder es wird über eine geeignete, in Fig. 2 mit 40 bezeichnete Messeinrichtung erfasst. Eine Brems vorrichtung 21 bildet das Stellglied und erzeugt das Bremsmoment Mb, das auf das Rad 22 wirkt. Die Bremsvor richtung 21 und das Rad 22 bilden gemeinsam die Regel strecke 20. Die Regelgröße x ist gemäß Fig. 2 durch die Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22 gebildet. Eine Mess einrichtung 30 erfasst die aktuelle Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22 und führt diese als Rückführgröße r dem Regler 10 zu. Da in der Reglerausgangsgröße u = Mab das Antriebsmoment Ma berücksichtigt ist, muss das dem Stell glied beziehungsweise der Bremsvorrichtung 21 zugeführte Bremsmoment über die Beziehung
The drive torque Ma is generated by a drive motor of the vehicle, not shown in FIG. 2. The driving torque Ma acting on the wheel 22 is either known, for example via a motor control or regulation, or it is detected via a suitable measuring device, designated 40 in FIG. 2. A braking device 21 forms the actuator and generates the braking torque Mb, which acts on the wheel 22 . The Bremsvor device 21 and the wheel 22 together form the rule section 20th The controlled variable x is formed according to FIG. 2 by the angular velocity ω of the wheel 22 . A measuring device 30 detects the current angular velocity ω of the wheel 22 and feeds it to the controller 10 as a feedback variable r. Since the drive torque Ma is taken into account in the controller output variable u = Mab, the braking torque supplied to the actuator or to the braking device 21 must be based on the relationship

Mb = Ma - Mab
Mb = Ma - Mab

bestimmt werden. Zu diesem Zweck ist ein Subtrahierer 50 vorgesehen, der die entsprechende Rechenoperation durch führt. In diesem Zusammenhang wird nochmals darauf hinge wiesen, dass die hier und im Folgenden einzeln beschrie benen Komponenten, beispielsweise der Subtrahierer 50, nicht zwingend einzelne Schaltungskomponenten sind, son dern beispielweise zusammen mit dem Regler 10 durch geeignete Hard- und Software verwirklicht werden können. Das in diesem Sinn von dem Subtrahierer 50 berechnete Bremsmoment Mb wird über ein geeignetes Signal dem Stell glied 21 zugeführt. Dieses Stellglied 21 übt dann ein entsprechendes Bremsmoment Mb auf das Rad 22 aus.be determined. For this purpose, a subtractor 50 is provided which carries out the corresponding arithmetic operation. In this context, reference is again made to the fact that the components described here and below, for example the subtractor 50 , are not necessarily individual circuit components, but rather can be implemented, for example, together with the controller 10 using suitable hardware and software. The braking torque Mb calculated in this sense by the subtractor 50 is supplied to the actuator 21 via a suitable signal. This actuator 21 then exerts a corresponding braking torque Mb on the wheel 22 .

Obwohl dies in Fig. 2 nicht dargestellt ist, ist es dort, wie auch in allen anderen Fällen, problemlos mög lich, anstelle der Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22 eine andere Größe als Regelgröße x, Rückführgröße r und Führungsgröße w zu verwenden, solange sich das dynamische Verhalten des Rades 22 durch diese Größe hinreichend beschreiben lässt.Although this is not shown in Fig. 2, it is there, as in all other cases, easily possible, instead of the angular velocity ω of the wheel 22 to use a variable other than the controlled variable x, feedback variable r and reference variable w, as long as that dynamic behavior of the wheel 22 can be adequately described by this size.

Fig. 3 ist ein Blockschaltbild, das eine zweite Ausfüh rungsform der erfindungsgemäßen Regelungseinrichtung darstellt. Gemäß Fig. 3 bilden wiederum ein Rad 22 eines Fahrzeuges und ein Stellglied in Form einer Bremsvorrich tung 21 die Regelstrecke 20. Als Regelgröße x dient auch bei dieser Ausführungsform die Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22. Die Regelgröße x = ω wird über eine geeig nete Messeinrichtung 30 erfasst und in ein Signal, bei spielsweise eine Spannung, umgeformt, die zur Weiterver arbeitung als Rückführgröße r geeignet ist. Auch im in Fig. 3 dargestellten Fall wird die Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22 als Rückführgröße r einem insgesamt mit 10 bezeichneten Regler zugeführt. Diesem Regler 10 wird weiterhin eine Führungsgröße w zugeführt, die durch einen Sollwinkelgeschwindigkeitswert ω_s gebildet ist. Auf das Rad 22 kann neben einem durch die Bremsvorrichtung 21 erzeugten Bremsmoment Mb weiterhin ein Antriebsmoment Ma wirken, das von einem nicht dargestellten Antriebsmotor des Fahrzeugs erzeugt wird. Im Gegensatz zum Stand der Technik, bei dem das Reglerausgangssignal das Bremsmoment Mb ist, gibt der Regler 10 gemäß Fig. 3 als Regleraus gangssignal u ein Gesamtmoment Mab aus, das auf das Rad 22 auszuüben ist, um die Sollwinkelgeschwindigkeit ω zu erhalten. Dieses Gesamtmoment Mab hängt dabei wieder über die Beziehung
Fig. 3 is a block diagram showing a second embodiment of the control device according to the invention. Referring to FIG. 3, a wheel 22 in turn form a vehicle, and an actuator in the form of a Bremsvorrich device 21, the controlled system 20. The angular velocity ω of the wheel 22 also serves as the controlled variable x in this embodiment. The controlled variable x = ω is detected by a suitable measuring device 30 and converted into a signal, for example a voltage, which is suitable for further processing as a feedback variable r. Also in the case shown in FIG. 3, the angular velocity ω of the wheel 22 is fed as a feedback variable r to a controller designated overall by 10 . A reference variable w, which is formed by a setpoint angular velocity value ω _s , is also fed to this controller 10 . In addition to a braking torque Mb generated by the braking device 21 , a driving torque Ma which is generated by a drive motor of the vehicle, not shown, can also act on the wheel 22 . In contrast to the prior art, in which the controller output signal is the braking torque Mb, the controller 10 according to FIG. 3 outputs as controller output signal u a total torque Mab which is to be exerted on the wheel 22 in order to obtain the target angular velocity ω. This total moment Mab depends on the relationship again

Mab = Ma - Mb
Mab = Ma - Mb

von dem auf das Rad 22 wirkenden Antriebsmoment Ma und dem auf das Rad 22 wirkenden Bremsmoment Mb ab. Eine derartige Wahl der Reglerausgangsgröße u ist vorteilhaft, weil das auf das Rad 22 wirkende Antriebsmoment Ma über die Rückführgröße r = ω mit erfasst wird. Allerdings kann diese Reglerausgangsgröße u = Mab nicht direkt der Bremsvorrichtung 21 zugeführt werden, sondern ein Subtra hierer 50 muss auch bei dieser Ausführungsform das Brems moment Mb zunächst über die Beziehung
from the drive torque Ma acting on the wheel 22 and the braking torque Mb acting on the wheel 22 . Such a choice of the controller output variable u is advantageous because the drive torque Ma acting on the wheel 22 is also detected via the feedback variable r = ω. However, this controller output variable u = Mab cannot be fed directly to the braking device 21 , but a subtra here 50 must also have the braking moment Mb in this embodiment first via the relationship

Mb = Ma - Mab
Mb = Ma - Mab

bestimmen. Das Antriebsmoment Ma ist entweder bekannt, beispielsweise über die Motorsteuerung, oder es wird über eine geeignete Messeinrichtung 40 erfasst und in ein geeignetes Signal umgewandelt. Insoweit entspricht die in Fig. 3 dargestellte Ausführungsform der erfindungsgemä ßen Regelungseinrichtung der Ausführungsform von Fig. 2.determine. The drive torque Ma is either known, for example via the engine control, or it is detected by a suitable measuring device 40 and converted into a suitable signal. In this respect, the embodiment shown in FIG. 3 of the control device according to the invention corresponds to the embodiment of FIG. 2.

Gemäß Fig. 3 wirkt jedoch auf das Rad 22 weiterhin ein Störmoment Ms, das beispielsweise durch Reibungskräfte, Fahrbahnunebenheiten oder die Fahrbahnsteigung verursacht werden kann. Auch dieses Störmoment, das nichtlinear sein kann, wird von der in Fig. 3 dargestellten Regelungsein richtung berücksichtigt. Zu diesem Zweck muss das dynami sche Verhalten des Rades 22 näher untersucht werden. Es hat sich gezeigt, dass dieses dynamische Verhalten des Rades 22 immer als die Summe von zwei Teilen betrachtet werden kann: Ein einem freilaufenden Rad entsprechendes lineares Verhalten und ein komplexes nichtlineares Ver halten. Ausgehend von dieser Überlegung kann die Dynamik des Rades 22 durch das Modell
According to FIG. 3, however, a disturbing torque Ms continues to act on the wheel 22 , which can be caused, for example, by frictional forces, uneven road surfaces or the road gradient. This disturbance torque, which may be non-linear, is taken into account by the control device shown in FIG. 3. For this purpose, the dynamic behavior of the wheel 22 must be examined in more detail. It has been shown that this dynamic behavior of the wheel 22 can always be regarded as the sum of two parts: a linear behavior corresponding to a free-running wheel and a complex non-linear behavior. Based on this consideration, the dynamics of the wheel 22 can be determined by the model

= f_L(ω, Mab) + f_S(ω, Mab)
= f _L (ω, Mab) + f _S (ω, Mab)

beschrieben werden, wobei f_L(ω, Mab) den linearen Anteil des auf das Rad 22 wirkenden Moments und f_S(ω, Mab) das gesamte auf das Rad 22 wirkende Störmoment angibt. Bei dem in Fig. 3 dargestellten Regler 10 wird der lineare Momentanteil Ml von einem Linearregler 11 geliefert. Zu diesem Zweck subtrahiert ein Subtrahierer 13 von dem als Führungsgröße zugeführten Sollwinkelgeschwindigkeitswert ω_s den zurückgeführten Wert der Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22 und erzeugt so eine Regeldifferenz e. Diese Regeldifferenz e wird dem Linearregler 11 zugeführt, der beispielsweise ein P-, PI- oder PID-Linearregler sein kann. Das gesamte auf das Rad 22 wirkende Störmoment Ms ist messtechnisch nur schwer oder gar nicht zu erfassen. Daher umfasst der Regler 10 gemäß Fig. 3 einen Zustands beobachter 12, dem sowohl das Gesamtmoment Mab als auch die Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22 zugeführt wird. Der Zustandsbeobachter 12 liefert einen geschätzten Stör momentanteil s. Um das Gesamtmoment Mab als Regleraus gangsgröße u zur Verfügung zu stellen, addiert ein Addierer 14 den von dem Linearregler 11 gelieferten linearen Momentanteil Ml mit dem vom Beobachter geschätzten Stör momentanteil s. Dadurch wird das auf Rad wirkende Stör moment kompensiert.are described, with f _L (ω, Mab) indicating the linear component of the torque acting on the wheel 22 and f _S (ω, Mab) indicating the total disturbing torque acting on the wheel 22 . In the controller 10 shown in FIG. 3, the linear torque component M1 is supplied by a linear controller 11 . For this purpose, a subtractor 13 subtracts the returned value of the angular velocity ω of the wheel 22 from the desired angular velocity value ω _s, which is supplied as a reference variable, and thus generates a control difference e. This control difference e is fed to the linear controller 11 , which can be, for example, a P, PI or PID linear controller. The total disturbing torque Ms acting on the wheel 22 is difficult or impossible to measure at all in terms of measurement technology. Therefore, the controller 10 includes as shown in FIG 3. A state observer 12, which both the total moment Mab as well as the angular velocity ω of the wheel 22 is supplied. The condition observer 12 delivers an estimated disturbance instantaneous part s. In order to make the total torque Mab available as controller output variable u, an adder 14 adds the linear moment component M1 supplied by the linear controller 11 with the disturbance instantaneous part s estimated by the observer. This compensates for the disturbing torque acting on the wheel.

Fig. 4 ist ein Blockschaltbild, das eine mögliche Aus führungsform für den Zustandsbeobachter 12 zeigt. Auf das Rad 22 wirkt ein Antriebsmoment Ma, das von einem nicht dargestellten Antriebsmotor erzeugt wird. Weiterhin wirkt ein Störmoment Ms auf das Rad 22, wobei das Störmoment Ms beispielsweise durch Reibkräfte, Fahrbahnunebenheiten oder die Fahrbahnsteigung erzeugt werden kann. Hier und in allen anderen Fällen können selbstverständlich auch andere Einflüsse in das Störmoment Ms eigehen. Ein Stell glied in Form einer Bremsvorrichtung 21 erzeugt ein Bremsmoment Mb, das ebenfalls auf das Rad 22 wirkt. Ein in Fig. 4 nicht dargestellter Regler liefert eine Regler ausgangsgröße u, die ein Gesamtmoment Mab angibt, das von dem auf das Rad 22 wirkenden Antriebsmoment Ma und dem auf das Rad 22 wirkenden Bremsmoment Mb gemäß der Bezie hung
Fig. 4 is a block diagram showing a possible implementation form for the condition observer 12 . A drive torque Ma, which is generated by a drive motor, not shown, acts on the wheel 22 . A disturbance torque Ms also acts on the wheel 22 , the disturbance torque Ms being able to be generated, for example, by frictional forces, uneven road surfaces or the road gradient. Here and in all other cases, other influences can of course also influence the disturbance torque Ms. An actuator in the form of a braking device 21 generates a braking torque Mb, which also acts on the wheel 22 . A controller, not shown in FIG. 4, provides a controller output variable u, which indicates a total torque Mab, the driving torque Ma acting on the wheel 22 and the braking torque Mb acting on the wheel 22 in accordance with the relationship

Mab = Ma - Mb
Mab = Ma - Mb

abhängt. Das Gesamtmoment Mab sowie das Antriebsmoment Ma werden einem Subtrahierer 50 zugeführt, der über die Beziehung
depends. The total torque Mab and the drive torque Ma are fed to a subtractor 50 , which is based on the relationship

Mb = Ma - Mab
Mb = Ma - Mab

das Bremsmoment Mb liefert, das der Bremsvorrichtung 21 zugeführt wird. Die Dynamik des Rades 22 wird über das Modell
provides the braking torque Mb that is supplied to the braking device 21 . The dynamics of the wheel 22 is determined by the model

= f_L(ω, Mab) + f_S(ω, Mab)
= f _L (ω, Mab) + f _S (ω, Mab)

beschrieben, wobei f_L(ω, Mab) den linearen Anteil des auf das Rad 22 wirkenden Moments und f_S(ω, Mab) das gesamte auf das Rad 22 wirkende Störmoment angibt. Die Regelgröße x ist im dargestellten Fall die Winkelge schwindigkeit ω des Rades 22. Die Regelgröße x wird durch eine geeignete Messeinrichtung 30 erfasst, die dem Zustandsbeobachter 12 die aktuelle Winkelgeschwin digkeit des Rades 22 liefert. Auch die Reglerausgangs größe u = Mab wird dem Zustandsbeobachter 12 zuge führt. Im dargestellten Fall ist der Zustandsbeobach ter 12 durch die Gleichung
described, where f _L (ω, Mab) indicates the linear portion of the torque acting on the wheel 22 and f _S (ω, Mab) the total disturbing torque acting on the wheel 22 . The controlled variable x is the angular velocity ω of the wheel 22 in the case shown . The controlled variable x is detected by a suitable measuring device 30 , which supplies the state observer 12 with the current angular speed of the wheel 22 . The controller output variable u = Mab is also supplied to the status observer 12 . In the illustrated case, the condition monitor is 12 by the equation

definiert. Sowohl die Matrix A als auch der Parameter b geben dabei Systemparameter an. Der Zustandsvektor hat die Form = [, _s]^T. Dabei ist die geschätzte Winkel geschwindigkeit des Rades 22 und _s ist eine weitere Zustandsgröße, die über den Störmomentanteil f_S(ω, Mab) definiert wird. Bei dem in Fig. 4 dargestellten Fall ist vorgesehen, dass die Differentiation von _s durch ein lineares Modell ersetzt wird, um die Berechnung zu ver einfachen. Diese Linearisierung ist insbesondere für kurze Schätzungszeitintervallen von beispielsweise 100 ms gültig. Aus der Zustandsgröße _s lässt sich der ge schätzte Störmomentanteil _s in bekannter Weise wiedergewinnen, wobei hinsichtlich der genauen mathematischen Zusammenhänge auf die einschlägige Fachliteratur verwie sen wird. Obwohl der Zustandsbeobachter 12 nur einen Schätzwert _s für den Störmomentanteil f_S(ω, Mab) lie fert, konvergiert dieser Schätzwert mit zunehmender Zeit gegen den tatsächlichen Störmomentanteil f_S(ω, Mab), so dass insgesamt eine ausreichende Genauigkeit erzielt werden kann.Are defined. Both matrix A and parameter b indicate system parameters. The state vector has the form = [, _s ] ^T. The estimated angular velocity of the wheel 22 and _s is a further state variable which is defined via the disturbance torque component f _S (ω, Mab). In the case shown in FIG. 4, it is provided that the differentiation of _{s is} replaced by a linear model in order to simplify the calculation. This linearization is particularly valid for short estimation time intervals of, for example, 100 ms. From the state variable _s is the estimated ge Störmomentanteil _s can recover in a known manner, as to the precise mathematical relationships to the relevant technical literature is verwie sen. Although the condition observer 12 only delivers an estimated value _s for the disturbance torque component f _S (ω, Mab), this estimated value converges with increasing time against the actual disturbance torque component f _S (ω, Mab), so that overall sufficient accuracy can be achieved.

Fig. 5 zeigt die über der Zeit aufgetragenen Kurvenver läufe für eine Antischlupfregelung gemäß dem Stand der Technik für ein Rad auf einer µ-Splitt-Strasse. Dabei zeigt die mit 120 bezeichnete Kurve das auf das Rad 22 wirkenden Antriebsmoment Ma, das von dem Antriebsmotor des Fahrzeuges erzeugt wird. Die mit 130 bezeichnete Kurve zeigt das Bremsmoment Mb, das von der Bremsvorrich tung 21 auf das Rad 22 übertragen wird. Die mit 140 be zeichnete Kurve zeigt die Fahrzeugreferenzgeschwindig keit, die proportional zur Führungsgröße w = ω_s ist. Die mit 150 gekennzeichnete Kurve zeigt den Bremsdruck und die mit 170 gekennzeichnete Kurve zeigt die Radgeschwin digkeit, die proportional zur tatsächlichen Winkelgeschwindigkeit ω des Rades 22 ist. Fig. 5 shows the curves over time for an anti-slip control according to the prior art for a wheel on a µ-grit road. The curve labeled 120 shows the drive torque Ma acting on the wheel 22 , which is generated by the drive motor of the vehicle. The curve designated 130 shows the braking torque Mb, which is transmitted from the Bremsvorrich device 21 to the wheel 22 . The curve labeled 140 shows the vehicle reference speed, which is proportional to the reference variable w = ω _s . The curve labeled 150 shows the brake pressure and the curve labeled 170 shows the Radgeschwin speed, which is proportional to the actual angular velocity ω of the wheel 22 .

Weiterhin zeigt die Kurve 110 die von einem Zustandsbeob achter 12 geschätzten Störmomente s und die Kurve 160 zeigt die von dem Zustandsbeobachter 12 geschätzte Radge schwindigkeit. Diese vom Zustandsbeobachter 12 geschätz ten Werte sind jedoch bei der Regelung gemäß Fig. 5 nicht verwendet worden, sondern nur zur Veranschaulichung dargestellt. Further, the curve 110 shows the eighth of a Zustandsbeob 12 estimated disturbing torques s, and curve 160 shows the estimated by the state observer 12 Radge speed. However, these values estimated by the status observer 12 have not been used in the control according to FIG. 5, but are only shown for illustration.

Den Kurvenverläufen von Fig. 5 ist zu entnehmen, dass das Rad 22 ungefähr zum Zeitpunkt t = 121,5 s einen uner wünschten Schlupf aufweist. Auf diesen Schlupf reagiert der bekannte Regler mit einem Aufbau des Bremesmoments Mb, wobei ein entsprechender Bremsdruck erzeugt wird. Ungefähr zum Zeitpunkt t = 124 s ist die Sollgeschwindigkeit wieder erreicht.The curves of Fig. 5 it can be seen that the wheel 22 at about time t = 121.5 s has a uner desired slip. The known controller reacts to this slip by building up the braking torque Mb, a corresponding braking pressure being generated. The target speed is reached again approximately at the time t = 124 s.

Fig. 6 zeigt die entsprechenden Kurvenverläufe für eine Antischlupfregelung gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei die Regeleinrichtung prinzipiell einen Aufbau ent sprechend den Fig. 3 und 4 mit einem P-Linearregler 11 und einem Zustandsbeobachter 12 aufwies. Die Bezeichnung der Kurven entspricht denen von Fig. 5, wobei in Fig. 6 eine weitere Kurve 180 die vorgegebene Radgeschwindigkeit bezeichnet. Fig. 6 shows the corresponding curves for an anti-slip control is in accordance with the present invention, wherein the control means in principle a structure accordingly to FIGS. 3 and 4 with a P-linear controller 11 and a state observer 12 was obtained. The designation of the curves corresponds to that of FIG. 5, with a further curve 180 designating the predetermined wheel speed in FIG. 6.

Ebenso wie Fig. 5 betrifft auch Fig. 6 eine Anti schlupfregelung für ein Rad auf einer µ-Splitt-Strasse, und es ist zu erkennen, dass das Rad 22 ungefähr zum Zeitpunkt t = 21 s einen Schlupf aufweist. Auf diesen Schlupf reagiert die erfindungsgemäße Regelungsvorrich tung, indem die Bremsvorrichtung 21 ein entsprechendes Bremsmoment Mb aufbaut. Im Unterschied zu der Regelung gemäß Fig. 5 wird bei der erfindungsgemäßen Regelung gemäß Fig. 6 jedoch auch das Motorantriebsmoment Ma bei der Regelung direkt berücksichtigt und die Störmomente Ms werden kompensiert. Ungefähr zum Zeitpunkt t = 22,5 s ist die Sollgeschwindigkeit wieder erreicht.Like FIG. 5, FIG. 6 also relates to an anti-slip control for a wheel on a .mu.-split road, and it can be seen that the wheel 22 has a slip approximately at the time t = 21 s. The regulation device according to the invention reacts to this slip by the braking device 21 building up a corresponding braking torque Mb. In contrast to the control according to FIG. 5, however, in the control according to the invention according to FIG. 6, the motor drive torque Ma is also taken into account directly in the control and the disturbing torques Ms are compensated for. The target speed is reached again approximately at the time t = 22.5 s.

Die vorhergehende Beschreibung der Ausführungsbeispiele gemäß der vorliegenden Erfindung sind nur zu illustrativen Zwecken und nicht zum Zwecke der Beschränkung der Erfindung. Im Rahmen der Erfindung sind verschiedene Änderung und Modifikationen möglich, ohne den Umfang der Erfindung sowie ihre Äquivalente zu verlassen.The preceding description of the exemplary embodiments according to the present invention are only illustrative Purposes and not for the purpose of restricting the Invention. Various are within the scope of the invention Changes and modifications possible without the scope of Invention as well as leaving its equivalents.

Claims

1. Control device for controlling the dynamic behavior of at least one wheel ( 22 ) of a vehicle, the control device having a controller ( 10 ) to which a reference variable (w) and a feedback variable (r) are supplied and which is a controller output variable (u ), characterized in that the controller output variable (u) is a total torque (Mab) acting on the wheel ( 22 ).

2. Control device according to claim 1, characterized in that the total torque (Mab) comprises a driving torque (Ma) acting on the wheel ( 22 ) and a braking torque (Mb) acting on the wheel ( 22 ).

3. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the kinematic behavior of the wheel ( 22 ) is controlled via a controlled variable (x), and that the controlled variable (x), the angular velocity (ω) of the wheel ( 22 ) or the Bahngeschwin speed (v) of the wheel ( 22 ).

4. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the feedback variable (r) is the angular speed (ω) of the wheel ( 22 ) or the path speed (v) of the wheel ( 22 ).

5. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the reference variable (w) specifies a target angular velocity (ω _s ) or a target web speed (v _s ).

6. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that a Bremsvor direction ( 21 ) and the wheel ( 22 ) are part of a control system ( 20 ), and that the braking device ( 21 ) is fed a first signal that the braking torque (Mb) indicates.

7. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the total torque (Mab) depends on the drive torque (Ma) acting on the wheel ( 22 ) and the braking torque (Mb) acting on the wheel ( 22 ) as follows: Mab = Ma - Mb, and that the first signal fed to the braking device ( 21 ) is formed from the controller output variable (Mab) as follows:
Mb = Ma - Mab.

8. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that an interference torque (Ms) acts on the wheel ( 22 ) at least temporarily, and that the controller ( 10 ) the total torque (Mab) from a linear torque component (Ml) and an interference torque component (s) to put together.

9. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the linear moment portion (Ml) is supplied by a linear controller ( 11 ) which is part of the controller ( 10 ).

10. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the linear controller ( 11 ) is a P, PI or PID linear controller.

11. Control device according to one of the preceding Claims, characterized in that the fault moment part (s) is estimated.

12. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the estimated disturbance torque component (s) is supplied by a condition observer ( 12 ).

13. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the condition observer ( 12 ) estimates the disturbance torque component (s) on the basis of the total torque (Mab) and at least one kinematic wheel state variable.

14. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamics of the wheel ( 22 ) by the model
= f _L (ω, Mab) + f _S (ω, Mab)
is described, where ω is the angular velocity of the wheel ( 22 ), f _L (ω, Mab) the linear component of the torque acting on the wheel and f _S (ω, Mab) the total disturbing torque acting on the wheel.

15. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the condition observer ( 12 ) by the equation
is defined, where A and b indicate system parameters, u indicates the total torque Mab acting on the wheel ( 22 ) and = [, _s ] ^{T is} the state vector which contains the estimated angular velocity of the wheel ( 22 ) and a further state variable _s .

16. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the disturbance moment part f _S (ω, Mab) is defined as a further state variable _s , and that the differentiation of _{s is} replaced by a linear model.

17. Control device according to one of the preceding claims, characterized in that the dynamics of the wheel ( 22 ) by the model
= f _L (ω, Mab) + f _S (ω, Mab)
is described, where ω is the angular velocity of the wheel ( 22 ), f _L (ω, Mab) the known linear component of the torque acting on the wheel and f _S (ω, Mab) indicates the total disturbing torque acting on the wheel, and that for Determination of f _S (ω, Mab) is measured.

18. A method for regulating the kinematic behavior of at least one wheel ( 22 ) of a vehicle, the method providing:
supplying a reference variable (w) and a feedback variable (r) to a controller ( 10 ), and
the output of a controller output variable (u) from the controller ( 10 ),
characterized in that the controller output variable (u) is a total torque (Mab) acting on the wheel ( 22 ).

19. The method according to claim 18, characterized in that the total torque (Mab) acts on the wheel ( 22 ) of the drive torque (Ma) and acts on the wheel ( 22 ) of the braking torque (Mb).

20. The method according to any one of claims 18 to 19, characterized in that the kinematic behavior of the wheel ( 22 ) is controlled via a controlled variable (x), and that the controlled variable (x), the angular velocity (ω) of the wheel ( 22 ) or is the path speed (v) of the wheel ( 22 ).

21. The method according to any one of claims 18 to 20, characterized in that the feedback variable (r) is the Winkelge speed (ω) of the wheel ( 22 ) or the Bahngeschwin speed (v) of the wheel ( 22 ).

22. The method according to any one of claims 18 to 21, characterized in that the command variable (w) specifies a target angular velocity (ω _s ) or a target path speed (v _s ).

23. The method according to any one of claims 18 to 22, characterized in that a braking device ( 21 ) and the wheel ( 22 ) are part of a controlled system ( 20 ), and that the braking device ( 21 ) is fed a first signal that the Braking torque (Mb) indicates.

24. The method according to any one of claims 18 to 23, characterized in that the total torque (Mab) depends on the drive torque (Ma) acting on the wheel ( 22 ) and the braking torque (Mb) acting on the wheel ( 22 ) as follows : Mab = Ma - Mb, and that the first signal supplied to the brake device ( 21 ) is formed from the controller output variable (Mab) as follows: Mb = Ma - Mab.

25. The method according to any one of claims 18 to 24, characterized in that an interference torque (Ms) acts at least temporarily on the wheel ( 22 ), and that the controller ( 10 ) the total torque (Mab) from a linear torque component (Ml) and an interference torque component (s).

26. The method according to any one of claims 18 to 25, characterized in that the linear torque component (Ml) is supplied by a linear controller ( 11 ) which is part of the controller ( 10 ).

27. The method according to any one of claims 18 to 26, characterized in that the linear controller ( 11 ) is a P, PI or PID linear controller.

28. The method according to any one of claims 18 to 27, characterized characterized that the disturbance torque component (s) is estimated becomes.

29. The method according to any one of claims 18 to 28, characterized in that the disturbance torque component (s) is supplied by a condition observer ( 12 ).

30. The method according to any one of claims 18 to 29, characterized in that the condition observer ( 12 ) estimates the disturbance torque component (s) on the basis of the total torque (Mab) and at least one kinematic wheel state variable.

31. The method according to any one of claims 18 to 30, characterized in that the dynamics of the wheel ( 22 ) by the model
= f _L (ω, Mab) + f _S (ω, Mab)
is described, where ω is the angular velocity of the wheel ( 22 ), f _L (ω, Mab) the linear component of the torque acting on the wheel and f _S (ω, Mab) the total disturbing torque acting on the wheel.

32. The method according to any one of claims 18 to 31, characterized in that the condition observer ( 12 ) by the following equation
is defined, where A and b indicate system parameters, u indicates the total torque Mab acting on the wheel ( 22 ) and = [, _s ] is the state vector which contains the estimated angular velocity of the wheel ( 22 ) and a further state variable _s .

33. The method according to any one of claims 18 to 32, characterized in that the disturbance torque component f _S (ω, Mab) is defined as a further state variable _s , and that the differentiation of _{s is} replaced by a linear model.

34. The method according to any one of claims 18 to 33, characterized in that the dynamics of the wheel ( 22 ) by the model
= f _L (ω, Mab) + f _S (ω, Mab)
is described, where ω is the angular velocity of the wheel ( 22 ), f _L (ω, Mab) the known linear component of the torque acting on the wheel and f _S (ω, Mab) indicates the total disturbing torque acting on the wheel, and that for Determination of f _S (ω, Mab) is measured.