DE10146376A1 - Optimizing fuzzy logic regulator involves simulating fuzzy logic with model(s) generated for at least one machine operating range arranged in feedback loop from logic output to logic input - Google Patents

Optimizing fuzzy logic regulator involves simulating fuzzy logic with model(s) generated for at least one machine operating range arranged in feedback loop from logic output to logic input

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DE10146376A1
DE10146376A1 DE2001146376 DE10146376A DE10146376A1 DE 10146376 A1 DE10146376 A1 DE 10146376A1 DE 2001146376 DE2001146376 DE 2001146376 DE 10146376 A DE10146376 A DE 10146376A DE 10146376 A1 DE10146376 A1 DE 10146376A1
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DE2001146376
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Raymond B Sepe
John Michael Miller
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    • GPHYSICS
    • G05CONTROLLING; REGULATING
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    • G05B17/00Systems involving the use of models or simulators of said systems
    • G05B17/02Systems involving the use of models or simulators of said systems electric

Abstract

The method involves receiving a data quantity that combines at least one regulating parameter with at least one operating parameter for at least one machine operating range, constructing a model for each operating range, simulating the fuzzy logic with the model(s) generated in a feedback loop from at least one logic output to at least one logic input and optimizing the parameter using the simulation.

Description

Querverweis auf eine verwandte Anmeldung Cross-Reference to Related Application

Diese Anmeldung beansprucht den Nutzen der vorläufigen US-Anmeldung Se riennr. This application claims the benefit of US Provisional Application Se riennr. 60/156,884, eingereicht am 30. September 1999, mit dem Titel "Fuzzy Logic Controller Optimization", deren Beschreibung in ihrer Gesamtheit durch Erwähnung ausdrücklich Bestandteil dieser Anmeldung wird. 60 / 156.884, filed September 30, 1999, entitled "Fuzzy Logic Controller Optimization", their description in their entirety by reference is expressly incorporated into this application.

Diese Erfindung erfolgte mit Unterstützung der Regierung unter der NREL Sub contract Nr. ZCB-4-13032, Prime Contract Nr. DE-AC36-83CH10093, erteilt durch das Department of Energy. This invention was made with Government support under NREL sub contract no. ZCB 4-13032, Prime Contract no. DE-AC36-83CH10093 issued by the Department of Energy. Die Regierung hat gewisse Rechte an der Erfindung. The government has certain rights in the invention.

Gebiet der Erfindung Field of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft die Optimierung von Reglern mit unscharfer Lo gik, sogenannter Fuzzy Logic, weiche bei umlaufenden Induktionsmaschinensys temen verwendet werden. The present invention relates to the optimization of controllers fuzzy Lo gik, so-called Fuzzy Logic, soft at circumferential Induktionsmaschinensys temen be used.

Hintergrund der Erfindung Background of the Invention

Ein umlaufendes Induktionsmaschinensystem überträgt durch elektromagnetische Induktion Kraft zwischen einem feststehenden Element, dem Ständer, und einem umlaufendem Element, dem Läufer. A rotating induction machine system transmits power by electromagnetic induction between a stationary element, the stator, and a revolving element, the runner. Der Ständer enthält eine oder mehrere Folgen von Wicklungen, die in parallelen Schlitzen entlang der Ständerlänge angeordnet sind. The stator includes one or more sequences of windings which are arranged in parallel along slots of the stator length. Der Läufer ist so ausgelegt, dass er in dem Ständer dreht, wobei er typi scherweise Elektromagneten trägt, die durch einen Erregungsstrom oder Flussre gelungsstrom angetrieben werden. The rotor is designed so that it rotates in the stator, carrying with it typi cally electromagnet driven by an excitation current or gelungsstrom Flussre. Eine Induktionsmaschine kann durch Zufuhr von Wechselstrom zu dem Ständer als Motor betrieben werden. An induction machine can be operated by supply of alternating current to the stator as a motor. Der Ständerstrom er zeugt umlaufende Magnetfelder in dem Ständer, was ein Drehen des Läufers be wirkt und abgegebene Leistung als Drehmoment bei einer gewissen Drehge schwindigkeit erzeugt. The stator current he testifies, rotating magnetic fields in the stator, which acts to rotate the rotor be generated and delivered power as torque at a certain speed Drehge. Eine Induktionsmaschine kann durch Zufuhr von Drehkraft zu dem Läufer auch als Generator betrieben werden, wodurch ein Wechselstrom in den Ständerwicklungen induziert wird. An induction machine can be operated by supplying rotational force to the rotor as a generator, whereby an alternating current is induced in the stator windings.

Neben der Maschine selbst sind weitere Bestandteile typischerweise erforderlich, um die Induktionsmaschine anzutreiben und zu regeln. In addition to the machine itself further constituents are typically required to drive the induction machine and to regulate. Ein Wechselrichter oder eine Gleichrichter-Wechselrichter-Kombination wird zur Erzeugung von zyklischem Strom für die Motordrehzahlregelung verwendet. An inverter or a rectifier-inverter combination is used for the generation of cyclic current for the motor speed control. Ein Geschwindigkeitsregler gleicht den Schlupf zwischen dem umlaufenden Magnetfeld und dem Läufer aus. A speed controller compensates for the slip between the rotating magnetic field and the rotor. Ein Vektorstromregler ermittelt die Größenordnung und Zeiteinstellung der Stromre gelimpulse. A vector current controller determines the magnitude and timing of the Stromre gelimpulse.

Eine Regelung mit Fuzzy Logic wurde in Induktionsmaschinensystemen zur Schät zung von Regelparametern und zur Erzeugung von Regelsignalen aufgenommen. A control with fuzzy logic was in induction machine systems for contemptuous wetting of control parameters and for generating control signals added. Ein Regler mit Fuzzy Logic weist jedes Eingangsmuster einem oder mehreren Mengen einer Mitgliedsgradfunktion zu. A controller with a fuzzy logic, each input pattern to one or more amounts of a membership function. Dann werden Inferenzregeln zur Erzeu gung von Ausgangswerten anhand der Mitgliedsgradmengen der Eingangsvariab len verwendet. Then inference rules for the generation supply of output values ​​are used on the basis of membership grade quantities of Eingangsvariab len. Die Ausgangsgrößen werden dann "defuzzifiziert", um Regelaus gangssignale zu erzeugen. The output variables are then "defuzzified" to generate Regelaus output signals. Fuzzy-Entscheidungsparameter, beispielsweise Mit gliedsgradfunktionen, müssen optimiert bzw. abgestimmt werden, um die ge wünschten Regeleigenschaften zu verwirklichen. Fuzzy decision parameters, such as the Member grad functions, must be optimized or tuned to achieve the desired control characteristics ge.

Eine beispielhafte Anwendung eines Reglers mit Fuzzy Logic ist in der Regelung eines Induktionsstarters/-alternators für ein elektrisches Hybridfahrzeug zu finden. An exemplary application of a regulator with fuzzy logic can be found in the control of an induction starter / -alternators for a hybrid electric vehicle. Ein derartiges geregeltes Gerät ist der Starter/Alternator, der in einem Fachaufsatz von JM Miller et al. Such a controlled device is the starter / alternator, which in a technical article by JM Miller et al. mit dem Titel "Starter-Alternator for Hybrid Electric Vehicle: Comparison of Induction and Variable Reluctance Machines and Drives", erschie nen in IEEE IAS Conference Proceedings, Seiten 513-523, 1998, beschrieben wird und welcher durch Erwähnung hiermit Bestandteil dieser Anmeldung wird. entitled "starter-alternator for Hybrid Electric Vehicle: Comparison of Induction and Variable Reluctance Machines and Drives" Erschie nen in IEEE IAS Conference Proceedings, pages 513-523, 1998, is described and which is hereby incorporated into this application by reference.

Der Induktionsstarter/-alternator kann sowohl durch einen Geschwindigkeitsregler zur Wahrung einer konstanten Drehgeschwindigkeit als auch durch einen Regler mit Fuzzy Logic zur Optimierung der Leistungseffizienz geregelt werden. The induction starter / -alternator can be controlled both by a speed regulator for maintaining a constant rotational speed as well as by a controller with fuzzy logic to optimize the power efficiency. Derartige Regelsysteme werden in einem Fachaufsatz von GCD Sousaet al. Such control systems are described in a technical article by GCD Sousaet al. mit dem Titel "Fuzzy Logic Based On-Line Efficiency Optimization Control of an Indirect Vector Controlled Induction Motor Drive", erschienen in IEEE-IECON Conference Record, Seiten 1168-1174, 1993 und in dem US-Patent Nr. 5,652,485 mit dem Titel "Fuzzy Logic Integrated Electrical Control To Improve Variable Speed Wind Turbine Effi ciency And Performance", erteilt am 29. Juli 1997 für Spiegel et al., beschrieben, welche beide hiermit durch Erwähnung Bestandteil dieser Anmeldung werden. entitled "Fuzzy Logic Based On-Line Efficiency Optimization Control of an Indirect Vector Controlled Induction Motor Drive", published in IEEE IECON Conference Record, pages 1168-1174, 1993 and in the US Pat. No. 5,652,485 entitled " fuzzy Logic Integrated Electrical Control to Improve variable speed wind turbine Effi ciency And performance ", issued for Spiegel et al., both of which are hereby incorporated into this application by reference July 29, 1997.

Erforderlich ist eine verbesserte Optimierung der Betriebsparameter des Fuzzy- Logic-Motorreglers. What is needed is an improved optimization of operating parameters of the fuzzy logic engine controller. Das Optimierungsverfahren sollte sich mühelos an alle an dem geregelten System erfolgten Änderungen anpassen. The optimization process should easily adapt carried out on all of the regulated system changes. Das Optimierungsverfahren sollte weiterhin eine automatische Abstimmung der Fuzzy-Logic-Regelparameter erlauben. The optimization procedure should continue to allow automatic tuning of fuzzy logic control parameters.

Offenbarung der Erfindung Disclosure of the Invention

Die vorliegende Erfindung optimiert Parameter eines Fuzzy-Logic-Reglers durch Simulation, ohne dass komplexe und potentiell ungenaue Modelle des geregelten umlaufenden Induktionsmaschinensystems entwickelt werden müssen. The present invention optimizes parameters of a fuzzy logic controller through simulation without complex and potentially inaccurate models of the controlled rotating induction machine system must be developed.

Im Allgemeinen weist der Fuzzy-Logic-Regler mindestens einen Eingang und min destens einen Ausgang auf, wobei jeder Eingang einen Maschinensystembetriebs parameter annimmt und jeder Ausgang mindestens einen Maschinensystemregel parameter erzeugt. In general, the fuzzy logic controller and at least one input minutes least one output, each input assumes a machine system operation parameter and each output generates at least one engine system control parameter. Der Fuzzy-Logic-Regler erzeugt jede Ausgangsgröße anhand von mindestens einer Eingangsgröße und von Fuzzy-Logik- Entscheidungsparametern. The fuzzy logic controller produces each output value based on at least one input variable and fuzzy logic decision parameters. Das Ziel ist die Optimierung der Fuzzy-Logik- Entscheidungsparameter. The goal is to optimize the fuzzy logic decision parameters. Um die Optimierung einzuleiten, wird eine die Regelpa rameter mit den Betriebsparametern verknüpfende Datenmenge für jeden der einen oderinehreren Maschinenbetriebsbereiche gewonnen. To initiate optimization, obtained the Regelpa parameters with the operating parameters linking amount of data for each of a oderinehreren engine operation ranges. Ein auf Messung beruhen des Modell wird für jeden Maschinenbetriebsbereich anhand der gewonnenen Da ten konstruiert. Based on a measurement of the model is constructed da ta for each engine operating region in the light of. Der Fuzzy-Logic-Regler wird mit mindestens einem erzeugten Mo dell in einer Rückführungsschleife von mindestens einem Fuzzy-Logic-Ausgang zu mindestens einem Fuzzy-Logic-Eingang simuliert. The fuzzy logic controller is simulated with at least one generated Mo dell in a feedback loop of at least one fuzzy logic output to at least one fuzzy logic input. Die Fuzzy-Logic- Entscheidungsparameter werden anhand der Simulationsergebnisse optimiert. The fuzzy logic decision parameters are optimized based on the simulation results. Die Simulation mit einem auf Messung beruhenden Modell des Maschinensystems ist als Hardware-Daten-in-der-Simulationsschleife (HDSL) bekannt. The simulation with a measurement-based model of the engine system is provided as a hardware data-in-the-loop simulation (HDSL) are known. Die Verwendung von HDSL eliminiert die Notwendigkeit der Entwicklung mathematischer Modelle, die das Maschinensystem verkörpern. The use of HDSL eliminates the need for the development of mathematical models that represent the machine system. Derartige mathematische Modelle sind häu fig ungenaue Annäherungen an das tatsächliche System. Such mathematical models are frequently inaccurate fig approximations to the actual system. Zudem erfordern alle Än derungen im Maschinensystem eine Neuformulierung des Modells. In addition, all Su require changes in the engine system, a reformulation of the model.

Typischerweise umfassen Fuzzy-Logic-Entscheidungsparameter Fuzzy- Mitgliedsgradfunktionsbereiche. Typically, fuzzy logic decision parameters include fuzzy membership function areas. Diese Werte werden angepasst, um eine ge wünschte dynamische Reaktion für das Maschinensystem auf eine Störeingabe oder auf eine Änderung des gewünschten Betriebsbereichs zu erhalten. These values ​​are adjusted to obtain a desired dynamic response ge for the engine system to a Störeingabe or to a change in the desired operating range. Die Simu lation einer Änderung des gewünschten Betriebsbereichs kann während der Simu lation durch Schalten zwischen Modellen, die auf verschiedenen Maschinenbe triebsbereichen beruhen, verwirklicht werden. The simu lation of a change in the desired operating range can be realized while simu lation by switching between models which are based on different operating ranges Maschinenbe. Der Eingang des Fuzzy-Logic- Reglers wird dann überwacht, um zu ermitteln, ob die Reaktion die gewünschten dynamischen Eigenschaften, wie Ausregelzeit, Überschwingen, usw. aufweist. The input of the fuzzy logic controller is then monitored to determine whether the reaction has the desired dynamic characteristics such as settling time, overshoot, etc.. Wenn die Reaktion nicht die dynamischen Anforderungen erfüllt, können die Mit gliedsgradbereiche variiert werden. If the response does not meet the dynamic requirements with can be varied member grad areas.

Entscheidungsparameter können manuell geändert werden. Decision parameters can be changed manually. Alternativ zur manuel len Änderung von Fuzzy-Logic-Entscheidungsparametern und dem erneuten Durchlaufen der Simulation können die Entscheidungsparameter mit Hilfe von adaptiver Neuro-Fuzzy-Inferenz, die durch ein adaptives Neuro-Fuzzy- Inferenzsystem (ANFIS) erzeugt wird, automatisch abgestimmt werden. As an alternative to manually len change of fuzzy logic decision parameters, and re-passed through the simulation, the decision parameters with the aid of adaptive neuro-fuzzy inference, the (ANFIS) is generated by an adaptive neuro-fuzzy inference system to be automatically tuned to.

Es wird ein Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers für ein umlaufen des Induktionsmaschinensystem zur Hand gegeben. It is given to a method for optimizing a fuzzy logic controller for a run around the induction machine system at hand. Der Fuzzy-Logic-Regler weist mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang auf. The fuzzy logic controller includes at least one input and at least one output. Jeder Eingang nimmt einen Maschinensystembetriebsparameter an. Each input accepts a machine system operating parameters. Jeder Ausgang erzeugt min destens einen Maschinensystemregelparameter. Each output least generates a machine system control parameters min. Der Fuzzy-Logic-Regler erzeugt jede Ausgangsgröße aufgrund von mindestens einer Eingangsgröße und von Fuz zy-Logic-Entscheidungsparametern. The fuzzy logic controller produces each output value on the basis of at least one input variable and Fuz zy logic decision parameters. Die Optimierung beginnt durch Erhalt einer Datenmenge, welche jeden Regelparameter mit mindestens einem Betriebspara meter für jeden Maschinenbetriebsbereich verknüpft. The optimization begins by obtaining a data set that associates each control parameter with at least one operating para meters for each engine operating range. Es wird ein auf den erhalte nen Maschinenbetriebsbereichdaten beruhendes Modell für jeden Maschinenbe triebsbereich konstruiert. It is constructed a system based on the engine operating region get NEN data model for each Maschinenbe operating range. Der Fuzzy-Logic-Regler wird mit mindestens einem er zeugten Modell in einer Rückführungsschleife von einem Fuzzy-Logic-Ausgang zu einem Fuzzy-Logic-Eingang simuliert. The fuzzy logic controller is at least one, he testified model in a feedback loop of a fuzzy logic output simulates a fuzzy logic input. Die Fuzzy-Logic-Entscheidungsparameter werden anhand der Simulation optimiert. The fuzzy logic decision parameters are optimized based on the simulation.

In den Ausführungen der vorliegenden Erfindung können die Betriebsparameter einen Messwert der Maschinensystem-Ausgangsleistung und des Maschi nenflußstroms enthalten. In embodiments of the present invention, the operating parameters may include a measurement of the machine system output and the Maschi nenflußstroms.

In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung werden eine Vielzahl von Modellen erzeugt. In a further embodiment of the present invention, a plurality of models are generated. Das Simulieren des Fuzzy-Logic-Reglers umfasst das Schalten zwischen Modellen, um eine Störeingabe in den Fuzzy-Logic-Regler zu erzeugen. Simulating the fuzzy logic controller comprises the switching between models to generate a Störeingabe in the fuzzy logic controller.

In einer noch weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung enthalten die Fuzzy- Logic-Entscheidungsparameter Fuzzy-Mitgliedsgradfunktionen. In yet another embodiment of the present invention, the fuzzy logic decision parameters include fuzzy membership grade function.

In noch weiteren Ausführungen der vorliegenden Erfindung werden die Fuzzy- Logic-Entscheidungsparameter optimiert, um eine gewünschte dynamische Reakti on für das Maschinensystem zu verwirklichen oder um die Leistungseffizienz des Maschinensystems zu optimieren. In still other embodiments of the present invention, the fuzzy logic decision parameters are optimized to achieve a desired dynamic Reakti on for the machine system to realize or to optimize the power efficiency of the machine system.

In einer weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung werden Fuzzy-Logic- Entscheidungsparameter mit Hilfe adaptiver Neuro-Fuzzy-Inferenz optimiert. In a further embodiment of the present invention, fuzzy logic decision parameters with the aid of an adaptive-neuro fuzzy inference to be optimized.

In einer noch weiteren Ausführung der vorliegenden Erfindung umfasst die Kon struktion jedes Modells den Aufbau einer Tabelle für jeden Maschinenbetriebsbe reich, welche mindestens einen Maschinensystem-Betriebsbereich mit mindestens einem Maschinensystem-Regelparameter verknüpft. In yet another embodiment of the present invention, the Kon comprises constructive tion of each model the structure of a table for each Maschinenbetriebsbe rich, which links at least one engine system operating range with at least one engine system control parameter.

Es wird auch ein Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Reglers für ein Starter-/Alter natorsystem zur Hand gegeben. It is also given a method for optimizing a fuzzy controller for a starter / Age natorsystem at hand. Der Fuzzy-Logic-Regler hat einen Eingang für Systemleistung und einen Ausgang für die Flußstromregelung. The fuzzy logic controller has an input for system performance and an output for the Flux Current. Der Fuzzy-Logic- Regler erzeugt anhand des Leistungseingangs und anhand von Fuzzy-Logic- Entscheidungsparametern einen Stromregelausgang. based on the power input and based on fuzzy logic decision parameters of the fuzzy logic controller generates a current control output. Das Optimieren des Fuzzy- Logic-Reglers umfasst das Erhalten einer Datenmenge, welche die Systemleistung mit der Stromregelung für mindestens einen Maschinenbetriebsbereich verknüpft. Optimizing the fuzzy logic controller comprises obtaining an amount of data that links the system performance with the current control for at least one engine operating region. Anhand der erhaltenen Daten wird ein Modell für jeden Maschinenbetriebsbereich konstruiert. a model for each engine operation range is constructed from the obtained data. Der Fuzzy-Logic-Regler wird mit mindestens einem erzeugten Modell in einer Rückführungsschleife von dem Stromregelausgang zu dem Leistungseingang simuliert. The fuzzy logic controller is simulated with at least one model generated in a feedback loop of the current control output to the power input. Die Fuzzy-Logic-Entscheidungsparameter werden anhand der Simulation optimiert. The fuzzy logic decision parameters are optimized based on the simulation.

Die obigen Aufgaben sowie weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorlie genden Erfindung gehen aus der folgenden eingehenden Beschreibung der besten Art der Durchführung der Erfindung in Verbindung mit den Begleitzeichnungen her vor. The above objects and other objects, features and advantages of the present invention will be over before the implementation of the invention in conjunction with the accompanying drawings from the following detailed description of the best.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen Brief Description of Drawings

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm eines Starter-/Alternatorsystems nach einer erfin dungsgemäßen Ausführung; Fig. 1 is a block diagram of a starter / Alternatorsystems after OF INVENTION embodiment to the invention;

Fig. 2 ist ein Blockdiagramm einer Simulation für die Optimierung der Fuzzy- Entscheidungsparameter nach einer erfindungsgemäßen Ausführung; Fig. 2 is a block diagram of a simulation for the optimization of the fuzzy decision parameter for an embodiment of the invention;

Fig. 3a-3c sind Diagramme, welche die Fuzzy-Entscheidungsparameter nach ei ner erfindungsgemäßen Ausführung zeigen; FIGS. 3a-3c are diagrams showing the fuzzy decision parameters according ei ner embodiment of the invention;

Fig. 4 ist eine Kurvendarstellung, welche die optimale Effizienzabbildung von vier Konturen mit konstanter Leistung für einen 12-poligen Starter/Alternator mit 8 kW nach einer erfindungsgemäßen Ausführung zeigt; Fig. 4 is a graph showing the optimum efficiency illustration of four contours with a constant output for a 12-pole starter / alternator with 8 kW for an embodiment of the invention;

Fig. 5a und 5b sind Kurvendarstellungen, welche den Temperaturausgleich eines Fuzzy-Reglers für einen 12-poligen Starter/Alternator mit 8 kW nach einer erfin dungsgemäßen Ausführung zeigen, und FIGS. 5a and 5b are graphs showing the temperature compensation of a fuzzy controller for a 12-pole starter / alternator with 8 kW according to the invention an OF INVENTION embodiment, and

Fig. 6a-6c sind Kurvendarstellungen, welche die Betriebsparameter als Funktion der Läufergeschwindigkeit für einen 12-poligen Starter/Alternator mit 8 kW nach einer erfindungsgemäßen Ausführung zeigen. FIGS. 6a-6c are graphs showing the operating parameters as a function of rotor speed for a 12-pole starter / alternator with 8 kW according to an inventive embodiment.

Beste Art der Durchführung der Erfindung BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

Unter Bezug nun auf Fig. 1 wird ein Blockdiagramm eines Starter-/Alternator systems gezeigt. Referring now to Fig. 1 is a block diagram of a starter / alternator system is shown. Ein insgesamt bei 30 gezeigtes Starter-/Alternator system umfasst einen mit der programmierbaren Last 24 gekoppelten Starter/Alternator 22 . An example shown at 30 a total of starter / alternator system includes a processor coupled to the programmable load 24 starter / alternator 22nd Die programmierbare Last 24 kann im Modus konstanter Ge schwindigkeit oder im Modus konstanter Drehzahl basierend auf einem Lastprofil 26 betreiben werden, welches von einem Rechner unter Steuerung der Grafik- Benutzeroberfläche (GUI) 28 erzeugt wurde. The programmable load 24 may speed mode or in the constant Ge will operate in the constant speed mode based on a load profile 26, which interface (GUI) generated by a computer 28 under control of the graphic user interface. Die GUI 28 berechnet das Lastdreh moment 30 und die Geschwindigkeit 32 , wovon jede zur Regelung des Star ters/Alternators 22 verwendet werden kann. The GUI 28 calculates the load torque of rotation 30 and the speed 32, which may be each used to control the Star ters / alternator 22nd Wird die Last 24 über die Geschwin digkeit geregelt, wird der Starter/Alternator 22 über das Drehmoment geregelt. If the load is regulated 24 via the Geschwin speed, the starter / alternator 22 is regulated via the torque. Der Schalter 34 wird so gesetzt, dass das Lastdrehmoment 30 als Drehmomentbefehl ϑ*, 36 übergeben wird. The switch 34 is set so that the load torque is 30 transferred as torque command θ *, 36th Wird die Last 24 über das Drehmoment geregelt, wird der Starter/Alternator 22 über die Geschwindigkeit geregelt. If the load 24 controlled by the torque of the starter / alternator 22 is controlled by the speed. Der Geschwindigkeitsreg ler 38 nimmt die Lastgeschwindigkeit 32 und die Läufergeschwindigkeit T, 40 , an und erzeugt die Drehmomentschätzung 42 . The Geschwindigkeitsreg ler 38 receives the load speed 32, and the rotor speed T, 40, and generates the torque estimate 42nd Die Läufergeschwindigkeit 40 wird an hand der Läuferposition, 2 Rotor, 46 , durch einen Beobachter 44 erzeugt. The rotor speed 40 is generated with reference to the rotor position, rotor 2, 46, by an observer 44th Der Schalter 34 wird so gesetzt, dass die Drehmomentschätzung 44 als Drehmoment befehl 36 übergeben wird. The switch 34 is set so that the torque estimation is handed over 44 as a torque command 36th Die Drehmoment-zu-Iq-Umsetzung nimmt den Drehmo mentbefehl 36 und den Flußstrom ID*, 50 an und erzeugt den Drehmomentstrom Iq*, 52 . The torque-to-Iq conversion takes care of the only torque command element 36 and the flow stream ID *, 50 and generates the torque current Iq *, 52nd Der Vektorstrom-Regler 54 erzeugt ein Wechselrichter-Regelsignal V*, 56 mit Hilfe des Drehmomentstroms 52 , des Flußstroms 50 und des Zustands der elektrischen Verbindungen 58 des Starters/Alternators. The vector current controller 54 generates an inverter control signal V *, 56 with the aid of the torque current 52, of the flow stream 50 and the state of the electrical connections 58 of the starter / alternator. Der IGBT-Wechselrichter 60 wandelt die Busleistung 62 in elektrische Eingangsleistung an den elektrischen Verbindungen 58 um, wenn der Starter/Alternator 22 als Motor läuft, und wandelt die elektrische Ausgangsleistung an den elektrischen Verbindungen 58 in Busleis tung 62 um, wenn der Starter/Alternator 22 als Generator läuft. The IGBT inverter 60 converts the bus performance 62 in input electric power to the electrical connections 58 to when the starter / alternator 22 is running as a motor, and converts the electrical output power to the electrical connections 58 tung in Busleis 62 to when the starter / alternator 22 is running as a generator. Dieses System be sitzt eine Vierquadrantensteuerung, was einen Motor- oder Generatorbetrieb in je der Drehrichtung erlaubt. This system be located a four-quadrant control, which allows a motor or generator operating in each direction of rotation. Der Gleichstrombus 62 ist die elektrische Leistungsquelle, wenn der Starter/Alternator 22 sich im Motorbetrieb befindet, und ist die elektrische Leistungssenke, wenn der Starter/Alternator 22 sich im Generatorbetrieb befindet. The DC bus 62 is the electrical power source when the starter / alternator 22 is in the engine operation, and the electrical power sink when the starter / alternator is in regenerative operation 22nd

Der Drehmomentbefehl-Regelkreis 36 des IGBT-Wechselrichters 60 ist so ausge legt, dass er eine relativ schnelle Zeitkonstante aufweist, was eine schnelle Reakti on auf kleine Änderungen der Lastbedingungen erlaubt. The torque command control circuit 36 of the IGBT inverter 60 is being inserted, to have a relatively fast time constant, which allows a fast Reakti on to small changes in load conditions.

Der Fuzzy-Regler 64 erzeugt den Flußstrom 50 , um die Leistungseffizienz des Starters/Alternators 22 oder eines Subsystems mit einem Starter/Alternator 22 zu optimieren. The fuzzy controller 64 produces the flow stream 50 to optimize the power efficiency of the starter / alternator 22, or a subsystem having a starter / alternator 22nd Der den Fuzzy-Regler 64 enthaltende Regelkreis ist so ausgelegt, dass er eine relativ lange Zeitkonstante hat, was langsame Reaktionen auf Änderungen der Betriebsbedingungen, wie zum Beispiel neue Lastbetriebsbereiche oder Tem peratur, erlaubt. The containing the fuzzy controller control circuit 64 is designed so that it has a relatively long time constant, which slow response to changes in operating conditions, such as new load operating ranges or tem perature, allowed. Der Fuzzy-Regler 64 erzeugt anhand der Leistung im Signal 66 Flußstrom 50 . The fuzzy controller 64 with reference to the power in the signal generated flux flow 66 50th Der Schalter 68 wählt zwischen elektrischer Motorleistung 70 , wenn die Effizienz des Starters/Alternators 22 optimiert werden soll, und der elektrischen Busleistung 72 , wenn die Effizienz des Starters/Alternators 22 und des Wechsel richters 60 optimiert werden soll. The switch 68 selects between the electric motor power 70 when the efficiency of the starter / alternator 22 is to be optimized, and the electrical bus power 72 when the efficiency of the starter / alternator 22 and the change is to be optimized 60 converter. Wenn sich der Starter/Alternator 22 im Motorbe trieb befindet, wird die Effizienz durch Minimieren der Leistung in 66 für eine me chanische Leistung mit vorgegebenem Bemessungsleistung optimiert. If the starter / alternator 22 operating in Motorbe is that efficiency is optimized by minimizing the power in 66 for me-mechanical power with a given power rating. Wenn sich der Starter/Alternator 22 im Generatorbetrieb befindet, wird die Effizienz durch Ma ximieren der Leistung in 66 für eine mechanisch Leistung mit vorgegebener Be messungsleistung optimiert. When the starter / alternator 22 is in generator mode, the efficiency is by Ma in the power 66 for a mechanical power with a specified performance measurement Be ximieren optimized.

Das Ziel des Fuzzy-Logic-Reglers 64 ist die Optimierung der Leistungseffizienz in einem bzw. in beiden der Generator- und Motorbetriebsarten. The goal of the fuzzy logic controller 64 is the optimization of performance efficiency in one or both of the generator and motor modes. Die Effizienz des In duktionsmaschinensystems 20 ist eine Funktion vieler Variablen, einschließlich der Maschinenkonstruktion, der Leistungskomponenten, wie Umrichter, Wechselrichter, Schalter, Pulsbreitenmodulatoren usw., der Steueralgorithmen und der Betriebsbe dingungen, wie Last und Temperatur. The efficiency of In duktionsmaschinensystems 20 a function of many variables, including machine design, power components such as converters, inverters, switches, pulse width modulators, etc., the control algorithms and ready for operation is conditions such as load and temperature. Ein bei einem Bemessungsfluß betriebenes Maschinensystem weist normalerweise das beste Übergangsverhalten auf. A operated at a Bemessungsfluß machine system normally has the best transient response. In Peri oden leichter Lasten, die bei normalem Gebrauch häufig auftreten, ergibt sich ein übermäßiger Kernverlust, wenn der Bemessungsflußstrom angelegt wird. Peri oden light loads, which often occur with normal use, there is an excessive core loss when the Bemessungsflußstrom is created. Dies ver ringert stark die Leistungseffizienz des Starter-/Alternatorsystems 20 . This ver Ringert much the power efficiency of the starter / Alternatorsystems 20th Durch richti ges Regeln des Flußstroms 50 mit dem Fuzzy-Logic-Regler 64 kann eine optimale Effizienz auch unter Leichtlastbedingungen verwirklicht werden. By richti ges controlling the flow stream 50 to the fuzzy logic controller 64 an optimum efficiency can be realized even under light load conditions. Die dynamische Reaktion, welche bestimmt, wie die optimale Effizienz erreicht wird, kann durch Ab stimmen des Fuzzy-Logic-Reglers 64 gesetzt werden. The dynamic reaction which determines how the optimal efficiency is achieved can be set by From agree the fuzzy logic controller 64th

Das Abstimmen des Fuzzy-Reglers 64 beginnt durch Erhalten von Daten, welche die Leistung 66 mit dem Flußstrom 55 verknüpfen. The tuning of the fuzzy controller 64 begins by obtaining data which link the power 66 to the flow stream 55th Dies kann durch Entfernen des Fuzzy-Reglers 64 aus dem Starter-/Alternatorsystem 20 verwirklicht werden. This can be accomplished by removal of the fuzzy controller 64 of the starter / Alternatorsystem 20th Für jeden gewünschten Betriebsbereich des Systems wird die Leistung 66 für jeden einer Menge von angeordneten Flußströmen 50 gemessen. For each desired operating range of the system's performance is measured 66 for each of a quantity of spaced flow streams 50th Das Modell für jeden Betriebsbereich ist eine Tabelle, welche den Flußstrom 50 mit der Leistung 66 ver knüpft. The model for each operating region is a table which links the ver flow stream 50 with the performance of 66th Es wird Interpolation verwendet, um die Leistung 66 für Werte des Flußstroms 50 zwischen den Tabelleneinträgen zu erhalten. It is used interpolation to 66 for values of the flow stream to obtain the power 50 between the table entries. Dieses Modell hat mehrere Vorteile gegenüber traditionellen mathematischen Modellen. This model has several advantages over traditional mathematical models. Zum einen berücksichtigt das Modell alle Komponenten des Systems 20 zwischen dem Ein gang und dem Ausgang des Fuzzy-Reglers. First, the model takes into account all components of the system 20 between the gear A and the output of the fuzzy controller. Dies beinhaltet den Wechselrichter 60 , den Geschwindigkeitsregler 38 und den Stromregler 54 sowie den Star ter/Alternator 22 . This includes the inverter 60, the speed regulator 38 and the current controller 54, and the star ter / alternator 22nd Zu anderen werden Systemkomplexitäten, wie Nichtlinearitäten, Wirkungen höherer Ordnung usw., automatisch in das Modell integriert. Other system are complexities, as nonlinearities of higher order effects, etc., automatically integrated into the model. Zum Dritten kann jede Änderung von Komponenten oder Betriebsbedingungen schnell mit Hilfe des gleichen Verfahrens modelliert werden, ohne dass das Analysemodell geändert oder neue Analysemodellparameter geschätzt oder experimentell ermittelt werden müssen. Third, any change of components or operating conditions can be quickly modeled using the same procedure without the analysis model change or new analysis estimated model parameters or experimentally determined to be.

Dann werden ein oder mehrere Modelle als Hardware-Daten-in-der- Simulationsschleife zum Abstimmen der Fuzzy-Logic-Entscheidungsparameter verwendet. Then one or more models as a hardware data in der simulation loop are used for tuning the fuzzy logic decision parameters. Es wird eine Simulation mit dem Fuzzy-Regler 64 konstruiert, die das Modell "regelt". There is constructed a simulation with the fuzzy controller 64, which "regulates" the model. Die Aufgabe der Simulation besteht darin, zu beobachten, wie der Fuzzy-Logic-Regler 64 eine optimale Leistungseffizienz erreicht. The object of the simulation is to observe how the fuzzy logic controller 64 achieves optimum power efficiency. Insbesondere wird eine Prüfung durchgeführt, um festzustellen, ob die dynamische Reaktion der Leistung 66 gegenüber der Zeit die Designkriterien erfüllt. In particular, a check is performed to determine if the dynamic response of the current 66 against time meets the design criteria. Falls nicht, werden die Entscheidungsparameter für den Fuzzy-Regler 64 solange abgeändert, bis die ge wünschte dynamische Reaktion erreicht wird. If not, the decision parameters for the fuzzy controller 64 are modified until the desired ge dynamic response is achieved. Die Entscheidungsparameter können manuell oder automatisch geändert werden. The decision parameters can be changed manually or automatically.

Als Alternative zur manuellen Änderung der Fuzzy-Logic-Entscheidungsparameter und dem erneuten Ablaufenlassen der Simulation können die Entscheidungspara meter mit Hilfe adaptiver Neuro-Fuzzy-Inferenz, die von einem adaptiven Neuro- Fuzzy-Inferenzsystem (ANFIS) bereitgestellt wird, automatisch abgestimmt werden. As an alternative to manually change the fuzzy logic decision parameter and re-draining the simulation, the decision Para can meter are automatically tuned by means of which is provided by an adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) adaptive neuro-fuzzy inference. Der Vorgang erfolgt in zwei Schritten. The process involves two steps. Zum einen wird ein allgemeines Fuzzy- System aus den Übungsdaten und den vom Anwender gelieferten Eingaben, ein schließlich der Anzahl der Reglereingaben, der Anzahl der Mitgliedsgradfunktionen, der gewünschten Form der Mitgliedsgradfunktionen, usw., automatisch erzeugt. Firstly, it is a general fuzzy system of the training data and the inputs provided by the user, a finally the number of controller inputs, the number of member functions degree, the desired shape of the membership grade functions, etc., automatically. Dies kann zum Beispiel durch Einsatz des MATLAB® Fuzzy Logic Toolbox Genfisl- Algorithmus, der einen Gitterpartitionsstil verwendet, verwirklicht werden. This can be realized for example by using the MATLAB toolbox Genfisl- Fuzzy Logic algorithm that uses a lattice partition style. Als Nächstes kann das allgemeine Fuzzy-System mit Hilfe von ANFIS lernen oder sich an die Übungsdaten anpassen. Next, the general fuzzy system can learn using ANFIS or adapt to the training data. ANFIS stimmt das Fuzzy-System ab, wobei es zum Beispiel die Mitgliedsgradfunktionen mit Hilfe eines rückwärts fortpflanzenden Algo rithmus aufgrund der Eingabe-/Ausgabe-Übungsdaten ändert. ANFIS tunes the fuzzy system, whereby it changes as the membership grade function with the aid of a backward propagating Algo algorithm due to the input / output training data. Es wird eine Fehler minimierung der kleinsten Quadrate zwischen den tatsächlichen und den ge wünschten Ausgaben erreicht. It is reached an error minimization of least squares between the actual and desired ge spending. Ein Befolgen dieses Vorgehen und eine Integration der HDSL-Daten ermöglicht eine automatische Abstimmung, die alle Systemnichtli nearitäten und das Reglerverhalten ohne die Notwendigkeit komplexer Systemmo dellierung integriert. A follow this approach and integration of HDSL data enables automatic tuning that nearitäten all Systemnichtli and model- ling integrates the controller's operation without the need for complex Systemmo.

Unter Bezug auf Fig. 2 wird ein Blockdiagramm einer Simulation zur Optimierung von Fuzzy-Entscheidungsparametern gezeigt. Referring to FIG. 2 is a block diagram of a simulation to optimization of fuzzy decision parameters is shown. Die Optimierungssimulation 98 um fasst den Fuzzy-Regler 64 mit der Fuzzy Logic 100 , welche die nächste Änderung des Flußstroms)ID(next), 102 aufgrund der letzten Leistungsänderung)Pd, 104 und der letzten Änderung des Flußstroms)Id(last), 106 , erzeugt. The optimization simulation 98 to summarizes the fuzzy controller 64 with the Fuzzy Logic 100 that the next change in the flow stream) ID (next), 102 due to the last change in power) Pd, 104 and the last change in the flow stream) Id (last), 106 , generated. Das Summierglied 108 und die Verzögerung 110 wandeln die nächste Änderung des Flußstroms 102 in den nächsten Flußstrom 50 um. The summing element 108 and the delay 110 convert the next change in the flow stream 102 to the next forward current 50th Der Schalter 114 wählt, welches Modell 116 den Flußstrom 50 erhält. The switch 114 selects which model 116 receives the flow stream 50th Das gewählte Modell 116 gibt die Leistung 66 aus, welche zur Änderung in Leistung 120 durch den Differenzierer 122 und die Verzögerung 124 umgewandelt wird. The chosen model 116 outputs the output from 66, which is converted to the change in output 120 by the differentiator 122 and the delay 124th Der Sättigungsbegrenzer 126 begrenzt den Bereich der Ände rung der Leistung 102 , um eine Leistungsänderung 104 zu erzeugen. The saturation limiter 126 limits the range of Ände tion of the power 102 to produce a power-change 104th Das Verzöge rungselement 128 erzeugt die letzte Änderung des Flußstroms 106 von der nächs ten Änderung des Flußstroms 102 . The tarry insurance element 128 generates the last change of the flow stream 106 from the Next Tier th change in the flow stream 102nd Die Strecke von der nächsten Änderung des Flußstroms 102 durch Modell 116 zu der Leistungsänderung 104 bildet eine Rück führpfad von dem Fuzzy-Regler-Ausgang 50 zu dem Fuzzy-Regler-Eingang 66 , allgemein durch 130 dargestellt. The distance from the next change in the flow stream 102 by model 116 to the power change 104 forms a feedback path from the fuzzy controller output 50 to the fuzzy controller input 66, generally represented by the 130th

Unter normalen Betriebsbedingungen sind nur geringfügige Korrekturen seitens des Fuzzy-Reglers 64 erforderlich, sobald die optimale Effizienz im stabilen Zustand erreicht ist. Under normal operating conditions only minor corrections on the part of the fuzzy controller 64 is required once the optimal efficiency is achieved in stable condition. Bei Auftreten einer Änderung der Betriebsparameter des Maschinen systems findet der Fuzzy-Regler 64 jedoch eine neue optimale Effizienz. In the event of a change in the operating parameters of the engine system, however, the fuzzy controller 64 finds a new optimum efficiency. Eine Än derung der Betriebsparameter kann auftreten, wenn ein neuer Maschinenbetriebs bereich angeordnet wird, wie zum Beispiel eine Änderung der Last, oder wenn es zu einer Änderung der Betriebsbedingungen kommt, zum Beispiel einer Tempera turänderung. A Än alteration of the operating parameters may occur when a new engine operation is arranged area, such as a change in the load, or when there is a change in operating conditions, for example, a temperature turänderung. Derartige Änderungen können durch Verbinden eines anderen Mo dells 116 mittels Schalter 114 mit dem Fuzzy-Regler 64 simuliert werden. Such changes can be simulated dells 116 by switch 114 to the fuzzy controller 64 by connecting another MO.

Unter Bezug auf Fig. 3a bis 3c werden nun Diagramme mit Fuzzy- Entscheidungsparametern gezeigt. Referring to Fig. 3a to 3c are diagrams will now be shown with fuzzy decision parameters. Fig. 3a zeigt die Mitgliedsgradfunktion für eine Leistungsänderung, die insgesamt bei 200 gezeigt wird. Fig. 3a shows the membership function for a power change, which is shown generally at 200. Die Leistungsänderung 104 ist in sieben Fuzzy-Mengen unterteilt: negativ groß (NB) 202 , negativ mittel (NM) 204 , negativ klein (NS) 206 , Null (ZE) 208 , positiv klein (PS) 210 , positiv mittel (PM) 212 und positiv groß (PB) 214 . The power change 104 is divided into seven fuzzy sets: Negative Big (NB) 202, negative medium (NM) 204, Negative Small (NS) 206, zero (PA) 208, positive small (PS) 210, Positive Medium (PM) 212 and positive big (PB) 214th Die Änderung der Leistungs- Mitgliedsgradfunktion 200 bricht die Leistungsänderung 104 in sieben Bereiche ba sierend auf der Größe und Richtung bzw. Vorzeichen der letzten Leistungsände rung 104 auf. The change in the performance membership function 200 interrupts the power change 104 in seven areas ba sierend on the magnitude and direction or sign of the last Leistungsände tion 104.

Fig. 3b zeigt die Mitgliedsgradfunktion für die letzte Stromänderung, insgesamt bei 220 dargestellt. FIG. 3b shows the membership function for the last current change, generally shown at 220. Die letzte Änderung der Strom-Mitgliedsgradfunktion 220 bricht die letzte Stromänderung 106 in zwei Fuzzy-Mengen auf: negativ (N) 222 und positiv (P) 224 . The last change of the current membership function 220 interrupts the last current change 106 into two fuzzy sets: negative (N) 222 and positive (P) 224th Die letzte Änderung der Strom-Mitgliedsgradfunktion 220 ermittelt im Grunde genommen das Vorzeichen der letzten Stromänderung 106 . The last change of the current membership function 220 determines basically the sign of the recent change in current 106th

Fig. 3c Zeit die Mitgliedsgradfunktion für die nächste Stromänderung, die insge samt bei 240 gezeigt wird. FIG. 3c time, the membership function for the next current change, which is shown at 240 including IMP EXP. Die nächste Änderung der Strom-Mitgliedsgradfunktion 240 unterteilt die nächste Stromänderung 102 in sieben Fuzzy-Mengen: negativ groß (NB) 242 , negativ mittel (NM) 244 , negativ klein (NS) 246 , Null (ZE) 248 , posi tiv klein (PS) 250 , positiv mittel (PM) 252 und positiv groß (PB) 254 . The next change in the current membership function 240 divides the next current change 102 in seven fuzzy sets: negative big (NB) 242, negative medium (NM) 244, negative small (NS) 246, zero (ZE) 248, posi tively small ( PS) 250, positive medium (PM) 252 and positive big (PB) 254th Somit kann die Ausgangsgröße des Fuzzy-Reglers 64 in Größe und Vorzeichen variiert werden. Thus, the output variable of the fuzzy controller 64 can be varied in magnitude and sign.

In dieser Anwendung umfasst das Optimieren der Fuzzy-Logic- Entscheidungsparameter das Abänderung des Bereichs und der Form der Fuzzy- Mengen in den Mitgliedsgradfunktionen 200 , 220 , 240 . In this application, the optimization of the fuzzy logic decision parameters 220, 240 includes the modification of the area and the shape of the fuzzy sets in the member functions 200 degrees. Insbesondere können der Ausgangspunkt, der Endpunkt und der Spitzenpunkt für jede Menge 202-214 , 222-224 , 242-254 variiert werden, um eine gewünschte dynamische Reaktion zu ver wirklichen. In particular the starting point, the ending point and the peak point for any amount can 202-214, 222-224, 242-254 can be varied to achieve a desired dynamic response to real ver. Zwar werden dreieckige Mengen gezeigt, doch für einen Durchschnitts fachmann auf dem Gebiet ist nachvollziehbar, dass eine Fuzzy-Menge jeder Form verwendet werden kann, einschließlich trapezförmig, gaußisch, kosinusquadriert usw.. Although triangular amounts are shown, but for an average person skilled in the art will understand that a fuzzy set, each mold can be used, including trapezoidal, gaussian, kosinusquadriert etc ..

Unter Bezug auf Fig. 4-6 werden nun experimentelle Ergebnisse gezeigt, die mit Hilfe eines nach einer erfindungsgemäßen Ausführung optimierten Fuzzy-Logic- Reglers erhalten wurden. Referring to FIGS. 4-6, experimental results will now be shown, obtained with the aid of an optimized embodiment according to the invention after a fuzzy logic controller. Der Fuzzy-Logic-Regler regelte eine 12-polige Maschine mit 8 kW mit parallel-verbundenen Wicklungen in einer Alternator-Konfiguration. The fuzzy logic controller regulated a 12-pole machine with 8 kW with parallel-connected windings in an alternator configuration. Der Starter/Alternator wird in einem Fachaufsatz von JM Miller et al. The starter / alternator is in a technical article by JM Miller et al. mit dem Titel "Starter-Alternator for Hybrid Electric Vehicle: Comparison of Induction and Variable Reluctance Machines and Drives", erschienen.in IEEE lAS Conference Procee dings, Seiten 513-523, 1998, beschrieben. entitled "starter-alternator for Hybrid Electric Vehicle: Comparison of Induction and Variable Reluctance Machines and Drives", IEEE IAS Conference erschienen.in Procee recently, pages 513-523, 1998.. Die nachstehende Tabelle 1 listet die gemessenen Motorparameter einer äquivalenten Schaltung auf. Table 1 below lists the measured engine parameters of an equivalent circuit.

Tabelle 1 Table 1

Gemessene Motorparameter Measured motor parameters

Unter Bezug auf Fig. 4 wird nun eine Kurvendarstellung gezeigt, welche die opti male Effizienzabbildung von vier Konturen konstanter Leistung nach einer erfin dungsgemäßen Ausführung zeigt. Referring to FIG. 4 is a graph there is shown, showing the male optical efficiency illustration of four contours of constant performance after OF INVENTION to the invention embodiments. Die optimale Effizienz als Funktion der Läufer drehzahl wird für Konturen konstanter Leistung von 1 kW durch Kurvendarstellung 270 , von 2 kW durch Kurvendarstellung 272 , von 4 kW durch Kurvendarstellung 274 , von 6 kW durch Kurvendarstellung 276 und von 8 kW durch Kurvendarstellung 278 gezeigt. The optimum efficiency as a function of rotor speed is shown for contours of constant power of 1 kW by graph 270, of 2 kW by graph 272, of 4 kW by graph 274, of 6 kW by graph 276 and of 8 kW by graph 278th Die optimale Effizienz des Starters/Alternators liegt bei 1.400 U/min bei etwa 85%, fällt aber auf bis zu 35% bei Drehzahlen unter 300 U/min. The optimum efficiency of the starter / alternator is at 1400 U / min at about 85%, but drops to up to 35% at speeds below 300 rev / min.

Unter Bezug auf Fig. 5a und 5b werden nun Kurvendarstellungen gezeigt, die den Temperaturausgleich eines Fuzzy-Reglers für eine erfindungsgemäße Ausführung vorführen. Referring to Fig. 5a and 5b, graphs are shown now that perform the temperature compensation of a fuzzy controller for an inventive embodiment. Die Fähigkeit des Fuzzy-Reglers, die maximale Effizienz des Star ters/Alternators während sich ändernder Bedingungen zu wahren, wird in Fig. 5 veranschaulicht. The ability of the fuzzy controller, the maximum efficiency of the Star ters / alternator to maintain during changing conditions is illustrated in Fig. 5. Die Temperatur-Kurvendarstellung 282 des Ständers wird als Funktion der Zeit ansteigend gezeigt. The temperature curve display 282 of the stand is shown as a function of time increasing. Die Zeit wird in Form von Fuzzy-Regler- Optimierungsschritten ausgedrückt. The time is expressed optimization steps in the form of fuzzy regulator. Wie durch die Effizienz-Kurvendarstellung 284 veranschaulicht, verfolgt der Fuzzy-Regler weiter, wenngleich die optimalen Effi zienzpunkte bei höheren Temperaturen sinken. As illustrated by the efficiency curve display 284, the fuzzy controller pursued, though the optimum Effi zienzpunkte decrease at higher temperatures.

Unter Bezug auf Fig. 6a-6c werden nun Kurvendarstellungen gezeigt, welche die Betriebsparameter als Funktion der Läuferdrehzahl für eine erfindungsgemäße Ausführung zeigen. Referring to FIGS. 6a-6c graphs now be shown showing the operating parameters as a function of rotor speed of an inventive embodiment. Vergleiche zwischen der vorherbestimmten und gemessen Effi zienz und Spannung wurden für den von der Fuzzy Logic geregelten Induktions motor erhalten. Comparisons between the predetermined and measured Effi ciency and voltage obtained for the regulated by the Fuzzy Logic induction motor. Die Ergebnisse der Optimierung wurden auf einer Kontur mit 4 kW konstanter Leistung erhalten. The results of the optimization were obtained on a contour with 4 kW constant power.

Bei vorgegebenem Drehmoment T, Drehzahl n und Erregerfrequenz f kann die Spannung wie in Gleichung (1) gezeigt ermittelt werden: For a given torque T, n speed and driving frequency f can be determined as the voltage shown in equation (1):

wobei p die Anzahl der Pole ist. where p is the number of poles. Es ist möglich, diese Größen zur Berechnung der verbleibenden Spannungen und Ströme in der äquivalenten Schaltung des Indukti onsmotors zu verwenden. It is possible to use these parameters to calculate the remaining voltages and currents in the equivalent circuit of Indukti onsmotors.

Der Ausdruck für die Effizienz des Induktionsmotors wird in Gleichung (2) gezeigt: The expression for the efficiency of the induction motor is shown in equation (2):

wobei P feo der Eisenkernverlust ohne Last ist, P fvo die Reibungs- und Wicklungs verluste darstellt und E o die Nennspannung bei der Charakterisierungsdrehzahl n o U/min ist. wherein P feo is the core loss without load, P fvo the friction and winding losses and E represents o the nominal voltage in the characterization speed n o U / min. Bei vorgegebenem Drehmoment und Drehzahl kann die Effizienz bezüg lich der Erregerfrequenz f maximiert werden. For a given torque and speed the efficiency of the excitation frequency can be maximized bezüg Lich f.

In den Fig. 6a-6c werden die gemessenen Parameter als Funktion von U/min. In FIGS. 6a-6c, the measured parameter as a function of U / min. durch offene Kreise gezeigt, die durch eine Linie verbunden sind. shown by open circles, which are connected by a line. Die geschätzten Parameter ohne Kernsättigung werden durch offene Quadrate angezeigt und die geschätzten Parameter mit Kernsättigung werden durch Kreuze angezeigt. The estimated parameters without core saturation are indicated by open squares and the estimated parameters with core saturation are indicated by crosses. In Fig. 6a wird gezeigt, dass die Kurve 290 der gemessenen Effizienz gut der geschätzten gesättigten Effizienz folgt. In Fig. 6a, it is shown that the curve of the measured efficiency 290 follows well the estimated saturated efficiency. In Fig. 6b folgt die Kurve 292 der gemessenen Erreger frequenz der geschätzten Erregerfrequenz. In Fig. 6b, the curve 292 follows the measured excitation frequency of the estimated excitation frequency. In Fig. 6c folgt die Kurve 294 der ge messenen verketteten Spannung eng den erwarteten gesättigten Spannungswer ten. In Fig. 6c, the curve 294 of the measured phase voltage ge follows closely the expected saturated th Spannungswer.

Zwar wurden erfindungsgemäße Ausführungen veranschaulicht und beschrieben, doch diese Ausführungen sollen nicht alle möglichen Ausgestaltungen der Erfin dung veranschaulichen und beschreiben. Although embodiments of the invention have been illustrated and described, but these embodiments are not intended to illustrate all possible configurations of the dung and describe OF INVENTION. Vielmehr sind die Ausführungen der Pa tentbeschreibung beschreibender und nicht einschränkender Natur und es können verschiedene Abwandlungen vorgenommen werden, ohne vom Wesen und Schutzumfang der Erfindung abzuweichen. Rather, the observations of Pa tentbeschreibung descriptive and not restrictive in nature and can be made various modifications without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (16)

1. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers eines umlaufenden In duktionsmaschinensystems, wobei der Fuzzy-Logic-Regler mindestens einen Eingang und mindestens einen Ausgang aufweist, jeder Eingang einen Ma schinensystem-Betriebsparameter annimmt, jeder Ausgang mindestens einen Maschinensystem-Regelparameter erzeugt, der Fuzzy-Logic-Regler so arbei tet, dass er jede Ausgangsgröße anhand von mindestens einer Eingangsgrö ße und von Fuzzy-Logic-Entscheidungsparametern erzeugt, wobei das Ver fahren Folgendes umfasst: , Each input assumes 1. A method for optimizing a fuzzy logic controller of a peripheral In duktionsmaschinensystems, wherein the fuzzy logic controller comprises at least one input and at least an output one Ma schin system operating parameters, each output generates at least one engine system control parameter, the fuzzy logic controller so processing tet that he SSE each output based on at least one Eingangsgrö and generated by fuzzy logic decision parameters, the Ver drive comprising:
Erhalten einer Datenmenge, welche den mindestens einen Regelparameter mit dem mindestens einen Betriebsparameter für mindestens einen Maschi nenbetriebsbereich verknüpft; Obtaining an amount of data which associates the at least one control parameter with the at least one operating parameter for at least one Maschi nenbetriebsbereich;
Konstruieren eines Modells für jeden des mindestens einen Maschinenbe triebsbereichs anhand der erhaltenen Daten für den Maschinenbetriebsbe reich; Constructing a model for each of the at least one operating range Maschinenbe rich based on the obtained data for the Maschinenbetriebsbe;
Simulieren des Fuzzy-Logic-Reglers mit mindestens einem erzeugten Modell in einer Rückführungsschleife von mindestens einem Fuzzy-Logic-Ausgang zu mindestens einem Fuzzy-Logic-Eingang und Simulating the fuzzy logic controller with at least one model generated in a feedback loop of at least one fuzzy logic output to at least one fuzzy logic input, and
Optimieren der Fuzzy-Logic-Entscheidungsparameter anhand der Simulati on. Optimizing fuzzy logic decision parameters using the Simulati on.
2. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers einer umlaufenden In duktionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der min destens eine Betriebsparameter einen Messwert der Ausgangsleistung des Maschinensystems umfasst. 2. A method for optimizing a fuzzy logic controller a circumferential In production machine according to claim 1, characterized in that the operating parameters comprises a least min a measured value of the output power of the engine system.
3. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers einer umlaufenden In duktionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der min destens eine Regelparameter einen Flußstrom umfasst. 3. A method for optimizing a fuzzy logic controller a circumferential In production machine according to claim 1, characterized in that least one control parameter includes the min a flow stream.
4. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers einer umlaufenden In duktionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das min destens eine Modell eine Vielzahl von Modellen ist, wobei das Simulieren des Fuzzy-Logic-Reglers das Schalten zwischen den Modellen zur Erzeugung ei ner Störeingabe zu dem Fuzzy-Logic-Regler umfasst. 4. A method for optimizing a fuzzy logic controller a circumferential In production machine according to claim 1, characterized in that the min least one model a variety of models, wherein the simulating of the fuzzy logic controller, the switching between the models for the generation includes egg ner Störeingabe to the fuzzy logic controller.
5. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers einer umlaufenden In duktionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuzzy- Logic-Entscheidungsparameter Fuzzy-Mitgliedsgradfunktionen umfassen. 5. A method for optimizing a fuzzy logic controller a circumferential In production machine according to claim 1, characterized in that the fuzzy logic decision parameters include fuzzy membership grade function.
6. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers einer umlaufenden In duktionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuzzy- Logic-Entscheidungsparameter optimiert werden, um eine gewünschte dyna mische Reaktion für das Maschinensystem zu erhalten. 6. A method for optimizing a fuzzy logic controller a circumferential In production machine according to claim 1, characterized in that the fuzzy logic decision parameters are optimized to obtain a desired dyna shuffle reaction for the engine system.
7. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers einer umlaufenden In duktionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuzzy- Logic-Entscheidungsparameter optimiert werden, um die Leistungseffizienz des Maschinensystems zu optimieren. 7. A method for optimizing a fuzzy logic controller a circumferential In production machine according to claim 1, characterized in that the fuzzy logic decision parameters are optimized in order to optimize the power efficiency of the machine system.
8. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers einer umlaufenden In duktionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuzzy- Logic-Entscheidungsparameter mit Hilfe von adaptiver Neuro-Fuzzy-Inferenz optimiert werden. 8. A method for optimizing a fuzzy logic controller a circumferential In production machine according to claim 1, characterized in that the fuzzy logic are optimized decision parameters with the aid of an adaptive-neuro fuzzy inference.
9. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers einer umlaufenden In duktionsmaschine nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Kon struieren jedes Modells das Aufbauen einer Tabelle für jeden Maschinenbe triebsbereich, welche mindestens einen Maschinensystem-Betriebsparameter mit mindestens einem Maschinensystem-Regelparameter verknüpft, umfasst. 9. A method for optimizing a fuzzy logic controller a circumferential In production machine according to claim 1, characterized in that the Kon struieren each model building up a table for each Maschinenbe operating range, which links at least one engine system operating parameters with at least one engine system control parameter includes.
10. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers für ein Starter-/Alternator system, wobei der Fuzzy-Logic-Regler einen Eingang für die Sy stemleistung und einen Ausgang für die Flußstromregelung umfasst, der Fuz zy-Logic-Regler so arbeitet, dass er eine Stromregelungsausgangsgröße an hand der Leistungseingangsgröße und der Fuzzy-Logic- Entscheidungsparametern erzeugt, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: 10. A method for optimizing a fuzzy logic controller for a starter / alternator system, wherein the fuzzy logic controller stemleistung an input for the systems and comprises an output for the Flux Current working Fuz zy logic controller so, that it generates a current control output on hand of the power input and the fuzzy logic decision parameters, said method comprising:
Erhalten einer Datenmenge, welche die Systemleistung mit der Stromrege lung für mindestens einen Maschinenbetriebsbereich verknüpft; Obtaining an amount of data associated with the current system performance Rege lung for at least one engine operating region;
Konstruieren eines Modells für jeden Maschinenbetriebsbereich anhand der erhaltenen Daten; Constructing a model for each engine operating range based on the obtained data;
Simulieren des Fuzzy-Logic-Reglers mit mindestens einem erzeugten Modell in einer Rückführungsschleife von dem Stromregelausgang zu dem Lei stungseingang und Simulating the fuzzy logic controller with at least one model generated in a feedback loop of the current control output to the Lei stungseingang and
Optimieren der Fuzzy-Logic-Entscheidungsparameter anhand der Simulati on. Optimizing fuzzy logic decision parameters using the Simulati on.
11. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers für ein Starter-/Alternator system nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das min destens eine Modell eine Vielzahl von Modellen ist, wobei das Simulieren des Fuzzy-Logic-Reglers das Schalten zwischen den Modellen zur Erzeugung ei ner Störeingabe zu dem Fuzzy-Logic-Regler umfasst. 11. A method for optimizing a fuzzy logic controller for a starter / alternator system according to claim 10, characterized in that the min least one model is a variety of models, wherein the simulating of the fuzzy logic controller, the switching between the includes models for generating ei ner Störeingabe to the fuzzy logic controller.
12. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers für ein Starter-/Alternator system nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuz zy-Logic-Entscheidungsparameter Fuzzy-Mitgliedsgradfunktionen umfassen. 12. A method for optimizing a fuzzy logic controller for a starter / alternator system according to claim 10, characterized in that the Fuz include zy logic decision parameters fuzzy membership grade function.
13. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers für ein Starter-/Alternator system nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuz zy-Logic-Entscheidungsparameter optimiert werden, um eine gewünschte dy namische Reaktion für das Starter-/Alternatorsystem zu erhalten. 13. A method for optimizing a fuzzy logic controller for a starter / alternator system according to claim 10, characterized in that the Fuz zy logic decision parameters are optimized to obtain a desired dy namic reaction for the starter / Alternatorsystem ,
14. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers für ein Starter-/Alter natorsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuz zy-Logic-Entscheidungsparameter optimiert werden, um die Leistungseffizienz des Starter-/Alternatorsystems zu optimieren. 14. A method for optimizing a fuzzy logic controller for a starter / age natorsystem according to claim 10, characterized in that the Fuz zy logic decision parameters are optimized in order to optimize the power efficiency of the starter / Alternatorsystems.
15. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers für ein Starter-/Alternator system nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Fuz zy-Logic-Entscheidungsparameter mit Hilfe von adaptiver Neuro-Fuzzy- Inferenz optimiert werden. 15. A method for optimizing a fuzzy logic controller for a starter / alternator system according to claim 10, characterized in that the Fuz zy logic decision parameters with the aid of an adaptive-neuro fuzzy inference to be optimized.
16. Verfahren zur Optimierung eines Fuzzy-Logic-Reglers für ein Starter-/Alter natorsystem nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Kon struieren jedes Modells das Aufbauen einer Tabelle für jeden Betriebsbereich, welche den Flußstrom mit der Systemleistung verknüpft, umfasst. 16. A method for optimizing a fuzzy logic controller for a starter / age natorsystem according to claim 10, characterized in that the Kon struieren each model building up a table for each operating range which combines the flow stream with the performance, comprising.
DE2001146376 1999-09-30 2001-09-20 Optimizing fuzzy logic regulator involves simulating fuzzy logic with model(s) generated for at least one machine operating range arranged in feedback loop from logic output to logic input Withdrawn DE10146376A1 (en)

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EP1410942A3 (en) * 2002-10-15 2006-04-12 Yamaha Hatsudoki Kabushiki Kaisha Method for controlling an electric motor, electric motor driven vehicle, and method of gathering data of such a vehicle
DE102008014748A1 (en) * 2008-03-18 2009-10-01 Continental Automotive Gmbh Model parameters determining method for hybrid physical-mathematical model of piezo-common rail control valve for burner of gas turbine, involves varying model parameter to be determined by mathematical optimization algorithm

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