DE102008013252A1 - Motor vehicle i.e. commercial motor vehicle, drivetrain controlling method, involves supplying target trajectory for optimal vehicle performance to controller as input signal and included in computer model for measuring output signals - Google Patents

Motor vehicle i.e. commercial motor vehicle, drivetrain controlling method, involves supplying target trajectory for optimal vehicle performance to controller as input signal and included in computer model for measuring output signals Download PDF

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    • B60W30/00—Purposes of road vehicle drive control systems not related to the control of a particular sub-unit, e.g. of systems using conjoint control of vehicle sub-units, or advanced driver assistance systems for ensuring comfort, stability and safety or drive control systems for propelling or retarding the vehicle
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Abstract

The method involves measuring output signals based on an internal computer model (3) of a drivetrain (4), using a model-based automatic controller (2). A target trajectory for an optimal vehicle performance is determined from actual values of the drivetrain and from a current acceleration request of a driver (5). The target trajectory is supplied to the controller as an input signal and included in the internal computer model for measuring the output signals. The computer model is parameterized by actual parameters for adaptation to the actual performance of the drive strand. An independent claim is also included for a controlling device for reducing vibrations in a vehicle drivetrain.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung eines Fahrzeug-Antriebsstrangs zur Reduzierung von Schwingungen im Antriebsstrang. Die Erfindung betrifft außerdem eine Regeleinrichtung zum Reduzierung von Schwingungen in einem Fahrzeug-Antriebsstrang.The The present invention relates to a method for controlling a Vehicle driveline to reduce driveline vibration. The invention also relates to a control device for Reduction of vibrations in a vehicle powertrain.

Beim Beschleunigen eines Fahrzeugs kann es im Antriebsstrang zu Schwingungen kommen, insbesondere wenn stark unterschiedliche Beschleunigungsvorgänge in relativ kurzen zeitlichen Abständen aufeinander folgen. Der Begriff „Beschleunigung" bezieht sich auf die Fahrzeuglängsrichtung und umfasst hierbei positive und negative Beschleunigungen, also auch Bremsvorgänge.At the Accelerating a vehicle can cause it to vibrate in the powertrain come, especially if very different acceleration processes follow one another in relatively short time intervals. The term "acceleration" refers to the vehicle longitudinal direction and includes here positive and negative accelerations, so also Braking.

Die hier beschriebene Schwingungsproblematik tritt hauptsächlich bei sogenanntem Tip-In und Tip-Out auf, was einem sprunghaften Gasgeben bzw. sprunghaftem Gaswegnehmen entspricht. Ebenso kann diese Schwingungsproblematik beim Drehmomentabbau und beim Drehmomentaufbau vor und nach Schaltvorgängen im Getriebe auftreten.The The vibration problem described here occurs mainly with so-called tip-in and tip-out on, giving a jumpy throttle or sudden gas takeoff corresponds. Likewise, this vibration problem during torque reduction and torque build-up before and after switching operations occur in the transmission.

Schwingungen im Antriebsstrang können den Komfort des Fahrzeugs erheblich beeinträchtigen. Zur Vermeidung derartiger Schwingungen ist es beispielsweise möglich, die Momenteinleitung einer Brennkraftmaschine in den Antriebsstrang zu begrenzen. Diese Maßnahme beeinträchtigt jedoch die Dynamik des Fahrzeugs.vibrations in the powertrain can significantly increase the comfort of the vehicle affect. To avoid such vibrations For example, it is possible to introduce the torque of an internal combustion engine to limit in the drive train. This measure affects however, the dynamics of the vehicle.

Aus der DE 196 32 337 A1 ist es bekannt, bei der Regelung der Längsdynamik eines Kraftfahrzeugs als Regelungsausgangssignal in Abhängigkeit von Eingangsdaten über die Soll-Längsgeschwindigkeit oder die Soll-Längsbeschleunigung sowie über den Ist-Fahrzustand wenigstens ein Antriebsstrang-Stellsignal zu erzeugen. Hierfür werden zunächst anhand der Eingangsdaten reglerinterne Werte für die Soll-Längsgeschwindigkeit und die Soll-Längsbeschleunigung bestimmt. Anschließend wird dann aus diesen Werten anhand eines inversen Fahrzeuglängsdynamikmodells das Antriebsstrang-Stellsignal ermittelt. Hierdurch kann eine Längsdynamikregelung mit expliziter Berücksichtigung des insbesondere im niedrigen Fahrgeschwindigkeitsbereich relevanten, nicht linearen, dynamischen Fahrzeugverhaltens realisiert werden. Konkretisiert wird die bekannte Regelung anhand einer Fahrgeschwindigkeitsregeleinrichtung, sogenanntes Tempomatsystem.From the DE 196 32 337 A1 It is known to generate at least one drive train actuating signal in the regulation of the longitudinal dynamics of a motor vehicle as a control output signal as a function of input data on the desired longitudinal speed or the desired longitudinal acceleration and on the actual driving state. For this purpose, controller-internal values for the desired longitudinal velocity and the desired longitudinal acceleration are first determined on the basis of the input data. Subsequently, the powertrain control signal is then determined from these values on the basis of an inverse vehicle longitudinal dynamics model. As a result, a longitudinal dynamics control can be realized with explicit consideration of the non-linear, dynamic vehicle behavior which is relevant in particular in the low driving speed range. The known control is substantiated by means of a vehicle speed control device, so-called cruise control system.

Die vorliegende Erfindung beschäftigt sich mit dem Problem, für ein Regelverfahren bzw. für eine Regeleinrichtung der eingangs genannten Art eine verbesserte Ausführungsform anzugeben, die sich insbesondere dadurch auszeichnet, dass Schwingungen im Antriebsstrang derart beherrschbar sind, dass sich sowohl für den Fahrkomfort als auch für die Fahrdynamik des Fahrzeugs verbesserte Werte ergeben.The The present invention addresses the problem of for a control method or for a control device of the type mentioned an improved embodiment which is characterized in particular by the fact that vibrations are controllable in the powertrain so that both for the ride comfort as well as the driving dynamics of the vehicle give improved values.

Dieses Problem wird bei der Erfindung durch die Gegenstände der unabhängigen Ansprüche gelöst. Vorteilhafte Ausführungsformen sind Gegenstand der abhängigen Ansprüche.This Problem is in the invention by the objects of solved independent claims. advantageous Embodiments are the subject of the dependent Claims.

Die Erfindung beruht auf dem allgemeinen Gedanken, eine anhand von Istwerten des Antriebsstrangs und aus einem aktuellen Beschleunigungswunsch des Fahrers bestimmte Solltrajektorie für das optimale Fahrzeugverhalten in einem Rechenmodell des Antriebsstrangs zur Berechnung von Ausgangssignalen eines entsprechenden modellbasierten Reglers zu verwenden. Bei der Bestimmung einer derartigen Solltrajektorie lassen sich die gewünschten Regelziele bereits vor der Verarbeitung im Regler optimieren. Insbesondere können bei der Bestimmung der Trajektorie sowohl ein hoher Komfort als auch eine hohe Dynamik vorgegeben werden. Diese Fusionierung der beiden unterschiedlichen Regelziele ist dabei im Vorfeld der eigentlichen Regelung relativ einfach realisierbar, nämlich durch eine entsprechende Berücksichtigung bei der Bestimmung der Solltrajektorie. Die Fusionierung der Regelziele vor dem Regelungsvorgang vereinfacht auch den Regelungsvorgang, so dass ein vergleichsweise einfacher Regler verwendet werden kann, der dementsprechend schnell arbeitet und zuverlässig ist.The The invention is based on the general idea, one based on actual values of the powertrain and from a current acceleration request the driver certain desired trajectory for the optimal Vehicle behavior in a mathematical model of the powertrain for Calculation of output signals of a corresponding model-based controller to use. In determining such a desired trajectory can the desired rule goals already before the Optimize processing in the controller. In particular, you can in determining the trajectory both a high level of comfort as well a high dynamic can be given. This fusion of the two different rule goals is in the run-up to the actual Regulation relatively easy to implement, namely by a appropriate consideration in determining the desired trajectory. The merger of the regulatory objectives before the regulatory process simplified also the regulation process, so that a comparatively simple regulator can be used, which works accordingly fast and is reliable.

Die Wahl der physikalischen Größe auf deren Basis das Wunschverhalten prädiziert wird ist sehr frei. So können beispielsweise jegliche Beschleunigungen oder Schwingungen in Längsrichtung des Fahrzeuges als Träger des Sollverhaltens verwendet werden.The Choice of physical size based on it the desire behavior is predicted is very free. So can For example, any accelerations or vibrations in the longitudinal direction of the vehicle used as a carrier of the desired behavior become.

Besonders vorteilhaft ist dabei eine Ausführungsform, bei welcher das Rechenmodell mittels Istparametern zur Adaption an das Istverhalten des Antriebsstrangs parametriert wird. Diese Istparameter des Antriebsstrangs lassen sich beispielsweise mittels einer Identifikationseinrichtung permanent aus entsprechenden Istwerten des Antriebsstrangs bestimmen. Hierdurch ist es möglich, das im Regler verwendete Rechenmodell permanent an den tatsächlichen Zustand also an das tatsächliche Istverhalten des Antriebsstrangs anzupassen. Hierdurch ist es möglich, ein vergleichsweise einfach aufgebautes Rechenmodell im Regler zu verwenden, das stabil und zuverlässig arbeitet und außerdem wenig Rechenleistung benötigt. Darüber hinaus lässt sich dadurch das Rechenmodell so einfach gestalten, dass es auch für unterschiedliche Fahrzeugtypen verwendbar ist, da die Parametrierung im Betrieb permanent automatisch erfolgt. Gleichzeitig können sich ändernde Fahrzeugparameter, wie z. B. Beladung des Fahrzeugs, automatisch berücksichtigt werden.An embodiment in which the calculation model is parameterized by means of actual parameters for adaptation to the actual behavior of the drive train is particularly advantageous. These actual parameters of the drive train can be permanently determined, for example, by means of an identification device from corresponding actual values of the drive train. This makes it possible to permanently adapt the calculation model used in the controller to the actual state, ie to the actual actual behavior of the drive train. This makes it possible to use a comparatively simple constructed computer model in the controller, which works stable and reliable and also requires little computing power. In addition, this makes the calculation model so simple that it can also be used for different vehicle types, since the parameterization during operation is permanently automatic. At the same time changing vehicle parameters, such. B. Loading of the vehicle, to be taken into account automatically.

Weitere wichtige Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen, aus den Zeichnungen und aus der zugehörigen Figurenbeschreibung anhand der Zeichnungen.Further important features and advantages of the invention will become apparent from the Subclaims, from the drawings and from the associated Description of the figures with reference to the drawings.

Es versteht sich, dass die vorstehend genannten und die nachstehend noch zu erläuternden Merkmale nicht nur in der jeweils angegebenen Kombination, sondern auch in anderen Kombinationen oder in Alleinstellung verwendbar sind, ohne den Rahmen der vorliegenden Erfindung zu verlassen.It it is understood that the above and the following yet to be explained features not only in each case specified combination, but also in other combinations or can be used in isolation, without the scope of the present To leave invention.

Bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in den Zeichnungen dargestellt und werden in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert, wobei sich gleiche Bezugszeichen auf gleiche oder ähnliche oder funktional gleiche Bauteile beziehen.preferred Embodiments of the invention are in the drawings and will become more apparent in the following description explained, wherein the same reference numerals to the same or similar or functionally identical components relate.

Es zeigen, jeweils schematisch,It show, in each case schematically,

1 ein Blockdiagramm eines Regelvorgangs bzw. einer Regeleinrichtung, 1 a block diagram of a control process or a control device,

2 ein Diagramm mit dem zeitlichen Verlauf eines Fahrerwunsches und zwei Solltrajektorien. 2 a diagram with the time course of a driver's request and two Solltrajektorien.

Entsprechend 1 umfasst eine Regeleinrichtung 1 einen Regler 2, der ein internes Rechenmodell 3 eines Antriebsstrangs 4 enthält. Insoweit handelt es sich hierbei um einen modellbasierten Regler 2. Der Antriebsstrang 4 ist dabei ein Bestandteil eines im übrigen nicht gezeigten Fahrzeugs, das von einem Fahrer 5 gesteuert bzw. betrieben wird. Hierzu erzeugt der Fahrer 5 einen Fahrerwunsch, der entsprechend Pfeilen 6 dem Antriebsstrang 4 zugeführt wird. Der dem Antriebsstrang 4 zugeführte Fahrerwunsch entspricht dabei in der Regel einem Momentenwunsch oder Beschleunigungswunsch des Fahrers 5, wobei es sich um positive oder negative Beschleunigungen handeln kann. Im Betrieb des Fahrzeugs können Istwerte des Antriebsstrangs 4 gemessen und entsprechend Pfeilen 7 einer Vorverarbeitungseinrichtung 8, einer Identifikationseinrichtung 9 und einer Referenzberechnungseinrichtung 10 zugeführt werden. In der Vorverarbeitungseinrichtung 8 verfolgt eine Vorverarbeitung der gemessenen Istwerte, z. B. über eine Filterung, bevor sie dem Regler 2 gemäß einem Pfeil 11 zur Verfügung gestellt werden. Die Identifikationseinrichtung 9 bestimmt aus den gemessenen Istwerten des Antriebsstrangs 4 Istparameter des Antriebsstrangs 4, die mit dem aktuellen Betriebszustand des Antriebsstrangs 4 korrelieren. Diese Istparameter werden entsprechend Pfeilen 12 einerseits dem Regler 2 und andererseits der Referenzberechnungseinrichtung 10 zugeführt.Corresponding 1 includes a control device 1 a regulator 2 , which is an internal calculation model 3 a powertrain 4 contains. In that regard, this is a model-based controller 2 , The powertrain 4 is a component of a vehicle otherwise not shown by a driver 5 is controlled or operated. For this purpose, the driver generates 5 a driver's wish, according to arrows 6 the drive train 4 is supplied. The drivetrain 4 supplied driver request corresponds to a torque request or acceleration request of the driver usually 5 , which may be positive or negative accelerations. During operation of the vehicle can be actual values of the drive train 4 measured and according to arrows 7 a preprocessing device 8th , an identification device 9 and a reference calculator 10 be supplied. In the preprocessing device 8th follows a pre-processing of the measured actual values, z. B. via filtering, before going to the regulator 2 according to an arrow 11 to provide. The identification device 9 determined from the measured actual values of the drive train 4 Actual parameter of the drive train 4 with the current operating state of the powertrain 4 correlate. These actual parameters are correspondingly arrows 12 on the one hand the controller 2 and, on the other hand, the reference calculation means 10 fed.

Die Referenzberechnungseinrichtung 10 erhält eingangsseitig einerseits somit die gemessenen Istwerte und die daraus berechneten Istparameter und andererseits den Beschleunigungswunsch des Fahrers 5. Die Referenzberechnungseinrichtung 10 ist so ausgestaltet, dass sie eine Solltrajektorie für das optimale Fahrzeugverhalten bestimmen kann, wozu sie zumindest die Istwerte des Antriebsstrangs 4 und den aktuellen Beschleunigungswunsch des Fahrers 5 berücksichtigt. Darüber hinaus kann in der Berechnung außerdem eine Berücksichtigung der Istparameter vorgesehen sein, die von der Identifikationseinrichtung 9 bereitgestellt werden. Die Referenzberechnungseinrichtung 10 leitet entsprechend einem Pfeil 13 die Solltrajektorie dem Regler 2 zu. Diese dient beim Regler 2 als Eingangssignal und wird im Rechenmodell 3 zur Berechnung von Ausgangssignalen des Reglers 2 berücksichtigt. Diese Ausgangssignale bilden dabei Stellgrößen, die entsprechend einem Pfeil 14 in einer Verknüpfungseinheit 15 mit dem Beschleunigungswunsch 6 verknüpft werden. Der insofern modifizierte Beschleunigungswunsch 6' wird dann dem Antriebsstrang 4 zugeführt und darin umgesetzt werden.The reference calculation device 10 On the input side, on the one hand, it receives the measured actual values and the actual parameters calculated from them and, on the other hand, the driver's desired acceleration 5 , The reference calculation device 10 is configured such that it can determine a target trajectory for the optimal vehicle behavior, to which end it at least the actual values of the drive train 4 and the current acceleration request of the driver 5 considered. In addition, in the calculation, a consideration of the actual parameters provided by the identification device can also be provided 9 to be provided. The reference calculation device 10 conducts according to an arrow 13 the desired trajectory to the controller 2 to. This serves with the controller 2 as an input signal and is in the calculation model 3 for calculating output signals of the controller 2 considered. These output signals form control variables that correspond to an arrow 14 in a linking unit 15 with the acceleration request 6 be linked. The extent modified acceleration request 6 ' will then drive the powertrain 4 fed and implemented therein.

1 zeigt somit ein Blockdiagramm der Gesamtstruktur des hier vorliegenden Regelungskonzepts. Dabei werden zunächst Messdaten oder Messwerte aus dem Fahrzeug, also des Antriebsstrangs 4 vorverarbeitet, z. B. über eine Filterung, bevor sie dem Regler 2 zur Verfügung gestellt werden. Für die Art des Reglers 2 stehen aus der klassischen Optimalregelung sehr viele Varianten zur Verfügung. Ebenso können auch sogenannte robuste Regler verwendet werden, wie z. B. ein H-Unendlichregler. Jedenfalls handelt es sich um einen Regler 2, der die jeweiligen Ausgangssignale auf der Basis eines Modells, hier des Rechenmodells 3 der zu regelnden Strecke, hier des Antriebsstrangs 4, berechnet. Bei einer besonders vorteilhaften Ausführungsform kann es sich beim Regler 2 um einen modellbasierten Prädikativ-Regler handeln. 1 shows a block diagram of the overall structure of the present control concept. In the process, measurement data or measured values are first taken from the vehicle, ie the powertrain 4 preprocessed, z. B. via filtering, before going to the regulator 2 to provide. For the type of regulator 2 There are many variants available from the classical optimal control. Likewise, so-called robust controller can be used, such. B. an H-infinity controller. Anyway, it is a regulator 2 , the respective output signals on the basis of a model, here the calculation model 3 the track to be controlled, here the powertrain 4 , calculated. In a particularly advantageous embodiment, it may be the controller 2 to act as a model-based predicative controller.

Der jeweilige implementierte Regler 2 berechnet nun selbst aus vorverarbeiteten Istwerten und anhand seines internen Rechenmodells 3 die für das optimale Verhalten des Antriebsstrangs 4 nötigen Stellgrößen, also die Ausgangssignale, dabei spielt das verwendete interne Modell 3 des Reglers 2 eine wichtige Rolle. Wenn das Rechenmodell 3 die Realität des Antriebsstrangs 4 vergleichsweise gut widerspiegeln kann, kann auch der Regler 2 entsprechend gezielt eingreifen. Da das reale Verhalten eines Antriebsstrangs 4 vergleichsweise komplex ist, müsste bei konventioneller Vorgehensweise auch das zugehörige Rechenmodell 3 ebenfalls entsprechend rechen- und speicherintensiv gestaltet werden. Demnach ist bei herkömmlicher Vorgehensweise stets ein Kompromiss zwischen Genauigkeit und Komplexität des Rechenmodells und somit auch der diesbezüglichen Regelalgorithmen zu finden.The respective implemented controller 2 now calculates itself from preprocessed actual values and based on its internal calculation model 3 for optimal drivetrain performance 4 necessary manipulated variables, so the output signals, it plays the used internal model 3 of the regulator 2 an important role. If the calculation model 3 the reality of the powertrain 4 can reflect comparatively well, can also be the regulator 2 appropriately intervene accordingly. Because the real behavior of a powertrain 4 is comparatively complex, in the conventional approach would also have the associated calculation model 3 also be designed accordingly computationally and memory intensive. Accordingly, in the conventional approach always a compromise between accuracy and complexity of the computer model and thus also the relevant control algorithms to find.

Um diese Kompromissfindung zu umgehen und um auch bei einfachen Regelalgorithmen eine relativ hohe Genauigkeit realisieren zu können, wird beim hier vorgestellten Regelungskonzept ein anderer Weg gewählt. Das interne Rechenmodell 3 des Reglers 2 ist vergleichsweise einfach gehalten und lediglich um Randbedingungen erweitert, die äußere Gegebenheiten des Systems, in welches der Regler 2 integriert ist, berücksichtigen. Um hierbei trotzdem eine vergleichsweise hohe Genauigkeit erreichen zu können, wird für das Regelungsverfahren in jedem Abtastschritt des Systems das Rechenmodell 3 an den aktuellen Fahrzeugzustand bzw. Antriebsstrangzustand angepasst. Auf diese Weise wird erreicht, dass das Modell 3 trotzt seiner Einfachheit das tatsächliche Verhalten des Fahrzeugs bzw. des Antriebsstrangs 4 vergleichsweise exakt beschreiben kann. Eine derartige Anpassung des Rechenmodells 3 wird mit Hilfe einer Online-Identifikation erreicht. Diese Online-Identifikation wird hier mit der Identifikationseinrichtung 9 realisiert. Die Identifikationseinrichtung 9 berechnet anhand von Messdaten des Fahrzeugs, also insbesondere anhand von gemessenen Istwerten des Antriebsstrangs 4 in jedem Abtastschritt die gültige Parametrierung des einfachen internen Rechenmodells 3 und übergibt diese Istparameter an den Regler 2.In order to avoid this compromise finding and to be able to realize a relatively high accuracy even with simple control algorithms, another approach is chosen in the control concept presented here. The internal calculation model 3 of the regulator 2 is relatively simple and extended only by boundary conditions, the external conditions of the system, in which the controller 2 integrated, take into account. Nevertheless, in order to be able to achieve a comparatively high accuracy, the calculation method is used for the control method in each sampling step of the system 3 adapted to the current vehicle state or powertrain state. In this way it is achieved that the model 3 defies the simplicity of the actual behavior of the vehicle or powertrain 4 can describe comparatively exact. Such an adaptation of the calculation model 3 is achieved with the help of an online identification. This online identification is here with the identification device 9 realized. The identification device 9 calculated on the basis of measured data of the vehicle, thus in particular on the basis of measured actual values of the drive train 4 in each sampling step the valid parameterization of the simple internal calculation model 3 and transfers these actual parameters to the controller 2 ,

Des weiteren fehlt dem Regler 2 noch die Vorgabe des jeweiligen Wunschverhaltens, welches vom Regler 2 eingestellt werden soll. Dieses Wunschverhalten soll sowohl eine sehr hohe Dynamik als auch einen hohen Komfort beinhalten. Das Wunschverhalten wird hierbei durch den Beschleunigungswunsch des Fahrzeugsführers 5 repräsentiert.Furthermore, the controller is missing 2 nor the specification of the respective desired behavior, which of the controller 2 should be set. This desire behavior should include both a very high dynamics and a high level of comfort. The desire behavior is here by the acceleration request of the driver 5 represents.

Um sowohl eine hohe Dynamik als auch einen hohen Komfort realisieren zu können, gibt es grundsätzlich zwei unterschiedliche Ansätze. Zum einen können für jedes dieser Regelziele separate Regler entworfen werden, wobei in jedem dieser Regler das jeweilige Regelziel bestmöglichst umgesetzt wird. Im gezeigten Beispiel würde dies bedeuten, dass dem Antriebsstrang 4 zwei Regler zugeordnet wären, wobei der eine Regler dem Komfortverhalten und der andere Regler dem dynamischen Verhalten des Antriebsstrangs 4 zugeordnet wäre. Die daraus resultierenden Ausgangssignale oder Stellgrößen müssten dann auf geeignete Weise kombiniert werden, so dass die daraus resultierende Größe dann den besten Kompromiss zwischen Komfort und Dynamik einstellen kann. Diese Kombination findet bestmöglich über eine sogenannten Fusionierung statt, welche in Abhängigkeit des Fahrerwunsches und des aktuellen Fahrzustandes die unterschiedlichen Ziele verschieden gewichtet. Nachteile dieses Ansatzes sind die schwierige Parametrierbarkeit des Verfahrens und der Verlust der physikalischen Bedeutung.In order to be able to realize both high dynamics and high comfort, there are basically two different approaches. On the one hand, separate controllers can be designed for each of these control targets, with the respective control target being optimally implemented in each of these controllers. In the example shown, this would mean that the powertrain 4 two controllers would be assigned, with one controller the comfort behavior and the other controller the dynamic behavior of the powertrain 4 would be assigned. The resulting output signals or manipulated variables would then have to be suitably combined, so that the resulting size can then set the best compromise between comfort and dynamics. This combination takes place optimally via a so-called fusion, which weights the different destinations differently depending on the driver's desire and the current driving condition. Disadvantages of this approach are the difficult parameterization of the process and the loss of physical importance.

Aus diesem Grund wird im hier vorgestellten Konzept die gewünschte Solltrajektorie nicht erst nach verschiedenen Reglern, sondern schon vor der Verarbeitung in einem Regler eingestellt. Das bedeutet, dass die gewünschte Referenz, also das Regelziel, in Abhängigkeit des Fahrerwunsches und des aktuellen Zustands des Antriebsstrangs das optimale Verhalten des Antriebsstrangs 4 hinsichtlich Komfort und Dynamik prädiziert wird und außerdem als Solltrajektorie an den jeweiligen Regler 2 weitergegeben wird. Diese Solltrajektorie ist physikalisch fundiert, da sie auf einer physikalischen Größe des Systems beruht. Ein weiterer Vorteil dieses zweiten Ansatzes ist es, dass nur ein einziger Regler 2 benötigt wird, so dass eventuelle Probleme beim Verschalten oder Fusionieren mehrerer Regler entfallen. Die Wahl der physikalischen Größe, auf deren Basis das Wunschverhalten prädiziert wird, ist dabei grundsätzlich frei. So können z. B. jegliche Beschleunigungen oder Schwingungen in Längsrichtung des Fahrzeugs als Träger des Sollverhaltens verwendet werden. Beispielsweise eignet sich eine Nickbewegung des Fahrzeugs als Träger der Sollinformation. Dieser neue Ansatz ist vergleichsweise einfach pa rametrierbar. Ferner ist es mit ihm möglich, jede beliebige Kompromisslösung einzustellen. Dies ist von besonderer Bedeutung, da dies in vorhergehenden Ansätzen bisher nicht möglich war.For this reason, in the concept presented here, the desired setpoint trajectory is set not only after various controllers but also before processing in a controller. This means that the desired reference, ie the control target, depending on the driver's request and the current state of the drive train, the optimal behavior of the powertrain 4 in terms of comfort and dynamics is predicted and also as a target trajectory to the respective controller 2 is passed on. This setpoint trajectory is physically founded, since it is based on a physical size of the system. Another advantage of this second approach is that only a single regulator 2 is required, so that any problems when interconnecting or merging multiple controllers omitted. The choice of physical size, on the basis of which the desired behavior is predicted, is basically free. So z. B. any accelerations or vibrations in the longitudinal direction of the vehicle can be used as a carrier of the desired behavior. For example, a pitching movement of the vehicle is suitable as a carrier of the desired information. This new approach is comparatively easy to parameterize. Furthermore, it is possible with him to adjust any compromise solution. This is of particular importance, since this was previously not possible in previous approaches.

Im folgenden soll anhand eines konkreten Beispiels die vorgestellte Regelstrategie näher erläutert werden. Konkretes Regelziel ist dabei die Reduzierung von Schwingungen im Antriebsstrang 4 eines hier nicht gezeigten Fahrzeugs.In the following, the presented control strategy will be explained in more detail on the basis of a concrete example. The concrete control objective is the reduction of vibrations in the drive train 4 a vehicle not shown here.

Als Rechenmodell 3 wird das einfachste vorhandene lineare Antriebsstrangmodell verwendet, welches Schwingungen Darstellungen kann. Dieses Rechenmodell 3 besitzt eine vergleichsweise niedrige Ordnung, z. B. die dritte Ordnung, woraus auch einfachere Regelalgorithmen folgen. Um besondere Gegebenheiten des Systems, also des jeweiligen Fahrzeugs, bei dem es sich beispielsweise um ein Nutzfahrzeug handeln kann, zu berücksichtigen, wird das Rechenmodell 3 beispielsweise um Zeitverzögerungsgrößen erweitert, die durch Transport und Verarbeitung der Daten entstehen können. So wird beispielsweise die Totzeit des Motors integriert, welche benötigt wird, um das angeforderte Drehmoment in den Antriebsstrang 4 einleiten zu können. Dieses erweiterte Rechenmodell 3 kann nun als internes Modell 3 in einen modellbasierten Prädiktivregler 2 integriert werden.As a calculation model 3 The simplest existing linear driveline model is used, which can vibrations representations. This calculation model 3 has a comparatively low order, z. B. the third order, which also follow simpler control algorithms. In order to take into account special circumstances of the system, ie of the respective vehicle, which may be, for example, a commercial vehicle, the calculation model becomes 3 for example, extended by time delay sizes, which may arise due to transport and processing of the data. For example, the dead time of the engine is integrated, which is needed to the requested torque in the drive train 4 to be able to initiate. This advanced calculation model 3 can now as an internal model 3 into a model-based predictive controller 2 to get integrated.

Der Vorteil eines modellbasierten Prädiktivreglers im Vergleich zu anderen Reglern besteht darin, dass er seine Stellgröße, also die Ausgangssignale nicht nur auf Basis des aktuellen Fahrzeugzustands bzw. Antriebsaggregatzustands, sondern auch auf Basis des vergangenen und des zukünftigen Zustands berechnet. Somit kann er das von der Referenzberechnung prädizierte Wunschverhalten optimal verarbeiten.The advantage of a model-based predictive controller compared to other controllers is that it is its manipulated variable, so the output signals not only on the basis of the current vehicle state or drive unit status, but also on the basis of the past and the future conditions calculated. Thus, he can optimally process the predicted behavior of the reference calculation.

Als Referenzsignal wird für dieses Beispiel die Drehzahldifferenz zwischen Motordrehzahl und Raddrehzahl verwendet. Diese Drehzahldifferenz bildet ein Maß für die Schwingungen im Antriebsstrang 4. Der mögliche Verlauf einer optimalen Sollvorgabe ist in 2 zu sehen. Dabei ist die angeforderte Drehzahldifferenz Δn. Das zugehörige, vom Fahrer 5 gewünschte maximale Motormoment Mmax ist ebenfalls im Diagramm der 2 zu sehen. Der Drehmomentverlauf entspricht dabei dem Drehmomentwunsch des Fahrers 5. Sowohl der Verlauf der gewünschten Drehzahldifferenz Δn als auch der Verlauf des Motormoments Mmax sind im Diagramm der 2 über der Zeit k wiedergegeben.As a reference signal, the speed difference between engine speed and wheel speed is used for this example. This speed difference is a measure of the vibrations in the drive train 4 , The possible course of an optimal target specification is in 2 to see. In this case, the requested speed difference Δ n . The associated, from the driver 5 desired maximum engine torque M max is also in the diagram of 2 to see. The torque curve corresponds to the torque request of the driver 5 , Both the course of the desired speed difference Δ n and the course of the engine torque M max are in the diagram of 2 reproduced over time k.

Der optimale Verlauf der Drehzahldifferenz Δn entspricht dabei der Solltrajektorie. Im Beispiel ist vorübergehend ein Beschleunigungswunsch mit einem konstanten maximalen Drehmoment dargestellt. Zu Beginn der Drehmomenteinleitung in den Antriebsstrang 4 wird eine erste Solltrajektorie T1 erwartet. Zu Beginn des Beschleunigungsvorgangs wird somit kurzfristig ein Voreilen der Motordrehzahl gegenüber der Raddrehzahl erwartet. Am Ende des Beschleunigungsvorgangs wird erwartet, dass die Motordrehzahl kurzfristig der Raddrehzahl nacheilt. Dementsprechend erstreckt sich die dargestellte zweite spätere Solltrajektorie T2 auf der anderen Seite der Abszisse.The optimum course of the speed difference Δ n corresponds to the desired trajectory. In the example, an acceleration request with a constant maximum torque is temporarily displayed. At the beginning of torque introduction into the drive train 4 a first desired trajectory T 1 is expected. Thus, at the beginning of the acceleration process, the engine speed is expected to advance in the short term relative to the wheel speed. At the end of the acceleration process, the engine speed is expected to lags the wheel speed in the short term. Accordingly, the second desired torque trajectory T 2 shown extends on the other side of the abscissa.

Für die Adaption der hier verwendeten Algorithmen, was mit Hilfe der Online-Identifikation, also mit Hilfe der Identifikationseinrichtung 9 erfolgt, stehen vergleichsweise viele Möglichkeiten zur Verfügung. Die wichtigsten Voraussetzungen für eine realistische Anwendung sind insbesondere die folgenden: Die Modelldarstellung muss insgesamt erhalten bleiben. Die Modellparameter dürfen nicht sehr stark schwanken und müssen ihre physikalische Bedeutung beibehalten. Die resultierenden Modelle müssen vergleichsweise stabil sein. Der Re chenaufwand muss gering sein. Die Fehleranfälligkeit muss gering sein.For the adaptation of the algorithms used here, what with the help of the on-line identification, thus with the help of the identification device 9 takes place, comparatively many options are available. The most important prerequisites for a realistic application are in particular the following: The model representation must be preserved as a whole. The model parameters must not fluctuate very much and must retain their physical meaning. The resulting models must be relatively stable. The Re chenaufwand must be low. The error rate must be low.

Die genannten Voraussetzungen können alle von verschiedenen Möglichkeiten der Online-Identifikation erfüllt werden, die alle zu vergleichsweise guten Ergebnissen führen können. Aufgrund der Fülle der hierzu zur Verfügung stehenden Verfahren, soll hier nicht näher auf die konkrete Online-Identifikation eingegangen werden. Insgesamt funktioniert das hier vorgestellte resultierende Regelungsverfahren sehr gut. Von besonderer Bedeutung ist dabei die einfache Parametrierbarkeit sowie die Möglichkeit, jede beliebige Kompromissfindung einzustellen. In der Folge ist das hier vorgestellte Konzept der Solltrajektorienfindung sowie dessen Umsetzung mit Hilfe prädiktiver Algorithmen von besonderem Nutzen im Hinblick auf ein optimiertes Fahrverhalten.The All these requirements can be different Possibilities of online identification met which all lead to comparatively good results can. Due to the abundance of this available standing procedures, should not be more specific here Online identification will be received. Overall, it works the resulting regulatory procedure very well. Of particular importance is the ease of parameterization as well as the possibility of any compromise finding adjust. As a result, the concept presented here is the Target trajectory determination and its implementation using predictive Algorithms of particular use with regard to an optimized Driving behavior.

Durch die hier vorgeschlagene Vorgehensweise ist es möglich, sowohl das Komfortverhalten als auch das Dynamikverhalten von Fahrzeugen gleichzeitig zu optimieren. Dies stellt gegenüber herkömmlichen Ansätzen einen großen Vorteil dar. Ebenso kann durch die Prädiktion des optimalen Verhaltens die Applikationsarbeit vergleichsweise stark reduziert und vereinfacht werden, da keine aufwändigen Parametrierungen vorgenommen werden müssen. Durch die Berücksichtigung von gegebenen Systemeigenschaften, wie der Motortotzeit, ist es mit dem vorgestellten Verfahren möglich, trotzt dieser an sich großen Nachteile und trotz des vergleichsweise einfachen Aufbaus relativ gute Ergebnisse zu erzielen.By the procedure suggested here makes it possible to both the comfort behavior and the dynamic behavior of vehicles at the same time to optimize. This contrasts with conventional ones Approaches a great advantage. Likewise by the prediction of the optimal behavior the application work comparatively greatly reduced and simplified, since no elaborate parameterization must be made. By considering given system properties, like the engine dead time, it is possible with the presented method defies these inherent disadvantages and despite the comparatively simple Build up to achieve relatively good results.

Die ebenfalls vorgestellte Erweiterung auf ein adaptives System ermöglicht zusätzlich den Einsatz des hier vorgestellten Regelungssystems, also des Regelungsverfahrens und der Regelungseinrichtung 1 bei verschiedenen Fahrzeugtypen, ohne dass hierzu ein erhöhter Aufwand, z. B. für eine Parametrierung, erforderlich ist. Dieser Vorteil wird zusätzlich verbessert, wenn nur ein einziger Fahrzeugtyp berücksichtigt wird. Denn dort kann sich das Verfahren bzw. die Regeleinrichtung 1 automatisch optimal an sich ändernde Einflüsse anpassen, so dass stets optimale Ergebnisse erzielbar sind. Sich ändernde Einflüsse sind beispielsweise sich veränderte Fahrbahnneigungen oder Fahrzeugmassen, was sich auf das Beschleunigungsverhalten des Fahrzeugs und somit auf das Verhalten des Antriebsstrangs 4 auswirkt.The likewise presented extension to an adaptive system additionally allows the use of the control system presented here, ie the control method and the control device 1 in different types of vehicles, without requiring an increased effort, eg. B. for a parameterization, is required. This benefit is further enhanced if only a single vehicle type is considered. Because there can be the process or the control device 1 automatically optimally adapt to changing influences, so that optimal results can always be achieved. Changing influences are, for example, altered road inclinations or vehicle masses, which is due to the acceleration behavior of the vehicle and thus to the behavior of the drive train 4 effect.

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Zitierte PatentliteraturCited patent literature

  • - DE 19632337 A1 [0005] - DE 19632337 A1 [0005]

Claims (6)

Verfahren zur Regelung eines Fahrzeugantriebsstrangs zur Reduzierung von Schwingungen im Antriebsstrang (4), – bei dem ein modellbasierter Regler (2) verwendet wird, der seine Ausgangssignale auf der Basis eines Rechenmodells des Antriebsstrangs (4) berechnet, – bei dem aus Istwerten des Antriebsstrangs (4) und aus einem aktuellen Beschleunigungswunsch des Fahrers (5) eine Solltrajektorie für das optimale Fahrzeugverhalten bestimmt wird, – bei dem die Solltrajektorie dem Regler (2) als ein Eingangssignal zugeführt und im Rechenmodell (3) zur Berechnung der Ausgangssignale berücksichtigt wird.Method for controlling a vehicle drive train to reduce vibrations in the drive train ( 4 ), In which a model-based controller ( 2 ), which uses its output signals on the basis of a powertrain computing model ( 4 ), - in the case of actual values of the powertrain ( 4 ) and from a current acceleration request of the driver ( 5 ) a desired trajectory for the optimal vehicle behavior is determined, - in which the desired trajectory the controller ( 2 ) as an input signal and in the computational model ( 3 ) is taken into account for calculating the output signals. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass als Regler (2) ein Prädiktiv-Regler verwendet wird.Method according to claim 1, characterized in that as regulator ( 2 ) a predictive controller is used. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Rechenmodell (3) mittels Istparametern zur Adaption an das Istverhalten des Antriebsstrangs (4) parametriert wird.Method according to claim 1 or 2, characterized in that the calculation model ( 3 ) by means of actual parameters for adaptation to the actual behavior of the drive train ( 4 ) is parameterized. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass Istparameter zum Parametrieren des Rechenmodells (3) mittels einer Identifikationseinrichtung (9) permanent aus Istwerten des Antriebsstrangs (4) bestimmt werden.Method according to one of claims 1 to 3, characterized in that actual parameters for parameterizing the computer model ( 3 ) by means of an identification device ( 9 ) permanently from actual values of the drive train ( 4 ). Verfahren nach Anspruch 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Istparameter bei der Bestimmung der Solltrajektorie berücksichtigt werden.Method according to claim 3 or 4, characterized that the actual parameters are taken into account in the determination of the desired trajectory become. Regeleinrichtung zum Reduzieren von Schwingungen in einem Fahrzeugantriebsstrang (4), – mit einem modellbasierten Regler (2), der seine Ausgangssignale auf der Basis eines Rechenmodells (3) des Antriebsstrangs (4) berechnet, – mit einer Referenzberechnungseinrichtung (10), die aus Istwerten des Antriebsstrangs und aus einem aktuellen Beschleunigungswunsch des Fahrers (5) eine Solltrajektorie für das optimale Fahrzeugverhalten bestimmt, – wobei der Regler (2) die Solltrajektorie im Rechenmodell (3) zur Berechnung der Ausgangssignale berücksichtigt.Control device for reducing vibrations in a vehicle drive train ( 4 ), - with a model-based controller ( 2 ), which determines its output signals on the basis of a mathematical model ( 3 ) of the drive train ( 4 ), - with a reference calculation device ( 10 ), which consists of actual values of the powertrain and of a current acceleration request of the driver ( 5 ) determines a desired trajectory for the optimal vehicle behavior, - wherein the controller ( 2 ) the desired trajectory in the mathematical model ( 3 ) is taken into account for the calculation of the output signals.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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DE19632337A1 (en) 1996-08-10 1998-02-12 Daimler Benz Ag Method and device for regulating the longitudinal dynamics of a motor vehicle

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