-
Die
Erfindung betrifft ein Verfahren zur Auswertung eines schwingungsbehafteten
Signals, das als Gesamtsignal aus der Überlagerung eines
niederfrequent schwankenden Basissignals und mindestens eines höherfrequenten
Schwingungssignals gebildet ist, wobei aus dem Gesamtsignal ein
weitgehend dem Basissignal entsprechendes geglättetes Ausgangssignal
abgeleitet wird.
-
Bei
Messeinrichtungen zur Überwachung und Steuerung bzw. Regelung
von Maschinen oder Anlagen treten häufig variable, d. h.
niederfrequent schwankende Messsignale, wie Druckmesswerte und Drehzahlmesswerte,
auf, denen höherfrequente Schwingungen überlagert
sind. Die höherfrequenten Schwingungen können
bauartbedingt entstehen, z. B. durch eine zyklisch pulsierende Betriebsweise
der betreffenden Einrichtung. Es ist jedoch auch möglich, dass
bei stoßartigen Belastungen und beim Durchfahren kritischer
Drehzahlbereiche Eigenfrequenzen von Bauteilen, insbesondere von
großflächigen Gehäusebauteilen, angeregt
werden, die als Vibrationen wahrnehmbar sind und zur Überlagerung
eines Basissignals mit einer Eigenfrequenzschwingung sowie höheren
harmonischen Schwingungen der betreffenden Bauteile führen.
-
Als
erstes Beispiel eines typischen schwingungsbehafteten Signals einer
Messgröße ist in 3 der zeitliche
Verlauf eines Signals s(t) abgebildet, das aus einem niederfrequent
schwankenden Basissignal und einem diesem überlagerten
höherfrequenten Schwingungssignal mit weitgehend konstanter
Schwingungsfrequenz und veränderlicher Schwingungsamplitude
gebildet ist.
-
Als
zweites Beispiel ist in 4 der zeitliche Verlauf eines
schwingungsbehafteten Signals s(t) abgebildet, bei dem einem niederfrequent
schwankenden Basissignal ein höherfrequentes Schwingungssignal überlagert
ist, wobei die Schwankungsbreite d_ges des Gesamtsignals s(t) deutlich
größer ist als die Schwankungsbreite d_max der
Signalmaxima und die Schwankungsbreite d_min der Signalminima.
-
Ein
praktisches Beispiel eines schwingungsbehafteten Druckes bildet
der im Ansaugrohr eines Viertakt-Verbrennungskolbenmotors wirksame
Ladedruck, bei dem einem motordrehzahl- und lastabhängigen
einem Basisdruck eine zyklische Druckschwankung überlagert
ist, die durch das periodische Öffnen und Schließen
der Einlassventile verursacht wird. Ebenso ist bei dem im Abgasrohr
eines Viertakt-Verbrennungskolbenmotors herrschenden Abgasdruck
einem motordrehzahl- und lastabhängigen Grunddruck eine
zyklische Druckschwankung überlagert, die durch das periodische Öffnen
und Schließen der Auslassventile verursacht wird. Ein weiteres Beispiel
eines schwingungsbehafteten Druckes bildet der Förderdruck
einer häufig als Servopumpe verwendeten Radialkolbenpumpe,
bei dem einem pumpendrehzahl- und gegendruckabhängigen Grunddruck
eine periodische Druckschwankung überlagert ist, deren
Frequenz von der Pumpendrehzahl und der Anzahl der Radialkolben
bestimmt wird. Ein Beispiel einer schwingungsbehafteten Drehzahl bildet
die Eingangsdrehzahl eines in dem Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs
angeordneten Getriebes, der durch die periodische Arbeitsweise eines
als Verbrennungskolbenmotor ausgebildeten Antriebsmotors und gegebenenfalls
im Schlupfbetrieb einer zwischen dem Antriebsmotor und dem Getriebe
angeordneten Reibungskupplung bei ungünstigem Reibwertverlauf
als Funktion der Drehzahl oder ungleichmäßig abgenutzten
oder verölten Reibbelägen durch ein so genanntes
Rupfen hervorgerufene periodische Drehzahlspitzen überlagert
sind.
-
Wird
ein derartiges schwingungsbehaftetes Signal als Eingangsgröße
einer Regelung verwendet, so ist hierzu zumeist nur der zeitliche
Mittelwert des Signals von Bedeutung, zumal ein schwingungsbehaftetes
Eingangssignal häufig auch zu einer Instabilität
des betreffenden Reglers führt. So ist zum Beispiel für
die Regelung der Einspritzmenge eines Verbrennungskolbenmotors unter
anderem der zeitliche Mittelwert des Ladedrucks im Ansaugrohr von Bedeutung.
Für die Regelung des Öffnungsgrades eines Bypassventils
oder der Stellung verstellbarer Leitschaufeln eines Abgasturboladers
ist auch der zeitliche Mittelwert des Ladedrucks im Ansaugrohr oder
des Abgasdrucks im Abgasrohr eines Verbrennungskolbenmotors entscheidend.
Für die Regelung der Antriebsleistung einer Radialkolbenpumpe
ist allein der zeitliche Mittelwert des Förderdrucks der Pumpe
von Bedeutung.
-
Für
die steuerungs- bzw. regelungstechnische Aufbereitung eines schwingungsbehafteten
Signals, das aus einem niederfrequent schwankenden Basissignal und
mindestens einem diesem überlagerten höherfrequenten
Schwingungssignal besteht, ist es daher bei vielen technischen Anwendungen
erforderlich, aus dem gemessenen Gesamtsignal ein um die höherfrequenten
Schwingungsanteile reduziertes, weitgehend dem Basissignal entsprechendes
geglättetes Ausgangssignal abzuleiten. Dies erfolgt bislang
entweder durch eine Auswertung von in bestimmten Schwingungslagen
abgetasteten Werten des Gesamtsignals oder durch eine Tiefpassfilterung des
Gesamtsignals, z. B. mittels eines PT1-Filters.
-
In
einem bekannten Verfahren zur Steuerung eines Verbrennungskolbenmotors
gemäß der
DE
30 48 674 C2 wird ein Luftmengensignal zur Regelung der
Einspritzmenge mittels eines in einem Bypasskanal des Anasaugrohrs
angeordneten Hitzdraht-Luftmengenmessers erfasst. Da die Strömungsgeschwindigkeit
und der Druck der Ansaugluft im Arbeitstakt des Verbrennungskolbenmotors
schwanken, wird das Luftmengensignal bei vorgegebenen Kurbelwellenwinkeln
abgetastet, wobei die Abtastung bei niedrigeren Motordrehzahlen
in kleineren Kurbelwinkelabständen und bei höheren
Motordrehzahlen in größeren Kurbelwinkelabständen
erfolgt. Aus den abgetasteten Luftmengensignalen wird in einem zugeordneten
Rechner die tatsächliche Luftmenge berechnet, wobei die
Berechnungsdauer aufgrund der drehzahlabhängigen Änderung
des Kurbeiwinkelabstands weitgehend konstant, d. h. unabhängig
von der Motordrehzahl ist.
-
Aus
der
DE 32 23 328 C2 ist
eine Einrichtung zur Erfassung einer periodisch schwankenden Größe,
wie z. B. des im Ansaugrohr herrschenden Ladedrucks, eines Verbrennungskolbenmotors
bekannt, bei welcher die Schwankungsgröße nur
einmal pro Periodendauer in einem um eine einstellbare Winkellage
von der Nulllage entfernten Zeitpunkt erfasst wird, und aus diesem
Messwert jeweils der zeitliche Mittelwert der Schwankungsgröße,
wie z. B. der stationäre Ladedruck, berechnet wird.
-
Die
vorgenannten Verfahren bzw. Einrichtungen gehen jeweils davon aus,
dass es sich bei dem Schwingungsanteil der Schwankungsgröße
um eine harmonische Schwingung mit bekannter Frequenz, Amplitude,
und Phasenlage handelt. Dies trifft beispielsweise auf den Schwingungsanteil
des Ladedrucks eines Verbrennungskolbenmotors im Idealfall auch
zu. Wenn dem Ladedruck jedoch weitere Schwingungsanteile mit unbekannter
Frequenz, Amplitude, und Phasenlage, die z. B. durch Eigenschwingungen
von Gehäusebauteilen des Ansaugtraktes hervorgerufen werden
können, überlagert sind, liefern diese bekannten
Verfahren einen relativ ungenauen oder sogar fehlerhaften zeitlichen
Mittelwert des Ladedrucks.
-
In
der
DE 38 03 276 A1 ist
dagegen eine Einrichtung zur Erfassung des Ladedrucks im Saugrohr eines
Verbrennungskolbenmotors beschrieben, bei dem das Drucksignal eines
an das Saugrohr angeschlossenen Drucksensors zweimal pro Zündabstand
abgetastet und daraus in einem Steuergerät jeweils der
aktuelle Mittelwert des Ladedrucks bestimmt wird. Zur Eliminierung
höherfrequenter Druckschwingungen wird das Drucksignal
jedoch entweder pneumatisch oder elektronisch tiefpassgefiltert,
so dass ein quasi-sinusförmiger Verlauf des Drucksignals
erreicht wird. Zur pneumatischen Tiefpassfilterung ist der Drucksensor über
einen Schlauch mit einer endseitigen Drossel an das Saugrohr angeschlossen.
Im Fall der elektronischen Tiefpassfilterung ist dem Drucksensor
eine elektronische Filtereinrichtung nachgeschaltet.
-
Eine
Einrichtung mit anderer Funktionalität zur elektronischen
Ermittlung eines quasi-stationären Mittelwertes eines pulsierenden
Signals wird in der
DE
195 14 410 A1 vorgeschlagen. Um aus einem pulsierenden
Signal mit einer Grundschwingung und einer überlagerten
Schwingung anderer Frequenz ein weitgehend schwingungsfreies Ausgangssignal zu
erhalten, ist vorgesehen, dass das Signal in einem ersten Funktionsglied
differenziert und verzögert wird, und in einem nachgeschalteten
zweiten Funktionsglied mit einem Faktor multipliziert wird. Anschließend
wird das in den beiden Funktionsgliedern ausgefilterte Signal in
einem Subtraktionsglied von dem ungefilterten Signal subtrahiert,
wodurch ein geglättetes Ausgangssignal entstehen soll.
-
Aus
der
DE 199 62 334
A1 ist dagegen ein Verfahren zur elektronischen Filterung
eines mit Fremdsignalanteilen überlagerten Sensorsignals
bekannt, bei dem die mit hoher Frequenz abgetasteten Signalwerte
segmentweise in einem Speicher abgelegt und in einem nachgeschalteten
Filterglied mit niedrigerer Frequenz paketweise gefiltert werden. Durch
die paketweise Filterung soll ein Ausgangssignal entstehen, das
keine Pulsationen und keine Anteile überlagerter Fremdsignalanteile
aufweist.
-
Bei
den drei letztgenannten Einrichtungen und Verfahren wird somit der
Tatsache Rechnung getragen, dass schwankungsbehafteten Signalen
bei technischen Anwendungen häufig Schwingungsanteile mit
unbekannter Frequenz, Amplitude und Phasenlage überlagert
sind. Um aus einem derart kontaminierten Sensorsignal ein harmonisch
schwingendes oder ein weitgehend schwingungsfreies Basissignal abzuleiten,
werden verschiedene Filtereinrichtungen und Filterverfahren vorgeschlagen,
die jedoch vergleichsweise aufwendig sind und zumeist zu einer zeitlichen
Verzögerung und Phasenverschiebung des Ausgangssignals
gegenüber dem Eingangssignal führen. Die bekannten
Filtereinrichtungen und Filterverfahren sind daher für
schnelle Echtzeitanwendungen nicht gut geeignet.
-
Vor
diesem Hintergrund liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe
zugrunde, ein Verfahren zur Auswertung eines schwingungsbehafteten
Signals anzugeben, mit dem aus einem Gesamtsignal, das aus einem
niederfrequent schwankenden Basissignal und mindestens einem diesem überlagerten höherfrequenten
Schwingungssignal gebildet ist, auf einfache und schnelle Art und
Weise ein weitgehend dem Basissignal entsprechendes geglättetes
Ausgangssignal abgeleitet werden kann.
-
Diese
Aufgabe ist in Verbindung mit den Merkmalen des Oberbegriffs des
Anspruchs 1 dadurch gelöst, dass das Gesamtsignal s_ges
mit hoher Abtastfrequenz abgetastet wird, dass aus den abgetasteten
Werten des Gesamtsignals s_ges eine obere Hüllkurve sh_max
und eine untere Hüllkurve sh_min abgeleitet werden, und
dass ein aktueller Wert des Ausgangssignals s_m_neu jeweils als
arithmetischer Mittelwert des aktuellen Wertes der oberen Hüllkurve
sh_max_neu und des aktuellen Wertes der unteren Hüllkurve
sh_min_neu gemäß der Gleichung (s_m_neu = (sh_max_neu
+ sh_min_neu)/2) bestimmt wird.
-
Vorteilhafte
Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen
Verfahrens sind Gegenstand der Ansprüche 2 bis 10.
-
Das
Verfahren zur Auswertung eines schwingungsbehafteten Signals gemäß der
Erfindung geht aus von einem Gesamtsignal s_ges, das aus einem niederfrequent
schwankenden Basissignal und mindestens einem diesem überlagerten
höherfrequenten Schwingungssignal gebildet ist. Um aus
dem Gesamtsignal s_ges ein weitgehend dem Basissignal entsprechendes
geglättetes Ausgangssignal s_m abzuleiten, wird das Gesamtsignal
mit hoher Abtastfrequenz abgetastet. Dabei sollte die Abtastfrequenz zur
Erfassung aller höherfrequenten Schwingungssignale in an
sich bekannter Weise mindestens doppelt so hoch sein wie die Schwingungsfrequenz
des höherfrequenten Schwingungssignals mit der höchsten Schwingungsfrequenz.
-
Aus
den abgetasteten Werten des Gesamtsignals s_ges werden quasi zeitgleich
eine obere Hüllkurve sh_max und eine untere Hüllkurve
sh_min abgeleitet, die natürlich möglichst stetig
und schwingungsarm verlaufen sollten. Aus den aktuellen Werten der
oberen Hüllkurve sh_max_neu und der unteren Hüllkurve
sh_min_neu wird durch eine arithmetische Mittelwertbildung jeweils
der aktuelle Wert des geglätteten Ausgangssignals s_m_neu
gemäß der Gleichung s_m_neu = (sh_max_neu + sh_min_neu)/2)
bestimmt.
-
Das
Verfahren ist relativ einfach aufgebaut und somit in einer speicherprogrammierbaren
Steuerung für eine Echtzeitanwendung einsetzbar, welches
z. B. bei einer Regelungsfunktion in einer Motorsteuerung eines
Verbrennungskolbenmotors besonders vorteilhaft ist. Um durch die
Mittelwertbildung mit den Werten der beiden Hüllkurven
sh_max, sh_min einen möglichst schwingungsarmen Verlauf
des Ausgangssignals s_m zu erreichen, sollten natürlich schon
die Hüllkurven sh_max, sh_min einen weitgehend schwingungsarmen
Verlauf aufweisen.
-
Zur
Ermittlung der oberen Hüllkurve sh_max ist gemäß einer
Ausführungsform vorgesehen, dass diese immer oberhalb des
Gesamtsignals s_ges verläuft (sh_max ≥ s_ges),
durch die Maxima s_max des Gesamtsignals s_ges verläuft
(s_max =
(sh_max)), und
stetig von einem Maximum s_max_alt des Gesamtsignals s_ges zum nächsten
Maximum s_max_neu des Gesamtsignals s_ges driftet.
-
Zur
Erzielung eines schwingungsarmen Verlaufs werden die Werte der obere
Hüllkurve sh_max zwischen den Maxima s_max_alt, s_max_neu
bevorzugt durch eine prozentuale Annäherung zwischen dem
jeweils letzten Wert der oberen Hüllkurve sh_max_alt und
dem aktuellen Wert des Gesamtsignals s_ges_neu nach der Gleichung sh_max_neu = (1 – TC)·sh_max_alt
+ TC·s_ges_neu bestimmt, wobei der Teilungskoeffizient
TC Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann.
-
Alternativ
dazu ist es jedoch auch möglich, dass die obere Hüllkurve
sh_max zwischen den Maxima s_max_alt, s_max_neu bis zum Erreichen
des nächsten Minimums s_min_neu des Gesamtsignals s_ges
zunächst den Wert des letzten Maximums s_max_alt einhält
(sh_max_neu = s_max_alt), und dass die Werte der oberen Hüllkurve
sh_max danach durch eine prozentuale Annäherung zwischen
dem letzten Wert der oberen Hüllkurve sh_max_alt und dem
aktuellen Wert des Gesamtsignals s_ges_neu nach der Gleichung sh_max_neu = (1 – TC)·sh_max_alt
+ TC·s_ges_neu bestimmt werden, wobei der Teilungskoeffizient
TC Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann.
-
Ebenso
kann zur Ermittlung der unteren Hüllkurve sh_min vorgesehen
sein, dass diese immer unterhalb des Gesamtsignals s_ges verläuft
(sh_min ≤ s_ges), durch die Minima s_min des Gesamtsignals s_ges
verläuft (s_min =
(sh_min)),
und stetig von einem Minimum s_min_alt des Gesamtsignals s_ges zum
nächsten Minimum s_min_neu des Gesamtsignals s_ges driftet.
-
Analog
zur oberen Hüllkurve sh_max werden zur Erzielung eines
schwingungsarmen Verlaufs die Werte der unteren Hüllkurve
sh_min zwischen den Minima s_min_alt, s_min_neu bevorzugt durch
eine prozentuale Annäherung zwischen dem letzten Wert der
unteren Hüllkurve sh_min_alt und dem aktuellen Wert des
Gesamtsignals s_ges_neu nach der Gleichung sh_min_neu
= (1 – TC)·sh_min_alt + TC·s_ges_neu bestimmt,
wobei der Teilungskoeffizient TC Werte zwischen 0 und 1 annehmen
kann.
-
Alternativ
dazu kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die untere Hüllkurve
sh_min zwischen den Minima s_min_alt, s_min_neu bis zum Erreichen des
nächsten Maximums s_max_neu des Gesamtsignals s_ges zunächst
den Wert des letzten Minimums s_min_alt einhält (sh_min_neu
= s_min_alt), und dass die Werte der unteren Hüllkurve
sh_min danach durch eine prozentuale Annäherung zwischen dem
letzten Wert der unteren Hüllkurve sh_min_alt und dem aktuellen
Wert des Gesamtsignals s_ges_neu nach der Gleichung sh_min_neu
= (1 – TC)·sh_min_alt + TC·s_ges_neu bestimmt
werden, wobei der Teilungskoeffizient TC Werte zwischen 0 und 1
annehmen kann.
-
Zur
Erzielung eines möglichst glatten Verlaufs der beiden Hüllkurven
sh_max und sh_min zwischen den Extremwerten s_max_alt, s_max_neu; s_min_alt,
s_min_neu ist zweckmäßig vorgesehen, dass der
Teilungskoeffizient TC jeweils mit dem Wert 0 beginnt und bei jedem
Abtastschritt um ein Inkrement ΔTC maximal bis zum Erreichen
des Wertes 1 erhöht wird.
-
Das
Inkrement ΔTC des Teilungskoeffizienten TC kann bei geeigneter
Dimensionierung als eine Konstante definiert sein. Es kann jedoch
auch vorteilhaft sein, wenn das Inkrement ΔTC des Teilungskoeffizienten
TC als eine Variable definiert ist, deren Wert jeweils in Abhängigkeit
der Zeit t und/oder des aktuellen Wertes des Gesamtsignals s_ges_neu und/oder
der Differenz zwischen dem letzten Wert der betreffenden Hüllkurve
sh_max_alt, sh_min_alt und dem aktuellen Wert des Gesamtsignals s_ges_neu
und/oder des aktuellen Gradienten des Gesamtsignals (ds_ges/dt)_neu
bestimmt wird.
-
Zur
Verdeutlichung der Erfindung ist der Beschreibung eine Zeichnung
mit Ausführungsbeispielen beigefügt. In diesen
zeigt
-
1 ein
idealisiertes Beispiel der erfindungsgemäßen Ermittlung
eines geglätteten Ausgangssignals anhand des Zeitverlaufs
des schwingungsbehafteten Signals nach 3,
-
2 ein
praktisches Beispiel der erfindungsgemäßen Ermittlung
eines geglätteten Ausgangssignals anhand des Zeitverlaufs
eines anderen schwingungsbehafteten Signals,
-
3 ein
typisches Beispiel eines schwingungsbehafteten Signals anhand eines
Zeitverlaufs, und
-
4 ein
weiteres Beispiel eines schwingungsbehafteten Signals anhand eines
Zeitverlaufs.
-
Als
erstes Beispiel eines typischen schwingungsbehafteten Signals ist
in 3 der Zeitverlauf eines Signals s(t) abgebildet,
das aus einem niederfrequent schwankenden Basissignal und einem
diesem überlagerten höherfrequenten Schwingungssignal
mit weitgehend konstanter Schwingungsfrequenz und veränderlicher
Schwingungsamplitude gebildet ist.
-
Als
zweites Beispiel eines schwingungsbehafteten Signals ist in 4 der
Zeitverlauf eines Signals s(t) abgebildet, bei dem einem niederfrequent schwankenden
Basissignal ein höherfrequentes Schwingungssignal mit konstanter
Schwingungsfrequenz und weitgehend konstanter Schwingungsamplitude überlagert
ist. Hierbei ist auffällig, dass die Schwankungsbreite
d_ges des Gesamtsignals s(t) deutlich größer ist
als die Schwankungsbreite d_max der Signalmaxima und die Schwankungsbreite
d_min der Signalminima.
-
In 1 ist
nun in idealisierter Form veranschaulicht, wie aus dem schwingungsbehafteten
Signal s(t) aus 3, das nun als Gesamtsignal
s_ges bezeichnet wird, nach dem erfindungsgemäßen
Verfahren ein Ausgangssignal s_m abgeleitet wird, das schwingungsarm
bzw. geglättet ist und weitgehend dem niederfrequent schwankenden
Basissignal entspricht. Hierzu wird das Gesamtsignal s_ges mit einer
hohen Abtastfrequenz abgetastet, und aus den abgetasteten Werten
des Gesamtsignals s_ges eine obere Hüllkurve sh_max sowie
eine untere Hüllkurve sh_min abgeleitet. Die Werte des
Ausgangssignals s_m werden jeweils in Echtzeit als arithmetischer
Mittelwert des aktuellen Wertes der oberen Hüllkurve sh_max_neu
und des aktuellen Wertes der unteren Hüllkurve sh_min_neu
bestimmt, gemäß der Gleichung s_m_neu = (sh_max_neu
+ sh_min_neu)/2.
-
Die
beiden Hüllkurven sh_max und sh_min verlaufen jeweils durch
die Maxima s_max bzw. Minima s_min des Gesamtsignals s_ges und driften
jeweils von einem Maximum s_max_alt des Gesamtsignals s_ges zum
nächsten Maximum s_max_neu des Gesamtsignals s_ges bzw.
von einem Minimum s_min_alt des Gesamtsignals s_ges zum nächsten Minimum
s_min_neu des Gesamtsignals s_ges. Wenn die Hüllkurven
sh_max, sh_min, wie in 1 abgebildet, weitgehend schwingungsfrei
bestimmt werden, ergibt sich zwangsläufig auch ein wie
gewünscht schwingungsarmes bzw. geglättetes Ausgangssignal
s_m.
-
Um
dies zu erreichen, ist in 2 beispielhaft
eine mögliche Vorgehensweise zur Ermittlung der beiden
Hüllkurven sh_max, sh_min für ein Gesamtsignal
s_ges veranschaulicht, das aus einem linear ansteigenden Basissignal
s_m/th und einem diesem überlagerten Schwingungssignal
mit konstanter Schwingungsfrequenz und konstanter Schwingungsamplitude
gebildet ist. Die obere Hüllkurve sh_max hält
zwischen den Maxima s_max_alt, s_max_neu bis zum Erreichen des nächsten
Minimums s_min_neu des Gesamtsignals s_ges jeweils zunächst
den Wert des letzten Maximums s_max_alt ein (sh_max_neu = s_max_alt).
Danach werden die Werte der oberen Hüllkurve sh_max jeweils
durch eine prozentuale Annäherung zwischen dem letzten Wert
der oberen Hüllkurve sh_max_alt und dem aktuellen Wert
des Gesamtsignals s_ges_neu nach der Gleichung sh_max_neu = (1 – TC)·sh_max_alt
+ TC·s_ges_neu bestimmt, wobei der Teilungskoeffizient
TC Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann.
-
Ebenso
hält die untere Hüllkurve sh_min zwischen den
beiden aufeinander folgenden Minima s_min_alt und s_min_neu bis
zum Erreichen des nächsten Maximums s_max_neu des Gesamtsignals s_ges
jeweils zunächst den Wert des letzten Minimums s_min_alt
ein (sh_min_neu = s_min_alt). Danach werden die Werte der unteren
Hüllkurve sh_min in analoger Weise durch eine prozentuale
Annäherung zwischen dem letzten Wert der unteren Hüllkurve
sh_min_alt und dem aktuellen Wert des Gesamtsignals s_ges_neu nach
der Gleichung sh_min_neu = (1 – TC)·sh_min_alt
+ TC·s_ges_neu bestimmt, wobei der Teilungskoeffizient
TC Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann.
-
Es
ist offensichtlich, dass das durch arithmetische Mittelwertbildung
aus den beiden Hüllkurven sh_max und sh_min ermittelte
Ausgangssignal s_m sehr schnell in die Nähe des Basissignals
bzw. des theoretischen Mittelwertes s_m/th des Gesamtsignals s_ges
gelangt und nachfolgend nur geringfügig davon abweicht.
-
Zum
Vergleich ist in 2 noch ein Ausgangssignal s_f/pt1
eingezeichnet, das durch eine Filterung des Gesamtsignals s_ges
mit einem PT1-Filter gewonnen wurde. Es fällt auf, dass
das gefilterte Signal s_f/pt1 weiterhin schwingungsbehaftet ist,
relativ stark von dem Basissignal s_m/th abweicht, und gegenüber
dem Gesamtsignal s_ges eine Phasenverschiebung aufweist. Für
eine regelungstechnische Echtzeit-Anwendung liefert das erfindungsgemäße
Verfahren zur Auswertung eines schwingungsbehafteten Signals s_ges
somit ein deutlich besser geeignetes Ausgangssignal s_m.
-
Bezugszeichenliste
-
- alt
- Index
für zuletzt erfassten Wert
- d
- Schwankungsbreite
- d_ges
- Gesamte
Schwankungsbreite von s(t)
- d_max
- Schwankungsbreite
der Maxima von s(t)
- d_min
- Schwankungsbreite
der Minima von s(t)
- ds_ges/dt
- Gradient
des Gesamtsignals
- neu
- Index
für aktuell erfassten Wert
- s
- Signal
- s_f/pt1
- Mittels
PT1-Filterung ermitteltes Ausgangssignal
- s_ges
- Gesamtsignal
- s_m
- Geglättetes
Ausgangssignal
- s_m/th
- Basissignal,
theoretischer Mittelwert
- s_max
- Relatives
Maximum von s_ges
- s_min
- Relatives
Minimum von s_ges
- sh
- Hüllkurve
- sh_max
- Obere
Hüllkurve
- sh_min
- Untere
Hüllkurve
- t
- Zeit
- TC
- Teilungskoeffizient
- ΔTC
- Inkrement
von TC
-
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
-
Diese Liste
der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert
erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information
des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen
Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt
keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
-
Zitierte Patentliteratur
-
- - DE 3048674
C2 [0008]
- - DE 3223328 C2 [0009]
- - DE 3803276 A1 [0011]
- - DE 19514410 A1 [0012]
- - DE 19962334 A1 [0013]
