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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Ansteuern einer Kupplung im Antriebsstrang eines Kraftfahrzeugs, wobei zum Verfahren der Kupplung – unter Verfahren der Kupplung sei im Rahmen dieser Schrift ein Betätigen der Kupplung im Sinne des Bewegens gemeint – in vorbestimmten Vorgabezeitintervallen jeweils ein Positionssollwert erzeugt wird und in jedem Vorgabezeitintervall die Ansteuerung der Kupplung in mehreren vorbestimmten Regler-Abtastzeitintervallen erfolgt.
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In Kraftfahrzeuggetrieben erhält der Kupplungslageregler beispielsweise von der Kupplungssteuerung für das Verfahren der Kupplung Positionsvorgaben, die aus dem gewünschten Kupplungssollmoment berechnet werden. Die Positionsvorgaben werden dabei in vorbestimmten Vorgabezeitintervallen aktualisiert. Arbeitet der Kupplungslageregler in Regler-Abtastzeitintervallen kürzerer Dauer, stellen sich die in den Vorgabezeitintervallen diskretisierten Positionsvorgaben der Kupplungssteuerung dem in Regler-Abtastzeitintervallen arbeitenden Kupplungslageregler als eine Aufeinanderfolge von Sollwertsprüngen dar. Dies kann, insbesondere bei einer hochdynamisch ausgebildeten Kupplungsaktorik, zu Schwingungen im Regelkreis, insbesondere Schwingungen in der Ansteuerspannung führen. Hierdurch wird die Hardware, beispielsweise der EC-Motor des Kupplungsaktors, einer erhöhten Belastung und einem größeren Verschleiß ausgesetzt.
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In
DE 10 2004 037 708 A1 wird ein Verfahren zum Steuern und/oder Regeln zumindest einer Kupplung eines Getriebes eines Fahrzeuges mit einem Motor in einem Antriebsstrang vorgeschlagen, bei dem die Kupplung in Abhängigkeit einer zu bestimmenden Drehzahl des Motors angesteuert wird. Über eine solche Drehzahlregelung kann gleichzeitig eine Lageregelung der Kupplung erfolgen, bei der der Endwert direkt als Sollwert vorgegeben wird, wie z. B. bei einem Schließen der Kupplung bis zu einem gewünschten Sollmoment. Nachteilig wirkt sich bei diesem Verfahren der Umstand aus, dass eine zusätzliche Verknüpfung zwischen der Lageregelung und der Drehzahlregelung notwendig und daher sehr aufwändig ist. Außerdem erfordert ein solches Verfahren eine gut messbare Drehzahl des Kupplungsaktormotors, besonders bei niedrigen Drehzahlen. Dies bedingt einen zusätzlichen Aufwand bei der Ausgestaltung der zugehörigen Hardware, insbesondere der Sensorik, und der Hardware-nahen Software.
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Es ist daher Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zur Ansteuerung einer Kupplung der vorgenannten Art anzugeben, bei dem Störungen durch unterschiedliche Laufzeiten im Regelkreis der Kupplungslageregelung bei geringem Aufwand vermieden werden.
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Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Es wird vorgeschlagen, eine im jeweiligen aktuellen Vorgabezeitintervall festgestellte Positionssollwertänderung in eine in Abhängigkeit des Verhältnisses aus Vorgabe- zu Regler-Abtastzeitintervall bestimmte Anzahl von Zwischen-Positionssollwerten zu diskretisieren und schrittweise zur Ansteuerung der Kupplung vorzugeben. Auf diese Weise können die in den Vorgabezeitintervallen angeforderten Positionssollwertänderungen jeweils in einem in den Regler-Abtastzeitintervallen diskretisierten Verlauf von Zwischen-Positionssollwerten aufgelöst und kontinuierlich zur Ansteuerung der Kupplung vorgegeben werden, d. h. die Zwischen-Positionssollwerte werden in jedem Regler-Abtastzeitintervall aktualisiert. Dadurch werden Schwingungen im Regelkreis der Kupplung gedämpft, unnötige Belastungen der Hardware und Störungen in der Kupplungsaktorik auf einfache Weise sicher vermieden.
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Im aktuellen Vorgabezeitintervall kann die aktuelle Positionssollwertänderung einfach aus der Differenz aus dem im aktuellen Vorgabezeitintervall vorgegebenen aktuellen Positionssollwert und dem in dem dem aktuellen Vorgabezeitintervall vorangegangenen Vorgabezeitintervall vorgegebenen Positionssollwert bestimmt werden.
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Es ist vorteilhaft, wenn die aktuelle Positionssollwertänderung auf eine dem ganzzahligen Verhältnis aus Vorgabezeitintervall und Regler-Abtastzeitintervall entsprechende Anzahl von Zwischenschritten aufgeteilt wird. Hierdurch wird die im aktuellen Vorgabezeitintervall angeforderte Positionsänderung in im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierte Zwischenschritte aufgeteilt. Die im aktuellen Vorgabezeitintervall angeforderte gesamte Positionsänderung erfolgt dabei bevorzugt in gleichgroßen und vorzugsweise in Motorinkremente aufgeteilten jeweils im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierten Teil-Positionsänderungen.
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Bevorzugt werden die im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierten Zwischen-Positionssollwerte im jeweiligen Zwischenschritt, dadurch bestimmt, dass eine auf den jeweiligen Zwischenschritt bezogene Positionssollwertänderung zu dem im vorangegangenen Schritt bestimmten Zwischen-Positionssollwert hinzuaddiert wird. Hierbei wird die auf den jeweiligen Zwischenschritt bezogene Positionssollwertänderung aus dem auf die im jeweiligen Zwischenschritt verbleibende Restanzahl von Zwischenschritten bezogenen Bruchteil der jeweils verbleibenden Rest-Positionssollwertänderung ermittelt. Die Summe wird jeweils als der im jeweiligen Zwischenschritt bestimmte im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierte Zwischen-Positionssollwert zugewiesen.
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Vorzugsweise wird die im jeweiligen Zwischenschritt verbleibende Rest-Positionssollwertänderung aus der Differenz aus dem im aktuellen Vorgabezeitintervall erzeugten Positionssollwert und dem im jeweils vorangegangenen Zwischenschritt ermittelten im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierten Zwischen-Positionssollwert bestimmt. Im ersten Zwischenschritt entspricht dabei die Rest-Positionssollwertänderung der eingangs bestimmten im aktuellen Vorgabezeitintervall angeforderten gesamten Positionssollwertänderung.
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Bevorzugt wird daher im ersten Zwischenschritt der erste im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierte Zwischen-Positionssollwert bestimmt, in dem der auf die Gesamtanzahl von Zwischenschritten bezogenen Bruchteil der gesamten aktuellen Positionssollwertänderung im Vorgabezeitintervall zu dem in dem dem aktuellen Vorgabezeitintervall vorausgegangenen Vorgabezeitintervall erzeugten Positionssollwert hinzuaddiert wird. Die Summe wird jeweils als der im ersten Zwischenschritt bestimmte im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierte Zwischen-Positionssollwert zugewiesen.
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Im letzten Zwischenschritt entspricht der letzte im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierte Zwischen-Positionssollwert dem im aktuellen Vorgabezeitintervall erzeugten Positionssollwert. Durch Vorgabe des im aktuellen Vorgabezeitintervall erzeugten Positionssollwerts zur Ansteuerung der Kupplung im letzten Zwischenschritt wird die im aktuellen Vorgabezeitintervall angeforderte Positionssollwertänderung erreicht.
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Bevorzugter Weise wird bei dem erfindungsgemäßen Verfahren in einem ersten Schritt zunächst bestimmt, ob der Betrag der im aktuellen Vorgabezeitintervall angeforderten aktuellen Positionssollwertänderung größer ist als ein vorbestimmter Minimalwert und kleiner ist als ein vorbestimmter Maximalwert. Dabei wird bevorzugt nur für den Fall, dass der Betrag im vorbestimmten Bereich liegt, das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt. Der vorgenannte Maximalwert und Minimalwert können hierbei beispielsweise so gewählt werden, dass einerseits angeforderte große Positionsänderungen bzw. gewollte Positionssprünge nicht unterbunden werden und andererseits bei sehr kleinen angeforderten Positionsänderungen, bei denen keine Gefahr eines Schwingungsaufbaus im Regelkreis besteht oder bei denen die Einschaltschwelle der Regeleinheit nicht erreicht wird, die Durchführung unnötiger zusätzlicher Verfahrensschritte vermieden wird.
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Zweckmäßigerweise wird im ersten Zwischenschritt zunächst aus dem betragsmäßigen Vergleich des eingangs bestimmten auf die Anzahl von Zwischenschritten bezogenen Bruchteils der Positionssollwertänderung und der vorbestimmten Einschaltschwelle des Kupplungslagereglers das Maximum ermittelt und zur Bestimmung des im Regler-Abtastzeitintervall diskretisierten Zwischen-Positionssollwerts das zuvor bestimmte Maximum zu dem in dem dem aktuellen Vorgabezeitintervall vorausgegangenen Vorgabezeitintervall erzeugten Positionssollwert hinzuaddiert. Hierdurch wird bei kleinen angeforderten Positionsänderungen gewährleistet, dass der im ersten Zwischenschritt im Regler-Abtastzeitintervall bestimmte Zwischen-Positionssollwert zumindest die Einschaltschwelle des Kupplungslagereglers erreicht.
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Nachfolgend wird die Erfindung beispielhaft anhand der beigefügten Figuren beschrieben. Es zeigen:
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1 in einem Ausführungsbeispiel den Verlauf der Positionssollwerte und den Verlauf der erfindungsgemäß optimierten Positionssollwerte sowie den Verlauf der von der Kupplungslagereglung erfassten Positionssollwerte und den Verlauf der Ansteuerspannung des Kupplungsaktors jeweils in zeitlicher Darstellung,
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2 eine schematische Darstellung des Ablaufs des erfindungsgemäßen Verfahrens in einem Ausführungsbeispiel.
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In 1 ist ein zweiteiliges Diagramm dargestellt, bei dem im oberen Teil zum Verfahren einer automatisierten Kupplung beispielhaft der Verlauf der Positionsvorgaben in einer Kurve XtgtOld1 dargestellt sind. Die Positionsvorgaben werden aus dem an der Kupplung auf den Antriebsstrang des Kraftfahrzeugs zu übertragenden gewünschten Kupplungsmoment berechnet und als in vorbestimmten Vorgabezeitintervallen diskretisierte Positionssollwerte XTgtOld1 rampenförmig, beispielsweise von der Kupplungssteuerung, erzeugt. Der Kurvenverlauf XAct_Ecmc zeigt den in Regler-Abtastzeitintervallen arbeitenden Kupplungslageregler. Im unteren Teil des Diagramms ist in einer Kurve UTgtOut der Verlauf der Ansteuerspannung dargestellt, mit der der Kupplungslageregler das Kupplungsstellglied, hier den Kupplungsaktor, zur Lageänderung rampenförmig ansteuert. Die Zeitdauer des Vorgabezeitintervalls und des Regler-Abtastzeitintervalls ist hardware-abhängig vorbestimmt. Im Ausführungsbeispiel ist die Zeitdauer der Vorgabezeitintervalle hier beispielsweise in sogenannten 10-ms-Interrupts und die Zeitdauer der Regler-Abtastzeitintervalle hier beispielsweise in sogenannten 2,5-ms-Interrupts festgelegt.
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Angelehnt an den in 10-ms-Interrupts diskretisierten Positionssollwertverlauf XTgtOld1 ist in einer weiteren Kurve XTgt_Ecmc der entsprechend in Regler-Abtastzeitintervallen, hier beispielsweise in 2,5-ms-Interrupts, diskretisierte erfindungsgemäß optimierte Positionssollwertverlauf dargestellt. Die im Verlauf XTgtOld1 jeweils im aktuellen 10-ms-Interrupt aus der Differenz aus dem aktuell erzeugten Positionssollwert und dem in dem diesen vorangegangenen 10-ms-Interrupt erzeugten Positionssollwert vorgegebene aktuelle Gesamt-Positionssollwertänderung wird jeweils entsprechend dem ganzzahligen Verhältnis aus Vorgabezeitintervall und Regler-Abtastzeitintervall in vier in 2,5-ms-Interrupts diskretisierte Zwischen-Positionssollwerte XTgt_Ecmc aufgelöst und dem Kupplungslageregler vorgegeben. Dadurch werden die Positionssollwerte entsprechend dem Regler-Abtastzeitintervall alle 2,5 ms aktualisiert. Auf diese Weise wird die jeweils im 10-ms-Interrupt angeforderte Änderung der Sollposition auf vier in 2,5-ms-Interrupts diskretisierte gleichgroße Positionsänderungen aufgeteilt. Hierdurch werden Sprünge oder Schwingungen im Verlauf der Ansteuerspannung UTgtOut des Kupplungsaktormotors (unterer Teil von 1) sicher vermieden.
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2 zeigt in einem Diagramm beispielhaft den Ablauf des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausgehend von einem Startpunkt 1 wird zunächst an einer Verzweigung 2 bestimmt, ob im aktuellen 10-ms-Interrupt die Änderung des Positionssollwerts im gewünschten Bereich liegt. Hierzu wird der Betrag der Differenz aus dem im aktuellen 10-ms-Interrupt vorgegebenen Positionssollwert XTgt und dem in dem dem aktuellen 10-ms-Interrupt vorausgegangenen 10-ms-Interrupt erzeugten Ist-Positionssollwert XTgtOld gebildet und geprüft, ob dieser Betrag größer ist als ein vorbestimmter Minimalwert und kleiner ist als ein vorbestimmter Maximalwert. Dadurch werden Positionsänderungen nur ab einer vorgegebenen Mindestgröße und nur bis zu einer vorgegebenen maximalen Größe berücksichtigt. Liegt die ermittelte Änderung des Positionssollwerts nicht im vorbestimmten Bereich, wird der Verfahrensablauf im Endpunkt 3 beendet. Liegt die Änderung des Positionssollwerts im vorbestimmten Bereich, erfolgt in einem Block 4 das Speichern des im aktuellen 10-ms-Interrupt erzeugten Positionssollwerts XTgt als Ziel-Positionssollwert XTgtNew und das Speichern des in dem dem aktuellen 10-ms-Interrupt vorausgegangenen 10-ms-Interrupt erzeugten Ist-Positionssollwerts XTgtOld als XTgt.
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Danach wird das Verfahren in einer vorbestimmten Anzahl von n in 2,5-ms-Interrupts diskretisierten Zwischenschritten fortgesetzt. Hierbei wird die durch die Differenz aus dem Ziel-Positionssollwert XTgtNew und dem Ist-Positionssollwerts XTgtOld im aktuellen 10-ms-Interrupt angeforderte Gesamt-Positionssollwertänderung in n in 2,5-ms-Interrupts diskretisierte Zwischen-Positionssollwerte aufgelöst und diese in 2,5-ms-Zwischenschritten kontinuierlich aufeinanderfolgend dem Kupplungslageregler vorgegeben. Die Anzahl n der Zwischenschritte ergibt sich hierbei aus dem ganzzahligen Verhältnis aus Vorgabezeitintervall zum Regler-Abtastzeitintervall, d. h. hier beispielsweise entsprechend dem Verhältnis 10 ms zu 2,5 ms in vier Zwischenschritten, in denen vier in 2,5-ms-Interrupts diskretisierte Zwischen-Positionssollwerte ermittelt und im jeweiligen 2,5-ms-Interrupt zugewiesen. Zur Zählung der Zwischenschritte läuft ein Schrittzähler i von i = 0 bis i= n – 1, im Ausführungsbeispiel von i = 0 bis i = 4 – 1 = 3, der in jedem Zwischenschritt um eins erhöht wird. In jedem 2,5-ms-Interrupt wird zunächst in einer Verzweigung 5 geprüft, ob der aktuelle Schrittzähler i kleiner ist als n – 1, d. h. es wird geprüft, ob das Verfahren sich nicht im letzten Zwischenschritt befindet. Ist im Ausführungsbeispiel im aktuellen Zwischenschritt der Schrittzähler i kleiner als 3, wird das Verfahren über den auf der linken Seite des Diagramms dargestellten Ast geführt und zunächst in einem Block 6 die auf den aktuellen 2,5-ms-Interrupt bezogene Positionssollwertänderung dX bestimmt. Diese wird aus dem auf die im aktuellen Zwischenschritt verbleibende Anzahl von n – i Zwischenschritten bezogenen Bruchteil der im jeweiligen Zwischenschritt verbleibenden Rest-Positionssollwertänderung bestimmt. Die Rest-Positionssollwertänderung wird jeweils aus der Differenz aus dem im aktuellen 10-ms-Interrupt abgespeicherten Ziel-Positionssollwert XTgtNew und in dem dem jeweiligen Zwischenschritt vorangegangenen Schritt abgespeicherten Positionssollwert XTgt gebildet.
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Die im Block 6 ermittelte Positionssollwertänderung dX wird in einem weiteren Block 7 zu dem im vorangegangenen Zwischenschritt im 2,5-ms-Interrupt abgespeicherten Positionssollwert XTgt hinzuaddiert. Die Summe wird dann als der auf den aktuellen 2,5-ms-Interrupt bezogene Zwischen-Positionssollwert XTgt zugewiesen. Zugleich wird der Schrittzähler i um eins erhöht und der nächste 2,5-ms-Zwischenschritt wie oben beschrieben durchgeführt.
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Gemäß der zuvor beschriebenen Prozedur wird im ersten 2,5-ms-Zwischenschritt im Block 6 aus der im aktuellen 10-ms-Interrupt angeforderten Gesamt-Positionssollwertänderung, welche eingangs aus der Differenz aus dem aktuell als Ziel-Positionssollwert abgespeicherten XTgtNew und aus dem im ersten Zwischenschritt als Ist-Positionssollwert abgespeicherten XTgtOld bestimmt wurde, der auf die Anzahl von vier (n = 4, i = 0) Zwischenschritten bezogene Bruchteil gebildet, d. h. die Gesamt-Positionssollwertänderung wird durch die Gesamtanzahl der Zwischenschritte geteilt, und dieser Quotient als die auf den ersten Zwischenschritt bezogene Positionssollwertänderung dX bestimmt.
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In den folgenden zwei Zwischenschritten (i = 1, i = 2) wird jeweils im Block 6 zunächst die jeweilige Rest-Positionssollwertänderung aus der Differenz aus dem aktuell abgespeicherten Ziel-Positionssollwert X7gtNew und dem jeweils im vorangegangenen Zwischenschritt ermittelten und aktuell als 2,5-ms-Zwischen-Positionssollwert abgespeicherten XTgt bestimmt und jeweils der auf die Anzahl von n – i Zwischenschritten bezogene Bruchteil gebildet, d. h. die Rest-Positionssollwertänderung wird durch die 4 – 1 = 3 bzw. 4 – 2 = 2 Zwischenschritte geteilt, und dieser Quotient als die auf den zweiten bzw. auf den dritten Zwischenschritt bezogene Positionssollwertänderung dX bestimmt.
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Im ersten 2,5-ms-Interrupt, im Fall i = 0, d. h. wenn sich das Verfahren im ersten Zwischenschritt des 10-ms-Interrupts befindet, wird an einer zwischen den Blöcken 6 und 7 geschalteten Verzweigung 8 das Verfahren über den weiteren Block 9 geführt. Im Block 9 wird das betragsmäßige Maximum aus der im ersten Zwischenschritt berechneten Positionssollwertänderung dX und aus einer vorbestimmten Einschaltschwelle XE des Kupplungslagereglers bestimmt und anschließend dX gleich dem zuvor ermittelten Maximum gesetzt. Im ersten Zwischenschritt ergibt sich danach im Block 7 der im ersten 2,5-ms-Interrupt ermittelte Zwischen-Positionssollwert XTgt aus der Summe aus dem abgespeicherten 10-ms-Ist-Positionssollwert XTgtOld und dem im Block 9 zuvor bestimmten Maximum. Dadurch wird im ersten Zwischenschritt gewährleistet, dass im ersten 2,5-ms-Interrupt die Vorgabe eines 2,5-ms-Positionssollwerts XTgt erfolgt, bei dem die Positionssollwertänderung dX zumindest die Einschaltschwelle XE des Kupplungslagereglers erreicht.
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In den folgenden Zwischenschritten (i = 1, i = 2) wird an der Verzeigung 8 das Verfahren direkt zum Block 7 geführt. Im Block 7 wird jeweils die im vorangegangenen Block 6 berechnete auf den jeweiligen Zwischenschritt bezogene Positionssollwertänderung dX zu dem im vorangegangenen Interrupt bestimmten 2,5-ms-Zwischen-Positionssollwert XTgt hinzuaddiert und die Summe als neuer 2,5-ms- Zwischen Positionssollwert XTgt zugewiesen.
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Liegt an der Verzweigung 5 die Bedingung Schrittzähler i < n – 1 nicht vor, wird das Verfahren im letzten Zwischenschritt über den auf der rechten Seite des Diagramms dargestellten Ast geleitet. Dabei erfolgt zunächst an einer weiteren Verzweigung 10 eine Sicherheitsabfrage, ob die Bedingung Schrittzähler i = n – 1, im Ausführungsbeispiel i = 3, vorliegt, d. h. es wird geprüft, ob sich das Verfahren tatsächlich im letzten Zwischenschritt befindet. Bei Vorliegen dieser Bedingung wird in einem weiteren Block 11 der im 10-ms-Interrupt abgespeicherte aktuelle Ziel-Positionssollwert XTgtNew als letzter 2,5-ms-Zwischen-Positionssollwert XTgt zugewiesen. Dadurch wird im letzten 2,5-ms-Interrupt der im aktuellen 10-ms-Interrupt erzeugte Positionssollwert erreicht.
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Schließlich wird in einem weiteren Block 12 der im letzten im 2,5-ms-Interrupt zugewiesene aktuelle Ziel-Positionssollwert XTgtNew als neuer Ist-Positionssollwert XTgtOld für das neue nachfolgende 10 ms Interrupt abgespeichert und der Schrittzähler i auf Null gesetzt sowie anschließend das Verfahren zum Endpunkt 3 geführt.
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Ist in der Verzweigung 10 die Bedingung i = n – 1 nicht erfüllt, wird der Block 11 umgangen und im Block 12 der im vorangegangenen 2,5-ms-Interrupt zugewiesene Zwischen-Positionssollwert XTgt als neuer Ist-Positionssollwert XTgtOld für das neue nachfolgende 10 ms Interrupt abgespeichert und der Schrittzähler i auf Null gesetzt sowie anschließend das Verfahren zum Endpunkt 3 geführt.
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Bezugszeichenliste
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- XTgtOld1
- Kurve
- XAct_Ecmc
- Kurve
- UTgtOut
- Kurve
- XTgt_Ecmc
- Kurve
- XE
- Einschaltschwelle
- XTgt
- Positionssollwert
- XTgtOld
- Ist-Positionssollwert
- XTgtNew
- Ziel-Positionssollwert
- dX
- Positionssollwertänderung
- 1
- Startpunkt
- 2
- Endpunkt
- 3
- Verzweigung
- 4
- Block
- 5
- Verzweigung
- 6
- Block
- 7
- Block
- 8
- Verzweigung
- 9
- Block
- 10
- Verzweigung
- 11
- Block
- 12
- Block
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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- DE 102004037708 A1 [0003]
