DE102011015032B4

DE102011015032B4 - Verfahren zum Verändern eines Werts einer effektiven Stellgröße sowie Kombinationsvorrichtung

Info

Publication number: DE102011015032B4
Application number: DE102011015032.3A
Authority: DE
Inventors: Christoph Kossira; Andreas Baudisch; Dr. Voll Ulrich
Original assignee: Audi AG
Current assignee: Audi AG
Priority date: 2011-03-25
Filing date: 2011-03-25
Publication date: 2020-10-22
Anticipated expiration: 2031-03-26
Also published as: DE102011015032A1

Abstract

Verfahren zum Verändern eines Werts einer effektiven Stellgröße (S) von einem ersten effektiven Stellwert (S1) auf einen zweiten effektiven Stellwert (S2), wobei in den Wert der effektiven Stellgröße (S) zumindest zwei Basisstellwerte (A, B) anteilsmäßig eingehen, welche jeweils von einem zugehörigen Stellglied (10, 12) ausgegeben werden und welche in einer Kombinationsvorrichtung (14) zum Wert der effektiven Stellgröße (S) kombiniert werden, gekennzeichnet durch die Schritte:
- Empfangen eines Werts für eine Übergangszeit (T) durch die Kombinationsvorrichtung (14), durch welchen die zeitliche Dauer (t2-t1) eines Übergangs von dem ersten effektiven Stellwert (S1) zu dem zweiten effektiven Stellwert (S2) bestimmt wird; und
- innerhalb der Übergangszeit (T), stetiges Verändern (K1) des Werts der effektiven Stellgröße (S) von dem ersten effektiven Stellwert (S1) auf den zweiten effektiven Stellwert (S2), indem die zumindest zwei Basisstellwerte (A, B) durch Verändern ihrer Anteile (a, b), mit der sie in den Wert der effektiven Stellgröße (S) eingehen, in der Kombinationsvorrichtung (14) kombiniert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Verändern eines Werts einer effektiven Stellgröße von einem ersten effektiven Stellwert auf einen zweiten effektiven Stellwert, wobei in den Wert der effektiven Stellgröße zumindest zwei Basisstellwerte anteilsmäßig eingehen, welche jeweils von einem zugehörigen Stellglied ausgegeben werden und welche in einer Kombinationsvorrichtung zum Wert der effektiven Stellgröße kombiniert werden. Die Erfindung betrifft auch eine Kombinationsvorrichtung zur Verarbeitung zumindest zweier Basisstellwerte.
In modernen Kraftwägen findet eine Vielzahl von Regel- und Steuervorgängen statt. Hierfür stehen mehrere Reglerkomponenten bzw. Stellglieder zur Verfügung, welche jeweils Stellwerte ausgeben, durch die sich Komponenten im Fahrzeug steuern lassen. Bei der Programmierung von Steuergeräten finden die Konzepte des endlichen Automaten und der Zustandsdiagramme Anwendung. In einem Zustandsdiagramm sind die diskreten Zustände dargestellt, die der endliche Automat einnehmen kann. Übergänge zwischen den Zuständen werden durch Pfeile bzw. sog. Transitionen dargestellt. Jedem Pfeil bzw. Übergang ist hierbei üblicherweise auch eine Bedingung zugeordnet, die erfüllt sein muss, damit es zu dem jeweiligen Übergang kommt. Das Umschalten zwischen den Zuständen ist damit ereignisgesteuert.
Das Konzept des Zustandsdiagramms bzw. Statecharts ist aus „David Harel, Statecharts: A visual formalism for complex systems; Science of Computer Programming, 8(3):231-274, Juni 1987“ bekannt. Durch das Statechart ist ein sog. Zustandskoordinator bzw. Zustandsschätzer implementiert. Diskrete Zustandskoordinatoren, zwischen dessen inneren Zuständen ereignisgesteuert hin und her gesprungen werden kann, kommen in vielen Regelungs- und Steuerungsanwendungen zum Einsatz. Dies ist auch im Automobilbereich der Fall, wo Statecharts häufig mit Tools wie z. B. Stateflow oder Statemates erstellt werden. Statecharts können jedoch auch durch anwendungsspezifischen, handgeschriebenen Code umgesetzt werden.
Dem Statechart stehen üblicherweise eine oder mehrere Gruppen von Reglerkomponenten bzw. Stellgliedern gegenüber, durch welche die abstrakten Zustände in tatsächliche Stellwerte umgesetzt werden. Beispielsweise liefert eine erste Reglerkomponente einen Basisstellwert A = 1 und eine zweite Reglerkomponente einen Basisstellwert B = 2 . Nun sei in einem Ausgangszustand im Statechart der Wert einer effektiven Stellgröße gleich dem Basisstellwert A, während in einem Endzustand der Wert der effektiven Stellgröße den Basisstellwert B einnehme. Erfolgt nun ein Übergang bzw. eine Transition vom Ausgangszustand in den Endzustand des Statecharts kommt es zu einer diskontinuierlichen Umschaltung hinsichtlich des Werts der effektiven Stellgröße von A nach B. Der Wert der effektiven Stellgröße springt ruckartig um den Wert 1 von dem Wert 1 auf den Wert 2. Solch diskrete Sprünge sind in vielen Fällen nicht erwünscht. Übertragen auf einen Kraftwagen kann dies bedeuten, dass es zu unharmonischem Fahrverhalten kommt.
Es ist ein sogenannter Rate Limiter bekannt, mit dem sich ein resultierender Stellwert einstellen lässt. Allerdings lässt sich der zeitliche Verlauf eines Übergangs von einem ersten zu einem zweiten Stellwert mit dem Rate Limiter nur unzureichend genau einstellen. Eine präzise Glättung des zeitlichen Verlaufs ist nicht möglich. Angenommen, in obigem Beispiel betrage die Übergangszeit für den Übergang von dem Ausgangs- in den Endzustand T. Hätte nunmehr der Basisstellwert B den Wert 3 (statt wie oben 2) würde der selbe Übergang bei Verwendung des selben Rate Limiters die zweifache Übergangszeit 2T benötigen. Ein solches Verhalten ist meist unerwünscht.
Aus der DE 10 2005 059 593 A1 ist ein Verfahren zum Umschalten bei einem Speicher für ein Steuergerät bekannt, wobei ein erster Speicherbereich in dem Steuergerät durch einen zweiten Speicherbereich überlagert wird.
Die DE 10 2008 042 666 A1 beschreibt ein Verfahren zur Kompensation von Störgrößen, welche auf ein Fahrzeug mit einer hilfskraftunterstützten Lenkung wirken. Aus einer geschätzten Ist-Zahnstangenkraft und einer geschätzten Soll-Zahnstangenkraft kann ein Gesamtlenkkraftfehler abgeleitet werden, mit Hilfe dessen eine geeignete Zahnstangenkompensationskraft bestimmt werden kann.
Aus der DE 10 2005 016 001 A1 ist ein Verfahren zum Abbremsen eines Fahrzeugs im Rahmen eines Nothalts mit Hilfe zweier Bremssysteme bekannt. Stellglieder der beiden Bremssysteme können hierbei gleichzeitig betätigt werden.
Es ist Aufgabe der Erfindung, das Übergangsverhalten beim Übergang zwischen zwei Stellwerten zu verbessern.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren, welches die Merkmale des Patentanspruchs 1 aufweist, sowie eine Kombinationsvorrichtung, welche die Merkmale des Patentanspruchs 11 aufweist, gelöst.
Das erfindungsgemäße Verfahren dient zum Verändern eines Werts einer effektiven Stellgröße von einem ersten effektiven Stellwert auf einen zweiten effektiven Stellwert, wobei in den Wert der effektiven Stellgröße zumindest zwei Basisstellwerte anteilsmäßig eingehen, welche jeweils von einem zugehörigen Stellglied ausgegeben werden und welche in einer Kombinationsvorrichtung zum Wert der effektiven Stellgröße kombiniert werden. Das Verfahren umfasst die folgenden Schritte:

- Empfangen eines Werts für eine Übergangszeit durch die Kombinationsvorrichtung, durch welchen die zeitliche Dauer eines Übergangs von dem ersten effektiven Stellwert zu dem zweiten effektiven Stellwert bestimmt wird; und
- innerhalb der Übergangszeit, stetiges Verändern des Werts der effektiven Stellgröße von dem ersten effektiven Stellwert auf den zweiten effektiven Stellwert, indem die zumindest zwei Basisstellwerte durch Verändern ihrer Anteile, mit der sie in den Wert der effektiven Stellgröße eingehen, in der Kombinationsvorrichtung kombiniert werden.

Durch das Verfahren werden sprungartige, unstetige Übergänge von einem ersten effektiven Stellwert auf einen zweiten effektiven Stellwert zuverlässig vermieden. Der Übergang kann kontinuierlich, stufenlos und sehr harmonisch stattfinden. Dieses Verhalten ist insbesondere in Kraftfahrzeugen von erheblichem Vorteil. Regelungs- bzw. Stellvorgänge werden fließend gestaltet und führen zu keinen ruckartigen und damit unnatürlich wirkenden Übergängen. Die Besonderheit besteht gerade darin, dass sich der Wert der effektiven Stellgröße aus den zumindest zwei Basisstellwerten zusammensetzt, welche von verschiedenen Stellgliedern bereitgestellt werden. Während der Übergangszeit gehen die Basisstellwerte gemeinsam und anteilsmäßig in den Wert der effektiven Stellgröße ein, wodurch eine präzise Glättung des Übergangs bewirkt wird. Auch der zeitliche Verlauf des Übergangs kann durch einen komplexen funktionellen Zusammenhang gegeben sein und kann insbesondere so ausgestaltet werden, dass er nicht nur durch eine einzige Übergangsrate beschreibbar ist. Es kann vorgesehen sein, dass zu Beginn und am Ende des Übergangs geringere zeitliche Änderungsraten herrschen als zu Zeitpunkten, die in der Nähe der Mitte des Übergangszeitintervalls liegen. So können auch die Flanken des Übergangs geglättet werden. Zudem ist die Übergangszeit insbesondere nicht fest vorgegeben, sondern kann variabel den jeweiligen Bedingungen angepasst werden. Beispielsweise kann die Übergangszeit abhängig vom ersten und zweiten effektiven Stellwert gewählt werden. Es ergibt sich ein kontrollierbarer, flexibel konfigurierbarer, und eindeutig applizierbarer Verlauf des Werts der effektiven Stellgröße. Einzelne Basisstellwerte können in wechselnden Anteilen sozusagen zusammengemischt werden.
Vorzugsweise wird der Wert der effektiven Stellgröße in der Kombinationsvorrichtung durch eine Linearkombination der zumindest zwei Basisstellwerte gebildet, welche in den Wert der effektiven Stellgröße mit einem jeweiligen Koeffizienten eingehen, sodass für den ersten effektiven Stellwert der jeweilige Koeffizient ein Ausgangskoeffizient und für den zweiten effektiven Stellwert der jeweilige Koeffizient ein Endkoeffizient ist. Dann gilt für den Wert der effektiven Stellgröße S: S = aA + bB , wobei a der zum Basisstellwert A gehörende Koeffizient ist und b der zum Basisstellwert B gehörende Koeffizient ist. Damit gilt für den ersten effektiven Stellwert S1: S1 = a1A + b1B, wobei a1 der Ausgangskoeffizient des Basisstellwerts A und b1 der Ausgangskoeffizient des Basisstellwerts B ist. Dementsprechend gilt für den zweiten effektiven Stellwert S2: S2 = a2A + b2B , wobei a2 und b2 die Endkoeffizienten der Basisstellwerte A und B sind. Dies ist nur beispielhaft zu verstehen. Es können zusätzliche Basisstellwerte C, D, etc. mit zugehörigen Koeffizienten c, d, etc. in die Linearkombination eingehen. Durch diese Ausführungsform ist ein sehr einfacher Zusammenhang zwischen dem Wert der effektiven Stellgröße und den Basisstellwerten hergestellt. Insbesondere können die Anteile, mit denen die Basisstellwerte in den Wert der effektiven Stellgröße eingehen, durch Verändern der Koeffizienten sehr einfach und transparent variiert werden.
Vorzugsweise werden für Zeitpunke zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Übergangs und dem Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs die jeweiligen Koeffizienten in der Kombinationsvorrichtung jeweils als von der Zeit abhängige Koeffizientenfunktion festgelegt, welche stetig ist und zum Zeitpunkt des Beginns des Übergangs den Wert des zugehörigen Ausgangskoeffizienten und zum Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs den Wert des zugehörigen Endkoeffizienten hat. Ist der Wert der effektiven Stellgröße S beispielsweise durch die Linearkombination S = aA + bB gegeben, so gilt für die Koeffizienten a und b, dass diese von der Zeit abhängige Funktionen sind: a(t),b(t) . Für den Zeitpunkt des Beginns des Übergangs t1 und den Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs t2 gilt dann: $a (t 1) = a 1; a (t 2) = a 2$
$b (t 1) = b 1; b (t 2) = b 2.$
Hierbei bezeichnen a1 und b1 die Ausgangskoeffizienten und a2 und b2 die Endkoeffizienten. Dadurch, dass gilt: a(t) und b(t) stetig für alle t mit t1 ≤ t ≤ t2, ist sichergestellt, dass eine kontinuierliche und stufenfreie Veränderung des Werts der effektiven Stellgröße während der Übergangszeit stattfindet. Gleichzeitig ist ein hohes Maß an Flexibilität hinsichtlich der Ausgestaltung dieses Übergangs geschaffen. Jeder Basisstellwert kann mittels seines Koeffizienten individuell angepasst werden.
Vorzugsweise nimmt die Koeffizientenfunktion dann für alle Zeitpunkte zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Übergangs und dem Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs Werte innerhalb oder an den Grenzen des Intervalls an, dessen Grenzen durch den zugehörigen Ausgangs- und Endkoeffizienten festgelegt sind. In obiger Notation gilt also: $a 1 \leq a (t) \leq a 2 f \ddot{u} r alle t mit t 1 \leq t \leq t 2,$
und $b 1 \leq b (t) \leq b 2 f \ddot{u} r alle t mit t 1 \leq t \leq t 2.$
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte:

- In der Kombinationsvorrichtung Festlegen einer Hilfsfunktion, die Werte zwischen Null und Eins annehmen kann und von der Übergangszeit abhängig ist, wobei die Hilfsfunktion zum Zeitpunkt des Beginns des Übergangs den Wert Null hat und zum Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs den Wert Eins hat;
- Für Zeitpunkte zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Übergangs und dem Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs in der Kombinationsvorrichtung Festlegen des Werts der effektiven Stellgröße durch Festlegen der jeweiligen Koeffizienten als Summe eines ersten und zweiten Summanden, wobei der erste Summand der jeweilige Ausgangskoeffizient multipliziert mit der Differenz von Eins und der Hilfsfunktion ist, und der zweite Summand der jeweilige Endkoeffizient multipliziert mit der Hilfsfunktion ist.

In obiger Notation gilt damit: $0 \leq λ (t) \leq 1 f \ddot{u} r alle t mit t 1 \leq t \leq t 2,$
wobei
λ(t1) = 0 und
λ(t2) = 1
dann gilt für alle t mit t1 ≤ t ≤ t2 : $a (t) = a 1 \cdot [1 - λ (t)] + a 2 \cdot λ (t)$
$b (t) = b 1 \cdot [1 - λ (t)] + b 2 \cdot λ (t)$
Alle auftretenden Koeffizienten werden auf diese Weise gleichartig variiert. Hierdurch ergibt sich hinsichtlich des Werts der effektiven Stellgröße ein sehr harmonischer Verlauf. Der Übergang wird sehr flüssig gestaltet. λ(t) ist hierbei eine Hilfsfunktion.
Vorzugsweise wird die Hilfsfunktion dergestalt festgelegt, dass sie linear von der Zeit abhängig ist. Dies ist vorzugsweise für Zeitpunkte zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Übergangs und dem Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs der Fall. Damit ist auch für den Wert der effektiven Stellgröße ein linearer Übergang gewährleistet, durch welchen sichergestellt ist, dass die Geschwindigkeit des Übergangs konstant ist.
Vorzugsweise wird die Koeffizientenfunktion und/oder die Hilfsfunktion über eine mathematische Formel und/oder eine Kennlinie festgelegt. Die mathematische Formel bzw. die Kennlinie können in einer Recheneinheit der Kombinationsvorrichtung abgelegt sein.
Vorzugsweise erfolgt das stetige Verändern des Werts der effektiven Stellgröße innerhalb der Übergangszeit monoton, insbesondere streng monoton. Dann kann der Übergang von dem ersten effektiven Stellwert auf den zweiten effektiven Stellwert sehr schnell und dennoch harmonisch erreicht werden.
Vorzugsweise umfasst das Verfahren die folgenden zusätzlichen Schritte:

- Festlegen eines Ausgangszustands und eines Endzustand für ein zu steuerndes Gerät in einem Zustandsdiagramm, wobei die Stellglieder im Ausgangszustand das zu steuernde Gerät mit dem ersten effektiven Stellwert ansteuern und im Endzustand das zu steuernde Gerät mit dem zweiten effektiven Stellwert ansteuern; und
- Festlegen der Anteile, mit der die zumindest zwei Basisstellwerte in den Wert der effektiven Stellgröße eingehen über das Zustandsdiagramm.

Vorzugsweise ist der erste effektive Stellwert gleich einem der zumindest zwei Basisstellwerte und/oder der zweite effektive Stellwert gleich einem anderen der zumindest zwei Basisstellwerte. So gilt in obiger Nomenklatur zum Beispiel: S1 = A und S2 = B . Auf diese Art sind dem Anfangs- und Endzustand klar definierte Stellwerte zugeordnet.
Eine erfindungsgemäße Kombinationsvorrichtung dient zur Verarbeitung zumindest zweier Basisstellwerte, die jeweils von einem zugehörigen Stellglied ausgegeben werden. Die Kombinationsvorrichtung ist dazu ausgebildet, einen Wert einer effektiven Stellgröße von einem ersten effektiven Stellwert auf einen zweiten effektiven Stellwert zu verändern, indem die zumindest zwei Basisstellwerte durch Verändern ihrer Anteile, mit der sie in den Wert der effektiven Stellgröße eingehen, in der Kombinationsvorrichtung kombiniert werden. Die Kombinationsvorrichtung ist ferner dazu ausgebildet, einen Wert für eine Übergangszeit zu empfangen, durch welchen die Zeitdauer eines Übergangs vom ersten effektiven Stellwert zu dem zweiten effektiven Stellwert bestimmt wird. Schließlich ist die Kombinationsvorrichtung dazu ausgebildet, innerhalb der Übergangszeit den Wert der effektiven Stellgröße von dem ersten effektiven Stellwert auf den zweiten effektiven Stellwert durch Verändern der Anteile, mit der die zumindest zwei Basisstellwerte in den Wert der effektiven Stellgröße eingehen, stetig zu verändern. Besonders bevorzugt ist es hierbei, wenn die Verarbeitung in der Kombinationsvorrichtung durch ein Zustandsdiagramm festgelegt wird. Das Zustandsdiagramm kann durch Programmcode umgesetzt sein. Es kann jedoch auch über Hardware implementiert sein.
Die mit Bezug auf das erfindungsgemäße Verfahren vorgestellten bevorzugten Ausführungsformen und deren Vorteile gelten entsprechend für die erfindungsgemäße Kombinationsvorrichtung.
Anhand von Ausführungsbeispielen wird die Erfindung im Folgenden näher erläutert. Es zeigen:

1 eine schematische Darstellung, durch welche die Verarbeitung zweier Basisstellwerte in einer Kombinationsvorrichtung veranschaulicht ist;
2 einen Graphen, gemäß dem der Wert einer effektiven Stellgröße stetig von einem ersten effektiven Stellwert auf einen zweiten effektiven Stellwert erhöht wird; und
3 ein Schema für die Kontrolle zweier Gruppen von Reglerkomponenten über ein Zustandsdiagramm.

In den Figuren sind gleiche oder funktionsgleiche Elemente mit den gleichen Bezugszeichen versehen.
Gemäß 1 gibt ein erstes Stellglied 10 einen Basisstellwert A aus, welcher einer Kombinationsvorrichtung 14 bereitgestellt wird. Analog hierzu stellt ein Stellglied 12 der Kombinationsvorrichtung 14 einen Basisstellwert B zur Verfügung. Unter Zuhilfenahme eines Zustandsdiagramms 18 ist die Kombinationsvorrichtung 14 in der Lage, die Basisstellwerte A und B zu einem effektiven Stellwert S zu verarbeiten, welcher einem Gerät 16 bereitgestellt wird.
Im Ausführungsbeispiel sind die Stellglieder 10 und 12, die Kombinationsvorrichtung 14 sowie das Gerät 16 in einem Kraftwagen vorhanden. Durch den Stellwert S wird eine Lenkübersetzung automatisch eingestellt. So ist vorgesehen, dass der Kraftwagen bei Fahrt in einem Parkhaus eine andere Lenkübersetzung aufweist als bei normaler Straßenfahrt. Würde nun gemäß dem Stand der Technik der Führer eines Fahrzeugs seinen Kraftwagen in ein Parkhaus fahren, würde sich die Lenkübersetzung schlagartig bei Einfahrt in das Parkhaus ändern. Dies würde zu einem unerwünschten Verhalten der Lenkung führen und beispielsweise den zu einem Lenkeinschlag gehörigen tatsächlichen Lenkwinkel schlagartig ändern.
Deshalb ist nunmehr vorgesehen, diesen Übergang harmonischer zu gestalten. Dies sei anhand eines vereinfachten Modells in 2 erläutert. Beim Einfahren in das Parkhaus habe eine zugehörige Stellgröße S den Wert S1; der neue Stellwert, auf den im Parkhaus einzuregeln ist, betrage S2. Gemäß dem Stand der Technik findet der Übergang von diesem ersten effektiven Stellwert S1 auf den zweiten effektiven Stellwert S2 sprunghaft bzw. stufenartig zum Zeitpunkt t1 statt. Nunmehr ist jedoch vorgesehen, diesen Übergang gemäß einer Kurve K1 stetig und streng monoton auszugestalten. Die Übergangszeit zwischen dem Zeitpunkten t1 und t2, T, kann hierbei variabel eingestellt werden.
Der Wert der effektiven Stellgröße S ergibt sich als Linearkombination der Basisstellwerte A und B, wobei zwischen den Zeitpunkten t1 und t2 die zugehörigen Koeffizienten a und b zeitabhängig sind: S = a(t) A + b(t) B.
Damit gilt:

für t < t1 : S(t)= S1 = a1A + b1B, und
für t > t2 : S(t) = S2 = a2A + b2B

Hierbei sind a1, b1, a2 und b2 Koeffizienten der Basisstellwerte A und B in der Linearkombination.
Dieses Prinzip kann nunmehr erweitert und ausgebaut werden für den Fall mehrerer Basisstellwerte und Gruppen von Reglerkomponenten. Dies ist in 3 dargestellt. Es sollen die Werte zweier effektiver Stellgrößen S und S' an Geräte 16 und 16' ausgegeben werden. Hierfür stehen jeweils Kombinationsvorrichtungen 14 und 14' bereit. Um den Wert der effektiven Stellgröße S zu bilden, findet in der Kombinationsvorrichtung 14 eine Linearkombination der Basisstellwerte A1, B1 und C1 statt, welche von zugehörigen Stellgliedern 10a, 10b und 10c bereitgestellt werden. Die Stellglieder 10a, 10b und 10c gehören zu einer Gruppe G1. Ebenso verhält es sich mit dem Wert der effektiven Stellgröße S'. Dieser wird durch Kombination der Basisstellwerte A2 und B2 in der Kombinationsvorrichtung 14 erzeugt, wobei die Basisstellwerte A2 und B2 von jeweiligen Stellgliedern 10d und 10e einer Gruppe G2 bereitgestellt werden. Die Koeffizienten mit denen die jeweiligen Basisstellwerte in ihre jeweilige effektive Stellgröße eingehen, seien allgemein mit α bezeichnet. So ist für jede festgehaltene Gruppe G und jeden Zustand X eine Folge von Koeffizienten α für die Linearkombination hinterlegt: $(α_1, X, G; α_2, X, G; \dots; α_| G |, X, G) .$
Jede Gruppe G hat hierbei |G| Reglerkomponenten bzw. Basisstellwerte. Die so festgelegten Koeffizienten α werden für jede Gruppe G am Zustand X des Zustandsdiagramms 18 hinterlegt. Dies kann mittels sog. Hardcoding oder applizierbar gestaltet sein.
Ebenfalls im Zustandsdiagramm 18 ist die Übergangszeit T wiederum gruppenspezifisch und für den jeweiligen Übergang abgelegt. Für den Übergang von dem Ausgangszustand X in den Endzustand Y betrage die Übergangszeit T_{G,X →Y}. Für diese Übergangszeit T_{G,X →Y} wird eine zeitabhängige Hilfsfunktion λ_{G,X → Y}(t) definiert. Diese wird innerhalb der festgelegten Zeit T_{G,X → Y} von Null auf Eins linear hochgefahren. Für Zeitpunkte während dieser Übergangszeit gilt dann für die jeweiligen Koeffizienten α der Gruppe G: $\begin{array}{l} (1 - λ_{G, X \to Y} (t)) (α_1, X, G; \dots; α_| G |, X, G) + \\ + λ_{G, X \to Y} (t) (α_1, Y, G; \dots; α_| G |, Y, G) . \end{array}$
Es erfolgt also eine Konvexkombination der Koeffizienten α in der Linearkombination vor Beginn des Übergangs mit den Koeffizienten α in der Linearkombination nach Beendigung des Übergangs.
Die Übergangszeiten werden gruppen- bzw. stellgrößenspezifisch an den Transitionen des Zustandsdiagramms 18 vermerkt:

- Für Gruppe G1 Übergang vom Zustand X in den Zustand Y: T_{G1,X → Y}
- für Gruppe G2 und den Übergang vom Zustand X in den Zustand Y: T_{G2,X → Y}
- für Gruppe G1 und den Übergang vom Zustand Y in den Zustand X: T_{G1,Y → X}
- für Gruppe G2 und den Übergang vom Zustand Y in den Zustand X: T_{G2,Y → X}.

Der Übergang von der aktuellen Folge von Koeffizienten zu einer anderen geschieht genau in der jeweiligen Übergangszeit T, wobei die beiden Folgen von Ausgangs- und Endkoeffizienten mit dem linear innerhalb dieser Zeit von Null auf Eins fahrenden Koeffizienten λ konvex kombiniert werden. Die Hinterlegung der Übergangszeiten T an den Transitionen des Zustandsdiagramms 18 kann mittels sog. Hardcoding oder applizierbar erfolgen.
Dem Zustandsdiagramm 18 bzw. Statechart stehen gegebenenfalls mehrere Gruppen (z. B. die Gruppen G1 und G2) von Reglerkomponenten bzw. Stellgliedern gegenüber. Die Reglerkomponenten innerhalb jeder Gruppe werden zu möglichen Werten einer gruppenspezifischen und kontinuierlich einstellbaren Stellgröße S bzw. S' kombiniert. Hierbei wird für jede Gruppe von Reglerkomponenten und jeden Zustand des Statecharts zunächst festgelegt, mit welchen Koeffizienten in der Linearkombination die Reglerkomponenten im Gleichgewicht aktiviert werden. Damit können sogenannte Many-to-Many-Relationships zwischen Zuständen (X, Y) und Reglerkomponenten (bzw. den zugehörigen Basisstellwerten A1, B1, C1, A2 und B2) festgelegt werden.
Will man beispielsweise aus Sicherheitsgründen Übergänge von einem Zustand Y in einen Zustand Z instantan geschehen lassen, obwohl eventuell der Übergang von X nach Y noch nicht abgeschlossen ist, so kann die Konvexkombination wie folgt modifiziert werden: $\begin{array}{l} λ_{G, Y \to Z} (t) (α (t_{Y \to Z}); \dots; α (t_{Y \to Z})) + \\ + (1 - λ_{G, Y \to Z} (t)) (α_1, Z, G; \dots; α_| G |, Z, G) . \end{array}$
Der jeweils aktuelle Koeffizient in der Linearkombination α:(t_{Y→ Z}) zum Zeitpunkt t_{Y→ Z}, zu dem die Transition vom Zustand Y in den Zustand Z einsetzt, wird festgehalten und innerhalb der Zeit T_{G,Y →Z} in den Wert überführt, der in der Gruppe G für den Zustand Z vorgesehen ist.
Zusammenfassend erlaubt das Verfahren eine präzise Glättung eines Stellsignals bei einem diskreten Zustandsübergang. Zeitliche Verläufe von Übergängen werden sozusagen abgerundet bzw. zeitlich geglättet, wobei diese Glättung z.B. auch kontextabhängig einstellbar ist. Der exakte zeitliche Verlauf kann festgelegt werden, z.B. mittels einer zeitabhängigen Änderungsrate. Hierdurch wird auch eine Glättung der Übergangsflanken möglich. Die jeweilige Art der Glättung bzw. des Übergangsverlaufs kann in Abhängigkeit der jeweiligen Situation sehr bedarfsgerecht ausgewählt werden. Die Übergangszeiten T können je nach Wunsch kurz oder lang gewählt werden. Zeitdiskrete Sprünge zwischen Zuständen werden vermieden. Daneben können alle Koeffizienten in den jeweiligen Linearkombinationen sowie alle Zeitkonstanten für die Übergänge flexibel parametrisiert werden. Es können mehrere Reglerkomponenten simultan in wechselnden Anteilen quasi zusammengemischt werden. Zwischen den Zuständen des Zustandsdiagramms 18 und einer Gruppe von Reglerkomponenten besteht eine Many-to-Many-Relationship: Fixiert man eine zu einem Stellwert gehörige Gruppe, so gehören zu jedem Zustand des Zustandsdiagramms keine, eine oder mehrere Reglerkomponenten, die geeignet linearkombiniert den Stellwert ergeben. Umgekehrt kann innerhalb jeder Gruppe eine Reglerkomponente von keiner, einer oder mehreren Zuständen her aktiviert werden, also mit einem Koeffizienten α ≠ 0 in der Linearkombination versehen werden.

Claims

Verfahren zum Verändern eines Werts einer effektiven Stellgröße (S) von einem ersten effektiven Stellwert (S1) auf einen zweiten effektiven Stellwert (S2), wobei in den Wert der effektiven Stellgröße (S) zumindest zwei Basisstellwerte (A, B) anteilsmäßig eingehen, welche jeweils von einem zugehörigen Stellglied (10, 12) ausgegeben werden und welche in einer Kombinationsvorrichtung (14) zum Wert der effektiven Stellgröße (S) kombiniert werden, gekennzeichnet durch die Schritte: - Empfangen eines Werts für eine Übergangszeit (T) durch die Kombinationsvorrichtung (14), durch welchen die zeitliche Dauer (t2-t1) eines Übergangs von dem ersten effektiven Stellwert (S1) zu dem zweiten effektiven Stellwert (S2) bestimmt wird; und - innerhalb der Übergangszeit (T), stetiges Verändern (K1) des Werts der effektiven Stellgröße (S) von dem ersten effektiven Stellwert (S1) auf den zweiten effektiven Stellwert (S2), indem die zumindest zwei Basisstellwerte (A, B) durch Verändern ihrer Anteile (a, b), mit der sie in den Wert der effektiven Stellgröße (S) eingehen, in der Kombinationsvorrichtung (14) kombiniert werden.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Wert der effektiven Stellgröße (S) in der Kombinationsvorrichtung (14) durch eine Linearkombination (aA+bB) der zumindest zwei Basisstellwerte (A, B) gebildet wird, welche in den Wert der effektiven Stellgröße (S) mit einem jeweiligen Koeffizienten (a, b) eingehen, so dass für den ersten effektiven Stellwert (S1) der jeweilige Koeffizient ein Ausgangskoeffizient (a1, b1) und für den zweiten effektiven Stellwert (S2) der jeweilige Koeffizient ein Endkoeffizient (a2, b2) ist.
Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass für Zeitpunkte (t) zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Übergangs (t1) und dem Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs (t2) die jeweiligen Koeffizienten (a, b) in der Kombinationsvorrichtung (14) jeweils als von der Zeit (t) abhängige Koeffizientenfunktion (a(t), b(t)) festgelegt werden, welche stetig ist und zum Zeitpunkt des Beginns des Übergangs (t1) den Wert des zugehörigen Ausgangskoeffizienten (a1, b1) und zum Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs (t2) den Wert des zugehörigen Endkoeffizienten (a2, b2) hat.
Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Koeffizientenfunktion (a(t), b(t)) für alle Zeitpunkte (t) zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Übergangs (t1) und dem Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs (t2) Werte innerhalb oder an den Grenzen des Intervalls ([a1, a2], [b1, b2]) annimmt, dessen Grenzen durch den zugehörigen Ausgangs- (a1, b1) und Endkoeffizienten (a2, b2) festgelegt sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 4, gekennzeichnet durch die Schritte: - in der Kombinationsvorrichtung (14) Festlegen einer Hilfsfunktion (A), die Werte zwischen 0 und 1 annehmen kann und von der Übergangszeit (T) abhängig ist, wobei die Hilfsfunktion (A) zum Zeitpunkt des Beginns des Übergangs (t1) den Wert 0 hat und zum Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs (t2) den Wert 1 hat; - für Zeitpunkte (t) zwischen dem Zeitpunkt des Beginns des Übergangs (t1) und dem Zeitpunkt der Beendigung des Übergangs (t2) in der Kombinationsvorrichtung (14) Festlegen des Werts der effektiven Stellgröße (S) durch Festlegen der jeweiligen Koeffizienten (a, b) als Summe eines ersten und zweiten Summanden, wobei der erste Summand (a1[1-λ], b1[1-λ]) der jeweilige Ausgangskoeffizient (a1, b1) multipliziert mit der Differenz von 1 und der Hilfsfunktion (A) ist, und der zweite Summand (a2A, b2A) der jeweilige Endkoeffizient (a2, b2) multipliziert mit der Hilfsfunktion (λ) ist.
Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Hilfsfunktion (λ) dergestalt festgelegt wird, dass sie linear von der Zeit (t) abhängig ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 3 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Koeffizientenfunktion (a(t), b(t)) und/oder die Hilfsfunktion (A) über eine mathematische Formel und/oder eine Kennlinie festgelegt wird.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das stetige Verändern des Werts der effektiven Stellgröße (S) innerhalb der Übergangszeit (T) monoton, insbesondere streng monoton, erfolgt.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, gekennzeichnet durch die Schritte: - Festlegen eines Ausgangszustands (X) und eines Endzustands (Y) für ein zu steuerndes Gerät (16) in einem Zustandsdiagramm (18), wobei die Stellglieder (10, 12) im Ausgangszustand (X) das zu steuernde Gerät (16) mit dem ersten effektiven Stellwert (S1) ansteuern und im Endzustand (Y) das zu steuernde Gerät (16) mit dem zweiten effektiven Stellwert (S2) ansteuern; - Festlegen der Anteile (a, b), mit der die zumindest zwei Basisstellwerte (A, B) in den Wert der effektiven Stellgröße (S) eingehen über das Zustandsdiagramm (18).
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der erste effektive Stellwert (S1) gleich einem der zumindest zwei Basisstellwerte (A) ist und/oder der zweite effektive Stellwert (S2) gleich einem anderen der zumindest zwei Basisstellwerte (B) ist.
Kombinationsvorrichtung (14) zur Verarbeitung zumindest zweier Basisstellwerte (A, B), die jeweils von einem zugehörigen Stellglied (10, 12) ausgegeben werden, welche dazu ausgebildet ist, einen Wert einer effektiven Stellgröße (S) von einem ersten effektiven Stellwert (S1) auf einen zweiten effektiven Stellwert (S2) zu verändern, indem die zumindest zwei Basisstellwerte (A, B) durch Verändern ihrer Anteile (a, b), mit der sie in den Wert der effektiven Stellgröße (S) eingehen, in der Kombinationsvorrichtung (14) kombiniert werden, wobei die Kombinationsvorrichtung (14) ferner dazu ausgebildet ist, einen Wert für eine Übergangszeit (T) zu empfangen, durch welchen die zeitliche Dauer (t2-t1) eines Übergangs von dem ersten effektiven Stellwert (S1) zu dem zweiten effektiven Stellwert (S2) bestimmt wird, und wobei die Kombinationsvorrichtung (14) dazu ausgebildet ist, innerhalb der Übergangszeit (T) den Wert der effektiven Stellgröße (S) von dem ersten effektiven Stellwert (S1) auf den zweiten effektiven Stellwert (S2) durch Verändern der Anteile (a, b), mit der die zumindest zwei Basisstellwerte (A, B) in den Wert der effektiven Stellgröße (S) eingehen, stetig (K1) zu verändern.