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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bestimmung der Position eines motorgetriebenen Stellteils, insbesondere eines Fensters, eines Schiebedachs, eines Heckdeckels, eines Verdecksystems, einer Schiebetür oder eines Sitzes, wobei durch Positionsmessung ein aktueller Positionskorrekturwert ermittelt wird, und eine Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens mit einem Positionsverfolger(-zähler) und einer Positionsmesseinheit.
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Die Bestimmung der Position von motorgetriebenen Stellteilen ist insbesondere bei Schließteilen, wie Fensterhebern, Schiebedächern oder -türen bei Kraftfahrzeugen, erforderlich, um das Schließteil an vorgesehenen Positionen zu stoppen und um die gesetzlichen Erfordernisse bezüglich Einklemmschutz erfüllen zu können. Generell kann eine Positionsbestimmung bei den verschiedensten Stellteilen, wie z. B. auch bei Sitzen, aber auch Marquisen oder Jalousien, eingesetzt werden, etwa um vorherbestimmte oder abgespeicherte Positionen anfahren zu können.
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Solche Positionsbestimmungsverfahren lassen sich in zwei Klassen unterscheiden:
- (1) Zum einem gibt es Zählverfahren, die im Stande sind die Position stets, und unter allen gegebenen Randbedingungen, genau zu erfassen. Üblicherweise wird dies durch ein an der Motorwelle angebrachtes Magnetrad in Verbindung mit zwei Hall Sensoren durchgeführt. Die beiden Hall Sensoren erlauben die Bestimmung der Motordrehung sowie die Erkennung der Drehrichtung.
- (2) Andererseits gibt es Positionsbestimmungs- bzw. Positionsverfolgungsverfahren welche die Position bestimmen können, aber unter bestimmten äußeren Umständen leichte Fehler in der Positionsbestimmung systemimmanent nicht vermeiden können. Zu solchen Verfahren zählen 1-Hall-Positionszähler und insbesondere sensorlose Verfahren, welche die Position beispielsweise aus der Stromwelligkeit des Kommutatorstroms eines Gleichstrommotors schließen. Solch fehlerhafte Positionsbestimmungen machen eine regelmäßige Korrektur der Position erforderlich. Dies erfolgt durch Einrichtungen zur Positionsmessung, wie z. B. ein Initialisierungsvorgang.
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Ein Verfahren, welches die Verfolgung der aktuellen Position durch relative Positionsänderungen erlaubt, ist in der
EP 2 102 725 B1 beschrieben. Dabei wird ausgehend von einer anfänglichen absoluten Positionsbestimmung, beispielsweise in einer mechanisch festgelegten Initialisierungsposition, die aktuelle Position aus der Summe aller Positionsänderungen ermittelt. Da jede Positionsänderung mit einer Unsicherheit behaftet ist, steigt die Unsicherheit der daraus berechneten absoluten Position mit der Anzahl der Positionsänderungen. Es ist daher eine regelmäßige Re-Initialisierung durch eine absolute Positionsbestimmung erforderlich, um die Positionsunsicherheit in akzeptablen Grenzen zu halten.
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Die
DE 10 2007 050 173 B3 beschreibt ein Verfahren zur Positionskorrektur für ein motorgetriebenes Stellteil mittels einer Positionsmessung, welche durch eine Korrelationsfunktion zwischen einer Kraft-Weg-Referenzkurve und einer Kraft-Weg-Ist-kurve erfolgt. Dabei wird die Übereinstimmung der beiden Kurven in Abhängigkeit eines Positionskorrekturwerts zwischen den Kurven festgestellt und die aktuelle Position des Stellteils an einer mit dem so ermittelten Korrekturwert korrigierten Position angenommen. Positionsinformationen aus anderen Quellen, wie beispielsweise ein vorher bereits vorhandener Korrekturwert, werden jedoch nicht berücksichtigt, bzw. dienen allenfalls als Initialisierung der Korrelationssuche. Es werden demzufolge auch eventuell genauere Positionsinformationen, d. h. solche mit einer geringeren Unsicherheit als die aus der Korrelationsfunktion ermittelten, überschrieben, und diese Informationen gehen damit verloren.
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In diesem Zusammenhang ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung bereitzustellen, welche im Rahmen einer absoluten Positionsbestimmung die Weiterverwendung der aus früheren absoluten und/oder relativen Positionsbestimmungen gewonnenen Informationen erlauben, so dass beispielsweise etwaige Positionsangaben nicht von neu ermittelten, aber unter Umständen vergleichsweise ungenaueren Positionsangaben überschrieben werden.
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Das erfindungsgemäße Verfahren der eingangs angeführten Art löst diese Aufgabe dadurch, dass zur Ermittlung der aktuellen Position zwei Eingangsgrößen berücksichtigt werden, nämlich (1) eine fehlerbehaftete Positionsverfolgung(-zählung) und (2) eine fehlerbehaftete Positionsmessung, wobei die neu bestimmte Position zwischen diesen beiden Positionen und näher an jener Position, die eine vergleichsweise geringere Unsicherheit aufweist, gewählt wird.
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Dementsprechend weist die erfindungsgemäße Vorrichtung eine zur Ermittlung der aktuellen Position eingerichtete Mittelungseinheit auf, die mit der Positionsmesseinheit und mit dem Positionsverfolger verbunden ist, wobei die Mittelungseinheit zur Berücksichtigung der ermittelten Positionsabweichung und der letztgültigen, vom Positionsverfolger ermittelten Position eingerichtet ist.
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Bei dem vorliegenden Verfahren werden somit die letztgültigen Positionsangaben nicht bedingungslos verworfen, sondern sie bewirken, dass eine im Allgemeinen von der neu ermittelten Position abweichende aktuelle Position zur Positionsbestimmung verwendet wird. Je nach Unsicherheit der vorhandenen Position und der neu ermittelten Position wird die aktuelle Position näher bei der genaueren der beiden gewählt, so dass jener Wert mit der geringeren Unsicherheit einen größeren Einfluss auf die Feststellung der aktuellen Position hat. Diese Vorteile werden bei der vorliegenden Vorrichtung von der Mittelungseinheit erzielt.
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Eine Möglichkeit zur Ausführung der Positionsmesseinheit besteht beispielsweise darin, den Kraftverlauf, den Drehzahlverlauf oder den Stromverlauf des Antriebsmotors auf charakteristische Stellen zu untersuchen. Eine charakteristische Stelle kann beispielsweise ein starker Kraftanstieg sein, wie er etwa bei Windabweisern von Schiebedächern auftritt. Wesentlich ist nur, dass die charakteristische Stelle immer an der gleichen Position des Stellteils auftritt, was beispielsweise bei einem Windabweiser jene Position wäre, bei der der Windabweiser mechanisch in den Bewegungsablauf des Schiebedachs eingreift. Die Auswertung des Verlaufs in der Positionsmesseinheit identifiziert die charakteristische Stelle und schließt daraus auf eine vordefinierte Position. Eine andere, besonders bevorzugte Möglichkeit zur Ausführung der Positionsmesseinheit ist die Verwendung der Korrelationsfunktion nach
DE 10 2007 050 173 B3 . Der Vorteil einer derartigen Messeinheit liegt in der Unabhängigkeit von absoluten, mechanischen Referenzpunkten.
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In einer Positionsmesseinheit mittels Korrelationsfunktion eignen sich als Kennkurven zur Verwendung in Verbindung mit der besagten Korrelationsfunktion insbesondere Kraft-Weg-Kurven oder andere Kennzahl-Weg-Kurven, wobei die Kennzahl günstiger Weise zur Kraft korreliert, beispielsweise Strom-Weg-Kurven oder Drehzahl-Weg-Kurven. Im Prinzip sind jedoch hierfür alle Kennkurven, die mit dem Weg zusammenhängen und einen aperiodischen Verlauf aufweisen, geeignet. Dementsprechend ist mit dem Positionsverfolger vorteilhafter Weise eine Kennkurven-Erfassungseinheit verbunden und zur Aufnahme von Kraft-Weg-Kurven oder anderer Kennzahl-Weg-Kurven, beispielsweise Strom-Weg-Kurven oder Drehzahl-Weg-Kurven, eingerichtet, wobei die Kennzahl zur Kraft korreliert.
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Da die Unsicherheit der aus der Korrelationsfunktion neu ermittelten Position stark vom Verlauf der verwendeten Kennkurven abhängen kann, ist es vorteilhaft, wenn aus der Korrelationsfunktion eine Unsicherheit ermittelt und der aus derselben Korrelationsfunktion ermittelten Position zugeordnet wird. Zu diesem Zweck ist es günstig, wenn die Korrelationseinheit der erfindungsgemäßen Vorrichtung zur Ermittlung einer Unsicherheit eingerichtet ist, welche zur Übertragung an die Mittelungseinheit zusammen mit der Positionsabweichung vorgesehen ist. Andere Möglichkeiten, wie eine konstant angenommene oder eine aus anderen Parametern geschätzte Unsicherheit, sind zwar eventuell einfacher zu ermitteln, müssten aber jedenfalls konservative Schätzungen sein, d. h. sie würden die Unsicherheit der ermittelten Position überschätzen und somit die Positionsbestimmung beeinträchtigen.
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Neben der Zusammenführung der Positionswerte ist es vorteilhaft, wenn auch die Unsicherheit der beiden Positionen kombiniert und eine Unsicherheit der aktuellen Position aus der Unsicherheit der neu ermittelten und der letztgültigen Position ermittelt wird. Typischer Weise ist dabei die resultierende Unsicherheit geringer als die beiden ursprünglichen Unsicherheiten, was den Informationsgewinn durch die Kombination der Positionswerte widerspiegelt. Aus diesem Grund ist es vorteilhaft, wenn die Mittelungseinheit zur Verarbeitung einer vom Positionsverfolger bereitgestellten Positionsunsicherheit und einer Unsicherheit der Positionsmessung eingerichtet ist.
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Bevorzugt werden zur Ermittlung der korrigierten Position die Positionen aus dem Positionsverfolger und der Positionsmesseinheit jeweils umgekehrt proportional zu ihrer Unsicherheit berücksichtigt. So wird auf einfache Weise sichergestellt, dass jener Wert mit verhältnismäßig großer Unsicherheit weniger Berücksichtigung findet als jener Wert mit geringerer Unsicherheit. Die berücksichtigten Werte werden demzufolge mit dem Kehrwert der jeweiligen Unsicherheit gewichtet. Als Sonderfall ergibt sich dabei die Situation eines perfekt bekannten Werts, beispielsweise aufgrund einer Re-Initialisierung an einer mechanisch genau festgelegten Referenzposition, der somit durch einen aus der Messeinheit ermittelten Wert nicht beeinflusst werden kann, da er eine Unsicherheit von Null und somit quasi unendlichen Einfluss bzw. ein unendliches Gewicht hat.
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Falls die verwendeten Positionen Mittelwerte einer Gauß'schen Verteilung und die ermittelten Unsicherheiten deren Varianzen sind, so kann die aktuelle Position und deren Unsicherheit mit besonderem Vorteil unter Verwendung eines Kalman-Filters aus der neu ermittelten und aus der letztgültigen Position sowie deren jeweiliger Unsicherheit ermittelt werden. Der Kalman-Filter ist unter diesen Umständen ein optimaler linearer Filter. Günstigenfalls weist die Mittelungseinheit deshalb einen Kalman-Filter auf.
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Um zusätzlich zur absoluten Positionsbestimmung mittels Korrelationsfunktion auch die absolute Positionsbestimmung beim Anfahren fester, bekannter Positionen zu ermöglichen, kann beispielsweise im Falle eines Anfahrvorgangs aus einer bekannten Ausgangs- oder Ruheposition vor der ersten Positionsänderung der aktuelle Positionswert und dessen Unsicherheit jeweils im Wesentlichen mit Null initialisiert werden bzw. sein. Die Initialisierung der Unsicherheit mit Null entspricht einer perfekt bekannten Position, was beim Anfahrvorgang zutreffend ist, da die Ausgangsposition per Definition der Null-Position entspricht.
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Um zwischen den absoluten Positionsbestimmungen eine kontinuierlich aktualisierte Position des Stellteils bereitzustellen, ist es vorteilhaft, wenn der Positionsverfolger zur Feststellung von Positionsänderungen und Aktualisierung mit einem Positionsspeicher verbunden ist. Die Position des Stellteils wird durch ein (geringfügig) fehlerbehaftetes Verfahren verfolgt, wobei die Unsicherheit der aktuellen Position bei einer Positionsänderung erhöht wird. Es kann sich hierbei beispielsweise um eine Ripple-Zählung oder um die Auswertung der Signale eines Hall-Sensors handeln. Üblicher Weise werden die Unsicherheiten von unabhängigen Messungen (wie eben der Ripple-Zählung oder dem Hall-Sensor) einfach addiert, so dass zwar die aktuelle Position nach mehreren Positionsänderungen geschätzt werden kann, jedoch die assoziierte Unsicherheit mit zunehmender Anzahl an relativen Positionsmessungen zunimmt.
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Die Erfindung wird nachfolgend anhand von besonders bevorzugten Ausführungsbeispielen, auf die sie jedoch nicht beschränkt sein soll, und unter Bezugnahme auf die Zeichnung noch weiter erläutert. In der Zeichnung zeigen dabei im Einzelnen:
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1 einen Ablaufplan eines Verfahrens zur fortwährenden Bestimmung der Position eines Stellteils einschließlich des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 ein schematisches Diagramm der zeitlichen Entwicklung der Unsicherheit bei der erfindungsgemäßen Positionsbestimmung; und
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3 ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Das in 1 dargestellte Verfahren beginnt nach einem Start S mit einer Initialisierung 1 der Positionszählung bzw. der Positionsverfolgung. Hierbei wird sowohl die Referenzposition als auch die Unsicherheit der Referenzposition mit Null initialisiert. Vor der kommenden Bewegung des Stellteils ist somit dessen exakte Position bekannt. Sobald das Stellteil verwendet wird, beispielsweise wenn ein Fensterheber oder ein Schiebedach betätigt wird, findet eine Positionsänderung 2 statt. Um nach der Positionsänderung 2 eine Schätzung der aktuellen Position angeben zu können, wird die Positionsänderung 2 durch eine geeignete Methode 3 verfolgt. Die Verfolgungsmethode 3 nimmt aufgrund der aufgenommenen Positionsänderung 2 eine Anpassung der aktuellen Zählposition vor und erhöht gleichzeitig deren Unsicherheit entsprechend der bei der eingesetzten Methode 3 vorherzusehenden Unsicherheit der Änderungsfeststellung. Solange keine neue Initialisierung ausgelöst wird, wiederholen sich die Schritte der Positionsänderung 2 und der Verfolgungsmethode 3. Die der Zählposition zugeordnete Unsicherheit wächst dementsprechend mit zunehmender Anzahl der Positionsänderungen 2. Der Betrag um den die Unsicherheit erhöht wird, wird von der eingesetzten Verfolgungsmethode 3 bestimmt, beispielsweise kann es sich um ein Unschärfeintervall handeln, das nur bei Registrierung von Abweichungen von einem bekannten Signalmuster erhöht wird. Es kann aber auch eine konstante Erhöhung, etwa um einen festgelegten Erfahrungswert, am Ende jeder Bewegungsverfolgung vorgenommen werden.
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Spätestens wenn die Unsicherheit der aktuellen Referenzposition ein akzeptables Maximum überschreitet, wird an der Verzweigung 4 ein Nachnormieren ausgelöst, wobei das Nachnormieren beim dargestellten Verfahren auf zwei Arten stattfinden kann, was durch die darauffolgende Verzweigung 5 dargestellt ist. Die eine Option ist das Anfahren 6 einer bestimmten Stellung, beispielsweise einer Schließstellung. Es kann stattdessen aber auch das Stellteil überwacht und bei Erreichen der Stellung ein Nachnormieren ausgelöst werden. In beiden Fällen wird eine Re-Initialisierung 1 vorgenommen, sobald die betreffende Initialisierungsposition erreicht ist. Nachteilig ist hierbei, dass es erforderlich ist, eine vorher festgelegte Initialisierungsposition einzunehmen. Bei Stellteilen, welche ständig zwischen verschiedenen unbestimmten Stellungen bewegt werden, kann deshalb selten oder nie eine Re-Initialisierung durchgeführt werden. Ein weiterer Nachteil ist, dass der Initialisierungsvorgang oft mit einem hohem Kraftaufbau am mechanischen System des Fensterhebers oder Schiebedachs verbunden ist, was sich nachteilig auf die Lebensdauer der Mechanik auswirkt.
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Alternativ zur Re-Initialisierung kann eine beliebige andere Methode zur absoluten Positionsmessung herangezogen werden. Die vorliegende Technik verwendet in diesem Zusammenhang beispielsweise eine Positionsbestimmung durch Korrelation. In einem ersten Schritt 7 wird eine Korrelationsfunktion zwischen einer unter kontrollierten Bedingungen festgelegten Referenz-Kennkurve Kref und einer aktuellen, während der letzten Bewegungen aufgezeichneten Ist-Kennkurve Kist ausgewertet und anhand der Korrelationsfunktion ein Mittelwert und eine Unsicherheit, in Form einer Varianz, der Position ermittelt. Die Korrelationsfunktion hat im Wesentlichen die folgende Struktur:
Bei den Kennkurven kann es sich beispielsweise um Kraft-Weg-Kurven, Strom-Weg-Kurven oder Drehzahl-Weg-Kurven handeln, wobei auch deren Differential verwendet werden kann. Die Verwendung eines Differentials hat den Vorteil, dass etwaige konstante Verschiebungen der Kennzahlen, die von einem systematischen Fehler herrühren, beispielsweise aufgrund von Abnutzungen oder Umgebungseinflüssen, weniger oder keinen Einfluss auf das Ergebnis haben.
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In der hier angegebenen Form repräsentiert der Funktionsparameter j einen Weg und der Parameter i eine Wegänderung bzw. -korrektur, d. h. die Korrelationsfunktion selbst ist eine Funktion der Weg- oder Positionskorrektur. Die gemessene Position setzt sich daher als Summe aus der alten Position und dem bestimmten Korrekturwert aus der Korrelationsfunktion zusammen. Zur Berechnung der Positionsverschiebung wird die Korrelationsfunktion wie eine Wahrscheinlichkeitsdichteverteilung einer Positionskorrektur interpretiert, so dass sich für den Mittelwert μmess und die Varianz σ2 mess der Position folgende Zusammenhänge mit der Korrelationsfunktion cov(i) ergeben:
Alternativ lässt sich die Positionsverschiebung auch durch Bestimmen des Maximums der Korrelationsfunktion ermitteln. Der gemessene Positionswert ist dann wiederum die Summe der Verschiebung und des alten Wertes.
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Die so erhaltenen Werte werden schließlich gemeinsam mit den aktuellen Positionsdaten in einer Kalman-Filterung 8 eingesetzt. Die Berechnung der resultierenden korrigierten Position, d. h. des nunmehrigen Mittelwerts μneu und der neuen Varianz σ2 neu' erfolgt dann anhand der folgenden Gleichungen:
Bei einer darauffolgenden (weiteren) Positionsänderung 2 wird dann die so ermittelte Position verwendet, indem die im Rahmen des Verfolgungsverfahrens 2 berechnete absolute Position von dem neuen Mittelwert μneu ausgeht.
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Das Diagramm in 2 stellt schematisch den zeitlichen Verlauf der Unsicherheit der Positionsdaten dar. Auf der Abszissenachse ist die Zeit bzw. die Betriebsdauer aufgetragen und auf der Ordinatenachse die Position des Stellteils. Die Bewegung des Stellteils ist mechanisch zwischen eine Minimalposition xmin und einer Maximalposition xmax begrenzt. Zwischen diesen beiden Positionen wird die Bewegung durch eine fehlerbehaftete Methode verfolgt, was durch den stufenartigen Verlauf der ein Unsicherheitsintervall 9 angebenden Linien 10, 11 dargestellt ist. Die Linien 10, 11 sind dabei symmetrisch unter- und oberhalb des aktuellen Positionswerts angeordnet. Der dargestellte Verlauf zeigt eine durchgehende vollständige Schließbewegung, welche zum Zeitpunkt t0 aus einer Offenstellung xmin startet und zu einem Zeitpunkt t8 eine Schließstellung xmax erreicht. Danach wird das Stellteil wieder vollständig geöffnet, jedoch mit einer kurzen Unterbrechung zwischen den Zeitpunkten t13 und t14, und erreicht zum Zeitpunkt t18 wieder die Offenstellung xmin' bevor zum Zeitpunkt t19 ein erneuter Schließvorgang beginnt.
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Die beiden Linien des Diagramms folgen einem stufenartigen Verlauf, der immer dann einen Sprung macht, wenn entweder die Unsicherheit aufgrund einer ungenauen Positionsverfolgung angestiegen ist (t1, t2, t4, t5, t7, t9, t11, t12, t15, t16) oder die Unsicherheit aufgrund einer absoluten Positionsbestimmung reduziert werden konnte (t3, t6, t8, t10, t13, t17, t18). In zwei der letzteren Fälle (t8, t18) handelt es sich bei der Positionsbestimmung um eine Re-Initialisierung, so dass die Unsicherheit auf Null gesetzt wurde. Das Stellteil war folglich zum Zeitpunkt der Re-Initialisierung (t8, t18) in einer der beiden mechanisch fest bestimmten und bekannten Initialisierungsstellung xmin oder xmax. In den anderen Fällen (t3, t6, t10, t13, t17) wurde stattdessen das vorliegende Verfahren durchgeführt, so dass ein im Allgemeinen von xmin oder xmax verschiedene absolute Position ermittelt wurde und die Unsicherheit reduziert werden konnte. Wie am Verlauf zwischen dem ersten Anfahrvorgang (t0) und der ersten Re-Initialisierungen (t8) ersichtlich, würde die Unsicherheit auch ohne Re-Initialisierung innerhalb eines abgegrenzten Bereichs bleiben, wobei der Bereich desto enger bleibt, je häufiger die absolute Positionsbestimmung durchgeführt wird und je genauer diese ist. Im Gegensatz zu einer vom Vorwissen betreffend die Positionsdaten unabhängigen Messung werden beim erfindungsgemäßen Verfahren auch die Positionsdaten vor der absoluten Positionsbestimmung mittels Kennkurven verwendet bzw. berücksichtigt. Deshalb kann hierbei im Allgemeinen eine geringere Unsicherheit der Positionsdaten erzielt werden.
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In 3 ist schließlich ein schematisches Blockschaltbild einer Vorrichtung zur Durchführung des vorliegenden Verfahrens gezeigt. Ein Elektromotor 12 ist in dieser stark vereinfachten Darstellung von einer geschalteten verpolbaren Gleichstromquelle 13 angetrieben. Der Motor 12 bewegt beispielsweise ein Fenster, einen Sitz oder ein Schiebedach bzw. ist Teil eines Fensterhebers oder anderer vergleichbarer Steuergeräte. Vom Motor 12 bzw. einer zugeordneten Sensoreinheit 12' werden Messdaten 14 zu einer Positionsverfolgungseinheit 15 (kurz Positionsverfolger) übermittelt. Die Sensor- bzw. Messdaten 14 beinhalten beispielsweise Angaben zu Antriebs-Strom und/oder -Spannung, können aber auch mittels speziell vorgesehener Sensoren, wie Hall-Sensoren, ermittelte Messergebnisse enthalten. Die Positionsverfolgungseinheit 15 ist eingerichtet, aus den eingehenden Messdaten etwaige Positionsänderungen, etwa über die Detektion einer entsprechenden Motorstromwelligkeit (Ripple), abzuleiten bzw. zu ermitteln. Zusammen mit der aktuell gültigen Position aus einem Positionsspeicher 17 wird daraus ein neuer Positionswert abgeleitet. Dabei wird nicht nur der Betrag der Positionsänderung, sondern auch die, beispielsweise aufgrund prinzipiell ungenauer oder inkonsistenter Messdaten entstandene, der festgestellten Positionsänderung zugeordnete Unsicherheit bestimmt.
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Die somit festgestellte Positionsänderung und deren Unsicherheit bilden einen Positionsdatensatz 16, der an einen Positionsspeicher 17 übertragen wird. Der Positionsspeicher 17 speichert die absolute Position sowie die der absoluten Position zugeordnete absolute Unsicherheit, gewöhnlich in Form der Varianz σ2 der absoluten Position. Bei Empfang des Positionsdatensatzes 16 werden die gespeicherten absoluten Positionsdaten entsprechend der festgestellten Änderung und deren Unsicherheit aktualisiert. Da es sich um eine relative Änderung handelt, muss die Unsicherheit dabei entsprechend der Unsicherheit der Änderung erhöht werden.
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Bei einer Initialisierung erhält der Positionsspeicher 17 ein Rücksetzsignal 18. Das Rücksetzsignal 18 bewirkt im Positionsspeicher 17, dass die absoluten Positionsdaten durch einen vorbestimmten Initialisierungsdatensatz ersetzt werden. Eine derartige Initialisierung wird beispielsweise in der Fabrik bzw. nach der Zusammenstellung der Steuereinheit durch Fahren des Motors 12 auf einem mechanischen Block vorgenommen. Der dabei verwendete Initialisierungsdatensatz enthält eine Position und eine Unsicherheit von jeweils Null, so dass die beiden absoluten Werte im Positionsspeicher 17 auf Null gesetzt werden.
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Ein zweiter Satz 19 von Messdaten wird vom Motor 12 bzw. der Sensoreinheit 12' zu einer Kennkurven-Erfassungseinheit 20 übermittelt. Die Kennkurven-Erfassungseinheit 20 erhält außerdem vom Positionsspeicher 17 die aktuellen Positionsdaten 21, so dass anhand der Messdaten 19 und der Positionsdaten 21 mindestens eine Kennkurve erfasst und zwischengespeichert wird. Wenn die Erfassung der Kennkurve unter kontrollierten Bedingungen, während der Initialisierung oder unter anderweitiger Sicherstellung der Korrektheit der Positionsdaten, stattfindet, kann eine Übermittlung der so erhaltenen Kennlinie 22 an einen Referenz-Kennkurvenspeicher 23 veranlasst werden. Der Referenz-Kennkurvenspeicher 23 behält die übermittelte Kennkurve in einem persistenten Speicher, wo sie im Normalbetrieb vor Schreibzugriffen geschützt ist.
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Eine als Positionsmesseinheit fungierende Korrelationseinheit 24 verwendet sowohl die zuletzt erfasste, aktuelle Ist-Kennkurve 25 der Kennkurven-Erfassungseinheit 20 als auch die im Speicher 23 abgelegte Referenz-Kennkurve 26 und ermittelt aus den beiden Kennkurven die Korrelationsfunktion. Anschließend verwendet die Korrelationseinheit 24 die berechnete Korrelationsfunktion zur Bestimmung eines Mittelwerts und einer Varianz der Positionsabweichung zwischen den beiden Kennkurven. Diese Abweichungsdaten 27 werden dann einer Mittelungseinheit 28, insbesondere mit einem Kalman-Filter, zugeführt, welche außerdem die aktuellen Positionsdaten 29 (Position und Unsicherheit) aus dem Positionsspeicher 17 lädt.
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Der in den Abweichungsdaten angegebene Mittelwert bezieht sich auf die aktuellen Positionsdaten, da die Kennkurven-Erfassungseinheit 20 ebendiese bei der Aufzeichnung der Ist-Kennkurve 25 verwendet. Der Mittelwert der aus der Korrelation bestimmten Positionsabweichung ist daher nur scheinbar ein relativer Wert. Um die aktuelle absolute Position daraus zu bestimmen, wird dieser Wert auf den aktuellen Positionswert aus dem Positionsspeicher 17 bezogen, wobei jedoch dessen Unsicherheit nicht berücksichtigt werden muss, da diese bereits implizit (über die Ist-Kennkurve) in der Unsicherheit der Abweichung enthalten ist. In dem Kalman-Filter werden dann die beiden absoluten Positionswerte mit den jeweils zugeordneten Varianzen eingesetzt. Das somit von der Mittelungseinheit 28 erhaltene Ergebnis ist ein neuer Satz von absoluten Positionsdaten 30, der die im Positionsspeicher 17 abgelegten Positionsdaten ersetzt. Bei diesem Vorgang kann die Unsicherheit der im Positionsspeicher 17 abgelegten Positionsdaten nur verringert werden, da die Mittelungseinheit 28 schlechtestenfalls die existierenden Positionsdaten unverändert zurückgibt.
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Eine den Betrieb des Motors 12 steuernde Steuereinheit 31 greift auf die im Positionsspeicher 17 gespeicherten Positionsdaten zu und verwendet diese beispielsweise, um mit dem vom Motor 12 bewegten Stellteil bestimmte Positionen anzufahren oder Einklemmsituationen zu erkennen und einen Einklemmschutz vorzusehen.
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Ein weiteres Beispiel für eine Positionsmessung könnte wie folgt aussehen: Im Kraftverlauf, Drehzahlverlauf oder Stromverlauf wird eine charakteristische Stelle identifiziert, wie z. B. ein starker Kraftanstieg wie dies bei Windabweisern von Schiebedächern auftritt. Diese Stelle tritt immer an gleicher Position auf, beispielsweise dort wo der Windabweiser mechanisch in den Bewegungsablauf eingreift. Wird der Kraftanstieg durch eine Software-Auswertung erkannt, wird daraus auf die vordefinierte Position geschlossen.
