DE102017113118A1

DE102017113118A1 - Elektrische servolenkung mit zwei controllern und einer integrierenden regelungsfunktion

Info

Publication number: DE102017113118A1
Application number: DE102017113118.3A
Authority: DE
Inventors: Michael K. Hales
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2017-06-14
Publication date: 2017-12-21
Also published as: US10093348B2; CN107521553A; US20170361869A1; CN107521553B

Abstract

Es werden technische Lösungen für ein Motorsteuerungssystem beschrieben, etwa eines, das in einem Lenkungssystem verwendet wird, wobei das Motorsteuerungssystem mehrere Controller enthält. In einem Beispiel enthält das Motorsteuerungssystem ein erstes Entscheidungsmodul, das einem ersten Controller zugeordnet ist, und ein zweites Entscheidungsmodul, das einem zweiten Controller zugeordnet ist. Das erste Entscheidungsmodul erzeugt ein erstes entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage eines ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und eines zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird. Das zweite Entscheidungsmodul erzeugt ein zweites entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage des ersten Eingabesignals und des zweiten Eingabesignals. Der erste Controller erzeugt eine erste Steuerungsausgabe unter Verwendung des ersten entschiedenen Eingabesignals, und der zweite Controller erzeugt eine zweite Steuerungsausgabe unter Verwendung des zweiten entschiedenen Eingabesignals.

Description

QUERVERWEISE AUF VERWANDTE ANMELDUNGEN
Diese Patentanmeldung beansprucht die Priorität der vorläufigen US-Patentanmeldung mit der Seriennr. 62/351,498, die am 17. Juni 2016 eingereicht wurde und die hier durch Bezugnahme vollständig mit aufgenommen ist.
HINTERGRUND
Die vorliegende Anmeldung betrifft allgemein ein elektrisches Servolenkungssystem (EPS-System) und speziell EPS-Systeme mit zwei Controllern und einer Regelung, die eine integrierende Funktion enthält.
Aus Zuverlässigkeitsgründen kann ein EPS-System typischerweise zwei unabhängige Controller verwenden, um redundante Motorsteuerungsbefehle zu berechnen. Jeder Befehl wiederum treibt einen Motor auf einer gemeinsamen Welle an, etwa einen Motor mit zwei Wicklungen. Zwar besteht die Absicht, dass jeder der zwei Controller den gleichen Steuerungsbefehl berechnen soll, jedoch führen Unterschiede bei Sensorlesewerten und eine Latenz zwischen Controllerarbeitszeitpunkten zu Unterschieden bei den berechneten Befehlen. Wenn ferner eine Regelung ausgeführt wird (etwa das Regeln einer gemessenen Motorposition auf eine befohlene Motorposition), können die beiden Controller zu unterschiedlichen Werten bei Integriererzuständen gelangen, was zu großen Steuerungsbefehlen und damit zu Ineffizienzen führt.
ZUSAMMENFASSUNG
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen enthält ein Motorsteuerungssystem einen ersten Controller und einen zweiten Controller, um Drehmoment für eine Welle bereitzustellen. Das Motorsteuerungssystem enthält ferner ein erstes Entscheidungsmodul, das einem ersten Controller zugeordnet ist, und ein zweites Entscheidungsmodul, das einem zweiten Controller zugeordnet ist. Das erste Entscheidungsmodul erzeugt ein erstes entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage eines ersten Eingabesignals, das zu dem ersten Controller geleitet wird, und eines zweiten Eingabesignals, das zu dem zweiten Controller geleitet wird. Das zweite Entscheidungsmodul erzeugt ein zweites entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage des ersten Eingabesignals und des zweiten Eingabesignals. Der erste Controller erzeugt eine erste Steuerungsausgabe unter Verwendung des ersten entschiedenen Eingabesignals, und der zweite Controller erzeugt eine zweite Steuerungsausgabe unter Verwendung des zweiten entschiedenen Eingabesignals.
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Betreiben eines Motorsteuerungssystems, das zwei oder mehr Controller enthält, dass von einem ersten Entscheidungsmodul, das einem ersten Controller zugeordnet ist, ein erstes entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage eines ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und eines zweiten Eingabesignals, das an einen zweiten Controller geleitet wird, ein erstes entschiedenes Eingabesignal berechnet wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass von dem ersten Controller eine erste Steuerungsausgabe unter Verwendung des ersten entschiedenen Eingabesignals erzeugt wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass von einem zweiten Entscheidungsmodul, das dem zweiten Controller zugeordnet ist, ein zweites entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage des ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und des zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird, berechnet wird. Das Verfahren umfasst ferner, dass von dem zweiten Controller eine zweite Steuerungsausgabe unter Verwendung des zweiten entschiedenen Eingabesignals erzeugt wird.
In Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen umfasst ein elektrisches Servolenkungssystem einen ersten Motor, der ein erstes Unterstützungsdrehmoment erzeugt, und einen zweiten Motor, der ein zweites Unterstützungsdrehmoment erzeugt. Das elektrische Servolenkungssystem enthält ferner einen ersten Controller zum Erzeugen einer ersten Steuerungsausgabe für den ersten Motor unter Verwendung eines Regelkreises, um das erste Unterstützungsdrehmoment zu erzeugen. Das elektrische Servolenkungssystem enthält ferner einen zweiten Controller zum Erzeugen einer zweiten Steuerungsausgabe für den zweiten Motor unter Verwendung eines Regelkreises, um das zweite Unterstützungsdrehmoment zu erzeugen. Das elektrische Servolenkungssystem enthält ferner ein erstes Entscheidungsmodul, das dem ersten Controller zugeordnet ist, wobei das erste Entscheidungsmodul ausgestaltet ist, um ein erstes entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage eines ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und eines zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird, zu erzeugen, wobei das erste entschiedene Eingabesignal von dem ersten Controller verwendet wird, um die erste Steuerungsausgabe zu erzeugen. Das elektrische Servolenkungssystem enthält ferner ein zweites Entscheidungsmodul, das dem zweiten Controller zugeordnet ist, wobei das zweite Entscheidungsmodul ausgestaltet ist, um ein zweites entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage des ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und des zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird, zu erzeugen, wobei das zweite entschiedene Eingabesignal von dem zweiten Controller verwendet wird, um eine zweite Steuerungsausgabe zu erzeugen.
Diese und andere Vorteile und Merkmale werden sich aus der folgenden Beschreibung besser ergeben, wenn sie in Verbindung mit den Zeichnungen gelesen wird.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Der Gegenstand, der als die technischen Lösungen betrachtet wird, wird speziell dargelegt und in den Ansprüchen am Ende der Beschreibung separat beansprucht. Die vorstehenden und andere Merkmale und Vorteile der technischen Lösungen ergeben sich aus der folgenden genauen Beschreibung, wenn sie in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen gelesen wird, in denen:
1 ein beispielhaftes Layout eines Motorsteuerungssystems in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Beispielen veranschaulicht;
2 ein weiteres beispielhaftes Layout eines Motorsteuerungssystems mit zwei Controllern in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Beispielen veranschaulicht;
3 ein beispielhaftes Blockdiagramm zum Entscheiden über Eingabesignale von mehreren Controllern in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Beispielen zeigt;
4 einen Datenfluss für einen beispielhaften Controller mit einem integrierenden Zustand in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Beispielen darstellt;
5 einen Datenfluss für ein beispielhaftes Entscheidungsmodul zum Entscheiden über zwei Signale in Übereinstimmung mit einem oder mehreren Beispielen veranschaulicht;
6 ein Motorsteuerungssystem in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen darstellt; und
7 ein Fahrzeug darstellt, das ein Lenkungssystem in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen enthält.
GENAUE BESCHREIBUNG
Mit Bezug nun auf die Figuren werden die technischen Lösungen mit Bezugnahme auf spezielle Beispiele beschrieben, ohne diese einzuschränken. Die hier beschriebenen technischen Lösungen umfassen eine Architektur und Verfahren zum Optimieren des Verhaltens eines Motorsteuerungssystems mit zwei Controllern, das verwendet wird, um eine Regelung auszuführen, etwa ein elektrisches Servolenkungssystem (EPS-System) oder ein beliebiges anderes Motorsteuerungssystem.
1 veranschaulicht ein beispielhaftes Layout eines Motorsteuerungssystems 100 mit zwei Controllern in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen. Obwohl 1 und die anderen hier beschriebenen Beispiele zwei Controller verwenden, sei angemerkt, dass die hier beschriebenen technischen Lösungen in anderen Ausführungsformen mit mehr als zwei Controllern angewendet werden können. Die Controller können Prozesscontroller wie etwa proportionale, integrierende, ableitende Regler (PID-Regler), PI-Regler, Mikroprozessoren oder beliebige andere Verarbeitungseinheiten sein, die einen integrierenden Zustand aufweisen.
Das Motorsteuerungssystem 100 kann Teil eines Systems, etwa eines EPS-Systems oder eines beliebigen anderen Systems sein, das zwei Controller enthält, die voneinander unabhängig eine Prozessregelung ausführen, etwa Pumpen, Heizgeräte und dergleichen. Die technischen Lösungen werden hier unter Verwendung von Beispielen eines Systems mit zwei Motoren beschrieben, etwa eines EPS-Systems mit zwei Motoren, um Unterstützungsdrehmoment bereitzustellen. Jedoch sind die hier beschriebenen technischen Lösungen in anderen Anwendungen verwendbar, bei denen zwei unabhängige Controller verwendet werden, um Prozessvariablen kontinuierlich zu messen, etwa Temperatur, Druck, Pegel, Durchfluss und Konzentration – und um Maßnahmen zu ergreifen, etwa das Öffnen von Ventilen, das Verlangsamen von Pumpen und das Hochdrehen von Heizgeräten – so dass die gemessenen Prozessvariablen bei angegebenen Einstellpunktwerten gehalten werden, etwa bei vorbestimmten Werten oder von einem Bediener bereitgestellten Eingabewerten. Bei einem oder mehreren Beispielen können die beiden Controller verwendet werden, um Redundanz bereitzustellen.
Mit Bezug auf 1 läuft ein Controller A 110 unabhängig von einem Controller B 120. Befehl A 112 ist ein Signal, das von einem externen System empfangen wird, um zu veranlassen, dass das Motorsteuerungssystem 100 gesteuert wird, um eine Operation auszuführen. Im Fall des EPS-Systems beispielsweise kann das externe System eine Fahrzeugcontrollereinheit sein, die eine befohlene Motorposition, eine befohlene Motorgeschwindigkeit, ein befohlenes Drehmoment oder dergleichen anfordern kann. Eine redundante und unabhängige Version des Befehls wird auch an den Controller B 120 gesendet, die in 1 als Befehl B 122 beschriftet ist. Zum Durchführen der Regelung empfängt der Controller A 110 einen Messwert, der dem Befehl A 112 entspricht, welcher als Messwert A 114 bezeichnet wird. Davon unabhängig empfängt der Controller B 120 zum Durchführen einer Regelung einen redundanten und unabhängigen Messwert, der als Messwert B 124 bezeichnet wird. Außerdem sind zusätzliche redundante und unabhängige Signale, die das Systemverhalten beeinflussen, so gezeigt, dass sie als Teil der Sonstigen A 116 und Sonstigen B 126 an beide Controller gesendet werden.
Bei einem oder mehreren Beispielen können sich der Befehl A 112 und der Befehl B 112 unterscheiden, obwohl sie gleich sein sollen. Zum Beispiel soll der Befehl A 112 einen Wellenwinkel des Motors A 150 auf 10 Grad steuern und der Befehl B 122 soll den Wellenwinkel des Motors B 160 auf 12 Grad steuern. Alternativ oder zusätzlich können der Messwert A 114 und der Messwert B 124 voneinander verschiedene Werte aufweisen. Zum Beispiel kann der Messwert A 114 ein Motorwinkel oder ein beliebiger anderer Messwert, der von einem ersten Sensor gemessen wird, sein, während der Messwert B 124 der Motorwinkel (oder ein beliebiger anderer Messwert) sein kann, der von einem zweiten Sensor gemessen wird. Die beiden für die Messungen verwendeten Sensoren können nicht triviale Unterschiede aufweisen, beispielsweise aufgrund von Produktionsfehlern, der Alterung der Sensoren oder eines beliebigen anderen derartigen Grundes, der verursacht, dass die Werte des Messwerts A 114 und des Messwerts B 124 verschieden sind. Bei einem anderen Beispiel erfasst ein einziger Sensor die Werte für den Messwert A 114 und für den Messwert B 124, aber zu unterschiedlichen Zeitpunkten. Beispielsweise wird der Messwert A 114 zu einem Zeitpunkt T1 erfasst und der Messwert B wird zu einem Zeitpunkt T2 erfasst (oder umgekehrt). Das Erfassen der Messwerte zu den unterschiedlichen Zeitpunkten führt nicht triviale Unterschiede bei den gemessenen Werten ein. Es sei erwähnt, dass in anderen Beispielen sich die Befehle und Messungen von denjenigen unterscheiden können, die in den Beispielen hier aufgeführt sind.
Bei einem oder mehreren Beispielen erzeugt der Controller A 110 einen Ausgabesteuerungsbefehl A 130, und der Controller B 120 erzeugt einen Ausgabesteuerungsbefehl B 140 auf der Grundlage der jeweiligen Eingabesignale. Es wird der Fall des EPS-Systems betrachtet, bei dem der Controller A 110 den Steuerungsbefehl A 130 für den Motor A 150 bereitstellt und der Controller B 120 den Steuerungsbefehl B 140 an einen Motor B 160 bereitstellt. Ein resultierendes Ausgabedrehmoment A 155 von dem Motor A und ein resultierendes Ausgabedrehmoment B 165 von dem Motor B bedienen eine Welle 170. Die Welle 170 kann beispielsweise eine Lenkwelle sein, die ein Lenkrad eines EPS-Systems mit einer Zahnstange oder mit Rädern eines Fahrzeugs verbindet, wobei die Ausgabedrehmomente ein Unterstützungsdrehmoment für den Bediener des EPS-Systems bereitstellen. Das Unterstützungsdrehmoment erleichtert einem Bediener eines Fahrzeugs, das mit dem EPS-System ausgestattet ist, das Manövrieren des Fahrzeugs. Das auf die Welle 170 aufgebrachte Gesamtdrehmoment 175 ist die Summe aus dem Ausgabedrehmoment A 155 und dem Drehmoment B 165.
Es wird angenommen, dass die jeweils an den Controller A 110 und den Controller B 120 gesendeten Eingabesignale im Wesentlichen den gleichen Wert aufweisen, was zu im Wesentlichen analogen Ausgaben von den zwei Controllern führt, was zu einer ausgeglichenen Steuerung des Unterstützungsdrehmoments führt, das von dem EPS-System erzeugt wird. Jedoch ist festzustellen, dass es nicht triviale Unterschiede zwischen den Eingabesignalen, die zu den zwei Controllern gesendet werden, und/oder nicht triviale Verarbeitungszeitunterschiede zwischen den beiden Controllern gibt. Die Unterschiede führen zu einer nicht ausgeglichenen Ausgabe von den zwei Controllern. Die technischen Lösungen hierin sprechen die technischen Herausforderungen an, die durch die nicht trivialen Unterschiede zwischen den beiden Sätzen von Eingabesignalen und/oder Verarbeitungszeiten der beiden Controller verursacht werden. Der Typ der Unterschiede bei den Signalen, die der Gegenstand der technischen Lösungen hierin sind, ist entweder konstant oder sie verändern sich im Lauf der Zeit langsam mit Bezug auf die Betriebsrate der Controller.
Um beispielsweise konstante oder sich langsam verändernde Unterschiede zwischen ähnlichen Signalen zu kompensieren, ermöglichen es die technischen Lösungen bei einem oder mehreren Beispielen, dass die Eingabesignale von den zwei Controllern, dem Controller A 110 und dem Controller B 120, gemeinsam genutzt werden. Außerdem entscheiden bei einem oder mehreren Beispielen die Controller über die zwei Eingabesignale, die von den jeweiligen Controllern empfangen werden. Alternativ wird über die Eingabesignale entschieden, bevor die Signale in die Controller eingegeben werden. Mit Bezug auf 1 stellt Signale A 118 eine Sammlung von Signalen dar, die von dem Controller A 110 an den Controller B 120 gesendet werden. Bei einem oder mehreren Beispielen enthalten die Signale A 118 die Signale Befehl A 112, Messwert A 114 und Sonstige A 116 zusammen mit beliebigen anderen intern berechneten Werten, die der Controller A 110 mit dem Controller B 120 gemeinsam nutzt. Analog ist Signale B 128 eine Sammlung von Signalen, die von dem Controller B 120 an den Controller 110 gesendet werden. Bei einem oder mehreren Beispielen enthalten die Signale B 128 die Signale Befehl B 122, Messwert B 124 und Sonstige B 126 zusammen mit beliebigen andere intern berechneten Werten, die der Controller B 120 mit dem Controller A 110 gemeinsam nutzt.
2 stellt ein beispielhaftes Blockdiagramm zum Teilen von Signalen zwischen den beiden Controllern in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Der Controller A 110 enthält einen Demultiplexer (demux) 212, der die Sammlung der gemeinsam genutzten Signale B 128 von dem Controller B 120 empfängt. Die gemeinsam genutzten Signale B 128 werden von einem Multiplexer 224 des Controllers B 120 gebündelt bzw. gemultiplext. Der Demultiplexer 212 trennt die gebündelten gemeinsam genutzten Signale B 128 von dem Controller B 120 in die separaten Komponenten auf, etwa in den Befehl B, den Messwert B, den integrierenden Zustand B und so weiter. Auf ähnliche Weise enthält der Controller A 110 einen Multiplexer 214, der die von dem Controller A 110 empfangenen Eingabesignale und den integrierenden Zustand A des Controllers A 110 zu die Sammlung von gemeinsam genutzten Signalen A 118 bündelt. Die gemultiplexten bzw. gebündelten gemeinsam genutzten Signale A 118 werden dann an einen Demultiplexer 222 des Controllers B 120 gesendet, der die Komponenten der gemeinsam genutzten Signale A 118 trennt und verwendet. Es sei angemerkt, dass die gemeinsam genutzten Signale weniger, zusätzliche und/oder andere Signale enthalten können, welche gemultiplext bzw. gebündelt werden, als diejenigen, die in dem vorstehenden Beispiel aufgeführt sind.
2 stellt ferner einen Prozess A 210 und einen Prozess B 220 dar, die von dem Controller A 110 bzw. von dem Controller B 120 ausgeführt werden. Die beiden dargestellten Prozesse enthalten eine Regelungsoperation, die von jedem der jeweiligen Controller ausgeführt wird. Beispielsweise steuert der Prozess A 210 ein System, etwa ein EPS, so, dass die Ausgabe einem Referenz-Steuerungssignal folgt, welches ein fester oder sich verändernder Wert sein kann, und das Verhalten des Systems auf der Grundlage der Eingabesignale modifiziert. Zum Beispiel modifiziert im Fall des EPS der Controller A 110 die Position der Welle 170 in Übereinstimmung mit einem Referenz-Steuerungssignal auf der Grundlage des Befehls A 112 und des Messwerts A 114. Auf analoge Weise führt der Controller B 120 den Prozess B 220 aus, um die Position der Welle in Übereinstimmung mit dem Befehl B 112 und mit dem Messwert B 114 zu steuern. Bei einem oder mehreren Beispielen können die Sonstigen A 116 und die Sonstigen B 126 Rückkopplungs/Vorsteuerungs-Signale enthalten, welche die Controller empfangen und für die Regelung verwenden. Bei einem oder mehreren Beispielen umfassen der Prozess A 210 und der Prozess B 220, dass die Entscheidung über die Eingabesignale ausgeführt wird. Alternativ empfangen die Prozesse die entschiedenen Signale.
Es sei angemerkt, dass in anderen Beispielen die Signale zwischen den Controllern auf eine andere Weise als in 2 gemeinsam genutzt bzw. geteilt werden. Zum Beispiel werden in einer oder mehreren Ausführungsformen die Eingabesignale für den Controller A 110 auch direkt an den Controller B 120 gesendet und die Eingabesignale, die an den Controller B 120 gerichtet sind, werden auch an den Controller A 110 gesendet.
Bei einem anderen beispielhaften Layout des Motorsteuerungssystems 100 empfangen die beiden Controller zwei Sätze von Eingabesignalen, die direkt an die beiden Controller gesendet werden. Bei diesem Layout empfängt der Controller A 110 den Befehl A 112, den Messwert A 114 und die Sonstigen Signale A 116 und zusätzlich empfängt er direkt den Befehl B 122, den Messwert B 124 und die Sonstigen Signale B 126 als Eingaben. Die vorstehend aufgezählten Signalewerden von dem externen System, von Messsensoren und von sonstigen Vorrichtungen direkt in den Controller A 110 eingegeben, zusätzlich zu den Signalen B 128, die von dem Controller B 120 gemeinsam genutzt werden. Auf analoge Weise empfängt der Controller B 120 den Befehl A 112, den Messwert A 114 und die Sonstigen Signale A 116 direkt als Eingabe zusätzlich zu dem Befehl B 122, dem Messwert B 124 und den Sonstigen Signalen B 126. Außerdem nutzt der Controller A 110 die Signale A 118 gemeinsam mit dem Controller B 120.
Bei einem oder mehreren Beispielen enthält der Satz der Signale, die zwischen den Controllern geteilt werden (Signale A 118 und Signale B 128) nicht die Eingabesignale, die direkt an die Controller gesendet werden, und er enthält stattdessen nur ein oder mehrere Werte, die von einem der Controller berechnet werden, welche mit dem anderen Controller geteilt werden sollen. Zum Beispiel enthalten die Signale A 118 nur einen von dem Controller A 110 intern berechneten Wert, der mit dem Controller B 120 geteilt werden soll, und nicht den Befehl A 112, der bereits direkt an den Controller B 120 gesendet wird. Analog enthalten bei einem oder mehreren Beispielen die Signale B 128 nur einen von dem Controller B 120 intern berechneten Wert, der mit dem Controller A 110 geteilt werden soll, und nicht den Messwert B 122, der bereits direkt an den Controller A 110 gesendet wird. Bei anderen Beispielen sind andere Kombinationen möglich.
3 zeigt ein beispielhaftes Blockdiagramm zum Entscheiden über die Eingabesignale von mehreren Controllern in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen. Der Einfachheit halber stellt 3 entschiedene Signale in dem Kontext des Prozesses A 210 dar, der nur auf dem Controller A 110 ausgeführt wird; jedoch wird eine analoge Entscheidung für die Eingabesignale des Prozesses B 220 auf dem Controller B 120 ausgeführt. Ferner ist bei dem veranschaulichten Beispiel der Controller A 110 (und der Controller B 120) ein Controller, der eine integrierende Funktion enthält (PI- oder PID-Regler), die in einer Regelungslogik des Motorsteuerungssystems 100 verwendet wird. Zum Beispiel kann der Controller verwendet werden, um eine Positionsregelungsoperation eines EPS-Systems auszuführen, wobei der Controller A 110 (und der Controller B 120) ein Regler ist, der eine integrierende Funktion aufweist.
Mit Bezug auf 3 sind die Eingabesignale, die zum Ausführen der Regelung mit der integrierenden Funktion verwendet werden, entschiedene Signale, nämlich Befehl-Arb 312, Messwert-Arb 314 und Sonstige-Arb 316. Die entschiedenen Signale werden durch entsprechende Entscheidungsmodule berechnet, nämlich ein Befehlsentscheidungsmodul 310, ein Messwertentscheidungsmodul 320 und ein Entscheidungsmodul 330 für beliebige andere Eingaben. Obwohl 3 separate Entscheidungsmodule für verschiedene Eingabesignale darstellt, sei angemerkt, dass bei einem oder mehreren Beispielen ein einziges Entscheidungsmodul über die verschiedenen Eingabesignale entscheiden kann.
Das Befehlsentscheidungsmodul 310 entscheidet zwischen dem Signal Befehl A 112, welches direkt an den Controller A 110 gesendet wird, und dem Befehl B 122, der zunächst direkt an den Controller B 120 gesendet wurde. Bei einem oder mehreren Beispielen wird der Befehl B 122 durch das Befehlsentscheidungsmodul 310 von dem Controller B als Teil der gemeinsam genutzten Signale B 128 (1) empfangen. Alternativ oder zusätzlich empfängt in anderen Beispielen das Befehlsentscheidungsmodul 310 den Befehl B 122 direkt zusätzlich zu dem Befehl A 112.
Das Messwertentscheidungsmodul 320 entscheidet zwischen dem Signalmesswert A 114, welcher direkt an den Controller A 110 gesendet wird, und dem Messwert B 124, der zunächst direkt an den Controller B 120 gesendet wurde. Bei einem oder mehreren Beispielen wird der Messwert B 124 durch das Messwertentscheidungsmodul 320 von dem Controller B als Teil der gemeinsam genutzten Signale B 128 (1) empfangen. Alternativ oder zusätzlich empfängt in anderen Beispielen das Messwertentscheidungsmodul 320 den Messwert B 124 direkt zusätzlich zu dem Messwert A 114.
Auf analoge Weise entscheidet das Entscheidungsmodul 330 für sonstige Eingaben zwischen dem Signal Sonstige A 116, welches direkt an den Controller A 110 gesendet wird, und den Sonstigen B 126, welche zunächst direkt an den Controller B 120 gesendet wurden. Bei einem oder mehreren Beispielen werden die Sonstigen B 126 durch das Entscheidungsmodul 330 für sonstige Eingaben von dem Controller B als Teil der gemeinsam genutzten Signale B 128 (1) empfangen. Alternativ oder zusätzlich empfängt das Entscheidungsmodul 330 für sonstige Eingaben in anderen Beispielen die Sonstigen B 126 direkt zusätzlich zu den Sonstigen A 116. Es sei erwähnt, dass die Sonstigen Signale (Sonstige A 116 und Sonstige B 126) beliebige andere Parameter enthalten können, welche die jeweiligen Controller empfangen, um die befohlene Operation auszuführen, zum Beispiel Zugriffswerte für Nachschlagetabellen, vorbestimmte Schwellenwerte oder beliebige andere derartige Daten.
Der Controller A 110 empfängt ferner einen integrierenden Zustand B 328 von dem Controller B 120 als Eingabesignal. Der integrierende Zustand B 328 ist ein Zwischenwert, den der Controller B 120 zum Berechnen der Ausgabe Steuerung B 140 verwendet. Auf analoge Weise empfängt der Controller B 120 einen integrierenden Zustand A 318, den der Controller A 110 berechnet und zum Berechnen der Ausgabe Steuerung A 130 verwendet. Bei einem oder mehreren Beispielen wird der integrierende Zustand als Teil der gemeinsam genutzten Signale Gemeinsam Genutzt A 118 und/oder Gemeinsam Genutzt B 128 von einem Controller an den anderen gesendet.
4 stellt einen Datenfluss für einen beispielhaften PID-Regler in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Obwohl 4 den Datenfluss für den Controller A 110 anzeigt, arbeitet der Controller B 120 analog. Typischerweise arbeitet ein PID-Regler in Übereinstimmung mit dem folgenden Ausdruck.
wobei CO die Ausgabe des Controllers A ist; e(t) ein aktueller Controllerfehler ist, der als SP – PV definiert ist; SP ein Einstellpunkt ist, in diesem Fall der Befehl-Arb 112; PV die gemessene Prozessvariable ist, in diesem Fall der Messwert-Arb 114; Kp eine Controllerverstärkung ist (auch proportionale Verstärkung genannt), welche ein Einstellparameter ist; Ki eine integrierende Verstärkung ist, ein Einstellparameter; und Kd eine Ableitungsverstärkung ist, ein Einstellparameter; und Ti eine Rücksetzzeit ist, ein Einstellparameter. Bei einem oder mehreren Beispielen kann der Controller auch einen Vorspannungsausdruck (CO_bias) addieren, welcher ein vorbestimmter Wert ist, beispielsweise für eine stoßfreie Umschaltung eingestellt. Ferner kann der Controller in einem oder mehreren Beispielen andere Einstellparameter als diejenigen in der vorstehenden beispielhaften Gleichung (1) bereitstellen, beispielsweise eine Ableitungszeit (Td) als Einstellparameter. Die Einstellparameter können vorbestimmte Werte und/oder konfigurierbare Werte sein, die zur Laufzeit eingestellt werden. Der integrierende Zustand A 318 des Controllers A 110 ist in dieser Gleichung der Ausdruck, der durch
repräsentiert wird.
Der integrierende Zustand B 328 des Controllers B 120 wird ebenfalls durch diesen Ausdruck unter Verwendung von Werten für den Controller B 120 repräsentiert. Ferner sei angemerkt, dass der integrierende Zustand A 318 für den Controller B 120 als Eingabe bereitgestellt wird, wie in 2 gezeigt ist.
Mit Bezug auf 4 entscheidet der Controller A 110 zwischen dem integrierenden Zustand A 318, den der Controller A 110 berechnet, und dem integrierenden Zustand B 328, den der Controller A 110 von dem Controller B 120 empfängt. Bei einem oder mehreren Beispielen verwendet der Controller A 110 ein Entscheidungsmodul 410 über einen integrierenden Zustand, um die Entscheidung zwischen den beiden integrierenden Zuständen auszuführen. Folglich kann die Gleichung für die Controller ausgedrückt werden als: C0 = K_p·e(t) + IS_Arb + Kd de / dt Gleichung (2) wobei IS_Arb der entschiedene integrierende Zustand ist. Bei dem Controller A 110 beispielsweise ist IS_Arb der entschiedene integrierende Zustand 418, der auf der Grundlage des integrierenden Zustands A 318 und des integrierenden Zustands B 328 berechnet wird. Auch im Fall des Controllers B 120 ist der IS_Arb ein entschiedener integrierender Zustand, der auf der Grundlage des integrierenden Zustands A 318 und des integrierenden Zustands B 328 berechnet wird. Das Entscheidungsmodul 410 über einen integrierenden Zustand ermöglicht daher, dass die beiden Controller einen gemeinsamen entschiedenen integrierenden Zustand verwenden, wenn sie die jeweiligen Ausgaben bestimmen. Ferner wird im Fall des Controllers B 120 zwischen den Eingabesignalen und den Signalen von dem Controller A 110 auf eine analoge Weise wie vorstehend beschrieben entschieden, um zu ermöglichen, dass die beiden Controller jeweils im Wesentlichen analoge Ausgaben berechnen.
Obwohl das vorstehende Beispiel einen PID-Regler verwendet, sei erwähnt, dass in anderen Ausführungsformen ein PI-Regler oder ein beliebiger anderer Regler mit einem integrierenden Zustand von den technischen Lösungen verwendet werden kann.
Das Entscheidungsmodul 410 über einen integrierenden Zustand ermöglicht die Entscheidung zwischen den integrierenden Zuständen der zwei Controller, was ein Windup eines Integrierers zwischen den integrierenden Zuständen verhindert. Das Entscheidungsmodul 410 über einen integrierenden Zustand verwendet verschiedene Verfahren zum Entscheiden zwischen den Signalen von den beiden Controllern, neben anderen etwa Durchreichen, Mittelwert, gewichteter Mittelwert. Die Entscheidung ermöglicht das Verwenden von zwei Signalen, die gleich sein sollten, jedoch nicht triviale Unterschiede aufweisen, welche die Signale ähnlich, aber nicht exakt gleich machen, und das Erzeugen eines gemeinsamen Werts, der von den beiden Controllern verwendet werden soll. Trotzdem kann eine Option sein, dass das gleiche Signal in beiden Controllern verwendet wird, beispielsweise empfangen in 1 und 2 der Controller A 110 und der Controller B 120 beide den gleichen Befehl A 112 (und der Befehl B 122 existiert nicht). Alternativ oder zusätzlich wird ein Mittelwert von jeweiligen Eingabesignalen als gemeinsames Signal verwendet. Zum Beispiel erzeugt das Befehlsentscheidungsmodul 310 den Befehl-Arb (3) auf der Grundlage der folgenden Gleichung: Befehl ARB = BefehlA + BefehlB / 2 Gleichung (3)
Bei den vorstehenden Beispielen gibt es technische Herausforderungen, etwa wenn durch Berechnen eines entschiedenen Signals durch Mittelwertbildung der zwei Eingabesignale eine Verzögerung in das entschiedene Signal eingeführt wird, weil die beiden Controller die Logik nicht zu dem gleichen Zeitpunkt ausführen. Ferner benötigt auch das Übermitteln von Signalen von einem Controller an den anderen Zeit und führt eine Verzögerung ein. Diese Verzögerungen verringern die Effektivität des Regelungsschemas und daher ist es wünschenswert, diese Verzögerungen zu minimieren. Ein Erhöhen der Rate der Signalübertragung von einem Controller an den anderen verringert die Verzögerung, aber auf Kosten kostspieligerer Kommunikationsprotokolle und der Notwendigkeit für schnellere Controllergeschwindigkeiten. Ohne auf diese technischen Herausforderungen einzugehen, führt eine integrierende Funktion bei den mehreren Controllern zu einem Integrierer-Windup. Die hier beschriebenen technischen Lösungen gehen auf diese technischen Herausforderungen ein.
5 veranschaulicht einen Datenfluss für ein beispielhaftes Entscheidungsmodul 500 zum Entscheiden zwischen zwei Signalen in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen. Das durch die hier beschriebenen technischen Lösungen bereitgestellte Entscheidungsschema minimiert eine Verzögerung, die in das entschiedene Signal eingeführt werden kann, ohne dass hohe Signalübertragungsraten zwischen den Controllern benötigt werden. Das durch 5 dargestellte Entscheidungsmodul 500 kann ein beliebiges der Entscheidungsmodule sein, die von den beiden Controllern verwendet werden, etwa das Befehlsentscheidungsmodul 310, das Messwertentscheidungsmodul 320, das Entscheidungsmodul 330 für sonstige Eingaben und das Entscheidungsmodul 410 über einen integrierenden Zustand. Das Entscheidungsmodul 500 empfängt als Eingabe ein erstes Signal 510 und ein zweites Signal 520 und erzeugt ein Signal-Arb 530 als entschiedenes Ausgabesignal. Die Eingabesignale können beliebige der Signale sein, zwischen denen in den hier beschriebenen Beispielen entschieden wird, etwa die Befehlssignale, die Messwertsignale, die sonstigen Eingabesignale und die Signale des integrierenden Zustands.
In dem in 5 dargestellten Beispiel wird angenommen, dass das entschiedene Signal Signal-Arb 530 verwendet wird, um das erste Signal 510 für einen Prozess-1 zu ersetzen, und dass das zweite Signal 520 ein Eingabesignal/berechnetes Signal von einem Prozess-2 ist. Beispielsweise wird betrachtet, dass der Prozess-1 die von dem Controller A 110 ausgeführte Regelung ist, und dass der Prozess-2 die von dem Controller B 120 ausgeführte Regelung ist. In einem derartigen Fall ist das erste Signal 510 ein beliebiges der Eingabesignale, die für den Controller A 110 bereitgestellt werden, und das zweite Signal 520 ist ein entsprechendes Signal von dem Controller B 120. Zusätzlich wird eine analoge Entscheidung bei der Eingabe des Prozesses 2 ausgeführt, d. h. bei dem Controller B 120, wobei das erste Signal 510 und das zweite Signal 520 im Vergleich zu dem vorstehenden Beispiel vertauscht sind.
Wieder mit Bezug auf 5 subtrahiert das Entscheidungsmodul 500 einen berechneten Versatz 515 aus der Differenz zwischen dem ersten Signal 510 und dem zweiten Signal 520 von dem ersten Signal 510. Da der Versatz 515 entweder konstant ist oder sich langsam bewegt, etwa mit 1 Hz oder langsamer, kann die Berechnung des Versatzes 515 mit einer angemessen langsamen Rate stattfinden, etwa 10 Hz oder schneller. Der Ausdruck ”sich langsam bewegt” gibt hier eine Frequenz bei oder unter einem vorbestimmten Schwellenwert wie etwa das Beispiel mit 1 Hz an, jedoch sei erwähnt, dass der vorbestimmte Schwellenwert in anderen Beispielen anders sein kann.
Das Entscheidungsmodul 500 enthält ferner ein Tiefpassfilter 525, um sicherzustellen, dass nur konstante oder sich langsam bewegende Signaldifferenzen bei der Berechnung des Versatzes 515 verwendet werden, wodurch ermöglicht wird, dass die Berechnung des Versatzes bei der langsamen Rate stattfindet. Das Tiefpassfilter 525 filtert die Differenzen zwischen dem ersten Signal 510 und dem zweiten Signal 520, so dass der Versatz 515 nur dann berechnet wird, wenn die Änderungsrate der Differenz bei (oder unter) der vorbestimmten Frequenz liegt. Bei einem oder mehreren Beispielen leitet das Tiefpassfilter 525, wenn die Differenz über dem vorbestimmten Schwellenwert liegt, einen Wert weiter, der kleiner als die Differenz ist und der sich der Null nähert, wenn die Frequenz ansteigt. Das Tiefpassfilter 525 ermöglicht auf diese Weise, dass eine Verzögerung oder Latenz zwischen dem ersten Signal 510 und dem entschiedenen Signal 530 minimiert wird, wenn ein Versatz zwischen dem Signal 510 und dem Signal 520 korrigiert wird.
Bei einem oder mehreren Beispielen gibt das Tiefpassfilter 525 ein Signal aus, das eine skalierte Version des Eingabewerts ist, wobei die Eingabe die Differenz zwischen dem ersten Signal 510 und dem zweiten Signal 520 ist. Das Tiefpassfilter 525 skaliert den Eingabewert auf der Grundlage der Frequenz des Eingabewerts. Beispielsweise skaliert das Tiefpassfilter 525 den Eingabewert mit einem Skalierungsfaktor in dem Bereich [0, 1], und je langsamer die Frequenz des Eingabewerts ist, desto höher ist der Skalierungsfaktor. Wenn beispielsweise die Frequenz des Eingabewerts langsamer wird, nähert sich der Skalierungsfaktor der Eins, und wenn die Frequenz höher wird, nähert sich der Skalierungsfaktor der Null. Mathematisch erreicht der Skalierungsfaktor weder 1 noch 0; jedoch ist der Skalierungsfaktor zu einer ”Grenzfrequenz” hin im Wesentlichen 1. Nach dieser Frequenz wird der Skalierungsfaktor im Wesentlichen Null, wenn die Frequenz ansteigt. Folglich skaliert das Tiefpassfilter 525 die berechnete Differenz zwischen dem ersten Signal 510 und dem zweiten Signal 520 auf der Grundlage einer Frequenz der Differenz. Bei einem oder mehreren Beispielen verwendet das Tiefpassfilter 525 eine Nachschlagetabelle, die auf der Grundlage der Frequenz der Differenz einen Wert des Skalierungsfaktors bereitstellt, der verwendet werden soll. Der Skalierungsfaktor liegt innerhalb eines vorbestimmten Bereichs, etwa [0, 1] oder eines beliebigen anderen Bereichs.
Bei einem oder mehreren Beispielen wird der Versatz 515 berechnet, indem die Differenz beispielsweise mit einem vorbestimmten konstanten skalaren Wert skaliert wird, etwa mit 0,5. Der Versatz 515 wird von dem ersten Signal 510 subtrahiert und die Differenz wird als das Signal-Arb 530 ausgegeben.
Das Berechnen des Versatzes 515 verbessert das Motorsteuerungssystem 100, indem es konsistente Signale von beiden Controllern erzeugt. Ferner kann das EPS-System eine langsamere Kommunikation von Signalen zwischen den Controllern verwenden und eine langsamere Berechnung des Versatzes. Noch weiter ermöglicht die Entscheidung das Minimieren der Verzögerung, die in die Signale eingebracht wurde.
6 stellt das Motorsteuerungssystem 100 in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dar. Bei den Ausführungsformen, die durch 6 dargestellt sind, wird die Entscheidung für jedes der Eingabesignale und für die integrierenden Zustände der beiden Controller unabhängig ausgeführt. Jeder Controller weist einen entsprechenden Satz von Entscheidungsmodulen auf, die entsprechende Signale/Berechnungszustände entscheiden. Beispielsweise weist der Controller A 110 einen entsprechenden Satz aus einem Befehlsentscheidungsmodul 310A, einem Messwertentscheidungsmodul 310A, einem Entscheidungsmodul 330A für sonstige Eingaben, und einem Entscheidungsmodul 410A über einen integrierenden Zustand auf; und der Controller B 120 weist einen entsprechenden Satz aus einem Befehlsentscheidungsmodul 310B, einem Messwertentscheidungsmodul 310B, einem Entscheidungsmodul 330B für sonstige Eingaben und einem Entscheidungsmodul 410B über einen integrierenden Zustand auf. Die Entscheidungsmodule erzeugen jeweils entsprechende Entscheidungssignale, die von den Controllern verwendet werden, um die Ausgabe zu erzeugen. Beispielsweise erzeugt das Befehlsentscheidungsmodul 310A einen entschiedenen Befehl-Arb 312A und das Befehlsentscheidungsmodul 310B erzeugt einen entschiedenen Befehl-Arb 312B. Analog erzeugen entsprechende Entscheidungsmodule die entschiedenen Signale Messwert-Arb 314A–B und die Sonstigen-Arb 316A–B. Noch weiter erzeugen die Entscheidungsmodule 410A und 410B über einen integrierenden Zustand entsprechende entschiedene integrierende Zustände unter Verwendung des integrierenden Zustands A 318 und des integrierenden Zustands B 328. Der Prozess A 610 und der Prozess B 620 sind die Prozesse 210 und 220, die in 3 dargestellt sind, in diesem Fall ohne die Entscheidungs- und Regelungselemente (die in 3 gezeigt sind).
Mit Bezug nun auf 7 ist eine beispielhafte Ausführungsform eines Fahrzeugs 10, das ein Lenkungssystem 12 enthält, in Übereinstimmung mit einer oder mehreren Ausführungsformen dargestellt. Bei verschiedenen Ausführungsformen enthält das Lenkungssystem 12 ein Lenkrad 14, das mit einem Lenkwellensystem 16 gekoppelt ist, welches eine Lenksäule, eine Zwischenwelle und die notwendigen Gelenke enthält. Bei einer beispielhaften Ausführungsform ist das Lenkungssystem 12 ein EPS-System, das ferner eine Lenkungsunterstützungseinheit 18 enthält, die mit dem Lenkwellensystem 16 des Lenkungssystems 12 und mit Spurstangen 20, 22 des Fahrzeugs 10 gekoppelt ist. Alternativ kann die Lenkungsunterstützungseinheit 18 den oberen Abschnitt des Lenkwellensystems 16 mit dem unteren Abschnitt dieses Systems koppeln. Die Lenkungsunterstützungseinheit 18 enthält beispielsweise einen (nicht gezeigten) Lenkungsmechanismus mit einer Zahnstange und einem Ritzel, der durch das Lenkwellensystem 16 mit einem Lenkungsaktormotor 19 und einem Getriebe gekoppelt sein kann. Im Betrieb stellt der Lenkungsaktormotor 19, wenn ein Fahrzeugbediener das Lenkrad 14 dreht, die Unterstützung zum Bewegen der Spurstangen 20, 22 bereit, welche wiederum jeweilige Lenkungsachsschenkel 24, 26 bewegt, die mit jeweiligen Straßenrädern 28, 30 des Fahrzeugs 10 gekoppelt sind.
Wie in 7 gezeigt ist, enthält das Fahrzeug 10 ferner verschiedene Sensoren 31, 32, 33, welche beobachtbare Bedingungen des Lenkungssystems 12 und/oder des Fahrzeugs 10 detektieren und messen. Die Sensoren 31, 32, 33 erzeugen Sensorsignale auf der Grundlage der beobachtbaren Bedingungen. Bei einem Beispiel ist der Sensor 31 ein Drehmomentsensor, der ein von einem Fahrer eingegebenes Lenkraddrehmoment (HWT) erfasst, das von dem Bediener des Fahrzeugs 10 auf das Lenkrad 14 aufgebracht wird. Der Drehmomentsensor erzeugt auf dieser Grundlage ein Fahrerdrehmomentsignal. Bei einem anderen Beispiel ist der Sensor 32 ein Motorwinkel- und Geschwindigkeitssensor, der einen Drehwinkel sowie eine Drehgeschwindigkeit des Lenkungsaktormotors 19 erfasst. Bei noch einem weiteren Beispiel ist der Sensor 32 ein Lenkradpositionssensor, der eine Position des Lenkrads 14 erfasst. Der Sensor 33 erzeugt auf dieser Grundlage ein Lenkradpositionssignal.
Ein Steuerungsmodul 40 empfängt das eine oder die mehreren Sensorsignale, die von den Sensoren 31, 32, 33 eingegeben werden, und es kann andere Eingaben empfangen, etwa ein Fahrzeuggeschwindigkeitssignal 34. Das Steuerungsmodul 40 erzeugt ein Befehlssignal, um den Lenkungsaktormotor 19 des Lenkungssystems 12 auf der Grundlage von einer oder mehreren der Eingaben und ferner auf der Grundlage der Lenkungssteuerungssysteme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung zu steuern. Die Lenkungssteuerungssysteme und Verfahren der vorliegenden Offenbarung wenden eine Signalaufbereitung auf ein Steuerungssignal an, das verwendet werden kann, um Aspekte des Lenkungssystems 12 durch die Lenkungsunterstützungseinheit 18 zu steuern.
Das Motorsteuerungssystem 100 kann Teil des Lenkungssystems 12 sein, beispielsweise, wenn es von der Lenkungsunterstützungseinheit 18, von dem Steuerungsmodul 40 oder von einem beliebigen anderen Modul implementiert wird.
Die hier beschriebenen technischen Lösungen stellen eine Architektur zum Entscheiden über Eingaben und über einen integrierenden Zustand für eine Systemregelung in EPS-Systemen bereit, welche mehrere Controller verwenden. Die technischen Lösungen ermöglichen ferner eine Entscheidung über die Eingabesignale an die mehreren Controller, um konsistente Signale beizubehalten, während eine Verzögerung zwischen den Eingabesignalen minimiert wird. Entscheidungsmodelle, etwa Mittelwertbildung, gewichtete Mittelwertbildung, Durchreichen und dergleichen werden für die Eingabesignale und für die integrierenden Zustände der mehreren Controller in dem Motorsteuerungssystem verwendet. Die Entscheidung ermöglicht das Berechnen eines Versatzes in einem relativ langsamen Prozess.
Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen das Verbessern der Zuverlässigkeit eines elektrischen Servolenkungssystems, das zwei oder mehr Controller und eine integrierende Regelungsfunktion zu Redundanzzwecken verwendet. Die hier beschriebenen technischen Lösungen ermöglichen das Erzeugen von konsistenten Signalen, die in die mehreren Controller eingegeben werden, und das Entscheiden über Berechnungszwischenwerte, etwa einen integrierenden Zustand zwischen den mehreren Controllern, wodurch konsistente Ausgaben aus den Controllern ermöglicht werden. Die technischen Lösungen ermöglichen diese Ergebnisse mit Kosten, die geringer als bei typischen Herangehensweisen sind, indem sie eine langsamere Kommunikation von Signalen zwischen den Controllern und eine langsamere Berechnung eines Versatzes verwenden. Ein beispielhaftes Verfahren umfasst das Entscheiden über die Eingabesignale und über einen integrierenden Zustand für die integrierende Regelungsfunktion. Ferner ermöglichen die technischen Lösungen das Minimieren einer Verzögerung, die aufgrund der Entscheidung in die Eingabesignale eingebracht wird.
Die vorliegenden technischen Lösungen können ein System, ein Verfahren und/oder ein Computerprogrammprodukt bei jedem möglichen Detailniveau der technischen Integration sein. Das Computerprogrammprodukt kann ein computerlesbares Speichermedium (oder Medien) umfassen, das darin computerlesbare Programmanweisungen aufweist, um einen Prozessor dazu zu veranlassen, Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen auszuführen.
Das von einem Computer lesbare Speichermedium kann ein konkretes Gerät sein, das Anweisungen zur Verwendung durch eine Anweisungsausführungsvorrichtung festhalten und speichern kann. Das computerlesbare Speichermedium kann beispielsweise, aber ohne Einschränkung, eine elektronische Speichervorrichtung, eine magnetische Speichervorrichtung, eine optische Speichervorrichtung, eine elektromagnetische Speichervorrichtung, eine Halbleiterspeichervorrichtung oder eine beliebige geeignete Kombination aus den Vorstehenden sein. Eine nicht umfassende Liste von spezielleren Beispielen für das computerlesbare Speichermedium umfasst die folgenden: eine tragbare Computerdiskette, eine Festplatte, einen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (RAM), einen Festwertspeicher (ROM), einen löschbaren, programmierbaren Festwertspeicher (EPROM oder Flash-Speicher), einen statischen Speicher mit wahlfreiem Zugriff (SRAM), einen tragbaren Kompaktdisk-Festwertspeicher (CD-ROM), eine digitale versatile Disk (DVD), einen Speicherstick, eine Diskette, eine mechanisch codierte Vorrichtung, etwa Lochkarten oder erhöhte Strukturen in einer Rille, die darin aufgezeichnete Anweisungen aufweist, und eine beliebige geeignete Kombination aus den Vorstehenden. Ein computerlesbares Speichermedium darf, so wie es hier verwendet wird, nicht so aufgefasst werden, dass es aus transitorischen Signalen per se besteht, etwa aus Funkwellen oder anderen sich frei ausbreitenden elektromagnetischen Wellen, aus elektromagnetischen Wellen, die sich durch einen Wellenleiter oder andere Übertragungsmedien hindurch ausbreiten (z. B. Lichtimpulse, die durch ein Glasfaserkabel hindurchlaufen), oder aus elektrischen Signalen, die durch einen Draht hindurch übertragen werden.
Hier beschriebene von einem Computer lesbare Programmanweisungen können von einem computerlesbaren Speichermedium auf jeweilige Rechen/Verarbeitungsvorrichtungen oder auf einen externen Computer oder eine externe Speichervorrichtung über ein Netzwerk heruntergeladen werden, zum Beispiel über das Internet, über ein lokales Netzwerk, über ein Weitbereichsnetzwerk und/oder ein drahtloses Netzwerk. Das Netzwerk kann Kupferübertragungskabel, optische Übertragungsfasern, drahtlose Übertragung, Router, Firewalls, Switches, Gateway-Computer und/oder Edge-Server umfassen. Eine Netzwerkadapterkarte oder eine Netzwerkschnittstelle in jeder Rechen/Verarbeitungsvorrichtung empfängt von einem Computer lesbare Programmanweisungen aus dem Netzwerk und leitet die computerlesbaren Programmanweisungen zur Speicherung in einem computerlesbaren Speichermedium innerhalb der jeweiligen Rechen/Verarbeitungsvorrichtung weiter.
Computerlesbare Programmanweisungen zum Ausführen von Operationen der vorliegenden technischen Lösungen können Assembleranweisungen, Instruction-Set-Architeture-Anweisungen (ISA-Anweisungen), Maschinenanweisungen, maschinenabhängige Anweisungen, Mikrocode, Firmwareanweisungen, zustandseinstellende Daten, Konfigurationsdaten für integrierte Schaltungen oder entweder Sourcecode oder Objectcode sein, der in einer beliebigen Kombination aus einer oder mehreren Programmiersprachen geschrieben wurde, einschließlich einer objektorientierten Programmiersprache, wie etwa Smalltalk, C++ oder dergleichen und von prozeduralen Programmiersprachen, etwa der ”C”-Programmiersprache oder ähnlicher Programmiersprachen. Die computerlesbaren Programmanweisungen können vollständig auf dem Computer des Anwenders ausgeführt werden, teilweise auf dem Computer des Anwenders, als eigenständiges Softwarepaket, teilweise auf dem Computer des Anwenders und teilweise auf einem entfernten Computer, oder vollständig auf dem entfernten Computer oder Server. Bei letzterem Szenario kann der entfernte Computer mit dem Computer des Anwenders durch eine beliebige Art von Netzwerk verbunden sein, einschließlich eines lokalen Netzwerks (LAN) oder eines Weitbereichsnetzwerks (WAN), oder die Verbindung kann zu einem externen Computer hergestellt werden (zum Beispiel durch das Internet unter Verwendung eines Internet Service Providers). In einigen Ausführungsformen können elektronische Schaltungen, die beispielsweise programmierbare logische Schaltungen, im Feld programmierbare Gatearrays (FPGA) oder programmierbare Logic Arrays (PLA) umfassen, die computerlesbaren Programmanweisungen ausführen, indem sie Zustandsinformationen der computerlesbaren Programmanweisungen verwenden, um die elektronische Schaltung zu personalisieren, um Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen auszuführen.
Aspekte der vorliegenden technischen Lösungen werden hier mit Bezug auf Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder Blockdiagramme von Verfahren, Vorrichtungen (Systemen) und Computerprogrammprodukten in Übereinstimmung mit Ausführungsformen der technischen Lösungen beschrieben. Es versteht sich, dass jeder Block der Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder Blockdiagramme und Kombinationen aus Blöcken in den Flussdiagrammveranschaulichungen und/oder Blockdiagrammen durch computerlesbare Programmanweisungen implementiert werden können.
Diese computerlesbaren Programmanweisungen können für einen Prozessor eines Universalcomputers, eines Spezialcomputers oder für eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung bereitgestellt werden, um eine Maschine derart zu erzeugen, dass die Anweisungen, welche über den Prozessor des Computers oder über die andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung ausgeführt werden, Mittel zum Implementieren der Funktionen/Handlungen erzeugen, die in dem Block oder den Blöcken des Flussdiagramms und/oder des Blockdiagramms beschrieben sind. Diese computerlesbaren Programmanweisungen können auch in einem computerlesbaren Speichermedium gespeichert sein, das einen Computer, eine programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung und/oder andere Vorrichtungen so lenken kann, dass sie auf eine spezielle Weise funktionieren, etwa dass das computerlesbare Speichermedium, das darin gespeicherte Anweisungen aufweist, einen Produktionsartikel umfasst, der Anweisungen enthält, welche Aspekte der Funktion/Handlung implementieren, die in dem Block oder den Blöcken des Flussdiagramms und/oder des Blockdiagramms beschrieben sind.
Die computerlesbaren Programmanweisungen können auch auf einen Computer, eine andere programmierbare Datenverarbeitungsvorrichtung oder eine andere Vorrichtung geladen werden, um zu veranlassen, dass eine Reihe von Operationsschritten auf dem Computer, auf der anderen programmierbaren Vorrichtung oder auf der anderen Vorrichtung ausgeführt werden, um einen computerimplementierten Prozess zu erzeugen, so dass die Anweisungen, die auf dem Computer, auf der anderen programmierbaren Vorrichtung oder auf der anderen Vorrichtung ausgeführt werden, die Funktionen/Handlungen implementieren, die in dem Block oder in den Blöcken des Flussdiagramms und/oder des Blockdiagramms beschrieben sind.
Die Flussdiagramme und Blockdiagramme in den Figuren veranschaulichen die Architektur, Funktionalität und Betriebsweise von möglichen Implementierungen von Systemen, Verfahren und Computerprogrammprodukten in Übereinstimmung mit verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden technischen Lösungen. Diesbezüglich kann jeder Block in dem Flussdiagramm oder den Blockdiagrammen ein Modul, ein Segment oder einen Teil von Anweisungen repräsentieren, welche ein oder mehrere ausführbare Anweisungen umfassen, um die beschriebenen logischen Funktionen zu implementieren. In einigen alternativen Implementierungen können die in den Blöcken angegebenen Funktionen in einer anderen Reihenfolge als in den Figuren angegeben auftreten. Beispielsweise können zwei nacheinander gezeigte Blöcke in der Tat im Wesentlichen gleichzeitig ausgeführt werden oder die Blöcke können in Abhängigkeit von der betroffenen Funktionalität manchmal in der umgekehrten Reihenfolge ausgeführt werden. Außerdem wird darauf hingewiesen, dass jeder Block der Blockdiagramme und/oder der Flussdiagrammveranschaulichung und Kombinationen von Blöcken in den Blockdiagrammen und/oder der Flussdiagrammveranschaulichung durch spezialisierte hardwarebasierte Systeme implementiert werden kann/können, welche die angegebenen Funktionen oder Handlungen ausführen, oder Kombinationen aus spezieller Hardware und Computeranweisungen ausführen.
Eine zweite Aktion kann so beschrieben werden, dass sie ”in Ansprechen auf” eine erste Aktion erfolgt, unabhängig davon, ob die zweite Aktion direkt oder indirekt aus der ersten Aktion resultiert. Die zweite Aktion kann zu einem wesentlich späteren Zeitpunkt als die erste Aktion stattfinden und dennoch in Ansprechen auf die erste Aktion erfolgen. Analog kann die zweite Aktion in Ansprechen auf die erste Aktion stattfinden, auch wenn zwischen der ersten Aktion und der zweiten Aktion dazwischenkommende Aktionen stattfinden, und auch wenn eine oder mehrere der dazwischenkommenden Aktionen direkt veranlassen, dass die zweite Aktion ausgeführt wird. Beispielsweise kann eine zweite Aktion in Ansprechen auf eine erste Aktion erfolgen, wenn die erste Aktion einen Merker setzt und eine dritte Aktion später die zweite Aktion immer dann einleitet, wenn der Merker gesetzt ist.
Zur Klarstellung der Verwendung und um hiermit eine Nachricht für die Öffentlichkeit bereitzustellen, sind die Ausdrücke ”mindestens einer von <A>, <B>, ... und <N>” oder ”mindestens einer von <A>, <B>, ... <N>, oder Kombinationen daraus” oder ”<A>, <B>, ... und/oder <N>” in der weitesten möglichen Bedeutung aufzufassen, wodurch beliebige andere implizite Definitionen hierin vorstehend oder nachstehend überschrieben werden, sofern nicht das Gegenteil explizit ausgedrückt ist, und bedeuten, dass ein oder mehrere Elemente aus der Gruppe gewählt werden, die A, B, ... und N umfasst. Mit anderen Worten bedeuten die Ausdrücke eine beliebige Kombinationen aus einem oder mehreren der Elemente A, B, ... oder N einschließlich eines beliebigen Elements für sich alleine oder das eine Element in Kombination mit einem oder mehreren der anderen Elemente, welche außerdem in Kombination zusätzliche Elemente umfassen können, die nicht aufgeführt sind.
Außerdem ist festzustellen, dass beliebige Module, Einheiten, Komponenten, Server, Computer, Endgeräte oder Vorrichtungen, die hier als Beispiel angegeben wurden, welche Anweisungen ausführen, computerlesbare Medien enthalten oder anderweitig Zugriff darauf haben können, etwa Speichermedien, Computerspeichermedien oder Datenspeichervorrichtungen (entfernbare und/oder nicht entfernbare) wie zum Beispiel magnetische Scheiben, optische Scheiben oder Bänder. Computerspeichermedien können flüchtige und nichtflüchtige, entfernbare und nicht entfernbare Medien enthalten, die in beliebigen Verfahren oder beliebigen Technologien zum Speichern von Informationen implementiert sind, etwa computerlesbare Anweisungen, Datenstrukturen, Programmmodule oder andere Daten. Derartige Computerspeichermedien können Teil der Vorrichtung sein oder für diese zugänglich oder mit dieser verbindbar. Alle hier beschriebenen Anwendungen oder Module können unter Verwendung von computerlesbaren/ausführbaren Anweisungen implementiert werden, welche durch diese computerlesbaren Medien gespeichert oder anderweitig vorgehalten werden können.
Obwohl die technischen Lösungen im Detail in Verbindung mit nur einer begrenzten Anzahl von Beispielen beschrieben wurden, versteht es sich leicht, dass die technischen Lösungen nicht auf diese offenbarten Beispiele begrenzt sind. Stattdessen können die technischen Lösungen modifiziert werden, um eine beliebige Anzahl von Variationen, Veränderungen, Substitutionen oder äquivalenten Anordnungen aufzunehmen, die hier im Vorstehenden nicht beschrieben wurden, welche aber mit dem Geist und dem Umfang der technischen Lösungen übereinstimmen. Obwohl verschiedene Beispiele der technischen Lösungen beschrieben worden sind, ist außerdem zu verstehen, dass Aspekte der technischen Lösungen nur einige der beschriebenen Beispiele enthalten können. Folglich dürfen die technischen Lösungen nicht so aufgefasst werden, dass sie auf die vorstehende Beschreibung begrenzt sind.

Claims

Motorsteuerungssystem, umfassend: einen ersten Controller; einen zweiten Controller; ein erstes Entscheidungsmodul, das dem ersten Controller zugeordnet ist, wobei das erste Entscheidungsmodul ausgestaltet ist, um ein erstes entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage eines ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und eines zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird, zu erzeugen, wobei das erste entschiedene Eingabesignal von dem ersten Controller verwendet wird, um eine erste Steuerungsausgabe zu erzeugen; und ein zweites Entscheidungsmodul, das dem zweiten Controller zugeordnet ist, wobei das zweite Entscheidungsmodul ausgestaltet ist, um ein zweites entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage des ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und des zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird, zu erzeugen, wobei das zweite entschiedene Eingabesignal von dem zweiten Controller verwendet wird, um eine zweite Steuerungsausgabe zu erzeugen.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, ferner umfassend: einen ersten Motor, der ausgestaltet ist, um ein erstes Drehmoment in Ansprechen auf das Empfangen der ersten Steuerungsausgabe zu erzeugen; und einen zweiten Motor, der ausgestaltet ist, um ein zweites Drehmoment in Ansprechen auf das Empfangen der zweiten Steuerungsausgabe zu erzeugen.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 2, wobei das erste Drehmoment und das zweite Drehmoment auf eine Welle aufgebracht werden, die von dem ersten Motor und dem zweiten Motor betätigt wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das erste Eingabesignal ein erster Befehl ist, der an den ersten Controller geleitet wird, und das zweite Eingabesignal ein zweiter Befehl ist, der an den zweiten Controller geleitet wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das erste Eingabesignal ein erster Messwert ist, der an den ersten Controller geleitet wird, und das zweite Eingabesignal ein zweiter Messwert ist, der an den zweiten Controller geleitet wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei der erste Messwert von einem ersten Sensor empfangen wird, der Teil eines ersten Regelungssystems des ersten Controllers ist, und der zweite Messwert von einem zweiten Sensor empfangen wird, der Teil eines zweiten Regelungssystems des zweiten Controllers ist.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 5, wobei der erste Messwert von einem Sensor zu einem ersten Zeitpunkt gemessen wird und der zweite Messwert von dem Sensor zu einem zweiten Zeitpunkt gemessen wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das erste Eingabesignal ein integrierender Zustand des ersten Controllers ist und das zweite Eingabesignal ein integrierender Zustand des zweiten Controllers ist.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das erste Entscheidungsmodul ausgestaltet ist, um das erste entschiedene Signal zu berechnen, indem ein Versatz von dem ersten Eingabesignal subtrahiert wird, wobei der Versatz auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem ersten Eingabesignal und dem zweiten Eingabesignal berechnet wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 9, wobei das erste Entscheidungsmodul ferner ausgestaltet ist, um einen Wert des Versatzes für Differenzen zu minimieren, die sich mit Frequenzen über einem vorbestimmten Schwellenwert verändern, indem der Versatz auf der Grundlage der Frequenz des Versatzes skaliert wird, bevor der Versatz von dem ersten Eingabesignal subtrahiert wird.
Motorsteuerungssystem nach Anspruch 1, wobei das zweite Entscheidungsmodul einen Versatz von dem zweiten Eingabesignal subtrahiert, wobei der Versatz auf der Grundlage einer Differenz zwischen dem zweiten Eingabesignal und dem ersten Eingabesignal berechnet wird.
Verfahren zum Betreiben eines Motorsteuerungssystems, das zwei oder mehr Controller enthält, wobei das Verfahren umfasst, dass: von einem ersten Entscheidungsmodul, das einem ersten Controller zugeordnet ist, ein erstes entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage eines ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und eines zweiten Eingabesignals, das an einen zweiten Controller geleitet wird, berechnet wird; von dem ersten Controller eine erste Steuerungsausgabe unter Verwendung des ersten entschiedenen Eingabesignals erzeugt wird; von einem zweiten Entscheidungsmodul, das dem zweiten Controller zugeordnet ist, ein zweites entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage des ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und des zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird, berechnet wird; und von dem zweiten Controller eine zweite Steuerungsausgabe unter Verwendung des zweiten entschiedenen Eingabesignals erzeugt wird.
Elektrisches Servolenkungssystem, umfassend: einen ersten Motor, der ausgestaltet ist, um ein erstes Unterstützungsdrehmoment zu erzeugen; einen zweiten Motor, der ausgestaltet ist, um ein zweites Unterstützungsdrehmoment zu erzeugen; einen ersten Controller zum Erzeugen einer ersten Steuerungsausgabe für den ersten Motor unter Verwendung eines Regelkreises zum Erzeugen des ersten Unterstützungsdrehmoments; einen zweiten Controller zum Erzeugen einer zweiten Steuerungsausgabe für den zweiten Motor unter Verwendung eines Regelkreises zum Erzeugen des zweiten Unterstützungsdrehmoments; ein erstes Entscheidungsmodul, das dem ersten Controller zugeordnet ist, wobei das erste Entscheidungsmodul ausgestaltet ist, um ein erstes entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage eines ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und eines zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird, zu erzeugen, wobei das erste entschiedene Eingabesignal von dem ersten Controller verwendet wird, um die erste Steuerungsausgabe zu erzeugen; und ein zweites Entscheidungsmodul, das dem zweiten Controller zugeordnet ist, wobei das zweite Entscheidungsmodul ausgestaltet ist, um ein zweites entschiedenes Eingabesignal auf der Grundlage des ersten Eingabesignals, das an den ersten Controller geleitet wird, und des zweiten Eingabesignals, das an den zweiten Controller geleitet wird, zu erzeugen, wobei das zweite entschiedene Eingabesignal von dem zweiten Controller verwendet wird, um eine zweite Steuerungsausgabe zu erzeugen.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 13, wobei: das erste Eingabesignal einen ersten Eingabebefehl an den ersten Controller und/oder einen Messwert, der von dem ersten Controller empfangen wird, umfasst, und das zweite Eingabesignal einen zweiten Eingabebefehl an den zweiten Controller und/oder einen Messwert, der von dem zweiten Controller empfangen wird, umfasst.
Elektrisches Servolenkungssystem nach Anspruch 13, wobei das erste Eingabesignal ein integrierender Zustand des ersten Controllers ist und das zweite Eingabesignal ein integrierender Zustand des zweiten Controllers ist.