DE102023123088A1

DE102023123088A1 - Systeme und verfahren zur schätzung einer motorgeschwindigkeit

Info

Publication number: DE102023123088A1
Application number: DE102023123088.3A
Authority: DE
Inventors: Nicholas Gizinski; Julie A. Kleinau; Ashish Verma
Original assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Current assignee: Steering Solutions IP Holding Corp
Priority date: 2022-09-04
Filing date: 2023-08-28
Publication date: 2024-03-07
Also published as: CN117650734A; US20240079980A1

Abstract

Ein Verfahren zur Bestimmung der Motorgeschwindigkeit umfasst das Empfangen von Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist, wobei die Motorsensordaten eine Vielzahl von Motorsensormessungen und jeweiligen Zeitwerten umfassen; das Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwerts auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung; das Erzeugen eines ersten Verstärkungswerts, eines zweiten Verstärkungswerts und eines dritten Verstärkungswerts, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt wird; und das Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage mindestens einer Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.

Description

TECHNISCHES GEBIET
Diese Offenbarung bezieht sich auf die Steuerung von Elektromotoren und insbesondere auf Systeme und Verfahren zur Bereitstellung eines Motorgeschwindigkeitsbeobachters mit schneller Schleife.
HINTERGRUND
Fahrzeuge wie Pkw, Lkw, Sportnutzfahrzeuge, Crossover, Minivans, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge, Geländefahrzeuge, Freizeitfahrzeuge oder andere geeignete Fahrzeuge verfügen über ein Lenksystem, etwa ein elektronisches Servolenkungssystem (EPS-System), ein Steer-by-Wire-Lenksystem (SbW-Lenksystem), ein hydraulisches Lenksystem oder ein anderes geeignetes Lenksystem. Das Lenksystem ist so konfiguriert, dass es verschiedene Aspekte der Lenkung eines Fahrzeugs steuert.
Typischerweise können solche Lenksysteme einen oder mehrere Elektromotoren enthalten oder verwenden, wie z. B. einen oder mehrere Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) oder andere geeignete Motoren oder elektrische Maschinen. Eine Regelung des Motorstroms ist in der Regel wichtig für die Erzeugung eines Drehmoments an einer Motorwelle eines Elektromotors. Für die Regelung von Motorwicklungsströmen sind in der Regel genaue Winkelmessungen und Phasenstrommessungen erforderlich. Die Phasenstrom- und Winkelmessungen können verwendet werden, um einen dreiphasigen Wechselstrom (AC) durch eine mathematische Transformation (z. B. eine Park-Clark-Transformation) in eine Gleichstromdarstellung (DC) umzuwandeln. Darüber hinaus kann die Winkelmessung verwendet werden, um eine Rotorgeschwindigkeit des Motors zu schätzen.
ZUSAMMENFASSUNG
Diese Offenbarung bezieht sich allgemein auf eine Steuerung von Elektromotoren.
Ein Aspekt der offengelegten Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bestimmung der Motorgeschwindigkeit. Das Verfahren umfasst das Empfangen von Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist, wobei die Motorsensordaten eine Vielzahl von Motorsensormessungen und jeweilige Zeitwerte umfassen; das Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwertes auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung; das Erzeugen eines ersten Verstärkungswertes, eines zweiten Verstärkungswertes und eines dritten Verstärkungswertes, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt wird; und das Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
Ein weiterer Aspekt der offengelegten Ausführungsformen umfasst ein System zur Bestimmung der Motorgeschwindigkeit. Das System umfasst einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen zum: Empfangen von Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist, wobei die Motorsensordaten eine Vielzahl von Motorsensormessungen und entsprechende Zeitwerte umfassen; Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwertes auf der Grundlage der entsprechenden Zeitwerte für jede Motorsensormessung; Erzeugen eines ersten Verstärkungswertes, eines zweiten Verstärkungswertes und eines dritten Verstärkungswertes, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt wird; und Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
Ein weiterer Aspekt der offengelegten Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung der Motorgeschwindigkeit. Die Vorrichtung umfasst einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen zum: Empfangen von Motorwinkeldaten von mindestens einem Motorwinkel[sensor], der einem Elektromotor zugeordnet ist, der einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet ist, wobei die Motorwinkeldaten eine Vielzahl von Motorwinkelmessungen und entsprechende Zeitwerte enthalten; Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwertes basierend auf den entsprechenden Zeitwerten für jede Motorsensormessung; Erzeugen eines ersten Verstärkungswerts, eines zweiten Verstärkungswerts und eines dritten Verstärkungswerts, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt wird und der zweite Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des ersten Verstärkungswerts und des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt wird; und Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage mindestens einer Motorwinkelmessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
Diese und andere Aspekte der vorliegenden Offenbarung werden in der folgenden detaillierten Beschreibung der Ausführungsformen, den beigefügten Ansprüchen und den begleitenden Figuren offenbart.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die Offenbarung wird am besten anhand der folgenden detaillierten Beschreibung verstanden, wenn sie in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen gelesen wird. Es wird betont, dass gemäß gängiger Praxis die verschiedenen Merkmale in den Zeichnungen nicht maßstabsgetreu sind. Im Gegenteil, die Abmessungen der verschiedenen Merkmale sind zur Verdeutlichung willkürlich vergrößert oder verkleinert.

1 zeigt allgemein ein Fahrzeug gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
2 zeigt allgemein ein Überlernen-Schutzsystem gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
3A ist ein Diagramm, das allgemein eine Verschiebung von Phasenkriterien gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt.
3B zeigt ein Diagramm, das allgemein eine Verschiebung von Größenkriterien gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.
4 zeigt allgemein ein Blockdiagramm eines Beobachters mit unregelmäßiger Abtastgeschwindigkeit im Delta-Zeit-Mittelwert gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung.
5 ist ein Flussdiagramm, das allgemein ein Verfahren zur Schätzung der Motorgeschwindigkeit gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung veranschaulicht.

DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
Die folgende Diskussion bezieht sich auf verschiedene Ausführungsformen der Offenbarung. Obwohl eine oder mehrere dieser Ausführungsformen bevorzugt sein können, sollen die offengelegten Ausführungsformen nicht als Einschränkung des Umfangs der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, interpretiert oder anderweitig verwendet werden. Darüber hinaus wird der Fachmann verstehen, dass die folgende Beschreibung über eine breite Anwendung verfügt, und dass die Erörterung einer beliebigen Ausführungsform nur als beispielhaft für diese Ausführungsform gedacht ist und nicht bedeuten soll, dass der Umfang der Offenbarung, einschließlich der Ansprüche, auf diese Ausführungsform beschränkt ist.
Wie beschrieben, verfügen Fahrzeuge wie Pkw, Lkw, Sportnutzfahrzeuge, Crossover, Minivans, Wasserfahrzeuge, Flugzeuge, Geländefahrzeuge, Freizeitfahrzeuge oder andere geeignete Fahrzeuge über ein Lenksystem wie etwa ein elektronisches Servolenkungssystem (EPS-System), ein Steer-by-Wire-Lenksystem (SbW), ein hydraulisches Lenksystem oder ein anderes geeignetes Lenksystem. Das Lenksystem ist so konfiguriert, dass es verschiedene Aspekte der Lenkung eines Fahrzeugs steuert.
Typischerweise können solche Lenksysteme einen oder mehrere Elektromotoren enthalten oder verwenden, wie z. B. einen oder mehrere Permanentmagnet-Synchronmotoren (PMSM) oder andere geeignete Motoren oder elektrische Maschinen. Eine Regelung des Motorstroms ist in der Regel wichtig für die Erzeugung eines Drehmoments an einer Motorwelle des Elektromotors. Für die Regelung von Motorwicklungsströmen sind in der Regel genaue Winkelmessungen und Phasenstrommessungen erforderlich. Die Phasenstrom- und Winkelmessungen können verwendet werden, um einen dreiphasigen Wechselstrom (AC) durch eine mathematische Transformation (z. B. eine Park-Clark-Transformation) in eine Gleichstromdarstellung (DC) umzuwandeln. Darüber hinaus kann die Winkelmessung verwendet werden, um eine Rotorgeschwindigkeit des Motors zu schätzen.
Die vom Motor erzeugte Gegen-EMK kann eine Störung für einen zugehörigen Stromregler darstellen. Typische Ansätze zur Abschwächung der Auswirkungen einer solchen Störung auf die Stromregelung sind: erstens die Erhöhung der Regelbandbreite (z. B. Regelverstärkungen), zweitens die Verwendung einer Zustandsrückkopplung, und drittens die Anwendung eines Vorwärtskopplungssteuerungsansatzes parallel zur Regelung zur Kompensation. Der erste und der zweite Ansatz sind jedoch beide anfällig für eine Ausbreitung eines erhöhten Strommessungsrauschens durch den Regler. Eine Erhöhung der Verstärkungen bei diesen beiden Ansätzen verbessert im Allgemeinen die Störungsunterdrückung, allerdings zu den oben genannten Kosten.
Der Vorwärtskopplungsansatz kann einen linearen Regressionsansatz beinhalten, der in einer Schleifenausführungsrate mit 2 Millisekunden arbeitet, während Winkel- und Zeitabtastungen in der 62,5-Mikrosekunden-Schleife erfolgen. Ein Vorteil des Betriebs dieser Funktion in der 2-Millisekunden-Schleife besteht darin, dass für die Berechnung eines Geschwindigkeitssignals deutlich weniger Mikroprozessorbandbreite benötigt wird. Ein Nachteil dieses Konzepts ist jedoch, dass es eine vordefinierte Bandbreite und keine Abstimmungsmöglichkeiten aufweist.
Dementsprechend können Systeme und Verfahren, wie die hier beschriebenen, die so konfiguriert sind, dass sie einen Geschwindigkeitsbeobachter mit schneller Schleife bereitstellen, wünschenswert sein. In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie einen Geschwindigkeitsbeobachter und/oder -schätzer mit schneller Schleife (z. B. eine 62,5-Mikrosekunden-Schleife oder eine andere geeignete Schleife) erzeugen, der so abgestimmt werden kann, dass er alle internen Spezifikationen erfüllt und die Fähigkeit verbessert, Störungen der Motorsteuerung abzuweisen und das Ansprechverhalten des EPS-Systems effektiv zu verbessern.
In einigen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie eine Schleife mit schneller Ausführungsrate verwenden, die einen Beobachter zweiter Ordnung mit Schwankungskompensation verwendet. Der Beobachter zweiter Ordnung (der z. B. eine kontinuierliche Zeitübertragungsfunktion des Beobachters zweiter Ordnung umfasst) kann wie folgt definiert sein: $H (s) = \frac{k_{b} s}{s^{2} + k_{a} s + k_{b}} w o b e i k_{b} \in R^{+} & k_{a} \in R^{+}$
Die Verstärkungen in der vorstehenden Übertragungsfunktion werden anhand von zwei Kriterien berechnet, die wie folgt definiert sind: $\ddot{U} bergangsfrequenz, wobei ∠ \frac{\hat{Ω} (ω_{P h l a g})}{Ω (ω_{P h l a g})} = - \frac{π}{4}$
$| \frac{\hat{Ω} (ω)}{Ω (ω)} | \leq X d B$
Sowohl die Amplitude X dB als auch die Übergangsfrequenz ω_PhLag können je nach Anwendung einstellbar sein, um das gewünschte EPS-Systemverhalten zu erreichen. 3A und 3B veranschaulichen allgemein die Kriterien für die Ermittlung geeigneter Verstärkungen für den Beobachter. Die Herleitung für die Verstärkungen kann wie folgt definiert sein: $k_{b} = \frac{- k_{a} ω_{c f}}{t a n (ω_{c f})} + ω_{c f}^{2}$
$\begin{array}{l} 10^{(\frac{G}{10})} k_{a}^{4} + \frac{4 * 10^{(\frac{G}{10})} ω_{c f}}{tan (ω_{c f})} k_{a}^{3} + 4 (\frac{1}{{tan}^{2} (ω_{c f})} - 10^{(\frac{G}{10})}) ω_{c f}^{2} k_{a}^{2} - \frac{8 ω_{c f}^{3}}{tan (ω_{c f})} k_{a} \\ + 4 ω_{c f}^{4} = 0 \end{array}$
Wie gezeigt, gibt es eine Vielzahl (z. B. vier) von Lösungen für k_a. k_a ∈ R⁺ zeigt an, dass alle Lösungen, die negativ sind, nicht berücksichtigt werden. Zusätzlich oder alternativ können alle positiven Lösungen mit Hilfe eines Bode-Diagramms bewertet werden und die entsprechenden Verstärkungen, die einen gewünschten Frequenzgang ergeben, können ausgewählt werden.
Eine diskrete Darstellung der vorstehenden kontinuierlichen Übertragungsfunktion mit Pol-Null-Anpassung kann wie folgt definiert sein: $H (z) = k_{S c l} (\frac{z^{- 1} - z^{- 2}}{1 - k_{g} z^{- 1} + k_{e p} z^{- 2}})$
Wobei die entsprechenden Verstärkungen berechnet werden gemäß: $k_{S c l} = \frac{k_{b} (e^{(- T \frac{k_{a} - \sqrt{k_{a}^{2} - 4 k_{b}}}{2})} - e^{(- T \frac{k_{a} + \sqrt{k_{a}^{2} - 4 k_{b}}}{2})})}{(\sqrt{k_{a}^{2} - 4 k_{b}})}$
$\begin{array}{l} k_{g} = e^{(- T \frac{k_{a} - \sqrt{k_{a}^{2} - 4 k_{b}}}{2})} + e^{(- T \frac{k_{a}^{2} + \sqrt{k_{a}^{2} - 4 k_{b}}}{2})} \\ k_{e p} = e^{- T k_{a}} \end{array}$
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie den diskreten Geschwindigkeitsbeobachter verwenden, um als Reaktion auf eine unregelmäßige Ausführungsrate eine Sprungantwort zu liefern (z. B. eine unregelmäßige Abtastung, bei der die Zeitintervalle, t₁ ≠ t₂ ≠ t₃ .... ≠ t_n, unregelmäßig sind).
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie negative Auswirkungen, die die unregelmäßige Ausführungsrate auf den Geschwindigkeitsbeobachter hat, verringern oder beseitigen. Die Geschwindigkeit kann ein äußerst kritisches Signal für verschiedene Fahrzeug- oder andere Softwarefunktionen (z. B. einschließlich fahrzeugbezogener und nicht fahrzeugbezogener Software) sein. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie Rauschen eines der Geschwindigkeit zugeordneten Signals reduzieren oder eliminieren. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie das durch die unregelmäßige Ausführungsrate induzierte Rauschen abschwächen. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie jede der Verstärkungen für die diskrete Übertragungsfunktion als Funktion der Zeit delta t_n schätzen, was wie folgt definiert sein kann: $\tilde{k_{g}} ({\bar{T}}_{s}, T_{s N o m}),$
$\tilde{k_{e p}} (\bar{T_{s}}, T_{s N o m}), u n d$
$\tilde{k_{S c l}} (\bar{T_{s}}, T_{s N o m}) .$
Die diskrete Übertragungsfunktion mit den als Funktion der Zeit delta t_n bestimmten Verstärkungen kann wie folgt definiert sein: $H (z, t_{n}) = \tilde{k_{S c l}} (t_{n}, T_{s N o m}) (\frac{z^{- 1} - z^{- 2}}{1 - \tilde{k_{g}} (t_{n}, T_{s N o m}) z^{- 1} + \tilde{k_{e p}} (t_{n}, T_{s N o m}) z^{- 2}})$
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie eine bestimmte Anzahl von Mikroprozessoroperationen und die Gesamtbelastung des Mikroprozessors wie folgt verringern: $\begin{array}{l} \tilde{k_{g}} (t_{n}, T_{s N o m}) = (t_{n} - T_{s N o m}) Δ k_{g} + k_{g}, \\ w o b e i Δ k_{S c i} = \frac{k_{b} ((\frac{k_{a}}{2} + \frac{{(k_{a}^{2} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}}}{2}) e^{- \frac{T_{s} (k_{a} + {(k_{a}^{2} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}})}{2}} - (\frac{k_{a}}{2} - \frac{{(k_{a}^{2} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}}}{2}) e^{- \frac{T s (k_{a} - {(k_{a}^{2} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}})}{2}})}{{(k_{a} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}}} \end{array}$
$w o b e i Δ k_{g} = - (\frac{k_{a}}{2} + \frac{{(k_{a}^{2} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}}}{2}) e^{(\frac{T_{s N o m} (k_{a} + {(k_{a}^{2} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}})}{2})} - (\frac{k_{a}}{2} - \frac{{(k_{a}^{2} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}}}{2}) e^{(\frac{T_{s N o m} (k_{a} - {(k_{a}^{2} - 4 k_{b})}^{\frac{1}{2}})}{2})}$
$\tilde{k_{e p}} (t_{n}, T_{s N o m}) = (t_{n} - T_{s N o m}) Δ k_{e p} + k_{e p},$
$w o b e i Δ k_{e p} = - k_{a} e^{(- T_{s N o m} k_{a})}$
In einigen Ausführungsformen kann eine Gesamtzahl der Rechenoperationen für den Geschwindigkeitsbeobachter, einschließlich der Abschwächung der unregelmäßigen Ausführung, eine beliebige geeignete Anzahl von Additionsoperationen (z. B. fünf Additionsoperationen oder eine andere geeignete Anzahl von Additionsoperationen) und eine beliebige geeignete Anzahl von Multiplikationsoperationen (z. B. sieben Multiplikationsoperationen oder eine andere geeignete Anzahl von Multiplikationsoperationen) umfassen.
Zusätzlich oder alternativ, wie in 4 dargestellt, können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie eine Modifikation zur weiteren Verbesserung der Abschwächungsstrategie durchführen. Beispielsweise können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass ein Delta-Zeitmittelwert zur Schätzung der Geschwindigkeitsbeobachterverstärkungen verwendet wird. Dies kann dazu führen, dass die Gesamtzahl der Additionsoperationen steigt (z. B. auf sechs Additionsoperationen oder eine andere geeignete Anzahl von Additionsoperationen) und die Gesamtzahl der Multiplikationsoperationen steigt (z. B. auf acht Multiplikationsoperationen oder eine andere geeignete Anzahl von Multiplikationsoperationen).
Wie allgemein dargestellt, können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie eine Vielzahl von Motorwinkelmessungen 202 empfangen, die in unregelmäßigen Zeitintervallen 204 gemessen werden. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie einen durchschnittlichen Zeitwert 206 (z. B. einen Mittelwert oder eine andere geeignete Funktion) auf der Grundlage jedes der Zeitwerte bestimmen, die dem unregelmäßigen Zeitintervall 204 zugeordnet sind. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie die Geschwindigkeitsbeobachterverstärkungen 208 auf der Grundlage des durchschnittlichen Zeitwerts 206 und eines normalisierten durchschnittlichen Zeitwerts bestimmen.
Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie eine Motorgeschwindigkeitsberechnung 210 auf der Grundlage eines oder mehrerer der Motorwinkelmessungen 202, der Geschwindigkeitsbeobachterverstärkungen 208 und eines oder mehrerer zuvor berechneter Motorgeschwindigkeitswerte 212 (z. B. während einer zuvor durchgeführten Iteration der Motorgeschwindigkeitsberechnung 210) durchführen. In einigen Ausführungsformen können, wenn ein zuvor berechneter Motorgeschwindigkeitswert nicht verfügbar ist, die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie einen Standard- oder Grundlinienmotorgeschwindigkeitswert anstelle der zuvor berechneten Motorgeschwindigkeitswerte verwenden (z. B. kann dieser jeden geeigneten Motorgeschwindigkeitswert umfassen). Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie einen geschätzten Motorgeschwindigkeitswert 214 ausgeben.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie den Beobachter zweiter Ordnung mit Abschwächung der unregelmäßigen Abtastung verwenden, der so abgestimmt sein kann, dass er das gewünschte Systemverhalten erfüllt, den Rauschbeitrag aufgrund der unregelmäßigen Ausführungsrate mindert und/oder die Anzahl der Mikroprozessoroperationen minimiert.
In einigen Ausführungsformen können die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie ein diskretes Äquivalent eines Zweizustands-Luenberger-Beobachters mit Pol-Null-Anpassung bereitstellen. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie das mit einem unregelmäßigen Abtast- und/oder Ausführungsschleifenintervall verbundene Schwanken kompensieren. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie eine verbesserte Phasenverstärkungsplanung ermöglichen.
In einigen Ausführungsformen können die hier beschriebenen Systeme und Verfahren so konfiguriert sein, dass sie Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor empfangen, der einem Elektromotor zugeordnet ist. Die Motorsensordaten können eine Vielzahl von Motorsensormessungen und jeweilige Zeitwerte (z. B. entsprechend einer unregelmäßigen Abtast- oder Ausführungsrate) umfassen. Die Motorsensordaten können Motorwinkeldaten enthalten, die eine Vielzahl von Motorwinkelmessungen umfassen, oder andere geeignete Daten, die andere geeignete Messungen umfassen. Der Motorsensor kann einen Motorwinkelsensor, einen Motorpositionssensor und/oder einen anderen geeigneten Sensor umfassen, der dem Elektromotor zugeordnet ist. Der Elektromotor kann ein beliebiger geeigneter Motor sein, einschließlich eines PMSM oder eines anderen geeigneten Motors. Der Elektromotor kann jeder geeigneten Anwendung zugeordnet sein, einschließlich einem Fahrzeugbetrieb. So kann der Elektromotor beispielsweise einem Lenksystem eines Fahrzeugs zugeordnet sein. Das Lenksystem kann ein EPS-System, ein SbW-System, ein hydraulisches Lenksystem und dergleichen umfassen. Es sollte verstanden werden, dass, obwohl die hier beschriebenen Systeme und Verfahren mit Bezug auf ein Fahrzeug-Lenksystem beschrieben sind, die hier beschriebenen Systeme und Verfahren für jede geeignete Anwendung und/oder jeden Elektromotor anwendbar sein können.
Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie einen durchschnittlichen Zeitwert auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung bestimmen. Die hierin beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie einen ersten Verstärkungswert, einen zweiten Verstärkungswert und einen dritten Verstärkungswert erzeugen. Der erste Verstärkungswert kann mindestens auf der Grundlage des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt werden. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie einen zweiten Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des ersten Verstärkungswerts und des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie eine Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit schätzen. Die hier beschriebenen Systeme und Verfahren können so konfiguriert sein, dass sie die Motorgeschwindigkeit unter Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion auf der Grundlage der mindestens einen Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit schätzen. Der erste Verstärkungswert, der zweite Verstärkungswert und/oder der dritte Verstärkungswert können so konfiguriert sein, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren.
1 zeigt allgemein ein Fahrzeug 10 gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung. Das Fahrzeug 10 kann jedes geeignete Fahrzeug sein, wie z. B. ein Pkw, ein Lkw, ein Sportnutzfahrzeug, ein Mini-Van, ein Crossover, ein beliebiges anderes Personenfahrzeug, ein geeignetes Nutzfahrzeug oder ein anderes geeignetes Fahrzeug. Obwohl das Fahrzeug 10 als ein Personenfahrzeug mit Rädern und zur Verwendung auf Straßen dargestellt ist, können die Prinzipien der vorliegenden Offenbarung auch für andere Fahrzeuge gelten, wie z. B. Flugzeuge, Boote, Züge, Drohnen oder andere geeignete Fahrzeuge.
Das Fahrzeug 10 umfasst eine Fahrzeugkarosserie 12 und eine Motorhaube 14. Ein Fahrgastraum 18 ist mindestens teilweise durch die Fahrzeugkarosserie 12 definiert. Ein anderer Teil der Fahrzeugkarosserie 12 definiert einen Motorraum 20. Die Motorhaube 14 kann beweglich an einem Teil der Fahrzeugkarosserie 12 angebracht sein, so dass die Motorhaube 14 Zugang zum Motorraum 20 gewährt, wenn sich die Motorhaube 14 in einer ersten oder offenen Position befindet, und die Motorhaube 14 den Motorraum 20 abdeckt, wenn sich die Motorhaube 14 in einer zweiten oder geschlossenen Position befindet. In einigen Ausführungsformen kann der Motorraum 20 an einem hinteren Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet sein, anders, als es allgemein dargestellt ist.
Der Fahrgastraum 18 kann hinter dem Motorraum 20 angeordnet sein, kann aber auch vor dem Motorraum 20 angeordnet sein, wenn der Motorraum 20 im hinteren Teil des Fahrzeugs 10 angeordnet ist. Das Fahrzeug 10 kann jedes geeignete Antriebssystem umfassen, einschließlich eines Verbrennungsmotors, eines oder mehrerer Elektromotoren (z. B. eines Elektrofahrzeugs), einer oder mehrerer Brennstoffzellen, eines Hybridantriebs (z. B. eines Hybridfahrzeugs), der eine Kombination aus einem Verbrennungsmotor und einem oder mehreren Elektromotoren umfasst, und/oder jedes andere geeignete Antriebssystem.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Benzinmotor, z. B. einen Fremdzündungsmotor, umfassen. In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 einen Dieselmotor, wie z. B. einen Selbstzündungsmotor, enthalten. Der Motorraum 20 beherbergt und/oder umschließt mindestens einige Komponenten des Antriebssystems des Fahrzeugs 10. Zusätzlich oder alternativ sind in dem Fahrgastraum 18 des Fahrzeugs 10 Antriebsbedienelemente wie ein Gaspedal, ein Bremspedal, ein Lenkrad und andere derartige Komponenten angeordnet. Die Antriebsbedienelemente können von einem Fahrer des Fahrzeugs 10 betätigt oder gesteuert werden und können direkt mit den entsprechenden Komponenten des Antriebssystems verbunden sein, wie z. B. einer Drosselklappe, einer Bremse, einer Fahrzeugachse, einem Fahrzeuggetriebe und dergleichen. In einigen Ausführungsformen können die Antriebsbedienelemente Signale an einen Fahrzeugcomputer übermitteln (z. B. Drive-by-Wire), der seinerseits die entsprechende Antriebskomponente des Antriebssystems steuern kann. So kann das Fahrzeug 10 in einigen Ausführungsformen ein autonomes Fahrzeug sein.
In einigen Ausführungsformen umfasst das Fahrzeug 10 ein Getriebe, das über ein Schwungrad, eine Kupplung oder eine Flüssigkeitskupplung mit einer Kurbelwelle verbunden ist. In einigen Ausführungsformen umfasst das Getriebe ein Schaltgetriebe. In einigen Ausführungsformen umfasst das Getriebe ein Automatikgetriebe. Das Fahrzeug 10 kann im Falle eines Verbrennungsmotors oder eines Hybridfahrzeugs einen oder mehrere Kolben umfassen, die mit der Kurbelwelle zusammenarbeiten, um eine Kraft zu erzeugen, die über das Getriebe auf eine oder mehrere Achsen übertragen wird, die die Räder 22 drehen. Wenn das Fahrzeug 10 einen oder mehrere Elektromotoren aufweist, liefert eine Fahrzeugbatterie und/oder eine Brennstoffzelle den Elektromotoren Energie, um die Räder 22 zu drehen.
Das Fahrzeug 10 kann automatische Fahrzeugantriebssysteme enthalten, wie z. B. eine Geschwindigkeitsregelung, eine adaptive Geschwindigkeitsregelung, eine automatische Bremssteuerung, andere automatische Fahrzeugantriebssysteme oder eine Kombination davon. Das Fahrzeug 10 kann ein autonomes oder halbautonomes Fahrzeug oder ein anderer geeigneter Fahrzeugtyp sein. Das Fahrzeug 10 kann zusätzliche oder weniger Merkmale als die hier allgemein dargestellten und/oder offenbarten aufweisen.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 eine Ethernet-Komponente 24, einen CAN-Bus (Controller Area Network-Bus) 26, eine MOST-Komponente (Media Oriented Systems Transport) 28, eine FlexRay-Komponente 30 (z. B. ein Brake-by-Wire-System und dergleichen) und eine LIN-Komponente (Local Interconnect Network) 32 umfassen. Das Fahrzeug 10 kann den CAN-Bus 26, die MOST-Komponente 28, die FlexRay-Komponente 30, die LIN-Komponente 32, andere geeignete Netzwerke oder Kommunikationssysteme oder eine Kombination davon verwenden, um verschiedene Informationen von z. B. Sensoren innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs an z. B. verschiedene Prozessoren oder Steuergeräte innerhalb oder außerhalb des Fahrzeugs zu übertragen. Das Fahrzeug 10 kann zusätzliche oder weniger Merkmale als die hier allgemein dargestellten und/oder offengelegten enthalten.
In einigen Ausführungsformen kann das Fahrzeug 10 ein Lenksystem umfassen, wie z. B. ein EPS-System, ein Steer-by-Wire-Lenksystem (das z. B. ein oder mehrere Steuergeräte umfassen oder mit ihnen kommunizieren kann, die Komponenten des Lenksystems ohne die Verwendung einer mechanischen Verbindung zwischen dem Handrad und den Rädern 22 des Fahrzeugs 10 steuern), ein hydraulisches Lenksystem (das z. B. ein magnetisches Stellglied umfassen kann, das in eine Ventilbaugruppe des hydraulischen Lenksystems integriert ist) oder ein anderes geeignetes Lenksystem.
Das Lenksystem kann ein System oder einen Mechanismus mit offener Rückkopplung, ein System oder einen Mechanismus mit geschlossener Rückkopplung oder eine Kombination davon umfassen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es verschiedene Eingaben empfängt, einschließlich, aber nicht beschränkt auf eine Handradposition, ein Eingabedrehmoment, eine oder mehrere Straßenradpositionen, andere geeignete Eingaben oder Informationen oder eine Kombination davon.
Zusätzlich oder alternativ können die Eingaben ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, eine Motorgeschwindigkeit, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, einen geschätzten Motordrehmomentbefehl, eine andere geeignete Eingabe oder eine Kombination davon umfassen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es die Lenkfunktion und/oder die Steuerung des Fahrzeugs 10 übernimmt. So kann das Lenksystem beispielsweise ein Hilfsdrehmoment auf der Grundlage der verschiedenen Eingaben erzeugen. Das Lenksystem kann so konfiguriert sein, dass es einen Motor des Lenksystems unter Verwendung des Hilfsdrehmoments selektiv steuert, um dem Fahrer des Fahrzeugs 10 eine Lenkhilfe zu geben.
In einigen Ausführungsformen kann das Lenksystem ein Steuergerät für das Lenksystem umfassen, wie z. B. das Steuergerät 100, das allgemein in 2 dargestellt ist. Das Steuergerät 100 kann jedes geeignete Steuergerät umfassen. Das Steuergerät 100 kann so konfiguriert sein, dass es z. B. die verschiedenen Funktionen des Lenksystems steuert. Das Steuergerät 100 kann einen Prozessor 102 und einen Speicher 104 enthalten. Der Prozessor 102 kann ein beliebiger geeigneter Prozessor sein, wie er hier beschrieben ist. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät 100 eine beliebige Anzahl von Prozessoren zusätzlich zum Prozessor 102 oder auch andere Prozessoren enthalten. Der Speicher 104 kann eine einzelne Platte oder eine Vielzahl von Platten (z. B. Festplatten) umfassen und enthält ein Speicherverwaltungsmodul, das eine oder mehrere Partitionen innerhalb des Speichers 104 verwaltet. In einigen Ausführungsformen kann der Speicher 104 einen Flash-Speicher, einen Halbleiterspeicher (Solid State) oder Ähnliches umfassen. Der Speicher 104 kann ein Random Access Memory (RAM), ein Read-Only Memory (ROM) oder eine Kombination davon sein. Der Speicher 104 kann Befehle enthalten, die, wenn sie vom Prozessor 102 ausgeführt werden, den Prozessor 102 veranlassen, mindestens verschiedene Funktionen des Lenksystems und/oder jede andere geeignete Funktion zu steuern, einschließlich derjenigen der hier beschriebenen Systeme und Verfahren.
Das Steuergerät 100 kann ein oder mehrere Signale von verschiedenen Messgeräten oder Sensoren 106 empfangen, die erfasste oder gemessene Eigenschaften des Fahrzeugs 10 anzeigen. Die Sensoren 106 können alle geeigneten Sensoren, Messgeräte und/oder andere geeignete Mechanismen umfassen. Zum Beispiel können die Sensoren 106 eine(n) oder mehrere Drehmomentsensoren oder - vorrichtungen, eine(n) oder mehrere Handradpositionssensoren oder - vorrichtungen, eine(n) oder mehrere Motorpositionssensoren oder -vorrichtungen, eine(n) oder mehrere Motorwinkelsensoren oder -vorrichtungen, andere geeignete Sensoren oder Vorrichtungen oder eine Kombination davon umfassen. Das eine oder die mehreren Signale können ein Handraddrehmoment, einen Handradwinkel, einen Motorwinkel oder eine Motorposition, eine Fahrzeuggeschwindigkeit, andere geeignete Informationen oder eine Kombination davon anzeigen.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 so konfiguriert sein, dass es Motorsensordaten von mindestens einem Sensor 106 empfängt. Die Motorsensordaten können eine Vielzahl von Motorwinkelmessungen und entsprechende Zeitwerte (z. B. entsprechend einer unregelmäßigen Abtast- oder Ausführungsrate) enthalten. Das Steuergerät 100 kann einen durchschnittlichen Zeitwert auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorwinkelmessung bestimmen. Das Steuergerät 100 kann einen ersten Verstärkungswert, einen zweiten Verstärkungswert und/oder einen dritten Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des durchschnittlichen Zeitwerts und/oder eines Nennzeitwerts erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät 100 einen zweiten Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem ersten Verstärkungswert, dem durchschnittlichen Zeitwert und/oder einem Nennzeitwert erzeugen. Zusätzlich oder alternativ kann das Steuergerät 100 den dritten Verstärkungswert auf der Grundlage des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des durchschnittlichen Zeitwerts und/oder eines Nennzeitwerts erzeugen.
Das Steuergerät 100 kann eine Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorwinkelmessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit schätzen. Das Steuergerät 100 kann die Motorgeschwindigkeit unter Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion auf der Grundlage der mindestens einen Motorwinkelmessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit schätzen. Der erste Verstärkungswert, der zweite Verstärkungswert und/oder der dritte Verstärkungswert können so konfiguriert sein, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren.
In einigen Ausführungsformen kann das Steuergerät 100 die hier beschriebenen Verfahren durchführen. Die hierin beschriebenen Verfahren, die von dem Steuergerät 100 ausgeführt werden, sind jedoch nicht als Einschränkung zu verstehen, und jede Art von Software, die auf einem Steuergerät oder einem Prozessor ausgeführt wird, kann die hierin beschriebenen Verfahren ausführen, ohne vom Anwendungsbereich dieser Offenlegung abzuweichen. Zum Beispiel kann ein Steuergerät, wie ein Prozessor, der Software in einem Computergerät ausführt, die hier beschriebenen Verfahren durchführen.
4 ist ein Flussdiagramm, das allgemein ein Verfahren 400 zur Schätzung der Motorgeschwindigkeit gemäß den Prinzipien der vorliegenden Offenbarung zeigt. Bei 402 empfängt das Verfahren 400 Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist. Die Motorsensordaten können eine Vielzahl von Motorsensormessungen und entsprechende Zeitwerte enthalten. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 die Motorsensordaten von dem Sensor 106 empfangen.
Bei 404 bestimmt das Verfahren 40 einen durchschnittlichen Zeitwert auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 den durchschnittlichen Zeitwert auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung bestimmen.
Bei 406 erzeugt das Verfahren 400 einen ersten Verstärkungswert, einen zweiten Verstärkungswert und einen dritten Verstärkungswert, wobei der erste Verstärkungswert mindestens auf der Grundlage des durchschnittlichen Zeitwertes erzeugt wird. Zum Beispiel kann das Steuergerät 100 den ersten Verstärkungswert, den zweiten Verstärkungswert und/oder den dritten Verstärkungswert erzeugen.
Bei 408 schätzt das Verfahren 400 eine Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit. Beispielsweise kann das Steuergerät 100 die Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage der mindestens einen Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit schätzen.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zur Bestimmung einer Motorgeschwindigkeit den Empfang von Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist. Die Motorsensordaten umfassen eine Vielzahl von Motorsensormessungen und entsprechende Zeitwerte. Das Verfahren umfasst auch die Bestimmung eines durchschnittlichen Zeitwerts auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung, die Erzeugung eines ersten Verstärkungswerts auf der Grundlage mindestens des durchschnittlichen Zeitwerts und die Schätzung einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage mindestens einer Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Motorsensormessungen Motorwinkelmessungen. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Erzeugen eines zweiten Verstärkungswerts auf der Grundlage mindestens des ersten Verstärkungswerts und des durchschnittlichen Zeitwerts. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren ferner auch die Schätzung der Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage des zweiten Verstärkungswerts. In einigen Ausführungsformen umfasst das Schätzen der Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage der mindestens einen Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit die Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion auf der Grundlage der mindestens einen Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit. In einigen Ausführungsformen sind der erste Verstärkungswert und der zweite Verstärkungswert so konfiguriert, dass Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduziert wird. In einigen Ausführungsformen entsprechen die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate. In einigen Ausführungsformen ist der Elektromotor einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein System zur Bestimmung einer Motorgeschwindigkeit einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen: Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor zu empfangen, der einem Elektromotor zugeordnet ist, wobei die Motorsensordaten mehrere Motorsensormessungen und jeweilige Zeitwerte enthalten; einen durchschnittlichen Zeitwert auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung zu bestimmen; einen ersten Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem durchschnittlichen Zeitwert zu erzeugen; und eine Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Motorsensormessungen Motorwinkelmessungen. In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor außerdem, einen zweiten Verstärkungswert zu erzeugen, der mindestens auf dem ersten Verstärkungswert und dem durchschnittlichen Zeitwert basiert. In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor ferner, die Motorgeschwindigkeit außerdem auf der Grundlage des zweiten Verstärkungswerts zu schätzen. In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor ferner, die Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage der mindestens einen Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit unter Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion auf der Grundlage der mindestens einen Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen. In einigen Ausführungsformen sind der erste Verstärkungswert und der zweite Verstärkungswert so konfiguriert, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren. In einigen Ausführungsformen entsprechen die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate. In einigen Ausführungsformen ist der Elektromotor einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Motorgeschwindigkeit einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen zum: Empfangen von Motorwinkeldaten von mindestens einem Motorwinkel[sensor], der einem Elektromotor zugeordnet ist, der einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet ist, wobei die Motorwinkeldaten eine Vielzahl von Motorwinkelmessungen und entsprechende Zeitwerte enthalten; Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwertes auf der Grundlage der entsprechenden Zeitwerte für jede Motorsensormessung; Erzeugen eines ersten Verstärkungswertes auf der Grundlage von mindestens dem durchschnittlichen Zeitwert; Erzeugen eines zweiten Verstärkungswertes auf der Grundlage von mindestens dem ersten Verstärkungswert und dem durchschnittlichen Zeitwert; und Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorwinkelmessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor außerdem, die Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage der mindestens einen Motorwinkelmessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit unter Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion basierend auf der mindestens einen Motorwinkelmessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen. In einigen Ausführungsformen sind der erste Verstärkungswert und der zweite Verstärkungswert so konfiguriert, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren. In einigen Ausführungsformen entsprechen die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate.
In einigen Ausführungsformen umfasst ein Verfahren zum Bestimmen der Motorgeschwindigkeit das Empfangen von Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist, wobei die Motorsensordaten eine Vielzahl von Motorsensormessungen und jeweilige Zeitwerte umfassen; das Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwertes auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung; das Erzeugen eines ersten Verstärkungswerts, eines zweiten Verstärkungswerts und eines dritten Verstärkungswerts, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt wird; und das Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage mindestens einer Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Motorsensormessungen Motorwinkelmessungen. In einigen Ausführungsformen wird der zweite Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem ersten Verstärkungswert und dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt. In einigen Ausführungsformen umfasst das Verfahren auch das Schätzen der Motorgeschwindigkeit ferner auf der Grundlage mindestens einer anderen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit, wobei die mindestens eine andere zuvor geschätzte Motorgeschwindigkeit vor der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit geschätzt wird. In einigen Ausführungsformen umfasst das Schätzen der Motorgeschwindigkeit die Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion, die auf der mindestens einen Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit basiert. In einigen Ausführungsformen sind der erste Verstärkungswert, der zweite Verstärkungswert und der dritte Verstärkungswert so konfiguriert, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren. In einigen Ausführungsformen entsprechen die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate. In einigen Ausführungsformen ist der Elektromotor einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet.
In einigen Ausführungsformen enthält ein System zur Bestimmung der Motorgeschwindigkeit einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen zum: Empfangen von Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist, wobei die Motorsensordaten eine Vielzahl von Motorsensormessungen und entsprechende Zeitwerte enthalten; Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwerts auf der Grundlage der entsprechenden Zeitwerte für jede Motorsensormessung; Erzeugen eines ersten Verstärkungswerts, eines zweiten Verstärkungswerts und eines dritten Verstärkungswerts, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt wird; und zum Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
In einigen Ausführungsformen umfassen die Motorsensormessungen Motorwinkelmessungen. In einigen Ausführungsformen wird der zweite Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem ersten Verstärkungswert und dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt. In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor ferner, die Motorgeschwindigkeit ferner auf der Grundlage mindestens einer anderen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen, wobei die mindestens eine andere zuvor geschätzte Motorgeschwindigkeit vor der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit geschätzt wird. In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor ferner, die Motorgeschwindigkeit unter Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion basierend auf der mindestens einen Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen. In einigen Ausführungsformen sind der erste Verstärkungswert, der zweite Verstärkungswert und der dritte Verstärkungswert so konfiguriert, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren. In einigen Ausführungsformen entsprechen die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate. In einigen Ausführungsformen ist der Elektromotor einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet.
In einigen Ausführungsformen umfasst eine Vorrichtung zur Bestimmung einer Motorgeschwindigkeit einen Prozessor und einen Speicher. Der Speicher enthält Anweisungen, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen zum: Empfangen von Motorwinkeldaten von mindestens einem Motorwinkel[sensor], der einem Elektromotor zugeordnet ist, der einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet ist, wobei die Motorwinkeldaten eine Vielzahl von Motorwinkelmessungen und jeweilige Zeitwerte enthalten; Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwertes auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung; Erzeugen eines ersten Verstärkungswerts, eines zweiten Verstärkungswerts und eines dritten Verstärkungswerts, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt wird und der zweite Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des ersten Verstärkungswerts und des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt wird; und zum Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage mindestens einer Motorwinkelmessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
In einigen Ausführungsformen veranlassen die Anweisungen den Prozessor außerdem, die Motorgeschwindigkeit unter Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion basierend auf der mindestens einen Motorwinkelmessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen. In einigen Ausführungsformen sind der erste Verstärkungswert, der zweite Verstärkungswert und der dritte Verstärkungswert so konfiguriert, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren. In einigen Ausführungsformen entsprechen die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate.
Das Wort „Beispiel“ wird hier verwendet, um als Beispiel, Instanz oder Illustration zu dienen. Jeder hier als „Beispiel“ beschriebene Aspekt oder Entwurf ist nicht unbedingt als bevorzugt oder vorteilhaft gegenüber anderen Aspekten oder Entwürfen zu verstehen. Vielmehr soll die Verwendung des Wortes „Beispiel“ dazu dienen, Konzepte in einer konkreten Weise darzustellen. Wie in dieser Anmeldung verwendet, soll der Begriff „oder“ ein einschließendes „oder“ und nicht ein ausschließendes „oder“ bedeuten. Das heißt, sofern nicht anders angegeben oder aus dem Kontext ersichtlich, ist mit „X schließt A oder B ein“ jede der natürlichen, einschließenden Permutationen gemeint. Das heißt, wenn X A einschließt, X B einschließt oder X sowohl A als auch B einschließt, dann ist „X schließt A oder B ein“ in jedem der vorgenannten Fälle erfüllt. Darüber hinaus sollen die Artikel „einer/eine/eines“, wie sie in dieser Anmeldung und den beigefügten Ansprüchen verwendet werden, im Allgemeinen so ausgelegt werden, dass sie „ein oder mehrere“ bedeuten, es sei denn, es ist etwas anderes angegeben oder aus dem Kontext geht eindeutig hervor, dass sie sich auf eine Singularform beziehen. Darüber hinaus ist die Verwendung des Begriffs „eine Implementierung“ oder „die eine Implementierung“ nicht gleichbedeutend mit derselben Ausführungsform oder Implementierung, es sei denn, sie wird als solche beschrieben.
Die hierin beschriebenen Systeme, Algorithmen, Verfahren, Anweisungen usw. können in Hardware, Software oder einer beliebigen Kombination davon implementiert werden. Bei der Hardware kann es sich beispielsweise um Computer, Kerne aus geistigem Eigentum (IP), anwendungsspezifische integrierte Schaltungen (ASICs), programmierbare Logikarrays, optische Prozessoren, programmierbare Logiksteuerungen, Mikrocode, Mikrocontroller, Server, Mikroprozessoren, digitale Signalprozessoren oder jede andere geeignete Schaltung handeln. In den Ansprüchen ist der Begriff „Prozessor“ so zu verstehen, dass er jede der vorgenannten Hardware entweder einzeln oder in Kombination umfasst. Die Begriffe „Signal“ und „Daten“ werden austauschbar verwendet.
Wie hierin verwendet, kann der Begriff Modul eine verpackte funktionale Hardwareeinheit umfassen, die für die Verwendung mit anderen Komponenten ausgelegt ist, einen Satz von Anweisungen, die von einem Steuergerät (z. B. einem Prozessor, der Software oder Firmware ausführt) ausgeführt werden können, Verarbeitungsschaltungen, die für die Ausführung einer bestimmten Funktion konfiguriert sind, und eine in sich geschlossene Hardware- oder Softwarekomponente, die eine Schnittstelle zu einem größeren System bildet. Ein Modul kann beispielsweise eine anwendungsspezifische integrierte Schaltung (ASIC), ein Field Programmable Gate Array (FPGA), einen Schaltkreis, einen digitalen Logikschaltkreis, einen analogen Schaltkreis, eine Kombination aus diskreten Schaltkreisen, Gattern und anderen Arten von Hardware oder eine Kombination davon umfassen. In anderen Ausführungsformen kann ein Modul einen Speicher enthalten, in dem Anweisungen gespeichert sind, die von einem Steuergerät ausgeführt werden können, um ein Merkmal des Moduls zu implementieren.
In einem Aspekt können die hier beschriebenen Systeme beispielsweise mit einem Allzweckcomputer oder einem Allzweckprozessor mit einem Computerprogramm implementiert werden, das bei seiner Ausführung die jeweiligen hier beschriebenen Verfahren, Algorithmen und/oder Anweisungen ausführt. Zusätzlich oder alternativ kann z. B. ein Spezialcomputer/Prozessor verwendet werden, der andere Hardware zur Ausführung der hier beschriebenen Verfahren, Algorithmen oder Anweisungen enthalten kann.
Darüber hinaus können alle oder ein Teil der Implementierungen der vorliegenden Offenbarung die Form eines Computerprogrammprodukts annehmen, das beispielsweise von einem computerverwendbaren oder computerlesbaren Medium zugänglich ist. Ein computerverwendbares oder computerlesbares Medium kann ein beliebiges Gerät sein, das z. B. das Programm zur Verwendung durch oder in Verbindung mit einem beliebigen Prozessor enthalten, speichern, übermitteln oder transportieren kann. Das Medium kann beispielsweise ein elektronisches, magnetisches, optisches, elektromagnetisches oder ein Halbleitergerät sein. Andere geeignete Medien sind ebenfalls verfügbar.
Die oben beschriebenen Ausführungsformen, Implementierungen und Aspekte wurden beschrieben, um ein einfaches Verständnis der vorliegenden Offenbarung zu ermöglichen und schränken die vorliegende Offenbarung nicht ein. Im Gegenteil, die Offenbarung soll verschiedene Modifikationen und äquivalente Anordnungen abdecken, die in den Anwendungsbereich der beigefügten Ansprüche fallen, wobei der Anwendungsbereich so weit wie möglich auszulegen ist, um alle derartigen Modifikationen und äquivalenten Strukturen zu umfassen, die nach dem Gesetz zulässig sind.

Claims

Verfahren zur Bestimmung einer Motorgeschwindigkeit, wobei das Verfahren umfasst: Empfangen von Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist, wobei die Motorsensordaten eine Vielzahl von Motorsensormessungen und entsprechende Zeitwerte enthalten; Bestimmen eines durchschnittlichen Zeitwertes auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung; Erzeugen eines ersten Verstärkungswerts, eines zweiten Verstärkungswerts und eines dritten Verstärkungswerts, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage mindestens des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt wird; und Schätzen einer Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Motorsensormessungen Motorwinkelmessungen umfassen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der zweite Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem ersten Verstärkungswert und dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, das ferner das Schätzen der Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage mindestens einer anderen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit umfasst, wobei die mindestens eine andere zuvor geschätzte Motorgeschwindigkeit vor der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit geschätzt wird.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Schätzen der Motorgeschwindigkeit die Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion auf der Grundlage der mindestens einen Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit umfasst.
Verfahren nach Anspruch 5, wobei der erste Verstärkungswert, der zweite Verstärkungswert und der dritte Verstärkungswert so konfiguriert sind, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate entsprechen.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Elektromotor einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet ist.
System zur Bestimmung einer Motorgeschwindigkeit, wobei das System umfasst: einen Prozessor; und einen Speicher, der Anweisungen enthält, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen: Motorsensordaten von mindestens einem Motorsensor, der einem Elektromotor zugeordnet ist, zu empfangen, wobei die Motorsensordaten eine Vielzahl von Motorsensormessungen und entsprechende Zeitwerte enthalten; einen durchschnittlichen Zeitwert auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung zu bestimmen; einen ersten Verstärkungswert, einen zweiten Verstärkungswert und einen dritten Verstärkungswert zu erzeugen, wobei der erste Verstärkungswert mindestens auf der Grundlage des durchschnittlichen Zeitwerts erzeugt wird; und eine Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorsensormessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen.
System nach Anspruch 9, wobei die Motorsensormessungen Motorwinkelmessungen umfassen.
System nach Anspruch 9, wobei der zweite Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem ersten Verstärkungswert und dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt wird.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen den Prozessor ferner veranlassen, die Motorgeschwindigkeit ferner auf der Grundlage mindestens einer anderen, zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen, wobei die mindestens eine andere zuvor geschätzte Motorgeschwindigkeit vor der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit geschätzt wird.
System nach Anspruch 9, wobei die Anweisungen den Prozessor ferner veranlassen, die Motorgeschwindigkeit unter Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion auf der Grundlage der mindestens einen Motorsensormessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen.
System nach Anspruch 13, wobei der erste Verstärkungswert, der zweite Verstärkungswert und der dritte Verstärkungswert so konfiguriert sind, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren.
System nach Anspruch 9, wobei die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate entsprechen.
System nach Anspruch 9, wobei der Elektromotor einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet ist.
Vorrichtung zur Bestimmung einer Motorgeschwindigkeit, wobei die Vorrichtung umfasst: einen Prozessor; und einen Speicher, der Anweisungen enthält, die, wenn sie von dem Prozessor ausgeführt werden, den Prozessor veranlassen: Motorwinkeldaten von mindestens einem Motorwinkel[sensor] zu empfangen, der einem Elektromotor zugeordnet ist, der einem elektronischen Servolenkungssystem zugeordnet ist, wobei die Motorwinkeldaten eine Vielzahl von Motorwinkelmessungen und entsprechende Zeitwerte enthalten; einen durchschnittlichen Zeitwert auf der Grundlage der jeweiligen Zeitwerte für jede Motorsensormessung zu bestimmen; einen ersten Verstärkungswert, einen zweiten Verstärkungswert und einen dritten Verstärkungswert zu erzeugen, wobei der erste Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt wird und der zweite Verstärkungswert auf der Grundlage von mindestens dem ersten Verstärkungswert und dem durchschnittlichen Zeitwert erzeugt wird; und eine Motorgeschwindigkeit auf der Grundlage von mindestens einer Motorwinkelmessung, dem durchschnittlichen Zeitwert, dem ersten Verstärkungswert, dem zweiten Verstärkungswert, dem dritten Verstärkungswert und mindestens einer zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die Anweisungen den Prozessor ferner veranlassen, die Motorgeschwindigkeit unter Verwendung einer diskreten Übertragungsfunktion auf der Grundlage der mindestens einen Motorwinkelmessung, des durchschnittlichen Zeitwerts, des ersten Verstärkungswerts, des zweiten Verstärkungswerts, des dritten Verstärkungswerts und der mindestens einen zuvor geschätzten Motorgeschwindigkeit zu schätzen.
Vorrichtung nach Anspruch 18, wobei der erste Verstärkungswert, der zweite Verstärkungswert und der dritte Verstärkungswert so konfiguriert sind, dass sie Rauschen in der diskreten Übertragungsfunktion reduzieren.
Vorrichtung nach Anspruch 17, wobei die jeweiligen Zeitwerte einer unregelmäßigen Abtastrate entsprechen.