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Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Bewegung eines
Ankers eines elektromagnetischen Aktuators, insbesondere zur Betätigung eines
Gaswechsel-Hubventiles einer Brennkraftmaschine für ein Kraftfahrzeug, wobei der
Anker oszillierend zwischen Polflächen zweier Elektromagnet-Spulen jeweils gegen
die Kraft zumindest einer Rückstellfeder durch alternierende Bestromung der
Elektromagnet-Spulen bewegt wird.
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Ein bevorzugter Anwendungsfall für einen elektromagnetischen Aktuator mit den
Merkmalen des Oberbegriffs von Anspruch 1 ist der elektromagnetisch betätigte
Ventiltrieb von Brennkraftmaschinen, d. h. die Gaswechsel-Hubventile einer
Hubkolben-Brennkraftmaschine werden von derartigen Aktuatoren in gewünschter Weise
betätigt, d. h. oszillierend geöffnet und geschlossen. Bei einem derartigen
elektromechanischen Ventiltrieb werden die Hubventile einzeln oder auch in Gruppen über
elektromechanische Stellglieder, die sog. Aktuatoren bewegt, wobei der Zeitpunkt
für das Öffnen und das Schließen jedes Hubventiles im Wesentlichen frei gewählt
werden kann. Hierdurch können die Ventilsteuerzeiten der Brennkraftmaschine
optimal an einen jeweils durch Drehzahl und Last definierten aktuellen
Betriebszustand sowie an die jeweiligen Anforderungen hinsichtlich Verbrauch, Drehmoment,
Emissionen, Komfort und Ansprechverhalten eines von der Brennkraftmaschine
angetriebenen Fahrzeuges angepaßt werden.
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Die wesentlichen Bestandteile eines bekannten Aktuators zur Betätigung der
Hubventile einer Brennkraftmaschine sind ein Anker sowie zwei Elektromagnete für das
Halten des Ankers in der Position "Hubventil offen", bzw. "Hubventil geschlossen"
mit den zugehörigen Elektomagnet-Spulen, und ferner Rückstellfedern für die
Bewegung des Ankers zwischen den Positionen "Hubventil offen" und "Hubventil
geschlossen". Im Bezug auf einen prinzipiellen Aufbau eines elektromagnetischen
Aktuators wird auch auf die Abbildung der Fig. 1 und 2 der beigefügten
Zeichnung verwiesen, die einen derartigen Aktuator mit zugeordnetem Hubventil in
beiden möglichen Endlagen des Hubventiles und Aktuator-Ankers zeigen.
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Ein elektromagnetischer Aktuator kann in bekannter Weise so betrieben werden,
dass der Anker in beiden Totpunkts- oder Endlagen in Anschlag mit Polflächen der
jeweilig zugehörigen Elektomagnet-Spule gebracht wird. Dieser Bewegungsablauf
zwischen den beiden Endlagenpositionen "Hubventil offen" und "Hubventil
geschlossen" wird nach dem Stand der Technik zeitlich in die kontinuierlich
aufeinander folgenden Phasen Fangvorgang, Verweilphase mit einer zusätzlichen Klebzeit
und Ablösen bzw. Ablösephase unterteilt. Beim Fangvorgang nähert sich der Anker
einem der beiden Elektromagneten. Die zu diesem Elektromagneten gehörende
Spule wird derart bestromt, dass der Anker das Joch erreicht, aufsetzt und dort
verweilt. Der Verweilvorgang dauert so lange, bis ein Ablösen des Ankers vom Joch
durch ein geeignetes Bestromen der entsprechenden Spule eingeleitet wird,
beispielsweise durch Unterbrechung des Stromes oder Stromumkehr. Das Ablösen
des Ankers geschieht in der Regel zeitlich verzögert zur veränderten Bestromung
der Spule. Diese Zeitverzögerung wird Klebzeit genannt.
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Nach dem Stand der Technik werden Regelverfahren für elektromagnetische
Aktuatoren bei Betrieb im Vollhub beispielsweise in der DE 195 30 121 A1
offenbart, die jedoch nur zu einer Verbesserungen insbesondere im Hinblick auf die
Geräuschentwicklung sowie den Akluatorverschleiß Verfahren zur Reduzierung der
Auftreffgeschwindigkeit eines Ankers an einem elektromagnetischen Aktuator
vorschlägt, wobei mit einer Annäherung des Ankers an die Polfläche der den Anker
einfangenden Spule die an dieser anliegende Spannung auf einen vorgebbaren
Maximalwert begrenzt und im Wesentlichen reduziert wird, so dass der durch die
Spule fließende Strom während eines Teils der Zeit der Spannungsbegrenzung
abfällt. Auch werden konstruktive Maßnahmen zur Reduzierung der Klebzeit
vorgeschlagen, wobei die Klebzeit als Größe jedoch stets vorhanden bleibt.
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Eine Verbesserung der Steuerung der sogenannten Endphasenbewegung kurz vor
dem Aufsetzen des Ankers auf der Polfläche der den Anker einfangenden Spule
durch zwischenzeitliches Abschalten der Magnetspulen und nachfolgendes
geregeltes Einschalten bis zum Aufsetzen des Ankers auf dem Pol ist in der EP 0 973 177 A2
offenbart. Alternativ zu dieser letztgenannten Lösung schlägt die EP 0 973 178 A2
das Anlegen einer getakteten Spulenspannung mit Regelung vor.
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Der Nachteil des Standes der Technik besteht darin, dass auch eine
trajektorienbasierte Regelung einer Flugstrecke des Ankers zwischen den Polflächen der
Elektromagnete nur auf der Basis von Reglermodellen erfolgen kann. Diese
Regelmodelle müssen an die Betriebszustände der jeweiligen Aktuatoren angepasst werden.
Hierbei gibt es eine Vielzahl von Einflüssen, wie beispielsweise
Magnetmaterialeigenschaften, Temperatur und Reibungseinflüsse. Diese Einflüsse können sich über
die Betriebsdauer des Aktuators ändern und somit müssen diese Änderungen
insbesondere in der Form von Alterungseinflüssen in die Regelmodelle aufgenommen
werden.
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Es ist daher die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur
Bewegungssteuerung und eine dementsprechende Vorrichtung zur verbesserten
Einstellung einer jeweiligen Periodendauer unter Berücksichtigung insbesondere von
Materialstreuung, Alterungs- und Umwelteinflüsse zu schaffen.
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Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die Merkmale der jeweiligen
unabhängigen Ansprüche 1 und 7 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den jeweiligen
Unteransprüchen gekennzeichnet.
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Ein erfindungsgemäßes Verfahren zeichnet sich demnach dadurch aus, dass das
Reglermodell eines jeweiligen Aktuators in ein mechanisches Modell und ein
magnetisches Modell aufgeteilt wird, deren Parameter voneinander entkoppelt in
bestimmten Betriebszuständen identifiziert oder berechnet werden:
- - Mechanikmodell z. B.:
Eine Masse m ist bekannt, eine Dämpfung d und eine Federsteifigkeit c werden
aus einer Periode und einem exponentialem Abfallen der Ausschwingmagnitude
errechnet.
- - Magnetmodell, z. B.:
Fmagnet kann aus Sensordaten und dem Mechanikmodell errechnet werden.
Der Strom I und Hub z sowie ein Luftspalt p werden mit Weg- bzw.
Stromsensor gemessen. Der Magnetparameter a dieser Näherung wird
insbesondere unter Verwendung der Näherungsformel
identifiziert. Diese Näherungsformel wird in einer Ausführungsform der
Erfindung jedoch beider Identifikation nicht verwendet. Sie stellt nur einen
Anhaltspunkt zur Validation einer Identifizierung dar.
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Ein Aktuator stellt ein System höhere Ordnung dar, für dessen Regelung
Regelgrößen in einer Anzahl vorhanden sein müssen, die der Systemordnung entspricht.
Das mechanische Modell wird durch Differentialgleichungen zweiter Ordnung
beschrieben, das magnetische bzw. elektrische Modell durch eine
Differentialgleichung erster Ordnung. So ergibt sich insgesamt ein Modell dritter Ordnung. Mithin
werden drei Regelgrößen zum Regeln des Aktuators benötigt. Zum Aufbau eines
sehr robusten Reglers sind für derartige Systeme nach dem Stand der Technik die
Größen Hub, Geschwindigkeit und Beschleunigung gewählt worden. In einem in der
DE 100 12 988 A1 offenbarten Modell werden noch im Betrieb auftretende
Wirbelströme berücksichtigt, so dass sich als Erweiterung des bekannten Modells
insgesamt ein System vierter Ordnung ergibt.
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Die Parameter werden nach dem Stand der Technik einmalig fest vorgegeben, so
dass Bauteiltoleranzen und insbesondere auch Alterungseinflüsse nicht
berücksichtigt werden.
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Im Gegensatz zu diesen bekannten Ansätzen wird ein Reglermodell
erfindungsgemäß für jeden Aktuator separat eingemessen, wobei ein mechanisches Modell in
einer Weiterbildung der Erfindung hinsichtlich seiner Parameter in einem
Ausschwingversuch festgelegt wird. Bei im Wesentlichen bekannter Masse des Ankers
variieren die Parameter gerade des mechanischen Modells aufgrund von
Alterungseinflüssen, Fertigungsstreuung insbesondere hinsichtlich ihrer
Federsteifigkeiten und der jeweiligen Dämpfung der Bewegung des Ankers. Auch
Umgebungsparameter, wie z. B. eine jeweilige Temperatur spielen hier eine wesentliche
Rolle.
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Zur Abdeckung dieser mechanischen Einflüsse im Aktuator wird ein Einmessen der
Parameter des mechanischen Modells im Zuge eines Ausschwingversuches oder
einer Ausschwingmessung in Intervallen wiederholt. In einer Ausführungsform der
Erfindung wird ein Ausschwingversuch bei jedem Start eines Motors durchgeführt.
Vorteilhafterweise sind Mittel und Maßnahmen zur dauerhaften und/oder
nichtflüchtigen Speicherung aus einem vorhergehenden Ausschwingversuch vorgesehen, so
dass diese Werte als intelligente Startwerte das Regeln und/oder die
Parameterbestimmung erleichtern.
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In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Ausschwingversuch
zur Bestimmung der Parameter des mechanischen Modells bei jedem Abstellen
eines Motors durchgeführt. In diesem Betriebszustand hat auch der Aktuator eine
konstante Temperatur erreicht, so dass durch eine Messung der abklingenden
Schwingungsbewegung des nicht weitere elektrisch erregten Aktuators der
Ausschwingversuch ohne Mehraufwand als Teil des normalen Betriebsablaufs
durchgeführt werden kann. Da die Regelung auch bei kaltem Motor sicher
funktionieren muss, wird in einer Ausführungsform der Erfindung auf einen Betrieb im
kalten Zustand zurückgerechnet. Das Mechanische Modell kann aber zusätzlich auch
beim Anstellen des Motors identifiziert werden.
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Vorteilhafterweise wird ein magnetisches Modell von dem mechanischen Modell
entkoppelt berechnet, um gemeinsam eine aktualisierte und zuverlässige
Darstellung des Zusammenhangs zwischen Hub, Strom und Magnetkraft in einem Aktuator
als Grundlage für eine Regelung zu bieten. Die Modelle werden in einer
Weiterbildung der Erfindung während des Betriebs identifiziert: Im mechanischen Modell wird
die Federsteifigkeit und die Dämpfung mittels einer Ausschwingmessung bei jedem
Abschalten des Motors erfasst. Das magnetische Modell wird im Regelbetrieb
vorzugsweise kontinuierlich anhand von Positionsmessungen des Ankers über einen
Hubsensor zusammen mit Strommessungen angepasst.
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Die Parameterabweichungen innerhalb des magnetischen Modells bewegen sich
fertigungsbedingt in einem Bereich von ca. 20% und müssen daher für jeden
Aktuator separat bestimmt werden. Alterungseinflüsse spielen hier eine zusätzliche,
wenn auch wesentlich geringere Rolle. Vorteilhafterweise kann im Rahmen eines
erfindungsgemäß vorgeschlagenen Verfahrens zu jedem beliebigen Zeitpunkt, also
auch während des Betriebs, zur Verbesserung der Eigenschaften des Reglers auf
die Parameter des magnetischen Modells zurückgerechnet werden. Die Grundlage
hierzu bildet zum einen die genaue Kenntnis eines anliegenden Stroms, zum
anderen ein aktueller Hub, der über einen Hubsensor sehr genau ermittelt wird. Über
den Hub wird aus den mechanischen Modell auf die Magnetkraft zurück gerechnet.
In dieser Berechnung der Magnetkraft aus dem Hub wird durch nummerische
Differenziation eine Geschwindigkeit und ein Beschleunigungssignal ermittelt, denen
durch das angewendete Prinzip ein starker Rauschpegel überlagert ist. Durch
Mittelung der Magnetparameter über einen bestimmten Messbereich, wie etwa bei einem
Luftspalt zwischen einem halben Hub bis zur Nulllage, wird dieser Störfaktor
weitgehend eliminiert.
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Damit wird durch ein erfindungsgemäßes Verfahren insgesamt eine Regelung für
einen Aktuator eines Elektromagnetischen Ventiltriebs geschaffen, das sich an
ändernde Betriebsbedingungen auch während des Betriebs laufend anpasst. Dadurch
werden insbesondere folgende, für eine zuverlässige Regelung nachteilige Effekte
ausgeglichen:
- - fertigungsbedingte Streuung der Parameter innerhalb einer Baureihe von
Aktuatoren um ca. 20%,
- - Änderungen des Betriebspunktes des Aktuators, die z. B. aufgrund von
Temperaturänderungen eintreten, sowie
- - Alterung des Aktuators.
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Eine Ausführungsform der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnung näher
beschrieben. In der Zeichnung zeigt:
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Fig. 1 eine schematische Darstellung eines bekannten elektromagnetischen
Aktuators in einer geöffneten Endlage;
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Fig. 2 eine Darstellung des Aktuators von Fig. 1 in einer geschlossenen
Endlage;
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Fig. 3 eine Darstellung eines zeitlichen Verlaufs des Ankerhubs in dem
Betriebszustand "Vollhub"; und
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Fig. 4 ein Blockschaltbild zur Modellierung eines Aktuators.
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In der Abbildung von Fig. 1 ist ein Aktuator 1 bekannter Bauart dargestellt, der
über einen Ventilschaft 2 ein zugeordnetes Hubventil 3 antreibt. Dazu drückt ein
Stößel 10 des Aktuators 1 über den Ventilschaft 2 auf das Hubventil 3. Fig. 1 zeigt
mit der geöffneten Endlage eine der beiden möglichen Endlagen des Hubventiles 3
und des Aktuators 1. In dieser Position ist ein Ventilteller 5 von einem Ventilsitz 6
abgehoben, das Hubventil 3 ist also maximal geöffnet. Zum Überführen des
Hubventils 3 in eine geschlossene Stellung wird der Ventilteller 5 in Richtung auf seinen
Ventilsitz 6 bewegt.
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Wie üblich greift an diesem Hubventil 3 eine Ventilschließfeder 7 an. Die
Ventilschließfeder 7 ist jedoch so dimensioniert, dass sie das Hubventil 3 und mit ihm
auch den Aktuator 1 nur in eine Neutrallage zurückbewegen kann. Für die weitere
Bewegung des Ventiltellers 5 auf den Ventilsitz 6 zu wird der Antrieb durch den
Aktuator 1 benötigt. Der Aktuator 1 umfaßt dazu neben zwei Elektromagnet-Spulen 8,
9 einen auf den Ventilschaft 2 des Hubventiles 3 einwirkenden Stößel 10, der den
Anker 4 trägt und zwischen den Elektromagnet-Spulen 8, 9 oszillierend
längsverschiebbar geführt ist. Am dem Ventilschaft 2 des Hubventiles 3 abgewandten Ende
des Stößels 10 greift ferner eine Ventil-Öffnungsfeder 11 an, die in der
dargestellten geöffneten Endstellung entspannt ist.
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Bei der dargestellten Anordnung handelt es sich somit um ein schwingungsfähiges
System, für welches die Ventilschließfeder 7 und die Ventilöffnungsfeder 11 eine
erste sowie eine zweite Rückstellfeder bilden. Je nach Federkraft kann eine
Feineinstellung über eine Länge Δl im Bereich der Ventilöffnungsfeder 11 vorgenommen
werden. In der dargestellten Endposition dieses schwingungsfähigen Systems ist
das Hubventil 3 vollständig geöffnet, und der Anker 4 liegt an der unteren
Elektromagnet-Spule 8 an, die im folgenden auch als Öffner-Spule 8 bezeichnet wird,
nachdem diese Spule 8 das Hubventil 3 in seiner geöffneten Position hält.
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In einer in der Abbildung von Fig. 2 dargestellten zweiten Endposition des
schwingungsfähigen Systems ist das Hubventil 3 gegen eine Rückstellkraft der Feder 11
vollständig geschlossen, und der Anker 4 des Aktuators 1 liegt an einem Pol 13 der
oberen Elektromagnet-Spule 9 an, die im folgenden auch als Schließer-Spule 9
bezeichnet wird, nachdem diese Spule 9 das Hubventil 3 in seiner geschlossenen
Position hält.
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Die vorstehende Beschreibung bezieht sich auf den Betriebszustand "Vollhub", in
dem der Anker 4 des Aktuators 1 in jeder der Endlagen an den Polflächen 12, 13
der Elektromagnet-Spulen 8, 9 anliegt.
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Beim Durchlaufen einer halben Periode einer Oszillationsbewegung des Ankers 4
im Betriebsmodus "Vollhub" nähert sich der Anker 4 im s. g. Fangvorgang einem der
beiden Elektromagneten 8, 9 auf einer Bewegungskurve, die durch anfängliche
Beschleunigung und Abbremsung ungefähr S-förmig ist, wie in der Abbildung von
Fig. 3 mit einer Darstellung eines zeitlichen Verlaufs des Ankerhubs für den Fall
eines Vollhubs skizziert. Die zu diesem Elektromagneten gehörende Spule wird
derart bestromt, dass der Anker 4 das Joch erreicht, zu einem Zeitpunkt tA aufsetzt
und dort verweilt. Die Verweilphase dauert so lange, bis ein Ablösen des Ankers
vom Joch durch ein geeignetes Bestromen der entsprechenden Spule z. B. durch
Unterbrechung des Stromes oder Stromumkehr eingeleitet wird. Das Ablösen des
Ankers geschieht in der Regel zu erst einem Lösezeitpunkt tL und damit zeitlich
verzögert zu einem Einleitungszeitpunkt tE mit dem Beginn einer veränderten
Bestromung der Spule. Diese Zeitverzögerung wird Klebzeit tK genannt und ist bei der
Einstellung und Regelung einer Dauer Δt einer Öffnung des Hubventils 3 im
Betriebsmodus "Vollhub" stets zu berücksichtigen.
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Ein großer Nachteil von Reglerkonzepten nach dem Stand der Technik besteht also
darin, dass eine Regelung des Aktuators 1 hinsichtlich einer Berücksichtigung von
Bauteilstreuungen, Temperatureinflüssen und insbesondere der Auswirkung von
Alterungsprozessen sehr unflexibel ist.
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Dieser Nachteil wird erfindungsgemäß durch Einführung eines erfindungsgemäßen
Reglerentwurfs-Konzeptes beseitigt, der die Parameter der Systemmodelle der
Regelung identifiziert und in die Regelparameter einfließen lässt. In der Abbildung von
Fig. 4 ist ein Modell des zugrunde gelegten Aktuators 1 zur Darstellung des
Zusammenhangs zwischen Hub z, Strom I und Magnetkraft F skizziert. Der
eingesetzte Regler kennt für die auszuführende Regelaufgabe die Reaktion des Aktuators 1
als zu regelnden Systems, das intern aus Teilsystemen aufgebaut ist. Ein
mechanisches System 14 wird durch eine Differentialgleichung zweiter Ordnung mit
Berücksichtigung der Größen Kraft F, Ankermasse m, Federsteifigkeit c und Dämpfung d
beschrieben. Ein magnetischen System 15 stellt einen Zusammenhang zwischen
den Größen Stromfluß I durch die fangende Spule und der Magnetkraft F als
Funktion des jeweils aktuellen Hubes z oder eines zum Hub z proportionalen Luftspaltes
p unter Verwendung einer Konstante a in einem Näherungsansatz her. Ein
elektrisches System 16 verbindet die Größen Spannung U, Stromfluß I über eine
Differentialgleichung erster Ordnung.
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Die Teilsysteme 14, 15, 16 sind über in der Darstellung von Fig. 4 entsprechend
als Pfeile eingezeichnete Größen miteinander gekoppelt. Diese Teilsysteme werden
voneinander entkoppelt betrachtet und eingestellt, wobei diese Teilmodelle während
des Betriebs identifiziert werden: In dem mechanischen Modell 14 wird die
Federsteifigkeit c der Federn 7, 11 und die Dämpfung d mittels einer
Ausschwingmessung über eine Bestimmung des Hubes z über der Zeit t bei jedem Abschalten des
Motors erfasst. Durch diese stete Neubestimmung von Startwerten gehen
Änderungen der Parameter Federsteifigkeit c und Dämpfung d über eine Betriebszeit T
gesehen als Alterungseinflüsse automatisch in die Regelung ein.
Parameterstreuungen werden damit genauso berücksichtigt, wie z. B. eine reparaturbedingte
Auswechslung eines Teils oder des gesamten Aktuators 1. Zudem wird eine normale
Betriebstemperatur θ stets berücksichtigt.
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Das magnetische Modell 15 wird im Regelbetrieb kontinuierlich anhand von
Messungen der Position bzw. des Hubes z des Ankers 4 über einen Hubsensor
zusammen mit Messungen des Stroms I angepasst. Eine Messung des Spannung U
wird hier nicht verwendet, da der Strom als bestimmende Größe für die Kraft
aussagekräftiger ist. Dazu erfolgt bei Annäherung des Ankers 4 an eine Polfläche 12,
13 die Messung der Position z, aus der auf nummerischen Wege durch
Differenzenbildung die Werte für eine Geschwindigkeit v und durch eine zweite
nummerischen Ableitung eine Beschleunigung ermittelt werden. Diese drei Werte bilden die
Eingangsgrößen für das mechanische Modellsystem 14, das als Ergebnis die
Magnetkraft F ausgibt. Aufgrund des starken Rauschens, das die Werte für die
Geschwindigkeit v und die Beschleunigung u. a. im Zuge der Durchführung der
nummerischen Ableitungen überlagert, ist dieser Wert relativ ungenau.
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Zugleich wird der Stromfluß I durch die durch die jeweils fangende Spule 8, 9
gemessen. So kann aus dem Magnetmodell 15 unter Kenntnis der Größen Hub z,
Magnetkraft F und Strom I der Magnetparameter a bestimmt werden. Bei der hier
zugrunde gelegten linearen Approximation wird zur Modellierung vorausgesetzt,
dass der auftretende magnetische Gesamtwiderstand nur im Luftspalt auftritt, so
dass Rand-, Streufelder etc. vernachlässigt werden. Ein genaueres
Magnetkraftmodell arbeitet mit zwei und mehr Magnetparametern, wobei aber auch zu jedem
Zeitpunkt Bestimmungsgleichungen in der Zahl vorhanden sein müssen, die der Anzahl
der verwendeten Magnetparameter entspricht. Mehr Gleichungen können natürlich
durch zeitlich versetzte Messungen generiert werden.
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Unter den genannten Voraussetzungen muss sich der Magnetparameter a als
konstanter Wert feststellen lassen. Aufgrund des Rauschens in den Werten für die
Geschwindigkeit v und die Beschleunigung ist jede Berechnung des
Magnetparameters a für sich allein gesehen selber auch ungenau. Während des Fluges werden
daher mehrere Werte für den Magnetparameter a berechnet, so dass eine Mittelung
eine Minderung des Einflusses des Rauschens bewirkt. Von einem Startwert für
den Magnetparameter a ausgehend muss die vorstehend beschriebene
Berechnung nicht in Echtzeit ausgeführt werden, das Verfahren konvergiert jedoch sehr
zuverlässig und schnell, um als Ergebnis einen aktualisierten und den Umgebungs-
und Betriebsparametern optimal angepassten Wert für den Magnetparameter a zu
liefern.
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In der Formel zur Beschreibung der elektrischen Eigenschaften kann der Wert des
Widerstands R u. a. von der Betriebstemperatur 9 abhängig sein. Eine Bestimmung
der Parameter für das elektrische Teilsystem 16 erfolgt über eine
Strom-Spannungsmessung jedoch nur impliziert. Durch die Verwendung eines Schaltreglers für
den Strom wird der Wert des Widerstands R nicht benötigt.
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Das Modell des Aktuators 1 nach Darstellung von Fig. 4 ist damit vollständig
bestimmt, so dass nun ein Zusammenhang zwischen einer Spannung U und einem
Stromfluss I und einem Hub z eindeutig gegeben ist. Auf dieser Grundlage kann ein
Regler mit verbesserten Eigenschaften arbeiten. Damit ist nach einem
erfindungsgemäßen Verfahren erstmals eine Berücksichtigung von externen Einflüssen und
insbesondere Alterungseinflüssen über ein Alter bzw. eine Betriebsdauer T des
Aktuators 1 zur dauerhaft verbesserten Regelung der Einstellung einer Schaltzeit Δt
des Hubventils 3 möglich.
Bezugszeichenliste
1 Aktuator
2 Ventilschaft
3 Hubventil
4 Anker
5 Ventilteller
6 Ventilsitz
7 Ventilschließfeder
8 Elektromagnet-Spule
9 Elektromagnet-Spule
10 Stößel
11 Ventil-Öffnungsfeder
12 Polfläche
13 Polfläche
14 mechanisches Teilsystem
15 magnetisches Teilsystem
16 elektrisches Teilsystem
I Stromfluß
Δl Längenänderung zur Federeinstellung
A Magnetfläche
a Magnetparameter (Parameter bei linearer Approximation)
N Windungsanzahl
R elektrischer Widerstand
ρ Luftspalt
t Zeit
tA Anschlagzeitpunkt
tE Einleitungszeitpunkt
tK Klebzeit
tL Lösezeitpunkt
Δt Schaltzeitspanne
T Betriebszeit
θ Betriebstemperatur
U Spannung
z Wegkoordinate des Ankers 4/Hub
z0 Startwert (Schließstellung)
ze Endwert/maximale Öffnungsstellung