DE10247347A1 - Motorprüfsystem mit einem durch das mu-Syntheseverfahren entworfenen Drehmomentregler - Google Patents

Motorprüfsystem mit einem durch das mu-Syntheseverfahren entworfenen Drehmomentregler

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Abstract

Ein Motorprüfsystem weist ein Drehmomentregelungssystem auf, das mindestens ein Drehmoment von einem axialen Drehmoment und einem Motorlastdrehmoment regelt. Das Drehmomentregelungssystem umfasst eine mechanische Übertragungsfunktion, die ein Motordrehmoment und einen Strom empfängt und eine Motordrehzahl, das axiale Drehmoment und eine Dynamodrehzahl ausgibt, eine elektrische Übertragungsfunktion, die einen Sollstrom empfängt und den Strom ausgibt, und einen Drehmomentregler, der ein Drehmoment von einem axialen Solldrehmoment und einem Sollmotorlastdrehmoment und mindestens eines von der Motordrehzahl, der Dynamodrehzahl und dem axialen Drehmoment empfängt und den Sollstrom ausgibt. Eine Übertragungsfunktion, die für den Drehmomentregler repräsentativ ist, ist unter Verwendung des Structured Singular Value Synthesis Method entworfen, um an die mechanische Übertragungsfunktion und die elektrische Übertragungsfunktion angepasst zu sein.

Description

  • Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Messen der Kennlinien eines Motors, und insbesondere ein Motorprüfsystem (ein so genanntes Motorprüfstandsystem) zum Messen verschiedener Kennlinien eines Motors durch direktes Verbinden des Motors mit einem Dynamometer, das als Absorber für Antriebsleistung funktioniert, und ein Verfahren zum Messen der Motorkennlinien.
  • Im Allgemeinen ist ein Motorprüfsystem derart aufgebaut, dass ein Dynamometer mit einer Kombination aus einem Motor und einem Getriebe verbunden ist. Die Regelung des Motors wird ausgeführt, indem eine Drosselklappenöffnung des Motors geregelt wird, und die Regelung des Dynamometers wird ausgeführt, indem eine Drehzahl und ein Drehmoment auf der Grundlage von Detektionssignalen geregelt werden, die von einem Drehzahldetektor und einem Drehmomentdetektor, die in dem Dynamometer vorgesehen sind, detektiert werden. Diese Regelung wird durch eine PID-Regelung (Proportional-, Integral- und Differential-Regelung) unter Verwendung eines Reglers ausgeführt.
  • Es besteht jedoch die Möglichkeit, dass bei einem derartigen Motorprüfsystem, das die PID-Regelung verwendet, die Welle, die das Dynamometer und den Motor verbindet, aufgrund eines durch den Motor erzeugten Pulsationsdrehmoments Resonanzschwingungen hervorrufen kann. Es ist deshalb notwendig, die PID-Regelung des Dynamometers innerhalb eines Motorbetriebsbereiches auszuführen, in welchem eine Frequenz einer durch den Motor erzeugten Pulsationsschwingung geringer als eine Resonanzfrequenz eines mechanischen Systems aus dem Dynamometer, der Welle und dem Motor ist. Es ist deshalb schwierig, unter dieser Einschränkung durch die Resonanzfrequenz des mechanischen Systems die Drehzahlregelung und die Regelung des axialen Drehmoments mit hoher Ansprechempindlichkeit auszuführen.
  • Obwohl es möglich ist, das mechanische System unter Verwendung einer sehr starren Welle so aufzubauen, dass die Resonanzfrequenz des mechanischen Systems aus einem Betriebsbereich des Motors herauskommt, hat eine Drehmomentregelung unter Verwendung der PID-Regelung eine Einschränkung, dass unsichere Faktoren, wie etwa ein Pulsationsdrehmoment eines Motors, das Regelverhalten der Drehmomentregelung beeinträchtigen.
  • Es ist deshalb eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein System und ein Verfahren bereitzustellen, die in der Lage sind, Motorkennlinien bei hoher Drehzahl stabil zu messen, indem ein Drehmomentregelungssystem des Systems über das Structured-Singular-Value Method aufgebaut wird.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem System zum Messen der Kennlinien eines Motors. Das System ist aufgebaut, indem der Motor mit einem Dynamometer über eine Welle verbunden ist. Das System umfasst ein Drehmomentregelungssystem, das mindestens ein Drehmoment von einem axialen Drehmoment der Welle und einem Motorlastdrehmoment regelt. Das Drehmomentregelungssystem umfasst einen ersten Block, der durch eine mechanische Übertragungsfunktion dargestellt ist, einen zweiten Block, der durch eine elektrische Übertragungsfunktion dargestellt ist, und einen Drehmomentregler. Der erste Block empfängt ein Motordrehmoment und einen Strom und gibt eine Motordrehzahl, das axiale Drehmoment und eine Dynamodrehzahl aus. Der zweite Block empfängt einen Sollstrom und gibt den Strom aus. Der Drehmomentregler empfängt ein Drehmoment von einem axialen Solldrehmoment und einem Sollmotorlastdrehmoment und mindestens eines von der Motordrehzahl, der Dynamodrehzahl und dem axialen Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Der Drehmomentregler ist durch eine Übertragungsfunktion dargestellt, die unter Verwendung des Structured Singular Value Synthesis Method entworfen ist, um an die mechanische Übertragungsfunktion und die elektrische Übertragungsfunktion angepasst zu sein.
  • Ein weiterer Aspekt der vorliegenden Erfindung liegt in einem Verfahren zum Messen der Kennlinien eines Motors unter Verwendung eines Drehmomentregelungssystems zum Regeln mindestens eines Drehmoments von einem axialen Drehmoment und einem Motorlastdrehmoment in einem System aus dem Motor, dem Dynamometer und der Welle. Das Verfahren umfasst die Schritte, dass ein Motordrehmoment und ein Strom empfangen werden und eine Motordrehzahl, das axiale Drehmoment und eine Dynamodrehzahl ausgegeben werden, ein Sollstrom empfangen wird und der Strom ausgegeben wird, und ein Drehmoment von einem axialen Solldrehmoment und einem Sollmotorlastdrehmoment und mindestens eines von der Motordrehzahl, der Dynamodrehzahl und dem axialen Drehmoment empfangen wird und der Sollstrom ausgegeben wird, mittels eines Drehmomentreglers, der durch eine Übertragungsfunktion dargestellt ist, die unter Verwendung des Structured Singular Value Synthesis Method entworfen ist, um an die mechanische Übertragungsfunktion und die elektrische Übertragungsfunktion angepasst zu sein.
  • Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
  • Fig. 1 ein Blockdiagramm, das ein Grundkonzept, das in einem Motorprüfsystem angewandt wird, und ein Verfahren zum Messen der Motorkennlinien unter Verwendung des Systems gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 2A eine Ansicht, die die Dynamikkennlinie eines modellierten Schwingungssystems eines Drehmomentübertragungssystems in einem mechanischen System des Motorprüfsystems zeigt,
  • Fig. 2B ein Blockdiagramm, das ein Ersatzschaltbild einer Übertragungsfunktion der Dynamikkennlinie des modellierten Schwingungssystems zeigt,
  • Fig. 3 ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 4 ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 5 ein Blockdiagramm, das eine dritte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 6 ein Blockdiagramm, das eine vierte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 7 ein Blockdiagramm, das eine fünfte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 8 ein Blockdiagramm, das eine sechste Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 9 ein Blockdiagramm, das eine siebte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 10 ein Blockdiagramm, das eine achte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 11 ein Blockdiagramm, das eine neunte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
  • Fig. 12 ein Blockdiagramm, das eine zehnte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt.
  • In den Fig. 1 bis 2B ist eine fundamentale Theorie gezeigt, die an Ausführungsformen eines Systems und eines Verfahrens zum Messen der Kennlinien eines Motors gemäß der vorliegenden Erfindung angepasst ist. Ein Drehmomentregelungssystem des Systems zum Messen der Kennlinien des Motors ist mittels des Structured Singular Value Synthesis Method (µ-Syntheseverfahren) aufgebaut, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und ein Unsicherheitsausdruck angewandt werden, wie es in den Fig. 1, 2A und 2B gezeigt ist. Es ist bekannt, dass das µ-Syntheseverfahren in der Lage ist, eine Größe jeder Unsicherheit (Störung) eines tatsächlichen Systems unter Verwendung eines Structured Singular Value µ darzustellen. Es ist dementsprechend möglich, die Größe jeder Unsicherheit zu erhalten, um die robuste Stabilität und das robuste Leistungsvermögen des Systems zu erzielen, und die Übertragungsfunktion eines Drehmomentreglers in dem Drehmomentregelungssystem unter Verwendung des Structured Singular Value µ zu entwerfen.
  • Fig. 1 ist ein Grundblockdiagramm, das die grundlegende Theorie zeigt, die bei dem Motorprüfsystem (Motorprüfstandssystem) gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird. In Fig. 1 ist P(s) eine mechanische Übertragungsfunktion von einem Motordrehmoment und einem Dynamodrehmoment zu einer Motordrehzahl, einem axialen Drehmoment und einer Dynamodrehzahl. A(s) ist eine elektrische Übertragungsfunktion von einem Sollstrom, der dem Solldynamodrehmoment entspricht, zu einem Strom, der dem Dynamodrehmoment entspricht. C(s) ist eine Übertragungsfunktion eines Reglers, der durch das µ-Syntheseverfahren entworfen ist. Δ und δ sind Unsicherheitsausdrücke. Diese Bezeichnungen P(s), A(s), C(s), Δ und δ werden im Allgemeinen bei den gesamten nachstehend diskutierten Ausführungsformen angewandt.
  • Ein mechanisches System des Motorprüfsystems ist durch einen zugeführten Motor 1, ein Dynamometer 2 und eine Welle 3, die den Motor 1 und das Dynamometer 2 verbindet, gebildet, und deshalb kann ein Ersatzschaltbild des mechanischen Systems durch die Fig. 2A und 2B dargestellt werden. Im Besonderen zeigt Fig. 2A eine Dynamikkennlinie eines modellierten Schwingungssystems eines Drehmomentübertragungssystems in dem mechanischen System, und Fig. 2B zeigt ein Ersatzschaltbild der Übertragungsfunktion in dem Modell von Fig. 2A. In den Fig. 2A und 2B ist Te ein Motordrehmoment, ωe ist eine Motordrehzahl, Je ist ein Trägheitsmoment des Motors 1, De ist ein Flüssigkeitsreibungskoeffizient des Motors 1, Kc ist eine Federkonstante der Welle 3, Kd ist ein Flüssigkeitsreibungskoeffizient der Welle 3, Tp ist ein axiales Drehmoment, Jd ist ein Trägheitsmoment des Dynamometers 2, Dd ist ein Flüssigkeitsreibungskoefiizient des Dynamometers 2, Td ist ein Drehmoment des Dynamometers 2, ωd ist eine Drehgeschwindigkeit des Dynamometers 2 und δ1, δ2, Δ1 und Δ2 sind Unsicherheiten.
  • Bei dem derart aufgebauten Motorprüfsystem gemäß der vorliegenden Erfindung benutzt das µ-Syntheseverfahren, das an das Motorprüfsystem angepasst ist, eine Solldrehzahl, ein Solldrehmoment und ein Drehzahldetektionsrauschen von sowohl dem Motor 1 als auch dem Dynamometer 2 als Störungseingang, und benutzt weiter eine Drehzahldifferenz zwischen dem Motor 1 und dem Dynamometer 2, ein Solldynamodrehmoment (einen Sollwert eines Dynamodrehmoments am Dynamometer 2) und ein axiales Drehmoment als eine Regelgröße zum Messen der Motorkennlinien. Durch Aufbauen des Drehmomentregelungssystems unter Verwendung des µ-Syntheseverfahren stellt das Drehmomentregelungssystem eine robuste Stabilität und ein robustes Leistungsvermögen in Bezug auf die strukturelle Unsicherheit sicher.
  • Fig. 3 zeigt eine erste Ausführungsform des Motorprüfsystems und eines bei diesem angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser ersten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Drehzahlregler 30 in einem Drehzahlregelungssystem mit einem Freiheitsgrad zum Regeln des axialen Drehmoments durch Detektieren des axialen Drehmoments zu erhalten. Im Besonderen wird eine Übertragungsfunktion C(s) des Drehmomentreglers 30 unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem eine Solldrehzahl, ein Solldrehmoment, ein Drehzahldetektionsrauschen von sowohl dem Motor 1 als auch dem Dynamometer 2 als ein Störungseingang geeignet angewandt werden, und eine Drehzahlabweichung zwischen dem Motor 1 und dem Dynamometer 2, ein Solldynamodrehmoment (ein Sollwert eines Dynamodrehmoments am Dynamometer 2) und ein axiales Drehmoment auch als Regelgröße zum Messen der Motorkennlinien geeignet angewandt werden. Ferner werden mehrere geeignete Faktoren in dem mechanischen System, wie etwa ein Trägheitsmoment des Motors 1, eine Federkonstante der Welle 3, ein Trägheitsmoment des Dynamometers 2, als ein Unsicherheitsausdruck bei dem µ-Syntheseverfahren angewandt, um die Übertragungsfunktion C(s) zu erhalten. Wenn das mechanische System ein Trägheitsmoment mit der Ausnahme von dem des Motors 1 oder des Dynamometers 2 erzeugt oder empfängt, kann außerdem ein solches Trägheitsmoment als ein Unsicherheitsausdruck bei dem µ-Syntheseverfahren verwendet werden, um die Übertragungsfunktion C(s) zu erhalten.
  • Der Drehmomentregler 30, der durch die Übertragungsfunktion C(s) dargestellt ist, empfängt eine Differenz zwischen dem axialen Solldrehmoment und dem axialen Drehmoment, das von der Anlage 10 ausgegeben wird, und gibt einen Sollstrom an einen Inverter 20 aus. Der Inverter 20, der durch eine Übertragungsfunktion A(s) dargestellt ist, empfängt den Sollstrom von dem Drehmomentregler 30 und gibt einen Strom an die Anlage 10 aus, die dem mechanischen System des Motorprüfsystems entspricht und die durch eine Übertragungsfunktion P(s) dargestellt ist. Bei diesem Motorprüfsystem der ersten Ausführungsform werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 4 zeigt eine zweite Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser zweiten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Drehmomentregler 30 in einem Drehmomentregelungssystem mit einem Freiheitsgrad zum Regeln des Motorlastdrehmoments durch Detektieren des axialen Drehmoments zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Drehmomentreglers 30 wird bei dieser zweiten Ausführungsform im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt eine Differenz zwischen dem Sollmotorlastdrehmoment und dem axialen Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem der zweiten Ausführungsform werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 5 zeigt eine dritte Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem System angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser dritten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Drehmomentregler 30, der durch eine Übertragungsfunktion C(s) in dem Drehmomentregelungssystem mit zwei Freiheitsgraden dargestellt ist, zum Regeln des axialen Drehmoments durch Detektieren des axialen Drehmoments zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Drehmomentreglers 30 wird bei dieser dritten Ausführungsform im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das axiale Solldrehmoment und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem der dritten Ausführungsform werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 6 zeigt eine vierte Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem System angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser vierten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Drehmomentregler 30, der durch eine Übertragungsfunktion C(s) in dem Drehmomentregelungssystem mit zwei Freiheitsgraden dargestellt ist, zum Regeln des Motorlastdrehmoments durch Detektieren des axialen Drehmoments zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Drehmomentreglers 30 bei dieser vierten Ausführungsform wird im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das Sollmotorlastdrehmoment und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem der vierten Ausführungsform werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 7 zeigt eine fünfte Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem System angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser fünften Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Rückkopplungs-Drehmomentregler 30, der durch eine Übertragungsfunktion C(s) dargestellt ist, in einem Drehmomentregelungssystem zum Regeln des axialen Drehmoments durch Detektieren des axialen Drehmoments und der Dynamodrehzahl zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Rückkopplungs-Drehmomentreglers 30 wird bei dieser fünften Ausführungsform im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das axiale Solldrehmoment, die Dynamodrehzahl und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem gemäß der fünften Ausführungsform werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 8 zeigt eine sechste Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem System angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser sechsten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Rückkopplungs-Drehmomentregler 30, der durch eine Übertragungsfunktion C(s) dargestellt ist, in einem Drehmomentregelungssystem zum Regeln des Motorlastdrehmoments durch Detektieren des axialen Drehmoments und der Dynamodrehzahl zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Rückkopplungs-Drehmomentreglers 30 wird bei dieser sechsten Ausführungsform im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das Sollmotorlastdrehmoment, die Dynamodrehzahl und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem gemäß der sechsten Ausführungsform werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 9 zeigt eine siebte Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem System angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser siebten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Rückkopplungs-Drehmomentregler 30, der durch eine Übertragungsfunktion C(s) dargestellt ist, in einem Drehmomentregelungssystem zum Regeln des axialen Drehmoments durch Detektieren der Motordrehzahl und des axialen Drehmoments zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Rückkopplungs-Drehmomentreglers 30 wird bei dieser siebten Ausführungsform im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das axiale Solldrehmoment, die Motordrehzahl und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem der siebten Ausführungsform werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 10 zeigt eine achte Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem System angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser achten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Rückkopplungs-Drehmomentregler 30, der durch eine Übertragungsfunktion C(s) dargestellt ist, in einem Drehmomentregelungssystem zum Regeln des Motorlastdrehmoments durch Detektieren der Motordrehzahl und des axialen Drehmoments zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Rückkopplungs-Drehmomentreglers 30 wird bei dieser achten Ausführungsform im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das Sollmotorlastdrehmoment, die Motordrehzahl und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 11 zeigt eine neunte Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem System angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser neunten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Rückkopplungs-Drehmomentregler 30, der durch eine Übertragungsfunktion C(s) dargestellt ist, in einem Drehmomentregelungssystem zum Regeln des axialen Drehmoments durch Detektieren der Motordrehzahl, des axialen Drehmoments und der Dynamodrehzahl zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Rückkopplungs-Drehmomentreglers 30 wird bei dieser neunten Ausführungsform im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ-Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das axiale Solldrehmoment, die Motordrehzahl, die Dynamodrehzahl und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Fig. 12 zeigt eine zehnte Ausführungsform des Motorprüfsystems und des bei diesem System angewandten Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Bei dieser zehnten Ausführungsform wird das µ-Syntheseverfahren angewandt, um einen Rückkopplungs-Drehmomentregler 30, der durch eine Übertragungsfunktion C(s) dargestellt ist, in einem Drehmomentregelungssystem zum Regeln des Motorlastdrehmoments durch Detektieren der Motordrehzahl, des axialen Drehmoments und der Dynamodrehzahl zu erhalten. Die Übertragungsfunktion C(s) des Rückkopplungs-Drehmomentreglers 30 wird bei dieser zehnten Ausführungsform im Grunde ähnlich wie bei der ersten Ausführungsform unter Verwendung des µ- Syntheseverfahrens abgeleitet, bei dem ein Störungseingang, eine Regelgröße und eine Unsicherheit geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das Sollmotorlastdrehmoment, die Motordrehzahl, die Dynamodrehzahl und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
  • Mit den derart eingerichteten Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Erfindung wird das axiale Drehmoment oder das Motordrehmoment mittels des Drehmomentreglers 30 geregelt, der durch die auf der Grundlage des µ-Syntheseverfahrens entworfene Übertragungsfunktion C(s) dargestellt ist. Es wird daher möglich, eine Messung verschiedener Kennlinien des Motors 1 in einem Hochgeschwindigkeitszustand stabil auszuführen.
  • Diese Anmeldung beruht auf der japanischen Patentanmeldung Nr. 2001-343238, die am 8. November 2001 in Japan eingereicht wurde. Der gesamte Offenbarungsgehalt dieser japanischen Patentanmeldung ist hierin durch Bezugnahme mit eingeschlossen.
  • Zusammengefasst weist ein Motorprüfsystem ein Drehmomentregelungssystem auf, das mindestens ein Drehmoment von einem axialen Drehmoment und einem Motorlastdrehmoment regelt. Das Drehmomentregelungssystem umfasst eine mechanische Übertragungsfunktion, die ein Motordrehmoment und einen Strom empfängt und eine Motordrehzahl, das axiale Drehmoment und eine Dynamodrehzahl ausgibt, eine elektrische Übertragungsfunktion, die einen Sollstrom empfängt und den Strom ausgibt, und einen Drehmomentregler, der ein Drehmoment von einem axialen Solldrehmoment und einem Sollmotorlastdrehmoment und mindestens eines von der Motordrehzahl, der Dynamodrehzahl und dem axialen Drehmoment empfängt und den Sollstrom ausgibt. Eine Übertragungsfunktion, die für den Drehmomentregler repräsentativ ist, ist unter Verwendung des Structured Singular Value Synthesis Method entworfen, um an die mechanische Übertragungsfunktion und die elektrische Übertragungsfunktion angepasst zu sein.

Claims (16)

1. System zum Messen von Kennlinien eines Motors, wobei das System aufgebaut ist, indem der Motor mit einem Dynamometer über eine Welle verbunden ist, wobei das System umfasst:
ein Drehmomentregelungssystem, das mindestens ein Drehmoment von einem axialen Drehmoment der Welle und einem Motorlastdrehmoment regelt, wobei das Drehmomentregelungssystem umfasst:
einen ersten Block, der durch eine mechanische Übertragungsfunktion dargestellt ist, wobei der erste Block ein Motordrehmoment und einen Strom empfängt und eine Motordrehzahl, das axiale Drehmoment und eine Dynamodrehzahl ausgibt,
einen zweiten Block, der durch eine elektrische Übertragungsfunktion dargestellt ist, wobei der zweite Block einen Sollstrom empfängt und den Strom ausgibt, und
einen Drehmomentregler, der ein Drehmoment von einem axialen Solldrehmoment und einem Sollmotorlastdrehmoment und mindestens eines von der Motordrehzahl und der Dynamodrehzahl und dem axialen Drehmoment empfängt und den Sollstrom ausgibt, wobei der Drehmomentregler durch eine Übertragungsfunktion dargestellt ist, die unter Verwendung des Structured Singular Value Synthesis Method entworfen ist, um an die mechanische Übertragungsfunktion und die elektrische Übertragungsfunktion angepasst zu sein.
2. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktion des Drehmomentreglers derart entworfen ist, dass die robuste Stabilität und das robuste Leistungsvermögen des Drehmomentregelungssystems erzielt sind.
3. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störungseingang, der bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von dem Motordrehmoment, einem Signal, das dem axialen Drehmoment hinzugefügt ist, einem Signal, das dem Dynamodrehmoment hinzugefügt ist, einem Signal, das dem Solldynamodrehmoment hinzugefügt ist, einem Signal, das dem Motordrehmoment hinzugefügt ist, einem Signal, das dem Dynamodrehmoment hinzugefügt ist, dem axialen Solldrehmoment und dem Sollmotorlastdrehmoment.
4. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelgröße, die bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von einer Differenz zwischen dem axialen Solldrehmoment und dem detektierten axialen Drehmoment, dem Solldynamodrehmoment, dem Dynamodrehmoment und dem axialen Drehmoment.
5. System nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen einem Drehwinkel des Dynamometers und einem Drehwinkel des Motors als das axiale Drehmoment angewandt wird.
6. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Trägheitsmoment eines Elements mit Ausnahme des Motors und des Dynamometers in dem Drehmomentregelungssystem erzeugt wird, das Trägheitsmoment des Elements als eine Regelgröße bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird.
7. System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unsicherheitsausdruck, der bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von dem Motorträgheitsmoment, einer axialen Federkonstante der Welle und dem Dynamoträgheitsmoment.
8. System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Unsicherheitsausdruck, der bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, ferner mindestens eines umfasst von einem Trägheitsmoment eines Elements mit Ausnahme des Motors und des Dynamometers und eine axiale Federkonstante eines Elements mit Ausnahme der Welle.
9. Verfahren zum Messen der Kennlinien eines Motors unter Verwendung eines Drehmomentregelungssystems zum Regeln mindestens eines Drehmoments von einem axialen Drehmoment und einem Motorlastdrehmoment in einem System aus dem Motor, dem Dynamometer und der Welle, wobei das Verfahren die Schritte umfasst, dass:
ein Motordrehmoment und ein Strom empfangen werden und eine Motordrehzahl, das axiale Drehmoment und eine Dynamodrehzahl ausgegeben werden,
ein Sollstrom empfangen wird und der Strom ausgegeben wird, und
ein Drehmoment von einem axialen Solldrehmoment und einem Sollmotorlastdrehmoment und mindestens eines von der Motordrehzahl, der Dynamodrehzahl und dem axialen Drehmoment empfangen werden und der Sollstrom ausgegeben wird, mittels eines Drehmomentreglers, der durch eine Übertragungsfunktion dargestellt wird, die unter Verwendung des Structured Singular Value Synthesis Method entworfen wird, um an die mechanische Übertragungsfunktion und die elektrische Übertragungsfunktion angepasst zu werden.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Übertragungsfunktion des Drehmomentreglers derart entworfen wird, dass die robuste Stabilität und das robuste Leistungsvermögen des Drehmomentregelungssystems erzielt werden.
11. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störungseingang, der bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von dem Motordrehmoment, einem Signal, das dem axialen Drehmoment hinzugefügt wird, einem Signal, das dem Dynamodrehmoment hinzugefügt wird, einem Signal, das dem Solldynamodrehmoment hinzugefügt wird, einem Signal, das dem Motordrehmoment hinzugefügt wird, einem Signal, das dem Dynamodrehmoment hinzugefügt wird, dem axialen Solldrehmoment und dem Sollmotorlastdrehmoment.
12. System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelgröße, die bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von einer Differenz zwischen dem axialen Solldrehmoment und dem detektierten axialen Drehmoment, dem Solldynamodrehmoment, dem Dynamodrehmoment und dem axialen Drehmoment.
13. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass eine Differenz zwischen einem Drehwinkel des Dynamometers und einem Drehwinkel des Motors als das axiale Drehmoment angewandt wird.
14. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass, wenn ein Trägheitsmoment eines Elements mit Ausnahme des Motors und des Dynamometers in dem Drehmomentregelungssystem erzeugt wird, das Trägheitsmoment des Elements als eine Regelgröße bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird.
15. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unsicherheitsausdruck, der bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von dem Motorträgheitsmoment, einer axialen Federkonstante der Welle und dem Dynamoträgheitsmoment.
16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Unsicherheitsausdruck, der bei dem Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, ferner mindestens eines umfasst von einem Trägheitsmoment eines Elements mit Ausnahme des Motors und des Dynamometers und einer axialen Federkonstante eines Elements mit Ausnahme der Welle.
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