DE10247347B4

DE10247347B4 - System und Verfahren zum Messen der Kennlinie eines Motors mit einem durch das µ-Syntheseverfahren entworfenen Drehmomentregler

Info

Publication number: DE10247347B4
Application number: DE10247347A
Authority: DE
Inventors: Takao Akiyama; Masayasu Kanke; Yoshimasa Sawada; Minoru Kobayashi
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2001-11-08
Filing date: 2002-10-10
Publication date: 2009-02-12
Anticipated expiration: 2022-10-11
Also published as: US6768940B2; US20030088345A1; JP3775284B2; JP2003149085A; DE10247347A1

Abstract

System zum Messen von Kennlinien eines Motors (1), der über eine Welle (3) mit einem Dynamometer (2) verbunden ist, umfassend:
– ein Drehmomentregelungssystem, das mindestens ein axiales Drehmoment der Welle (3) und ein Lastdrehmoment des Motors (1) regelt, mit:
– einem ersten Block (10), der durch eine mechanische Übertragungsfunktion (P(s)) dargestellt ist und der ein Stromsignal und ein Motordrehmoment am Eingang empfängt und am Ausgang eine Motordrehzahl, ein axiales Drehmoment und eine Dynamometerdrehzahl ausgibt,
– einem zweiten Block (20), der durch eine elektrische Übertragungsfunktion (A(s)) dargestellt ist und der als Eingangssignal einen Sollstrom empfängt und dessen Ausgangssignal das Stromsignal ist, das am Eingang des ersten Blocks (10) angelegt wird,
– einem Drehmomentregler (30), der durch eine Übertragungsfunktion (C(s)) dargestellt wird, die mittels der Structured Singular Value Synethesis Method entworfen wurde, um an die mechanische Übertragungsfunktion (P(s)) und an die elektrische Übertragungsfunktion (A(s)) angepasst zu werden, wobei...

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein System und ein Verfahren zum Messen der Kennlinien eines Motors, der über eine Welle mit einem Dynamometer verbunden ist, der als Absorber für Antriebsleistung funktioniert.
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 Ein schränkung durch die Resonanzfrequenz des mechanischen Systems die Drehzahlregelung und die Regelung des axialen Drehmoments mit hoher Ansprechempfindlichkeit 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.
Zum Stand der Technik wird zunächst auf die DE 3428755 A1 verwiesen, die ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Prüfen eines Drehmomenterzeugers beschreibt, das bzw. die insbesondere die Prüfung von Fahrzeugen zulässt. Zu diesem Zweck liefert ein Prüfprogrammgeber vorprogrammierte Werte für das Last-Trägheitsmoment und das Last-Drehmoment, die einen Betriebszustand eines an eine last gekoppelten Drehmomenterzeugers beschreiben. Ein Lastmodell ermittelt darauf und aus dem in einem Prüfstand gemessenen momentanen Drehmoment des Drehmomenterzeugers einen Drehmoment-Wert, der einem Sollwertgeber als Wert für das von einem elektrischen Antrieb zu simulierenden Last-Drehmoments eingegeben ist. Der Sollwertgeber ermittelt daraus und aus dem Messwert ohne weitere Berücksichtigung des den Lastzustand beschreibenden, vorprogrammierten Last-Trägheitsmoments den Sollwert für den im Prüfstand an den Drehmomenterzeuger gekoppelten elektrischen Antrieb. Dadurch lassen sich insbesondere Fahrzeuge prüfen, deren Drehmomenterzeuger im Normalbetrieb elastisch mit anderen Schwungmassen gekoppelt ist.
Ferner wird auf die US 5,078,008 A hingewiesen, die eine Vorrichtung zur Regelung des Ausgangswellendrehmoments eines Motors in einem Motorenprüfstand durch Korrektur der Trägheit eines Dynamometers ermöglicht. Die Vorrichtung arbeitet mit einem Betriebsmustererzeuger, der derart ausgelegt ist, um ein Solldrehmomentsignal und ein Sollmotordrehzahlsignal an einer signalverarbeitenden Einheit auszugeben, die Trägheitskorrekturwerte zum Zeitpunkt einer Beschleunigung bzw. einer Verzögerung berechnet und korrigierte Werte für den Dynamometer ausgibt.
Schließlich soll auf die US 5,119,304 A verwiesen werden, die ein Verfahren und eine Vorrichtung beschreibt, bei dem bzw. bei der eine vorbestimmte Drehzahl eines Motors sowie ein vorbestimmtes axiales Drehmoment des Dynamometers eingestellt werden. Abweichungen zwischen der vorbestimmten Drehzahl und der Drehzahl des Dynamometers sowie Abweichungen zwischen dem vorbestimmten axialen Drehmoment und dem ermittelten axialen Drehmoment des Motors werden berechnet, und Übertragungsfaktoren werden aufgrund der ermittelten Betriebsenergie, des ermittelten axialen Drehmoments und der ermittelten Drehzahl des Motors sowie der ermittelten Drehzahl des Dynamometers mittels eines vorbestimmten mathematischen Modells berechnet. Aus den Übertragungs faktoren werden Stellgrößen berechnet, um mindestens PI-Regelungen durchzuführen. Die Abweichungen sowie der Motorregler und der Dynamometer werden entsprechend der berechneten Stellgrößen von einem Systemregler berechnet.
Es ist 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 die Structured-Singular-Value Method aufgebaut wird, die von keiner der erwähnten Schriften nur im Ansatz erwähnt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe wird erfindungsgemäß ein System zum Messen von Kennlinien eines Motors, der über eine Welle mit einem Dynamometer verbunden ist eingesetzt, umfassend: ein Drehmomentregelungssystem, das mindestens ein axiales Drehmoment der Welle und ein Lastdrehmoment des Motors regelt, mit: einem ersten Block, der durch eine mechanische Übertragungsfunktion dargestellt ist und der ein Stromsignal und ein Motordrehmoment am Eingang empfängt und am Ausgang eine Motordrehzahl, ein axiales Drehmoment und eine Dynamometerdrehzahl ausgibt, einem zweiten Block, der durch eine elektrische Übertragungsfunktion dargestellt ist und der als Eingangssignal einen Sollstrom empfängt und dessen Ausgangssignal das Stromsignal ist, das am Eingang des ersten Blocks angelegt wird, einem Drehmomentregler, der durch eine Übertragungsfunktion dargestellt wird, die mittels der Structured Singular Value Synethesis Method entworfen wurde, um an die mechanische Übertragungsfunktion und an die elektrische Übertragungsfunktion angepasst zu werden, wobei am Eingang des Drehmomentreglers ein axiales Solldrehmoment oder ein Sollmotorlastdrehmoment sowie mindestens eines der am Ausgang des ersten Blocks anliegenden Signale der Motordrehzahl und des axialen Drehmoments und der Dynamometerdrehzahl empfangen werden und das Ausgangssignal des Drehmomentreglers das Sollstromsignal ist, das als Eingangssignal für den zweiten Block dient.
Ferner wird ein Verfahren zum Messen von Kennlinien eines Motors, der über eine Welle mit einem Dynamometer verbunden ist, mit folgenden Verfahrensschritten eingesetzt: Regelung von mindestens einem axialen Drehmoment der Welle und einem Lastdrehmoment des Motors mittels eines Drehmomentregelungssystems, wobei: in einem ersten Schritt ein Stromsignal und ein Motordrehmoment empfangen und mittels einer mechanischen Übertragungsfunktion derart verarbeitet werden, dass als Ausgangssignale eine Motordrehzahl, ein axiales Drehmoment und eine Dynamometerdrehzahl zur Verfügung gestellt werden, in einem zweiten Schritt als Eingangssignal ein Sollstromsignal mittels einer elektrischen Übertragungsfunktion derart verarbeitet wird, dass als Ausgangssignal das Stromsignal erzeugt wird, das für den ersten Verfahrensschritt als Eingangsgröße dient, und in einem dritten Schritt einem Drehmomentregler, der mittels der Structured Singular Value Synthesis Method entworfen wurde, um ihn an die mechanische und die elektrische Übertragungsfunktion anzupassen, als Eingangssignale ein axiales Solldrehmoment oder ein Sollmotorlastdrehmoment sowie mindestens eines der nach dem ersten Schritt erfassten Ausgangssignale der Motordrehzahl, des axialen Drehmoments und der Dynamometerdrehzahl aufgeschaltet werden, wobei das Ausgangssignal des Drehmomentreglers das Sollstromsignal ist, das als Eingangssignal zur Durchführung des zweiten Schritts dient.
Die Erfindung wird im Folgenden beispielhaft anhand der Zeichnungen beschrieben, in diesen ist:
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,
2A eine Ansicht, die die Dynamikkennlinie eines modellierten Schwingungssystems eines Drehmomentübertragungssystems in einem mechanischen System des Motorprüfsystems zeigt,
2B ein Blockdiagramm, das ein Ersatzschaltbild einer Übertragungsfunktion der Dynamikkennlinie des modellierten Schwingungssystems zeigt,
3 ein Blockdiagramm, das eine erste Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
4 ein Blockdiagramm, das eine zweite Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
5 ein Blockdiagramm, das eine dritte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
6 ein Blockdiagramm, das eine vierte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
7 ein Blockdiagramm, das eine fünfte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
8 ein Blockdiagramm, das eine sechste Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
9 ein Blockdiagramm, das eine siebte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
10 ein Blockdiagramm, das eine achte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
11 ein Blockdiagramm, das eine neunte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
12 ein Blockdiagramm, das eine zehnte Ausführungsform des Systems und des Verfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt,
In den 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 Störeinfluss angewandt werden, wie es in den 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 Drehmoment reglers in dem Drehmomentregelungssystem unter Verwendung des Structured Singular Value μ zu entwerfen.
1 ist ein Grundblockdiagramm, das die grundlegende Theorie zeigt, die bei dem Motorprüfsystem (Motorprüfstandssystem) gemäß der vorliegenden Erfindung angewandt wird. In 1 ist P(s) eine mechanische Übertragungsfunktion von einem Motordrehmoment und einem Dynamometerdrehmoment 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 Dynamometerdrehmoment 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 2A und 2B dargestellt werden. Im Besonderen zeigt 2A eine Dynamikkennlinie eines modellierten Schwingungssystems eines Drehmomentübertragungssystems in dem mechanischen System, und 2B zeigt ein Ersatzschaltbild der Übertragungsfunktion in dem Modell von 2A. In den 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 Flüssigkeitsrei bungskoeffizient 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 Solldynamometerdrehmoment (einen Sollwert eines Dynamometerdrehmoments 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.
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 Dy namometerdrehmoments 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 Störeinfluss 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 Störeinfluss 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.
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 Übertra gungsfunktion 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 ein Störeinfluss 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.
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 ein Störeinfluss 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.
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 ein Störeinfluss 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.
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 Dynamometerdrezahl 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 ein Störeinfluss geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das axiale Solldrehmoment, die Dynamometerdrehzahl 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.
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 Dynamometerdrehzahl 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 ein Störeinfluss geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das Sollmotorlastdrehmoment, die Dynamometerdrehzahl 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.
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 ein Störeinfluss 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.
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 ein Störeinfluss 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.
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 Dynamometerdrehzahl 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 ein Störeinfluss geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfangt das axiale Solldrehmoment, die Motordrehzahl, die Dynamometerdrehzahl und das axiale Drehmoment und gibt den Sollstrom aus. Bei diesem Motorprüfsystem werden verschiedene Motorkennlinien durch Detektieren des axialen Drehmoments gemessen.
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 Dynamometerdrehzahl 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 ein Störeinfluss geeignet angewandt werden. Der Drehmomentregler 30 empfängt das Sollmotorlastdrehmoment, die Motordrehzahl, die Dynamometerdrehzahl 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 Dynamometerdrehzahl 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 Dynamometerdrehzahl 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

System zum Messen von Kennlinien eines Motors (1), der über eine Welle (3) mit einem Dynamometer (2) verbunden ist, umfassend: – ein Drehmomentregelungssystem, das mindestens ein axiales Drehmoment der Welle (3) und ein Lastdrehmoment des Motors (1) regelt, mit: – einem ersten Block (10), der durch eine mechanische Übertragungsfunktion (P(s)) dargestellt ist und der ein Stromsignal und ein Motordrehmoment am Eingang empfängt und am Ausgang eine Motordrehzahl, ein axiales Drehmoment und eine Dynamometerdrehzahl ausgibt, – einem zweiten Block (20), der durch eine elektrische Übertragungsfunktion (A(s)) dargestellt ist und der als Eingangssignal einen Sollstrom empfängt und dessen Ausgangssignal das Stromsignal ist, das am Eingang des ersten Blocks (10) angelegt wird, – einem Drehmomentregler (30), der durch eine Übertragungsfunktion (C(s)) dargestellt wird, die mittels der Structured Singular Value Synethesis Method entworfen wurde, um an die mechanische Übertragungsfunktion (P(s)) und an die elektrische Übertragungsfunktion (A(s)) angepasst zu werden, wobei am Eingang des Drehmomentreglers (30) ein axiales Solldrehmoment oder ein Sollmotorlastdrehmoment sowie mindestens eines der am Ausgang des ersten Blocks (10) anliegenden Signale der Motordrehzahl und des axialen Drehmoments und der Dynamometerdrehzahl empfangen werden und das Ausgangssignal des Drehmomentreglers (30) das Sollstromsignal ist, das als Eingangssignal für den zweiten Block (20) dient.
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.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Störungseingang des Drehmomentreglers (30) mindestens eins der folgenden Signale aufgeschaltet wird: das Motordrehmoment, ein Signal, das dem axialen Drehmoment hinzugefügt ist, ein Signal, das dem Dynamometerdrehmoment hinzugefügt ist, ein Signal, das dem Solldynamometerdrehmoment hinzugefügt ist, ein Signal, das dem Motordrehmoment hinzugefügt ist, ein Signal, das dem Dynamometerdrehmoment hinzugefügt ist, das axiale Solldrehmoment und das Sollmotorlastdrehmoment.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelgröße, die bei der Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von einer Differenz zwischen dem axialen Solldrehmoment und dem detektierten axialen Drehmoment, dem Solldynamometerdrehmoment, dem Dynamometerdrehmoment und dem axialen Drehmoment.
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.
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.
System nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störeinfluss, der beider Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von dem Motorträgheitsmoment, einer axialen Federkonstante der Welle und dem Dynamometerträgheitsmoment.
System nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störeinfluss, der bei der 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.
Verfahren zum Messen von Kennlinien eines Motors, der über eine Welle mit einem Dynamometer verbunden ist, mit folgenden Verfahrensschritten: Regelung von mindestens einem axialen Drehmoment der Welle und einem Lastdrehmoment des Motors mittels eines Drehmomentregelungssystems, wobei: – in einem ersten Schritt ein Stromsignal und ein Motordrehmoment empfangen und mittels einer mechanischen Übertragungsfunktion derart verarbeitet werden, dass als Ausgangssignale eine Motordrehzahl, ein axiales Drehmoment und eine Dynamometerdrehzahl zur Verfügung gestellt werden, – in einem zweiten Schritt als Eingangssignal ein Sollstromsignal mittels einer elektrischen Übertragungsfunktion derart verarbeitet wird, dass als Ausgangssignal das Stromsignal erzeugt wird, das für den ersten Verfahrensschritt als Eingangsgröße dient, und – in einem dritten Schritt einem Drehmomentregler, der mittels der Structured Singular Value Synthesis Method entworfen wurde, um ihn an die mechanische und die elektrische Übertragungsfunktion anzupassen, als Eingangssignale ein axiales Solldrehmoment oder ein Sollmotorlastdrehmoment sowie mindestens eines der nach dem ersten Schritt erfassten Ausgangssignale der Motordrehzahl, des axialen Drehmoments und der Dynamometerdrehzahl aufgeschaltet werden, wobei das Ausgangssignal des Drehmomentreglers das Sollstromsignal ist, das als Eingangssignal zur Durchführung des zweiten Schritts dient.
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.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass auf den Störungseingang, der bei der Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eins der folgenden Signale aufgeschaltet wird: von das Motodrehmoment, ein Signal, das dem axialen Drehmoment hinzugefügt wird, ein Signal, das dem Dynamometerdrehmoment hinzugefügt wird, ein Signal, das dem Solldynamometerdrehmoment hinzugefügt wird, ein Signal, das dem Motordrehmoment hinzugefügt wird, ein Signal, das dem Dynamometerdrehmoment hinzugefügt wird, dem axialen Solldrehmoment und dem Sollmotorlastdrehmoment.
System nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine Regelgröße, die bei der Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von einer Differenz zwischen dem axialen Solldrehmoment und dem detektierten axialen Drehmoment, dem Solldynamometerdrehmoment, dem Dynamometerdrehmoment und dem axialen Drehmoment.
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.
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 der Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird.
Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störeinfluss, der bei der Structured Singular Value Synthesis Method angewandt wird, mindestens eines umfasst von dem Motorträgheitsmoment, einer axialen Federkonstante der Welle und dem Dynamometerträgheitsmoment.
Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass ein Störeinfluss, der bei der 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.