DE19518431A1 - Verfahren zum Fernbedienen einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung und Fernbedienungseinrichtung - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Fernbedienen einer elektrohydraulischen Steuervorrichtung, insbeson­ dere eines Proportionalventils mit elektromagnetischem Antrieb, bei dem mit Hilfe einer Übertragungsfunktion aus einem Verstellweg oder einer Position eines Betäti­ gungselements ein elektrisches Signal erzeugt wird. Ferner betrifft die Erfindung auch eine Fernbedienungs­ einrichtung für eine elektrohydraulische Steuervorrich­ tung, insbesondere für ein Proportionalventil mit elek­ tromagnetischem Antrieb, mit einem Betätigungselement und einem Wandler, der eine Position des Betätigungs­ elements in Abhängigkeit von einer Übertragungsfunktion in ein elektrisches Steuersignal umsetzt.

Sowohl ein Fernbedienungsverfahren dieser Art als auch eine Fernbedienungseinrichtung sind aus US 4 791 549 bekannt. Eine derartige Fernbedienung ist immer dann sinnvoll, wenn der Bediener nicht unmittelbar Zugang zu der Steuervorrichtung hat. Insbesondere in hydrauli­ schen Schaltungen kann es vorteilhaft sein, die Steuer­ vorrichtung, zum Beispiel ein Ventil, in der Nähe des zu steuernden Arbeitsmotors anzuordnen, um hydraulische Leitungsverluste klein zu halten. Die Steuervorrich­ tung, beispielsweise das Ventil, weist einen elektroma­ gnetischen Antrieb auf. Dieser öffnet das Ventil bei­ spielsweise so weit, wie dies von der Stellung oder Position des Betätigungselements vorgegeben ist. Hier­ bei wird man für unterschiedliche Anwendungszwecke si­ cherlich verschiedene Übertragungsverhalten wählen. Wenn es darauf ankommt, schnell größere Mengen an Hy­ draulikflüssigkeit dem Arbeitsmotor zufließen zu las­ sen, um diesen beispielsweise in die Lage zu versetzen, möglichst rasch größere Leistungen zu erbringen oder größere Ausladungen durchzuführen, wird man einen hohen Verstärkungsfaktor wählen. In diesem Fall führt bereits eine kleine Bewegung des Betätigungselements zu einer größeren Bewegung des Arbeitsmotors. Wenn es hingegen auf eine feinfühligere Steuerung ankommt, führt eine kleine Bewegung des Betätigungselements auch nur zu einer entsprechend kleineren Öffnung des Ventils, einer damit verbundenen kleineren Flüssigkeitsströmung und folglich einer kleineren Bewegung des Arbeitsmotors.

Als Betätigungselemente kommen beispielsweise Bedie­ nungshebel in Betracht, die einen Kontakt auf einem Potentiometer verschieben. Denkbar sind auch Bedie­ nungshebel, deren Bewegung optisch über ein Loch- oder Strichmuster abgetastet werden kann. Andere Alternati­ ven sind Handräder, deren Rotationsbewegung auf die eine oder andere Art erfaßt werden kann.

In einer Reihe von Anwendungen ergibt sich das Erfor­ dernis, daß man zwar einerseits mit dem Arbeitsmotor möglichst rasch größere Bewegungen durchführen können möchte, andererseits soll der gleiche Arbeitsmotor aber auch in der Lage sein, auf feinfühlige Steuerungsbewe­ gungen mit dem Betätigungselement zu reagieren. Ein derartiger Problemfall ist beispielsweise ein hydrauli­ scher Kran, mit dem eine Last zwar möglichst schnell von einem Ort an einen anderen verbracht werden soll. Diese Last soll dann aber am Bestimmungsort möglichst präzise plaziert werden können. Beide Forderungen wi­ dersprechen einander. Man wählt aus diesem Grund in der Regel einen Kompromiß, der eine gemäßigte Geschwindig­ keit beim Verbringen der Last mit einer ebenso gemäßig­ ten Genauigkeit bei der Positionierung der Last am Be­ stimmungsort verbinden.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Fernbe­ dienungsverfahren und eine Fernbedienungseinrichtung anzugeben, mit denen eine Steuervorrichtung anwendungs­ abhängig sehr feinfühlig oder im Hinblick auf größere Geschwindigkeiten angesteuert werden kann.

Diese Aufgabe wird bei einem Verfahren der eingangs genannten Art dadurch gelöst, daß eine Geschwindigkeit ermittelt wird, mit der das Betätigungselement den Ver­ stellweg durchläuft beziehungsweise eine Positionsände­ rung durchführt, und daß die Übertragungsfunktion in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit verändert wird.

Mit einem derartigen Verfahren kann man sowohl eine sehr feinfühlige Steuerung der Steuervorrichtung errei­ chen als auch eine weniger feinfühlige, bei der aber die Steuervorrichtung im Hinblick auf eine hohe Ge­ schwindigkeit des angeschlossenen Arbeitsmotors betä­ tigt wird. Hierbei sind keine externen Umschaltungen notwendig. Der Übergang von einer Betriebsweise auf die andere erfolgt vielmehr in Abhängigkeit von der Ge­ schwindigkeit, mit der das Betätigungselement bewegt wird. Dies hat darüber hinaus den Vorteil, daß zwischen den beiden extremen Steuerungsverfahren eine Vielzahl von gegebenenfalls kontinuierlich ineinander übergehen­ den Parameterverschiebungen möglich ist. Mit dem Ver­ fahren macht man sich die Erkenntnis zunutze, daß man bei einer feinfühligen Steuerung das Betätigungselement in der Regel auch nur langsam bewegen wird. In diesem Fall ist die Übertragungsfunktion dann so ausgelegt, daß bei einer kleinen Bewegung des Betätigungselements auch nur eine kleine Aussteuerung der Steuervorrichtung erfolgt. Wenn der Bediener hingegen eine größere Aus­ steuerung bewirken will, beispielsweise weil er eine Last schnell von einem Punkt zum anderen verlagern will, wird er in der Regel das Betätigungselement nicht nur entsprechend des Weges weit auslenken. Er wird die­ se Bewegung auch mit einer erhöhten Geschwindigkeit durchführen. Bei einer höheren Geschwindigkeit des Be­ tätigungselements wird dann die Übertragungsfunktion so verändert, daß eine größere Aussteuerung der Steuervor­ richtung erfolgt.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß ein Bereich in der Umgebung einer Null-Stellung des Betätigungselements vorgesehen ist, in dem die Übertragungsfunktion unab­ hängig von der Geschwindigkeit ist. In diesem Bereich gibt es beispielsweise einen linearen Zusammenhang zwi­ schen der Position des Betätigungselements und der Grö­ ße des elektrischen Signals. In vielen Steuervorrich­ tungen muß nämlich das elektrische Signal einen be­ stimmten Schwellwert überschreiten, um überhaupt zu einer Aussteuerung der Steuervorrichtung zu führen. Wenn man nun die Übertragungsfunktion in diesem Bereich in der Umgebung der Null-Stellung des Betätigungsele­ ments, den man auch als "Totbereich" oder "Totband" bezeichnen kann, keine Geschwindigkeitsabhängigkeit der Übertragungsfunktion zuläßt, erhält man zu Beginn der eigentlichen Aussteuerung der Steuervorrichtung einen definierten Zusammenhang zwischen der Stellung des Be­ tätigungselements und der Aussteuerung der Steuervor­ richtung. Erst ab diesem Zeitpunkt erfolgt dann die geschwindigkeitsabhängige Aussteuerung der Steuervor­ richtung.

Vorzugsweise bildet die Übertragungsfunktion in diesem Bereich einen proportionalen Zusammenhang zwischen Ver­ stellweg und Steuersignal. Der definierte Zusammenhang zwischen der Position des Betätigungselements und der Aussteuerung wird also auch auf einem definierten Weg erreicht. Das elektrische Signal wird linear in Abhän­ gigkeit von der Positionsänderung des Betätigungsele­ ments vergrößert.

Vorzugsweise wird ein Verstärkungsfaktor der Übertra­ gungsfunktion in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit verändert. Der Verstärkungsfaktor ist ein Proportiona­ litätsfaktor, der den Zusammenhang zwischen dem Ver­ stellweg des Betätigungselements und der Größe des elektrischen Signals und damit der Aussteuerung der Steuervorrichtung ergibt. Wenn man diesen Proportiona­ litätsfaktor geschwindigkeitsabhängig verändert, er­ reicht man das gewünschte Verhalten.

Auch ist bevorzugt, daß die Position des Betätigungs­ elements in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten abgetastet wird und das Steuersignal in Abhängigkeit von einer Differenz zu einer früheren Position und der Geschwin­ digkeit inkremental verändert wird. Die Aussteuerung der Steuervorrichtung erfolgt damit sozusagen ab­ schnittsweise. Hierbei trägt man der Tatsache Rechnung, daß die Bediener oft mit einer einzigen Bewegung des Betätigungselements einen einzigen, zusammenhängenden Arbeitsvorgang nicht nur auslösen, sondern auch ab­ schließen möchte. Wenn man nun die Geschwindigkeit der Bewegung mehr oder weniger fortlaufend (dies kann auch zeitdiskret geschehen) ermittelt, kann man die Empfind­ lichkeit der Steuerung während einer einzigen Bewegung beeinflussen. Während einer Bewegung kann also die Übertragungsfunktion geändert werden. Das elektrische Signal ändert sich inkremental, d. h. der neue Wert er­ gibt sich aus dem alten Wert, d. h. dem Wert an einem früheren Zeitpunkt, der verändert wird in Abhängigkeit von einer Veränderung der Position des Betätigungsele­ ments. Dadurch vermeidet man abrupte Änderungen in der Aussteuerung der Steuervorrichtung.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß die Position peri­ odisch abgetastet wird. Eine derartige Abtastung läßt sich relativ leicht mit herkömmlichen Mitteln realisie­ ren. Die Geschwindigkeitsermittlung läßt sich auf eine einfache Differenzbildung reduzieren.

Vorteilhafterweise weist die Übertragungsfunktion einen statischen Anteil, der vom Verstellweg abhängig ist, und einen dynamischen Anteil, der von der Geschwindig­ keit abhängig ist, auf. Eine derartige Vorgehensweise erleichtert die Veränderung der Übertragungsfunktion ganz erheblich. Es müssen keine Faktoren verändert wer­ den, beispielsweise Verstärkungsfaktoren. Der Einfluß der Geschwindigkeit wird vielmehr dadurch berücksich­ tigt, daß der dynamische Anteil geschwindigkeitsabhän­ gig entsprechend verändert wird.

Vorzugsweise berücksichtigt die Übertragungsfunktion bei einer negativen Geschwindigkeit nur den Verstell­ weg, wobei ein Verstärkungsfaktor zwischen Verstellweg und Steuersignal abhängig von einer Differenz zwischen einer Ist-Position am Beginn der Bewegung mit negativer Geschwindigkeit und einem unteren Schwellwert der Posi­ tion ist. Eine negative Geschwindigkeit wird dann an­ genommen, wenn das Betätigungselement aus einer ausge­ lenkten Position wieder zurück in Richtung auf seine Neutralstellung bewegt wird. Alle Bewegungen des Betä­ tigungselements aus der Neutralstellung heraus werden als Bewegungen mit positiver Geschwindigkeit definiert. Wenn das Betätigungselement nun wieder in seine Neu­ tralstellung zurückgeführt wird, soll die Aussteuerung der Steuervorrichtung beendet werden. In diesem Fall ist die Geschwindigkeit nicht mehr ausschlaggebend. Ausschlaggebend ist vielmehr die zu diesem Zeitpunkt erreichte Aussteuerung und damit der zu diesem Zeit­ punkt erreichte Wert des elektrischen Signals. Von die­ sem Wert aus wird das elektrische Signal möglichst schnell wieder auf seinen Wert am unteren Schwellwert zurückgeführt.

Auch ist bevorzugt, daß die Übertragungsfunktion ober­ halb eines oberen Schwellwerts der Position nur den Verstellweg berücksichtigt, wobei der Verstärkungsfak­ tor gebildet ist durch einen Quotienten aus der Diffe­ renz zwischen Maximalposition und oberem Schwellwert einerseits und der Differenz aus Maximalwert des Steu­ ersignals und Ist-Wert des Steuersignals im Moment des Überschreitens des oberen Schwellwerts andererseits. In bestimmten Anwendungsfällen kann es vorkommen, daß man zunächst eine kleine Aussteuerung der Steuervorrichtung benötigt, am Ende der Bewegung aber eine größere Aus­ steuerung. Ein Beispiel hierfür ist das Anheben einer Last mit großer Genauigkeit aus einer bestimmten Posi­ tion mit Hilfe eines hydraulischen Krans, wobei die Last, wenn sie erst einmal aus der Position entfernt worden ist, möglichst schnell an einen entfernten Ort verbracht werden soll. In diesem Fall hat man aber be­ reits das Betätigungselement relativ weit bewegt, so daß für eine größere Bewegung mit einer größeren Ge­ schwindigkeit, die die entsprechend größere Aussteue­ rung der Steuervorrichtung bewirken soll, kein Platz mehr ist oder die Bewegung zu kurz gerät. Für diesen Fall ist die dargestellte Ausführungsform sehr vorteil­ haft. Sobald das Betätigungselement den oberen Schwell­ wert überschreitet, wird die Aussteuerung erhöht, und zwar proportional zu dem Verstellweg des Betätigungs­ elements. Der Verstärkungsfaktor wird hierbei so ge­ wählt, daß die "Steigung" der Verstärkung unmittelbar zu den Maximalwerten von Position und elektrischem Sig­ nal führt.

Die Aufgabe wird auch durch eine Fernbedienungseinrich­ tung der eingangs genannten Art gelöst, bei der Mittel zum Erfassen der Geschwindigkeit der Bewegung des Betä­ tigungselements vorgesehen sind, wobei die Übertra­ gungsfunktion des Wandlers in Abhängigkeit von der Ge­ schwindigkeit veränderbar ist.

Mit einer derartigen Fernbedienungseinrichtung lassen sich die oben im Zusammenhang mit dem Verfahren disku­ tierten Vorteile realisieren.

Hierbei ist besonders bevorzugt, daß der Wandler eine Auswerteeinrichtung und eine damit verbundene Ab­ tasteinrichtung aufweist, wobei die Abtasteinrichtung periodisch die Position des Betätigungselements ermit­ telt und an die Auswerteeinrichtung weitergibt, die daraus die Geschwindigkeit errechnet. Die einzelnen Positionen des Betätigungselements stehen ohnehin zur Verfügung. In der Regel wird bei der Auswerteeinrich­ tung auch ein Zeitnormal vorhanden sein. Für die Ge­ schwindigkeitsermittlung sind daher praktisch keine zusätzlichen Größen zu ermitteln. Man kann die bereits vorhandenen Größen hierzu verwenden. Im Grunde genommen sind auch nur einige wenige Bauelemente oder, wenn die Auswerteeinrichtung durch eine programmgesteuerte Ein­ heit gebildet ist, weniger zusätzliche Programmschritte notwendig.

Die Erfindung wird im folgenden anhand eines bevorzug­ ten Ausführungsbeispiels in Verbindung mit der Zeich­ nung beschrieben. Hierin zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Fernbedie­ nungseinheit,

Fig. 2 eine schematische Darstellung einer Über­ tragungsfunktion und

Fig. 3 ein Flußdiagramm.

Ein Betätigungselement 1 weist einen Hebel 2 auf, der aus einer Neutralstellung 3 mehr oder weniger weit her­ ausgeschwenkt werden kann. Sein Verstellweg wird durch einen Winkel Θ dargestellt.

Das Betätigungselement 1 weist ein Gehäuse 4 auf, auf dem der Hebel 2 schwenkbar befestigt ist. Im Gehäuse ist in nicht näher dargestellter Weise ein Wandler un­ tergebracht, um die Position und die Bewegung des He­ bels 2 in ein elektrisches Signal umzusetzen. Dieser Wandler wird im einfachsten Fall durch ein Potentiome­ ter gebildet, dessen beweglicher Kontakt durch den He­ bel 2 verstellt werden kann. Die am Potentiometer ab­ greifbare Spannung ist dann ein elektrisches Maß für die Position des Hebels 2 bzw. für den zurückgelegten Verstellweg. Ferner ist im Gehäuse 4 in ebenfalls nicht näher dargestellter Weise eine Auswertevorrichtung un­ tergebracht, die mit dem Wandler verbunden ist und ein elektrisches Signal U erzeugt. Die Art und Weise der Erzeugung wird weiter unten beschrieben.

Das elektrische Signal U, im vorliegenden Fall eine elektrische Ausgangsspannung, wird einem Proportional­ ventil 5 zugeführt, das räumlich vom Betätigungselement 1 entfernt sein kann. In üblicher Weise ist das Propor­ tionalventil 5 zusätzlich mit einem Handhebel 6 verse­ hen, um es im Notbetrieb auch manuell betätigen zu kön­ nen. Das Proportionalventil 5 versorgt über zwei Lei­ tungen 7, 8 einen hydraulischen Arbeitsmotor 9, der im vorliegenden Fall als doppelt wirkende Zylinderanord­ nung ausgebildet ist. Der Arbeitsmotor 9 weist zwei Druckräume 10, 11 auf, zwischen denen ein mit einer Kolbenstange 12 versehener Kolben 13 angeordnet ist.

Die Geschwindigkeit , mit der die Kolbenstange 12 aus­ gefahren werden kann, ist davon abhängig, wieviel Öl Q pro Zeiteinheit in den Druckraum 10 eingebracht werden kann. Diese Ölmenge wird bestimmt durch das Proportio­ nalventil 5. Das gleiche gilt für die umgekehrte Rich­ tung. In diesem Fall muß dem Druckraum 11 die entspre­ chende Ölmenge Q zugeführt werden.

Die Bewegung der Kolbenstange 12 wird mit Hilfe des Betätigungselements 1 gesteuert. Bei bekannten Steuer­ vorrichtungen wurde die Kolbenstange 12 beispielsweise so weit ausgefahren, wie es der Bewegung des Hebels 2 entsprach. Die Geschwindigkeit , mit der die Kolben­ stange 12 ausgefahren wurde, war konstant. Sie wurde in Abhängigkeit vom gewünschten Anwendungsfall konstant eingestellt. Entweder erhielt man eine feinfühlige Re­ aktion, die aber lediglich eine langsame Bewegung der Kolbenstange zuließ. Oder man erreichte eine große Ge­ schwindigkeit der Kolbenstange 12, konnte diese je­ doch nur sehr grob steuern.

Um diesem Mißstand abzuhelfen, wird im vorliegenden Fall ein zusätzlicher Parameter verwendet, nämlich die Geschwindigkeit , mit der der Hebel 2 bewegt wird. Dies soll anhand von Fig. 2 erläutert werden.

Die rechte Hälfte der Fig. 2 zeigt den Winkel Θ, d. h. den Verstellweg oder die Positionsänderung des Hebels 2, über der Zeit. Zusätzlich aufgetragen ist die Ge­ schwindigkeit , mit der die Position geändert wird.

Im vorliegenden Fall wird der Hebel 2 zunächst aus der Neutralstellung 3 herausbewegt und dann wieder etwas zurückgenommen. Zum Zeitpunkt t₃ wird die Geschwindig­ keit daher negativ.

In der linken Hälfte der Fig. 2 ist die Abhängigkeit der Ausgangsspannung U, die im vorliegenden Fall das elektrische Signal bildet, von der Position oder dem Verstellweg Θ des Hebels 2 dargestellt. Hierzu werden für den Zeitpunkt t₁ und t₂ Winkel Θ₁ und Θ₂ ermittelt. Die Differenz.

ΔΘ = Θ₂ - Θ₁

wird nun verwendet, um eine Änderung

ΔU = U₂ - U₁

des Ausgangssignals U zu bewirken. Diese Änderung kann größer oder kleiner sein, je nach dem, wie steil die Kennlinie ist.

Die Steilheit dieser Kennlinie wird nun bestimmt von der Geschwindigkeit . Ausgenommen von der Beeinflus­ sung der Steilheit der Kennlinie ist lediglich ein Be­ reich in der Umgebung der Neutralstellung 3, d. h. ein Bereich zwischen einer Null-Spannung U₀ und einer Tot­ bandspannung U_t, die von der Winkelposition her einem Bereich entspricht, der von der Neutralstellung 3 bis zu einem Totbandwinkel Θ_t geht. In diesem Bereich, der in Fig. 2 übertrieben groß dargestellt ist, hat die Übertragungsfunktion einen linearen Verlauf, wie im Abschnitt a erkenntlich ist. Jeder Winkeländerung ΔΘ ist also eine Spannungsänderung ΔU zugeordnet, wobei der Proportionalitätsfaktor der Steigung des Abschnitts a entspricht.

Würde man den Kurvenabschnitt a in den Bereich der Übertragungsfunktion oberhalb des Totbandbereichs ver­ längern, ergäbe sich eine Kurve b, anhand der die Be­ ziehung zwischen der Winkeländerung ΔΘ und der korre­ spondierenden Spannungsänderung ΔU ersichtlich ist. Die Kurve b entspricht der Übertragungsfunktion bei einer mittleren Geschwindigkeit . Wenn nun der Hebel 2 nur sehr langsam bewegt wird, ergibt sich eine andere Über­ tragungsfunktion. Die Steigung der Kurve entspricht dann der Kurve c, d. h. bei der gleichen Winkeländerung ΔΘ ergibt sich eine wesentlich kleiner Spannungsänderung ΔU. Die Spannungsänderung wird dem letzten aktuellen Spannungswert aufaddiert, so daß das Proportionalventil 5 entsprechend ausgesteuert wird. An den Abschnitt c kann sich, wenn sich die Geschwindigkeit des Hebels 2 ändert, ein weiterer Abschnitt d anschließen, in dem die Verstärkung größer ist. In diesem Abschnitt ergibt sich bei der gleichen Winkeländerung ΔΘ eine größere Spannungsänderung ΔU. Wenn der Hebel 2 ein weiteres Mal beschleunigt wird, ergibt sich ein Abschnitt e, in dem eine noch größere Verstärkung vorliegt.

Wenn nun der Hebel 2 wieder rückwärts in Richtung auf seine Neutralstellung 3 bewegt wird, hat die Geschwin­ digkeit der Bewegung keinen Einfluß mehr auf die Übertragungsfunktion. Diese wird vielmehr durch die Kurve f dargestellt, d. h. sie verläuft von dem zuletzt erreichen Wert, dem Endpunkt der Kurve e, bis zu dem Ende des Totbandes, d. h. dem Wertepaar Θ_tU_t. Die Span­ nung ΔU wird also proportional zu der Winkeländerung vermindert.

Natürlich ist es auch denkbar, daß der Hebel 2 ständig mit einer kleineren, mittleren oder großen Geschwindig­ keit bewegt wird, wie dies durch die Kurven g, h und l dargestellt wird. Im Fall der Kurve g erreicht man eine sehr feinfühlige Aussteuerung, d. h. für eine Spannungs­ änderung sind vergleichsweise große Hebelausschläge notwendig. Umgekehrt ergibt sich bei der Kurve l eine große Spannungsänderung bereits bei einer sehr kleinen Winkeländerung ΔΘ. Die Kurve h liegt dazwischen.

Es kann nun vorkommen, daß eine Steuerung des Arbeits­ motors 9 notwendig ist, bei der zunächst eine sehr feinfühlige Steuerung erforderlich ist, beispielsweise um eine Last aus einer bestimmten Position herauszuhe­ ben, dann aber eine möglichst hohe Geschwindigkeit ge­ wünscht wird. Wenn nun die Aussteuerung des Proportio­ nalventils 5 entsprechend einer durch die Kurve g dar­ gestellten Übertragungsfunktion vorgenommen worden ist, läßt sich die größere Geschwindigkeit ohne zusätzliche Maßnahmen gar nicht mehr realisieren, weil der Hebel 2 bereits kurz vor dem Anschlag ist und deswegen keine größeren oder schnelleren Bewegungen mehr durchführen kann.

Für diesen Fall ist ein Grenzwert oder oberer Schwell­ wert Θ₁ vorgesehen, bei dessen Überschreiten die Über­ tragungsfunktion der Kurve k entspricht. In diesem Fall wird die Ausgangsspannung U möglichst schnell der Maxi­ malspannung U_max angenähert. Die Steigung der Kurve k ist dementsprechend definiert durch den Quotienten aus der Differenz zwischen der Maximalspannung U_max und der im Augenblick des Überschreitens dieses oberen Schwell­ wertes Θ₁ herrschenden Spannung U_g und der Differenz aus der maximalen Auslenkung Θ_max und dem oberen Schwellwert Θ₁. Die Ausgangsspannung U ergibt sich dann aus

U = U_g + ΔΘ (U_max - U_g)/(Θ_max - Θ_l)

Ein ähnlicher Fall ist für die Kurve h dargestellt. Auch hier wird beim Überschreiten des oberen Schwell­ werts Θ₁ die Ausgangsspannung U möglichst schnell auf den Maximalwert U_max nachgeführt, wonach der Proportio­ nalitätsfaktor entsprechend eingestellt wird.

Wie oben erwähnt, erfolgt die Änderung der Ausgangs­ spannung immer in Abhängigkeit vom zuletzt eingenomme­ nen Wert der Ausgangsspannung, d. h. man nimmt

U₂ = U₁ + ΔU,

wobei die Indizes 1, 2 anzeigen, daß es sich um Span­ nungswerte an aufeinander folgenden Zeitpunkten han­ delt.

Fig. 3 zeigt in Form eines Flußdiagramms, wie das Ver­ fahren arbeitet.

In einem ersten Schritt 21 werden die notwendigen Grö­ ßen initialisiert. Dieser Schritt kann zwar jedesmal am Beginn einer Bewegung des Hebels 2 stattfinden. Es reicht jedoch auch aus, wenn man diese Größen einmal für die Fernbedienungseinheit fest eingibt.

Der Wert ΔΘ_N ist hierbei eine feste Winkeldifferenz, die zu einer Normierung verwendet werden kann. T be­ zeichnet hierbei eine Zeit, genauer gesagt, einen vor­ wählbaren oder vorgebbaren Zeitraum zwischen zwei Zeit­ punkten, mit anderen Worten eine Zeitdifferenz. Zweck­ mäßigerweise wird diese Zeitdifferenz T für alle Win­ kelermittlungen gleich gewählt, d. h. die Abtastung er­ folgt periodisch.

Ferner werden noch zwei Werte A, B beim Initialisieren festgelegt. In diesem Fall handelt es sich um konstante Werte. Diese Werte A, B können beispielsweise über Drehknöpfe, Schalter, Tasten, Schieber o.a. vorgegeben werden. Natürlich können sie auch einem Speicher ent­ nommen werden. Wie später erläutert werden wird, können diese Werte in einer anderen Verfahrensweise auch in­ nerhalb des Verfahrens variiert werden. Aus diesem Grund sind die beiden Werte A, B im Schritt 21 in Klam­ mern dargestellt.

Zunächst wird der Winkel Θ₁ des Hebels 2 eingelesen. Dies ist der aktuelle Winkel oder die Position des He­ bels (Schritt 22).

Einen festgelegten Zeitraum T später wird in einem Schritt 23 erneut ein Winkel, nämlich Θ₂ eingelesen und damit die Position bestimmt. Gegebenenfalls können hier auch noch die Werte A, B eingelesen werden, die wegen der fakultativen Möglichkeit hier ebenfalls in Klammern dargestellt sind. In diesem Schritt 23 können die Werte A, B beispielsweise aus einer Tabelle entnommen werden, und zwar in Abhängigkeit von einer in einem früheren Durchlauf ermittelten Geschwindigkeit der Änderung der Position des Hebels 2.

In einem Schritt 24 wird nun die Winkeländerung ΔΘ als Differenz aus den beiden zuvor eingelesenen Winkeln Θ₂ und Θ₁ ermittelt. In einem Schritt 24a kann nun die Geschwindigkeit aus dieser Differenz ΔΘ und der Zeit­ differenz T ermittelt werden. In vielen Fällen ist die­ se Quotientenbildung aber nicht notwendig, weil sich bei einer periodischen Abtastung der Wert von T nicht ändert.

In einem Schritt 25 wird geprüft, ob der zweite Winkel Θ₂ außerhalb des Totbandbereichs ist, also größer als Θ_t ist. Wenn dies nicht der Fall ist, wird die Ausgangs­ stellung U₂ gebildet durch die zuvor ermittelte Span­ nung U₁ und einem Anteil, der proportional zu der Win­ keländerung ΔΘ ist.

Wenn Θ₂ außerhalb des Totbandbereiches ist, wird ge­ prüft, ob die Winkeländerung positiv oder negativ ist. Wenn sie negativ ist, wird die Ausgangsspannung U₂ wie­ derum gebildet aus der zuvor ermittelten Ausgangsspan­ nung U₁ und einem Anteil, der proportional zur Winkel­ änderung ΔΘ ist, wie dies im Zusammenhang mit der Kurve f in Fig. 2 dargestellt worden ist.

Falls die Winkeländerung und damit auch die Geschwin­ digkeit positiv ist, wird in einem Schritt 29 geprüft, ob der Winkel Θ₂ den oberen Schwellwert Θ₁ überschritten hat. Solange dies nicht der Fall ist, befindet sich die Übertragungsfunktion noch in dem in Fig. 2 strichpunk­ tiert umgrenzten Bereich. Die Ausgangsspannung U₂ wird dann berechnet aus der zuvor ermittelten Ausgangsspan­ nung U₁, einem statischen Anteil und einem dynamischen Anteil. Der statische Anteil setzt sich zusammen aus dem Wert A und der Winkeländerung ΔΘ, wobei der Wert A ein Proportionalitätsfaktor ist. Der dynamische Anteil setzt sich zusammen aus dem Wert B und der Geschwindig­ keit, wobei die Geschwindigkeit gebildet wird durch die Winkeldifferenz geteilt durch die Zeitdifferenz T, die die Periodenlänge definiert. Gegebenenfalls kann die Winkeldifferenz ΔΘ auch noch um die vorher eingegebene Winkeldifferenz ΔΘ_N vermindert werden, um einen Bezugs­ punkt zu gewinnen.

Die Werte A und B können konstant sein. Sie können aber auch von der Geschwindigkeit abhängen, wenn sie erst im Schritt 23 eingelesen werden.

Für den Fall, daß der Winkel Θ₂ den oberen Schwellwert Θ₁ überschritten hat, wird in einem Schritt 31 die Aus­ gangsspannung U₂ bestimmt aus einem früher ermittelten Wert U₁ und einer zur Winkeldifferenz ΔΘ proportionalen Größe.

In jedem Fall ist nunmehr aber eine Ausgangsspannung U₂ verfügbar, die in einem Schritt 32 ausgelesen oder aus­ geben werden kann.

In den Schritten 33 und 34 wird dann der Winkel wieder zurückgesetzt, d. h. der aktuell ermittelte Winkel Θ₂ wird für die folgenden Zyklen als Ausgangswinkel Θ₁ verwendet. Das gleiche gilt für die Spannung U₂ und U₁. Nach Ablauf der Zeit T wird das Verfahren wieder mit dem Schritt 23 fortgesetzt.

Claims (11)

1. Verfahren zum Fernbedienen einer elektrohydrauli­ schen Steuervorrichtung, insbesondere eines Propor­ tionalventils mit elektromagnetischem Antrieb, bei dem mit Hilfe einer Übertragungsfunktion aus einem Verstellweg oder einer Position eines Betätigungs­ elements ein elektrisches Signal erzeugt wird, da­ durch gekennzeichnet, daß eine Geschwindigkeit er­ mittelt wird, mit der das Betätigungselement den Verstellweg durchläuft beziehungsweise eine Posi­ tionsänderung durchführt, und daß die Übertragungs­ funktion in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit verändert wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Bereich in der Umgebung einer Null-Stellung des Betätigungselements vorgesehen ist, in dem die Übertragungsfunktion unabhängig von der Geschwin­ digkeit ist.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfunktion in diesem Bereich ei­ nen proportionalen Zusammenhang zwischen Verstell­ weg und Steuersignal bildet.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß ein Verstärkungsfaktor der Übertragungsfunktion in Abhängigkeit von der Ge­ schwindigkeit verändert wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Position des Betätigungs­ elements in aufeinanderfolgenden Zeitpunkten abge­ tastet wird und das Steuersignal in Abhängigkeit von einer Differenz zu einer früheren Position und der Geschwindigkeit inkremental verändert wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Position periodisch abgetastet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfunktion einen statischen Anteil, der vom Verstellweg abhängig ist, und einen dynamischen Anteil, der von der Ge­ schwindigkeit abhängig ist, aufweist.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfunktion bei einer negativen Geschwindigkeit nur den Verstellweg berücksichtigt, wobei ein Verstärkungsfaktor zwi­ schen Verstellweg und Steuersignal abhängig von einer Differenz zwischen einer Ist-Position am Be­ ginn der Bewegung mit negativer Geschwindigkeit und einem unteren Schwellwert der Position ist.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Übertragungsfunktion ober­ halb eines oberen Schwellwerts der Position nur den Verstellwert berücksichtigt, wobei der Verstär­ kungsfaktor gebildet ist durch einen Quotienten aus der Differenz zwischen Maximalposition und oberem Schwellwert einerseits und der Differenz aus Maxi­ malwert des Steuersignals und Ist-Wert des Steuer­ signals im Moment des Überschreitens des oberen Schwellwerts andererseits.

10. Fernbedienungseinrichtung für eine elektrohydrauli­ sche Steuervorrichtung, insbesondere für ein Pro­ portionalventil mit elektromagnetischem Antrieb, mit einem Betätigungselement und einem Wandler, der eine Position des Betätigungselements in Abhängig­ keit von einer Übertragungsfunktion in ein elektri­ sches Steuersignal umsetzt, dadurch gekennzeichnet, daß Mittel zum Erfassen der Geschwindigkeit der Bewegung des Betätigungselements 2 vorgesehen sind, und daß die Übertragungsfunktion des Wandlers in Abhängigkeit von der Geschwindigkeit veränderbar ist.

11. Einrichtung nach Anspruch 10, dadurch gekennzeich­ net, daß der Wandler eine Auswerteeinrichtung und eine damit verbundene Abtasteinrichtung aufweist, wobei die Abtasteinrichtung periodisch die Position des Betätigungselements 2 ermittelt und an die Auswerteeinrichtung weitergibt, die daraus die Ge­ schwindigkeit errechnet.