DE19543373A1 - Verfahren zur Erzeugung von Aktuatorsignalen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von Aktuatorsignalen in Abhängigkeit von Sensorsignalen in einem Steuer- und/oder Regelsystem.

In Steuer- und/oder Regelsystemen werden Signale von mindestens einem Sensor entsprechend vorgegebener Funktionen bearbeitet, wodurch Signale für Aktuatoren (Stellglieder) entstehen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Resourcen einer gegebenen datenverarbeitenden Einrichtung möglichst vorteilhaft auszunutzen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch erfüllt, daß die Sensorsignale in eine datenverarbeitende Einrichtung eingelesen und in interne Eingangssignale umgewandelt werden, daß die internen Eingangssignale zusammen mit gespeicherten Statusinformationen unter Verwendung vorgegebener Funktionen bewertet werden, wobei interne Ausgangssignale und gegebenenfalls neue zu speichernde Statusinformationen entstehen, und daß aus den internen Ausgangssignalen Aktuatorsignale abgeleitet und an mindestens einen Aktuator ausgegeben werden.

Ein wesentliches Anwendungsgebiet des erfindungsgemäßen Verfahrens umfaßt Steuerungen bzw. Regelungen in einem Kraftfahrzeug, was Anwendungen auf anderen Gebieten jedoch nicht ausschließt.

Insbesondere bei komplexen Funktionen und einer Vielzahl von Sensorsignalen wird zur Verarbeitung der Sensorsignale eine Zeit benötigt, die in bezug auf die für Steuer- und/oder Regelsysteme erforderliche Reaktionszeit zu groß ist. Gemäß einer Weiterbildung wird die Programmzykluszeit und somit die Reaktionszeit dadurch verringert, daß ferner das Einlesen der Sensorsignale von den internen Statusinformationen abhängig ist und/oder daß die Weiterleitung der Aktuatorsignale zu dem mindestens einen Aktuator von der internen Statusinformation abhängig ist.

Häufig werden mehrere Steuer- und/oder Regelsysteme verwendet, die trotz unterschiedlicher Aufgaben auf gemeinsame Sensorsignale zurückgreifen oder gegebenenfalls auch gleiche Aktuatoren ansteuern können. Bei einer Weiterbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei der mehrere datenverarbeitende Einrichtungen über ein Bus-System miteinander verbunden sind, ist daher vorgesehen, daß die internen Eingangssignale, die internen Ausgangssignale und die internen Statusinformationen bei Bedarf von derjenigen datenverarbeitenden Einrichtung, welche diese Signale und Informationen erzeugt, zu mindestens einer anderen datenverarbeitenden Einrichtung über das Bus-System übertragen werden.

Eine vorteilhafte Ausführungsform dieser Weiterbildung besteht darin, daß ferner Sensoranforderungssignale und Aktuatoranforderungssignale über das Bus-System übertragen werden. Dadurch wird erreicht, daß andere datenverarbeitende Einrichtungen diese Signale nutzen und weiterverarbeiten können.

Bei einer anderen Ausführungsform ist vorgesehen, daß nach einer erfolgreichen Anforderung eines Aktuators von einer datenverarbeitenden Einrichtung der angeforderte Aktuator für andere datenverarbeitende Einrichtungen gesperrt wird. Dadurch wird vermieden, daß mehrere Funktionsmodule gleichzeitig auf einen Aktuator zugreifen und dieser fehlgesteuert wird. Damit alle datenverarbeitenden Einrichtungen entsprechend reagieren können, kann ferner vorgesehen sein, daß Statussignale, welche eine Sperre und eine Freigabe eines Aktuators beinhalten, über das Bus-System übertragen werden.

Die Erfindung läßt zahlreiche Ausführungsformen zu. Einige davon sind schematisch in der Zeichnung anhand mehrerer Figuren dargestellt und nachfolgend beschrieben. Es zeigt:

Fig. 1 ein Struktogramm als erstes Ausführungsbeispiel,

Fig. 2 ein Struktogramm als zweites Ausführungsbeispiel und

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Systems, das aus mehreren Subsystemen besteht.

Die Fig. 1 und 2 zeigen jeweils ein Programm, bestehend aus drei Modulen, nämlich einem ersten Modul S, einem zweiten Modul F bzw. F′ und einem dritten Modul A. Das Modul S erhält als Eingangsgröße I Sensorsignale 55 und erzeugt als Ausgangsgröße O interne Eingangssignale intIS. Die Aktion A des Moduls S besteht also in einer Umwandlung der Sensorsignale SS in interne Eingangssignale intIS. Diese Funktion kann je nach Erfordernissen und nach Eigenschaften der einzelnen Sensoren verschiedenartig ausgebildet sein. So kann beispielsweise bei einem Analogsensor nach einer Analog/Digital-Wandlung eine Kompensation von Nichtlinearitäten oder eines Offsets des Sensors erfolgen. Wird für eine spätere Verarbeitung der internen Eingangssignale auch im Falle eines Analogsensors nur ein binäres internes Eingangssignal benötigt - beispielsweise, ob die Fahrzeuggeschwindigkeit ober- oder unterhalb einer Schwelle liegt - kann im Modul S auch bereits der Schwellwertvergleich durchgeführt werden.

Im Modul F werden die für die Steuerung bzw. Regelung erforderlichen Funktionen durchgeführt. Dem Modul F werden als Eingangsgrößen die internen Eingangssignale intIS und interne Statusinformationen intSTI zugeführt. Als Ausgangsgrößen O erzeugt das Modul F interne Ausgangssignale intOS und interne Statusinformationen intSTI. Die Aktion des Moduls F entspricht dem geforderten Funktionsablauf. Dieser kann beispielsweise im Falle einer Regelung ein Soll/Ist-Vergleich sein. Es können jedoch auch logische Verknüpfungen sein. Diese können entweder zeitunabhängig verarbeitet werden - beispielsweise soll eine Warnleuchte eingeschaltet werden, wenn mindestens einer von mehreren als Sicherheitsschalter ausgeführten Sensoren einen Fehler meldet.

Die Verknüpfung der internen Eingangssignale intIS kann jedoch auch von der Reihenfolge des Auftretens bestimmter Zustände der internen Eingangssignale intIS abhängig sein. Soll beispielsweise ein internes Ausgangssignal intOS erzeugt werden, wenn ein binäres internes Eingangssignal (bzw. Sensorsignal) einen vorgegebenen Zustand einnimmt, nachdem ein analoges internes Eingangssignal einen vorgegebenen Schwellwert überschritten hat, so erfolgt im Modul F folgende Bearbeitung: Zunächst wird das interne Eingangssignal intIS laufend mit einem gespeicherten Schwellwert verglichen. Überschreitet das interne Eingangssignal intIS den Schwellwert, wird ein vorgegebenes Bit der internen Statusinformationen gesetzt. Dieses dient bei der weiteren Verarbeitung im Modul F als eine der Eingangsgrößen I. Tritt dann der vorgegebene Zustand des binären internen Eingangssignals auf, wird ein entsprechendes internes Ausgangssignal intOS erzeugt.

Das Modul A erhält die internen Ausgangssignale intOS und wandelt diese in Aktuatorsignale AS um, die dann nach geeigneter Leistungsverstärkung den Aktuatoren zugeführt werden. Als Aktuatoren kommen Stellmotore, elektromagnetische Stellglieder, wie beispielsweise Magnetventile, jedoch auch Anzeigeeinrichtungen, wie beispielsweise Warnlampen oder Summer, in Frage.

Bei dem Ausführungsbeispiel nach Fig. 2 werden im Modul F′ zusätzlich Signale SR zur Sensoranforderung und AR zur Aktuatoranforderung gebildet. Damit wird ermöglicht, daß je nach Erfordernissen aufgrund der internen Eingangssignale und der internen Statusinformationen zeitweise auf das Abarbeiten der Module S und/oder A ganz oder teilweise bezüglich einzelner Sensoren oder Aktuatoren verzichtet werden kann. Damit kann bei vielen Anwendungsfällen die Programmzykluszeit wesentlich verringert werden.

Fig. 3 zeigt als Blockschaltbild ein System mit mehreren datenverarbeitenden Einrichtungen als Subsysteme 1 bis 7, die durch einen Bus 8 miteinander verbunden sind. Als Subsysteme sind alle mit einem oder mehreren der Module S, F oder A möglichen Kombinationen dargestellt. Wieviele und welche Subsysteme im Einzelfall benötigt werden, hängt von den jeweiligen Anforderungen ab. Meist wird jeweils ein Subsystem von einem Mikrocomputer (Prozessor, Microcontroller o. ä.) gebildet. Je nach Anwendungsfall im einzelnen können insbesondere die Subsysteme, die nur Sensorsignale empfangen und als interne Eingangssignale weiterleiten oder Aktuatoren ansteuern, relativ einfache Schaltungen enthalten, beispielsweise Analog/Digital-Wandler oder Digital/Analog-Wandler. In jedem Fall ist jedoch eine Schnittstelle für den Bus 8 erforderlich.

Das Subsystem 1 weist lediglich ein Programmodul S auf und dient zur Umwandlung der Sensorsignale eines Sensors oder mehrerer Sensoren 11 in interne Eingangssignale, die über den Bus 8 anderen Subsystemen zugeleitet werden können.

Das Subsystem 2 enthält ein Modul F und ist daher nur zur Bearbeitung von Funktionen in der Lage, wozu interne Eingangssignale und interne Statusinformationen über den Bus 8 zugeleitet werden können, während die vom Subsystem 2 erzeugten internen Ausgangssignale und interne Statusinformationen über den Bus 8 zu einem der Subsysteme 3, 4, 6 oder 7 geführt werden, die in der Lage sind, Aktuatoren 32, 42, 62, 72 anzusteuern.

Das Subsystem 3 ist mit einem Aktuator 32 verbunden und weist lediglich ein Programmodul A auf, setzt also über den Bus 8 zugeführte interne Ausgangssignale in Aktuatorsignale um.

Im Subsystem 4 sind alle Module vorhanden, so daß es an sich selbständig Steuer- bzw. Regelaufgaben erfüllen kann. Dementsprechend sind ein oder mehrere Sensoren 41 und Aktuatoren 42 angeschlossen.

Eine weitere mögliche Variante stellt das Subsystem 5 mit den Modulen S und F dar. Entsprechend ist ein Sensor 51 angeschlossen.

Das Subsystem 6 weist Module S und A auf mit mindestens einem Sensor 61 und einem Aktuator 62, während das Subsystem 7 die Module F und A enthält und mit einem Aktuator 72 verbunden ist.

Über den Bus 8 werden folgende Informationen ausgetauscht:
interne Eingangssignale, interne Statusinformationen und interne Ausgangssignale. Durch diese drei Informationsarten ist sichergestellt, daß ein beliebiges Subsystem die Möglichkeit hat, alle notwendigen Informationen zu erhalten, die zur Ausführung der implementierten Aktionen benötigt werden.

Um ein Zusammenarbeiten nach einem Struktogramm gemäß Fig. 2 zu ermöglichen, sind zusätzlich Sensoranforderungen und Aktuatoranforderungen notwendig, die ebenfalls über den Bus 8 übertragen werden. Dabei ist es nicht zulässig, daß mehrere Funktionen gleichzeitig auf einen Aktuator wirken. Da die Funktionen unabhängig voneinander arbeiten, würden sich keine eindeutigen Befehle für einen solchen Aktuator ergeben. Deshalb ist vorgesehen, daß eine Funktion den jeweiligen Aktuator sich selbst zuordnen muß, bevor sie Aktuatorsignale an diesen Aktuator absendet. Diese Zuordnung kann nur dann vollzogen werden, wenn der Aktuator frei, also keiner anderen Funktion zugeordnet ist, und kann während des Betriebs des Systems durchaus wechseln. Deshalb ist es erforderlich, eine erfolgte Zuordnung wieder aufzuheben.

Es ergeben sich daher zwei weitere Informationen, welche die Subsysteme untereinander austauschen müssen, nämlich die Zuordnung und die Freigabe der Aktuatoren, beispielsweise in der Form "Lock Aktuator" und "Release Aktuator".

Claims (7)

1. Verfahren zur Erzeugung von Aktuatorsignalen in Abhängigkeit von Sensorsignalen in einem Steuer- und/oder Regelsystem, dadurch gekennzeichnet,

• - daß die Sensorsignale in eine datenverarbeitende Einrichtung eingelesen und in interne Eingangssignale umgewandelt werden,
• - daß die internen Eingangssignale zusammen mit gespeicherten Statusinformationen unter Verwendung vorgegebener Funktionen bewertet werden, wobei interne Ausgangssignale und gegebenenfalls neue zu speichernde Statusinformationen entstehen, und
• - daß aus den internen Ausgangssignalen Aktuatorsignale abgeleitet und an mindestens einen Aktuator ausgegeben werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ferner das Einlesen der Sensorsignale von den internen Statusinformationen abhängig ist.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterleitung der Aktuatorsignale zu dem mindestens einen Aktuator von der internen Statusinformation abhängig ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei mehrere datenverarbeitende Einrichtungen über ein Bus-System miteinander verbunden sind, dadurch gekennzeichnet, daß die internen Eingangssignale, die internen Ausgangssignale und die internen Statusinformationen bei Bedarf von derjenigen datenverarbeitenden Einrichtung, welche diese Signale und Informationen erzeugt, zu mindestens einer anderen datenverarbeitenden Einrichtung über das Bus-System übertragen werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß ferner Sensoranforderungssignale und Aktuatoranforderungssignale über das Bus-System übertragen werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 4 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach einer erfolgreichen Anforderung eines Aktuators von einer datenverarbeitenden Einrichtung der angeforderte Aktuator für andere datenverarbeitende Einrichtungen gesperrt wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß Statussignale, welche eine Sperre und eine Freigabe eines Aktuators beinhalten, über das Bus-System übertragen werden.