DE19622094A1

DE19622094A1 - Motor-Unterdrehzahl- und Überdrehzahlsteuerung

Info

Publication number: DE19622094A1
Application number: DE1996122094
Authority: DE
Inventors: Alan R Coutant; Michael G Cronin; Sanjay Rajagopalan
Original assignee: Caterpillar Inc
Current assignee: Caterpillar Inc
Priority date: 1995-05-31
Filing date: 1996-05-31
Publication date: 1996-12-12
Also published as: JPH08326908A

Description

Technisches Gebiet

Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf ein Steuersy stem und insbesondere auf eine Motorunterdrehzahl- und Überdrehzahlsteuerung unter Verwendung von Fuzzy-Logik.

Technischer Hintergrund

In bekannten Systemen bestimmt eine Kombination der Mo tordrosseleinstellung und der Getriebeübersetzung das Drehmoment und die Drehzahl der Ausgangswelle. Ein sanf ter ununterbrochener Betrieb der Maschine wird erhalten durch systematisches Manipulieren bzw. Verändern von so wohl der Drosseleinstellung als auch des Getriebeparame ters. In einer Maschine mit einem kontinuierlich varia blen Getriebe ist es wünschenswert, daß die Drossel fest ist, so daß der Motor innerhalb eines engen Optimaldreh zahlbereiches arbeitet. Mit einem kontinuierlich varia blen Getriebe können alle Maschinengeschwindigkeiten bzw. -drehzahlen mit einer Getriebemanipulation bzw. -veränderung allein erreicht werden, wobei die Drossel einstellung unverändert bleibt. Es ist genauso gut, eine Motorsteuerung zu besitzen, um die Getriebeleistungsan forderung zu verringern, und zwar immer wenn die Gesamt anforderung die Fähigkeit des Motors übersteigt.

Die vorliegende Erfindung sieht eine Motorunterdrehzahl- und Überdrehzahlsteuerung vor, die Bedienereingaben und augenblickliche Motorzustände überwacht und bestimmt, ob der Motor fähig ist, die Bedieneranforderung bzw. das Be dienersoll zu leisten.

Offenbarung der Erfindung

Gemäß eines Aspektes der vorliegenden Erfindung ist ein Verfahren zum Steuern der Unterdrehzahl und der Überdreh zahl eines Motors relativ zu einem kontinuierlich varia blen Getriebe vorgesehen. Das Verfahren weist folgende Schritte auf: Überwachen der Motordrehzahl und der Posi tion eines Bedienereingabepedals mit einer Fuzzy-Logik- Steuerungvorrichtung, Vergleichen der augenblicklichen bzw. laufenden Motordrehzahl mit einem vorherigen Motor drehzahlsignal und Berechnen eines Motordrehzahlsabnahme ratensignals und Senden des Drehzahlabnahmeratensignals (lug rate signal; Drehzahlminderungssignal) an die Fuzzy- Steuervorrichtung, Vergleichen der Eingaben der laufenden bzw. Ist-Motordrehzahl, der Pedalposition, des Motordreh zahlabnahmeratensignals und berechnen eines Ausgabeant wortsignals relativ zu den Eingangs- bzw. Eingabesigna len, um das Getriebe zu steuern.

Die vorliegende Erfindung sieht ein Verfahren vor, wel ches verschiedene Eingaben bzw. Eingangsgrößen überwacht und ein Fehlersignal berechnet, welches mit einer vorde finierten Raten- bzw. Geschwindigkeitstabelle verglichen wird, um ein maximal zulässiges Fehlersignal zu bestim men.

Kurze Beschreibungen der Zeichnungen

Fig. 1 ist ein Flußdiagramm, das die Motorsteuerung der vorliegenden Erfindung zeigt.

Fig. 2 ist ein Diagramm, welches die Eingangs- und Ausgangsmitgliedsfunktionen für eine Fuzzy- Logik-Steuervorrichtung zeigt.

Fig. 3 ist ein Diagramm bzw. eine Tabelle, welche die Regelbasis zeigt, die Eingangszustände bzw. -bedingungen mit einer Soll-Ausgabe bzw. Soll-Ausgangsgröße für eine Fuzzy-Logik- Steuervorrichtung in Beziehung bringt.

Bester Weg zur Ausführung der Erfindung

Mit Bezug auf Fig. 1 ist ein Flußdiagramm einer Unter drehzahl- und Überdrehzahlsteuerung 11 eines Motors 10 gezeigt. Die Steuerung 11 verwendet Fuzzy-Logik, um ver schiedene Eingangsgrößen bzw. Eingaben zu überwachen, und um ein modifiziertes Ausgangssignal zu berechnen. Ein Mo tordrehzahlsignal 12 wird vom Motor 10 in ein Fuzzy- Steuervorrichtungsmodul 14 eingegeben. Das Motordrehzahl signal 12 wird auch in ein Differentiator-Modul 16 einge geben, welches das Motordrehzahlsignal 12 mit einem vor herigen Motordrehzahlsignal vergleicht und ein Motordreh zahlveränderungsraten- oder ein Motordrehzahlabnahmera tensignal 18 berechnet, welches auch an die Fuzzy- Steuervorrichtung 14 gesandt wird. Ein Signal 20 von den Bedienereingaben, wie beispielsweise Geschwindigkeits- bzw. Gaspedal 21 oder Bereichshebel und Richtungshebel werden an die Fuzzy-Steuervorrichtung 14 gesandt. Die Fuzzy-Steuervorrichtung 14 vergleicht alle diese Eingaben und berechnet eine modifiziertes Fuzzy-Faktor-Ausgangs signal 22, welches an ein Modul 24 gesandt wird, welches Fehler berechnet. Das Modul 24 empfängt ein augenblickli ches bzw. Ist-Getriebeübersetzungssignal 26. Das Modul 28 enthält vordefinierte Ratentabellen, und gibt ein maximal zulässiges Fehlersignal 30 aus, welches an das Modul 24 gesandt wird. Das Modul 24 wird die drei Eingaben 22, 26, 30 überwachen und berechnet ein Ziel-Antwort- bzw. Ziel- Ansprechsignal 32, welches an das kontinuierlich variable Getriebe 34 gesandt wird, um das Getriebe zu steuern, um die gewünschte bzw. Soll-Motordrehzahl zu erhalten.

Mit Bezug auf Fig. 2 sind die Eingangs- und Ausgangsmit gliedschaftsfunktionen der Unterdrehzahl- und Überdreh zahlsteuerung 10 gezeigt. Die drei Eingangsvariablen, wie beispielsweise Motordrehzahl, Motordrehzahlabnahmerate (motor lug rate), Pedalverstärkung und eine Ausgangsant wort bzw. ein Ausgangsansprechen sind gezeigt. Die Mit gliedschaftsfunktionen sind ein Weg zum Klassifizieren bzw. Einordnen des, normal ausgedrückt, "Zustandes" der Eingänge und Ausgänge. Das System wird die drei Eingänge bzw. Eingaben überwachen und eine Antwort entwickeln, die an das Getriebe gesandt wird.

Mit Bezug auf Fig. 3 ist eine Regelbasis gezeigt, die die verschiedenen Eingangszustände mit einer Soll- Ausgabeantwort in Beziehung setzt. Die Regelbasis "kartographiert" alle möglichen Eingabekombinationen, wie beispielsweise Pedalverstärkung, Motordrehzahl, Motor drehzahlabnahmerate, um eine Soll-Ausgabeantwort zu er zeugen. Die Ausgabeantwortsnomenklatur ist wie folgt ge zeigt: NB = negativ groß (negativ big), NM = negativ mit tel (negativ medium), N = negativ, Z = 0 (zero), P = po sitiv, PM = positiv mittel (positiv medium), PB = positiv groß (positiv big). Beispielsweise wenn die Motordreh zahlabnahmerate positiv ist, die Motordrehzahl hoch ist und die Pedalverstärkung Null ist, wird die Ausgangsant wort, die an das Getriebe gesandt wird, PM sein, positiv mittel.

Industrielle Anwendbarkeit

Im Betrieb der vorliegenden Erfindung überwacht die Fuz zy-Logik-Steuervorrichtung 14 das augenblickliche bzw. laufende (Ist-) Motordrehzahlsignal 12. Der Differentia tor überwacht auch das laufende bzw. Ist-Motordrehzahl signal 12 und vergleicht das laufende bzw. Ist-Motordreh zahlsignal 12 mit einem zuvor gespeicherten Motordreh zahlsignal, um zu bestimmen, ob der Motor beginnt, dreh zahlmäßig nach unten abzusinken. Der Differentiator sen det das Motorratensignal 18 an die Fuzzy-Logik- Steuervorrichtung 14. Das Pedalpositionssignal 20 wird auch an die Fuzzy-Logik-Steuervorrichtung 14 gesandt. Die Fuzzy-Logik-Steuervorrichtung 14 wird die laufende bzw. Ist-Motordrehzahl mit der Motorratendrehzahl vergleichen und bestimmt, ob es für die Maschine möglich ist, auf die Pedalposition anzusprechen, wie von der Bedienereingabe angezeigt. Beispielsweise ist für eine Unterdrehzahl steuerung, wenn eine niedrige oder schnell abfallende Mo tordrehzahl detektiert wird, eine Beschleunigung der Ma schine nicht möglich, auch wenn der Bediener die Be schleunigung durch die Bewegung des Pedals 21 anfordert. Die Steuerung muß die Getriebeleistungsanforderung ver ringern, und zwar immer wenn die Gesamt an Forderung die Motorfähigkeit bzw. -leistung überschreitet und wenn der Motor unter eine vorbestimmte Drehzahl abfällt. Das Ge triebe muß automatisch herabschalten, um die Getriebebe lastung zu verringern, wodurch der Motor wiederbelebt wird, um die Drehzahl zu vergrößern. In einer Überdreh zahlsituation, beispielsweise wenn eine Maschine einen Hügel hinab fährt, könnte das Getriebe Energie in den Mo tor 10 zurückführen und den Motor 10 überdrehen. Die Steuerung 11 detektiert die Überdrehzahlsituation und sendet ein Signal, um die Überdrehzahl zu korrigieren. Die Steuerung könnte ein Signal an den Bediener senden, um manuell die Bremsen zu betätigen, um automatisch die Bremsen zu betätigen, um das Getriebe auf neutral zu schalten, oder auch um Herabschaltungen im Getriebe unter übermäßigen Überdrehzahlzuständen zu verhindern.

Zusammenfassend kann man folgendes sagen:
Diese Schrift offenbart eine Unterdrehzahl- und Überdreh zahlmotorsteuerung zum Steuern eines kontinuierlich va riablen Getriebes. Die Motorsteuerung überwacht ein Ist- Motordrehzahlsignal und vergleicht das Ist-Motordreh zahlsignal mit einem vorherigen Motordrehzahlsignal und berechnet ein Motorratensignal. Eine Fuzzy-Logik-Steuer vorrichtung überwacht das Motorratensignal, das laufende bzw. Ist-Motordrehzahlsignal und ein Pedalpositionssignal und berechnet ein Signal, um das kontinuierlich variable Getriebe zu steuern, um eine Soll-Motordrehzahl zu erhal ten.

Claims

1. Verfahren zum Steuern der Unterdrehzahl und der Über drehzahl eines Motors relativ zu einem kontinuierlich va riablen Getriebe, welches folgende Schritte aufweist:
Überwachen eines laufenden bzw. Ist-Motordrehzahl signals und der Position eines Bedienereingabepedals mit einer Fuzzy-Logik-Steuervorrichtung;
Vergleichen der laufenden bzw. Ist-Motordrehzahl mit einem vorherigen Motordrehzahlsignal und Berechnen eines Motorratensignals und Senden des Motorratensignals an die Fuzzy-Steuervorrichtung;
Vergleichen der Eingaben der Motordrehzahl, der Pe dalposition und des Motorratensignals; und
Berechnen eines Ausgabeantwortsignals relativ zu den Eingabesignalen zum Steuern des kontinuierlich variablen Getriebes, um eine Soll-Motordrehzahl zu erhalten.

2. Unterdrehzahl- und Überdrehzahlmotorsteuerung zum Steuern eines kontinuierlich variablen Getriebes, die folgendes aufweist:
Ein erstes Motordrehzahlsignal;
ein Pedalpositionssignal;
einen Differentiator, der das erste Motordrehzahlsi gnal empfängt, und das erste Motordrehzahlsignal mit ei nem vorherigen Motordrehzahlsignal vergleicht und ein Mo torratensignal berechnet; und
eine Fuzzy-Logik-Steuervorrichtung, die das Motor drehzahlsignal, daß Pedalpositionssignal und das Motorra tensignal empfängt, und ein Ausgangsantwortsignal entwic kelt, um das kontinuierlich variable Getriebe zu steuern, um eine Soll-Motordrehzahl zu erhalten.