DE19705562C2 - Aufhängungsregelung eines Fahrzeugs nach einem genetischen Algorithmus - Google Patents
Aufhängungsregelung eines Fahrzeugs nach einem genetischen AlgorithmusInfo
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Abstract
Aufhängungsregelung (10) für ein Fahrzeug, die mit Dämpfern (16) einer Aufhängung ausgestattet ist, deren Dämpfungskoeffizient veränderlich ist und die folgende Bauteile umfaßt: eine Einrichtung zum Speichern einer Gruppe von Tabellen, wobei jede eine Vielzahl von Informationseinheiten zum Beeinflussen einer Änderung des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers (16) hat; eine Einrichtung zum Erzeugen einer neuen Tabelle, indem mehr als eine der aus der Gruppe ausgewählten Tabellen gemäß einem vorgegebenen genetischen Algorithmus einschließlich Mutation hybridisiert wird und der auf der Fiktion basiert, daß die Tabellen lebende Individuen sind, wobei jede die Vielzahl von Informationseinheiten als einen Satz von Genen enthält; eine Einrichtung zum Bewerten von jeder der Tabellen bei der aktuellen Betriebsumgebung des Fahrzeugs, um beim Verbessern einer vorgegebenen Wirkung der Aufhängung deren Rang in der Gruppe festzulegen; eine Einrichtung zum Einsetzen einer Tabelle mit dem höchsten Rang zum Regeln des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers 16; eine Einrichtung zum Löschen einer Tabelle mit dem niedrigsten Rang, um die Anzahl der die Gruppe bildenden Tabellen im wesentlichen konstant zu halten; und eine Einrichtung zum Erzeugen eines Regelsignals zum Regeln des Dämpfers (16) auf der Grundlage der Tabelle mit dem höchsten Rang.
Description
Die vorliegende Erfindung betrifft eine
Aufhängungsregelung für eine
Kraftfahrzeugradaufhängung, beispielsweise an einem Automobil,
wobei die Aufhängung die parallele Anordnung einer Feder sowie
eines Dämpfers umfaßt, dessen Dämpfungskoeffizient entsprechend
einem daran angelegten Regelsignal variabel ist. Dabei weist die
Aufhängungsregeleinrichtung folgende Elemente auf:
eine Einrichtung für ein Speichern einer Gruppe von Tabellen, von welchen jede eine Mehrzahl von Informationseinheiten für das Regeln der Änderung des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers beinhaltet; eine Einrichtung für das Bewerten jeder der Tabellen unter der gegenwärtigen Betriebsumgebung des Fahrzeuges, um deren Werterang innerhalb der Gruppe hinsichtlich der Verbesserung einer vorbestimmten Aufhängungseigenschaft zu bestimmen; eine Einrichtung für das Einsetzen einer am höchsten bewerteten Tabelle für das Regeln des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers; sowie eine Einrichtung für das Erzeugen eines Regelsignals basierend auf der am höchsten bewerteten Tabelle.
eine Einrichtung für ein Speichern einer Gruppe von Tabellen, von welchen jede eine Mehrzahl von Informationseinheiten für das Regeln der Änderung des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers beinhaltet; eine Einrichtung für das Bewerten jeder der Tabellen unter der gegenwärtigen Betriebsumgebung des Fahrzeuges, um deren Werterang innerhalb der Gruppe hinsichtlich der Verbesserung einer vorbestimmten Aufhängungseigenschaft zu bestimmen; eine Einrichtung für das Einsetzen einer am höchsten bewerteten Tabelle für das Regeln des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers; sowie eine Einrichtung für das Erzeugen eines Regelsignals basierend auf der am höchsten bewerteten Tabelle.
In der US-5,200,895 wird ein ähnliches Aufhängungsregelsystem
für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, welches einen mehrstufigen
variablen Stoss- oder Schwingungsdämpfer, d. h. einen Dämpfer
aufweist, dessen Dämpfungscharakteristiken bei einer Mehrzahl
zueinander unterschiedlicher Dämpfungsmodi variabel ist.
Das Regelsystem hat desweiteren eine Einrichtung für das
Überwachen von Fahrzeugfahrparametern, welche einen
Aufhängungsregelparameter repräsentieren, wobei eine Mehrzahl
von Informationskarten in einer Speichereinheit abgelegt sind,
welche jeweils ein Auswahlmuster für das
Herleiten von Dämpfungscharakteristiken enthalten, zu denen die
Dämpfungscharakteristiken des Stoßabsorbers hin geregelt werden
sollen, und zwar auf der Basis des Aufhängungsregelparameters.
Einrichtungen, welche für die gegenwärtigen
Dämpfungscharakteristiken des Stoßabsorbers verantwortlich
sind, sind für das Auswählen einer der Informationskarten
vorgesehen, wobei weitere Einrichtungen vorgesehen sind für das
Ausführen der Aufhängungsregelung anhand der jeweils
ausgewählten Informationskarte und für das Erzeugen eines
Aufhängungsregelsignals durch Nachsehen in der ausgewählten
Informationskarte bezüglich des Aufhängungsregelparameters, um
die Dämpfungscharakteristiken des Stoßdämpfers einzustellen.
Im Stand der Technik gemäß dem vorstehend genannten US-Patent
ist die Mehrzahl von Informationskarten vorgegeben, wobei
die Auswahlvorgänge lediglich innerhalb dieser vorbestimmten
Informationskarten entsprechend den Änderungen des
Aufhängungsregelparameters ausgeführt werden.
Jedoch sind Fahrzeuge wie beispielsweise Automobile einem
weiten Bereich von Änderungen hinsichtlich der Betriebszustände
ausgesetzt, je nachdem, wo und wann sie betrieben werden.
Nichtsdestotrotz müssen die Fahrzeuge mit dem gleichen Design
bzw. mit der gleichen Konstruktion in einer größtmöglichen
Massenproduktionsstückzahl hergestellt werden, um den
jeweiligen Stückpreis zu verringern. Um daher die
Aufhängungsregelsysteme von einheitlichem Design für
Kraftfahrzeuge in die Lage zu versetzen, einen weiten Bereich
von unterschiedlichen Betriebsbedingungen abzudecken, müssen
die Aufhängungsregelsysteme mit einer großen Anzahl von
Informationskarten ausgerüstet werden.
Angesichts dieser Schwierigkeiten ist es Aufgabe der
vorliegenden Erfindung, die Anpassungsfähigkeit eines solchen
nach Informationskarten arbeitenden Betriebs der
Aufhängungsregelvorrichtung für Kraftfahrzeuge
wesentlich zu erweitern.
In der Lösung wird der Grundgedanke verwirklicht, daß auch eine nicht lebende Materie, d. h.
hier ein Datensatz, wie er etwa auf einer der
bekannten Informationskarten festgehalten ist, als ein lebendes Individuum
betrachtet wird, welches sich nach den Grundsätzen der
Evolution selbständig an irgendeine besondere Betriebsumgebung
anpaßt.
Basierend auf solch einem Konzept schlägt die vorliegende
Erfindung eine Aufhängungsregelvorrichtung für ein Fahrzeug
vor, welche die vorstehend genannte Grundkonstruktion aufweist
und durch die folgenden Elemente gekennzeichnet ist:
Eine Einrichtung für das Erzeugen einer neuen Tabelle, indem mehr als eine aus der Gruppe ausgewählte Tabelle entsprechend einem vorbestimmten genetischen Algorithmus verknüpft bzw. hybridisiert werden, der eine Mutation mit einschließt, welche auf der Grundlage der Fiktion entwickelt wird, daß die Tabellen lebende Individuen darstellen, von denen jedes eine Vielzahl von Informationseinheiten als einen Satz von Genen in sich trägt, und eine Einrichtung für das Löschen einer Tabelle mit dem am niedrigsten bewerteten Rang, um die Anzahl der die Gruppe bildenden Tabellen im wesentlichen konstant zu halten.
Eine Einrichtung für das Erzeugen einer neuen Tabelle, indem mehr als eine aus der Gruppe ausgewählte Tabelle entsprechend einem vorbestimmten genetischen Algorithmus verknüpft bzw. hybridisiert werden, der eine Mutation mit einschließt, welche auf der Grundlage der Fiktion entwickelt wird, daß die Tabellen lebende Individuen darstellen, von denen jedes eine Vielzahl von Informationseinheiten als einen Satz von Genen in sich trägt, und eine Einrichtung für das Löschen einer Tabelle mit dem am niedrigsten bewerteten Rang, um die Anzahl der die Gruppe bildenden Tabellen im wesentlichen konstant zu halten.
Das Hybridisieren, d. h. das Verknüpfen sowie das Mutieren kann
willkürlich oder entsprechend irgendwelchen optionalen Tabellen
ausgeführt werden, welche als zukunftsträchtig, z. B. für eine erkannte, zu durchfahrende Kurve, angenommen
werden.
Wie nachfolgend noch mit Bezug zu einigen bevorzugten
Ausführungsbeispielen beschrieben wird, kann das Hybridisieren
bzw. Verknüpfen beispielsweise derart durchgeführt werden, in
dem eine neue Tabelle aus optional zwei Tabellen durch
Vermischen entsprechender Informationseinheiten erzeugt wird.
In ähnlicher Weise kann das Mutieren beispielsweise ausgeführt
werden, indem eine neue Tabelle nahezu als eine Kopie einer
bereits existierenden Tabelle erzeugt wird, mit der Ausnahme,
daß ein Teil der existierenden Tabelle durch einen entsprechenden
Teil einer anderen Tabelle ersetzt wird.
Durch solch ein
willkürliches oder planmäßig durchgeführtes Hybridisieren oder
Mutieren besteht eine gute Chance, daß eine neue Tabelle von
Informationseinheiten für das Regeln der Aufhängungsvorrichtung
erzeugt wird, welche besser an eine bestimmte besondere
Betriebsbedingung und/oder Betriebsumgebung eines bestimmten
besonderen Fahrzeugs angepaßt ist.
Der Effekt der vorliegenden Erfindung läßt sich am besten bei
einer Aufhängung darstellen, welche nach dem Prinzip der "Sky-
Hook-Theorie" arbeitet, welche seinerseits aus dem Stand der
Technik bereits wohlbekannt ist, obgleich die vorliegende
Erfindung nicht auf einen derartigen "Sky-Hook-Dämpfer"
beschränkt ist. Gemäß der "Sky-Hook-Theorie" wird der
Dämpfer, der zwischen dem Fahrzeugrad und der
Fahrzeugkarosserie parallel zu einer Aufhängungsfeder montiert
ist, so betrieben, als wenn er zwischen der
Fahrzeugkarosserie und einer stationären Oberstütze ("sky") montiert
wäre, falls sein Dämpfungskoeffizient C
so geregelt wird, daß er einem Produkt aus dem
Dämpfungskoeffizienten Cs solch eines fiktiven Dämpfers und
einem Verhältnis einer absoluten Vertikalgeschwindigkeit Vb des
Fahrzeugkörpers zur relativen Vertikalgeschwindigkeit Vs des
Fahrzeugkörpers gegenüber dem Fahrzeugrad, d. h. der
Hubgeschwindigkeit des Dämpfers, entspricht und zwar gemäß der
folgenden Gesetzmäßigkeit:
C = Cs × Vb/Vs
In diesem Fall ist die Regelung gemäß der vorliegenden
Erfindung für eine Änderung des Werts Cs wie auch des
Verhältnisses Vb/Vs anwendbar, wie später noch beschrieben
wird.
Wenn die Erfindung bei einem "Sky-Hook-Dämpfer"
angewandt wird, wie nachfolgend im einzelnen noch beschrieben
wird, dann kann die Tabellen-Neuerzeugungseinrichtung eine
Einrichtung umfassen für das Begrenzen des Werts des
Dämpfungskoeffizienten des "Sky-Hook-Dämpfers" einer neu
erzeugten Tabelle zwischen einem oberen Grenzwert und einem
unteren Grenzwert.
Auch können die Informationseinheiten Werte von Faktoren
aufweisen, welche jeweils vom Verhältnis der
Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie zur
Vertikalgeschwindigkeit des Dämpfers multipliziert mit dem
Dämpfungskoeffizienten des "Sky-Hook-Dämpfers" abhängig sind,
welcher durch die "Sky-Hook-Theorie" definiert ist, um den
Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers zu bestimmen.
Die Erfindung wird nachstehend anhand bevorzugter
Ausführungsbeispiele unter Bezug auf die
Zeichnung näher erläutert.
Es zeigt:
Fig. 1 zeigt eine Diagrammdarstellung der erfindungsgemäßen
Aufhängungsregelvorrichtung mit Sensoren zum Zuführen von
Signalen aus der Betriebsumgebung des Fahrzeugs zu der
Aufhängungsregelvorrichtung sowie einen variablen Dämpfer, der
einen Teil der durch die Aufhängungsregelvorrichtung geregelten
Aufhängung bildet;
Fig. 2A, 2B und 2C zeigen Diagrammdarstellungen eines
Ausführungsbeispiels der Gruppe von Tabellen, die durch die
erfindungsgemäße Aufhängungsregelvorrichtung verarbeitet werden;
Fig. 3A, 3B und 3C zeigen ähnliche Ansichten wie Fig. 2A-2C,
wobei sie Beispiele einer durch die Erfindung durchgeführten
Verknüpfung (Hybridisierung) darstellen;
Fig. 4 zeigt eine Ablaufroutine eines grundlegenden
Regelverfahrens, die durch die erfindungsgemäße
Aufhängungsregelvorrichtung durchgeführt wird;
Fig. 5 zeigt eine Ablaufroutine des Verfahrens, die beim Schritt
100 und 400 der Ablaufroutine der Fig. 4 durchgeführt wird;
Fig. 6 zeigt eine Kurve der Entwicklungsabweichungen, die für
die Inhalte der Informationseinheiten Ri(j) der Fig. 2A-2C
bewirkt werden;
Fig. 7 zeigt ein Diagramm der zeitlichen Abfolge des
Fortschreitens des durch die erfindungsgemäße
Aufhängungsregelvorrichtung durchgeführten Regelverfahrens;
Fig. 8 zeigt einen Teil einer Ablaufroutine, der bei der
Ablaufroutine der Fig. 4 als ihre Abwandlung zwischen den
Schritten 250 und 300 einzufügen ist;
Fig. 9A zeigt ein Diagramm ähnlich der Fig. 2A eines anderen
Ausführungsbeispiels der Tabellen, die durch die
erfindungsgemäße Aufhängungsregelvorrichtung verarbeitet
werden;
Fig. 9B zeigt ein Kennfeld eines Beispiels der Inhalte der
Informationseinheiten Mi(1) (i = 1 ~ n) der Fig. 9A;
Fig. 10 zeigt ein Beispiel einer Vielzahl von Gruppen von
Tabellen, die durch die erfindungsgemäße
Aufhängungsregelvorrichtung verarbeitet werden;
Fig. 11 zeigt einen Teil einer Ablaufroutine, um als eine
Abwandlung den Schritt 100 bei der Ablaufroutine der Fig. 4
zu ersetzen, wenn eine derartige Vielzahl von Gruppen von
Tabellen durch die erfindungsgemäße
Aufhängungsregelvorrichtung verarbeitet werden;
Fig. 12 zeigt ein Diagramm ähnlich der Fig. 2A, das noch ein
anderes Ausführungsbeispiel der Tabellen zeigt, die zum
Anpassen der Aufhängungsregelvorrichtung der Erfindung an die
Wirkung des Hubschwingens (h), Nickens (p) und Wankens (r)
des Fahrzeugs aufgebaut sind;
Fig. 13 zeigt ein Diagramm ähnlich der Fig. 2A, das noch ein
anderes Ausführungsbeispiel der Tabellen zeigt, die zum
Regeln einer variablen Aufhängung als eine herkömmliche (ohne
sky-hook) Aufhängung aufgebaut ist;
Fig. 14A zeigt ein Diagramm ähnlich der Fig. 2A, das noch ein
anderes Ausführungsbeispiel der Tabellen zeigt, die zum
Anpassen der Aufhängungsregelvorrichtung der Erfindung an
Änderungen der Motordrehzahl und deren Änderungsrate
aufgebaut sind, wie sie bereits gemäß einer
Fahrzeuggeschwindigkeit (l, m, h) eingeteilt sind;
Fig. 14B zeigt ein Kennfeld eines Beispiels der Inhalte von
Informationseinheiten Cx(j) (x = l, m, h) (j = 1 ~ n) der Fig. 14A;
Fig. 15 zeigt ein Diagramm ähnlich der Fig. 2A, das noch ein
anderes Ausführungsbeispiel der Tabellen zeigt, die zum
Anpassen der Aufhängungsregelvorrichtung der Erfindung an ein
Abbremsen des Fahrzeugs aufgebaut sind, wie sie desweiteren
gemäß einer Fahrzeuggeschwindigkeit (l, m, h) eingeteilt
sind;
Fig. 16A zeigt ein Diagramm ähnlich der Fig. 2A, das noch ein
anderes Ausführungsbeispiel der Tabellen zeigt, die zum
Beschränken eines zulässigen größten Werts des
Dämpfungskoeffizienten gemäß der über den Dämpfer wirkenden
Axialkraft und deren Änderungsrate aufgebaut sind;
Fig. 16B zeigt ein Kennfeld eines Beispiels der Inhalte von
Informationseinheiten Ct(j) der Fig. 16A in Abhängigkeit von
der Axialkraft bezüglich Ct(1); und
Fig. 16C zeigt ein Kennfeld eines Beispiels der Inhalte von
Informationseinheiten Cd(j) der Fig. 16A in Abhängigkeit von
der Änderungsrate der Axialkraft bezüglich Cd(1).
Nachfolgend wird die Erfindung unter Bezugnahme auf einige
bevorzugte Ausführungsbeispiele und unter Bezugnahme auf die
beigefügten Zeichnungen detaillierter beschrieben.
Wenn zuerst auf Fig. 1 Bezug genommen wird, ist dort auf
schematische Weise ein grundlegender Aufbau einer
erfindungsgemäßen Aufhängungsregelvorrichtung gezeigt. Bei
dem in Fig. 1 gezeigten Aufbau weist die im allgemeinen mit
dem Bezugszeichen 10 bezeichnete Aufhängungsregelvorrichtung
einen Dämpferregelblock 12 und einen Regelblock 14 für den
genetischen Algorithmus (der nachfolgend mit GA abgekürzt
wird) auf. Ein schematisch gezeigter Dämpfer 16 ist in der
Aufhängung eines in der Figur nicht ganz gezeigten Fahrzeugs
eingeschlossen, um einen entsprechenden Abschnitt einer
(nicht gezeigten) Fahrzeugkarosserie über einem
entsprechenden (nicht gezeigten) Fahrzeugrad parallel zu
einer (nicht gezeigten) Aufhängungsfeder zu tragen. Ein
derartiger allgemeiner Aufbau der Fahrzeugaufhängung ist in
der Technik sehr gut bekannt. Was den vorstehend erwähnten
grundlegenden Aufbau betrifft, unterscheidet sich die
Aufhängung, auf die die Erfindung angewendet ist, nicht von
einem derartigen traditionellen Aufbau. Der Unterschied
besteht darin, daß der Dämpfer 16 mit einem Stellglied 18
ausgestattet ist, das den Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers
gemäß einem Regelsignal ändert, das durch die
erfindungsgemäße Aufhängungsregelvorrichtung zugeführt wird.
Ein Beispiel eines derartigen variablen Dämpfers ist in der
Offenlegungsschrift des japanischen Patents 3-276806 des
Anmelders beschrieben.
Der Aufhängungsregelvorrichtung 10 wird ein Signal in Bezug
auf die Fahrzeughöhe, d. h. der Versetzung der
Fahrzeugkarosserie gegenüber dem Fahrzeugrad, von einem
Fahrzeughöhensensor 20 und ein Signal in Bezug auf eine
vertikale Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie von einem
Vertikalbeschleunigungssensor 22 zugeführt. Zusätzlich zu
diesen grundlegenden Sensoren werden der
Aufhängungsregelvorrichtung 10 desweiteren andere Signale
zugeführt, um die verschiedenen nachfolgend beschriebenen
Ausführungsbeispiele auszuführen. Je nach Erfordernis von
jedem Ausführungsbeispiel werden die folgenden Signale
zugeführt: ein Signal in Bezug auf die
Fahrzeuggeschwindigkeit von einem
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54, ein Signal des Lenkwinkels
von einem Lenkwinkelsensor 56, ein Signal der Motordrehzahl
von einem Motordrehzahlsensor 58, ein Signal des
Abbremszustands von einem Bremssensor 60 und ein Signal einer
über den Dämpfer wirkenden Axialkraft von einem
Axialkraftsensor 62, der aus einem Piezoelement oder
dergleichen hergestellt ist. In diesem Zusammenhang soll
beachtet werden, daß einige dieser Signale zwecks Beseitigung
eines Rauschens oder einer Abwandlung der Regelwirkung auf
eine gewünschte Betriebsart durch geeignete Bandpaßfilter
verarbeitet werden, bevor sie in dem GA-Regelblock 14 oder
dem Dämpferregelblock 12 verarbeitet werden. Eine derartige
Technik des Filterns von schwingenden Signalen für ein
gewünschtes Band an Signalen ist in der Technik gut bekannt.
Es soll desweiteren beachtet werden, daß der Dämpfer 16 und
die Aufhängungsregelvorrichtung 10 für jedes der vier Räder
eines Fahrzeugs vorgesehen sind, da die Erfindung eine
hochwertige Aufhängungsregelung schafft und auf vierrädrige
Fahrzeuge angewendet wird, und demgemäß der
Fahrzeughöhensensor 20 und der Vertikalbeschleunigungssensor
22 solche sind, die um ein entsprechendes der vier Räder
montiert sind, um die Höhe und die vertikale Beschleunigung
des entsprechenden Abschnitts der Fahrzeugkarosserie zu
erfassen, einschließlich eines Falls, wobei tatsächlich kein
Sensor entsprechend einem besonderen Rad vorgesehen ist,
während die Fahrzeughöhe oder die vertikale Beschleunigung an
diesem Punkt durch eine Mutationsberechnung der kinematischen
Bewegung der Fahrzeugkarosserie hergeleitet wird. Es soll
noch weiter beachtet werden, daß die
Aufhängungsregelvorrichtung 10 von jedem Rad nicht vollkommen
unabhängig von denen der anderen Räder ist, da derartige
Verhaltensweisen des Fahrzeugs wie das Hubschwingen, Nicken,
Wanken und Verwinden die Zwischenbeziehung von allen
Aufhängungen als Grundlage haben. Unter Anerkennung
derartiger Situationen wird die Erfindung im folgenden zwecks
der Kürze noch in Bezug auf eine Aufhängung eines einzelnen
Rads beschrieben, so lange wie die Zwischenbeziehung zwischen
der Regelung einer Vielzahl von Rädern nicht erforderlich
ist. Jedenfalls werden der Dämpferregelblock oder die -blöcke
12 und der GA-Regelblock oder die -blöcke 14 tatsächlich
durch einen einzelnen Mikrocomputer gebildet.
Der variable Dämpfer 16 ist über n Stufen auf vorliegende n
unterschiedliche Werte eines Dämpfungskoeffizienten
veränderlich. Derartige n Stufen können jede klar
eingerichtet werden oder können definiert werden, so daß jede
einem Bereich bei einem kontinuierlich veränderlichen
Dämpfungskoeffizienten entspricht. Bei variablen Dämpfern ist
es im allgemeinen möglich, daß der Wert eines
Dämpfungskoeffizienten bei jeder Stufe variabel regelbar ist,
so daß die n Dämpfungsstufen eine variable Verteilung von
Dämpfungskoeffizienten gemäß einer Änderung der Regelsignale
schaffen. Deshalb können die variablen Dämpfer eine variable
Verteilung eines Dämpfungskoeffizienten nicht nur zur
Berücksichtigung der Änderung des Verhältnisses Vb/Vs beim
Verwirklichen eines sky-hook-Dämpfers schaffen, sondern auch
für die Abwandlung des sky-hook-Dämpfungskoeffizienten Cs, so
daß der Dämpfer an Änderungen der Last des Fahrzeugs angepaßt
wird, wenn die Verteilung des Dämpfungskoeffizienten
ordnungsgemäß geregelt wird. Wenn desweiteren die Verteilung
des Dämpfungskoeffizienten geeignet in einer
selbstentwickelnden Weise geregelt wird, würde die
Dämpfungswirkung angepaßt werden, um Fuzzy-Faktoren
auszugleichen, wie beispielsweise ein Zeitverzug oder eine
Fehlanpassung der Regelung von Vb/Vs speziell für jedes
Fahrzeug, die zu kompliziert sind, um theoretisch analysiert
und festgesetzt zu werden.
Um den Dämpfungskoeffizienten eines derartigen variablen
Dämpfers mit n Stufen zu regeln, wird eine Gruppe von
Tabellen I(j) (j = 1 ~ m) vorbereitet, wie in Fig. 2A gezeigt
ist, wobei jede Tabelle I(j) einen Wert Cs(j) für den sky-
hook-Dämpfungskoeffizienten, eine Verteilung von Faktoren
R1(j), R2(j), . . . Rn(j), die das Verhältnis Vb/Vs der sky-
hook-Theorie darstellen, und eine Auswertung X(j) von jeder
Tabelle hat. Derartige Tabellen mit einer Vielzahl an
Informationseinheiten zum Regeln der Aufhängung über die
Regelung des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers können
fiktiv als lebende Individuen angesehen werden, wobei jedes
einen Satz von Genen hat und mit einer Wahrscheinlichkeit
einer unbegrenzten Evolution ausgestattet ist, um sich durch
Änderung der Gene beim Hybridisieren zwischen den Individuen
und sogar durch Mutation an eine veränderte Umgebung besser
anzupassen, wenn eine geeignete Anzahl derartiger Tabellen
vorbereitet ist, um eine überlebensfähige Gruppe von
derselben Gattung zu bilden.
Somit hält der GA-Regelblock 14 eine Gruppe von Tabellen
durch Speichern, wie beispielsweise I(1) ~ I(m), erzeugt aber
regelmäßig eine neue Tabelle I(m + 1), wie in Fig. 2B gezeigt
ist, indem er zwei der Tabellen I(1) ~ I(m) verknüpft
(hybridisiert), die gemäß einem vorgegebenen genetischen
Algorithmus einschließlich einer Mutation davon ausgewählt
sind, testet dann alle die Tabellen I(1) ~ I(m + 1) bei der
aktuellen Betriebsumgebung des Fahrzeugs, um deren Wirkung zu
bewerten. Als ein Ausführungsbeispiel kann die Bewertung auf
der Grundlage gemacht werden, wie klein die vertikale
Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie ist, indem während der
Testphase die durch den Sensor 22 erfaßte vertikale
Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie integriert wird und
jeweilige Auswertungen X(j) als ein Umkehrwert der
Integration oder eines dazu proportionalen Werts berechnet
wird, und dann eine Rangfolge der Tabellen I(1) ~ I(m + 1) gemäß
dem Betrag von X(j) erstellt wird. Dann wählt der GA-
Regelblock 14 die Tabelle mit dem höchsten Rang für die
Verwendung bei der nachfolgenden Regelung der Aufhängung aus,
während er die Tabelle mit dem niedrigsten Rang löscht,
wodurch im allgemeinen eine konstante Anzahl an Tabellen
aufrechterhalten wird, wie in Fig. 2C gezeigt ist. Die Gruppe
der Tabellen I(1) ~ I(m) der Fig. 2C kann zweckmäßigerweise
eine Gruppe einer neuen oder einer nächsten Generation
genannt werden, obwohl sie aus m - 1 alten Tabellen und einer
neuen Tabelle besteht, wenn vorgesehen ist, daß die neu
erzeugte Tabelle eine alte Tabelle ersetzt hat, oder es wird
auch oft passieren, daß die Tabellen der neuen Gruppe sich
nicht von der der alten Generation unterscheiden, jedoch mit
oder ohne Änderungen der Rangfolge, wenn die neu erzeugte
Tabelle sofort gelöscht wurde. Obwohl Fig. 2A, 2B und 2C ein
Ausführungsbeispiel zeigen, wobei nur eine Tabelle bei einem
Durchlauf einer Hybridisierung erzeugt wird, können gemäß
anderen Ausführungsbeispielen mehr als eine neue Tabelle zur
selben Zeit erzeugt werden. Jedenfalls ist die
Geschwindigkeit der Änderung der Erzeugung auf der Grundlage
eines Gleichgewichts zwischen der Stabilität der
Aufhängungswirkung und der schnellen Anpassungsfähigkeit der
Aufhängung auf Änderungen der Betriebsumgebung festzulegen.
Der genetische Algorithmus zum Durchführen der Hybridisierung
kann geeignet festgelegt werden. Eine
Wahrscheinlichkeitstheorie kann darauf angewendet werden. Die
Änderungen einer eingeschlossenen Mutation können auch gemäß
einer Wahrscheinlichkeitstheorie geregelt werden.
Fig. 3A, 3B und 3C zeigen Beispiele einer Hybridisierung. Bei
der Fig. 3A wird ein neues Individuum (Tabelle) µ aus
Individuen α und β durch Mischen von entsprechenden
Informationseinheiten (Genen) der Ausgangsinformationen
erzeugt. Die Informationseinheiten können durch eine digitale
Binärzahl wie beispielsweise 10101010 aufgebaut sein. Deshalb
kann die Hybridisierung gemacht werden, wie in Fig. 3B
gezeigt ist, so daß ein neues Individuum µ fast eine Kopie
des Individuums α ist, außer daß ein Teil einer
Informationseinheit 1a durch einen entsprechenden Teil des
Individuums β ersetzt wird, obwohl eine derartige
Hybridisierung zwischen tatsächlich lebenden Individuen nicht
auftreten würde. Fig. 3C zeigt eine Mutation, wobei ein neues
Individuum µ einem Individuum µ der Fig. 3A ähnlich ist, aber
die Informationseinheit 1b sich durch Mutation zu 1b'
geändert hat.
Nun wird unter Bezugnahme auf die in Fig. 4 gezeigte
Ablaufroutine das Regelverfahren der erfindungsgemäßen
Aufhängung beschrieben, wobei eine Gruppe von Tabellen
verwendet wird, wie sie in Fig. 2A gezeigt sind, die für die
sky-hook-Dämpfung vorbereitet sind.
Wenn das Verfahren beim Schritt 50 begonnen wird, wird ein
Zeitzähler T einer Zeitgebung auf Null zurückgesetzt und dann
wird beim Schritt 100 die Aufhängung gemäß der sky-hook-
Theorie durch Folgen eines Regelablaufs geregelt (d. h. der
Dämpfungskoeffizient des Dämpfers wird geregelt), wie
beispielsweise in Fig. 5 gezeigt ist. Die bei diesem Schritt
verwendete Tabelle I(j) wird jedoch von Zeit zu Zeit
geändert, wie nachfolgend beschrieben ist. Beim Schritt 150
steigt der Zeitzähler T um T1. Beim Schritt 200 wird geprüft,
ob der Zeitzähler T einen vorgegebenen Schwellwert Tc1
überschritten ist. Wenn die Antwort nein ist, kehrt das
Regelverfahren zum Schritt 100 zurück, um dieselbe Regelung
fortzusetzen, während wenn die Antwort ja ist, das
Regelverfahren zum Schritt 250 fortschreitet und eine neue
Tabelle I(m + 1) erzeugt wird. Dann wird beim Schritt 300 der
Zeitzähler T auf Null zurückgesetzt, während ein Parameter j
mit 1 begonnen wird.
Beim Schritt 400 wird das Testen der vorhandenen Tabellen
begonnen. So wird die Aufhängung zuerst unter Verwendung
einer Tabelle I(1) geregelt. Beim Schritt 420 steigt der
Zeitzähler T um T2, und beim Schritt 440 wird geprüft, ob der
Zeitzähler T einen Schwellwert Tc2 überschritten hat. Wenn
die Antwort nein ist, kehrt das Regelverfahren zum Schritt
400 zurück, um das Testen derselben Tabelle fortzusetzen,
wenn hingegen die Antwort ja ist, schreitet das
Regelverfahren zum Schritt 460 fort und die Auswertung X(1)
der Tabelle I(1) wird berechnet.
Beim Schritt 480 steigt der Parameter j um 1, und beim
Schritt 500 wird geprüft, ob der Parameter j m + 1
überschritten hat. Wenn die Antwort nein ist, kehrt das
Regelverfahren zum Schritt 350 zurück und es wird die Tabelle
I(2) getestet. Somit wird das Testen fortgesetzt bis alle
Tabellen I(1) ~ I(m + 1) getestet sind.
Beim Schritt 550 wird eine Tabelle I(j) mit dem höchsten Rang
zwecks der Regelung beim Schritt 100 beim nächsten Zyklus der
Ausführung der Ablaufroutine der Fig. 4 ausgewählt und dann
wird beim Schritt 600 die Tabelle mit dem niedrigsten Rang
gelöscht.
Fig. 5 zeigt eine Ablaufroutine des Betriebs der
Dämpferregelung, die bei den Schritten 100 und 400 der Fig. 4
ausgeführt wird.
Wenn die Regelung begonnen wird, werden beim Schritt 102
Daten wie beispielsweise die durch den Sensor 20 erfaßte
Fahrzeughöhe und die durch den Sensor 22 erfaßte vertikale
Beschleunigung eingelesen. Dann wird beim Schritt 104 die
Fahrzeughöhe differenziert, um die Hubgeschwindigkeit Vs des
Dämpfers zu erhalten. Beim Schritt 106 wird die vertikale
Beschleunigung integriert, um die Vertikalgeschwindigkeit Vb
der Fahrzeugkarosserie zu erhalten. Beim Schritt 108 wird ein
Verhältnis R von Vb/Vs berechnet. Der Wert des Verhältnisses
R wird sich von minus Unendlich bis plus Unendlich ändern und
durch Null durchtreten. Es gibt jedoch keinen Dämpfer, der
einen negativen Dämpfungskoeffizienten vorsieht. Dieses ist
eine Grenze bezüglich der Wirkung des sky-hook-Dämpfers.
Deshalb wird beim Schritt 110 geprüft, ob R negativ ist, und
wenn dem so ist, wird R beim Schritt 112 zu Null gemacht.
Nun wird beim Schritt 114 gemäß dem Wert des Verhältnisses R
eine angemessene Dämpfungsstufe festgelegt. Variable Dämpfer
mit einem Mechanismus zum Ändern der Öffnungsfläche einer
Drosselöffnung werden im allgemeinen in der Lage sein, einen
unendlichen Dämpfungskoeffizienten vorzusehen, weil dieser
leicht verfügbar ist, indem die Drosselöffnung vollkommen
geschlossen wird. Jedoch ist es in der Praxis nicht
wünschenswert, daß die Fahrzeugkarosserie und das Fahrzeugrad
starr miteinander verbunden sind, gerade bei einem Zeitpunkt,
zu dem es wahrscheinlich ist, daß das Fahrzeugrad gerade zu
diesem Zeitpunkt zufällig über eine Erhebung rollt. Deshalb
sollte der Maximalwert des Dämpfungskoeffizienten
vorzugsweise auf einen bestimmten endlichen passenden Wert
beschränkt sein, selbst durch Aufgeben der sky-hook-Theorie.
Somit wird der ganze Bereich des Dämpfungskoeffizienten in
eine bestimmte Anzahl von Stufen aufgeteilt, die zwischen
seinem Maximalwert und im wesentlichen Null verteilt sind,
unabhängig davon, ob derartige Stufen klar eingerichtet sind
oder nur konzeptionell innerhalb eines kontinuierlich
veränderlichen Bereichs eines Dämpfungskoeffizienten
definiert sind. Gemäß einer derartigen Abstufung des Dämpfers
wird jedes besondere Verhältnis R, das durch Schritt 110 oder
112 erhalten wird, einer entsprechend passenden Stufe
zugeteilt.
Beim Schritt 116 wird jeder Wert der in Fig. 2A gezeigten
Informationseinheiten Ri(j) gemäß der Tabelle I(j) erhalten,
die momentan für die Dämpferregelung verwendet wird. Die
Beziehung zwischen den vorstehend erwähnten Stufen und der
Informationseinheit Ri(j) ist so wie sie beispielhaft in Fig.
6 gezeigt ist, wobei die Stufen entlang der Abszisse als Si
(i = 1 ~ n) angeordnet sind, während die Informationseinheiten
Ri(j) entlang der Ordinate angeordnet sind. Bei dem gezeigten
Beispiel schafft eine Tabelle I(1) eine lineare Beziehung
zwischen R und Ri(1), während eine Tabelle I(m) eine
Beziehung zwischen R und Ri(n) schafft, die im wesentlichen
gegenüber einer linearen Beziehung vorgespannt ist. Es soll
beachtet werden, daß die Wirkungskurven von j = 1 ~ m2 nicht
fixiert sind, sondern sich von Zeit zu Zeit gemäß dem
Fortschreiten der vorstehend erwähnten Hybridisierung und
Auswahl ändern. Deshalb wird jeglicher Unterschied einer
Dämpfungswirkung bezüglich jedem Produkt innerhalb einer
Fertigungstoleranz oder einer Änderung der Dämpfungswirkung
gemäß dem normalen Alterungseffekt automatisch ausgeglichen
und bereitet keine Probleme. Anders ausgedrückt sind alle
Wirkungskurven der Tabellen I(j) wie sie beispielsweise in
Fig. 6 gezeigt sind lebendig und mit dem Fortschreiten des
Betriebs der Aufhängung gemäß ihrer Betriebsumgebung
veränderlich.
Beim Schritt 118 wird der einzurichtende Dämpfungskoeffizient
C für den tatsächlichen Dämpfer unter Verwendung von Cs(j)
von der ausgewählten Tabelle I(j) als C = Cs(j) × Ri(j)
berechnet. Dann wird beim Schritt 120 ein Signal zum Regeln
des Dämpfers zu dem Stellglied 18 gesendet, um einen
Dämpfungskoeffizienten mit dem Wert Cs(j) × Ri(j) vorzusehen.
Hier soll wiederum beachtet werden, daß wenn es zwischen dem
Dämpfungskoeffizienten, dem durch das Regelsignal zugewiesen
wird, C zu sein, und dem tatsächlich eingerichteten
Koeffizienten aufgrund einer Toleranz der Überwachung der
Produktqualität und/oder einer Alterung von jedem Produkt
einen Unterschied gibt, ein derartiger Unterschied durch ein
entsprechendes Verschieben und/oder einer Änderung der für
die beste Betriebsqualität anvisierten Tabellen automatisch
ausgeglichen wird.
Fig. 7 zeigt die zeitliche Abfolge des Betriebs der
Aufhängungsregelung, die gemäß der Ablaufroutine der Fig. 4
einschließlich der Ablaufroutine der Fig. 5 durchgeführt
wird. Wie in der Fig. 7 gezeigt ist umfaßt der Betrieb der
Aufhängungsregelung folgende Phasen: Phase 1, wobei die
Regelung der Aufhängung durch den Dämpferregelblock 12 gemäß
den Schritten 50 ~ 200 ausgeführt wird, indem die Tabelle mit
dem höchsten Rang eingesetzt wird, die bei dem
Tabellenerneuerungsbetrieb des GA-Regelblocks 14 bei einem
vorangegangenen Zyklus erhalten wurde; Phase 2, wobei eine
neue Tabelle durch den GA-Regelblock 14 gemäß dem Schritt 250
erzeugt wird; Phase 3, wobei alle Tabellen einschließlich der
neu erzeugten Tabelle durch den Dämpferregelblock 12 gemäß
den Schritten 300 ~ 500 getestet werden, während die Wirkung
jeder Tabelle bei der aktuellen Betriebsumgebung durch den
GA-Regelblock gemäß dem Schritt 460 bewertet wird; und Phase
4, wobei durch den GA-Regelblock 14 gemäß den Schritten 550
und 600 die Tabelle mit dem höchsten Rang für die nächste
Verwendung ausgewählt wird, während die Tabelle mit dem
niedrigsten Rang gelöscht wird. Dieselbe Reihe der Phasen
1 ~ 4 wird danach wiederholt. Die Zeitdauer der jeweiligen
Stufen kann vorzugsweise beispielsweise mehrere Stunden bis
mehrmals zehn Stunden für die Phase 1 sein, ungefähr eine
Stunde für Phase 3 und nur einen Augenblick für die Phasen 2
und 4.
Obwohl bei dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel
bei jedem Zyklus des Betriebs nur eine neue Tabelle erzeugt
wurde, ist es offensichtlich, daß mehr als eine neue Tabelle
bei einem Zyklus erzeugt werden kann. Obwohl desweiteren bei
dem vorstehend beschriebenen Ausführungsbeispiel alle
Tabellen einschließlich der alten und der neu erzeugten
Tabellen getestet werden, sind derartige oder andere
Abwandlungen möglich, daß die neu erzeugte Tabelle und nur
einige Tabellen mit einem hohen Rang getestet werden.
Fig. 8 zeigt zusätzliche Schritte, die als eine Abwandlung
des Regelverfahrens der Fig. 4 zwischen den Schritten 250 und
300 einzusetzen sind. Gemäß dieser Abwandlung wird nach dem
Erzeugen einer neuen Tabelle beim Schritt 250 der Fig. 4
geprüft, ob der Wert des sky-hook-Dämpfungskoeffizienten
Cs(m + 1) der neu erzeugten Tabelle I(m + 1) nicht ordnungswidrig
abweicht. Zu diesem Zweck wird beim Schritt 252 geprüft, ob
Cs(m + 1) kleiner als Csmin ist, das als eine untere Grenze des
sky-hook-Dämpfungskoeffizienten vorgegeben ist, und wenn die
Antwort ja ist, schreitet das Regelverfahren zum Schritt 254
fort und Cs(m + 1) wird zu Csmin gemacht. Wenn andererseits die
Antwort beim Schritt 252 nein ist, dann wird beim Schritt 256
geprüft, ob Cs(m + 1) größer als Csmax ist, das als eine obere
Grenze des sky-hook-Dämpfungskoeffizienten vorgegeben ist,
und wenn die Antwort ja ist, dann wird beim Schritt 258
Cs(m + 1) zu Csmax gemacht. Wenn die Antwort beim Schritt 256
nein ist, wird der Schritt 258 umgangen. Durch eine derartige
Anordnung wird eine Entwicklung von neuen Generationen in
eine unnütze Richtung verhindert.
Obwohl es nicht besonders dargestellt ist, kann desweiteren
für den Wert von jeder der Informationseinheiten Ri(j) und
seine anderen Abwandlungen, die nachfolgend beschrieben sind,
eine maximale und minimale Grenze gemäß einem Verfahren
eingerichtet werden, das den vorstehend erwähnten Schritten
252 ~ 258 ähnlich ist, so daß die Entwicklung der Tabellen
nicht in eine unnütze Divergenz gerät.
Fig. 9A und 9B zeigen eine Abwandlung bezüglich den Tabellen
I(j) (j = 1 ~ m) der Fig. 2A. Bei dieser Abwandlung werden Ri(j)
der Fig. 2A durch Mi(j) ersetzt, wobei jeder angepaßt ist,
sich gemäß der Hubgeschwindigkeit Vs des Dämpfers zu ändern,
wobei das Vorzeichen von Vs identifiziert wird, d. h. ob der
Hub ein Expansionshub oder ein Verdichtungshub ist, wie in
Fig. 9B gezeigt ist (Fig. 9B zeigt nur Mi(1) als ein
Beispiel). Diese Abwandlung schafft eine weitere Verbesserung
der Wirkung der Aufhängung dadurch, daß unabhängig von der
Änderung des Dämpfungskoeffizienten gemäß Cs(j) × Vb/Vs
aufgrund der sky-hook-Theorie der Dämpfungskoeffizient gemäß
der Hubgeschwindigkeit des Dämpfers abgewandelt wird, um
weicher gemacht zu werden, wenn die Hubgeschwindigkeit
ansteigt, um die Aufhängung davor zu bewahren, bei einem
Anstieg der Hubgeschwindigkeit härter zu werden, um dadurch
zu einer weiteren Verbesserung des Abrollkomforts des
Fahrzeugs beizutragen, indem ein derartiges Problem
deutlicher ausgeschlossen wird, daß der härter werdende
Dämpfer gemäß einem Anstieg der Hubgeschwindigkeit aufgrund
nur einer kleinen Fehlanpassung der Regelzeitgebung oder
eines zufälligen Hindernisses die Aufhängungsregelung
beeinflußt.
Wie bei der Fig. 9B beachtet werden sollte, ist es durch
Ersetzen von Ri(j) der Fig. 2A durch ein Produkt von Mi(j)
und Vs möglich, die Dämpfungswirkung in Abhängigkeit von der
Hubgeschwindigkeit zwischen dem Expansionshub und dem
Verdichtungshub unterschiedlich zu regeln.
Fig. 10 zeigt eine weitere Abwandlung der Gruppe von
Tabellen. Gemäß dieser Abwandlung wird eine Vielzahl von
Gruppen von Tabellen vorbereitet, so daß eine
anpassungsfähigere Gruppe von Tabellen aus einer derartigen
Vielzahl von Gruppen für die Verwendung gemäß jeder
besonderen Betriebsumgebung des Fahrzeugs ausgewählt werden
kann. So werden bei dem in Fig. 10 gezeigten
Ausführungsbeispiel drei Gruppen von Tabellen für die
wahlweise Verwendung gemäß einem Unterschied des
Frequenzbands der vertikalen Beschleunigung der
Fahrzeugkarosserie vorbereitet, so daß eine Gruppe A für ein
relativ niedriges Frequenzband verwendet wird, Gruppe B wird
für ein mittleres Frequenzband verwendet und Gruppe C wird
für ein relativ hohes Frequenzband verwendet.
Wenn diese Gruppen von Tabellen verwendet werden, wird der
Schritt 100 der Ablaufroutine der Fig. 4 durch die in Fig. 11
gezeigten Schritte ersetzt. Beim Schritt 52 liest die
Aufhängungsregelvorrichtung 10 die vertikale Beschleunigung
Gb der Fahrzeugkarosserie von dem Sensor 22 ein. Beim Schritt
54 wird die Frequenz der vertikalen Beschleunigung
analysiert, und beim Schritt 56 wird eine Wurzel einer Summe
eines Quadrats bezüglich der Frequenzkomponenten berechnet,
die zu Bändern von 0 ~ f1 Hz, f1 ~ f2 Hz und höher als f2 Hz
gehören, um jeweils Grms1, Grms2 und Grms3 zu schaffen.
Dann wird beim Schritt 58 geprüft, ob Grms1 gleich oder
größer als Grms2 ist. Wenn die Antwort ja ist, dann wird beim
Schritt 60 geprüft, ob Grms1 gleich oder größer als Grms3
ist. Wenn die Antwort ja ist, dann wird beim Schritt 64
Gruppe A für die Verwendung ausgewählt, während wenn die
Antwort nein ist, dann wird beim Schritt 66 Gruppe C für die
Verwendung ausgewählt. Wenn die Antwort beim Schritt 58 nein
ist, wird beim Schritt 62 geprüft, ob Grms2 gleich oder
größer als Grms3 ist. Wenn die Antwort ja ist, wird beim
Schritt 68 Gruppe B für die Verwendung ausgewählt, während
wenn die Antwort nein ist, wird beim Schritt 66 Gruppe C für
die Verwendung ausgewählt.
Wenn eine Vielzahl von Gruppen von Tabellen vorbereitet wird
und wahlweise verwendet wird, wie vorstehend beschrieben ist,
kann die Erzeugung einer neuen Tabelle, das Testen und
Erstellen einer Rangfolge eines neuen Satzes an Tabellen und
das Löschen der Tabelle mit dem niedrigsten Rang gemäß den
Schritten 300 ~ 600 der Ablaufroutine der Fig. 4 nur bezüglich
der für die Verwendung ausgewählten Gruppe gemacht werden,
obwohl dabei andere Möglichkeiten innerhalb dem Umfang der
Erfindung leicht denkbar sind.
Fig. 12 zeigt eine weitere Abwandlung der Tabellen, um
Gewichtungsfaktoren des Hubschwingens, Nickens und Wankens
der Fahrzeugkarosserie als die für die Entwicklung durch den
erfindungsgemäßen genetischen Algorithmus verarbeiteten
Informationseinheiten einzuschließen. Wie es in der Technik
von Fahrzeugaufhängungen mit vier Rädern gut bekannt ist,
werden, wenn die vertikale Beschleunigung der
Fahrzeugkarosserie an jeder Position des vorderen linken, des
vorderen rechten, des hinteren linken und des hinteren
rechten Rads durch einen entsprechenden Sensor erfaßt wird,
die mit Gzfl, Gzfr, Gzrl und Gzrr bezeichnet wird, dann durch
Integrieren dieser Beschleunigungen nach der Zeit die
entsprechenden vertikalen Geschwindigkeiten der
Fahrzeugkarosserie an den Positionen des vorderen linken, des
vorderen rechten, des hinteren linken und des hinteren
rechten Rads erhalten, die mit Vzfl, Vzfr, Vzrl und Vzrr
bezeichnet werden. Deshalb werden die Raten der Hubschwing-,
Nick- und Wankbewegung der Fahrzeugkarosserie folgendermaßen
bewertet, die mit Gh, Gp und Gr bezeichnet werden:
Gh = (Vzfl + Vzrr)/2
Gp = (Vzfr - Vzrr)/2
Gr = (Vzfl - Vzfr)/2
Gp = (Vzfr - Vzrr)/2
Gr = (Vzfl - Vzfr)/2
Zum Verbessern des Abrollkomforts des Fahrzeugs ist es in der
Technik bereits bekannt, das Gleichgewicht zwischen Gh, Gp
und Gr durch jeweilige Faktoren abzuwandeln, die als Kh, Kp
und Kr bezeichnet werden, und diese Raten dann in vertikale
Geschwindigkeiten an den Positionen der vier Rädern für die
Verwendung bei der Aufhängungsregelung folgendermaßen
zurückzuwandeln:
Ghm = Kh × Gh
Gpm = Kp × Gp
Grm = Kr × Gr
Vzmfl = (Ghm + Gpm + Grm) × 3/(Kh + Kp + Kr)
Vzmfr = (Ghm + Gpm - Grm) × 3/(Kh + Kp + Kr)
Vzmrl = (Ghm - Gpm + Grm) × 3/(Kh + Kp + Kr)
Vzmrr = Vzmfr - Vzmfl + Vzmrl
Gpm = Kp × Gp
Grm = Kr × Gr
Vzmfl = (Ghm + Gpm + Grm) × 3/(Kh + Kp + Kr)
Vzmfr = (Ghm + Gpm - Grm) × 3/(Kh + Kp + Kr)
Vzmrl = (Ghm - Gpm + Grm) × 3/(Kh + Kp + Kr)
Vzmrr = Vzmfr - Vzmfl + Vzmrl
Die Informationseinheiten Kh(j), Kp(j) und Kr(j) der Fig. 12
stellen jeweils die vorstehend erwähnten in den Tabellen I(j)
eingeschlossenen Kh, Kp und Kr dar, um für die Entwicklung
gemäß dem genetischen Algorithmus verarbeitet zu werden, wie
vorstehend beschrieben ist. Deshalb wird es anerkannt, daß
eine Verbesserung des Abrollkomforts auch erhalten wird,
indem das Gleichgewicht zwischen den Wirkungen des
Hubschwingens, des Nickens und des Wankens beeinflußt wird,
wie ursprünglich durch die Wechselbeziehung mit der Regelung
des Dämpfers gemäß der sky-hook-Theorie. Es wird jedoch
offensichtlich anerkannt, daß die Regelung von Kh, Kp und Kr
gemäß dem vorstehend erwähnten genetischen Algorithmus
unabhängig von der sky-hook-Aufhängungsregelung oder einer
normalen Aufhängungsregelung ausgeführt werden kann.
Die Bewertung der Tabellen kann durch den Betrag und/oder die
Frequenz des Hubschwingens, Nickens und Wankens gemäß
geeigneten Meßeinrichtungen gemacht werden, die in der
Technik bereits gut bekannt sind. Wenn desweiteren der
Dämpfungskoeffizient zum Verbessern der Wankwirkung geändert
wird, wird die Bewertung der Tabellen vorzugsweise gegenüber
der Drehwirkung des Fahrzeugs gemacht. Der
Fahrzeuggeschwindigkeitssensor 54 und der Lenkwinkelsensor
56, die in Fig. 1 gezeigt sind, liefern die erforderliche
Information für eine derartige Bewertung.
Obwohl die Erfindung vorstehend auf der Grundlage beschrieben
ist, daß die Aufhängung in Anbetracht dessen gemäß der sky-
hook-Theorie geregelt wird, daß sich die Wirkung der
Erfindung am ausgeprägtesten darstellt, wenn der Dämpfer
häufig gemäß der sky-hook-Theorie geregelt wird, da die
Erfindung versucht, die Dämpfungswirkung durch Ändern des
Dämpfungskoeffizienten des Aufhängungsdämpfers gemäß dem
genetischen Algorithmus zu verbessern. Die besondere Güte der
Erfindung ist jedoch, daß die Aufhängungswirkung sich
automatisch verbessert, die für äußere und innere
Betriebsumgebungen sehr sensibel verantwortlich ist, die
schwer mit einer hohen Genauigkeit theoretisch abgeschätzt
werden können, und auch dann genossen werden kann, wenn der
Dämpfungskoeffizient des Dämpfers gemäß anderen Grundsätzen
geregelt wird, die von der sky-hook-Theorie unterschiedlich
sind.
So kann beispielsweise eine Gruppe von Tabellen zum Regeln
des erfindungsgemäßen Dämpfers der Aufhängung so sein, wie in
Fig. 13 gezeigt ist, wobei eine Gruppe von Tabellen
vorbereitet ist, um einen Satz von Informationseinheiten
Czi(j) zu haben, wobei jede einen entsprechenden
Dämpfungskoeffizienten spezifiziert, der gemäß der vertikalen
Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie festgelegt ist. Bei
diesem Ausführungsbeispiel ordnet der GA-Regelblock 14 die
Änderungstabellen über die Dämpfungsstufen des Dämpfers an,
indem er Schwellwerte der vertikalen Beschleunigung Gb der
Fahrzeugkarosserie zum Ändern über die jeweiligen
Dämpfungsstufen des Dämpfers festlegt, um den entsprechenden
Dämpfungskoeffizienten Czi(j) vorzusehen. Deshalb werden
diese Tabellen zum Regeln des Dämpfers als ein normaler
Dämpfer (ohne sky-hook) verwendet. Für die Verwendung dieser
Tabellen ist es ausreichend, wenn die Ablaufroutine der Fig.
4 derart abgewandelt wird, daß die Schritte 100 und 400 zum
Ändern über die Dämpfungsstufen unter Czi(j) gemäß den
geeignet abgestuften Schwellwerten entsprechend Si der Fig. 6
durch einen normalen Regelschritt der Dämpfung ersetzt
werden, und zwar in derselben Weise, wie bezüglich dem
grundlegenden Ausführungsbeispiel unter Einsatz der sky-hook-
Theorie beschrieben ist.
Fig. 14A und 14B zeigen ein weiteres Ausführungsbeispiel
einer Gruppe von Tabellen, die gemäß dem Grundsatz der
Erfindung regelbar ist. Die Informationseinheiten der in Fig.
14A gezeigten Gruppe von Tabellen I(j) (j = 1 ~ m) kann den
Tabellen der Fig. 2A oder anderen vorstehend beschriebenen
hinzugefügt werden oder kann als eine unabhängige Gruppe von
Tabellen verwendet werden, um die Fahrzeugaufhängung allein
oder in Kombination mit diesen vorangegangenen Tabellen zu
regeln. In den Tabellen der Fig. 14A sind die
Informationseinheiten Cl(j), Cm(j) und Ch(j) jeweils ein
Kennfeld, wie in Fig. 14B gezeigt ist, das einen Satz einer
Beziehung zwischen dem Dämpfungskoeffizienten Cx(j), der dem
Dämpfer zugewiesen wird, einer Motordrehzahl Ne und einer
Änderungsrate Ned der Motordrehzahl spezifiziert. Derartige
Kennfelder werden jeweils für einen niedrigen Bereich
(Cl(j)), einen mittleren Bereich (Cm(j)) und einen hohen
Bereich (Ch(j)) der Fahrzeuggeschwindigkeit vorbereitet.
Fahrzeuggeschwindigkeit und Motordrehzahl sind jeweils von
den Sensoren 54 und 58 der Fig. 1 verfügbar.
Es wird anerkannt, daß durch die Verwendung einer derartigen
Gruppe von Tabellen, die für eine bessere Anpassung der
Aufhängung entwickelt werden, um ein komfortableres
Fahrgefühl beim Gleichgewicht zwischen einer Steifigkeit und
einer Weichheit der Aufhängung gemäß der Fahrgeschwindigkeit
und der Gangposition (in Abhängigkeit von der
Fahrgeschwindigkeit und der Motordrehzahl) zu erhalten, indem
die Hybridisierung der Tabellen auf dieselbe Weise entwickelt
wird, wie bezüglich den vorangehenden Ausführungsbeispielen
beschrieben ist, eine weitere Verbesserung der
Fahrzeugaufhängung erreicht wird. Die Bewertung der Tabellen
kann bei diesem Ausführungsbeispiel auch gemäß der vertikalen
Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie gemacht werden.
Fig. 15 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Gruppe von Tabellen, die gemäß dem Grundsatz der Erfindung
regelbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellen
Informationseinheiten Ckl(j), Ckm(j) und Ckh(j) der Gruppe
von Tabellen I(j) (j = 1 ~ m) Dämpfungskoeffizienten dar, die
gemäß der durch den Bremssensor 60 der Fig. 1 erfaßten
Abbremsrate ausgewählt sind, und spezifizieren den gemäß der
Abbremsrate einzusetzenden Dämpfungskoeffizienten, wobei
Ckl(j), Ckm(j) und Ckh(j) jeweils die für einen niedrigen
Bereich, einen mittleren Bereich und einen hohen Bereich der
Fahrzeuggeschwindigkeit sind. Informationseinheiten Ds(j)
spezifizieren eine maximale Anzahl von Stufen oder einen
maximalen Unterschied eines zulässigen Dämpfungskoeffizienten
für eine auf eine Erfassung eines Abbremsens ansprechende
plötzliche Änderung des Dämpfungskoeffizienten. Die Tabellen
der Fig. 15 können auch den Tabellen der Fig. 2A oder anderen
vorstehend beschriebenen mit einer geeigneten
Überlagerungsverbindungseinrichtung hinzugefügt werden, so
daß die Tabellen der Fig. 15 nur durch Überlagerung der
Tabellen der Fig. 2A oder anderen ausgeführt werden, wenn das
Bremspedal über einen vorgegebenen Weg niedergedrückt wird,
oder sie können als eine unabhängige Gruppe von Tabellen zum
Regeln der Fahrzeugaufhängung alleine oder in Kombination mit
einer oder mehreren der vorangegangenen Gruppen von Tabellen
verwendet werden. Es wird anerkannt, daß eine Gruppe dieser
Tabellen auch durch eine Hybridisierung entwickelt werden
kann, so daß das Fahrgefühl des Fahrzeugs während dem
Abbremsen trotz einer Änderung der Betriebsumgebung optimiert
wird.
Fig. 16 zeigt noch ein weiteres Ausführungsbeispiel einer
Gruppe von Tabellen, die gemäß dem Grundsatz der Erfindung
regelbar ist. Bei diesem Ausführungsbeispiel stellen
Informationseinheiten Ct(j), Cd(j) von jeder der Tabellen
I(j) (j = 1 ~ m) Dämpfungskoeffizienten dar, die jeweils
Schwellwerte der über den Dämpfer wirkenden axialen Kraft und
deren Änderungsrate gegen die aktuelle Dämpfungsstufe
spezifizieren, so daß der Betrag der axialen Kraft und dessen
Änderungsrate die spezifizierten Werte nicht überschreiten.
Fig. 16B zeigt ein Beispiel der Beziehung zwischen Ct(j) und
den Stufen (Si), und Fig. 16C zeigt ein Beispiel der
Beziehung zwischen Cd(j) und den Stufen (Si). Es wird
anerkannt, daß die Tabellen bei diesem Ausführungsbeispiel
vorzugsweise allen vorangegangenen Ausführungsbeispielen von
vorstehend beschriebenen Tabellen mit einem geeigneten Mittel
hinzugefügt werden können, um es den Tabellen der Fig. 16A
bis 16C zu ermöglichen, jene der vorangegangenen Tabellen bei
der erfindungsgemäßen Regelung des Dämpfungskoeffizienten zu
übergehen. Die axiale Kraft, die über den Dämpfer wirkt, wird
von dem in Fig. 1 gezeigten Axialkraftsensor 62 erhalten.
Obwohl die Erfindung vorstehend bezüglich einiger ihrer
bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist es für
den Fachmann offensichtlich, daß andere verschiedene
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele oder ähnliche
Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne vom Umfang der
Erfindung abzuweichen.
Die Aufhängungsregelvorrichtung 10 für ein Fahrzeug, die mit
den Dämpfern 16 der Aufhängung ausgestattet ist, deren
Dämpfungskoeffizient veränderlich ist umfaßt die folgenden
Bauteile: die Einrichtung zum Speichern der Gruppe von
Tabellen, wobei jede die Vielzahl von Informationseinheiten
zum Regeln der Änderung des Dämpfungskoeffizienten des
Dämpfers 16 hat; die Einrichtung zum Erzeugen der neuen
Tabelle, indem mehr als eine der aus der Gruppe ausgewählten
Tabellen gemäß dem vorgegebenen genetischen Algorithmus
einschließlich Mutationen hybridisiert wird und der auf der
Fiktion basiert, daß die Tabellen lebende Individuen sind,
wobei jede die Vielzahl von Informationseinheiten als den
Satz von Genen hat; die Einrichtung zum Bewerten von jeder
der Tabellen bei der aktuellen Betriebsumgebung des
Fahrzeugs, um beim Verbessern der vorgegebenen Wirkung der
Aufhängung deren Rang in der Gruppe festzulegen; die
Einrichtung zum Einsetzen der Tabelle mit dem höchsten Rang
zum Regeln des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers 16; die
Einrichtung zum Löschen der Tabelle mit dem niedrigsten Rang,
um die Anzahl der die Gruppe bildenden Tabellen im
wesentlichen konstant zu halten; und die Einrichtung zum
Erzeugen des Regelsignal zum Regeln des Dämpfers 16 auf der
Grundlage der Tabelle mit dem höchsten Rang.
Obwohl die Erfindung vorstehend bezüglich einiger ihrer
bevorzugten Ausführungsbeispiele beschrieben ist, ist es für
den Fachmann offensichtlich, daß andere verschiedene
Abwandlungen der gezeigten Ausführungsbeispiele oder ähnliche
Ausführungsbeispiele möglich sind, ohne vom Umfang der
Erfindung abzuweichen.
Claims (18)
1. Aufhängungsregelung für eine Radaufhängung eines
Fahrzeugs, wie beispielsweise eines Automobils, wobei die
Aufhängung eine Parallelschaltung aus einer Feder und einem
Dämpfer (16) aufweist, dessen Dämpfungskoeffizient entsprechend
einem daran angelegten Regelsignal variabel ist, wobei die
Aufhängungsregelung folgende Elemente hat:
- - eine Einrichtung (14) für das Speichern einer Gruppe von Tabellen (I(1), I(2), . . ., α, β, . . . Ia(1), Iaa(2) . . ., Ib(1), Ib(2), . . ., Ic(1), Ic(2), . . .), wobei jede Tabelle eine Vielzahl von Informationseinheiten (Cs(1), R1(1), . . ., Info.1a, Info.2a, . . ., Cs(1), M1(1), . . ., Cas(1), Ra1(1), . . ., Cbs(1), Rb1(1), . . ., Ccs(1), Rc(1), . . ., Kh(1), Kp(1), . . ., Cz1(1), Cz2(1), . . ., C1(1), Cm(1) . . ., Ck1(1), Ckm(1), . . ., Ct(1), Cd(1), . . .,) für das Einstellen des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers (16) umfaßt,
- - eine Einrichtung (14, Schritte 400 bis 500) für das Bewerten jeder der Tabellen unter der gegenwärtigen Betriebsumgebung des Fahrzeugs, um den Werterang jeder Tabelle in der Gruppe hinsichtlich einer Verbesserung einer vorbestimmten Eigenschaft der Aufhängung zu bestimmen,
- - eine Einrichtung (14, Schritt 550) für das Übernehmen der am höchsten bewerteten Tabelle und zum Regeln des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers (16) und
- - eine Einrichtung (12, Schritt 100) für das Erzeugen des Regelsignals basierend auf den Informationseinheiten der am höchsten bewerteten Tabelle, gekennzeichnet durch
- - eine Einrichtung (14, Schritt 250) für das Erzeugen einer neuen Tabelle, indem mehr als eine aus der Gruppe ausgewählte Tabelle entsprechend einem vorgegebenen genetischen Algorithmus verknüpft (hybridisiert) werden, oder der eine Mutation basierend auf der Fiktion mit einschließt, daß die Tabellen lebende Individuen darstellen, wobei jede die Vielzahl von Informationseinheiten als einen Satz von Genen enthält, und
- - eine Einrichtung (14, Schritt 600) für das Löschen einer Tabelle mit niedrigstem Werterang, um die Anzahl der die Gruppe bildenden Tabellen im wesentlichen konstant zu halten.
2. Aufhängungsregelung nach Anspruch 1, wobei der
Dämpfer gemäß einer sky-hook-Theorie geregelt wird, und wobei
die Informationseinheiten einen Wert des
Dämpfungskoeffizienten eines durch die sky-hook-Theorie
definierten sky-hook-Dämpfers bestimmen.
3. Aufhängungsregelung nach Anspruch 2, wobei die
Einrichtung zum Erzeugen einer neuen Tabelle eine Einrichtung
zum Begrenzen des Werts des Dämpfungskoeffizienten des sky-
hook-Dämpfers einer neu erzeugten Tabelle zwischen einer
oberen Grenze und einer unteren Grenze aufweist.
4. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1 bis
3, wobei der Dämpfer gemäß einer sky-hook-Theorie geregelt
wird, und die Informationseinheiten Werte von Faktoren
aufweisen, von denen jeder von dem Verhältnis zwischen der
Vertikalgeschwindigkeit der Fahrzeugkarosserie und der
vertikalen Hubgeschwindigkeit des Dämpfers abhängig ist,
multipliziert mit dem Dämpfungskoeffizienten eines sky-hook-
Dämpfers, der durch die sky-hook-Theorie definiert ist, um
den Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers festzulegen.
5. Aufhängungsregelung nach Anspruch 4, wobei die
Faktoren jeweils ein Produkt der vertikalen
Hubgeschwindigkeit des Dämpfers und einer Funktion der
vertikalen Hubgeschwindigkeit sind, wobei der Wert der
Funktion im allgemeinen mit einem Anstieg der vertikalen
Hubgeschwindigkeit in eine Sättigung verläuft.
6. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1-5,
wobei die Einrichtung zum Speichern der Gruppe von Tabellen
eine Vielzahl derartiger Gruppen
speichert, wobei die Aufhängung desweiteren eine Einrichtung
aufweist, um eine Gruppe aus der Vielzahl von Gruppen als ein
Objekt für die Auswahl der Tabelle mit dem höchsten Rang
auszuwählen.
7. Aufhängungsregelung nach Anspruch 6, wobei die
Einrichtung zum Auswählen einer Gruppe aus der Vielzahl von
Gruppen als ein Objekt für die Auswahl der Tabelle mit dem
höchsten Rang durch die Einrichtung zum Einsetzen der Tabelle
mit dem höchsten Rang folgende Elemente aufweist:
eine Einrichtung zum Erfassen einer Dichte von Frequenzkomponenten einer vertikalen Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie gemäß einer Vielzahl von Frequenzbändern; und
eine Einrichtung zum Erfassen einer Gruppe aus der Vielzahl von Gruppen, die in der Dichte am größten ist, so daß die Auswahl unter den Gruppen derart erfolgt, daß eine mit der größten Dichte ausgewählt wird.
eine Einrichtung zum Erfassen einer Dichte von Frequenzkomponenten einer vertikalen Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie gemäß einer Vielzahl von Frequenzbändern; und
eine Einrichtung zum Erfassen einer Gruppe aus der Vielzahl von Gruppen, die in der Dichte am größten ist, so daß die Auswahl unter den Gruppen derart erfolgt, daß eine mit der größten Dichte ausgewählt wird.
8. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1-7,
wobei die Informationseinheiten einen Wert eines Faktors zum
Abwandeln wenigstens eines Parameters aus
Hubschwingen, Nicken oder Wanken der Fahrzeugkarosserie
aufweisen, um das Hubschwingen, Nicken und Wanken der
Fahrzeugkarosserie bei der Regelung des
Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers widerzuspiegeln.
9. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1-8,
wobei die Informationseinheiten einen Wert des
Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers beinhalten, der gemäß
einer vertikalen Beschleunigung der Fahrzeugkarosserie
erzielt werden soll.
10. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1-9,
wobei die Informationseinheiten einen zulässigen größten Wert
des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers beinhalten, der gemäß
einer Motordrehzahl und deren Änderungsrate erzielt werden
soll.
11. Aufhängungsregelung nach Anspruch 10, wobei die
Einrichtung zum Speichern von Tabellen die zulässigen größten
Werte in Abhängigkeit von einer Motordrehzahl gemäß Bereichen
einer Fahrzeuggeschwindigkeit einteilt.
12. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1-
11, wobei die Informationseinheiten einen Wert des
Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers beinhalten, der gemäß
einer Verzögerung des Fahrzeugs erzielt werden
soll.
13. Aufhängungsregelung nach Anspruch 12, wobei die
Einrichtung zum Speichern von Tabellen den von der Verzögerung
abhängigen Sollwert gemäß Bereichen einer
Fahrzeuggeschwindigkeit einteilt.
14. Aufhängungsregelung nach Anspruch 12, wobei die
Informationseinheiten einen zulässigen größten Wert einer
plötzlichen Änderung der Verzögerung berücksichtigen.
15. Aufhängungsregelung nach Anspruch 14, wobei die
Einrichtung zum Speichern von Tabellen den von einer
plötzlichen Änderung der Verzögerung abhängigen zulässigen
größten Wert gemäß Bereichen einer Fahrzeuggeschwindigkeit
einteilt.
16. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1-
15, wobei die Informationseinheiten einen Wert des
Dämpfungskoeffizienten der Aufhängung enthalten, der gemäß
einer zulässigen größten axialen Kraft, die über den Dämpfer
wirkt, erzielt werden soll.
17. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1-
16, wobei die Informationseinheiten einen Wert des
Dämpfungskoeffizienten der Aufhängung enthalten, der gemäß
einer zulässigen größten Änderungsrate einer axialen Kraft,
die über den Dämpfer wirkt, erzielt werden soll.
18. Aufhängungsregelung nach einem der Ansprüche 1-
17, wobei die Einrichtung zum Erzeugen neuer Tabellen, die
Einrichtung zum Bewerten von Tabellen, die Einrichtung zum
Einsetzen der Tabelle mit dem höchsten Rang und die
Einrichtung zum Löschen der Tabelle mit dem niedrigsten Rang
während einer Betriebsperiode der Aufhängung derart unstetig
betrieben werden, daß sie im wesentlichen einen kleinen
Abschnitt der Betriebsperiode belegen.
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