DE19943112A1

DE19943112A1 - Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus wie einen Federungsmechanismus eines Fahrzeugs

Info

Publication number: DE19943112A1
Application number: DE19943112A
Authority: DE
Inventors: Satoru Ohsaku; Ichisei Kamimura
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 1998-09-10
Filing date: 1999-09-09
Publication date: 2000-05-04
Anticipated expiration: 2019-09-10
Also published as: JP3787038B2; FR2784941B1; FR2784941A1; JP2000148208A; DE19943112B4; US6314353B1

Abstract

Ein Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus wie einen Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs mit einem zwischen einem ungefederten Masseelement 11 und einem gefederten Masseelement 10 des Fahrzeugs angeordneten Dämpfer, bei dem ein Dämpfungskoeffizient C des Dämpfers 14 in einen linearen Abschnitt C¶s¶ und einen nichtlinearen Abschnitt C¶v¶ aufgeteilt ist, und bei dem der nichtlineare Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten als Regeleingang u definiert ist und mit einem Frequenzgewicht W¶u¶(s) angewendet wird, während eine Vertikalgeschwindigkeit des gefederten Masseelements, eine Relativgeschwindigkeit des gefederten Masseelements bezüglich des ungefederten Masseelements und eine Vertikalbeschleunigung des gefederten Masseelements als ein Bewertungsausgang z¶p¶ definiert sind und mit einem Frequenzgewicht W¶s¶(s) angewendet werden. In dem Regelsystem wird eine nichtlineare H¶ INFINITY ¶-Regeltheorie auf eine verallgemeinerte Regelstrecke angewendet, um eine positive definite symmetrische Lösung P zu erhalten und eine Soll-Dämpfungskraft auf der Grundlage der positiven definiten symmetrischen Lösung P und einer Zustandsgröße wie etwa der Vertikalgeschwindigkeit des gefederten Masseelements, einer Relativverschiebung des gefederten Masseelements bezüglich des ungefederten Masseelements oder dergleichen zu berechnen.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Umfeld der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft einen federnden Tragemechanismus zum federnden Tragen des Aufbaus von Bestandteilen eines Radfahrzeugs. Insbesondere befaßt sich die vorliegende Erfindung mit einem Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus wie einen Federungsmechanismus, das zum Regeln einer Dämpfungskraft bzw. eines Dämpfungs koeffizienten eines darin eingegliederten Schwingungs dämpfers bzw. einer solchen Dämpfervorrichtung zwischen einer ungefederten Masse und einer gefederten Masse des Radfahrzeugs angeordnet ist.

2. Erörterung des Standes der Technik

Bei einem herkömmlichen Federungsmechanismus eines Rad fahrzeugs wird ein Betrag des Bewegungszustands einer gefe derten Masse oder einer ungefederten Masse des Fahrzeugs erfaßt, um eine Soll-Dämpfungskraft oder einen Soll-Dämp fungskoeffizienten auf der Grundlage des erfaßten Bewe gungszustandsbetrags zu bestimmen, um somit die Dämpfungs kraft bzw. den Dämpfungskoeffizienten eines im Federungs mechanismus eingegliederten Schwingungsdämpfers bzw. einer solchen Dämpfervorrichtung auf die Soll-Dämpfungskraft bzw. den Soll-Dämpfungskoeffizienten einzuregeln. In der JP- Offenlegungsschrift 10-119528 ist ein Regelsystem für den Federungsmechanismus offengelegt, bei dem die allgemein bekannte Skyhook-Theorie angewendet wird, um einen Soll- Dämpfungskoeffizienten auf der Grundlage der Beschleunigung der gefederten Masse und der Relativgeschwindigkeit der gefederten Masse bezüglich der ungefederten Masse in einer vertikalen Richtung zu bestimmen.

Bei dem vorausgehend beschriebenen Federungsmechanismus ist die Dämpfungskraft des Schwingungsdämpfers bzw. der Dämpfervorrichtung jedoch durch das Produkt aus der Rela tivgeschwindigkeit der gefederten Masse bezüglich der unge federten Masse und dem Dämpfungskoeffizienten definiert, während sich der Dämpfungskoeffizient nichtlinear gemäß der Relativgeschwindigkeit der gefederten Masse ändert. Daher gestaltet sich der Entwurf des Regelsystems sehr kompli ziert. Es wurde beispielsweise erwogen, für einen Entwurf des Regelsystems eine Regelstrecke zu schätzen, die einen Zustandsraum im Federungsmechanismus angibt. Da die Regel strecke jedoch bilinear ist, muß in dem federnden Tragemechanismus wie etwa einem Federungsmechanismus zwangsläufig ein angenähertes Gesetz auf einen Bereich angewendet werden, in dem selbst bei Anwendung einer linearen Regeltheorie auf das bilineare System kein Regeleingang verwirklicht würde. Aus diesem Grund kann eine in einem Entwurfsstadium gegebene Regelungsvorgabe (ein Normzustand) nicht theoretisch erfüllt werden. Infolgedessen wird der Regeleingang diskontinuierlich und ruft bei der Regelung des Federungsmechanismus ein Gefühl eines Mißverhältnisses hervor.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Es ist daher in erster Linie Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Regelsystem für ein federnden Tragemechanismus wie etwa einen Federungsmechanismus eines Fahrzeug zur Verfügung zu stellen, das in der Lage ist, den Fahrkomfort des Fahrzeugs zu verbessern, ohne dabei jegliches Gefühl eines Mißverhältnisses bei der Regelung des Federungsmechanismus hervorzurufen.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß ein Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus mit einem darin eingegliederten Dämpfer bzw. Schwingungsdämpfer zum federnden Tragen eines darauf angeordneten Objektes zur Verfügung gestellt wird, bei dem eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenz bereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll- Dämpfungskraft und zum Einregeln einer tatsächlichen Dämp fungskraft des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers auf die berechnete Soll-Dämpfungskraft auf eine nichtlineare Regel strecke angewendet wird. Bei einer praktischen Ausführungs form der vorliegenden Erfindung hat der federnde Tragemechanismus die Form eines federnden Tragemechanismus in einem Radfahrzeug zum federnden Tragen eines Bauteils des Fahrzeugs wie etwa eines Fahrzeugaufbaus, eines Trieb werkes oder dergleichen. Bei dem Regelsystem kann ein beliebiges von einer nichtlinearen H_∞-Zustandsrückfüh rungs-Regelung, einer nichtlinearen H_∞-Ausgangsrückfüh rungs-Regelung, oder einer nichtlinearen H_∞-Regelung unter Verwendung eines Kalman-Filters als Regeltheorie angewendet werden.

Bei dem Regelsystem ist ein in einem Entwurfsstadium gegebener Normzustand selbst in einem federnden Tragemechanismus in Form eines bilinearen Systems wie eines Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs erfüllt, so daß sich ein Regeleingang kontinuierlich ändert und einen Dämp fer in dem federnden Tragemechanismus ansteuert, ohne bei der Regelung des Tragemechanismus jegliches Gefühl eines Mißverhältnisses hervorzurufen.

Falls die vorliegende Erfindung auf einen Federungs mechanismus eines Radfahrzeugs angewendet wird, ist es bevorzugt, wenn das Regelsystem Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Zustandsgröße bezüglich einer Vertikalbewe gung des gefederten und des ungefederten Masseelements, Speichereinrichtungen zum Speichern einer auf der Grundlage der Regeltheorie erhaltenen positiven definiten symmetri schen Lösung, und Recheneinrichtungen zum Berechnen der Soll-Dämpfungskraft auf der Grundlage der gespeicherten positiven definiten symmetrischen Lösung und der erfaßten Zustandsgröße aufweist. Alternativ kann das Regelsystem Erfassungseinrichtungen zum Erfassen eines Teils einer Mehrzahl von Zustandsgrößen bezüglich einer Vertikalbewe gung des gefederten und des ungefederten Masseelements, Schätzeinrichtungen zum Schätzen des weiteren Teils der Zustandsgrößen unter Verwendung eines Beobachters, Spei chereinrichtungen zum Speichern einer auf der Grundlage der Regeltheorie erhaltenen positiven definiten symmetrischen Lösung, und Recheneinrichtungen zum Berechnen der Soll- Dämpfungskraft auf der Grundlage der gespeicherten positi ven definiten symmetrischen Lösung, der erfaßten Zustands größe und der geschätzten Zustandsgröße aufweisen. In die sem Fall ist es erstrebenswert, daß ein Vertikalverschie bungsbetrag eines Reifens eines Straßenrades, ein relativer Vertikalverschiebungsbetrag des gefederten Masseelements bezüglich des ungefederten Masseelements, eine Vertikal geschwindigkeit des ungefederten Masseelements und eine Vertikalgeschwindigkeit des gefederten Masseelements als die Zustandsbeträge erfaßt werden.

Bei der oben beschriebenen Anordnung ist ein in einem Entwurfsstadium gegebener Normzustand selbst in einem solchen vorausgehend beschriebenen, bilinearen Regelsystem erfüllt, so daß sich ein Regeleingang kontinuierlich ändert und dadurch die Fahrstabilität und den Fahrkomfort des Fahrzeugs verbessert, ohne jegliches Gefühl eines Mißver hältnisses bei der Regelung des Federungsmechanismus her vorzurufen.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus wie einen Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs vorgesehen, bei dem ein Dämpfungskoeffizient eines in den federnden Tragemechanismus eingegliederten Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, und bei dem das Regelsystem erste Recheneinrichtungen zum Berechnen des nichtlinearen Abschnitts des Dämpfungskoeffi zienten auf der Grundlage einer nichtlinearen H_∞-Regel theorie und zweite Recheneinrichtungen zum Berechnen eines Soll-Dämpfungskoeffizienten auf der Grundlage einer Synthe se des linearen Abschnitts des Dämpfungskoeffizienten und des berechneten nichtlinearen Abschnitts aufweist. Bei dem Regelsystem kann eine Soll-Dämpfungskraft mittels Erfassung oder Schätzung einer Relativgeschwindigkeit eines gefeder ten Masseelements bezüglich eines ungefederten Masse elements und Multiplizieren der Relativgeschwindigkeit mit dem berechneten Soll-Dämpfungskoeffizienten berechnet wer den.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus vorgesehen, bei dem ein Dämpfungskoeffizient eines in den Tragemechanismus eingegliederten Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, und bei dem jede Verstärkung des linearen Abschnitts und des nichtlinearen Abschnitts derart definiert ist, daß eine Soll-Dämpfungskraft in einem Bereich einer tatsächlichen, von dem Dämpfer erzeugten Dämpfungskraft bestimmt wird. Bei dem Regelsystem ist es bevorzugt, wenn der lineare Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers derart definiert ist, daß er zwischen einer minimalen Dämpfungs kraft des Dämpfers und einer maximalen Dämpfungskraft des Dämpfers liegt. Bei dem Regelsystem ist eine in einem Ent wurfsstadium gegebene Regelungsvorgabe bzw. Normzustand derart erfüllt, daß sich ein Regeleingang kontinuierlich ändert und den Tragemechanismus regelt, ohne jegliches Gefühl eines Mißverhältnisses hervorzurufen.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus vorgesehen, bei dem ein in den Tragemechanismus eingeglie derter Dämpfer derart aufgebaut ist, daß er in mehreren Schritten umgeschaltet wird, wobei ein Dämpfungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nicht- linearen Abschnitt aufgeteilt ist, und wobei der lineare Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten derart bestimmt ist, daß eine durch den linearen Abschnitt definierte Dämpfungs kraft annähernd gleich einer Dämpfungskraft wird, die von dem Dämpfer bei einem seiner mehreren Schritte innerhalb eines kleinen Bereichs erzeugt wird. In dem Regelsystem verstärkt sich die Linearität der Dämpfungskraft relativ zu der Relativgeschwindigkeit innerhalb des kleinen Bereichs, so daß der nichtlineare Abschnitt annähernd Null wird. Bei dem Regelsystem ist die Umschaltfrequenz bzw. -häufigkeit des Dämpfers eingeschränkt, um die Haltbarkeit des Dämpfers zu verbessern.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Regelsystem für ein federnden Tragemechanismus vorgesehen, bei dem ein Dämpfungskoeffizient eines in den Tragemechanismus eingegliederten Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, wobei der nichtlineare Abschnitt als Regeleingang auf eine verallgemeinerte Regelstrecke angewendet wird, die zum Berechnen einer Soll-Dämpfungskraft geschätzt wird, und wobei der Regeleingang mit einem vorgegebenen Frequenzgewicht angewendet wird.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Regelsystem für einen Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs vorgesehen, bei dem eine physikalische Größe bezüglich einer Vertikalbewegung des gefederten und des ungefederten Masseelements als ein Bewertungsausgang einer verallgemeinerten Regelstrecke angewendet wird, die zum Berechnen einer Soll-Dämpfungskraft geschätzt wird, und wobei die physikalische Größe mit einem vorgegebenen Fre quenzgewicht angewendet wird. Bei dem Regelsystem können eine Vertikalbeschleunigung, eine Vertikalgeschwindigkeit und ein Vertikalverschiebungsbetrag des gefederten Masse elements, die für eine Resonanz des gefederten Masse elements eine Rolle spielen, eine Vertikalgeschwindigkeit des ungefederten Masseelements, eine Relativgeschwindigkeit des ungefederten Masseelements bezüglich des gefederten Masseelements, ein Reifenverschiebungsbetrag, die für eine Resonanz des ungefederten Masseelements eine Rolle spielen, als die physikalische Größe angewendet werden. Bevorzugt werden die Vertikalgeschwindigkeit des gefederten Masse elements, die für eine Resonanz des gefederten Masse elements eine Rolle spielt, und die Relativgeschwindigkeit des gefederten Masseelements bezüglich des ungefederten Masseelements, die für eine Resonanz des ungefederten Mas seelements eine Rolle spielt, als diese physikalische Größe angewendet, um eine unerwünschte Beeinflussung des Fahr zeugs in Abhängigkeit von Frequenzbereichen einzuschränken.

Bei dem vorausgehend beschriebenen Regelsystem ist es bevorzugt, wenn die physikalische Größe mehrere Arten von physikalischen Größen umfaßt, wobei jeder maximale Bereich von Frequenzgewichten, die auf die physikalischen Größen angewendet werden, ohne jegliche gegenseitige Beeinträchti gung bestimmt wird. Bei einer solchen Anordnung des Regel systems ist es möglich, jeden unerwünschten Einfluß der physikalischen Größen auf den Federungsmechanismus unabhän gig voneinander einzuschränken. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn die physikalischen Größen mindestens zwei Faktoren umfassen, die unter einer Vertikalgeschwindigkeit des gefederten Masseelements, einer Relativgeschwindigkeit des gefederten Masseelements bezüglich des ungefederten Masseelements, und einer Vertikalbeschleunigung des gefe derten Masseelements ausgewählt sind, um jegliche Resonanz des gefederten und des ungefederten Masseelements sowie eine Verschlechterung des Fahrkomforts des Fahrzeugs zu eliminieren.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung ist ein Regelsystem für einen Federungsmechanismus mit einem zwischen einem ungefederten Masseelement und einem gefederten Masseelement eines Radfahrzeugs angeordneten Dämpfer vorgesehen, bei dem ein Dämpfungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinea ren Abschnitt aufgeteilt ist, wobei eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll-Dämpfungskraft und zum Einregeln einer tatsächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers auf die berechnete Soll-Dämpfungskraft auf eine nicht- lineare Regelstrecke angewendet wird, und wobei eine Fahr geschwindigkeit des Fahrzeugs oder eine Masse des gefeder ten Masseelements erfaßt wird, um den linearen Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten in Abhängigkeit von der Fahr geschwindigkeit des Fahrzeugs oder der Masse des gefederten Masseelements zu regeln. Da bei dem Regelsystem der lineare Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers in Abhän gigkeit von der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder von der Masse des gefederten Masseelements variiert wird, wird ein Wahrnehmungsmerkmal, das für ein gewünschtes Verhalten des Fahrzeugs charakteristisch ist, verbessert.

Bei dem Regelsystem ist es bevorzugt, wenn eine Verän derung des linearen Abschnitts des Dämpfungskoeffizienten verhindert wird, wenn sich die berechnete Soll-Dämpfungs kraft als Reaktion auf eine Änderung des linearen Abschnitts des Dämpfungskoeffizienten um mehr als einen vorgegebenen Wert ändert, und es ist auch bevorzugt, wenn eine Änderung des Frequenzgewichts in der verallgemeinerten Regelstrecke verhindert wird, wenn sich die berechnete Soll-Dämpfungskraft infolge einer Veränderung des Frequenz gewichts um mehr als einen vorgegebenen Wert verändert.

Eine derartige Anordnung des Regelsystems dient dem Zweck, eine Diskontinuität der Soll-Dämpfungskraft und ebenso ein Mißverhältnis bei der Regelung der Dämpfungskraft zu elimi nieren.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNG

Weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegen den Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfol genden detaillierten Beschreibung bevorzugter Ausführungs formen in Verbindung mit der beigefügten Zeichnung.

Es zeigt:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Modells der Federung in einem Radfahrzeug;

Fig. 2 ein Blockdiagramm eines nichtlinearen H_∞-Zustandsrückführungs-Regelsystems in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 3(A) bis 3(C) jeweils eine grafische Darstellung einer Verstärkung im Verhältnis zu einem Fre quenzbereich;

Fig. 3(D) eine grafische Darstellung eines Frequenz gewichts im Verhältnis zu einem variablen Dämpfungskoeffizienten;

Fig. 4 an eine bildliche Darstellung von funktiona len Effekten auf der Grundlage einer nicht- linearen H_∞-Regeltheorie;

Fig. 5(A) eine Lissajus-Figur einer Charakteristik der Differenz (F-V) zwischen einer Dämpfungs kraft und einer Relativgeschwindigkeit bei der Regelung einer Dämpfungskraft gemäß der vorliegenden Erfindung;

Fig. 5(B) eine Lissajus-Figur einer Charakteristik der Differenz (F-V) zwischen einer Dämpfungs kraft und einer Relativgeschwindigkeit bei einer herkömmlichen Skyhook-Regelung;

Fig. 6 ein Blockdiagramm zur Veranschaulichung eines Dämpfungskraft-Regelsystems in einem Radfahr zeug;

Fig. 7 ein Ablaufdiagramm eines Regelprogramms, das von einem in Fig. 6 gezeigten Mikrocomputer durchgeführt wird;

Fig. 8 ein grafische Darstellung einer Datencharak teristik in einer in dem Mikrocomputer von Fig. 6 gespeicherten Relativgeschwindig keit/Dämpfungskraft-Tabelle;

Fig. 9 ein Blockdiagramm einer verallgemeinerten Regelstrecke eines nichtlinearen H_∞-Ausgangs rückführungs-Regelsystems in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;

Fig. 10 ein Ablaufdiagramm eines Regelprogramms, das von dem Mikrocomputer von Fig. 6 in der zweiten Ausführungsform ausgeführt wird;

Fig. 11 ein Blockdiagramm einer verallgemeinerten Regelstrecke eines nichtlinearen H_∞-Ausgangs rückführungs-Regelsystems auf Grundlage des Kalman-Filters;

Fig. 12 ein Ablaufdiagramm eines modifizierten Regel programms, das von dem Mikrokomputer in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ausgeführt wird;

Fig. 13 ein Ablaufdiagramm eines weiter modifizierten Regelprogramms, das von dem Mikrokomputer bei einer ersten Modifikation der vorausgegange nen Ausführungsformen ausgeführt wird;

Fig. 14 ein Ablaufdiagramm eines Programms zum Schät zen der Masse eines gefederten Masseelements bei einer zweiten Modifikation der vorausge gangenen Ausführungsformen;

Fig. 15 eine grafische Darstellung einer Datencharak teristik in einer Relativgeschwindig keit/Dämpfungskoeffizient-Tabelle bei einer dritten Modifikation der vorausgegangenen Ausführungsformen; und

Fig. 16 ein Ablaufdiagramm einer vierten Modifikation des in Fig. 7 und 10 gezeigten Regel programms.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSBEISPIELE a. Probleme beim Entwurf eines Modells und eines Regelsystems

Es wurde zuerst ein Modell eines Fahrzeug-Federungs mechanismus erstellt, um einen Zustandsraum des Federungs mechanismus darzustellen. In Fig. 1 ist ein Modell eines Federungsmechanismus eines Straßenrades in einem Radfahr zeug schematisch dargestellt, wobei die Bezeichnung M_b für die Masse eines gefederten Masseelements 10 wie eines Fahr zeugaufbaus steht, die Bezeichnung M_w für die Masse eines ungefederten Masseelements 11 wie eines Lenkers oder eines Straßenrades steht, und die Bezeichnung K_t für eine Feder konstante eines Straßenradreifens 12 steht. Die Bezeichnung K_s steht für eine Federkonstante einer im Federungsmecha nismus zwischen dem gefederten Masseelement 10 und dem ungefederten Masseelement 11 angeordneten Feder 13, die Bezeichnung C_s steht für einen linearen Abschnitt eines Dämpfungskoeffizienten C eines Schwingungsdämpfers bzw. einer Dämpfervorrichtung 14 im Federungsmechanismus (im nachfolgenden als linearer Dämpfungskoeffizient bezeich net), und die Bezeichnung C_v steht für einen nichtlinearen Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten C (im nachfolgenden als nichtlinearer Dämpfungskoeffizient bezeichnet). Eine Gesamtheit des linearen Dämpfungskoeffizienten C_s und des nichtlinearen Dämpfungskoeffizienten C_v ist als ein Gesamt- Dämpfungskoeffizient des Schwingungsdämpfers 14 darge stellt. Das Bezugszeichen 15 bezeichnet eine Straßenober fläche.

Unter der Annahme, daß jeder Verschiebungsbetrag des gefederten Masseelements 10, des ungefederten Masseelements 11 und der Straßenoberfläche 15 als x_pb, x_pw bzw. x_pr darge stellt sind, sind die folgenden Gleichungen (1) und (2) an gegeben.

M_bx_pb" = K_s (x_pw-x_pb) + C_s (x_pw'-x_pb') + C_v (x_pw'-x_pb') (1)

M_wx_pw" = K_t (x_pr-x_pw)-K_s(x_pw-x_pb)-C_s (x_pw'-x_pb')- C_v(x_pw-x_pb) (2)

Dies vorausgesetzt, steht das Zeichen - ' - für einmalige Differenzierung, und das Zeichen - " - für zwei malige Differenzierung.

Ein Regeleingang im Federungsmechanismus ist ein varia bler Dämpfungskoeffizient C_v. Unter der Annahme, daß die von der Straßenoberfläche ausgehende Störung w₁ eine Stra ßenoberflächengeschwindigkeit x_pr' ist, und daß der varia ble Dämpfungskoeffizient C_v als Regeleingang angewendet wird, um einen Zustandsraum des Federungsmechanismus darzu stellen, ist die folgende Gleichung angegeben.

x_p' = A_px_p + B_p1w₁ + B_p2(x_p)u (3)

wobei

Bei der vorliegenden Erfindung richtet sich die Zielsetzung für die Verbesserung der Charakteristik des Federungsmechanismus auf eine gleichzeitige Beschränkung der vertikalen Geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse (im nachfolgenden als Geschwindigkeit der gefederten Masse bezeichnet), die für eine Schwingung des gefederten Masse elements eine große Rolle spielt, der Vertikalbeschleuni gung x_pb" des gefederten Masseelements 10 (im nachfolgenden als Beschleunigung des gefederten Masseelements bezeich net), die für den Fahrkomfort des Fahrzeugs eine große Rolle spielt, und der vertikalen Relativgeschwindigkeit x_pw'-x_pb' des ungefederten Masseelements 11 bezüglich des gefederten Masseelements 10 (im nachfolgenden als Relativ geschwindigkeit x_pw'-x_pb' bezeichnet), die für eine Schwingung des ungefederten Masseelements 11 eine große Rolle spielt. Somit werden die Geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse, die Beschleunigung x_pb" und die Relativ geschwindigkeit x_pw'-x_pb' in der nachfolgenden Beschrei bung jeweils als ein Bewertungsausgang z_p verwendet. Da in dem Federungsmechanismus die Beschleunigung x_pb" des gefe derten Masseelements und der Relativverschiebungsbetrag x_pw-x_pb des gefederten Masseelements 10 bezüglich des ungefe derten Masseelements 11 (im nachfolgenden als der Relativ verschiebungsbetrag x_pw-x_pb bezeichnet) einfach erfaßt werden können, ist ein Beobachtungsausgang y_p prinzipiell durch die Beschleunigung x_pb" und den Relativverschiebungs betrag x_pw-x_pb definiert. Unter der Annahme, daß ein Beobachtungsrauschen w₂ in dem Beobachtungsausgang y_p mit enthalten ist, wird der Zustandsraum des Federungsmechanis mus folgendermaßen dargestellt.

z_p = C_p1x_p + D_p12(x_p)u (8)

y_p = C_p2x_p + D_p21w₂ + D_p22(x_p)u (9)

wobei

Der Zustandsraum des Federungsmechanismus wird jedoch in Form eines bilinearen Systems dargestellt, da der Zustandsbetrag x_p in dem Koeffizienten B_p2(x_p) enthalten ist, wie in der Gleichung (3) gezeigt ist. Da der Koeffizi ent B_p1(o) in dem bilinearen System selbst dann zu "0" wird, wenn der Regeleingang u am Ursprungspunkt x = 0 vari iert wird, ist eine Regelung am Ursprungspunkt nicht mög lich. Der Entwurf des Regelsystems für den Federungsmecha nismus kann daher nicht auf der Grundlage der linearen Regeltheorie verwirklicht werden. Folglich beruht die vor liegende Erfindung auf einer nichtlinearen H_∞-Regeltheo rie, um ein Regelsystem zum Einschränken Geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse, der Beschleunigung x_pb" und der Relativgeschwindigkeit x_pw'-x_pb' zu entwerfen. Im nach folgenden sind verschiedene Konzeptionen des nichtlinearen H_∞-Regelsystems gemäß der vorliegenden Erfindung beschrie ben.

b. Erste Ausführungsform b1. Entwurf eines nichtlinearen H_∞-Zustandsrück führungs-Regelsystems

Für den Entwurf eines nichtlinearen H_∞-Zustandsrück führungs-Regelsystems wurde gemäß der Darstellung von Fig. 2 eine verallgemeinerte Regelstrecke geschätzt, die aus einem Bewertungsausgang z_p und einem Regeleingang u mit einem hinzugefügten Frequenzgewicht besteht. In diesem Fall ist das Frequenzgewicht ein dynamisches Gewicht, das als eine Übertragungsfunktion gegeben ist und sich in Abhängig keit von einer Frequenz ändert. Mit dem Frequenzgewicht kann das Gewicht in einem Frequenzbereich erhöht werden, in dem es erwünscht ist, die Regelungsmerkmale des Systems zu verstärken, und kann in einem Frequenzbereich verringert werden, in dem die Regelungsmerkmale des Systems vernach lässigbar sind. Zusätzlich wurden nach dem Multiplizieren mit den Frequenzgewichten W_s(s), W_u(s) der Bewertungsaus gang z_p und der Regeleingang u mit den Funktionen a₁(x), a₂(x) einer Zustandsgröße x als einer nichtlinearen Gewichtsfunktion multipliziert. Für den Erhalt einer Lösung auf der Grundlage einer Riccati-Ungleichung sind die nicht- linearen Gewichte a₁(x), a₂(x) folgendermaßen definiert.

a₁(x) < 0, a₂(x) < 0 (17)

a₁(o) = a₂(o) = 1 (18)

Mit den nichtlinearen Gewichten war es möglich, ein Regelsystem zum positiven Einschränken der L₂-Verstärkung zu entwerfen. Der Zustandsraum des Systems ist durch die folgende Gleichung dargestellt.

x_p' = A_px_p + B_p1w₁ + B_p2 (x_p)u (19)

Hierbei ist der Zustandsraum der Frequenzgewichte W_s(s) für den Bewertungsausgang z_p durch die folgenden Gleichun gen ausgedrückt.

x_w' = A_wx_w + B_wz_p (20)

z_w = C_wx_w + D_wz_p (21)

In den Gleichungen (20) und (21) stellt die Größe x_w eine Zustandsgröße der Frequenzgewichte W_s(s) dar, die Grö ße z_w stellt einen Ausgang der Frequenzgewichte W_s(s) dar, und die Bezeichnungen A_w, B_w, C_w, D_w stellen konstante Matrizen dar, die durch die Regelungsvorgabe definiert sind. Diese konstanten Matrizen A_w, B_w, C_w, D_w sind jeweils so bestimmt, daß sie eine Verstärkung in Bezug auf die Beschleunigung x_b der gefederten Masse in einem Frequenz bereich von ca. 3 bis 8 Hz verringern, um den Fahrkomfort des Fahrzeugs zu verbessern, wie in Fig. 3(A) gezeigt ist, um eine Verstärkung in Bezug auf die Geschwindigkeit x_b' der gefederten Masse in einem Frequenzbereich von ca. 0,5 bis 1,5 Hz einzuschränken, um eine Resonanz des gefederten Masseelements 10 einzuschränken, wie in Fig. 3(B) gezeigt ist, und um eine Verstärkung in Bezug auf die Relativ geschwindigkeit x_w'-x_b' in einem Frequenzbereich von ca. 10 bis 14 Hz zu verringern, um eine Resonanz des ungefeder ten Masseelements 11 zu verhindern, wie in Fig. 3(C) gezeigt ist. Somit wird jeder der Faktoren Beschleunigung x_b" der gefederten Masse, Geschwindigkeit x_b' der gefeder ten Masse und Relativgeschwindigkeit x_w'-x_b' für den Bewertungsausgang z_p unabhängig derart gesteuert, daß sich die Frequenzbereiche für eine Reduzierung der Verstärkungen nicht überlagern können.

Der Zustandsraum der Frequenzgewichte W_u(s) für den Regeleingang u ist durch die folgenden Gleichungen darge stellt.

x_u' = A_ux_u + B_uu (22)

z_u = C_ux_u + D_uu (23)

Hierbei steht die Größe x_u für eine Zustandsgröße der Frequenzgewichte W_u(s), die Größe z_u steht für einen Aus gang des Frequenzgewichts W_u(s), und die Bezeichnungen A_u, B_u, C_u, D_u stehen für konstante Matrizen. Diese konstanten Matrizen A_u, B_u, C_u, D_u sind derart bestimmt, daß eine Ver stärkung in Bezug auf den Regeleingang u im hohen Frequenz bereich eingeschränkt ist, wobei die Frequenzcharacteristiken eines elektrischen Stellorgans bei der Regelung des Dämp fungskoeffizienten gemäß der Darstellung in Fig. 3(D) berücksichtigt werden. In diesem Fall ist der Zustandsraum der verallgemeinerten Regelstrecke in dem nichtlinearen H_∞- Zustandsrückführungs-Regelsystem folgendermaßen ausge drückt.

x' = Ax + B₁w₁ + B₂(x)u (24)

z₁ = a₁(x)(C₁₁x + D₁₂₁(x)u) (25)

z₂ = a₂(x)(C₁₂x + D₁₂₂u) (26)

Hierbei sind die Faktoren x, A, B₁, B₂(x), C₁₁, D₁₂₁(x), C₁₂ und D₁₂₂ durch die folgenden Gleichungen dargestellt.

C₁₁ = [D_w C_p1 C_wo] (31)

D₁₂₁(x) = [D_wD_p12(x_p) (32)

C₁₂ = [o o C_u] (33)
D₁₂₂ = D_u (34)

Wenn der Ausdruck des durch die vorausgegangenen Gleichungen (24) bis (26) dargestellten Zustandsraums der verallgemeinerten Regelstrecke in einem durch die folgende Gleichung (35) definierten Zustand substituiert wird, um eine Lösung auf der Grundlage der Riccati-Ungleichung zu erhalten, sind die folgenden Gleichungen (36) bis (38) gegeben.

D_wD_p12(x) = 0 (35)

x' = Ax + B₁w + B₂(x)u (36)

z₁ = a₁(x)C₁₁x (37)

z₂ = a₂(x)C₁₂x + a₂(x)D₁₂₂u (38)

Da der Faktor A eine stabile Matrix ist, die einen Indikator für das Dämpfungsregelsystem darstellt, wurde ein nichtlineares H_∞-Zustandsrückführungs-Regelgesetz für die verallgemeinerte Regelstrecke derart entworfen, daß sie die Umstände erfüllt, daß ein Regelsystem mit geschlossenem Kreis im internen Exponenten stabil ist, und daß die Verstärkung L₂ von der Störgröße w ausgehend von der Straßenoberfläche bis zum Bewertungsausgang z geringer als eine positive Konstante γ ist.

Das nichtlineare H_∞-Zustandsrückführungs-Regelgesetz läßt sich erhalten, wenn die folgenden Bedingungen erfüllt sind.
1) In einem Zustand, in dem die positive Konstante unter Vorhandensein von D₁₂₂ ^-1 gegeben ist, existiert eine positive definite symmetrische Lösung P, welche die folgen de Riccati-Ungleichung (39) erfüllt.
2) In dem Fall, daß die nichtlinearen Gewichte a₁(x), a₂(x) eine Einschränkungsbedingung erfüllen, die durch die folgende Formel (40) definiert ist, ist eines der Regel gesetze u = k(x) zum internen Stabilisieren des geschlosse nen Kreises und zum Verringern der L₂-Verstärkung auf weni ger als γ durch die folgende Gleichung (41) gegeben.

Die nichtlinearen Gewichte a₁(x), a₂(x), welche die durch die Gleichung (41) definierte Einschränkungsbedingung erfüllen, sind folgendermaßen ausgedrückt.

In den Gleichungen (42), (43) ist m₁(x) eine geeignete positive definite Funktion. Als Ergebnis der Berechnung konnte die obenstehende positive definite symmetrische Lösung P erhalten werden. Unter Verwendung der Gleichung (43) wird die Gleichung (41) in die folgende Gleichung überführt.

u = k(x) = -D₁₂₂ ^-1 ((1 + m₁(x)x^TC₁₁ ^TC₁₁x)D₁₂₂ ^-TB₂ ^T(x)P + C₁₂)x (44)

Für den Entwurf des Regelsystems auf der Grundlage der nichtlinearen H_∞-Regeltheorie ist es im wesentlichen erforderlich, eine partielle Differential-Ungleichung zu lösen, die sogenannte Hamilton-Jacobi-Ungleichung. In dem Fall jedoch, daß die nichtlinearen Gewichte a₁(x), a₂(x) angewendet werden, wobei die Einschränkungsbedingung durch die Gleichung (40) definiert ist, kann der Entwurf des Regelsystems durch Lösen der Riccati-Ungleichung anstelle der Hamilton-Jacobi-Ungleichung erfolgen. Da die Riccati- Ungleichung durch Verwendung einer allgemein bekannten Software wie etwa Matlab auf einfache Weise gelöst werden kann, kann die positive definite symmetrische Lösung P auf einfache Weise gefunden und das Regelgesetz u = k(x) abge leitet werden.

Des weiteren kommt der Faktor D₁₂₂ in der Riccati- Ungleichung nicht vor, und nur die Bedingung der Beschrän kung auf die nichtlinearen Gewichte und das Regelgesetz sind mit der Riccati-Ungleichung befaßt. Dies bedeutet, daß das Regelgesetz unter Verwendung des Faktors D₁₂₂ ohne Lösen der Riccati-Ungleichung eingestellt werden kann. Die Einstellung des Regelgesetzes bedeutet eine Skalierung auf den Regeleingang. Bei zehnfacher Skalierung des Regelein gangs wird der Faktor D₁₂₂ ein Zehntel, der Ausdruck B₂(x) der Gleichung (41) wird hundertfach, und der Ausdruck C₁₂ der Gleichung (41) wird zehnfach.

Um die Rolle der nichtlinearen Gewichte zu bestätigen, wurde eine verallgemeinerte Regelstrecke eines bilinearen Systems für einen Vergleich mit der verallgemeinerten Regelstrecke unter Verwendung der nichtlinearen Gewichte angenommen. In diesem Fall waren die nichtlinearen Gewichte a₁(x), a₂(x) definiert als a₁(x) = 1, a₂(x) = 1, und die Faktoren C₁₂, D₁₂₂ waren definiert als C₁₂ = o, D₁₂₂ = I. Somit ist der durch die Gleichungen (35) bis (38) darge stellte Zustandsraum folgendermaßen ausgedrückt.

x' = Ax + B₁w + B₂(x)u (45)

z₁ = C₁₁x (46)

z₂ = u (47)

Somit ist das Regelgesetz u = k(x) der verall gemeinerten Regelstrecke folgendermaßen ausgedrückt.

u = B₂ ^T(x)Px (48)

Unter dieser Voraussetzung ist P eine positive definite symmetrische Lösung, welche die folgende Riccati- Ungleichung erfüllt.

Andererseits ist ein angenähertes lineares System benachbart zum Ursprungspunkt der durch die Gleichungen (45) bis (47) dargestellten verallgemeinerten Regelstrecke folgendermaßen ausgedrückt.

x' = Ax + B₁w (50)

z₁ = C₁₁x (51)

z₂ = u (52)

Die Riccati-Ungleichung (49) zeigt an, daß der geschlossene Kreis der verallgemeinerten Regelstrecke in sich stabil ist, und daß die L₂-Verstärkung weniger als γ beträgt. Das heißt, die L₂-Verstärkung des bilinearen Systems ist durch einen Wert am Ursprungspunkt (x = o) bestimmt, der in Fig. 4 gezeigt ist, da das bilineare System am Ursprungspunkt als B₂(o) = o definiert ist, wo sich der Regeleingang so auswirkt, daß er die L₂-Verstär kung verbessert. In dem Fall, daß der Regeleingang als u = o definiert ist, fällt die durch die Gleichungen (45) bis (47) definierte verallgemeinerte Regelstrecke mit der durch die Gleichungen (50) bis (52) definierten verallgemeinerten Regelstrecke zusammen. Infolgedessen gibt die Riccati- Ungleichung selbst in dem Fall, daß der Regeleingang u an die durch die Gleichungen (45) bis (47) definierte verall gemeinerte Regelstrecke als u = o definiert ist, an, daß das Regelsystem mit geschlossenem Kreis in sich stabil ist und daß die L₂-Verstärkung weniger als γ beträgt. Das heißt, daß selbst dann, wenn der Regeleingang u aufgrund einer Zunahme der Zustandsgröße x wirksam wird, die L₂-Ver stärkung nicht um mehr als g₀ zunimmt in einem Regelsystem, das für die durch die Gleichungen (45) bis (47) definierte verallgemeinerte Regelstrecke entworfen ist, worin der Regelausgang durch die folgenden Gleichungen (53) und (54) definiert ist.

z₁ = C₁₁x (53)

z₂ = u (54)

In diesem Fall wird angenommen, daß die Regelungsmerkmale durch den Regeleingang verbessert werden oder sich nicht ändern, wie in dem Fall u = o. Demzufolge kann das Regelsystem auf der Grundlage der folgenden Glei chungen (55) und (56) entworfen werden, so daß die L₂-Ver stärkung der Regelstrecke durch die nichtlinearen Gewichte verringert wird, wie durch eine Kennlinie g₁ in Fig. 4 gezeigt ist.

z₁ = a₁(x)C₁₁x (55)

z₂ = a₂(x)u (56)

Bei dieser Ausführungsform wurde der Dämpfungskoeffizient C des Dämpfers 14 in den linearen Dämpfungskoeffizienten C_s und den nichtlinearen variablen Dämpfungskoeffizienten C_v aufgeteilt, um das Regelsystem zu entwerfen, in dem der variable Dämpfungskoeffizient als der Regeleingang u angewendet wird. Wie in Fig. 5(A) gezeigt ist, wurde der lineare Dämpfungskoeffizient C so definiert, daß er annähernd an einem Mittelpunkt zwischen einer Kenn linie der minimalen Dämpfungskraft des Dämpfers 14 (die einem maximalen Öffnungsgrad einer Dämpferblende 14a ent spricht) und einer Kennlinie der maximalen Dämpfungskraft (die einem minimalen Öffnungsgrad der Dämpferblende ent spricht) liegt, und die Verstärkung des Regeleingangs u wurde in Abhängigkeit von einer Frequenz so eingestellt, daß der Dämpfungskoeffizient C sich auf beiden Seiten des linearen Dämpfungskoeffizient C_s ändert, und daß die durch den Dämpfungskoeffizienten C definierte Dämpfungskraft zwi schen der Kennlinie für die minimale Dämpfungskraft und der Kennlinie für die maximale Dämpfungskraft liegt. Somit kann der variable Dämpfungskoeffizient C_v auf einfache Weise gemäß der Entwurfsvorgabe des Dämpfers 14 ermittelt werden. Infolgedessen kann eine angestrebte Regelung der Dämpfungs kraft in einem Bereich verwirklicht werden, der durch die tatsächliche Funktion des Dämpfers 14 definiert ist. Zum Vergleich mit der Dämpfungskraftregelung der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5(B) eine Lissajus-Figur veranschau licht für den Fall, in dem der Dämpfungskoeffizient des Dämpfers 14 auf der Grundlage der herkömmlichen Skyhook- Theorie geregelt ist, wobei eine angestrebte Regelung der Dämpfungskraft nicht verwirklicht werden kann.

In dem Fall, daß die Dämpfungskraft oder der Dämpfungs koeffizient des Dämpfers 14 in mehreren Schritten umge schaltet wird, wird der lineare Dämpfungskoeffizient C_s derart bestimmt, daß die durch den linearen Dämpfungskoef fizienten C_s definierte Dämpfungskraft gleich einer Dämp fungskraft wird, die von dem Dämpfer 14 bei einem der meh reren Schritte innerhalb eines kleinen Bereichs erzeugt wird. Bei dieser Art von Federungsmechanismen ist eine Linearität relativ zu der Relativgeschwindigkeit der Dämp fungskraft stark innerhalb eines kleinen Bereichs der Dämp fungskraft, in dem sich der variable Dämpfungskoeffizient C_v als "0" errechnet. Aus diesem Grund wird der Dämpfer 14 an einem der mehreren Schritte gehalten, ohne häufig umge schaltet zu werden. Dies dient dem Zweck, die Haltbarkeit des Dämpfers 14 zu verbessern.

b2. Praktische Ausführungsform der vorliegenden Erfindung in einem Radfahrzeug

Im nachfolgenden ist eine praktische Ausführungsform in einem Radfahrzeug auf der Grundlage des nichtlinearen H_∞-Zustandsrückführungs-Regelgesetzes unter Bezugnahme auf Fig. 6 beschrieben. Veranschaulicht in Fig. 6 ist ein Dämpfungskraft-Regelsystem mit einem Schrittmotor zum Umschalten eines Öffnungsgrads OP einer Blende 14a des Dämpfers 14 in mehreren Schritten (N Schritte) und einem elektrischen Stellorgan 21 wie einem Ultraschallmotor. Der Schrittmotor ist so entworfen, daß er den Öffnungsgrad des Dämpferblende 14a derart regelt, daß eine von dem Dämpfer 14 erzeugte Dämpfungskraft an jedem seiner Schritte annähernd gleich einer Dämpfungskraft wird, die durch einen linearen Dämpfungskoeffizienten C_s bestimmt ist, der durch Verarbeitung eines Regelprogramms berechnet wird, das durch ein Ablaufdiagramm in Fig. 7 gezeigt ist.

Das elektrische Stellorgan 21 wird durch einen Mikro computer 20 gesteuert über eine Ansteuerschaltung 22 akti viert. Der Mikrocomputer 20 ist mit einem Reifenverschie bungsbetrag-Sensor 23, einem Wegsensor 24, einem Sensor 25 für die Beschleunigung der gefederten Masse und einem Sen sor 26 für die Beschleunigung der ungefederten Masse ver bunden. Der Reifenverschiebungsbetrag-Sensor 23 ist derart angeordnet, daß er einen Verschiebungsbetrag x_pr-x_pw erfaßt, der durch einen Relativverschiebungsbetrag der Straßenoberflächenverschiebung x_pr und der Verschiebung x_pw der ungefederten Masse definiert ist. Beispielsweise wird der Verschiebungsbetrag x_pr-x_pw durch einen Ausgang eines Beanspruchungssensors zum Erfassen einer Verformung des Reifens und einen Ausgang eines Drucksensors zum Erfassen eines Luftdrucks des Reifens erfaßt. Der Wegsensor 24 ist zum Erfassen eines Betrags der vertikalen Relativverschie bung des gefederten Masseelements 10 bezüglich des ungefe derten Masseelements 11 zwischen dem gefederten Masse element 10 und dem ungefederten Masseelement 11 angeordnet. Der Sensor 25 für die Beschleunigung der gefederten Masse ist fest auf dem gefederten Masseelement 10 angebracht, um eine Vertikalbeschleunigung x_pb" des gefederten Masse elements 10 zu erfassen. Der Sensor 26 für die Beschleuni gung der ungefederten Masse ist fest auf dem ungefederten Masseelement 11 angebracht, um eine Vertikalbeschleunigung x_pw" des ungefederten Masseelements 11 zu erfassen.

Der Mikrocomputer 20 ist dazu vorgesehen, nach jedem Ablauf einer vorgegebenen kurzen Zeit das Regelprogramm der Fig. 7 auszuführen, um ein Regelsignal, das einen Soll- Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a angibt, bei jedem Schritt des Dämpfers 14 an die Ansteuerschaltung 22 zu lie fern. Der Mikrocomputer 20 enthält eine Relativgeschwindig keit/Dämpfung-Tabelle, die vorgesehen ist, um Daten zu speichern, die Variationscharakteristiken einer Dämpfungs kraft F des Dämpfers 14 im Verhältnis zu einer Relativ geschwindigkeit x_pw'-x_pb' bei jedem Schritt des Dämpfers 14 gemäß der Darstellung von Fig. 8 angeben.

Es folgt nun eine Beschreibung des Betriebs des Dämp fungsregelsystems. Unter der Annahme, daß ein (hier nicht gezeigter) Zündschalter des Fahrzeugs geschlossen wurde, wird der Mikrocomputer 20 aktiviert, so daß er die Durch führung des Regelprogramms von Fig. 7 nach jedem Ablauf der kurzen Zeit zum Regeln der Dämpfungskraft des Dämpfers 14 wiederholt. Der Computer 20 beginnt in Schritt 100, das Regelprogramm auszuführen und gibt in Schritt 102 Erfas sungssignale ein, die jeweils den Reifenverschiebungsbetrag x_pr-x_pw, den Relativverschiebungsbetrag x_pw-x_pb, die Beschleunigung x_pb" der gefederten Masse und die Beschleu nigung x_pw" der ungefederten Masse ausgehend von den Senso ren 23, 24, 25 bzw. 26 anzeigen. Daraufhin berechnet der Computer 20 in Schritt 104 eine Geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse und eine Geschwindigkeit x_pw' der ungefe derten Masse durch Zeitintegration der Beschleunigung x_pb" der gefederten Masse und der Beschleunigung x_pw" der unge federten Masse und berechnet eine Relativgeschwindigkeit x_pw'-x_pb' durch Zeitdifferenzierung des Relativverschie bungsbetrags x_pw-x_pb.

Im darauffolgenden Schritt 106 berechnet der Computer 20 B_p2(x_p), D_p12(x_p) und B₂(x) auf der Grundlage der folgen den Gleichungen (57), (58) und (59).

In den Gleichungen (57) und (58) stellen die Bezeichnungen M_w, M_b die Masse des gefederten Masseelements bzw. die Masse des ungefederten Masseelements des Fahrzeugs dar. In der Gleichung (59) stellen die Bezeichnungen B_w, B_u die Koeffizientenmatrix bezüglich der Frequenzgewichte W_s(s), W_u(s) dar, die durch die obenstehenden Gleichungen (20) bzw. (22) definiert sind, wobei diese Koeffizienten matrix vorausgehend im Computer 20 gespeichert ist.

Nach der Verarbeitung in Schritt 106 berechnet der Computer 20 in Schritt 108 eine variable Zustandsgröße x_w der Frequenzgewichte auf der Grundlage der folgenden Glei chung (60).

x_w' = A_wx_w + B_wz_p (60)

Die Gleichung (60) ist die selbe wie die vorausgegangene Gleichung (20), in der die Bezeichnungen A_w, B_w Koeffizientenmatrizen darstellen, die sich jeweils auf die durch die Gleichung (20) definierten Frequenz gewichte W_s(s) beziehen und im Computer 20 gespeichert sind.

Daraufhin berechnet der Computer 20 in Schritt 110 eine variable Zustandsgröße x_u des Frequenzgewichts, eine erwei terte Zustandsgröße x_u und einen Regeleingang u auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (61), (62) und (63), bei denen es sich um die selben wie die vorausgegangenen Gleichungen (22), (27) und (44) handelt.

In der Gleichung (61) stellen die Bezeichnungen A_u, B_u jeweils eine Koeffizientenmatrix bezüglich des durch die vorausgegangene Gleichung (22) definierten Frequenzgewichts W_u(s) dar, wobei diese Koeffizientenmatrix als eine kon stante Matrix im Computer 20 gespeichert ist. In der Glei chung (63) steht die Bezeichnung D₁₂₂ für eine Koeffizien tenmatrix bezüglich des durch die vorausgegangene Gleichung (34) definierten und durch die Gleichung (23) bestimmten Frequenzgewichts W_u(s), wobei diese Koeffizientenmatrix als eine konstante Matrix im Computer 20 gespeichert ist, und der Faktor m₁(x) steht für eine arbiträre positive kon stante Funktion, deren Algorithmus im Computer 20 gespei chert ist. Die positive konstante Funktion m₁(x) kann als eine positive Konstante wie "1,0" definiert sein, und der Faktor C₁₁ ist durch die vorausgegangenen Gleichungen (12) und (31) definiert. Das heißt, der Faktor C₁₁ ist definiert durch die Masse M_w des ungefederten Masseelements 11, die Masse M_b des gefederten Masseelements 10, die Konstante K_s der Feder 13, den linearen Dämpfungskoeffizienten C_s des Dämpfers 14, und die Koeffizientenmatrizen C_w, D_w bezüglich des durch die Gleichung (21) definierten Frequenzgewichts W_s(s), wobei dieser Faktor C₁₁ vorausgehend im Computer 20 gespeichert ist. Der Faktor B₂(x) ist eine in Schritt 106 des Regelprogramms berechnete Matrix, die Bezeichnung P ist eine positive definite symmetrische Lösung, welche die Gleichungen (39) und (40) erfüllt, wobei diese Matrix vorausgehend als eine konstante Matrix im Computer 20 gespeichert ist. Der Faktor C₁₂ steht für eine konstante Matrix, die durch die Gleichung (33) definiert ist und eine Koeffizientenmatrix C_u bezüglich des Frequenzgewichts W_u(s) beinhaltet, wobei diese konstante Matrix im Computer 20 gespeichert ist.

Bei der Berechnung der variablen Zustandsgröße X_u, der erweiterten Zustandsgröße x und des Regeleingangs u in Schritt 110 wird jeder Wert mit einem anfänglichen Wert angewendet, und die Gleichungen (60) bis (63) werden wie derholt berechnet, um die jeweiligen Werte x_u, x, u zu bestimmen. Nach der Verarbeitung in Schritt 110 berechnet der Computer 20 in Schritt 112 einen Soll-Dämpfungskoeffi zienten C des Dämpfers 14 auf der Grundlage der folgenden Gleichung (64).

C = C_s + C_v = C_s + u (64)

Im darauffolgenden Schritt 114 berechnet der Computer 20 eine Soll-Dämpfungskraft F auf der Grundlage der folgen den Gleichung (65)

F = C(x_pw'-x_pb') (65),

in der C der in Schritt 114 berechnete Soll-Dämpfungs koeffizient, und x_pw'-x_pb' die durch die Verarbeitung in Schritt 104 berechnete Relativgeschwindigkeit ist.

Nach der Verarbeitung in Schritt 114 bestimmt der Computer 20 in Schritt 116 den Öffnungsgrad OP der Dämpfer blende 14a unter Bezugnahme auf die in Fig. 8 gezeigte Relativgeschwindigkeit/Dämpfungskraft-Tabelle. Bei dieser Bestimmung wird eine Kurve, die einem Punkt in Fig. 8 am nächsten liegt und durch die Dämpfungskraft F und die Rela tivgeschwindigkeit x_pw'-x_pb' definiert ist, ausgelesen, um den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a zu bestimmen.

Somit liefert der Computer 20 bei der Regelung ein Signal, das den bestimmten Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a angibt, an die Ansteuerschaltung 22. Das elektrische Stell organ 21 wiederum wird unter Steuerung durch die Ansteuer schaltung 22 zum Einstellen der Dämpferblende 14a auf den bestimmten Öffnungsgrad OP aktiviert. Dies veranlaßt den Dämpfer 14, die berechnete Soll-Dämpfungskraft F zu erzeu gen, um dadurch eine Resonanz des gefederten Masseelements 10 und des ungefederten Masseelements 11 und eine unange nehme Empfindung durch die Fahrgäste zu verhindern, um den Fahrkomfort des Fahrzeugs zu erhöhen.

c. Zweite Ausführungsform c1. Entwurf eines nichtlinearen H_∞-Ausgangsrück führungs-Regelsystems

Für den Entwurf eines nichtlinearen H_∞-Ausgangsrück führungs-Regelsystems wird ein Beobachter geschätzt, der einen Teil der Zustandsgröße x_p (die Reifenverschiebung x_pr-x_pw, der Relativverschiebungsbetrag x_pw-x_pb, die Geschwindigkeit x_pw' der ungefederten Masse und die Beschleunigung x_pb" der gefederten Masse) beinhaltet. In diesem Fall wird eine verallgemeinerte Regelstrecke des Ausgangsrückführungs-Regelsystems gemäß der Darstellung in Fig. 9 geschätzt, wobei das Frequenzgewicht zum Bewertungs ausgang z_p und zum Regeleingang u hinzuaddiert wird. Bei der verallgemeinerten Regelstrecke wird der Bewertungsaus gang z_p nach dem Multiplizieren mit dem Frequenzgewicht W_s(s) mit einer nichtlinearen Gewichtsfunktion a₁(x,x^) multipliziert, während der Regeleingang u nach dem Multi plizieren mit dem Frequenzgewicht W_u(s) mit einer nicht- linearen Gewichtsfunktion a₂(x,x^) multipliziert wird. Jede Charakteristik der nichtlinearen Gewichtsfunktionen a₁(x,x^), a₂(x,x^) ist durch die folgenden Ungleichungen (66), (67) dargestellt

a₁(x,x^) < 0, a₂(x,x^) < 0 (66)

a₁(o, o) = a₂(o, o) = 1 (67),

wobei x^ für eine Zustandsgröße einschließlich eines Schätzwertteils steht.

Jeder Zustandsraum des Regelsystems, das Frequenzgewicht W_s(s) bezüglich des Bewertungsausgangs z_p, und das Frequenzgewicht W_u(s) bezüglich des Regeleingangs u ist durch die folgenden Gleichungen (68) bis (72) auf die gleiche Weise wie in dem vorausgehend beschriebenen Zustandsrückführungs-Regelsystem ausgedrückt.

x_p' = A_px_p + B_p1w₁ + B_p2(x_p)u (68)

x_w' = A_wx_w + B_wz_p (69)

z_w = C_wx_w + D_wz_p (70)

x_u' = A_ux_u + B_uu (71)

z_u = C_ux_u + D_uu (72)

Darüber hinaus werden die variable Zustandsgröße x_w, die Bewertungsfunktion z_w, die konstante Matrix A_w, B_w, C_w, D_w auf die gleiche Weise wie in dem oben beschriebenen Zustandsrückführungs-Regelsystem ausgedrückt. Dies voraus gesetzt, ist der Zustandsraum der verallgemeinerten Regel strecke in dem nichtlinearen H_∞-Ausgangsrückführungs- Regelsystem durch die folgenden Gleichungen (73) bis (76) ausgedrückt.

x' = Ax + B₁w + B₂(x)u (73)

z₁ = a₁(x,x^)(C₁₁x + D₁₂₁(x)u) (74)

z₂ = a₂(x,x^)(C₁₂x + D₁₂₂u) (75)

y = C₂x + D₂₁w + D₂₂(x)u (76)

Dies vorausgesetzt, sind x, w, A, B₁, B₂(x), C₁₁, D₁₂₁(x), C₁₂, D₁₂₂, C₂, D₂₁, D₂₂(x) in den obenstehenden Gleichungen (73) bis (76) folgendermaßen ausgedrückt.

C₁₁ = [D_wC_p1C_wo] (82)

D₁₂₁(x) = [D_wD_p12(x_p) (83)

C₁₂ = [o o C_u] (84)

D₁₂₂ = D_u (85)

C₂ = [C_p2 o o] (86)

D₂₁ = [o D_p21] (87)

D₂₂(x) = D_p22(x_p) (88)

Um eine Lösung auf der Grundlage der Riccati-Unglei chung zu erhalten, wird der Ausdruck des Zustandsraums der verallgemeinerten Regelstrecke, der durch die vorausgegan genen Gleichungen (73) bis (76) dargestellt ist, folgender maßen substituiert.

D_wD_p12(x) = o (89)

x' = Ax + B₁w + B₂(x)u (90)

z₁ = a₁(x,x^)C₁₁x (91)

z₂ = a₂(x,x^)C₁₂x + a₂(x,x^)D₁₂₂u (92)

y = C₂x + D₂₁w + D₂₂(x)u (93)

Auf ähnliche Weise ist in dem Zustandsrückführungs- Regelsystem ein nichtlineares H_∞-Ausgangsrückführungs- Regelgesetz u = k(y) derart entworfen, daß es die Umstände erfüllt, daß ein Regelsystem mit geschlossenem Kreis im internen Exponenten stabil ist, und daß die Verstärkung L₂ von w bis z weniger als eine positive Konstante γ beträgt. Bei dieser Ausführungsform werden im nachfolgenden drei Typen von nichtlinearen H_∞-Ausgangsrückführungs-Regel systemen beschrieben.

c1-1) Entwurf eines Regelsystems eines ersten Typs

In dem Regelsystem dieses Typs sind B₂(x) der Gleichung (81) und D₂₂(x) der Gleichung (88) jeweils eine meßbare bekannte Funktion, und eine Beobachterverstärkung L hat die Form einer konstanten Matrix.

Das obenstehende nichtlineare H_∞-Ausgangsrückführungs- Regelgesetz u = k(y) kann erhalten werden, wenn die folgen den Bedingungen erfüllt sind.
1) D₁₂₂ ^-1 existiert, γ₁ ist eine positive Konstante definiert als γ₁ ²I-D₂₁ ^TΘ^TΘD₁₂ < 0, γ₂ ist definiert als g₂ < 1, die folgende Riccati-Ungleichung (94) für den Entwurf eines Beobachters (eine Beobachter-Verstärkung) und eine positive definite symmetrische Matrix P, Q und eine positi ve definite Matrix Θ, welche die folgende Riccati-Unglei chung (95) für den Entwurf eines Reglers erfüllen, sind gegeben.

Falls die nichtlinearen Gewichte a₁(x,x^), a₂(x,x^) die durch die Ungleichungen (96) und (97) definierten Bedingun gen erfüllen, wird eines der durch die Ungleichung (98) definierten Regelgesetze durch die folgenden Gleichungen (99) und (100) erhalten.

Dies vorausgesetzt, wird die Beobachterverstärkung L folgendermaßen dargestellt.

L = -QC₂ ^TΘ^TΘ (101)

Die Bezeichnung " ∥ ∥ " steht für eine euklidische Norm, und " ∥ ∥₂ " steht für eine Norm bezüglich eines qua dratischen integrierbaren Funktionsraums L₂, der im Ver hältnis zu f(t)∈L₂ durch die folgende Gleichung (102) defi niert ist.

Der Faktor Θ ist eine positive definite Matrix unter Vorhandensein von Θ^-1, und die Beobachterverstärkung L kann unter Verwendung der positiven definiten Matrix Θ eingestellt werden. Entsprechend kann in dem Zustandsrückführungs-Regelgesetz die Reglerverstärkung L unter Verwendung von D₁₂₂ eingestellt werden. Darüber hinaus ist γ₁ eine L₂-Verstärkung des Beobachters, und γ₂ ist eine L₂-Verstärkung des Reglers. Eine Verstärkung L₂ des Regelsystems mit geschlossenem Kreis ist durch das Produkt von γ₁ und γ₂ bestimmt. Demzufolge müssen die L₂- Verstärkungen des Regelsystems durch Einstellen des Beobachters und des Reglers ermittelt werden.

Hier sind die nichtlinearen Gewichte a₁(x,x^), a₂(x,x^), welche die Formeln (96) und (97) erfüllen, folgendermaßen ausgedrückt.

In den Gleichungen (103) und (104) ist m₁(x,x^) eine geeignete positive definite Funktion, ε ist eine als ε < 1 und ε γ₂ ² < 1 definierte positive Konstante. Somit wird die obenstehende positive definite symmetrische Lösung P durch den Computer 20 berechnet. Unter Verwendung der Gleichungen (103) und (104) werden die Gleichungen (99) und (100) in die folgenden Gleichungen (105) und (106) überführt.

In diesem Fall kann die positive definite symmetrische Lösung auf einfache Weise unter Verwendung einer herkömm lichen Software erhalten werden, auf ähnliche Weise wie in dem Zustandsrückführungs-Regelsystem. Mit diesem Verfahren können eine geschätzte Zustandsgröße x'^ und ein Regel gesetz u = k(y) ebenfalls auf einfache Weise abgeleitet werden.

c1-2) Praktische Ausführungsform eines Dämpfungs kraft-Regelsystems in einem Radfahrzeug auf der Grundlage des Regelgesetzes vom ersten Typ

Bei dieser Ausführungsform ist das Dämpfungskraft- Regelsystem gemäß der Darstellung in Fig. 6 aufgebaut, ohne den Reifenverschiebungsbetrag-Sensor 23 und den Sensor 26 für die Beschleunigung der ungefederten Masse vorzusehen, und der Mikrocomputer 20 ist so angeordnet, daß er ein Regelprogramm ausführt, das durch ein Ablaufdiagramm in Fig. 10 gezeigt ist. Der weitere Aufbau und die weiteren Bestandteile des Regelsystems sind im wesentlichen die gleichen wie diejenigen in dem Dämpfungskraft-Regelsystem in der ersten Ausführungsform.

Beim Betrieb des Regelsystems beginnt der Computer 20 in Schritt 100, die Ausführung des Regelprogramms bei jedem Ablauf der vorgegebenen kurzen Zeit zu wiederholen und gibt in Schritt 102a Erfassungssignale ein, die jeweils einen Relativverschiebungsbetrag x_pw-x_pb der gefederten Masse bezüglich der ungefederten Masse und eine Beschleunigung x_pb" der gefederten Masse ausgehend vom Wegsensor 24 und dem Sensor 25 für die Beschleunigung der gefederten Masse angeben. Somit berechnet der Computer 20 in Schritt 104a eine Relativgeschwindigkeit x_pw'-x_pb' der gefederten Masse bezüglich der ungefederten Masse und eine Vertikal geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform.

Im darauffolgenden Schritt 106a berechnet der Computer 20 B_p2(x_p), D_p12(x_p) auf der Grundlage der folgenden Glei chungen (107) und (108) und berechnet B₂(x) auf der Grund lage der folgenden Gleichung (109). Darüber hinaus berech net der Computer 20 D₂₂(x) auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (110) und (111).

In den Gleichungen (107) bis (110) stehen M_w, M_b, B_w, B_u jeweils für eine konstante Matrix mit dem gleichen Wert wie die in der ersten Ausführungsform.

Nach der Verarbeitung in 106a berechnet der Computer 20 in Schritt 110a eine geschätzte Zustandsgröße x^ und einen Regeleingang u auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (112) und (113) auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform.

In der Gleichung (112) ist A eine durch die vorausgegangene Gleichung (79) bestimmte konstante Matrix, die im Computer 20 gespeichert ist, und L ist eine durch die vorausgegangene Gleichung (101) definierte konstante Matrix, die im Computer 20 gespeichert ist. Die konstante Matrix L ist eine Verstärkung eines Beobachters, bestimmt durch eine positive definite Matrix Q, die durch die vor ausgegangenen Gleichungen (14), (86) bestimmte konstante Matrix C₂, und eine positive definite Matrix Θ. C₂ ist die obenstehende, im Computer 20 gespeicherte konstante Matrix, und B₂(x) und D₂₂(x) sind jeweils eine in Schritt 106a berechnete Matrix. Der Faktor y steht für den durch Verar beitung in Schritt 102a angewendeten Relativverschiebungs betrag x_pw-x_pb, und eine durch Verarbeitung in Schritt 104a berechnete Geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse.

In der Gleichung (113) ist D₁₂₂ durch die Gleichung (85) definiert und ist eine Koeffizientenmatrix bezüglich des durch die Gleichung (23) definierten Frequenzgewichts W_u(s), wobei diese Koeffizientenmatrix im Computer 20 gespeichert ist. γ₂ ist eine als γ₂ < 1 definierte positive Konstante, m₁(x,x^) ist eine geeignete positive konstante Funktion, deren Algorithmus vorausgehend im Computer 20 gespeichert ist. Die positive konstante Funktion m₁(x) kann als "1,0" eingestellt sein. C₁₁ ist definiert durch die vorausgegangenen Gleichungen (12) und (82). Das heißt, C₁₁ ist definiert durch die Masse M_w des ungefederten Masse elements, die Masse M_b des gefederten Masseelements, die Konstante K_s der Feder 13, den linearen Dämpfungskoeffizi enten C_s des Dämpfers 14 und die Koeffizientenmatrizen C_w, D_w bezüglich des durch die vorausgegangene Gleichung (21) bestimmten Frequenzgewichts W_s(s), wobei C₁₁ vorausgehend als eine konstante Matrix im Computer 20 gespeichert ist. B₂(x) ist eine durch Verarbeitung in Schritt 106a berech nete Matrix. P ist eine positive definite symmetrische Lösung, welche die vorausgegangenen Gleichungen (94) und (95) erfüllt, die als eine konstante Matrix im Computer 20 gespeichert ist. C₁₂ ist definiert durch die vorausgegangene Gleichung (84), die im Computer 20 als eine konstante Matrix einschließlich einer Koeffizientenmatrix C_u bezüg lich des durch die vorausgegangene Gleichung (23) bestimm ten Frequenzgewichts W_u(s) gespeichert ist.

Nach der Verarbeitung in Schritt 110a berechnet der Computer 20 in Schritt 112 bis 118 einen Soll-Dämpfungs koeffizienten C des Dämpfers 14 und eine Soll-Dämpfungs kraft F auf die gleiche Weise wie in der ersten Ausführungsform und bestimmt den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a zum Erzeugen der Soll-Dämpfungskraft F. Somit wird der Dämpfer 14 auf einfache Weise eingestellt, um die Soll-Dämpfungskraft F ohne Erfassung der Geschwindigkeit x_pw' der ungefederten Masse und des Reifenverschiebungsbetrags x_pr-x_pw zu erzeugen.

c2-1) Entwurf für ein Regelsystem vom zweiten Typ

In dem Regelsystem dieses Typs ist angenommen, daß B₂(x) und D₂₂(x) in den vorausgegangenen Gleichungen (81) und (88) jeweils eine unbekannte Funktion sind. In einem bilinearen System dieser Art sind. B₂(x), D₂₂(x) jeweils eine Primärfunktion von x. Wenn die durch die voraus gegangenen Gleichungen (90) bis (93) dargestellte verallge meinerte Regelstrecke unter Berücksichtigung dieses Umstands umgeschrieben wird, ist die Regelstrecke durch die folgenden Gleichungen (114) bis (117) dargestellt, in denen B₂₀, D₂₂₀ und D₁₂₂ jeweils die Form einer konstanten Matrix haben.

x' = Ax + B₁w + B₂₀xu (114)

z₁ = a₁(x^)C₁₁x (115)

z₂ = a₂(x^)C₁₂x + a₂(x)D₁₂₂u (116)

y = C₂x + D₂₁w + D₂₂₀xu (117)

Unter der Annahme, daß die Beobachterverstärkung L in der verallgemeinerten Regelstrecke gemäß der obenstehenden Beschreibung eine konstante Matrix ist, kann ein nicht- lineares H_∞-Ausgangsrückführungs-Regelgesetz folgender maßen entworfen werden.
1) In dem Fall, daß γ₁ eine als γ₁ ²I-D₂₁ ^TΘ^TD₁₂ < 0 definierte positive Konstante ist, ist γ₂ eine als γ₂ < 1 definierte positive Konstante, und eine positive Konstante ε ist definiert als ε₁ ²-u² < 0, die folgende Riccati- Ungleichung (118) für den Entwurf des Beobachters (die Beobachter-Verstärkung) ist angegeben, und eine positive definite symmetrische Matrix P, Q und eine positive defini te Matrix Q, welche die folgende Riccati-Ungleichung (118) für den Entwurf eines Reglers erfüllt, sind gegeben. Dar über hinaus ist in dem Fall, daß nichtlineare Gewichte a₁(x,x^), a₂(x,x^) die durch die folgenden Gleichungen (120) und (121) definierte Einschränkungsbedingung erfül len, eines der durch die folgende Gleichung (122) definier ten Regelgesetze durch die folgenden Gleichungen (123) und (124) gegeben.

Dies vorausgesetzt, wird der Beobachter L(u) folgender maßen dargestellt.

L(u) = -QC₂ ^TΘ^TΘ (125)

Der Faktor Θ ist eine konstante definite Matrix unter Vorhandensein von Θ^-1, und der Beobachter kann unter Ver wendung des Faktors Θ eingestellt werden. Entsprechend kann in dem Zustandsrückführungs-Regelgesetz die Verstär kung L des Reglers unter Verwendung des Faktors d₁₂₂ einge stellt werden.

Hierbei sind die nichtlinearen Gewichte a₁(x,x^), a₁(x,x^), welche die Formeln (120) und (121) erfüllen, fol gendermaßen ausgedrückt.

In den Gleichungen (126) und (127) ist m₁(x,x^) eine geeignete positive definite Funktion, und ε ist eine als ε < 1, ε γ₂ ² < 1 definierte positive Konstante. Somit wird die positive definite symmetrische Lösung P durch den Com puter 20 berechnet. Unter Verwendung der Gleichungen (126) und (127) werden die vorausgegangenen Gleichungen (123) und (124) in die folgenden Gleichungen (128) und (129) über führt.

In diesem Fall wird die positive definite symmetrische Lösung, ähnlich wie bei dem Zustandsrückführungs-Regel system, auf einfache Weise unter Verwendung einer herkömm lichen Software erhalten. Bei diesem Verfahren können eine geschätzte Zustandsgröße x'^ und das Regelgesetz u = k(y) ebenfalls auf einfache Weise abgeleitet werden.

c2-2) Praktische Ausführungsform eines Dämpfungs kraft-Regelsystems in einem Radfahrzeug auf der Grundlage des Regelgesetzes vom zweiten Typ

Bei dieser Ausführungsform ist ein Dämpfungskraft- Regelsystem auf der Grundlage des Regelgesetzes vom zweiten Typ gemäß der Darstellung in Fig. 6 aufgebaut, wobei der Wegsensor 24 nicht vorgesehen ist, und der Mikrocomputer 20 ist so angeordnet, daß er das in Fig. 10 gezeigte Regel programm ausführt, ohne den Relativverschiebungsbetrag x_pw-x_pb und die Relativgeschwindigkeit x_pw'-x_pb' vom Weg sensor 24 zu berechnen und die Verarbeitung in Schritt 106a auszuführen.

Beim Betrieb des Regelsystems wiederholt der Computer 20 die Ausführung des Regelprogramms bei jedem Ablauf der vorgegebenen kurzen Zeit und gibt in Schritt 102a eine Beschleunigung x_pb" der gefederten Masse zum Berechnen einer Geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse in Schritt 104a ein. Im darauffolgenden Schritt 110a berechnet der Computer 20 eine geschätzte Zustandsgröße x'^ und einen Regeleingang u auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (130) und (131).

In den Gleichungen (130) und (131) sind A, L, C2, γ₂, m₁(x,x^), C₁₁, P, C₁₂ die gleichen wie im Regelsystem vom ersten Typ, und B₂₀, D₂₂₀, d₁₂₂ sind jeweils eine voraus gehend im Computer 20 gespeicherte, geeignete konstante Matrix. In diesem Fall steht die Größe y für eine Geschwin digkeit x_pb' der gefederten Masse, die durch die Verarbei tung in Schritt 104a berechnet wurde.

Nach der Verarbeitung in Schritt 110a berechnet der Computer 20 einen Soll-Dämpfungskoeffizienten C und eine Soll-Dämpfungskraft F des Dämpfers 14 durch die Verarbei tung in Schritt 112 und 114. In diesem Fall wird die Soll- Dämpfungskraft F auf der Grundlage der geschätzten Relativ geschwindigkeit x_pw'-x_pb' berechnet, die durch Verarbei tung in Schritt 110a berechnet wurde. Daraufhin bestimmt der Computer 20 in Schritt 116 und 118 den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a zum Erzeugen der Soll-Dämpfungskraft F. Somit wird der Dämpfer 14 auf einfache Weise einge stellt, die Soll-Dämpfungskraft F ohne Erfassung des Rela tivverschiebungsbetrags x_pw-x_pb zu erzeugen.

c3-1) Entwurf eines Regelsystems vom dritten Typ

In dem Regelsystem dieses Typs sind B₂(x) und D₂₂(x) in den vorausgegangenen Gleichungen (81) und (88) jeweils eine unbekannte Funktion, und eine Beobachterverstärkung L ist eine Funktionsmatrix wie in dem Regelsystem vom zweiten Typ.

Unter der Annahme, daß die Beobachterverstärkung L eine Funktion des Regeleingangs ist, wird ein nichtlineares H_∞- Ausgangsrückführungs-Regelgesetz vom zweiten Typ für die verallgemeinerte Regelstrecke, die durch die Gleichungen (114) und (117) dargestellt ist, unter den folgenden Bedin gungen entworfen.
1) In dem Fall, daß γ₁ eine als γ₁₂I-D₂₁ ^TΘ^TΘD₁₂ < 0 definierte positive Konstante ist, g₂ eine als γ₂ < 1 defi nierte positive Konstante ist, und eine positive Konstante ε als ε₁ ²-u² < 0 definiert ist, ist die folgende Riccati- Ungleichung (132) für den Entwurf eines Beobachters (eine Beobachterverstärkung) gegeben, und eine positive definite symmetrische Matrix P, Q und eine positive definite Matrix Θ, welche die folgende Riccati-Ungleichung (132) für den Entwurf eines Reglers erfüllen, sind gegeben.
2) Darüber hinaus, falls die nichtlinearen Gewichte a₁(x, x^), a₂(x, x^) die durch die folgenden Gleichungen (134) und (135) definierte Einsch 65856 00070 552 001000280000000200012000285916574500040 0002019943112 00004 65737ränkungsbedingung erfül len, ist eines der durch die nachfolgende Gleichung (136) definierten Regelgesetze durch die nachfolgenden Gleichun gen (137) und (138) gegeben.

Dies vorausgesetzt, wird die Beobachterverstärkung L(u) folgendermaßen dargestellt.

L(u) = -QC₂ ^TΘ^TΘ-uQD₂₂₀ ^TΘ^TΘ = L₁ + uL₂ (139)

In der Gleichung (139) sind L₁, L₂ durch die folgenden Gleichungen (140) und (141) dargestellt.

L₁ = -QC₂ ^TΘ^TΘ (140)

L₂ = -QD₂₂₀ ^TΘ^TΘ (141)

Der Faktor Θ ist eine konstante definite Matrix unter Vorhandensein von Θ^-1, und der Beobachter kann durch den Faktor Θ eingestellt werden. Auf ähnliche Weise kann in dem Zustandsrückführungs-Regelgesetz die Verstärkung L des Reglers durch den Faktor d₁₂₂ eingestellt werden.

Hierbei sind die nichtlinearen Gewichte a₁(x,x^), a₂(x,x^), welche die Formeln (134) und (135) erfüllen, fol gendermaßen ausgedrückt.

In den Gleichungen (142) und (143) ist m₁(x,x^) eine geeignete positive definite Funktion, und ε ist eine posi tive Konstante, die als ε < 1, ε γ₂ ² < 1 definiert ist. Somit wird die positive definite symmetrische Lösung P durch den Computer 20 berechnet. Unter Verwendung der Glei chungen (142) und (143) werden die vorausgegangenen Glei chungen (137) und (138) in die folgenden Gleichungen (144) und (145) überführt.

In diesem Fall wird die positive definite symmetrische Lösung P auf einfache Weise unter Verwendung einer herkömm lichen Software erhalten, ähnlich wie bei dem Zustandsrück führungs-Regelsystem. Mit diesem Verfahren können eine geschätzte Zustandsgröße x'^ und das Regelgesetz u = k(y) ebenfalls auf einfache Weise abgeleitet werden.

c3-2) Praktische Ausführungsform eines Dämpfungs kraft-Regelsystems in einem Radfahrzeug auf der Grundlage des Regelgesetzes vom dritten Typ

Bei dieser Ausführungsform besitzt ein Dämpfungskraft- Regelsystem auf der Grundlage des Regelgesetzes vom dritten Typ den gleichen Aufbau wie das Regelsystem auf der Grund lage des Regelgesetzes vom zweiten Typ.

Beim Betrieb des Regelsystems wiederholt der Computer 20 die Durchführung des Regelprogramms von Fig. 10 nach jedem Ablauf der vorgegebenen kurzen Zeit. Nach der Verar beitung bei 102a und 104a berechnet der Computer 20 eine geschätzte Zustandsgröße x'^ und einen Regeleingang u auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (146) und (147).

In den Gleichungen (146) und (147) sind A, C₂, B₂₀, D₂₂₀, γ₂, m₁(x, x^), C₁₁, d₁₂₂, P, C₁₂ die gleichen wie im Regelsystem vom zweiten Typ, und L, L₁, L₂ sind jeweils eine Verstärkung, die durch die vorausgegangenen Gleichun gen (139) bis (141) definiert ist. Darüber hinaus steht der Wert y für die durch die Verarbeitung in Schritt 104a berechnete Geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse.

Nach der Verarbeitung in Schritt 110a berechnet der Computer 20 einen Gesamt-Soll-Dämpfungskoeffizienten C und eine Soll-Dämpfungskraft F des Dämpfers 14 durch die Verar beitung in Schritt 112 und 118. Somit bestimmt der Computer 20 den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a zum Erzeugen der Soll-Dämpfungskraft F, und der Dämpfer 14 wird auf ein fache Weise eingestellt, um die Soll-Dämpfungskraft F ohne Erfassung des Relativverschiebungsbetrags x_pw-x_pb wie im Regelsystem vom zweiten Typ zu erzeugen.

d. Dritte Ausführungsform d1. Entwurf eines nichtlinearen H_∞-Regelsystems auf Grundlage des Kalman-Filters

Ein Ausgangsrückführungs-System mit einem Kalman- Filter, das in einem Beobachter verwendet wird, wird in einem Zustand entworfen, in dem die bilinearen Faktoren B_p2(x_p), D_p2(x_p) bekannt sind. Bei dieser Ausführungsform stehen gleiche Bezugszeichen wie in der zweiten Ausfüh rungsform für die gleichen Faktoren wie die in der zweiten Ausführungsform, und die Koeffizienten und Variablen bezüg lich einer Regelstrecke sind mit dem Suffix "p" versehen. Der Zustandsraum des Federungsmechanismus ist durch die folgenden Gleichungen (148) und (149) ausgedrückt.

x_p' = A_px_p + B_p1w₁ + B_p2(x_p)u (148)

y_p = C_px_p + D_p1w₂ + D_p2(x_p)u (149)

In dem Fall, daß D_p1 als d_p1 = I definiert ist, ist das Kalman-Filter in dem Fall von t → ∞ durch die folgende Gleichung dargestellt.

x_o' = A_px_o + B_p2u + K(C_px_o +D_p2(x_p)u-y) (150)

Dies vorausgesetzt, sind x_o, x_o' jeweils eine geschätz te Zustandsgröße in dem Kalman-Filter. Die Verstärkung des Kalman-Filters ist durch die folgende Gleichung (151) defi niert.

K = -ΣC_p ^TW^-1 (151)

Hierbei ist die geschätzte Fehlerkovarianz Σ eine positive symmetrische Lösung der folgenden Riccati-Glei chung (152).

A_pΣ + SA_p ^T + B_p1VB_p1 ^T-ΣC_p ^TW^-1C_pΣ = 0 (152)

Hierbei ist V eine Kovarianzmatrix von w₁, und W eine Kovarianzmatrix von w₂.

In Fig. 1 ist ein Blockdiagramm einer verallgemeinerten Regelstrecke des Systems dargestellt, in der eine mit einem Frequenzgewicht W_s(s) multiplizierte geschätzte Zustands größe x_o und ein mit einem Frequenzgewicht W_u(s) multipli zierter Regeleingang u als ein Bewertungsausgang z verwen det werden. Das heißt, das Kalman-Filter wird als ein Detektor derart verwendet, daß der Ausgang des Kalman-Fil ters in dem Regelsystem abnimmt. Obgleich das Regelsystem sich in diesem Punkt von der ersten und der zweiten Ausfüh rungsform unterscheidet, können die gleichen Leistungsmerk male wie in der ersten und in der zweiten Ausführungsform erhalten werden, falls die Zustandsschätzung auf geeignete Weise durchgeführt wird. Der Zustandsraum des in Fig. 11 gezeigten Regelsystems ist folgendermaßen ausgedrückt.

x_p' = A_px_p + B_p1w₁ + B_p2(x_p)u (153)

x_o' = A_px_o + B_p2(x_p)u + L(C₂x_o + D_p2(x_p)u-y) (154)

y = C_px_p + D_p1w₂ + D_p2(x_p)u (155)

x_w' = A_wx_w + B_wC_sx_o (156)

z₁ = a₁(x_p,x_o,x_w,x_u) (C_wx_w + D_wC_sx_o) (157)

x_u' = A_ux_u + B_uu (158)

z₂ = a₂(x_p,x_o,x_w,x_u)(C_ux_u + D_uu) (159)

Dies vorausgesetzt, ist x_p eine Zustandsgröße des Systems, die Gleichung (153) ist ein Ausdruck des Zustands raums des Systems, x_o ist eine geschätzte Zustandsgröße, die Gleichung (154) ist ein Ausdruck des Zustandsraums des Beobachters, der Wert y ist ein gemessener Ausgang, und der Wert x_w ist ein Zustand des Frequenzgewichts. Die Bewer tungsausgänge z₁, z₂ werden mit einem nachfolgend zu ent werfenden nichtlinearen Gewicht multipliziert.

In dem Regelsystem ist ein Regelgesetz u = k(x_o) für die Regelung eines Zustands des Beobachters entworfen, in dem ein Regelsystem mit geschlossenem Kreis im internen Exponenten stabil ist und eine L₂-Verstärkung von w bis z weniger als eine positive Konstante γ beträgt. Dieses Regelsystem ist charakterisiert durch einen Eingang x_o an das Frequenzgewicht W_s(s), wie in der folgenden Gleichung (160) dargestellt ist.

In dem Fall, daß eine Fehlergröße durch die folgende Gleichung (161) definiert ist, ist ein Fehlersystem durch die folgenden Gleichungen (162) und (163) ausgedrückt.

x_e = x_p-x_o (161)

x_e' = (A_p + LC_p)x_e + B_p1w₁ + LD_pw₂ (162)

y_e = y-C_px_o-D_p2(x_p)u = C_px_e + D_p1w₂ (163)

Die Gleichungen (162) und (163) werden in die folgenden Gleichungen (164) und (165) überführt durch Multiplizieren des Faktors y mit einer konstanten Matrix (einer Skalie rungsmatrix) einschließlich einer inversen Matrix.

x_pe' = (A_p + LC_p)x_pe + B_p1w₁ + LD_pw₂ (164)

y_e ^- = ΘC_px_e + ΘD_p1w₂ (165)

Für das konvertierte Fehlersystem wird eine Beobachter verstärkung L derart entworfen, daß eine L₂-Verstärkung von einem externen Störgrößeneingang w = [w₁ ^Tw₂ ^T] bis y_e ^- unter Vorhandensein einer positiven Konstante γ₁ zu γ₁(∥ y_e ^-∥₂ ≦ γ₁ ∥ w ∥₂) wird.

Falls γ₁ eine positive Konstante ist, die γI-D_p1 ^TΘ^TΘ D_p1 < 0 erfüllt, ist die Verstärkung L von ∥ y_e ^- ∥₂ ≦ γ₁ ∥ w ∥₂ durch die folgende Gleichung (166) dargestellt.

L = -QC_p ^TΘ^TΘ (166)

Dies vorausgesetzt, ist Q eine positive definite symme trische Matrix, welche die folgende Riccati-Gleichung (167) erfüllt.

In diesem Fall ist anzumerken, daß die Riccati-Glei chung (167) eine Größenordnung der Regelstrecke ist, die kleiner als diejenige der verallgemeinerten Regelstrecken in der ersten und in der zweiten Ausführungsform ist.

Daraufhin wird die Gleichung (154) bezüglich der Regel strecke folgendermaßen umgeschrieben.

x_o' = Ax_o + B₂(x_p)u + L(C₂x_o + D_p2(x_p)u-y = Ax_o +B₂(x_p)u + LΘ^-1y_e ^~ (168)

Unter Verwendung eines durch die Gleichung (168) darge stellten Beobachters wird ein Regler derart entworfen, daß eine L₂-Verstärkung von einem Beobachterfehler y_e^ bis zu einem Bewertungsausgang z unter Vorhandensein einer positi ven Konstante γ₂ geringer als γ₂ (∥ z ∥₂ < γ₂ ∥ y_e ^- ∥₂) wird. Falls der Beobachter hier verwendet wird, um eine verallge meinerte Regelstrecke in Übereinstimmung mit einer variablen Zustandsgröße x_w, x_u zur Verfügung zu stellen, ist der Zustandsraum der Regelstrecke durch die folgenden Gleichungen (169) bis (171) ausgedrückt.

x_k' = Ax_k + B₂(x_p)u + L₁Θ^-1y_e ^- (169)

z₁ = a₁(x_p,x_k)C₁₁x_k (170)

z₂ = a₂(x_p,x_k)C₁₂x_k + a₂(x_p,x_k)D₁₂u (171)

Dies vorausgesetzt, sind jede variable Matrix und kon stante Matrix in den Gleichungen (169) bis (171) durch die folgenden Gleichungen (172) bis (179) dargestellt.

Die oben definierte Zustandsgröße x_k enthält keine Zustandsgröße x_p.

Falls D₁₂ ^-1 existiert, kann eine positive definite sym metrische Lösung P der folgenden Riccati-Ongleichung (180) erhalten werden. Wenn die nichtlinearen Gewichte a₁(x_p,x_k), a₂(x_p,x_k) die folgende Gleichung (181) erfüllen, ist der Regler durch die folgende Gleichung (182) gegeben.

Somit ist es möglich, einen Beobachter und einen Regler zu entwerfen, wobei die folgenden Gleichungen (183) und (184) erfüllt sind.

∥ y_e ^- ∥₂ ≦ γ₁ ∥ w ∥₂ (183)

∥ z ∥₂ ≦ γ₂ ∥ y_e ^- ∥₂ (184)

Aus den oben genannten Umständen ergibt sich, daß posi tive definite symmetrische Matrizen existieren, die jeweils die folgende Riccati-Gleichung (185) und Ungleichung (186) erfüllen.

Falls die nichtlinearen Gewichte a₁(x_p,x_k), a₂(x_p,x_k) eine durch die folgende Gleichung (187) definierte Ein schränkungsbedingung erfüllen, ist ein durch die folgende Ungleichung (188) definiertes Regelungsgesetz durch die folgenden Gleichungen (189) und (190) gegeben.

Bei einem Vergleich der Riccati-Gleichung (152) für den Entwurf des Kalman-Filters mit der Riccati-Gleichung (167) fallen die positiven definite symmetrischen Lösungen S und Q der beiden Gleichungen zusammen, wenn die Kovarianzmatri zen V, W durch die folgenden Gleichungen (191) und (192) definiert sind.

Wenn Θ, γ₁, welche die Gleichungen (191) und (192) erfüllen, unter Verwendung der Kovarianzmatrizen V, W gewählt werden, fällt ein durch die folgende Gleichung (193) dargestellter Beobachter mit dem Kalman-Filter zusam men.

x_o' = Ax_o + B₂(x_p)u + L(C_2xo + D_p2(x_p)u-y (193)

Die folgenden Gleichungen (194) und (195) stellen die nichtlinearen Gewichte a₁(x_p,x_k), a₂(x_p,x_k) dar, welche die durch die Gleichung (187) definierte einschränkende Regelung erfüllen.

In den Gleichungen (194) und (195) ist m₁(x_p, x_k) eine geeignete positive definite Funktion. Somit wird die posi tive definite symmetrische Lösung P durch den Computer 20 berechnet. Unter Verwendung der Gleichungen (194) und (195) werden die vorausgegangenen Gleichungen (189) und (190) in die folgenden Gleichungen (196) und (197) überführt.

x_k' = (A + L₁C₂)x_k + (B₂(x_p) + L₁D_p2(x_p))u-L₁y (196)

u = -D₁₂ ^-1((1 + m₁(x_p,x_k)x_k ^TC₁₁ ^TC₁₁x_k)xD₁₂ ^-TB₂ ^T(x_p)P + C₁₂)x_k (197)

Infolgedessen wird die positive definite symmetrische Lösung P auf einfache Weise unter Verwendung einer herkömm lichen Software gefunden, ähnlich wie bei dem Zustandsrück führungs-Regelsystem, und die Zustandsgröße x' und das Regelgesetz u = k(y) werden ebenfalls auf einfache Weise abgeleitet.

d2. Praktische Ausführungsform eines Dämpfungs kraft-Regelsystems in einem Radfahrzeug auf der Grundlage des Regelgesetzes auf der Basis des Kalman-Filters

Bei dieser praktischen Ausführungsform ist das Dämp fungskraft-Regelsystem auf die gleiche Weise entworfen wie im Regelsystem vom ersten Typ in der vorausgegangenen zwei ten Ausführungsform.

Entsprechend dem Regelsystem vom ersten Typ der zweiten Ausführungsform wiederholt der Computer 20 die Ausführung des Regelprogramms von Fig. 10 bei jedem Ablauf der kurzen Zeitspanne. In Schritt 110a des Programms berechnet der Computer 20 eine Zustandsgröße x' und einen Regeleingang u auf der Grundlage der folgenden Gleichungen (198) und (199).

x_k' = (A + L₁C₂)x_k + (B₂(x_p) + L₁D_p2(x_p))u-L₁y (198)

u = -D₁₂ ^-1((1 + m₁(x_p,x_k)x_k ^TC₁₁ ^TC₁₁x_k)xD₁₂ ^-TB₂ ^T(x_p)P + C₁₂)x_k (199)

In der Gleichung (198) ist A eine durch die Gleichungen (173), (160), (5), (22) bestimmte konstante Matrix, die vorausgehend im Computer 20 gespeichert ist. L₁ ist eine durch die Gleichungen (175), (166), (167) definierte kon stante Matrix, die vorausgehend im Computer 20 gespeichert ist, wobei die konstante Matrix L₁ eine Beobachterverstär kung ist, die durch die positive definite symmetrische Matrix Q, die konstante Matrix C_p, die durch die Gleichun gen (14), (86) bestimmte konstante Matrix C₂ und die posi tive definite Matrix Θ bestimmt ist. B₂(x_p) ist eine durch die Gleichungen (174), (7), (22) bestimmte konstante Matrix, die im Computer 20 gespeichert ist. D_p2(x_p) ist eine durch die Gleichung (13) bestimmte konstante Matrix, und die Größe y ist eine meßbare Größe, die für einen durch Verarbeitung in Schritt 102a eingegebenen Relativverschie bungsbetrag x_pw-x_pb und eine durch den Computer 20 in Schritt 104a berechnete Geschwindigkeit x_pb' der gefederten Masse steht.

In der Gleichung (199) ist D₁₂ eine durch die Gleichung (179) definierte und in der Gleichung (23) bestimmte Koef fizientenmatrix bezüglich des Frequenzgewichts W_u(s), wobei diese Matrix D₁₂ vorausgehend im Computer 20 gespeichert ist. Der Faktor m₁(x_p,x_k) ist eine geeignete positive kon stante Funktion, und ein Algorithmus bezüglich der konstan ten Funktion ist vorausgehend im Computer 20 gespeichert. Die positive konstante Funktion m₁(x_p,x_k) kann als eine positive Konstante definiert werden, beispielsweise "1,0". Der Faktor C₁₁ ist durch die Gleichung (177) bestimmt und definiert durch eine Koeffizientenmatrix C_w, D_w, C_s bezüg lich des durch die Gleichung (160) bestimmten Frequenz gewichts W_s(s), wobei dieser Faktor C11 als eine konstante Matrix im Computer 20 gespeichert ist. Der Faktor B₂(x_p) ist eine durch die Gleichungen (174), (7), (22) bestimmte konstante Matrix, und der Faktor P ist eine positive defi nite symmetrische Lösung, welche die Gleichung (186) erfüllt, wobei dieser Faktor P vorausgehend als eine kon stante Matrix im Computer 20 gespeichert ist. Der Faktor C₁₂ ist durch die Gleichung (178) definiert und voraus gehend im Computer 20 gespeichert als eine konstante Matrix einschließlich einer Koeffizientenmatrix C_u bezüglich des durch die vorausgegangene Gleichung (23) bestimmten Fre quenzgewichts W_u(s)x.

Nach der Verarbeitung in Schritt 110a berechnet der Computer 20 einen Gesamt-Soll-Dämpfungskoeffizienten C und eine Soll-Dämpfungskraft F durch Verarbeitung in Schritt 112 bis 118 auf die gleiche Weise wie im Regelsystem vom ersten Typ der ersten und der zweiten Ausführungsform. Der Computer 20 bestimmt daraufhin den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a zum Erzeugen der Soll-Dämpfungskraft F. Infolgedessen kann der gleiche Effekt wie im Regelsystem vom ersten Typ der zweiten Ausführungsform erwartet werden.

e. Modifikationen

Obgleich bei jedem Regler der vorausgegangenen Ausführungsformen der lineare Dämpfungskoeffizient und das Frequenzgewicht festgelegt sind, kann der lineare Dämp fungskoeffizient oder das Frequenzgewicht des Reglers gemäß einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs oder der Masse des gefederten Masseelements derart variiert werden, daß ange strebte Leistungsmerkmale des Fahrzeugs erfüllt werden. Im nachfolgenden sind verschiedene Arten von Modifikationen der vorausgegangenen Ausführungsformen beschrieben.

e1. Erste Modifikation

Es folgt eine Beschreibung einer ersten Modifikation der ersten Ausführungsform, bei der der lineare Dämpfungs koeffizient des Reglers in Abhängigkeit von einer Fahrge schwindigkeit des Fahrzeugs variiert wird. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Computer 20 bei dieser Modifikation wie in der ersten Ausführungsform mit dem Reifenverschie bungsbetrag-Sensor 23, dem Wegsensor 24, dem Sensor 25 für die Beschleunigung der gefederten Masse und dem Sensor 26 für die Beschleunigung der ungefederten Masse und darüber hinaus mit einem Geschwindigkeits-Sensor 27 zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs verbunden. Der Com puter 20 ist so angeordnet, daß er ein Programm von Fig. 12 ausführt, das die Verarbeitung in Schritt 112 und 114 von Fig. 7 ersetzt.

Nach dem Berechnen eines Regeleingangs u, einer variablen Zustandsgröße x_u eines Frequenzgewichts bezüglich des Regeleingangs u und einer erweiterten Zustandsgröße x durch Verarbeitung in Schritt 110, gezeigt in Fig. 7, gibt der Computer 20 in Schritt 202, gezeigt in Fig. 12, ein Erfassungssignal ein, das die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs angibt, und erneuert in Schritt 204 einen durch vorherige Verarbeitung des Programms bestimmten alten linearen Dämpfungskoeffizienten C_so auf einen neuen linea ren Dämpfungskoeffizient C_sn. Die Dämpfungskoeffizienten C_so, C_sn entsprechen dem linearen Dämpfungskoeffizienten C_s in der ersten Ausführungsform und werden gemäß der Fahr geschwindigkeit V des Fahrzeugs variiert.

Nach der Verarbeitung in Schritt 204 liest der Computer 20 in Schritt 206 einen linearen Dämpfungskoeffizienten C_s, der der Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs entspricht, aus einer darin gespeicherten Fahrzeuggeschwindigkeit/linearer Dämpfungskoeffizient-Tabelle aus und stellt den linearen Koeffizienten C_s als einen neuen linearen Dämpfungskoeffi zienten C_sn ein. Die Fahrzeuggeschwindigkeit/linearer Dämp fungskoeffizient-Tabelle ist so gebildet, daß sie den linearen Dämpfungskoeffizienten C_s im Verhältnis zu einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit V bei mehreren Geschwindigkeitsbereichen wie etwa einem unteren Geschwin digkeitsbereich von 0 km/h bis 40 km/h, einem mittleren Geschwindigkeitsbereich von 40 km/h bis 80 km/h bzw. einem oberen Geschwindigkeitsbereich von mehr als 80 km/h dar stellt.

Im darauffolgenden Schritt 208 bestimmt der Computer 20, ob der neue lineare Dämpfungskoeffizient Csn mit dem alten linearen Dämpfungskoeffizienten C_sn zusammenfällt (ob die Fahrzeuggeschwindigkeit im gleichen Geschwindigkeits bereich wie ein vorheriger Geschwindigkeitsbereich liegt). Falls die Antwort in Schritt 208 "Ja" ist, veranlaßt der Computer 20 das Programm, zu Schritt 112a und 114 weiterzu gehen. In Schritt 112a berechnet der Computer 20 einen Gesamt-Soll-Dämpfungskoeffizienten C auf der Grundlage der folgenden Gleichung (200), in der der lineare Dämpfungs koeffizient C_s, der durch Verarbeitung in Schritt 112 in der ersten Ausführungsform bestimmt wurde, durch den neuen linearen Dämpfungskoeffizienten C_sn ersetzt ist.

C = C_sn + C_v = C_sn + u (200)

In Schritt 114 berechnet der Computer 20 eine Soll- Dämpfungskraft F auf der Grundlage der folgenden Gleichung (201) mittels der gleichen Verarbeitung wie in der ersten Ausführungsform.

F = C (x_pw'-x_pb') (201)

Nach der Verarbeitung in Schritt 114 geht das Regelprogramm zu Schritt 116 von Fig. 7 weiter, wo der Computer 20 den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a bestimmt zum Erzeugen der Soll-Dämpfungskraft F.

Falls die Antwort in Schritt 208 "Nein" ist, veranlaßt der Computer das Programm, zu Schritt 210 bis 222 weiterzu gehen. In Schritt 210, 212 berechnet der Computer 20 eine neue Soll-Dämpfungskraft F_n auf der Grundlage der Gleichun gen (200) und (201). Im darauffolgenden Schritt 214 berech net der Computer 20 einen Gesamt-Soll-Dämpfungskoeffizien ten C des Dämpfers 14 auf der Grundlage der folgenden Glei chung (202), in der der alte lineare Dämpfungskoeffizient C_so in Schritt 210 durch den neuen linearen Dämpfungskoef fizienten C_sn ersetzt wird.

C = C_so + C_v = C_so + u (202)

In Schritt 216 berechnet der Computer 20 eine alte Soll-Dämpfungskraft F_o unter Verwendung des alten linearen Dämpfungskoeffizienten C_so auf der Grundlage der Gleichung (201) wie bei der Verarbeitung in Schritt 114, 212.

Daraufhin bestimmt der Computer 20 in Schritt 218, ob ein Absolutwert |F_n-F_o| einer Differenz der neuen Soll- Dämpfungskraft F_n und der alten Soll-Dämpfungskraft F_o unter einem vorgegebenen Wert ΔF liegt. Falls die Antwort in Schritt 218 "Ja" ist, stellt der Computer 20 die neue Soll-Dämpfungskraft F_n in Schritt 220 als eine Soll-Dämp fungskraft F ein. Falls die Antwort in Schritt 218 "Nein" ist, stellt der Computer 20 die alte Soll-Dämpfungskraft F_o in Schritt 222 als eine Soll-Dämpfungskraft F ein. Nach der Verarbeitung in Schritt 220 oder 222 veranlaßt der Computer das Programm, zu Schritt 116 von Fig. 7 in der ersten Aus führungsform weiterzugehen. Somit bestimmt der Computer 20 den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a in Schritt 118 zum Erzeugen der Soll-Dämpfungskraft F.

Aus der obenstehenden Beschreibung geht hervor, daß bei der ersten Modifikation der lineare Dämpfungskoeffizient des Dämpfers 14 oder des Reglers in der ersten Ausführungs form in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V durch Verarbeitung in Schritt 202-220 umgeschaltet wird, um die Wahrnehmungscharakteristiken bei einem angestrebten Verhalten des Fahrzeugs zu verbessern. Darüber hinaus wird, falls der Soll-Dämpfungskraft F durch Umschalten des linea ren Dämpfungskoeffizienten oder des Reglers stark variiert, die Soll-Dämpfungskraft F auf der Grundlage des vorherigen linearen Dämpfungskoeffizienten ohne Veränderung des linea ren Dämpfungskoeffizienten bestimmt. Dies dient dem Zweck, eine Diskontinuität der Soll-Dämpfungskraft F zu eliminie ren.

e2. Zweite Modifikation

Es folgt eine Beschreibung einer zweiten Modifikation der ersten Ausführungsform, bei der das Frequenzgewicht des Reglers in Abhängigkeit von einer Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs variiert wird. Wie in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Computer 20 bei dieser Modifikation wie in der ersten Aus führungsform mit dem Reifenverschiebungsbetrag-Sensor 23, dem Wegsensor 24, dem Sensor 25 für die Beschleunigung der gefederten Masse und dem Sensor 26 für die Beschleunigung der ungefederten Masse verbunden und des weiteren wie in der ersten Modifikation mit einem Geschwindigkeits-Sensor 27 zum Erfassen einer Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs verbunden. Der Computer 20 ist so angeordnet, daß er ein Programm von Fig. 13 ausführt, das die Verarbeitung in Schritt 106 von 114 von Fig. 7 ersetzt.

Nach dem Durchführen der Verarbeitung in Schritt 108 von Fig. 7 in der ersten Ausführungsform gibt der Computer 20 in Schritt 230 ein Erfassungssignal ein, das die Fahr geschwindigkeit V des Fahrzeugs angibt, und erneuert in Schritt 232 die alten Koeffizientenmatrizen A_wo, B_wo, C_wo, D_wo, A_uo, B_uo, C_uo, D_uo bezüglich der Frequenzgewichte W_s(s), W_u(s) zu neuen Koeffizientenmatrizen A_wn, B_wn, C_wn, D_wn, A_un, B_un, C_un, D_un. Die alten und die neuen Koeffizien tenmatrizen entsprechen den Koeffizientenmatrizen A_w, B_w, C_w, D_w, A_u, B_u, C_u, D_u bezüglich der Frequenzgewichte W_s(s), W_u(s) in der ersten Ausführungsform und werden gemäß der Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs variiert. Die alten Koeffizientenmatrizen werden durch vorausgegangene Verar beitung des Programms bestimmt, und die neuen Koeffizien tenmatrizen werden durch aktuelle Verarbeitung des Pro gramms neu bestimmt.

Nach der Verarbeitung in Schritt 232 liest der Computer 20 in Schritt 234 die Koeffizientenmatrizen A_w, B_w, C_w, D_w, A_u, B_u, C_u, D_u in Bezug auf die Fahrgeschwindigkeit V des Fahrzeugs aus einer darin gespeicherten Fahrzeuggeschwin digkeit/Koeffizientenmatrix-Tabelle aus und stellt die Koeffizientenmatrizen als neue Koeffizientenmatrizen A_wn, B_wn, C_wn, D_wn, A_un, B_un, C_un, D_un ein. Die Fahrzeuggeschwin digkeit/Koeffizientenmatrix-Tabelle ist so ausgebildet, daß sie die Koeffizientenmatrizen A_w, B_w, C_w, D_w, A_u, B_u, C_u, D_u gemäß einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit V bestimmt, so daß sich jede Charakteristik der in Fig. 3(A) bis 3(D) gezeigten Frequenzgewichte in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit V verändert, insbesondere jede Ver stärkung gemäß einer Erhöhung der Fahrzeuggeschwindigkeit V zunimmt.

Im darauffolgenden Schritt 236 bestimmt der Computer 20, ob sich die Fahrzeuggeschwindigkeit V von dem vorheri gen Geschwindigkeitsbereich verändert hat (ob sich die neuen Koeffizientenmatrizen, bestimmt durch Verarbeitung in Schritt 234, von den alten, durch Verarbeitung in Schritt 232 bestimmten Koeffizientenmatrizen verschieden sind). Falls die Antwort in Schritt 236 "Nein" ist, geht das Pro gramm weiter zu Schritt 238, wo der Computer 20 eine Soll- Dämpfungskraft F auf der Grundlage der neuen Koeffizienten matrizen A_wn, B_wn, C_wn, D_wn, A_un, B_un, C_un, D_un wie bei der Verarbeitung in Schritt 106 bis 114 in der ersten Ausfüh rungsform berechnet. Nach der Verarbeitung in Schritt 238 geht das Programm weiter zu Schritt 116 von Fig. 7 wie in der ersten Ausführungsform, um den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a für den Erhalt der berechneten Soll-Dämp fungskraft F zu bestimmen.

Falls die Antwort in Schritt 236 "Ja" ist, berechnet der Computer 20 in Schritt 240 eine Soll-Dämpfungskraft F auf der Grundlage der neuen Koeffizientenmatrizen A_wn, B_wn, C_wn, D_wn, A_un, B_un, C_un, D_un durch die selbe Verarbeitung wie die Verarbeitung in Schritt 238 und stellt die berechnete Soll-Dämpfungskraft F als eine neue Soll-Dämpfungskraft F_n ein. Im darauffolgenden Schritt 242 berechnet der Computer 20 eine Soll-Dämpfungskraft F auf der Grundlage der alten Koeffizientenmatrizen A_wo, B_wo, C_wo, D_wo, A_uo, B_uo, C_uo, D_uo durch die gleiche Verarbeitung wie die Verarbeitung in Schritt 106 bis 114 in der ersten Ausführungsform und stellt die berechnete Soll-Dämpfungskraft F als eine alte Soll-Dämpfungskraft F_n ein.

Daraufhin bestimmt der Computer 20 in Schritt 244, ob ein Absolutwert |F_n-F_o| einer Differenz der neuen Soll- Dämpfungskraft F_n und der alten Soll-Dämpfungskraft F_o unter einem vorgegebenen geringen Wert ΔF liegt. Falls die Antwort in Schritt 244 "Ja" ist, stellt der Computer 20 in Schritt 246 die neue Soll-Dämpfungskraft F_n als die Soll- Dämpfungskraft F ein. Falls die Antwort in Schritt 244 "Nein" ist, stellt der Computer 20 in Schritt 248 die alte Soll-Dämpfungskraft F_o als die Soll-Dämpfungskraft F ein. Nach der Verarbeitung in Schritt 244-248 veranlaßt der Computer das Programm, zu Schritt 116 von Fig. 7 in der ersten Ausführungsform weiterzugehen. Somit bestimmt der Computer 20 den Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a in Schritt 118 zum Erzeugen der Soll-Dämpfungskraft F.

Aus der obenstehenden Beschreibung ergibt sich, daß bei der zweiten Modifikation die Koeffizientenmatrizen A_w, B_w, C_w, D_w, A_u, B_u, C_u, D_u (bzw. der Regler) bezüglich der Fre quenzgewichte W_s(s), W_u(s) in Abhängigkeit von der Fahr zeuggeschwindigkeit durch Verarbeitung in Schritt 230-248 umgeschaltet werden. Falls die Soll-Dämpfungskraft F durch Umschalten der Koeffizientenmatrizen stark variiert wird, wird die Soll-Dämpfungskraft F durch die vorherigen Koeffi zientenmatrizen ohne eine Änderung der Koeffizientenmatri zen bestimmt. Dies dient dem Zweck, eine Diskontinuität des Soll-Dämpfungskoeffizienten F zu eliminieren.

Obgleich bei der vorausgegangenen ersten und zweiten Modifikation entweder der lineare Dämpfungskoeffizient oder das Frequenzgewicht in Abhängigkeit von der Fahrzeug geschwindigkeit variiert wird, können sowohl der lineare Dämpfungskoeffizient als auch das Frequenzgewicht in Abhän gigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert werden. In einem solchen Fall ist das Programm der Fig. 12 und 13 so angeordnet, daß es sowohl den linearen Dämpfungskoeffizien ten als auch das Frequenzgewicht in Abhängigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit ändert.

Obgleich bei der vorausgegangenen ersten und zweiten Modifikation der Regler (der lineare Dämpfungskoeffizient oder das Frequenzgewicht) in Abhängigkeit von der Fahrzeug geschwindigkeit oder der Masse des gefederten Masseelements umgeschaltet wird, kann der Regler gemäß einer Veränderung einer Zustandsgröße des Fahrzeugs wie etwa Nicken, Wanken oder dergleichen des Fahrzeugs umgeschaltet werden. In die sem Fall ist der Computer 20 mit einem Sensor zum Erfassen der Zustandsgröße des Fahrzeugs verbunden, um somit den Regler (den linearen Dämpfungskoeffizienten oder das Fre quenzgewicht) in Abhängigkeit von der erfaßten Zustands größe umzuschalten. In einem solchen Fall ist es bevorzugt, wenn eine Variationsbreite der Soll-Dämpfungskraft einge schränkt wird, falls die berechnete Soll-Dämpfungskraft durch Umschalten des Reglers stark variiert wird.

e3. Dritte Modifikation

Es folgt eine Beschreibung einer dritten Modifikation der ersten Ausführungsform, bei der der lineare Dämpfungs koeffizient oder das Frequenzgewicht in Abhängigkeit von der Masse des gefederten Masseelements variiert wird. Wie durch eine gestrichelte Linie in Fig. 6 gezeigt ist, ist der Computer 20 anstelle des Fahrzeuggeschwindigkeits- Sensors 27 mit einem Sensor 28 für die gefederte Masse ver bunden. Der Sensor 28 für die gefederte Masse hat die Form eines Lastsensors zum Erfassen einer Masse M_b des gefeder ten Masseelements (des Fahrzeugaufbaus) 10, der zwischen dem gefederten Masseelement 10 und dem ungefederten Masse element 11 des Fahrzeugs angeordnet ist, um ein Erfassungs signal, das die erfaßte Masse M_b angibt, an den Computer 20 zu liefern.

Bei dieser Modifikation ist ein Abschnitt des in Fig. 7 gezeigten Regelprogramms gemäß der Darstellung von Fig. 12 modifiziert. Als Schritt 202 von Fig. 12 gibt der Computer 20 anstelle der Fahrzeuggeschwindigkeit V ein Erfassungs signal ein, das die Masse M_b des gefederten Masseelements 10 ausgehend vom Sensor 28 für die gefederte Masse angibt. Im darauffolgenden Schritt 206 liest der Computer 20 einen linearen Dämpfungskoeffizienten C_s, der der Masse M_b des gefederten Masseelements 10 entspricht, aus einer darin gespeicherten Masse des gefederten Masseelements/linearer Dämpfungskoeffizient-Tabelle aus und stellt den linearen Dämpfungskoeffizienten C_s als einen neuen linearen Dämp fungskoeffizienten C_sn ein. Die Masse des gefederten Masse elements/linearer Dämpfungskoeffizient-Tabelle ist so aus gebildet, daß der lineare Dämpfungskoeffizient C_s im Ver hältnis zu einer Zunahme der Masse M_b des gefederten Mas seelements jeweils in mehreren Schritten bestimmt wird, deren Reihenfolge in Abhängigkeit von der Zunahme der Masse M_b bestimmt wird. Darüber hinaus kann die erfaßte Masse M_b des gefederten Masseelements 10 für die Berechnung der Variablen B₂(x) und u verwendet werden.

Bei der dritten Modifikation wird der lineare Dämp fungskoeffizient des Dämpfers 14 in Abhängigkeit von der Masse M_b des gefederten Masseelements durch Verarbeitung in Schritt 202, 206, 210, 212 und 220 umgeschaltet. Dies dient dem Zweck, Wahrnehmungscharakteristiken eines angestrebten Verhaltens des Fahrzeugs zu verbessern. Falls die Soll- Dämpfungskraft F durch Umschalten des Reglers oder des linearen Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers 14 infolge der Verarbeitung in Schritt 202-220 stark variiert wird, wird die Soll-Dämpfungskraft F ohne Veränderung des linearen Dämpfungskoeffizienten auf der Grundlage des vorherigen linearen Dämpfungskoeffizient bestimmt. Dies dient dem Zweck, eine Diskontinuität der Soll-Dämpfungskraft F und ein Gefühl eines Mißverhältnisses bei der Regelung der Dämpfungskraft zu eliminieren.

In dem Fall, daß das Frequenzgewicht des Reglers in Abhängigkeit von der Masse des gefederten Masseelements eingestellt wird, wird ein Abschnitt des Regelprogramms von Fig. 7 gemäß der Darstellung in Fig. 13 modifiziert. In Schritt 230 von Fig. 13 gibt der Computer 20 ein Erfas sungssignal ein, das anstelle der Fahrzeuggeschwindigkeit V die Masse M_b des gefederten Masseelements 10 angibt. Im darauffolgenden Schritt 234 liest der Computer 20 die Koef fizientenmatrizen A_w, B_w, C_w, D_w, A_u, B_u, C_u, D_u, die der Masse M_b des gefederten Masseelements entsprechen, aus einer darin gespeicherten Masse des gefederten Masse elements/Koeffizientenmatrix-Tabelle aus und stellt die Koeffizientenmatrizen als neue Koeffizientenmatrizen A_wn, B_wn, C_wn, D_wn, A_un, B_un, C_un, D_un ein. Die Masse des gefeder ten Masseelements/Koeffizientenmatrix-Tabelle ist so ausge bildet, daß die Koeffizientenmatrizen A_w, B_w, C_w, D_w, A_u, B_u, C_u, D_u im Verhältnis zu einer Zunahme der Masse M_b des gefederten Masseelements jeweils in mehreren Bereichen bestimmt werden, in denen sich Verstärkungen in Fig. 3(A) bis 3(D) jeweils in Abhängigkeit von der Masse M_b des gefe derten Masseelements ändern. In diesem Fall kann die Masse M_b des gefederten Masseelements für die Berechnung der Variablen B₂(x) und u verwendet werden.

Bei der oben beschriebenen Modifikation werden die Koeffizientenmatrizen A_w, B_w, C_w, D_w, A_u, B_u, C_u, D_u in Abhängigkeit von der Masse M_b des gefederten Masseelements durch Verarbeitung in Schritt 230, 234, 240, 246 umgeschal tet. Dies dient dem Zweck, Wahrnehmungscharakteristiken eines angestrebten Verhaltens des Fahrzeugs zu verbessern. Falls die Soll-Dämpfungskraft F durch Umschalten des Reg lers oder der Koeffizientenmatrizen A_w, B_w, C_w, D_w, A_u, B_u, C_u, D_u bezüglich der Frequenzgewichte W_s(s), W_u(s) stark variiert wird, wird die Soll-Dämpfungskraft F ohne Verände rung der Koeffizientenmatrizen auf der Grundlage der vorhe rigen Koeffizientenmatrizen variiert. Dies hat den Zweck, eine Diskontinuität der Soll-Dämpfungskraft F und ein Gefühl eines Mißverhältnisses bei der Regelung der Dämp fungskraft zu eliminieren.

Obgleich bei der dritten Modifikation entweder der lineare Dämpfungskoeffizient oder das Frequenzgewicht in Abhängigkeit von der Masse des gefederten Masseelements variiert wird, können sowohl der lineare Dämpfungskoeffizi ent als auch das Frequenzgewicht in Abhängigkeit von der Masse des gefederten Masseelements variiert werden. In die sem Fall sind die in Fig. 12 und 13 gezeigten Regelprogram me so angeordnet, daß sie sowohl den linearen Dämpfungs koeffizienten als auch die Frequenzgewichte in Abhängigkeit von der Masse des gefederten Masseelements regeln.

In dem Fall, daß ein Luftfedermechanismus in den Fede rungsmechanismus des Radfahrzeugs eingegliedert ist, kann der Sensor 28 für die gefederte Masse durch im Computer 20 vorgesehene Schätzeinrichtungen zum Schätzen der Masse M_b des gefederten Masseelements ersetzt werden. Unter der Annahme, daß bei der Schätzung der Masse M_b des gefederten Masseelements die Vertikalbeschleunigung des gefederten Masseelements 10 zu einem Zeitpunkt als a(k) = x_pb" defi niert ist, ist die Federkonstante des Luftfedermechanismus definiert als Ks(k), ein Relativverschiebungsbetrag des gefederten Masseelements 10 bezüglich des ungefederten Mas seelements 11 ist definiert als s(k) = x_pw-x_pb, und eine Dämpfungskraft des Federungsmechanismus ist definiert als F(k); die Gleichung für die Bewegung des gefederten Masse elements 10 zu dem Zeitpunkt ist folgendermaßen ausge drückt.

M_b.a(k) = Ks(k).s(k) + F(k) (203)

wobei k eine positive ganze Zahl ist.

Unter der Annahme, daß ein Verhältnis der Federkonstan te Ks(k) zur Masse M_b des gefederten Masseelements als β(k) ( = Ks(k)/M_b) definiert ist, wird die Gleichung (203) in die folgende Gleichung (204) übergeführt.

M_b.[a(k)-β(k).s(k)] = F(k) (204)

Der dem Luftfedermechanismus zugeordnete Federungs mechanismus ist derart entworfen, daß das Verhältnis β(k) der Federkonstante Ks zur Masse M_b des gefederten Masseele ments statisch konstant wird. Folglich kann die obenstehen de Gleichung (204) in die folgende Gleichung (206) in einer ausreichenden Zeit (mehr als dem Zehnfachen einer Resonanz frequenz des gefederten Masseelements 10) überführt werden, während der das Verhältnis β(k) als die konstante Größe β (ein Durchschnittswert) betrachtet wird. Anders ausge drückt, die obenstehende Gleichung (204) kann in die fol gende Gleichung (206) überführt werden bezüglich der Verti kalbeschleunigung a(k), der Federkonstante Ks(k), des Rela tivverschiebungsbetrags s(k) und der Dämpfungskraft F(k) in einer Zeitspanne, während der die folgende Gleichung (205) erfüllt ist.

Somit kann die Masse M_b des gefederten Masseelements genau geschätzt werden durch die folgende Gleichung (207).

In den Schätzeinrichtungen zum Schätzen der Masse des gefederten Masseelements führt der Computer 20 wiederholt, bei jedem Ablauf der kurzen Zeit, ein Regelprogramm aus, das durch ein Ablaufdiagramm in Fig. 14 gezeigt ist. Der Computer 20 beginnt in Schritt 260 mit der Ausführung des Regelprogramms und speichert in Schritt 262 die vom Sensor 25 für die gefederte Masse gelieferte Beschleunigung x_pb" der gefederten Masse als eine Beschleunigung a der gefeder ten Masse, und den vom Wegsensor 24 gelieferten Relativ verschiebungsbetrag x_pw-x_pb als einen Relativverschie bungsbetrag s. Darüber hinaus wird bezüglich der Beschleu nigung a der gefederten Masse und des Relativverschiebungs betrags s eine geeignete Anzahl von vorherigen Werten mit den Eingangswerten im Computer 20 gespeichert, um für eine im nachfolgenden beschriebene Differenzierungs- und Band paßverarbeitung verwendet zu werden. Im darauffolgenden Schritt 264 berechnet der Computer 20 eine Relativgeschwin digkeit ds/dt des gefederten Masseelements 10 bezüglich des ungefederten Masseelements 11 durch Differenzierung des Relativverschiebungsbetrags s.

Daraufhin speichert der Computer 20 in Schritt 266 eine Dämpfungskraft F in Bezug auf den Öffnungsgrad OP der Dämp ferblende 14a (einer von 1-N) und die berechnete Relativ geschwindigkeit ds/dt unter Bezugnahme auf eine in Fig. 8 gezeigte Relativgeschwindigkeit/Dämpfungskraft-Tabelle. In diesem Fall wird der durch die Verarbeitung in Schritt 116 von Fig. 7 bestimmte Wert als der Öffnungsgrad OP der Dämp ferblende 14a verwendet. Bezüglich der Dämpfungskraft F ist eine geeignete Anzahl von früheren Werten mti der Dämp fungskraft F im Computer 20 gespeichert, um für eine im nachfolgenden beschriebene Bandpaßverarbeitung verwendet zu werden.

Im darauffolgenden Schritt 268 wendet der Computer 20 eine Bandpaßfilter-Verarbeitung auf die in Schritt 266 gespeicherte Dämpfungskraft F an, um eine Gleichstromkompo nente und eine Rauschkomponente aus der Dämpfungskraft F zu eliminieren. Daraufhin erneuert der Computer 20 in Schritt 270 eine Anzahl Q einer Reihe von Daten F(k) (K = 1, 2, . . . Q), welche die Dämpfungskraft F angeben, als Reaktion auf den Ablauf einer Zeitspanne. Die Datenreihe F(k) stellt neue Daten in der Reihenfolge des Wertes k von 1 bis Q dar. Bei der Erneuerung der Datenreihe F(k) werden die Daten F(1) gelöscht, und die Daten F(1), F(2), . . . F(Q-1) werden sequentiell erneuert auf die Daten F(2), F(3), . . . F(Q). Somit speichert der Computer 20 die mittels der Bandpaßfil ter-Verarbeitung erhaltene neue Dämpfungskraft F als die Daten F(Q). Die Datenreihe F(k) besteht aus einem Satz von Daten mit der später beschriebenen weiteren Datenreihe x(k) in einer ausreichenden Zeitspanne (mehr als dem Zehnfachen der Resonanzfrequenz (0.5-1,0 sec.)) des gefederten Mas seelements, während der ein Verhältnis Ks/M_b einer Feder konstante Ks der Luftkammern 11a-11d zur Masse M_b des gefederten Masseelements an jedem Straßenrad als ein kon stanter Wert betrachtet wird. Bei dieser Ausführungsform ist eine Frequenz der Abtastung des Datensatzes (eine Fre quenz der Erneuerung des Datensatzes) als ca. 5 bis 20 msec. definiert, und der Wert Q wird als ein Wert von ca. 3000 bestimmt.

Nach der Verarbeitung in Schritt 270 wendet der Compu ter 20 eine Bandpaßfilter-Verarbeitung auf die durch Verar beitung in Schritt 262 gespeicherte Beschleunigung a der gefederten Masse an, um eine Gleichstromkomponente und eine Rauschkomponente aus der Beschleunigung x_pb" (= a) der gefederten Masse zu eliminieren, die von dem Sensor 25 für die Beschleunigung der gefederten Masse erfaßt wird. Im darauffolgenden Schritt 274 wendet der Computer 20 eine Bandpaßfilter-Verarbeitung auf den Relativverschiebungs betrag s an, der durch Verarbeitung in Schritt 262 gespei chert wird, um eine Gleichstromkomponente und eine Rausch komponente aus dem Relativverschiebungsbetrag x_pw-x_pb (= s) zu eliminieren, der durch den Wegsensor 24 erfaßt wird. Somit berechnet der Computer 20 in Schritt 276 einen Wert x auf der Grundlage der folgenden Gleichung (208) und erneu ert in Schritt 278 einer Anzahl Q einer Reihe von Daten x(k) (K = 1, 2, ... Q), welche den Wert x als Reaktion auf den Ablauf einer Zeit angeben. Der Wert β in der folgenden Gleichung (208) ist ein konstanter Wert, der dem Verhältnis Ks/M_b der Federkonstante Ks zur Masse M_b des gefederten Masseelements in einer ausreichenden Zeitspanne entspricht, während der das Verhältnis Ks/M_b als konstanter Wert betrachtet wird.

x = a-β.s (208)

Im darauffolgenden Schritt 280 berechnet der Computer 20 die Masse M_b des gefederten Masseelements auf der Grund lage der folgenden Gleichung (209) und schließt die Ausfüh rung des Programms in Schritt 282 ab.

Mit den oben beschriebenen Schätzeinrichtungen kann die Masse M_b des gefederten Masseelements vom Computer 20 auf einfache Weise berechnet werden, ohne daß ein gesonderter Sensor wie etwa der Sensor 28 für die gefederte Masse in Form eines Lastsensors vorgesehen wird.

Bei einer praktischen Ausführungsform der Schätzein richtungen kann die Gleichung (208) durch die folgende Gleichung (210) ersetzt werden, in der die Masse M_b des gefederten Masseelements auf der Grundlage der Datenreihe F(k), a(k), s(k) (k = 1, 2 . . . Q) geschätzt wird, welche jeweils die Dämpfungskraft F, die Beschleunigung a der gefederten Masse und den Relativverschiebungsbetrag s bzw. das vorgegebene Verhältnis β (eine Konstante) angibt.

In diesem Fall kann die Datenreihe a(k), s(k) (k = 1, 2, . . . Q) auf der Grundlage der Beschleunigung a der gefe derten Masse und des Relativverschiebungsbetrags s ohne die Verarbeitung in Schritt 276, 278 in der vorausgegangenen Ausführungsform erhalten werden, und die Datenreihe a(k), s(k) kann mit der Datenreihe F(k), welche die Dämpfungs kraft F angibt, zum Berechnen der Gleichung (210) verwendet werden. Obgleich in dem obenstehenden Beispiel die Masse M_b des gefederten Masseelements durch eine einmalige Verarbei tung in Schritt 280 bestimmt wurde, kann die Verarbeitung in Schritt 280 mehrere Male ausgeführt werden, um einen Durchschnitt der Masse M_b des gefederten Masseelements zu bestimmen. Obgleich in dem obenstehenden Beispiel die Masse M_b des gefederten Masseelements durch eine Methode der kleinsten Quadrate geschätzt worden war, kann eine verall gemeinerte Methode der kleinsten Quadrate, eine Methode der maximalen Mutmaßlichkeit oder eine Instrumentalvariablen ("instrumental variable")-Methode adaptiert werden, um die Masse des gefederten Masseelements zu schätzen. Mit der Instrumentalvariablen-Methode kann die Gleichung (206) unter Berücksichtigung eines Sensor-Beobachtungsrauschens e(k) in die folgende Gleichung (211) umgeschrieben werden.

M_b.[a(k)-β.s(k)] = F(k) + e(k) (211)

In der Gleichung (211) wird ein Regelungsbefehlswert f_cr(k) in Form eines reellen Ausgangs, der stark mit der Datenreihe F(k) korreliert ist, als die Instrumentalvaria ble verwendet. Die Dämpfungskraft F(k) ist eine tatsächli che Dämpfungskraft des Dämpfers 14, während der Regelungs befehlswert f_cr(k) auf der Grundlage der Soll-Dämpfungs kraft erhalten werden kann, die durch Verarbeitung in Schritt 238, 240, 242 von Fig. 13 berechnet und in zeitli cher Abfolge gespeichert wurde. Somit kann die Masse M_b des gefederten Masseelements durch die folgende Gleichung (212) berechnet werden.

e4. Vierte Modifikation

Der lineare Dämpfungskoeffizient in der zweiten und dritten Ausführungsform kann in Abhängigkeit von der Fahr zeuggeschwindigkeit variiert werden. In einem solchen Fall ist der Computer 20 mit dem Reifenverschiebungsbetrag- Sensor 23, dem Wegsensor 24, dem Sensor 25 für die Beschleunigung der gefederten Masse und dem Sensor 26 für die Beschleunigung der ungefederten Masse verbunden und ist des weiteren mit dem Fahrzeuggeschwindigkeit-Sensor 27 ver bunden, wie durch die gestrichelte Linie in Fig. 6 gezeigt ist. Bei dieser Modifikation ist der Computer 20 so ange ordnet, daß er das Programm von Fig. 12 ausführt, das die Verarbeitung in Schritt 112, 114 von Fig. 10 ersetzt.

Als Alternative können die Frequenzgewichte des Reglers in der zweiten und in der dritten Ausführungsform in Abhän gigkeit von der Fahrzeuggeschwindigkeit variiert werden. In diesem Fall ist der Computer 20 so angeordnet, daß er die Verarbeitung in Schritt 230-248 von Fig. 13 ausführt, welche die Verarbeitung in Schritt 106a-114 von Fig. 10 ersetzt. Dies vorausgesetzt, führt der Computer 20 die Ver arbeitung in Schritt 106a-114 von Fig. 10 in Schritt 238, 240 und 242 von Fig. 13 aus, um die Soll-Dämpfungskraft F zu berechnen. Des weiteren können der lineare Dämpfungs koeffizient oder die Frequenzgewichte des Reglers in der zweiten oder in der dritten Ausführungsform in Abhängigkeit von der Masse des gefederten Masseelements wie bei der dritten Modifikation variiert werden.

Bei solchen Modifikationen gemäß der obenstehenden Beschreibung werden der lineare Dämpfungskoeffizient oder die Frequenzgewichte in Abhängigkeit von der Veränderung der Fahrzeuggeschwindigkeit oder der Masse des gefederten Masseelements umgeschaltet, um Wahrnehmungscharakteristiken bei einem angestrebten Verhalten des Fahrzeugs zu verbes sern und eine Diskontinuität der Soll-Dämpfungskraft F zu eliminieren.

f. Weitere Modifikationen

Obgleich bei den vorausgegangenen Ausführungsformen und Modifikationen der Öffnungsgrad OP der Dämpferblende auf der Grundlage der Relativgeschwindigkeit-zu-Dämpfungskraft- Tabelle bestimmt wird, die ein Verhältnis zwischen der Relativgeschwindigkeit x_pw'-x_pb' und der Dämpfungskraft F darstellt, kann der Öffnungsgrad OP der Dämpferblende auf der Grundlage einer Relativgeschwindigkeit-zu-Dämpfungs koeffizient-Tabelle bestimmt werden, welche ein Verhältnis zwischen der Relativgeschwindigkeit x_w'-x_b' und dem Dämp fungskoeffizienten C darstellt, wie in Fig. 15 gezeigt ist. Bei einer solchen Modifikation ist der Computer 20 so ange ordnet, daß er ein in Fig. 16 gezeigtes Regelprogramm aus führt. In dem Programm von Fig. 16 ist die Verarbeitung in Schritt 114 von Fig. 7 oder 10 in den vorausgegangenen Aus führungsformen und Modifikationen weggelassen, und die Ver arbeitung in Schritt 116 wird gemäß der nachfolgenden Beschreibung geändert.

Während der Durchführung des in Fig. 16 gezeigten Pro gramms berechnet der Computer 20 in Schritt 112 einen Dämp fungskoeffizienten C auf die gleiche Weise wie in den vor ausgegangenen Ausführungsformen und Modifikationen und bestimmt in Schritt 116a den Öffnungsgrad OP der Dämpfer blende entsprechend der Relativgeschwindigkeit x_pw'-x_pb' oder der geschätzten Relativgeschwindigkeit x_pw'^-x_pb'^ und dem berechneten Dämpfungskoeffizienten C unter Bezug nahme auf die Relativgeschwindigkeit-zu-Dämpfungskoeffizi ent-Tabelle.

Obgleich bei den vorausgegangenen Ausführungsformen und Modifikationen der Öffnungsgrad OP der Dämpferblende 14a in mehreren Schritten (N Schritte) umgeschaltet wird, kann der Dämpfer 14 so entworfen sein, daß er kontinuierlich oder in mehreren Schritten von mehr als N Schritten umgeschaltet wird. Bei einem solchen Entwurf des Dämpfers 14 ist es mög lich, die Dämpfungskraft und den Dämpfungskoeffizienten genauer zu regeln. In diesem Fall ist es bevorzugt, wenn der durch eine Verarbeitung in Schritt 116, 116a bestimmte Öffnungsgrad OP der Dämpferblende auf geeignete Weise interpoliert wird.

Obgleich bei den vorausgegangenen Ausführungsformen und Modifikationen der Zustandsraum der verallgemeinerten Regelstrecke durch den Reifenverschiebungsbetrag x_pr- x_pw, den Relativverschiebungsbetrag x_pw-x_pb, die Beschleuni gung x_pw' der ungefederten Masse und die Beschleunigung x_pb' der gefederten Masse ausgedrückt ist, kann der Zustandsraum der verallgemeinerten Regelstrecke durch wei tere physikalische Größen bezüglich einer Vertikalbewegung des gefederten Masseelements 10 und des ungefederten Mas seelements 11 ausgedrückt werden.

Obgleich bei den vorausgegangenen Ausführungsformen und Modifikationen die Geschwindigkeit x_b' der gefederten Masse, die bei einer Resonanz des gefederten Masseelements 10 eine Rolle spielt, die Relativgeschwindigkeit x_w'-x_b', die bei einer Resonanz des ungefederten Masseelements 11 eine Rolle spielt, und die Beschleunigung x_b" der gefeder ten Masse, die beim Fahrkomfort des Fahrzeugs eine Rolle spielt, als der Bewertungsausgang z_p verwendet werden, kön nen eine oder zwei Arten der oben genannten Faktoren als der Bewertungsausgang z_p verwendet werden. Darüber hinaus kann eine physikalische Größe bezüglich einer Bewegung des gefederten Masseelements wie etwa die Beschleunigung x_b" der gefederten Masse oder der Verschiebungsbetrag x_b der gefederten Masse verwendet werden anstatt der Geschwindig keit x_b' der gefederten Masse, die für eine Resonanz des gefederten Masseelements 10 eine Rolle spielt. Als Alterna tive kann eine physikalische Größe bezüglich einer Bewegung des ungefederten Masseelements 11 wie etwa die Geschwindig keit x_w' der ungefederten Masse oder der Reifenverschie bungsbetrag x_r-x_w verwendet werden anstatt der Relativ geschwindigkeit x_w'-x_b', die für eine Resonanz des unge federten Masseelements 11 eine Rolle spielt.

Obgleich bei den vorausgegangenen Ausführungsformen und Modifikationen die nichtlineare H_∞-Regeltheorie als eine Regeltheorie angewendet wird, die in der Lage ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgege benen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, kann eine Linearmatrix-Ungleichung oder ein Bilinearmatrix-Unglei chung als die Regeltheorie angewendet werden.

Obgleich bei den vorausgegangenen Ausführungsformen und Modifikationen die vorliegende Erfindung für einen Fede rungsmechanismus eines Radfahrzeugs ausgelegt ist, kann die vorliegende Erfindung für einen federnden Tragemechanismus mit einem federnden Element wie etwa einem Gummielement, einem Federelement oder dergleichen zum federnden Tragen eines darauf angeordneten Bauteils des Fahrzeugs und einen darin eingegliederten Dämpfer zum Dämpfen von Schwingungen des Bauteils ausgelegt werden. Beispielsweise kann die vor liegende Erfindung für einen Tragemechanismus mit einem federnden Element zum federnden Tragen einer darauf ange ordneten Antriebsmaschine des Fahrzeugs und einen darin eingegliederten Dämpfer zum Dämpfen von Schwingungen der Antriebsmaschine ausgelegt werden. Des weiteren kann die vorliegende Erfindung auf verschiedene Arten von federnden Trägermechanismen mit einem federnden Element wie etwa einem Gummielement, einem Federelement oder dergleichen zum federnden Tragen eines darauf angeordneten Objektes und einen Dämpfer ausgelegt werden, der in der Lage ist, Schwingungen des Objektes zu dämpfen.

Claims

1. Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus mit einem darin eingegliederten Dämpfer bzw. Schwingungs dämpfer zum federnden Tragen eines darauf angeordneten Objektes, bei dem eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll-Dämpfungskraft und zum Ein regeln einer tatsächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers auf die berechnete Soll- Dämpfungskraft auf eine nichtlineare Regelstrecke ange wendet wird.

2. Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus in einem Radfahrzeug, wobei der Tragemechanismus einen darin eingegliederten Dämpfer bzw. Schwingungsdämpfer zum federnden Tragen eines darauf angeordneten Objektes aufweist, bei dem eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll-Dämpfungskraft und zum Ein regeln einer tatsächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers auf die berechnete Soll- Dämpfungskraft auf eine nichtlineare Regelstrecke ange wendet wird.

3. Regelsystem für einen Federungsmechanismus mit einem zwischen einem ungefederten Masseelement und einem gefederten Masseelement eines Radfahrzeugs angeordneten Dämpfer bzw. Schwingungsdämpfer zum federnden Tragen des darauf angeordneten gefederten Masseelements, bei dem eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll-Dämpfungskraft und zum Einregeln einer tatsächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers auf die berechnete Soll-Dämpfungs kraft auf eine nichtlineare Regelstrecke angewendet wird.

4. Regelsystem gemäß Anspruch 1, bei dem eine nichtlineare H_∞-Regeltheorie als die Regeltheorie angewendet wird.

5. Regelsystem gemäß Anspruch 4, bei dem eine von einer nichtlinearen H_∞-Zustandsrückführungsregelung, einer nichtlinearen H_∞-Ausgangsrückführungsregelung oder einer nichtlinearen H_∞-Regelung unter Verwendung eines Kalman-Filters als Regelung auf der Grundlage der Regeltheorie angewendet wird.

6. Regelsystem gemäß Anspruch 1, bei dem ein Dämp fungskoeffizient des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, und bei dem jede Verstärkung des linearen Abschnitts und des nichtlinearen Abschnitts derart definiert ist, daß die Soll- Dämpfungskraft in einem Bereich einer von dem Dämpfer bzw. Schwingungsdämpfer erzeugten tatsächlichen Dämp fungskraft bestimmt wird.

7. Regelsystem gemäß Anspruch 6, bei dem der lineare Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers derart definiert ist, daß er zwi schen einer minimalen Dämpfungskraft des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers und einer maximalen Dämpfungskraft des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers liegt.

6. Regelsystem gemäß Anspruch 1, bei dem der Dämpfer derart aufgebaut ist, daß er in mehreren Schritten um geschaltet wird, wobei der Dämpfungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nicht- linearen Abschnitt aufgeteilt ist, und wobei der lineare Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten derart bestimmt ist, daß eine durch den linearen Abschnitt definierte Dämpfungskraft annähernd gleich einer Dämp fungskraft wird, die von dem Dämpfer bei einem seiner mehreren Schritte innerhalb eines kleinen Bereichs erzeugt wird.

9. Regelsystem gemäß Anspruch 1, bei dem der Dämp fungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, wobei der nichtlineare Abschnitt als Regeleingang auf eine verallgemeinerte Regelstrecke angewendet wird, die zum Berechnen der Soll-Dämpfungskraft geschätzt wird, und wobei der Regeleingang mit einem vorgegebenen Frequenzgewicht angewendet wird.

10. Regelsystem für einen Federungsmechanismus gemäß Anspruch 3, welches aufweist:
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Zustands größe bezüglich einer Vertikalbewegung des gefederten und des ungefederten Masseelements; und
Einrichtungen zum Speichern einer auf der Grundlage der Regeltheorie erhaltenen positiven definiten symmetri schen Lösung und zum Berechnen der Soll-Dämpfungskraft auf der Grundlage der gespeicherten positiven definiten symmetrischen Lösung und der erfaßten Zustandsgröße.

11. Regelsystem für einen Federungsmechanismus gemäß Anspruch 3, welches aufweist:
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen eines Teils einer Mehrzahl von Zustandsgrößen bezüglich einer Ver tikalbewegung des gefederten und des ungefederten Mas seelements;
Schätzeinrichtungen zum Schätzen des weiteren Teils der Zustandsgrößen unter Verwendung eines Beobachters; und
Einrichtungen zum Speichern einer auf der Grundlage der Regeltheorie erhaltenen positiven definiten symmetri schen Lösung und zum Berechnen der Soll-Dämpfungskraft auf der Grundlage der gespeicherten positiven definiten symmetrischen Lösung, der erfaßten Zustandsgröße und der geschätzten Zustandsgröße.

12. Regelsystem in einem Federungsmechanismus gemäß Anspruch 3, bei dem der Dämpfungskoeffizient des Dämp fers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinea ren Abschnitt aufgeteilt ist, und bei dem das Regelsystem aufweist:
erste Recheneinrichtungen zum Berechnen des nichtlinea ren Abschnitts des Dämpfungskoeffizienten auf der Grundlage der Regeltheorie;
zweite Recheneinrichtungen zum Berechnen des Dämpfungs koeffizienten des Dämpfers auf der Grundlage einer Syn these des linearen Abschnitts und des berechneten nichtlinearen Abschnitts;
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen oder Schätzen einer Relativgeschwindigkeit des gefederten Masseele ments bezüglich des ungefederten Masseelements; und
dritte Recheneinrichtungen zum Berechnen der Soll- Dämpfungskraft durch Multiplizieren des berechneten Dämpfungskoeffizienten und der erfaßten oder geschätz ten Relativgeschwindigkeit.

13. Regelsystem in einem Federungsmechanismus gemäß Anspruch 3, bei dem eine physikalische Größe bezüglich einer Vertikalbewegung des gefederten und des ungefe derten Masseelements als ein Bewertungsausgang einer verallgemeinerten Regelstrecke angewendet wird, die zum Berechnen der Soll-Dämpfungskraft geschätzt wird, und bei dem die physikalische Größe mit einem vorgegebenen Frequenzgewicht angewendet wird.

14. Regelsystem gemäß Anspruch 13, bei dem die physikali sche Größe mehrere Arten von physikalischen Größen um faßt, und bei dem jeder maximale Bereich von Frequenz gewichten, die auf die physikalischen Größen angewendet werden, ohne jegliche gegenseitige Beeinträchtigung be stimmt wird.

15. Regelsystem gemäß Anspruch 14, bei dem die physika lischen Größen mindestens zwei Faktoren umfassen, die unter einer Vertikalgeschwindigkeit des gefederten Mas seelements, einer Relativgeschwindigkeit des gefederten Masseelements bezüglich des ungefederten Masseelements, und einer Vertikalbeschleunigung des gefederten Masse elements ausgewählt sind.

16. Regelsystem in einem Federungsmechanismus gemäß Anspruch 3, bei dem die Regeltheorie auf einen Fede rungsmechanismus eines Radfahrzeugs ausgelegt ist, wobei ein Vertikalverschiebungsbetrag eines Straßen radreifens, ein relativer Vertikalverschiebungsbetrag des gefederten Masseelements bezüglich des ungefederten Masseelements, eine Vertikalgeschwindigkeit des ungefe derten Masseelements und eine Vertikalgeschwindigkeit des gefederten Masseelements als eine Zustandsgröße definiert sind, die einen Zustandsraum des Federungs mechanismus angibt.

17. Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus mit einem darin eingegliederten Dämpfer zum federnden Tragen eines darauf angeordneten Objektes, wobei eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen eines Soll-Dämpfungskoeffizienten und zum Einregeln eines tatsächlichen Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers auf den berechneten Soll-Dämpfungskoeffizienten auf eine nichtlineare Regelstrecke angewendet wird.

18. Regelsystem für einen federnden Tragemechanismus in einem Radfahrzeug, wobei der Tragemechanismus einen darin eingegliederten Dämpfer zum federnden Tragen eines darauf angeordneten Objektes aufweist, wobei eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Fre quenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen eines Soll-Dämpfungskoeffizienten und zum Einregeln eines tatsächlichen Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers auf den Soll-Dämpfungskoeffizient auf eine nichtlineare Regelstrecke angewendet wird.

19. Regelsystem für einen Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs mit einem zwischen einem ungefederten Mas seelement und einem gefederten Masseelement des Fahr zeugs angeordneten Dämpfer zum federnden Tragen des darauf angeordneten gefederten Masseelements, bei dem eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Fre quenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll-Dämpfungskraft und zum Einregeln einer tat sächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers bzw. Schwin gungsdämpfers auf die berechnete Soll-Dämpfungskraft auf eine nichtlineare Regelstrecke angewendet wird.

20. Regelsystem gemäß Anspruch 17, bei dem eine nicht- lineare H_∞-Regeltheorie als die Regeltheorie angewendet wird.

21. Regelsystem gemäß Anspruch 17, bei dem eine von einer nichtlinearen H_∞-Zustandsrückführungsregelung, einer nichtlinearen H_∞-Ausgangsrückführungsregelung oder einer nichtlinearen H_∞-Regelung unter Verwendung eines Kalman-Filters als Regelung auf der Grundlage der Regeltheorie angewendet wird.

22. Regelsystem gemäß Anspruch 17, bei dem der Dämp fungskoeffizient in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, und bei dem jede Verstärkung des linearen Abschnitts und des nicht- linearen Abschnitts derart definiert ist, daß der Soll- Dämpfungskoeffizient in einem Bereich einer von dem Dämpfer erzeugten Dämpfungskraft bestimmt wird.

23. Regelsystem gemäß Anspruch 22, bei dem der lineare Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers derart definiert ist, daß er zwi schen einer minimalen Dämpfungskraft des Dämpfers bzw. Schwingungsdämpfers und einer maximalen Dämpfungskraft des Dämpfers oder Schwingungsdämpfers liegt.

24. Regelsystem gemäß Anspruch 17, bei dem der Dämpfer derart aufgebaut ist, daß er in mehreren Schritten um geschaltet wird, wobei der Dämpfungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nicht- linearen Abschnitt aufgeteilt ist, und wobei der lineare Abschnitt des Dämpfungskoeffizienten derart bestimmt ist, daß eine durch den linearen Abschnitt definierte Dämpfungskraft annähernd gleich einer Dämp fungskraft wird, die von dem Dämpfer bei einem seiner mehreren Schritte innerhalb eines kleinen Bereichs erzeugt wird.

25. Regelsystem gemäß Anspruch 17, bei dem der Dämp fungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, wobei der nichtlineare Abschnitt als Regeleingang auf eine verallgemeinerte Regelstrecke angewendet wird, die zum Berechnen des Soll-Dämpfungskoeffizienten geschätzt wird, und wobei der Regeleingang mit einem vorgegebenen Frequenzgewicht angewendet wird.

26. Regelsystem gemäß Anspruch 17, bei dem der Dämp fungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, und wobei das Regelsystem aufweist:
erste Recheneinrichtungen zum Berechnen des nichtlinea ren Abschnitts auf der Grundlage der Regeltheorie; und
zweite Recheneinrichtungen zum Berechnen des Soll- Dämpfungskoeffizienten auf der Grundlage der Synthese des linearen Abschnitts und des berechneten nichtlinea ren Abschnitts.

27. Regelsystem für einen Federungsmechanismus gemäß Anspruch 19, welches aufweist:
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Zustands größe bezüglich einer Vertikalbewegung des gefederten und des ungefederten Masseelements; und
Einrichtungen zum Speichern einer auf der Grundlage der Regeltheorie erhaltenen positiven definiten symmetri schen Lösung und zum Berechnen des Soll-Dämpfungskoef fizienten auf der Grundlage der gespeicherten positiven definiten symmetrischen Lösung und der erfaßten Zustandsgröße.

28. Regelsystem für einen Federungsmechanismus gemäß Anspruch 19, welches aufweist:
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen eines Teils einer Mehrzahl von Zustandsgrößen bezüglich einer Ver tikalbewegung des gefederten und des ungefederten Mas seelements;
Schätzeinrichtungen zum Schätzen des weiteren Teils der Zustandsgrößen unter Verwendung eines Beobachters; und
Einrichtungen zum Speichern einer auf der Grundlage der Regeltheorie erhaltenen positiven definiten symmetri schen Lösung und zum Berechnen des Soll-Dämpfungskoef fizienten auf der Grundlage der gespeicherten positiven definiten symmetrischen Lösung, der erfaßten Zustands größe und der geschätzten Zustandsgröße.

29. Regelsystem für einen Federungsmechanismus gemäß Anspruch 19, bei dem eine physikalische Größe bezüglich einer Vertikalbewegung des gefederten und des ungefe derten Masseelements als ein Bewertungsausgang einer verallgemeinerten Regelstrecke angewendet wird, die zum Berechnen des Soll-Dämpfungskoeffizienten geschätzt wird, und wobei die physikalische Größe mit einem vorgegebenen Frequenzgewicht angewendet wird.

30. Regelsystem für einen Federungsmechanismus gemäß Anspruch 29, bei dem die physikalische Größe mehrere Arten von physikalischen Größen umfaßt, und wobei jeder maximale Bereich von Frequenzgewichten, die auf die physikalischen Größen angewendet werden, ohne jegliche gegenseitige Beeinträchtigung bestimmt wird.

31. Regelsystem für einen Federungsmechanismus gemäß Anspruch 30, bei dem die physikalischen Größen minde stens zwei Faktoren umfassen, die unter einer Vertikal geschwindigkeit des gefederten Masseelements, einer Relativgeschwindigkeit des gefederten Masseelements bezüglich des ungefederten Masseelements, und einer Vertikalbeschleunigung des gefederten Masseelements ausgewählt sind.

32. Regelsystem für einen Federungsmechanismus gemäß Anspruch 19, bei dem die Regeltheorie auf einen Fede rungsmechanismus eines Radfahrzeugs ausgelegt ist, wobei ein Vertikalverschiebungsbetrag eines Straßen radreifens, ein relativer Verschiebungsbetrag des gefe derten Masseelements bezüglich des ungefederten Masse elements, eine Vertikalgeschwindigkeit des ungefederten Masseelements und eine Vertikalgeschwindigkeit des gefederten Masseelements als eine Zustandsgröße defi niert sind, die einen Zustandsraum des Federungsmecha nismus angibt.

33. Regelsystem für einen Federungsmechanismus mit einem zwischen einem ungefederten Masseelement und einem gefederten Masseelement eines Radfahrzeugs angeordneten Dämpfer, bei dem ein Dämpfungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, wobei eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll- Dämpfungskraft und zum Einregeln einer tatsächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers auf die berechnete Soll- Dämpfungskraft auf eine nichtlineare Regelstrecke ange wendet wird, und wobei das Regelsystem aufweist:
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Fahrge schwindigkeit des Fahrzeugs; und
Regeleinrichtungen zum Regeln des linearen Abschnitts des Dämpfungskoeffizienten in Abhängigkeit von der erfaßten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.

34. Regelsystem für einen Federungsmechanismus mit einem zwischen einem ungefederten Masseelement und einem gefederten Masseelement eines Radfahrzeugs angeordneten Dämpfer, bei dem ein Dämpfungskoeffizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, wobei eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll- Dämpfungskraft und zum Einregeln einer tatsächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers auf die berechnete Soll- Dämpfungskraft auf eine nichtlineare Regelstrecke ange wendet wird, und wobei das Regelsystem aufweist:
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Masse des gefederten Masseelements; und
Regeleinrichtungen zum Regeln des linearen Abschnitts des Dämpfungskoeffizienten in Abhängigkeit von der erfaßten Masse des gefederten Masseelements.

35. Regelsystem für einen Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs mit einem zwischen einem ungefederten Mas seelement und einem gefederten Masseelement des Fahr zeugs angeordneten Dämpfer, bei dem eine verallgemei nerte nichtlineare Regelstrecke geschätzt wird, um eine Soll-Dämpfungskraft auf der Grundlage einer Regeltheo rie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zu berechnen und eine Dämpfungs kraft des Dämpfers auf die berechnete Soll-Dämpfungs kraft einzuregeln, und wobei das Regelsystem aufweist:
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Fahrge schwindigkeit des Fahrzeugs; und
Regeleinrichtungen zum Regeln eines Frequenzgewichts in der verallgemeinerte Regelstrecke in Abhängigkeit von der erfaßten Fahrgeschwindigkeit des Fahrzeugs.

36. Regelsystem für einen Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs mit einem zwischen einem ungefederten Mas seelement und einem gefederten Masseelement des Fahr zeugs angeordneten Dämpfer, bei dem eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll-Dämp fungskraft und zum Einregeln einer tatsächlichen Dämp fungskraft des Dämpfers auf die berechnete Soll-Dämp fungskraft auf eine nichtlineare Regelstrecke angewen det wird, und wobei das Regelsystem aufweist:
Erfassungseinrichtungen zum Erfassen einer Masse des gefederten Masseelements; und
Regeleinrichtungen zum Regeln eines Frequenzgewichts in der verallgemeinerten Regelstrecke in Abhängigkeit von der erfaßten Masse des gefederten Masseelements.

37. Regelsystem für einen Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs mit einem zwischen einem ungefederten Mas seelement und einem gefederten Masseelement des Fahr zeugs angeordneten Dämpfer, bei dem ein Dämpfungskoef fizient des Dämpfers in einen linearen Abschnitt und einen nichtlinearen Abschnitt aufgeteilt ist, und bei dem eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll-Dämpfungskraft und zum Einregeln einer tatsächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers auf die berechnete Soll-Dämpfungskraft auf eine nichtlineare Regelstrecke angewendet wird, und wobei das Regelsystem aufweist:
Regeleinrichtungen zum Regeln des linearen Abschnitts des Dämpfungskoeffizienten in Abhängigkeit von einem Zustand des Fahrzeugs; und
Einrichtungen zum Verhindern einer Veränderung des linearen Abschnitts des Dämpfungskoeffizienten, wenn die berechnete Soll-Dämpfungskraft sich als Reaktion auf eine Änderung des linearen Abschnitts des Dämp fungskoeffizienten um mehr als einen vorgegebenen Wert ändert.

38. Regelsystem für einen Federungsmechanismus eines Radfahrzeugs mit einem zwischen einem ungefederten Mas seelement und einem gefederten Masseelement des Fahr zeugs angeordneten Dämpfer, bei dem eine Regeltheorie, die geeignet ist, eine Vorgabe für den Entwurf des Regelsystems in einem vorgegebenen Frequenzbereich zur Verfügung zu stellen, zum Berechnen einer Soll- Dämpfungskraft und zum Einregeln einer tatsächlichen Dämpfungskraft des Dämpfers auf die berechnete Soll- Dämpfungskraft auf eine verallgemeinerte nichtlineare Regelstrecke angewendet wird, und wobei das Regelsystem aufweist:
Regeleinrichtungen zum Regeln eines Frequenzgewichts in der verallgemeinerten Regelstrecke in Abhängigkeit von einem Zustand des Fahrzeugs; und
Einrichtungen zum Verhindern einer Veränderung des Fre quenzgewichts, wenn sich die berechnete Soll-Dämpfungs kraft aufgrund infolge einer Veränderung des Frequenzgewichts um mehr als einen vorgegebenen Wert verändert.