DE202014003887U1 - Computer program for controlling a hysteresis actuator - Google Patents

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Abstract

Computerprogramm, umfassend einen Computercode, der geeignet ist, ein Verfahren zur Steuerung eines hysteresebehafteten Stellglieds (320, 330) einer Verbrennungskraftmaschine (110) auszuführen, wobei eine Position des Stellglieds mittels eines Proportional-Integral-Differenzial-Reglers (PID) gesteuert wird und wobei das Verfahren die folgenden Schritte ausführt: – Ermitteln eines Fehlers (ERR) zwischen einem Sollwert einer Position des Stellglieds und einer aktuellen Position des Stellglieds, – wenn der Fehler (ERR) größer ist als eine erste Fehlerschwelle (Max_Err), Berechnen eines Mindestwerts (UMIN_FW) eines pulsweitenmodulierten Signals (PWM-Signal), bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kann, als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und eines erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds, wobei der PID-Regler diesen Minimalwert (UMIN_FW) zur Steuerung des Stellglieds verwendet, oder – wenn der Fehler kleiner ist als ein zweiter Fehler-Schwellenwert (Min_Err), Berechnen eines Maximalwerts (UMAX_BW) des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und des erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert (UMAX_BW) zur Steuerung des Stellglieds verwendet, oder – Prüfen, ob ein stationärer Zustand des Stellglieds erreicht ist, wenn der Fehler (ERR) kleiner als die erste Fehlerschwelle (Max_Err) und größer als die zweite Fehlerschwelle (Min_Err) ist, und – Einfrieren des PWM-Signals beim Maximalwert (UMAX_BW) des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert (UMAX_BW) zur Steuerung des Stellglieds verwendet.A computer program comprising computer code adapted to perform a method of controlling a hysteretic actuator (320, 330) of an internal combustion engine (110), wherein a position of the actuator is controlled by a proportional-integral-derivative (PID) controller, and wherein the method performs the steps of: - determining an error (ERR) between a setpoint of a position of the actuator and a current position of the actuator, - if the error (ERR) is greater than a first error threshold (Max_Err), calculating a minimum value (UMIN_FW ) a pulse width modulated (PWM) signal at which the actuator can begin its forward motion as a function of the actuator's current position and a learned hysteresis cycle of the actuator, the PID controller using that minimum value (UMIN_FW) to control the actuator, or If the error is less than a second error threshold rt (Min_Err), calculating a maximum value (UMAX_BW) of the PWM signal at which the actuator can begin its reverse motion as a function of the actuator's current position and the learned hysteresis cycle of the actuator, the PID controller applying that maximum value (UMAX_BW) Control of the actuator used, or - Checking whether a steady state of the actuator is reached when the error (ERR) is less than the first error threshold (Max_Err) and greater than the second error threshold (Min_Err), and - freezing the PWM signal at the maximum value (UMAX_BW) of the PWM signal at which the actuator can start its reverse movement, the PID controller using this maximum value (UMAX_BW) to control the actuator.

Description

TECHNISCHES GEBIETTECHNICAL AREA

Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Verfahren zur Steuerung eines hysteresebehafteten Stellglieds, insbesondere von Stellgliedern einer Verbrennungskraftmaschine, als Drosselklappen-Stellglied. Die Offenbarung betrifft auch ein Computerprogramm, das ein solches Verfahren ausführt.The present disclosure relates to a method of controlling a hysteretic actuator, particularly actuators of an internal combustion engine, as a throttle actuator. The disclosure also relates to a computer program that executes such a method.

HINTERGRUNDBACKGROUND

Es ist bekannt, dass in modernen Verbrennungskraftmaschinen (VKM) die elektronische Steuereinheit (ECU) alle Betriebszustände des Motors steuert. Insbesondere empfängt die ECU Eingangssignale von verschiedenen Sensoren, die dafür ausgelegt sind, die Signale zu erzeugen, die proportional zu verschiedenen physikalischen Parametern in Zusammenhang mit der VKM sind, und erzeugt Ausgangssignale an verschiedene Steuerungseinrichtungen, die dafür ausgelegt sind, den Betrieb der VKM zu steuern, wie z. B. die Kraftstoffeinspritzdüsen, die Drosselklappe, das Abgasrückführungsventil (AGR-Ventil).It is known that in modern internal combustion engines (VKM) the electronic control unit (ECU) controls all operating conditions of the engine. In particular, the ECU receives input signals from various sensors configured to generate the signals that are proportional to various physical parameters associated with the VKM and generates output signals to various controllers configured to control the operation of the VKM , such as As the fuel injectors, the throttle, the exhaust gas recirculation valve (EGR valve).

Diese Steuerungseinrichtungen sind mit einem entsprechenden Stellglied versehen, das typischerweise eine Art Motor zur Bewegung eines Mechanismus ist. So wird beispielsweise die Drosselbewegung der Drosselklappe, die den Durchsatz der Ansaugluft steuert, mittels eines elektrischen Gleichstrommotors (DC) über ein pulsweitenmoduliertes Signal (PWM-Signal) gesteuert, das als relative Einschaltdauer in Prozent ausgedrückt wird. Wie dies bekannt ist, ist die Pulsweitenmodulation (PWM) eine Modulationstechnik, welche die Breite des Pulses, formal die Pulsdauer, auf Basis einer Modulatorsignalinformation anpasst. Der durchschnittliche Wert der Spannung (und des Stroms), die in die Last eingespeist wird, wird gesteuert, indem der Schalter zwischen Lastversorgung ”ein” und ”aus” in raschen Intervallen umgeschaltet wird. Je länger die Einschaltdauer des Schalters im Vergleich zur Ausschaltdauer ist, umso mehr Leistung wird der Last zugeführt. Der Begriff ”relative Einschaltdauer” beschreibt das Verhältnis der Einschaltdauer zum regulären Intervall oder zur regulären ”Zeitperiode”; eine geringe relative Einschaltdauer entspricht einer geringen Leistung, da die Leistung die meiste Zeit ausgeschaltet ist. Wie erwähnt, wird die relative Einschaltdauer gewöhnlich in Prozent ausgedrückt, wobei 100% ”vollständig eingeschaltet” und 0% ”vollständig ausgeschaltet” bedeutet. Im Folgenden wird für den Begriff ”relative Einschaltdauer” stets ein Prozentwert angegeben.These controls are provided with a corresponding actuator, which is typically a type of motor for moving a mechanism. For example, the throttling movement of the throttle valve, which controls the intake air flow rate, is controlled by a DC electric motor (PWM) via a pulse width modulated signal (PWM signal) expressed as a percentage duty cycle. As is known, pulse width modulation (PWM) is a modulation technique that adjusts the width of the pulse, formally the pulse duration, based on modulator signal information. The average value of the voltage (and current) that is fed into the load is controlled by switching the switch between on and off power supply at rapid intervals. The longer the turn-on time of the switch compared to the turn-off duration, the more power is supplied to the load. The term "duty cycle" describes the ratio of the duty cycle to the regular interval or to the regular "time period"; a low duty cycle corresponds to a low power since the power is turned off most of the time. As mentioned, the duty cycle is usually expressed as a percentage, where 100% means "fully on" and 0% means "completely off". In the following, the term "duty cycle" is always given as a percentage.

Die Steuerungsstrategie solcher Stellglieder besteht in der Verwendung eines herkömmlichen Frequenzreglers, nämlich eines Proportional-Integral-Differenzial-Reglers (PID-Regler) oder eines Proportional-Integral-Reglers (PI-Regler). Es ist übrigens eine Tatsache, dass viele Stellglieder ein komplexes hysteretisches Verhalten zeigen, das eine nichtlineare und mehrwertige Zuordnung zwischen der Ausgangsvariablen (zum Beispiel der Position des Stellglieds) und der Eingangsvariablen (zum Beispiel den Wert der relativen Einschaltdauer eines PWM-Signals) verursacht. Im Fall von hysteresebehafteten Stellgliedern ist daher die auf herkömmlichen Techniken (PID-Regler, PI-Regler) basierende Steuerungsstrategie aufgrund der Nichtlinearität der Stellglieder, des Kompromisses zwischen Stabilität und Zeitverhalten und der Schwierigkeiten, einen stationären Wert des PWM-Signals zu erreichen, nicht empfehlenswert.The control strategy of such actuators is to use a conventional frequency controller, namely a proportional-integral-derivative (PID) controller or a proportional-integral (PI) controller. Incidentally, it is a fact that many actuators exhibit a complex hysteretic behavior that causes a non-linear and multi-valued association between the output variable (for example, the position of the actuator) and the input variable (for example, the value of duty ratio of a PWM signal). Therefore, in the case of hysteresised actuators, the control strategy based on conventional techniques (PID controller, PI controller) is not recommended due to the nonlinearity of the actuators, the trade-off between stability and timing, and the difficulty of achieving a steady state value of the PWM signal ,

Daher besteht Bedarf nach einem Computerprogramm zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung eines hysteresebehafteten Stellglieds, das den oben genannten Mängeln abhilft.Therefore, a need exists for a computer program for carrying out a method of controlling a hysteretic actuator which remedies the above-mentioned deficiencies.

Ein Zweck einer Ausführungsform der Erfindung ist es, ein Computerprogramm zu schaffen, das ein Verfahren zur Steuerung eines hysteresebehafteten Stellglieds ausführt, das auf einem geschlossenen Regelkreis beruht und das besonderen Wert auf Leistung, Zeitverhalten und Robustheit legt.A purpose of an embodiment of the invention is to provide a computer program implementing a method of controlling a hysteresis-type actuator based on a closed-loop control, which places particular value on performance, timing and robustness.

Diese Ziele werden durch ein Computerprodukt und ein Antriebssystem erreicht, welche die in den unabhängigen Ansprüchen beschriebenen Merkmale aufweisen.These objects are achieved by a computer product and a drive system having the features described in the independent claims.

Die abhängigen Ansprüche definieren bevorzugte und/oder besonders vorteilhafte Aspekte.The dependent claims define preferred and / or particularly advantageous aspects.

ZUSAMMENFASSUNGSUMMARY

Eine Ausführungsform der Offenbarung schafft ein Computerprogramm, umfassend einen Computercode, der geeignet ist, ein Verfahren zur Steuerung eines hysteresebehafteten Stellglieds einer Verbrennungskraftmaschine auszuführen, wobei eine Position des Stellglieds mittels eines Proportional-Integral-Differenzialreglers (PID) gesteuert wird und wobei das Verfahren die folgenden Schritte ausführt:

  • – Ermitteln eines Fehlers zwischen einem Sollwert einer Position des Stellglieds und einer aktuellen Position des Stellglieds,
  • – wenn der Fehler größer ist als ein erster Fehler-Schwellenwert, Berechnen eines Mindestwerts eines pulsweitenmodulierten Signals (PWM-Signals), bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kann, und zwar als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und eines erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds, wobei der PID-Regler diesen Minimalwert zur Steuerung des Stellglieds verwendet, oder
  • – wenn der Fehler kleiner ist als ein zweiter Fehler-Schwellenwert, Berechnen eines Maximalwerts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, und zwar als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und des erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert zur Steuerung des Stellglieds verwendet, oder
  • – Prüfen, ob ein stationärer Zustand des Stellglieds erreicht ist, wenn der Fehler kleiner als der erste Fehler-Schwellenwert und größer als der zweite Fehler-Schwellenwert ist, und
  • – Einfrieren des PWM-Signals beim Maximalwert des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert zur Steuerung des Stellglieds verwendet.
An embodiment of the disclosure provides a computer program comprising computer code adapted to carry out a method of controlling a hysteretic actuator of an internal combustion engine, wherein a position of the actuator is controlled by means of a proportional integral derivative (PID) and wherein the method comprises the following Steps to perform:
  • Determining an error between a desired value of a position of the actuator and a current position of the actuator,
  • If the error is greater than a first error threshold, calculating a minimum value of a pulse width modulated signal (PWM signal) at which the actuator can begin its forward motion as a function of the actuator's current position and a learned hysteresis cycle of the actuator, the PID controller uses this minimum value to control the actuator, or
  • If the error is less than a second error threshold, calculating a maximum value of the PWM signal at which the actuator can begin its reverse movement as a function of the actuator's current position and the learned hysteresis cycle of the actuator, the PID Controller uses this maximum value to control the actuator, or
  • - Checking whether a steady state of the actuator is reached when the error is less than the first error threshold and greater than the second error threshold, and
  • Freezing the PWM signal at the maximum value of the PWM signal at which the actuator can start its reverse movement, the PID controller using this maximum value to control the actuator.

Folglich wird eine Vorrichtung zur Ausführung eines Verfahrens zur Steuerung eines hysteresebehafteten Stellglieds einer Verbrennungskraftmaschine offenbart, wobei die Vorrichtung Folgendes umfasst:

  • – Mittel zum Ermitteln eines Fehlers zwischen einem Sollwert einer Position des Stellglieds und einer aktuellen Position des Stellglieds,
  • – Mittel zum Berechnen eines Mindestwerts eines pulsweitenmodulierten Signals (PWM-Signals), bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kann, wenn der Fehler größer ist als ein erster Fehler-Schwellenwert, und zwar als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und eines erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds, wobei der PID-Regler diesen Minimalwert zur Steuerung des Stellglieds verwendet, oder
  • – Mittel zum Berechnen eines Maximalwerts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, wenn der Fehler kleiner ist als ein zweiter Fehler-Schwellenwert, und zwar als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und des erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert zur Steuerung des Stellglieds verwendet, oder
  • – Mittel zum Prüfen, ob ein stationärer Zustand des Stellglieds erreicht ist, wenn der Fehler kleiner als der erste Fehler-Schwellenwert und größer als der zweite Fehler-Schwellenwert ist, und
  • – Mittel zum Einfrieren des PWM-Signals beim Maximalwert des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert zur Steuerung des Stellglieds verwendet.
Accordingly, an apparatus for carrying out a method for controlling a hysteresis-type actuator of an internal combustion engine is disclosed, the apparatus comprising:
  • Means for determining an error between a desired value of a position of the actuator and a current position of the actuator,
  • - means for calculating a minimum value of a pulse width modulated signal (PWM signal) at which the actuator can begin its forward movement when the error is greater than a first error threshold, as a function of the current position of the actuator and a learned hysteresis cycle of the Actuator, where the PID controller uses this minimum value to control the actuator, or
  • - means for calculating a maximum value of the PWM signal at which the actuator can begin its reverse movement when the error is less than a second error threshold, as a function of the current position of the actuator and the learned hysteresis cycle of the actuator, wherein the PID controller uses this maximum value to control the actuator, or
  • - means for checking whether a steady state of the actuator is reached when the error is less than the first error threshold and greater than the second error threshold, and
  • - means for freezing the PWM signal at the maximum value of the PWM signal at which the actuator can start its reverse movement, the PID controller using this maximum value to control the actuator.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass das Verfahren jedes Stellglied steuert, das ein hysteretisches Verhalten zeigt, wobei die gleiche Leistung und Robustheit wie mit einem linearen Stellglied erreicht wird. Tatsächlich beruht das Verfahren nicht nur auf einem geschlossenen Regelkreis, sondern reagiert auch prompt auf jede Veränderung der Position und Geschwindigkeit des Stellglieds, da es in der Lage ist, die benötigten Werte der PWM-Signale (sowohl zum Vorwärts- als auch zum Rückwärtsbewegen des Stellglieds) zu berechnen, da es den Hysteresezyklus des Stellglieds erlernt hat. Daher kann für jede Position des Stellglieds der Minimalwert des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kann, und der Maximalwert des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, berechnet werden. Darüber hinaus ermöglicht es das Verfahren, den Wert des PWM-Signals zu bestimmen, wenn das Stellglied eine stationäre Position erreicht hat.An advantage of this embodiment is that the method controls each actuator exhibiting hysteretic behavior, achieving the same performance and robustness as with a linear actuator. In fact, the method not only relies on a closed loop, but also responds promptly to any change in the position and speed of the actuator, as it is able to provide the required values of the PWM signals (both for forward and reverse movement of the actuator ), since it has learned the hysteresis cycle of the actuator. Therefore, for each position of the actuator, the minimum value of the PWM signal at which the actuator can begin its forward movement and the maximum value of the PWM signal at which the actuator can begin its reverse movement can be calculated. In addition, the method allows the value of the PWM signal to be determined when the actuator has reached a stationary position.

Gemäß einer anderen Ausführungsform wird der Hysteresezyklus des Stellglieds erlernt, indem die folgenden Schritte angewendet werden:

  • – Bestimmen einer Maximalposition des Stellglieds, die erreicht wird, indem der 100% betragende Prozentwert des PWM-Signals angesteuert wird,
  • – Bestimmen einer Minimalposition des Stellglieds, die erreicht wird, indem der 0% betragende Prozentwert des PWM-Signals angesteuert wird,
  • – Bestimmen eines ersten Werts des PWM-Signals, bei dem sich das Stellglied noch in seiner Minimalposition befindet, und eines zweiten Werts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Maximalposition erreicht, wobei das PWM-Signal mit einer kalibrierten Neigung erhöht wird,
  • – Bestimmen eines dritten Werts des PWM-Signals, bei dem sich das Stellglied noch in seiner Minimalposition befindet, und eines vierten Werts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Maximalposition erreicht, wobei das PWM-Signal mit einer kalibrierten Neigung verringert wird.
According to another embodiment, the hysteresis cycle of the actuator is learned using the following steps:
  • Determining a maximum position of the actuator which is achieved by controlling the 100% percentage value of the PWM signal,
  • Determining a minimum position of the actuator which is achieved by controlling the 0% percentage value of the PWM signal,
  • - Determine a a first value of the PWM signal, wherein the actuator is still in its minimum position, and a second value of the PWM signal, where the actuator reaches its maximum position, wherein the PWM signal is increased with a calibrated inclination,
  • Determining a third value of the PWM signal at which the actuator is still in its minimum position and a fourth value of the PWM signal at which the actuator reaches its maximum position, wherein the PWM signal is reduced with a calibrated inclination.

Daher umfasst die Vorrichtung darüber hinaus:

  • – Mittel zum Bestimmen einer Maximalposition des Stellglieds, die erreicht wird, indem der 100% betragende Prozentwert des PWM-Signals angesteuert wird,
  • – Mittel zum Bestimmen einer Minimalposition des Stellglieds, die erreicht wird, indem der 0% betragende Prozentwert des PWM-Signals angesteuert wird,
  • – Mittel zum Bestimmen eines ersten Werts des PWM-Signals, bei dem sich das Stellglied noch in seiner Minimalposition befindet, und eines zweiten Werts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Maximalposition erreicht, wobei das PWM-Signal mit einer kalibrierten Neigung erhöht wird,
  • – Mittel zum Bestimmen eines dritten Werts des PWM-Signals, bei dem sich das Stellglied noch in seiner Maximalposition befindet, und eines vierten Werts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Minimalposition erreicht, wobei das PWM-Signal mit einer kalibrierten Neigung verringert wird.
Therefore, the device further includes:
  • Means for determining a maximum position of the actuator, which is achieved by controlling the 100% percentage value of the PWM signal,
  • Means for determining a minimum position of the actuator which is achieved by controlling the 0% percentage value of the PWM signal,
  • - means for determining a first value of the PWM signal, wherein the actuator is still in its minimum position, and a second value of the PWM signal, at which the actuator reaches its maximum position, wherein the PWM signal increases with a calibrated inclination becomes,
  • - means for determining a third value of the PWM signal, wherein the actuator is still in its maximum position, and a fourth value of the PWM signal, at which the actuator reaches its minimum position, wherein the PWM signal decreases with a calibrated inclination becomes.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass es die Lernphase ermöglicht, auf einfache Weise alle Parameter zu berechnen, die zum Erlernen des Hysteresezyklus des Stellglieds notwendig sind, und dass kein großer Aufwand für die Kalibrierung erforderlich ist.An advantage of this embodiment is that it allows the learning phase to easily calculate all the parameters necessary to learn the hysteresis cycle of the actuator, and that no great effort is required for the calibration.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform sind die erste Fehlerschwelle und die zweite Fehlerschwelle jeweils gleich folgenden Werten: Max_Err = K; Min_Err = –K; According to a further embodiment, the first error threshold and the second error threshold are respectively the following values: Max_Err = K; Min_Err = -K;

Daher sind die Mittel zum Ermitteln eines Fehlers zwischen einem Sollwert einer Position des Stellglieds und einer aktuellen Position des Stellglieds derart ausgelegt, dass die [erste Fehlerschwelle und die] zweite Fehlerschwelle jeweils gleich folgenden Werten sind: Max_Err = K; Min_Err = –K; Therefore, the means for determining an error between a target value of a position of the actuator and a current position of the actuator are designed such that the [first error threshold and the] second error threshold are respectively the following values: Max_Err = K; Min_Err = -K;

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass in beiden Fällen, d. h. sowohl bei der Steuerung der Vorwärtsbewegung des Stellglieds als auch bei der Steuerung seiner Rückwärtsbewegung, das gleiche Verhalten des Steuerungsverfahrens erzielt wird.An advantage of this embodiment is that in both cases, i. H. both in the control of the forward movement of the actuator and in the control of its backward movement, the same behavior of the control method is achieved.

Gemäß einer weiteren Ausführungsform ist der stationäre Zustand erreicht, wenn der Fehler während eines Zeitintervalls, das länger als eine Zeitintervallschwelle ist, kleiner als der erste Fehler-Schwellenwert und größer als der zweite Fehler-Schwellenwert ist.In another embodiment, the steady state condition is reached when the error is less than the first error threshold and greater than the second error threshold during a time interval that is longer than a time interval threshold.

Daher sind die Mittel zum Prüfen, ob ein stationärer Zustand des Stellglieds erreicht ist, derart ausgelegt, dass der stationäre Zustand festgestellt wird, wenn der Fehler während eines Zeitintervalls, das länger als eine Zeitintervallschwelle ist, kleiner als der erste Fehler-Schwellenwert und größer als der zweite Fehler-Schwellenwert ist.Therefore, the means for checking whether a stationary state of the actuator is achieved, are designed such that the steady state is detected when the error during a time interval that is longer than a time interval threshold, smaller than the first error threshold and greater than the second error threshold is.

Ein Vorteil dieser Ausführungsform besteht darin, dass ein Standard-Frequenzregler aufgrund des Hystereseverhaltens des Stellglieds nicht den gleichen Wert des PWM-Signals nahe dem Sollwert beibehalten kann. Daher sollte das Erreichen des stationären Zustands des Stellglieds innerhalb eines gegebenen Zeitintervalls konsolidiert werden.An advantage of this embodiment is that a standard frequency controller can not maintain the same value of the PWM signal near the setpoint due to the hysteresis behavior of the actuator. Therefore, achieving the stationary state of the actuator should be consolidated within a given time interval.

Eine andere Ausführungsform der Offenbarung schafft ein Antriebssystem, umfassend einen Verbrennungsmotor und eine elektronische Steuereinheit, wobei der Motor mit wenigstens einem hysteresebehafteten Stellglied versehen ist, wobei die elektronische Steuereinheit derart ausgeführt ist, dass sie das Computerprogramm nach einer der vorhergehenden Ausführungsformen ausführt, und wobei die elektronische Steuereinheit mit einem Proportional-Integral-Differenzial-Regler oder einem Proportional-Integral-Regler versehen sein kann.Another embodiment of the disclosure provides a drive system comprising an internal combustion engine and an electronic control unit, wherein the engine is provided with at least one hysteresis actuator, wherein the electronic control unit is adapted to execute the computer program according to any one of the preceding embodiments, and wherein the electronic control unit may be provided with a proportional-integral-differential controller or a proportional-integral controller.

Gemäß einem seiner Aspekte kann das Verfahren mit Hilfe eines Computerprogramms, das einen Programmcode zur Ausführung aller Schritte des oben beschriebenen Verfahrens umfasst, sowie in der Form eines Computerprogramm-Produkts, welches das Computerprogramm enthält, ausgeführt werden.According to one of its aspects, the method may be carried out by means of a computer program comprising a program code for carrying out all the steps of the method described above and in the form of a computer program product containing the computer program.

Das Computerprogramm-Produkt kann in eine Steuerungseinrichtung für eine Verbrennungskraftmaschine eingebettet sein, die Folgendes umfasst: eine elektronische Steuereinheit (ECU), einen mit der ECU verbundenen Datenträger und das in einem Datenträger gespeicherte Computerprogramm, so dass die Steuerungseinrichtung die beschriebenen Ausführungsformen ebenso wie das Verfahren definiert. Wenn die Steuerungseinrichtung das Computerprogramm ausführt, werden somit alle Schritte des oben beschriebenen Verfahrens ausgeführt.The computer program product may be embedded in a control device for an internal combustion engine, comprising: an electronic control unit (ECU), a data carrier connected to the ECU, and the computer program stored in a data carrier, so that the controller means the described embodiments as well as the method Are defined. Thus, when the controller executes the computer program, all the steps of the method described above are performed.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGENBRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Nun sollen die verschiedenen Ausführungsformen beispielhaft unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben werden, wobei:Now, the various embodiments will be described by way of example with reference to the accompanying drawings, in which:

1 ein Antriebssystem zeigt; 1 shows a drive system;

2 eine Schnittdarstellung einer Verbrennungskraftmaschine ist, die zum Antriebssystem von 1 gehört; 2 is a sectional view of an internal combustion engine, the drive system of 1 belongs;

3 ein Diagramm ist, das einen Hysteresezyklus eines Stellglieds zeigt; 3 Fig. 12 is a diagram showing a hysteresis cycle of an actuator;

4 ein Diagramm ist, das einen Hysteresezyklus eines Stellglieds zeigt und die Lernstrategie schematisiert; 4 Fig. 12 is a diagram showing a hysteresis cycle of an actuator and schematizing the learning strategy;

5 ein detailliertes Flussdiagramm der Lernphase des Verfahrens gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; 5 Fig. 10 is a detailed flowchart of the learning phase of the method according to another embodiment of the present invention;

6 ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist; 6 Fig. 10 is a flowchart of the method according to an embodiment of the present invention;

7 ein Diagramm ist, das die Resultate zeigt, die durch die Anwendung des vorliegenden Verfahrens erzielt werden. 7 Figure 3 is a graph showing the results achieved by the application of the present method.

GENAUE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN DETAILED DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

Einige Ausführungsformen können ein Antriebssystem 100 umfassen, das in 1 und 2 dargestellt ist und Folgendes umfasst: eine Verbrennungskraftmaschine (VKM) 110 mit einem Motorblock 120, der wenigstens einen Zylinder 125 mit einem Kolben 140 definiert, der derart gekoppelt ist, dass er eine Kurbelwelle 145 dreht. Ein Zylinderkopf 130 wirkt mit dem Kolben 140 zusammen, um einen Verbrennungsraum 150 zu definieren.Some embodiments may be a drive system 100 include that in 1 and 2 is shown and includes: an internal combustion engine (VKM) 110 with an engine block 120 , the at least one cylinder 125 with a piston 140 defined to be coupled to a crankshaft 145 rotates. A cylinder head 130 works with the piston 140 together to a combustion chamber 150 define.

Ein Kraftstoff-Luft-Gemisch (nicht dargestellt) ist im Verbrennungsraum 150 angeordnet und wird gezündet, was zu heißen, sich ausdehnenden Abgasen führt, die eine hin- und hergehende Bewegung des Kolbens 140 bewirken. Der Kraftstoff wird durch mindestens eine Kraftstoffeinspritzdüse 160 bereitgestellt, und die Luft wird durch mindestens eine Ansaugöffnung 210 bereitgestellt. Der Kraftstoff wird mit hohem Druck zur Kraftstoffeinspritzdüse 160 befördert, und zwar ausgehend von einer Kraftstoffleiste 170, die in Fluidverbindung mit einer Hochdruck-Kraftstoffpumpe 180 steht, die den Druck des Kraftstoffs erhöht, den sie von einer Kraftstoffquelle 190 erhält.A fuel-air mixture (not shown) is in the combustion chamber 150 is arranged and ignited, which leads to hot, expansive exhaust gases, which is a reciprocating motion of the piston 140 cause. The fuel is passed through at least one fuel injector 160 provided, and the air is passed through at least one suction port 210 provided. The fuel becomes the fuel injector at high pressure 160 transported, starting from a fuel rail 170 in fluid communication with a high pressure fuel pump 180 which increases the pressure of the fuel coming from a fuel source 190 receives.

Jeder der Zylinder 125 hat wenigstens zwei Ventile 215, die durch eine Nockenwelle 135 betätigt werden, die sich zeitlich abgestimmt mit der Kurbelwelle 145 dreht. Die Ventile 215 ermöglichen selektiv den Einlass von Luft in den Verbrennungsraum 150 ausgehend von der Öffnung 210 und alternativ den Austritt von Abgasen durch eine Öffnung 220. Bei einigen Beispielen kann ein Nockenwellenversteller 155 die zeitliche Abstimmung zwischen der Nockenwelle 135 und der Kurbelwelle 145 selektiv variieren.Each of the cylinders 125 has at least two valves 215 passing through a camshaft 135 be actuated, which is timed with the crankshaft 145 rotates. The valves 215 selectively allow the admission of air into the combustion chamber 150 starting from the opening 210 and alternatively, the exit of exhaust gases through an opening 220 , In some examples, a phaser may 155 the timing between the camshaft 135 and the crankshaft 145 vary selectively.

Die Luft kann durch einen Ansaugkrümmer 200 zur (zu den) Luftansaugöffnung(en) 210 befördert werden. Eine Luftansaugleitung 205 kann Luft aus der umgebenden Atmosphäre zum Ansaugkrümmer 200 führen. In anderen Ausführungsformen kann eine Drosselklappe 330 vorgesehen sein, um den Luftstrom in den Krümmer 200 zu regeln. In weiteren Ausführungsformen kann ein Gebläseluftsystem wie z. B. ein Turbolader 230 vorgesehen sein, der einen Verdichter 240 aufweist, der mit einer Turbine 250 drehbar verbunden ist. Die Drehung des Verdichters 240 erhöht den Druck und die Temperatur der Luft in der Leitung 205 und im Krümmer 200. Ein in der Leitung 205 angeordneter Ladeluftkühler 260 kann die Temperatur der Luft senken. Die Turbine 250 rotiert, indem sie Abgase von einem Abgaskrümmer 225 erhält, der die Abgase von den Ausstoßöffnungen 220 durch eine Reihe von Flügeln leitet, bevor die Expansion durch die Turbine 250 erfolgt. Die Abgase treten aus der Turbine 250 aus und werden in ein Auspuffsystem 270 geleitet. Dieses Beispiel zeigt eine variable Turbinengeometrie (VTG) mit einem VTG-Stellglied 290, das angeordnet ist, um die Flügel zu bewegen, um den Abgasstrom durch die Turbine zu verändern. In anderen Ausführungsformen kann der Turbolader 230 eine Turbine mit fester Geometrie mit einem Überströmventil sein.The air can pass through an intake manifold 200 to the air intake opening (s) 210 to get promoted. An air intake line 205 can transfer air from the surrounding atmosphere to the intake manifold 200 to lead. In other embodiments, a throttle 330 be provided to the air flow in the manifold 200 to regulate. In other embodiments, a blower air system such. As a turbocharger 230 be provided, which is a compressor 240 that has a turbine 250 is rotatably connected. The rotation of the compressor 240 increases the pressure and the temperature of the air in the pipe 205 and in the manifold 200 , One in the lead 205 arranged intercooler 260 can lower the temperature of the air. The turbine 250 Rotates by exhaust gases from an exhaust manifold 225 receives the exhaust gases from the exhaust ports 220 passes through a series of wings before expanding through the turbine 250 he follows. The exhaust gases exit the turbine 250 out and get into an exhaust system 270 directed. This example shows a variable turbine geometry (VTG) with a VTG actuator 290 , which is arranged to move the wings to change the flow of exhaust gas through the turbine. In other embodiments, the turbocharger 230 a fixed geometry turbine with an overflow valve.

Das Auspuffsystem 270 kann ein Auspuffrohr 275 umfassen, das ein oder mehrere Abgasnachbehandlungsvorrichtungen 280 umfasst. Bei den Nachbehandlungsvorrichtungen kann es sich um jegliche Vorrichtung handeln, die dafür ausgelegt ist, die Zusammensetzung der Abgase zu verändern. Einige Beispiele für Nachbehandlungsvorrichtungen 280 umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, (Zwei- und Dreiwege-)Austauschkatalysatoren, Oxidationskatalysatoren oder NOx-Speicherkatalysatoren, Partikelfilter, selektive katalytische Reduktionssysteme (SKR-Systeme). Andere Ausführungsformen können ein Abgasrückführungssystem (AGR-System) 300 umfassen, das zwischen dem Abgaskrümmer 225 und dem Ansaugkrümmer 200 angeordnet ist. Das AGR-System 300 kann einen AGR-Kühler 310 umfassen, um die Temperatur der Abgase im AGR-System 300 zu senken. Ein AGR-Ventil 320 reguliert den Abgasstrom im AGR-System 300.The exhaust system 270 can be an exhaust pipe 275 comprising one or more exhaust aftertreatment devices 280 includes. The aftertreatment devices may be any device designed to alter the composition of the exhaust gases. Some examples of aftertreatment devices 280 include, but are not limited to, (two- and three-way) replacement catalysts, oxidation catalysts or NOx storage catalysts, particulate filters, selective catalytic reduction (SCR) systems. Other embodiments may include an exhaust gas recirculation (EGR) system. 300 include that between the exhaust manifold 225 and the intake manifold 200 is arranged. The EGR system 300 can be an EGR cooler 310 include the temperature of the exhaust gases in the EGR system 300 to lower. An EGR valve 320 regulates the exhaust flow in the EGR system 300 ,

Das Antriebssystem 100 kann ferner eine elektronische Steuereinheit (ECU) 450 umfassen, die mit einem oder mehreren Sensoren und/oder Vorrichtungen kommuniziert, die mit der VKM 110 verbunden sind, und die mit einem Datenträger 40 versehen ist. Die ECU 450 kann Eingangssignale von verschiedenen Sensoren empfangen, die dafür ausgelegt sind, die Signale zu erzeugen, die proportional zu verschiedenen physikalischen Parametern in Zusammenhang mit der VKM 110 sind. Die Sensoren umfassen, ohne jedoch darauf beschränkt zu sein, einen Luftmassen-, Druck- und Temperatursensor 340, einen Sensor für Krümmerdruck- und -temperatur 350, einen Verbrennungsdrucksensor 360, Temperatur- und Pegelsensoren für Kühlmittel und Öl 380, einen Kraftstoffleistendrucksensor 400, einen Nockenwellenpositionssensor 410, einen Kurbelwellenpositionssensor 420, Sensoren für Auspuffdruck- und -temperatur 430, einen AGR-Temperatursensor 440 und einen Gaspedalpositionssensor 445. Darüber hinaus kann die ECU 450 Ausgangssignale zu verschiedenen Steuereinrichtungen erzeugen, die angeordnet sind, um den Betrieb der VKM 110 zu steuern, wobei diese die Kraftstoff-Einspritzdüsen 160, die Drosselklappe 330, das AGR-Ventil 320, das VTG-Stellglied 290 und den Nockenwellenversteller 155 einschließen, aber nicht darauf beschränkt sind. Es ist zu beachten, dass gestrichelte Linien verwendet werden, um die Verbindung zwischen der ECU 450 und den verschiedenen Sensoren und Vorrichtungen anzuzeigen, wobei jedoch einige der Klarheit halber weggelassen wurden.The drive system 100 Furthermore, an electronic control unit (ECU) 450 which communicates with one or more sensors and / or devices connected to the VKM 110 connected, and those with a disk 40 is provided. The ECU 450 It can receive input signals from various sensors designed to generate the signals proportional to various physical parameters associated with the VKM 110 are. The sensors include, but are not limited to, an air mass, pressure, and temperature sensor 340 , a manifold pressure and temperature sensor 350 , a combustion pressure sensor 360 , Temperature and level sensors for coolant and oil 380 , a fuel rail pressure sensor 400 , a camshaft position sensor 410 , a crankshaft position sensor 420 , Sensors for exhaust pressure and temperature 430 , an EGR temperature sensor 440 and an accelerator pedal position sensor 445 , In addition, the ECU 450 Generate output signals to various controllers arranged to control the operation of the VKM 110 These are the fuel injectors 160 , the throttle 330 , the EGR valve 320 , the VTG actuator 290 and the phaser 155 include but are not limited to. It should be noted that dashed lines are used to connect the ECU 450 and the various sensors and devices, but some have been omitted for the sake of clarity.

Was die ECU 450 betrifft, so kann diese Vorrichtung eine digitale zentrale Verarbeitungseinheit (CPU) umfassen, die mit einem Speichersystem und einem Schnittstellenbus verbunden ist. Die CPU ist dafür ausgelegt, Befehle auszuführen, die als Programm im Speichersystem gespeichert sind, und Signale an den Schnittstellenbus zu senden/von diesem zu empfangen. Das Speichersystem kann verschiedene Speicherungstypen umfassen, wie z. B. eine optische Speicherung, eine magnetische Speicherung, eine Speicherung des Typs Solid State und andere nichtflüchtige Speicher. Der Schnittstellenbus kann dafür ausgelegt sein, analoge und/oder digitale Signale an die verschiedenen Sensoren und Steuervorrichtungen zu senden, von diesen zu empfangen und diese Signale zu modulieren. Das Programm kann die hier offenbarten Verfahren ausführen, indem es der CPU erlaubt, die Schritte dieser Verfahren auszuführen und die VKM 110 zu steuern. What the ECU 450 is concerned, this device may comprise a digital central processing unit (CPU) connected to a memory system and an interface bus. The CPU is adapted to execute instructions stored as a program in the memory system and to send / receive signals to and from the interface bus. The storage system may include various storage types, such as: Example, optical storage, magnetic storage, storage of the type solid state and other non-volatile memory. The interface bus may be configured to send, receive, and modulate analog and / or digital signals to and from the various sensors and control devices. The program may execute the methods disclosed herein by allowing the CPU to perform the steps of these methods and the VKM 110 to control.

Das in dem Speichersystem gespeicherte Programm wird von außen über ein Kabel oder auf drahtlose Weise übermittelt. Außerhalb des Antriebssystems 100 ist es normalerweise als Computerprogrammprodukt sichtbar, das im Fachgebiet auch als computerlesbares Medium oder maschinenlesbares Medium bezeichnet wird, wobei dies so zu verstehen ist, dass es sich um einen Computerprogrammcode handelt, der sich auf einem Träger befindet, wobei die Art des Trägers vorübergehend oder nicht vorübergehend sein kann, was zur Folge hat, dass die Art des Computerprogrammprodukts vorübergehend oder nicht vorübergehend sein kann.The program stored in the storage system is transmitted from outside via a cable or wirelessly. Outside the drive system 100 For example, it is normally visible as a computer program product, also referred to in the art as a computer-readable medium or machine-readable medium, which is to be understood as a computer program code resident on a carrier, with or without the nature of the carrier may be temporary, with the result that the nature of the computer program product may be temporary or temporary.

Ein Beispiel für ein vorübergehendes Computerprogrammprodukt ist ein Signal, z. B. ein elektromagnetisches Signal wie beispielsweise ein optisches Signal, bei dem es sich um einen vorübergehenden Träger für den Computerprogrammcode handelt. Das Tragen eines solchen Computerprogrammcodes kann erfolgen, indem das Signal durch eine herkömmliche Modulationstechnik moduliert wird, wie z. B. durch QPSK für digitale Daten, so dass die binären Daten, die den Computerprogrammcode darstellen, auf das vorübergehende elektromagnetische Signal aufgeprägt werden. Solche Signale werden z. B. verwendet, um einen Computerprogrammcode auf drahtlose Weise über eine WiFi-Verbindung an einen Laptop zu senden.An example of a transient computer program product is a signal, e.g. An electromagnetic signal, such as an optical signal, which is a temporary carrier for the computer program code. Carrying of such computer program code may be accomplished by modulating the signal by a conventional modulation technique, such as, e.g. By QPSK for digital data, so that the binary data representing the computer program code is impressed on the transient electromagnetic signal. Such signals are z. B. is used to wirelessly send computer program code to a laptop via a WiFi connection.

Im Fall eines nicht vorübergehenden Computerprogrammprodukts ist der Computerprogrammcode in einem körperlichen Speichermedium ausgeführt. Das Speichermedium ist in diesem Fall der oben erwähnte nicht vorübergehende Träger, so dass der Computerprogrammcode permanent oder nicht permanent auf abrufbare Weise in oder auf diesem Speichermedium gespeichert ist. Das Speichermedium kann vom herkömmlichen Typ sein, wie er in der Computertechnologie bekannt ist, wie z. B. ein Flash-Speicher, ein Asic, eine CD oder dergleichen.In the case of a non-transitory computer program product, the computer program code is embodied in a physical storage medium. The storage medium in this case is the above-mentioned non-transitory carrier, so that the computer program code is stored permanently or not permanently in retrievable manner in or on this storage medium. The storage medium may be of the conventional type known in computer technology, such as e.g. As a flash memory, an Asic, a CD or the like.

Anstelle einer ECU 450 kann das Antriebssystem 100 einen anderen Prozessortyp aufweisen, um die elektronische Logik bereitzustellen, z. B. eine eingebettete Steuervorrichtung, einen Bordcomputer oder ein Verarbeitungsmodul, das im Fahrzeug eingesetzt werden kann.Instead of an ECU 450 can the drive system 100 have a different processor type to provide the electronic logic, e.g. As an embedded control device, an on-board computer or a processing module that can be used in the vehicle.

Das Verfahren gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung besteht in der Verwendung eines herkömmlichen Frequenzregers (PID- oder PI-Regler) mit einer zusätzlichen Laufzeitkompensation, um die hysteresebedingte Nichtlinearität zu eliminieren.The method according to an embodiment of the present invention is to use a conventional frequency (PID or PI) controller with additional delay compensation to eliminate the hysteresis nonlinearity.

3 ist ein Diagramm, das auf einfache und schematische Weise einen Hysteresezyklus eines Stellglieds zeigt. Als Beispiel wird ein positionsgeregelter Gleichstrommotor herangezogen. Das Diagramm zeigt das Verhalten der Ausgangsvariablen, d. h. die Rückkopplung auf die Position des Stellglieds (als Prozentsatz) als Funktion des PWM-Signals (relative Einschaltdauer als Prozentsatz). In dem Diagramm ist YMAX die erreichbare Maximalposition des Stellglieds, YMIN ist die erreichbare Minimalposition des Stellglieds. Um das Stellglied von YMIN zu YMAX vorwärts zu bewegen, ist es notwendig, einen Minimalwert des PWM-Signals U3 zu erreichen. Die Maximalposition YMAX des Stellglieds wird mit einem größeren Wert U4 des PWM-Signals erreicht. Um andererseits das Stellglied von YMAX zu YMIN rückwärts zu bewegen, ist es notwendig, mit einem Maximalwert U2 des PWM-Signals zu beginnen. Die Minimalposition YMIN des Stellglieds wird mit einem kleineren Wert U1 des PWM-Signals erreicht. 3 Fig. 10 is a diagram showing a hysteresis cycle of an actuator in a simple and schematic manner. As an example, a position-controlled DC motor is used. The diagram shows the behavior of the output variable, ie the feedback to the position of the actuator (as a percentage) as a function of the PWM signal (relative duty cycle as a percentage). In the diagram, Y MAX is the maximum achievable position of the actuator, Y MIN is the minimum attainable position of the actuator. In order to advance the actuator from Y MIN to Y MAX , it is necessary to achieve a minimum value of the PWM signal U 3 . The maximum position Y MAX of the actuator is achieved with a larger value U 4 of the PWM signal. On the other hand, in order to reverse the actuator from Y MAX to Y MIN , it is necessary to start with a maximum value U 2 of the PWM signal. The minimum position Y MIN of the actuator is achieved with a smaller value U 1 of the PWM signal.

Die Steuerungsstrategie besteht darin, die Hysterese, wenn sie vorhanden ist, zu kompensieren, indem jedes Mal, wenn die Steuerung die Geschwindigkeit des Stellglieds umkehren muss, der richtige Wert des PWM-Signals berechnet wird. Um dies ordnungsgemäß zu erreichen, ist es notwendig, durch eine eigene Lernphase ein Kennfeld der Hysterese des Stellglieds zu erstellen.The control strategy is to compensate for the hysteresis, if present, by calculating the correct value of the PWM signal each time the controller needs to reverse the speed of the actuator. To achieve this properly, it is necessary to create a map of the hysteresis of the actuator through its own learning phase.

4 ist ein Diagramm, das einen Hysteresezyklus eines Stellglieds zeigt und die Lernstrategie schematisch darstellt. Wie in 3 zeigt das Diagramm das Verhalten der Rückkopplung auf die Position des Stellglieds (als Prozentsatz) als Funktion der Werte des PWM-Signals (relative Einschaltdauer als Prozentsatz). Die Lernphase besteht darin, eine Näherung des realen Hysteresezyklus durch einen schematisierten Hysteresezyklus zu bilden, der vollständig in dem realen Hysteresezyklus enthalten ist. Wenn der reale Hysteresezyklus durch die vier mit Pfeil versehenen durchgehenden Linien gebildet wird (wobei die gleichen Schematisierungen und Symbole wie in 3 verwendet werden), würde der angenäherte Hysteresezyklus durch die gleichen zwei horizontalen Linien und die zwei annähernd vertikalen Linien A und B gebildet. 4 Figure 11 is a diagram showing a hysteresis cycle of an actuator and schematically illustrating the learning strategy. As in 3 The graph shows the behavior of the feedback on the position of the actuator (as a percentage) as a function of the values of the PWM signal (relative duty cycle as a percentage). The learning phase is to approximate the real hysteresis cycle by a schematic hysteresis cycle that is fully contained in the real hysteresis cycle. If the real hysteresis cycle is formed by the four arrowheaded solid lines (with the same schematics and Symbols like in 3 used), the approximate hysteresis cycle would be formed by the same two horizontal lines and the two approximately vertical lines A and B.

Wie auch in 5 zu sehen ist, bei der es sich um ein detailliertes Flussdiagramm der Lernphase handelt, kann die Lernphase in den folgenden Schritten bestehen: Zuerst wird die Maximalposition YMAX des Stellglieds bestimmt S610, die erreicht wird, indem der 100% betragende Prozentwert des PWM-Signals angesteuert wird, und es wird die Minimalposition YMIN des Stellglieds bestimmt, die erreicht wird, indem der 0% betragende Prozentwert des PWM-Signals angesteuert wird. Anschließend wird Folgendes bestimmt S630: der erste Wert U3 des PWM-Signals, bei dem sich das Stellglied noch in seiner Minimalposition YMIN befindet, und der zweite Wert U4 des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Maximalposition YMAX erreicht, wobei das PWM-Signal mit einer kalibrierten Neigung erhöht wird. Schließlich wird ein dritter Wert U2 des PWM-Signals, bei dem sich das Stellglied noch in seiner Maximalposition YMAX befindet, und ein vierter Wert U1 des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Minimalposition YMIN erreicht, bestimmt, wobei das PWM-Signal mit einer kalibrierten Neigung verringert wird.As well as in 5 can be seen, which is a detailed flowchart of the learning phase, the learning phase can consist of the following steps: First, the maximum position Y MAX of the actuator is determined S610, which is achieved by the 100% percentage value of the PWM signal is controlled, and the minimum position Y MIN of the actuator is determined, which is achieved by the 0% amount of the PWM signal is driven. Subsequently, the following is determined S630: the first value U 3 of the PWM signal, in which the actuator is still in its minimum position Y MIN , and the second value U 4 of the PWM signal, at which the actuator reaches its maximum position Y MAX , wherein the PWM signal is increased with a calibrated slope. Finally, a third value U 2 of the PWM signal, in which the actuator is still in its maximum position Y MAX , and a fourth value U 1 of the PWM signal, at which the actuator reaches its minimum position Y MIN , are determined, wherein the PWM signal is reduced with a calibrated tilt.

Nach der Ausführung dieser Lernphase können die Gleichungen der punktierten Linien A und B definiert werden. Diese punktierten Linien stellen den schematisierten Hysteresezyklus dar, der im realen Hysteresezyklus enthalten ist. Auf diese Weise legen die Gleichungen für jede Rückkopplungsposition YPSTN den Minimalwert UMIN_FW oder den Maximalwert UMAX_BW des zu liefernden PWM-Signals fest, um mit der Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung des Stellglieds beginnen zu können. Die Linien A und B sind umso näher an den realen Linien, je höher der Grad der Zuverlässigkeit der zum Erlernen durchgeführten Messungen ist.After the execution of this learning phase, the equations of the dotted lines A and B can be defined. These dotted lines represent the schematic hysteresis cycle that is included in the real hysteresis cycle. In this way, for each feedback position Y PSTN , the equations set the minimum value U MIN_FW or the maximum value U MAX_BW of the PWM signal to be supplied in order to be able to start the forward or backward movement of the actuator. The higher the degree of reliability of the measurements taken, the closer to the real lines the lines A and B are.

6 ist ein Flussdiagramm des Verfahrens gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Wie oben erwähnt, wird während der Steuerungsphase ein herkömmlicher PID-Regler (oder als Alternative ein einfacherer PI-Regler) verwendet S510, jedoch mit Hysteresekompensation. Dies bedeutet, dass jedes Mal, wenn der Regler die Geschwindigkeit des Stellglieds umkehren muss, eine Rückstellung und Reinitialisierung auf Basis von Folgendem notwendig ist: auf Basis der aktuellen Position des Stellglieds, auf Basis des Minimalwerts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kann, und auf Basis des Maximalwerts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann. Der charakteristische Parameter, anhand dessen festgestellt werden kann, ob der Regler zurückgestellt werden muss, ist aktuelle Fehler ERR zwischen der aktuellen Position des Stellglieds und seinem Sollwert. Daher wird der aktuelle Fehler überprüft S520. Wenn der Fehler ERR größer ist als eine erste Fehlerschwelle Max_Err, wird der Minimalwert UMIN_FW eines PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kann, als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und des Hysteresezyklus des Stellglieds berechnet S530, wobei der PID-Regler diesen Minimalwert UMIN_FW zur Steuerung des Stellglieds, anders ausgedrückt als Rücksetzwert verwendet. Wenn andererseits der Fehler ERR kleiner ist als eine zweite Fehlerschwelle Min_Err, wird der Maximalwert UMAX_BW des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und des erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds berechnet S540, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert UMAX_BW zur Steuerung des Stellglieds, anders ausgedrückt als Rücksetzwert, verwendet. 6 FIG. 10 is a flowchart of the method according to an embodiment of the present invention. FIG. As mentioned above, a conventional PID controller (or, more simply, a simpler PI controller) is used during the control phase S510, but with hysteresis compensation. This means that every time the controller needs to reverse the speed of the actuator, a reset and reinitialization based on the following is necessary: based on the current position of the actuator, based on the minimum value of the PWM signal at which the actuator is at Forward movement can begin, and based on the maximum value of the PWM signal at which the actuator can begin its backward movement. The characteristic parameter that can be used to determine if the controller needs to be reset is the current error ERR between the current position of the actuator and its setpoint. Therefore, the current error is checked S520. If the error ERR is greater than a first error threshold Max_Err, the minimum value U MIN_FW of a PWM signal at which the actuator can begin its forward motion is calculated as a function of the actuator's current position and actuator hysteresis cycle S530, where the PID Controller uses this minimum value U MIN_FW to control the actuator, in other words as the reset value. On the other hand, if the error ERR is less than a second error threshold Min_Err, the maximum value U MAX_BW of the PWM signal at which the actuator can begin its reverse motion is calculated as a function of the actuator's current position and the learned hysteresis cycle of the actuator S540, where PID controller uses this maximum value U MAX_BW to control the actuator, in other words the reset value.

Vorzugsweise wird eine vorbestimmte Fehlerschwelle K verwendet, wobei: Min_Err = –K; Max_Err = K Preferably, a predetermined error threshold K is used, wherein: Min_Err = -K; Max_Err = K

Darüber hinaus wird eine Überprüfung auf einen stationären Zustand durchgeführt S550. Die Überprüfung auf den stationären Zustand wird durchgeführt, indem geprüft wird, wie lange sich die Position des Stellglieds innerhalb der kalibrierten Fehlerschwelle befindet. Anders ausgedrückt ist der stationäre Zustand erreicht, wenn der Fehler ERR während eines Zeitintervalls t, das länger als eine Zeitintervallschwelle tthr ist, kleiner als die erste Fehlerschwelle Max_Err und größer als die zweite Fehlerschwelle Min_Err ist.In addition, a check is performed for a steady state S550. The steady state check is performed by checking how long the position of the actuator is within the calibrated fault threshold. In other words, the steady state is reached when the error ERR is less than the first error threshold Max_Err and greater than the second error threshold Min_Err during a time interval t that is longer than a time interval threshold t thr .

Wenn ein stationärer Zustand erreicht ist, wird das PWM-Signal beim Maximalwert des PWM-Signals eingefroren S560, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, so dass die Mindestspannung angelegt werden kann, um eine feststehende Position beizubehalten.When a stationary state is reached, the PWM signal is frozen at the maximum value of the PWM signal S560 at which the actuator can begin its reverse motion so that the minimum voltage can be applied to maintain a fixed position.

7 ist ein Diagramm, das die Resultate zeigt, die bei Verwendung des vorliegenden Verfahrens erzielt werden. Insbesondere zeigt 7a das Verhalten des PWM-Signals (ausgedrückt als Spannung) 710 im Verlauf der Zeit, während 7b das Verhalten der Position des Stellglieds 720 (als Prozentsatz) im Verlauf der Zeit zeigt. 7b zeigt auch das Sollwertverhalten 730 sowie das Verhalten des oberen Schwellenwerts 740 und des unteren Schwellenwerts 750. 7 Figure 11 is a graph showing the results achieved using the present method. In particular shows 7a the behavior of the PWM signal (expressed as voltage) 710 over time, while 7b the behavior of the position of the actuator 720 (as a percentage) over time. 7b also shows the setpoint behavior 730 and the behavior of the upper threshold 740 and the lower threshold 750 ,

Wie dies zu sehen ist, zeigt 7b die Rückstellpunkte, d. h. die Punkte, bei denen der Regler die Geschwindigkeit des Stellglieds umkehren muss und bei denen er auf Basis der aktuellen Position des Stellglieds, des Minimalwerts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kann, und des Maximalwerts des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, zurückgestellt und reinitialisiert werden muss. Andererseits zeigt 7a die Punkte, bei denen eine Überprüfung auf einen stationären Zustand erfolgt (d. h. wie lange sich die Position des Stellglieds innerhalb der kalibrierten Fehlerschwelle befindet). Auf diese Weise fällt der Wert des PWM-Signals nie in den Hysteresebereich, wobei eine entsprechende Reduktion der zeitlichen Reaktion erzielt wird, ein Aufladen des Integrators des Reglers verhindert wird und ein Überschwingen eingeschränkt wird.As you can see, shows 7b the reset points, ie the points at which the controller must reverse the speed of the actuator and at which it is based on the current position of the actuator, the minimum value of the PWM signal the actuator can begin its forward movement and the maximum value of the PWM signal at which the actuator can begin its reverse movement, must be reset and reinitialized. On the other hand shows 7a the points where a stationary state check is performed (ie how long the position of the actuator is within the calibrated error threshold). In this way, the value of the PWM signal never falls within the hysteresis range, with a corresponding reduction in the temporal response, prevents charging of the integrator of the regulator, and limits overshoot.

Zusammenfassend bringt das vorliegende Verfahren erhebliche Vorteile. Tatsächlich steuert das Verfahren jedes Stellglied, das ein hysteretisches Verhalten zeigt, wobei die gleiche Leistung und Robustheit wie mit einem linearen Stellglied erzielt wird, das gewöhnlich teurer und schwieriger herzustellen ist. Darüber hinaus erfordert diese Strategie keine umfangreichen Kalibrierungsaktivitäten, da während der Lernphase alle benötigten Parameter berechnet werden. Die Lernphase ist auch notwendig, um eine leistungsstarke und robuste Steuerung zu erzielen.In summary, the present method brings significant benefits. In fact, the method controls each actuator exhibiting hysteretic behavior, achieving the same performance and robustness as with a linear actuator, which is usually more expensive and difficult to manufacture. In addition, this strategy does not require extensive calibration activities because all required parameters are calculated during the learning phase. The learning phase is also necessary to achieve a powerful and robust control.

In der vorstehenden Zusammenfassung und genauen Beschreibung wurde wenigstens eine beispielhafte Ausführungsform vorgestellt; es sollte jedoch beachtet werden, dass es eine große Anzahl von Abänderungsmöglichkeiten gibt. Es sollte auch beachtet werden, dass die beispielhafte Ausführungsform oder die beispielhaften Ausführungsformen nur Beispiele sind und nicht dazu dienen, den Schutzumfang, die Anwendbarkeit oder den Aufbau in welcher Weise auch immer einzuschränken. Vielmehr wird die vorstehende Zusammenfassung und genaue Beschreibung dem Fachmann eine praktische Anleitung zur Umsetzung von wenigstens einer beispielhaften Ausführungsform bieten, wobei es sich von selbst versteht, dass verschiedene Abänderungen bei den Funktionen und Anordnungen der anhand einer beispielhaften Ausführungsform beschriebenen Elemente vorgenommen werden können, ohne den Schutzumfang zu verlassen, wie er in den beiliegenden Ansprüchen und ihren rechtlichen Äquivalenten definiert ist.In the foregoing summary and detailed description, at least one exemplary embodiment has been presented; however, it should be noted that there are a large number of modification options. It should also be noted that the exemplary embodiment or exemplary embodiments are only examples and are not intended to limit the scope, applicability, or construction in any way whatsoever. Rather, the foregoing summary and detailed description will provide those skilled in the art with a practical guide to implementing at least one example embodiment, it being understood that various changes may be made in the functions and arrangements of the elements described with reference to an exemplary embodiment without departing from the spirit of the invention Scope of protection as defined in the appended claims and their legal equivalents.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

4040
Datenträgerdisk
100100
Antriebssystemdrive system
110110
VerbrennungskraftmaschineInternal combustion engine
120120
Motorblockblock
125125
Zylindercylinder
130130
Zylinderkopfcylinder head
135135
Nockenwellecamshaft
140140
Kolbenpiston
145145
Kurbelwellecrankshaft
150150
Verbrennungsraumcombustion chamber
155155
NockenwellenverstellerPhaser
160160
Kraftstoffeinspritzdüsefuel Injector
165165
KraftstoffeinspritzsystemFuel injection system
170170
KraftstoffleisteFuel rail
180180
KraftstoffpumpeFuel pump
190190
KraftstoffquelleFuel source
200200
Ansaugkrümmerintake manifold
205205
Luftansaugleitungair intake
210210
Ansaugöffnungsuction
215215
Ventilevalves
220220
Öffnungopening
225225
Abgaskrümmerexhaust manifold
230230
Turboladerturbocharger
240240
Verdichtercompressor
245245
Turboladerwelleturbocharger shaft
250250
Turbineturbine
260260
LadeluftkühlerIntercooler
270270
Auspuffsystemexhaust system
275275
Auspuffrohrexhaust pipe
280280
Nachbehandlungsvorrichtungenaftertreatment devices
281281
NOx-SpeicherkatalysatorNOx storage catalytic converter
282282
Partikelfilterparticulate Filter
283, 284283, 284
Sauerstoffsensoroxygen sensor
290290
VTG-StellgliedVTG actuator
300300
AbgasrückführungssystemExhaust gas recirculation system
310310
AGR-KühlerEGR cooler
320320
AGR-VentilAGR valve
330330
Drosselklappethrottle
340340
Luftmassen-, Druck-, Temperatur- und FeuchtigkeitssensorAir mass, pressure, temperature and humidity sensor
350350
Sensor für Krümmerdruck und -temperaturSensor for manifold pressure and temperature
360360
VerbrennungsdrucksensorCombustion pressure sensor
380380
Sensoren für Kühlmitteltemperatur und -standSensors for coolant temperature and level
385385
Sensor für Schmieröltemperatur und -standSensor for lubricating oil temperature and level
390390
MetalltemperatursensorMetal temperature sensor
400400
digitaler Kraftstoffleistendrucksensordigital fuel rail pressure sensor
410410
NockenwellenpositionssensorCamshaft position sensor
420420
KurbelwellenpositionssensorCrankshaft position sensor
430430
Sensoren für Auspuffdruck und -temperaturSensors for exhaust pressure and temperature
440440
AGR-TemperatursensorEGR temperature sensor
445445
GaspedalpositionssensorAccelerator position sensor
446446
Gaspedalaccelerator
450450
ECUECU
710710
Verhalten des PWM-SignalsBehavior of the PWM signal
720720
Verhalten der Position des StellgliedsBehavior of the position of the actuator
730730
Verhalten des SollwertsBehavior of the setpoint
740740
Verhalten des oberen SchwellenwertsBehavior of the upper threshold
750750
Verhalten des unteren SchwellenwertsBehavior of the lower threshold
S510S510
Schrittstep
S520S520
Schrittstep
S530S530
Schrittstep
S540S540
Schrittstep
S550S550
Schrittstep
S560S560
Schrittstep
S610S610
Schrittstep
S620S620
Schrittstep
S630S630
Schrittstep
S640S640
Schrittstep
YMAX Y MAX
erreichbare Maximalposition des Stellgliedsachievable maximum position of the actuator
YMIN Y MIN
erreichbare Minimalposition des Stellgliedsachievable minimum position of the actuator
YPSTN Y PSTN
generische Position des Stellgliedsgeneric position of the actuator
U1, U2, U3, U4 U 1 , U 2 , U 3 , U 4
Werte des PWM-SignalsValues of the PWM signal
UMIN_FW U MIN_FW
Minimalwert des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kannMinimum value of the PWM signal at which the actuator can start its forward movement
UMAX_BW U MAX_BW
Maximalwert des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kannMaximum value of the PWM signal at which the actuator can start its reverse movement
ERRERR
Fehler zwischen einem Sollwert einer Position des Stellglieds und einer aktuellen Position des StellgliedsError between a target value of a position of the actuator and a current position of the actuator
Max_ErrMAX ERR
erste Fehlerschwellefirst error threshold
Min_ErrMin_Err
zweite Fehlerschwellesecond error threshold
KK
vorbestimmter Wert der Fehlerschwellenpredetermined value of the error thresholds
AA
schematisiertes Verhalten zur Vorwärtsbewegung des Stellgliedsschematic behavior for forward movement of the actuator
BB
schematisiertes Verhalten zur Rückwärtsbewegung des StellgliedsSchematic behavior for the backward movement of the actuator
tt
Zeitintervalltime interval
tthr t thr
ZeitintervallschwelleTime interval threshold

Claims (8)

Computerprogramm, umfassend einen Computercode, der geeignet ist, ein Verfahren zur Steuerung eines hysteresebehafteten Stellglieds (320, 330) einer Verbrennungskraftmaschine (110) auszuführen, wobei eine Position des Stellglieds mittels eines Proportional-Integral-Differenzial-Reglers (PID) gesteuert wird und wobei das Verfahren die folgenden Schritte ausführt: – Ermitteln eines Fehlers (ERR) zwischen einem Sollwert einer Position des Stellglieds und einer aktuellen Position des Stellglieds, – wenn der Fehler (ERR) größer ist als eine erste Fehlerschwelle (Max_Err), Berechnen eines Mindestwerts (UMIN_FW) eines pulsweitenmodulierten Signals (PWM-Signal), bei dem das Stellglied seine Vorwärtsbewegung beginnen kann, als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und eines erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds, wobei der PID-Regler diesen Minimalwert (UMIN_FW) zur Steuerung des Stellglieds verwendet, oder – wenn der Fehler kleiner ist als ein zweiter Fehler-Schwellenwert (Min_Err), Berechnen eines Maximalwerts (UMAX_BW) des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, als Funktion der aktuellen Position des Stellglieds und des erlernten Hysteresezyklus des Stellglieds, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert (UMAX_BW) zur Steuerung des Stellglieds verwendet, oder – Prüfen, ob ein stationärer Zustand des Stellglieds erreicht ist, wenn der Fehler (ERR) kleiner als die erste Fehlerschwelle (Max_Err) und größer als die zweite Fehlerschwelle (Min_Err) ist, und – Einfrieren des PWM-Signals beim Maximalwert (UMAX_BW) des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Rückwärtsbewegung beginnen kann, wobei der PID-Regler diesen Maximalwert (UMAX_BW) zur Steuerung des Stellglieds verwendet.Computer program comprising computer code suitable for controlling a hysteresis actuator ( 320 . 330 ) an internal combustion engine ( 110 ), wherein a position of the actuator is controlled by means of a proportional-integral-derivative (PID) controller, and wherein the method performs the steps of: determining an error (ERR) between a target value of a position of the actuator and a current position of the actuator Actuator, if the error (ERR) is greater than a first error threshold (Max_Err), calculating a minimum value (U MIN_FW ) of a pulse width modulated signal (PWM signal) at which the actuator can begin its forward movement, as a function of the current position of the Actuator and a learned hysteresis cycle of the actuator, wherein the PID controller uses this minimum value (U MIN_FW ) to control the actuator, or - if the error is less than a second error threshold (Min_Err), calculating a maximum value (U MAX_BW ) of PWM signal, where the actuator can start its reverse motion, as a function of the current position of the Actuator and the learned hysteresis cycle of the actuator, the PID controller using this maximum value (U MAX_BW ) to control the actuator, or - checking if a steady state of the actuator is reached when the error (ERR) is less than the first error threshold ( Max_Err) and is greater than the second error threshold (Min_Err), and - freezing the PWM signal at the maximum value (U MAX_BW ) of the PWM signal at which the actuator can begin its reverse movement, the PID controller determining this maximum value (U MAX_BW ) used to control the actuator. Computerprogramm nach Anspruch 1, wobei der Hysteresezyklus des Stellglieds erlernt wird, indem die folgenden Schritte angewendet werden: – Bestimmen einer Maximalposition (YMAX) des Stellglieds, die erreicht wird, indem der 100% betragende Prozentwert des PWM-Signals angesteuert wird, – Bestimmen einer Minimalposition (YMIN) des Stellglieds, die erreicht wird, indem der 0% betragende Prozentwert des PWM-Signals angesteuert wird, – Bestimmen eines ersten Werts (U3) des PWM-Signals, bei dem sich das Stellglied noch in seiner Minimalposition (YMIN) befindet, und eines zweiten Werts (U4) des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Maximalposition (YMAX) erreicht, wobei das PWM-Signal mit einer kalibrierten Neigung erhöht wird, – Bestimmen eines dritten Werts (U2) des PWM-Signals, bei dem sich das Stellglied noch in seiner Maximalposition (YMAX) befindet, und eines vierten Werts (U,) des PWM-Signals, bei dem das Stellglied seine Minimalposition (YMIN) erreicht, wobei das PWM-Signal mit einer kalibrierten Neigung verringert wird.The computer program of claim 1, wherein the hysteresis cycle of the actuator is learned using the following steps: - determining a maximum position (Y MAX ) of the actuator achieved by driving the 100% percent value of the PWM signal, - determining a minimum position (Y MIN ) of the actuator, which is achieved by the 0% percentage value of the PWM signal is driven, - Determining a first value (U 3 ) of the PWM signal, in which the actuator is still in its minimum position ( Y MIN ), and a second value (U 4 ) of the PWM signal at which the actuator reaches its maximum position (Y MAX ), the PWM signal being increased with a calibrated slope, - determining a third value (U 2 ) of the PWM signal, in which the actuator is still in its maximum position (Y MAX ), and a fourth value (U,) of the PWM signal, at which the actuator reaches its minimum position (Y MIN ), wherein the PWM signal is reduced with a calibrated tilt. Computerprogramm nach Anspruch 1 oder 2, wobei die erste Fehlerschwelle (Max_Err) und die zweite Fehlerschwelle (Min_Err) jeweils gleich folgenden Werten sind: Max_Err = K; Min_Err = –K; wobei K ein vorbestimmter Wert der Fehlerschwellen ist.Computer program according to claim 1 or 2, wherein the first error threshold (Max_Err) and the second error threshold (Min_Err) are each equal to the following values: Max_Err = K; Min_Err = -K; where K is a predetermined value of the error thresholds. Computerprogramm nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei der stationäre Zustand des Stellglieds erreicht ist, wenn der Fehler (ERR) während eines Zeitintervalls (t), das länger als eine Zeitintervallschwelle (tthr) ist, kleiner als die erste Fehlerschwelle (Max_Err) und größer als die zweite Fehlerschwelle (Min_Err) ist.Computer program according to one of the preceding claims, wherein the stationary state of the actuator is reached when the error (ERR) during a time interval (t) that is longer than a time interval threshold (t thr ) is less than the first error threshold (Max_Err) and greater than the second error threshold (Min_Err). Antriebssystem (100), umfassend eine Verbrennungskraftmaschine (110) und eine elektronische Steuereinheit (450), wobei die Verbrennungskraftmaschine mit wenigstens einem hysteresebehafteten Stellglied (320, 330) versehen ist, wobei die elektronische Steuereinheit dafür ausgelegt ist, das Computerprogramm nach einem der vorhergehenden Ansprüche auszuführen.Drive system ( 100 ) comprising an internal combustion engine ( 110 ) and an electronic control unit ( 450 ), wherein the internal combustion engine with at least one hysteresis actuator ( 320 . 330 ), wherein the electronic control unit is adapted to execute the computer program according to one of the preceding claims. Antriebssystem (100) nach Anspruch 5, wobei die elektronische Steuereinheit (450) mit einem Proportional-Integral-Differenzial-Regler (PID) versehen ist.Drive system ( 100 ) according to claim 5, wherein the electronic control unit ( 450 ) is provided with a proportional-integral-derivative (PID) controller. Antriebssystem (100) nach Anspruch 5, wobei die elektronische Steuereinheit (450) mit einem Proportional-Integral-Regler (PI) versehen ist.Drive system ( 100 ) according to claim 5, wherein the electronic control unit ( 450 ) is provided with a proportional integral controller (PI). Computerprogrammprodukt, auf dem das Computerprogramm nach einem der Ansprüche 1 bis 4 gespeichert ist.Computer program product on which the computer program according to one of claims 1 to 4 is stored.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3819482A4 (en) * 2018-08-08 2021-12-15 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Control device, exhaust gas purification system, and control method
US20230243281A1 (en) * 2022-02-02 2023-08-03 Husco Automotive Holdings Llc Systems and Methods for Backlash Compensation in Cam Phasing Systems

Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3731983A1 (en) * 1987-09-23 1989-04-13 Bosch Gmbh Robert Method and position controller for the adaptive position control of an electromechanical drive affected by friction
US5828193A (en) * 1996-06-20 1998-10-27 Mitsubushi Denki Kabushiki Kaisha Intake air amount control unit for engine
EP0604149B1 (en) * 1992-12-21 1999-04-07 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling the position of a control member
US5947086A (en) * 1996-10-18 1999-09-07 Hitachi, Ltd. Throttle valve control apparatus
US6012437A (en) * 1998-07-06 2000-01-11 Eaton Corporation EGR system with improved control logic
US6152108A (en) * 1997-09-30 2000-11-28 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Throttle controller
DE10243613A1 (en) * 2002-06-10 2004-01-08 Hitachi, Ltd. Method and device for controlling a motor-driven throttle valve
DE10337428A1 (en) * 2002-09-19 2004-04-01 Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn Offline diagnostic system for an electronic throttle valve
EP1174614B1 (en) * 2000-02-25 2005-06-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controller of exhaust gas recirculation valve
DE102007003257A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Mitsubishi Electric Corp. Throttle control device for combustion engine, uses throttle valve drive device for evaluating manipulated variable by feedback control
DE102008056361A1 (en) * 2008-05-22 2009-12-10 Mitsubishi Electric Corp. Electronic throttle control device
DE102011109994A1 (en) * 2010-08-27 2012-04-05 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Systems and methods for controlling dynamic hysteresis

Patent Citations (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3731983A1 (en) * 1987-09-23 1989-04-13 Bosch Gmbh Robert Method and position controller for the adaptive position control of an electromechanical drive affected by friction
EP0604149B1 (en) * 1992-12-21 1999-04-07 Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha Apparatus for controlling the position of a control member
US5828193A (en) * 1996-06-20 1998-10-27 Mitsubushi Denki Kabushiki Kaisha Intake air amount control unit for engine
US5947086A (en) * 1996-10-18 1999-09-07 Hitachi, Ltd. Throttle valve control apparatus
US6152108A (en) * 1997-09-30 2000-11-28 Aisin Seiki Kabushiki Kaisha Throttle controller
US6012437A (en) * 1998-07-06 2000-01-11 Eaton Corporation EGR system with improved control logic
EP1174614B1 (en) * 2000-02-25 2005-06-08 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Controller of exhaust gas recirculation valve
DE10243613A1 (en) * 2002-06-10 2004-01-08 Hitachi, Ltd. Method and device for controlling a motor-driven throttle valve
DE10337428A1 (en) * 2002-09-19 2004-04-01 Visteon Global Technologies, Inc., Dearborn Offline diagnostic system for an electronic throttle valve
DE102007003257A1 (en) * 2006-05-09 2007-11-15 Mitsubishi Electric Corp. Throttle control device for combustion engine, uses throttle valve drive device for evaluating manipulated variable by feedback control
DE102008056361A1 (en) * 2008-05-22 2009-12-10 Mitsubishi Electric Corp. Electronic throttle control device
DE102011109994A1 (en) * 2010-08-27 2012-04-05 Gm Global Technology Operations Llc (N.D.Ges.D. Staates Delaware) Systems and methods for controlling dynamic hysteresis

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3819482A4 (en) * 2018-08-08 2021-12-15 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Control device, exhaust gas purification system, and control method
US11441472B2 (en) 2018-08-08 2022-09-13 Mitsubishi Heavy Industries Engine & Turbocharger, Ltd. Control device, exhaust gas purification system, and control method
US20230243281A1 (en) * 2022-02-02 2023-08-03 Husco Automotive Holdings Llc Systems and Methods for Backlash Compensation in Cam Phasing Systems

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