DE2438273C2 - - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung zur Filterung der zeitlich nacheinander erhaltenen Meßwerte eines Meßwertgebers unter Verwendung eines Additions- bzw. Subtraktionsmittels.

Es ist bekannt, Meßwerte, denen kurzzeitige Störungen überlagert sein können, zu filtern, um zu vermeiden, daß durch die Störungen fälschlicherweise Schaltvorgänge ausgelöst werden (CH-PS 4 94 423). So muß man z. B. eine solche Filterung bei der Messung der Geschwindigkeit von Fahrzeugrädern anwenden, wenn die gemessene Geschwindigkeit zur Bremsdruckregelung benutzt wird, da sonst eine kurze Störung z. B. einen großen Radschlupf oder eine große Radverzögerung vortäuschen kann und fälschlicherweise eine Druckabsenkung auslösen würde. Bei analogen Systemen benutzt man üblicherweise zur Filterung ein Zeitglied.

Die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe besteht darin, eine günstige Anordnung zur Umwandlung eines digitalen Meßwerts in einen gefilterten Digitalwert zu schaffen.

Diese Aufgabe wird durch die im Anspruch 1 angegebenen Merkmale gelöst. Dabei wird der Zusammenhang zwischen Δ und K derart gewählt, daß der gefilterte Wert ähnlich wie bei der Verwendung des Zeitglieds im Analogfall verzögert folgt. Beispielsweise wird Δ, um K zu erhalten, durch eine Zahl n<1 dividiert, insbesondere durch 2, 4 oder 8, da man dann nur eine, zwei oder drei Stellen des Digitalwerts weglassen muß. Jenseits einer vorgegebenen Schwelle von z. B. Δ < 7 km/h im Falle der Radgeschwindigkeitsmessungen wird jeder Δ-Wert in den gleichen K-Wert überführt, also begrenzt, da größere Werte nicht möglich sind.

Zur Ermittlung der Änderung des gefilterten Werts pro Zeiteinheit - im Falle der Messung der Radgeschwindigkeit wird dann die Radbeschleunigung bzw. -verzögerung ermittelt - braucht man bei der erfindungsgemäßen Filterung in einer vorgegebenen Zeitspanne lediglich die nacheinander ermittelten K-Werte aufzuaddieren und den Summenwert mit einem Vergleichswert zu vergleichen. Wird innerhalb der laufenden Zeitspanne der Vergleichswert erreicht, so ist die Änderung, z. B. Beschleunigung oder Verzögerung, zu groß, und es wird ein Schaltsignal, z. B. zur Konstanthaltung oder Druckabsenkung, erzeugt. Mit dem Entstehen des Schaltsignals beginnt die Zeitspanne wieder neu.

Wenn der Vergleichswert einmal erreicht war, im Falle der Radgeschwindigkeitsmessung also z. B. eine vorgegebene Radverzögerung überschritten wurde, so ist es günstig, die vorgegebene Zeitspanne zu verkürzen und den Vergleichswert entsprechend zu verkleinern. Wird nämlich das Schaltsignal erst beendet, wenn in einer der folgenden Zeitspannen kein neues Erreichen des Vergleichswerts zustande kommt, so erreicht man mit der Verkürzung der Zeitspanne eine schnellere Beendigung des Schaltsignals bei Verschwinden der Verzögerung. Andererseits kann jedoch nur eine große Änderung das Schaltsignal auslösen, so daß eine Fehlauslösung durch kurzzeitige Störungen weniger wahrscheinlich ist. Diese Maßnahme stellt eine zusätzliche Filterung dar. Um ein frühzeitiges Abschalten des Schaltsignals bei Verschwinden der zeitlichen Änderung des Meßwerts, also bei Verzögerungsende, zu erreichen, wird gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung während des Andauerns eines Schaltsignals laufend geprüft, ob der K-Wert 0 wird oder sein Vorzeichen geändert hat. Ist bei einigen, z. B. vier aufeinanderfolgenden Bestimmungen von K dieser Wert 0 oder entsteht ein Wert umgekehrten Vorzeichens, so wird dies als Kriterium für die Beendigung des Schaltsignals benutzt.

Man kann im Falle, daß der gefilterte Wert die Geschwindigkeit eines Fahrzeugrads anzeigt, aus dem gefilterten Digitalwert dadurch einen der Fahrzeuggeschwindigkeit angenäherten Bezugswert bilden, daß man den bei Normalfahrt übernommenen, gefilterten Wert mit unterschiedlichen Steigungen in Richtung auf den augenblicklichen gefilterten Wert ändert, wobei die Steigungen durch von außen kommende, das Verhalten der Räder bei der eingetretenen Ausnahmesituation (Blockierneigung und/oder Durchdrehen der Räder) bestimmt wird. Vorzugsweise werden eine Steigung mit langsamer Änderung und eine Steigung mit schneller Änderung vorgesehen, und diese Steigungen können sowohl mit positivem als auch negativem Vorzeichen wirksam gemacht werden.

Der so gewonnene Bezugswert kann dann zur Erzeugung eines Schlupfsignals benutzt werden, indem man ihn mit dem gefilterten Digitalwert vergleicht und bei Überschreiten einer Schwelle das dann erzeugte Signal zur Bremsdruckregelung und/oder Motorleistungsregelung benutzt.

Anhand der Zeichnung soll ein Ausführungsbeispiel der Erfindung näher erläutert werden. Es wird hier das an einem Fahrzeugrad abgeleitete, in digitaler Form vorliegende Signal erfindungsgemäß gefiltert, ein Schlupfsignal gewonnen sowie die Radverzögerung und/oder Beschleunigung anzeigende Signale erzeugt. Diese Signale sollen dann zur Regelung des Bremsdrucks an den Fahrzeugrädern benutzt werden; es geht also darum, die Blockiergefahr an den Fahrzeugrädern zu vermeiden. Gegebenenfalls kommt auch die Regelung der Motorleistung im Sinne einer Verhinderung des Durchdrehens der Räder in Betracht.

Bei dem gewählten Ausführungsbeispiel wird die Filterung mittels Addierer 1 und einer Reihe von Registern 2 bis 4 durchgeführt. Zwischen dem Addierer und den Registern sowie auch zwischen den Registern und dem Addierer sind Mehrfachtore 5 bis 8 eingeschaltet, die von einer der Übersichtlichkeit nicht dargestellten zentralen Steuerschaltung betätigt werden und damit nacheinander Verbindungen zwischen Addierer und Register und umgekehrt herstellen.

Beim Ausführungsbeispiel der Zeichnung steht an der Klemme 9 das Meßergebnis - hier also die Radgeschwindigkeit - in digitaler Form an. Durch Betätigung des Mehrfachtores 6 und generieren eines Abruftaktes wird diese digitale Information in das Register 2 seriell eingegeben. In einem darauffolgenden Takt werden die Mehrfachtore 5 und 8 so betätigt, daß einmal der Inhalt des Registers 4 - hier ist der aus der vorhergehenden Messung gewonnene, gefilterte Meßwert gespeichert - aber auch gleichzeitig der Inhalt des Registers zur Differenzbildung zum Addierer 1 gelangen. Zusätzlich wird durch Durchschalten des Mehrfachtores 7 der ausgehende Wert des Registers 4 erneut in diesen eingegeben. Die im Addierer 1 ermittelte Differenz Δ wird dann einschließlich des verschlüsselten Vorzeichens über Mehrfachtor 6 in das Register 2 eingeschrieben. Der eingeschriebene Digitalwert wird dann in vorgeschriebener Weise in einer Matrix bewertet; der entstehende Digitalwert K wird ins Register 3 parallel eingeschrieben. Vorzugsweise ist K = Δ/4. Außerdem ist für höhere Δ-Werte eine Begrenzung vorgesehen. In einem nächsten Takt (Mehrfachtore 5 und 8) wird der ermittelte K-Wert vorzeichengerecht im Addierer 1 zu dem gefilterten Meßwert des Registers 4 addiert und der entstehende neue gefilterte Wert wird wieder über Mehrfachtor 7 ins Register 4 übernommen. Es ist der gesuchte gefilterte Wert. Nach einer Pause, in der der Addierer 1 zur Schlupfmessung und Beschleunigungs-/Verzögerungsbestimmung benötigt wird, wiederholt sich der gesamte Vorgang.

Zur Bestimmung der Radbeschleunigung bzw. Radverzögerung dienen das Register 11, das Mehrfachtor 12, der Zeitbasisgeber 13 und der Dekoder 14. Der Zeitbasisgeber stellt jeweils zu Beginn einer von ihm bestimmten Zeitspanne das Register 11 auf einen vorgegebenen Wert, der auch 0 sein kann. Man wird in dieser von dem Zeitbasisgeber vorgegebenen Zeitspanne, die groß gegenüber der Periode der Ermittlung der K-Werte ist, jedesmal, wenn ein neuer K-Wert ermittelt wurde (der dann im Register 2 abgespeichert ist [Mehrfachtor 6]), dieser K-Werte zu dem Registerinhalt des Registers 11 vorzeichengerecht addiert (Mehrfachtore 5, 8) und wieder ins Register 11 eingegeben (12). Im Falle der Voreinstellung 0 des Registers werden also lediglich die innerhalb der Zeitspanne auftretenden K-Werte aufaddiert. Geht der Registerinhalt des Registers 11 vor Ende der Zeitspanne nicht über einen bestimmten vorgegebenen Schwellwert hinaus, so erfolgt lediglich am Ende der Zeitspanne eine Rückstellung des Registers 11 auf den Ausgangswert (0) und der Neubeginn einer K-Wert-Addition. Ändert sich während einer Meßperiode das Vorzeichen des Registerinhaltes 11, so wird die Zeitbasis und das Register auf 0 gesetzt, und es beginnt eine neue Meßperiode. Überschreitet jedoch während der Zeitspanne die Summe der K-Werte einen vorgegebenen Schwellwert, so wird über die Leitung 15 ein Signal abgegeben, das einmal die Zeitspanne auf 0 setzt, also neu beginnen läßt und zum andern ein Signal an den Dekoder 14 gibt. In diesem muß noch festgestellt werden, ob das Signal aufgrund einer Radverzögerung entstand oder aufgrund einer Radbeschleunigung. Diese Information erhält der Dekoder aufgrund der Stellung der dem Addierer zugeordneten Speicheranordnung 16, die bei Ermittlung des Δ-Werts entsprechend der Tatsache, welcher der verglichenen Werte zu Meßbeginn größer war, gesetzt wird und auch berücksichtigt, ob während der Meßdauer eine Umkehrung stattgefunden hat. Auf einer der beiden Leitungen 17 oder 18 gelangt dann ein Verzögerungs- oder Beschleunigungssignal zum Ausgabewerk 19.

Wie oben bereits angedeutet, könnte man das Register 11 auch auf einen Wert A voreinstellen und die ermittelten K-Werte vorzeichengerecht zu dem voreingestellten Wert A addieren. Hier wären zwei Schwellwerte vorzusehen, nämlich A+x und A-x, wobei ein Beschleunigungssignal erzeugt wird, wenn A+x überschritten wird und ein Verzögerungssignal, wenn A-x unterschritten wird.

Das Verzögerungssignal und das Beschleunigungssignal dauert jeweils an, bis eine der folgenden Zeitspannen voll durchlaufen wird, was ja nur der Fall ist, wenn die Schwelle vor Ablauf der Zeitspanne nicht überschritten wurde. Das so erzeugte Signal löst eine bestimmte Regelwirkung aus, z. B. das Verzögerungssignal eine Druckabsenkung. Endet während einer Zeitspanne die Verzögerung des Rades, so wird das die Druckabsenkung bewirkende Verzögerungssignal erst am Ende der Zeitspanne beendet. Diese Druckabsenkung dauert dann zu lange an.

Um dieses zu lange Andauern des Signals zu verhindern, kann man, sobald das Verzögerungssignal oder auch Beschleunigungssignal einmal entstanden ist, den Geber 13 auf eine verkürzte Zeitbasis umschalten und gleichzeitig die Schwelle oder die Schwellen im Register 11 entsprechend umschalten. Hier vergeht dann nach Ende des Beschleunigungs- oder Verzögerungssignals nur noch eine kurze Zeitspanne bis zur Beendigung des Beschleunigungs- oder Verzögerungssignals.

Gemäß einer anderen, bevorzugten Lösung wird während jeder laufenden Zeitspanne geprüft, ob bei vorhandenem Verzögerungssignal der K-Werte oder Δ-Wert für eine vorgegebene Zahl (z. B. 4) aufeinanderfolgender Messungen 0 wird oder sein Vorzeichen ändert. Ist dies der Fall, so ist das ein Kriterium, daß z. B. die Verzögerung beendet ist. Es wird dann auch das Verzögerungssignal beendet. Diese Prüfung geschieht ebenfalls im Dekodierer 14.

Zur Bildung der dem Fahrzeuggeschwindigkeitsverlauf angenäherten Bezugsgröße dient das Register 20, in dem bei normaler Fahrt des Fahrzeugs praktisch immer ein dem gefilterten Wert des Registers 4 entsprechender Digitalwert steht. Hierzu wird in vorgegebenen Abständen der Bezugswert des Registers 20 über Mehrfachtor 6 dem Register 2 und von dort über Mehrfachtor 8 dem Addierer 1 zugeführt. Dieser fügt dem eingegebenen Bezugswert ein Bit zu, wenn vom Deko der 21 über Mehrfachtor 5 ein entsprechendes Signal kommt. Ein Bit pro Zuführung des Bezugswerts zum Addierer 1 wird abgezogen, wenn ein anderes Signal zum Addieren gelangt. Die Rechenzeit und die Zuführhäufigkeit des Inhalts des Registers 20 sind so bemessen, daß bei Zuführung oder Abziehen von 1 Bit pro Eingabe des Rechenwerts eine große Steigung zustande kommt (z. B. entsprechend 10 g).

Unter bestimmten Bedingungen wird die Steigung sehr viel geringer gemacht, z. B. entsprechend 0,3 g. In diesem Falle wird nur etwa alle 30. Zuführung des Inhalts des Registers 20 zu dem Addierer 1 ein Bit zugefügt bzw. abgezogen. Hierzu dient Register 22, das zusammen mit dem Addierer 1 die Zahl der Eingaben des Inhalts des Registers 20 in den Addierer 1 ohne Bit-Zufügung oder Abzug aufaddiert. Bei Erreichen z. B. der Stellung 30 meldet das Register 22 dies an den Dekoder 21, der dann das Register 22 rücksetzt und die Zufügung oder den Abzug eines Bits bei der nächsten Eingabe des Registerinhalts in den Addierer veranlaßt. Weitere Steigungen können vorgesehen werden. In die Bezugsgrößenbildung können auch die Geschwindigkeiten mehrerer Fahrzeugräder einbezogen werden. Pro weiterer gefilterter Radgeschwindigkeit wäre ein zusätzliches Register erforderlich.

Ein Kriterium für eine langsame (0,3 g) Erhöhung des Bezugswerts an den größeren gefilterten Radwert kann z. B. positiver Schlupf an den angetriebenen Rädern zweier Achsen sein.

Eine langsame Erniedrigung des Bezugswerts wird z. B. beim Betätigen des Bremslichtschalters und gleichzeitiger Betätigung des Bremsdruckmodulators (z. B. des Einlaßventils), also bei Bremsdruckregelung und damit vorhandener Schlupf vorgenommen.

Andererseits wird bei Bremsung ohne Ventilbetätigung und bei Nichtbremsung aber gegenüber dem Bezugswert kleinerem Radgeschwindigkeitswert ein schneller Abbau des Bezugswerts vorgenommen, während bei Bremsung und gegenüber dem Bezugswert größerem Radwert ein schneller Aufbau notwendig ist.

Der Bezugswert in 20 wird schließlich in einem weiteren Rechengang im Addierer 1 mit dem augenblicklichen gefilterten Radwert (Mehrfachtor 5) verglichen und der gewonnene Schlupfwert wird über 6 in das Register 2 eingegeben. Der Bezugswert wird dabei gleichzeitig über Mehrfachtor 23 erneut in das Register 22 eingegeben. Dieses Tor steuert auch die Übernahme jeweils des neu errechneten Bezugswerts. Ähnlich wird das Tor 24 benötigt, um nach der jeweiligen Korrektur (Addition 1 Bit) des Registerinhalts des Registers 22 dienen wieder in das Register 22 einzugeben.

Im Glied 10 wird der Schlupfwert des Registers 2 mit einem Schwellwert verglichen, und bei Überschreiten der Schwelle wird ein Schlupfsignal für die Bremsdrucksteuerung erzeugt und dem Ausgabewerk 19 zugeführt.

Claims (11)

1. Anordnung zur Filterung der zeitlich nacheinander erhaltenen digitalen Meßwerte eines Meßwertgebers unter Verwendung eines Additions- bzw. Subtraktionsmittels (1), dadurch gekennzeichnet, daß

• a) das Additions- bzw. Subtraktionsmittel (1) jeweils die Differenz zwischen dem gerade anstehenden neuen Meßwert und den zuletzt aus den vorhergehenden Messungen ermittelten, in einem Speicher (4) abgespeicherten, gefilterten Meßwert bildet.
• b) ein Schaltmittel (10) vorgesehen sind, welchem die Differenz zugeführt wird und das diese gemäß einer vorgegebenen Übertragungsfunktion in einem betragsmäßig kleineren Wert K=f (Δ) umwandelt;
• c) ein Additions- bzw. Subtraktionsmittel (1) den Wert K und den zuletzt ermittelten, gefilterten Digitalwert vorzeichenrichtig addiert und
• d) der dabei erhaltene, neue gefilterte Digitalwert in den Speicher (4) eingespeichert wird.

2. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Additions- bzw. Subtraktionsmittel (1) ein Vergleichsglied zum Vergleich des augenblicklichen Meßwerts mit dem vorher ermittelten Digitalwert enthält.

3. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß als Speicher ein Register (2) vorgesehen ist, in dem der der Differenz entsprechende Meßwert eingespeichert wird und daß an die Parallelausgänge dieses Registers (2) ein Dekodiernetzwerk (10) angeschaltet ist, das jedem möglichen Δ-Wert einen vorgegebenen K-Wert zuordnet.

4. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Register vorgesehen ist, in dem der der Differenz entsprechende Meßwert eingespeichert wird und daß Mittel vorgesehen sind, die zur Durchführung der Division den Registerinhalt um eine entsprechende Stellenzahl verschieben.

5. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Addierer (1) vorgesehen ist, in dem jeder innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne ermittelte K-Wert zu der Summe der vorher innerhalb der Zeitspanne ermittelten K- Werte addiert wird, und daß ein Register (11) vorgesehen ist, in das die Summe eingegeben wird und daß ein Zeitbasisgeber (13) mit dem Register (11) verbunden ist, um den Registerinhalt am Ende jeder Meßzeit zu löschen.

6. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Register (11) eine Voreinstellung aufweist, zu der die ermittelten K-Werte vorzeichenrichtig addiert werden und daß an das Register (11) Schaltmittel (14) angeschaltet sind, die ab Erreichen wenigstens eines vorgegebenen, um einen Schwellwert von der Voreinstellung abliegenden Werts ansprechen und das Schaltsignal erzeugen.

7. Anordnung nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel (14) zur Feststellung des Vorzeichens von Δ bzw. K vorgesehen sind und daß diese mit dem Register (11) derart verbunden sind, daß ab Erreichen eines vorgegebenen Schwellwerts durch den Registerinhalt in Abhängigkeit von dem festgestellten Vorzeichen ein Signal auf einem von zwei Ausgängen erzeugt wird.

8. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Addierer (1) vorgesehen ist, dem der den Bezugswert darstellende Digitalwert in vorgegebenen zeitlichen Abständen zugeführt wird und daß dieser Addierer (1) mit Schaltmitteln (21) verbunden ist, die aufgrund von das Bewegungsverhalten des Rads oder der Räder kennzeichnenden Signalen entweder bei jedem Zuführen des Bezugswerts zum Addierer (1) oder bei einem vorgegebenen Vielfachen davon veranlassen, daß dem Bezugswert ein Bit zugefügt und/oder von ihm abgezogen wird.

9. Anordnung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß Schaltmittel (22) vorgesehen sind, die die Zahl der Schritte, in denen kein Bit zugeführt wird, bestimmen.

10. Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß ein Addierer (1) vorgesehen ist, in dem die Differenz zwischen dem Bezugswert und dem gefilterten Wert gebildet wird und daß an dem Addierer (1) Schaltmittel (10) angeschaltet sind, die bei Überschreiten wenigstens eines Vergleichswerts ein Schaltsignal abgeben.

11. Anordnung nach einem der Ansprüche 5, 8 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß zur Durchführung der Summationsvorgänge ein gemeinsamer Addierer vorgesehen ist, der die Rechenvorgänge nacheinander durchführt.