DE3019878A1

DE3019878A1 - Vorrichtung zur erzeugung eines drehzahlabhaengigen signals fuer die schlupfregelung eines rades

Info

Publication number: DE3019878A1
Application number: DE19803019878
Authority: DE
Inventors: Peter Bounds
Original assignee: Bendix Corp
Current assignee: Bendix Corp
Priority date: 1979-07-09
Filing date: 1980-05-23
Publication date: 1981-01-29
Also published as: FR2461257A1; GB2054299B; GB2054299A; US4267575A; FR2461257B1

Description

The Bendix Corporation, Executive Offices, Bendix Center, Southfield, Michigan 48037, U.S.A. ' " "

Vorrichtung zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Signals für die Schlupfregelung eines Rades.

Die Erfindung betrifft allgemein-Schlupfregelsysteme und speziell eine Vorrichtung zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Signals für die Schlupfregelung eines Rades.

Ua die Schlupfregelsysteme für Plugzeuge laufend komplizierter werden und mit schnellerem Ansprechverhalten entwickelt werden, hat sich die gesamte Entwicklung dieser Systeme in Richtung auf digitale Computertechniken konzentriert, um bestimmte erforder- . liehe Gleichungen lösen zu können. Im Hinblick auf viele Variable, welche den Flächenzustand bzw.·den Fahrbahnzustand, Wetterbedingüngen usw. betreffen und im Hinblick auf die möglichen schnellen Rechenvorgänge wird die Forderung immer bedeutsamer, daß die auf die Drehzahl eines Rades oder eines Reifens ansprechende Vorrichtung eine gute Auflösung und eine kurze Ansprechzeit aufweist. Bei den bekannten Systemen wurden Drehzahlsignalgeneratoren zur Anwendung gebracht, die tatsächlich aus von einem Rad angetriebenen Generatoren mit einer relativ hohen Zahl von Polen bestehen, so daß also ein Wechselstromsignal erzeugt wird, dessen momentane, Frequenz proportional zur momentanen Drehzahl eines Rades ist. Da Drehzahlgeneratoren so klein und so leicht wie. möglich sein sollen, besteht natürlich eine praktische Grenze hinsichtlich der Anzahl der Pole und damit hinsichtlich der Zyklen pro Radumdrehung, die bei einem solchen Synchrongenerator entwickelt werden können. . -" . '

Ein gebremstes Rad kann jedoch seine Betriebseigenschaften von einer;annehmbaren" Verzögerung bis zu einem nicht mehr annehmbaren Schlupf verändern, und zwar innerhalb weniger Grade der Drehung, was bedeutet, daß selbst bei einer Anzahl von 128 Polen die Zahl der Signalzyklen, die zum Zeitpunkt 'eines Schlupfes verfügbar sind,, um ein aussagekräftiges Eingangssignal zu erzeugen, so niedrig sein, kann, daß das zugeordnete Regelsystem nicht schnell genug ansprechen kann. Während dieser Zeit kann der Schlupfzustand entweder voranschreiten oder schließlich einen sehr schlechten; Wert annehmen, bevor Korrekturmaßnahmen getroffen werden können. Man/hat daher erkannt, daß der Drehzahlfühler einen ernsten einschränkenden Paktor darstellt, durch den eine wesentliche Verbesserung der Ausführung von Schlupfregelsystemen verhindert wird. ^:: -."..-.-■

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe besteht daher darin, die bei der Schlupfregelung verwendete Vorrichtung zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Signals wesentlich zu verbessern.

Die Lösung dieser-Aufgabe ergibt sich aus den Patentansprüchen.

Im folgenden wird die Erfindung anhand eines Ausführungsbeispiel:.·, unter Hinweis auf "die Zeichnung näher erläutert. Es zeigt:

Fig. ■_1 ein .schematischeS Blockschaltbild einer Drehzahlfühlervorrichtung mit Merkmalen nach der Erfindung, die einem . Schrupfregelsystem zugeordnet ist;'

Figv.2 eine graphische Darstellung einer Anzahl vonImpulsverläufen : . : die beider Anordnung.nach Fig. 1 erzeugt und verwendet ; ; werden;

Fig. 3 ein Flußdiagramm, welches die Art veranschaulicht, in . - ; welcher die Ausgangsgröße des Schaltbilds nach Fig. 1 bei ■; einem Schlupf regelsystem auf der Basis eines Mikroprozes-

sors verwendet werden kann.

Pig. 1 zeigt ein schematisches Blockschaltbild eines Drehzahlfühlersystems mit Merkmalen nach der Erfindung. iJi Fig. 1 ist

das zu regelnde ■ : Rad eines Plugzeugs allgemein

mit 10 bezeichnet. Dieses Rad ist über eine mechanische Verbindungseinrichtung mit einem Generator 12 verbunden, der eine große Anzahl von Polen aufweist, die. eine Wechselstromausgangsgröße erzeugen, deren Frequenz sich mit der Umdrehungsgeschwindigkeit des Synchrongenerators ändert. Die Ausgangsgröße des Generators 12 wird einem Signalprozessor 14 eingespeist, wo ■ das Signal in eine Folge von Fühlerimpulsen umgewandelt wird, deren Breite sich mit der Frequenz des Generators " ändert. Diese Fühlerimpulse sind schematisch bei einer Leitung 16 dargestellt, die vom Prozessor 14 zu einem Eingang eines .·· UND-Gatters 18 führt. Ein weiterer Eingang des Gatters 18 empfängt - Abtastimpulse (sample Impulse) von dem Schlupfregelsystem 19 auf Mikroprozessorbasis. Das die Raddrehzahl berechnende System rechnet die Umdrehungsgeschwindigkeit mit Hilfe eines Computers oder Mikroprozessors aus, der auch eine Vielzahl numerischer Faktoren empfängt, aus denen dann der Mikroprozessor eine Zahl berechnet, welche die über eine Abtastperiode gemittelte Raddrehzahl· wiedergibt. Diese Zahl oder numerische Wiedergabe der Raddrehzahl (oder Reifendrehzahl) muß aus dem virtuellen momentanen Wert zur Korrektur der Schlupfregelberechnung bestehen. Dies erfordert einen Ab^ tast-wert der Raddrehzahl über eine gewünschte Periode. Die untere Grenze der Raddrehzahl (oder Reifendrehzahl), bei welcher eine Antiblockierung gefordert wird, bestimmt die Abtastperiode des Fühlersignals. Diese ist gegeben durch:

(1) . ' Abtastperiode =

worin bedeuten: . - -

030005/0633

ν = untere Grenze der Raddrehzahl (oder Reifendreh-

- ","- ..-.. '. zahl) j für welche eine-Schlupfregelung erforder- "--■■■'.' '■■■■'.-._'■■- lieh ist, in. Radian/Sekunde.

;- ■_-.'_:.-_ und η -Zahl der Impulse, pro Umdrehung des Drehzahl-/ :'"■; ..^: ■ ■-. .' fühl er s,. ■

Bei programmierten'Eingangsgrößen hinsichtlich ν und η kann irgendein geeigneter Mikroprozessor unmittelbar den gewünschten ^ftbtastimpuTs liefern. Ferner werden
VAbtastJ.mpulse vom Regelsystem 19 dem einen Eingang eines zweiter.

UND.-eatter.s. 20 zugeführt, welches an einem anderen Eingang.-. Impulse einer»'Taktquelle 22 mit hoher Taktfrequenz empfängt. J-edei.·. UND-Satter 18"..und 20 erzeugt somit Ausgangsspannungen nur während der. Periode eines . Abtastimpulses; das Gatter 18 erzeugt, nur Fühlerimpulse während der Abtastperiode und das Gatter 20 ^erzeugt Taktimpulse mit hoher Taktfrequenz an seinem Ausgang .ebenfalls nur während der . .Abtastperiode. Diese Ausgangsgrößen-"sindin. Fig. 2 graphisch dargestellt, wobei die Zeitachse horizontal verläuft und wobei die Abtastfperiode durch die zwei weit'voneinander entfernten, vertikal verlaufenden Linien wiedergegeben ist. In der obersten Zeile (Zeile a) erscheinen die Fühlerimpulse in ihrer relativen zeitlichen Beziehung zum Abtastimpuls.. ' Die Fühlerimpulse, die durch das -UND-ftatter 18 zugeführt werden, werden von einem Paar von Flankenimpulsgeneratoren 24 und 26 empfangen, wobei der Generator 24 auf die positiv verlauf enden Flanken der Fühlerimpulse anspricht, um scharfe Markierungsimpulse zu erzeugen und wobei der Generator 26 auf negativ verlaufende Flanken oder Ausschläge der Fühlerimpulse anspricht, /um ebenfalls scharfe Markierungsimpulse zu erzeugen. Beide.Folgen von Impulsen aus den Flankenimpulsgeneratoren 24 und 26 gelangen, als Eingangssignale zu einem ODER-Gatter 28, welches die Markierungsimpulse zu einem Zähler 30durchläßt, der die Zahl der Markierungsimpulse zählt, die während einer Abtast-Impulsperiode auftreten, und. welches diese zu einem Zähler 32

hindurchläßt, In welchem sie dazu verwendet werden, den Zähler auf seinen Anfangszustand zurückzustellen, und ferner die Impulse zu einer Sperrschaltung 34 durchläßt, die ihren Zustand bei Auftreten der ersten FühlerImpulsflanke ändert, der während der Abtastperiode auftritt. Bei dieser Zustandsänderung gelangen die Taktimpulse hoher Taktfrequenz über ein UND-Gatter 36 zu einem Zähler 38·. Am Ende der . Abtast Periode hat der Zähler 38 die Zahl der Taktimpulse gezählt, die vom Auftreten" der ersten Fühler'impulsflanke (dem ersten Markierungsimpuls') innerhalb der Abtastperlode bis zum Ende der Äbtastperiode aufgetreten sind, wie dies in Zeile (c) der Fig. 2 gezeigt ist.

Zeile (b) in Fig. 2 zeigt die Ausgangsimpulse aus dem· ODER-Glied 28, die innerhalb der Abtastperiode auftreten. Die

Abtastimpulse, die auch zu dem UND-Gatter 20 gelangen,"und zwar zusammen mit den Taktimpulsen aus der Taktquelle 22, übertragen diese Taktimpulse zum Zähler 32, der die Anzahl der Taktimpulse zählt, die innerhalb der -Abtastperiode auftreten. Da der Zähler 32 jedesmal dann auf Null rückgestellt wird, wenn ein Fühlerimpuls seinen Zustand innerhalb der 'Abtastperiode ändert, besteht die'Wirkung des Zählers 32 darin, eine Zählung der Anzahl der Taktimpulse, vorzusehen, die zwischen der letzten Fühlerimpulsänderung (Markierungsimpuls) und dem Ende der .

Abtastperiode auftreten. Dies ist in Zeile (d) in Fig. 2 veranschaulicht.

Am Ende der Abtastperiode hören alle-Zähler mit ihrer Zählung auf und behalten ihren laufenden Zustand bei. Die Zähler sind mit einer Datenhauptleitung eines Schlupfregelsystems 19 auf Mikroprozessorbasis verbunden, in welche ihre Zählwerte am Ende jeder Abtastperiode übertragen werden. Der Mikroprozessor des Regelsystems/rechnet die Raddrehzahl oder Geschwindigkeit (oder die Reifendrehzahl) anhand der folgenden Gleichung: ·

Q3006S/Ö633

(2):'^geschwindigkeit = Zähler 38 - Zähler 32 ^-1 _{χ κ}

■■;■-■- '.. ' ' " ■ Zähler 30 - 1

worin K = ^B°g^enl'änge pro Fühlerimpuls '

. ". . 2 χ Taktimpuls-Periode hoher Frequenz

Es läßt sich erkennen, daß der Paktor "Bogenlänge pro Fühlerimpuls¹' in dem Synchrongenerator 12. gebildet wird und "Taktimpuls hoher Frequenz" die Ausgangsgröße der Taktquelle 22 .dar-" ,stellt*,;. ;.■'.'■■"-■.- ■■■--"■ ■■··"■ -

'Nach der Übertragung der Daten aus den.Zählern zu. den Mikroprozessor des Regelsystems 19 werden die Zähler und die Sperrschaltung zurückgestellt und es beginnt dann eine neue Abtastperiode. Während dieser Abtäst-periode erarbeitet der Mikroprozessor die Antibloekier-Regelgleichungen und erzeugt ein Ausgangssignal,- Welches zur Steuerung eines Antiblockier-Servoventils verwendet wird (oder zur Betätigung einer anderen Ausgangsvorrichtung) . Der Mikroprozessor wartet dann, bis die neue Abtastperiode beendet.ist und wiederholt dann seine Berechnung, für ein neues Ausgangssignal zur Regelung oder Steuerung des Servoventils.. ;

Fig. 3 zeigt ein Flußdiagramm,da§ die Folge veranschaulicht die durchlaufen wirdj um eine Berechnung der Raddrehzahl (oder Reifendrehzahl) durchzuführen. Die numerische Wiedergabe des Wertes, der von jedem,Zähler am Ende einer realen Zeitperiode erreicht wird,.wird zunächst der Reihe nach über eine gemeinsame Hauptleitung in den'Mikroprozessor übertragen. Diese Zahlen werden dann in die- oben angegebene Gleichung (2) eingesetzt, die dann gelöst wird, woraus sich die Radumdrehungsgeschwindigkeit (oder Reifenumdrehungsgeschwindigkeit) ergibt.

0-300*8-/06.33

Es sei darauf hingewiesen, daß das spezielle Schlupfregelsystem auf der Grundlage eines Mikroprozessors, welches hier verwendet wird, keine grundsätzlich andere Beziehung zum Gegenstand der vorliegenden Erfindung hat als eine Einrichtung zur Auswertung der Zählungen, die durch-die Zähler 30, 32 und 38 geliefert werden und daß' diese Zählereingänge ein Mittel darstellen, durch welches irgendein geeigneter Mikroprozessor die zuvor angegebene Gleichung für die Radgeschwindigkeit (oder Reifengesehwindigkeit) lösen kann.

Zusammenfassend schafft die Erfindung somit eine Vorrichtung zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen Signals, welches bei einem Schlupfregelsystem 19 verwendet werden kann, wobei dieses System einen Mikroprozessor enthält, der zur Erzeugung von Ab-

tasfrimpulsen programmiert ist, wobei diese Vorrichtung folgendes enthält: Eine Anordnung 12,14, die einem Rad 10 zugeordnet ist und ein Wechselstromsignal -variabler Frequenz erzeugt, welches in eine Folge von Fühlerimpulsen umgewandelt wird, deren Impulsbreite sich mit dieser Frequenz ändert; einen digitalen Taktgeber (22) zur Erzeugung von Taktimpulsen; einen Impulsgenerator 24, 26, 28, der die Fühlerimpulse empfängt und-eine Folge von Markierungsimpulsen immer dann erzeugt, wenn die vordere Flanke und/oder die hintere Flanke der Fühlerimpulse innerhalb der Periode eines Abtast impulses auftritt; einen ersten, zweiten und dritten Zähler 32, 38, 30, die mit dem Mikroprozessor verbunden sind und diesen am Ende jedes Abtas tr impulses mit Zählwerte versorgen, wobei der erste Zähler 32 so angeschlossen ist, daß er während eines Abtast-impulses Taktimpulse empfängt, und wobei eine Rückstelleinrichtung vorgesehen ist, die so angeschlossen ist, daß sie Markierungsimpulse derart empfängt, daß der erste Zähler (32) Taktimpulse während eines ersten Zeitintervalls zwischen dem Auftreten des letzten Mar- . kierungsimpulses innerhalb der - Abtast-periode und dem Ende dieser Periode zählt, wobei ferner der zweite Zähler 38

0300SS/ÖS33

so. angeschlossen ist,-, daß er. die durch die Markierungsimpulse tormäßig gesteuerten"Taktimpulse empfängt₃ derart, daß der zweite Zähler 38 während eines zweiten Zeitintervalls zwischen dem Auftreten des ersten Markierungsimpulses' innerhalb der Abtastperiode . _: und dem/Ende dieser Periode Taktimpulse zählt, weiter der dritte Zähler (30) so angeschlossen ist, daß er. die- Markierungsimpulse empfängt und zählt und schließlich der Mikroprozessor" die Zählwerte aller drei Zähler 32-, .38, 30 verwendet, um'einen· Wert hinsichtlich der Radgeschwindigkeit über, eine ■ : Abtast-periode zu berechnen.

Sämtliche aus der Beschreibung,■den Ansprüchen und Zeichnungen hervorgehendeh Merkmale und'Vorteile der Erfindung, einschließlich "konstruktiver Einzelheiten und räumlicher Anordnungen, können' sowohl für sich als auch in beliebiger Kombination erfindungswesentlieh'sein. . . ■ "

Claims

BROSE^{D K1}BROSE

D-8023 München-Pullach. Wiener Sf?. 2; "fet (08S) 7 933ß,71; JeIGn 5 "2T214? bros d: Cables. -Patentibus» München

The Bendix Corporation, Executive Offices, ;,-Bendix Center, Southfield, Michigan 48037, U.S.A.

IhrZeiohen: - ■ . _. _{pOllr Λ}. · Tag:

yöurref· - Pans file: 5845-A . Date:25. Mai 1980

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PATENTANSPRÜCHE

Iy- Vorrichtung zur Erzeugung eines drehzahlabhängigen

ignals für die Verwendung bei einem Schlupfregelsystem, bestehend aus einem Mikroprozessor mit einer Einrichtung zur Erzeugung; von : Abtastimpulsen, wobei die Vorrichtung folgendes enthält: Einen von einem Rad angetriebenen ^: Generator, der ein Wechselstromsignal erzeugt j dessen Frequenz sich mit der Drehzahl des Rades ändert_y eine signalverarbeitende Einrichtung, die das Wechselstromsignal in eine Folge von Fühlerimpulsen umwandelt, deren Impulsbreite· sich mit der Frequenz ändert, da dvü r c h . ge.k e· η η ζ e i c h η e t , daß die Vorriehtung weiter die folgenden Einrichtungen enthält: Eine digitale Taktsignalquelle (22) hoher Frequenz, die Taktimpulse erzeugt; eine Impulsgeneratoreinrichtung (24, 26, 2-8), welche die Fühlerimpulse empfängt und eine Folge von scharfen Markierungsimpulsen immer dann erzeugt, wenn die Vorder flanke· und/ oder die Rückflanke der Fühlerimpulse innerhalb der Periode eines Abtastimpulses auftritt; einen ersten, zweiten und dritten Zähler (32., 38, 30)» die den Mikroprozessor am. Ende jedes Abtastimpulses mit Zählwerten

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versorgen, wobei der erste Zähler (32) so angeschlossen ist, daß er während eines Abtastimpulses Taktimpulse empfängt, wobei eine Rückstelleinrichtung vorgesehen ist, welche die Markierungsimpulse derart empfängt, daß der erste Zähler (32) Taktimpulse während eines ersten Zeitintervall zwischen dem Auftreten des letzten Markierungsimpulses innerhalb einer '. Abtastiperiode und dem Ende dieser Periode zählt, wobei weiter der zweite Zähler (38) so angeschlossen ist, daß er die durch die Markierungsimpulse tormäßig gesteuerten Taktimpialse empfängt, derart, daß der aweite Zähler (38) die Taktimpulse während eines zweiten Zeitintervalls zwischen dem Auftreten des ersten Markierungsimpulses innerhalb der Abtastperiode und dem Ende dieser Periode aähltj und wobei der dritte Zähler (30) so angeschlossen ist, daß er die Markierungsimpulse empfängt und zählt. . . ■
2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Vorrichtung die Zählwerte des ersten, zweiten und dritten Zählers (32, 38, 30) zu dem Mikroprozessor überträgt, so daß der Mikroprozessor die Radgeschwindigkeit (oder Reifengeschwindigkeit) durch Lösung der folgenden Gleichung berechnet:

κ = Bogenlängen/Fühlerimpuls

2 · Impulsperiode des Taktes hoher Frequenz
3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die den Abtastimpuls erzeugende Einrichtung des Mikroprozessors eine Abtastperiode nach der folgenden Gleichung erzeugt:

2
Abtastperiode = ■ " -

ν · η

worin ν = untere Grenze der Raddrehzahl (oder Reifendreh-· -■'.-■■ ^;" "-".".-; ν"" - zahl)y für welche eine Sehlupfsteuerung erforder-"■."■'-"-"■■.-. .. .-;- lieh ist j in Radian /Sekunden; und

ν . ■ " ; -^: - η = Anzahl der Pühlerirapulse pro Umdrehung des . - - /-."■: ." Generators. """.."

k. Vorrichtung na.ch Anspruch - 1", dadurch gekennzeichnet, daß die folgenden, weiteren Einrichtungen vorgesehen sind: Ein erstes UND-Gatter (18), welches die Abtastimpulse und die Fühlerimpulse empfängt und welches die Fühlerimpulse während der Periode eines Abtastimpulses der ImpulsgeneratOreinrichtung (24, 26, 28) zuführt; ein .zweites UND-Gatter(20)j .welches die Abtastimpulse und die Taktimpulse empfängt und welches die Taktimpulse dem ersten Zähler '(32) während-der Periode eines- Abtastimpulseo zuführt; und ein drittes UND-Gatter(36), welches die Markierungsimpulse und die Taktimpulse empfängt und welches die Taktimpulse dem zweiten Zähler (38) während des zweiten Zeitintervalls zuführt.